Кантувач довгомірних вантажів

Изобретение относится к области погрузочно-разгрузочных работ для механизации технологических процессов содержащих подъемно-транспортные операции, в частности для поворота длинномерных грузов, например труб при эмалировании их внутренней поверхности, в пределах зоны обслуживания по заранее заданной траектории с необходимой точностью. Наиболее близким из известных устройств к предлагаемому кантователю длинномерных грузов по технической сущности и достигаемому результату, который принят за прототип, является манипулятор, предназначенный для механизации технологических процессов, содержащих подъемно-транспортные операции [1]. Манипулятор содержит основание, привод, исполнительный орган и грузозахватное устройство. Привод выполнен электромеханическим. В исполнительном органе содержится несколько шарнирно сочлененных звеньев, которые при помощи привода могут поворачиваться друг относительно друга и тем самым изменять расстояние по горизонтали между захватом и опорой. Таким образом, исполнительный орган представляет собой многозвенный (четыре звена) шарнирный механизм, все звенья которого шарнирно сочленены и кинематически связаны между собой и с основанием, при этом первое звено связано с приводом, а последнее - с захватом. В указанном манипуляторе каждое последующее звено смонтировано на предыдущем с возможностью полного относительного поворота в шарнире сочленения. Входное звено цепи кинематической связи известного устройства жестко закреплено на основании, а выходное звено на захвате. Каждый участок цепи кинематической связи между смежными звеньями выполнен с передаточным отношением равным 1:2, кроме последнего, передаточное отношение которого равно единице. Каждое звено исполнительного органа имеет свой корпус, в котором размещена цепная ускоряющая передача с передаточным отношением 1:2, включающая цепь, звездочку с большим числом зубьев и звездочку с двое меньшим числом зубьев. Звездочки установлены на подшипниках. Известное грузоподъемное устройство требует необходимости строгого согласования взаимных положений звеньев исполнительного органа и обеспечивает при этом прямолинейную траекторию перемещения грузозахватного устройства и только в горизонтальной плоскости. Недостатком указанного манипулятора также является невозможность расширения технологических возможностей устройства путем обеспечения переворачивания длинномерных грузов в вертикальной плоскости, особенно в стесненных условиях в вертикальной плоскости, когда контур производственного здания имеет ступенчатый характер либо несущие конструкции здания фермы расположены в рабочей зоне грузоподъемного устройства. При этом длинномерный груз по своей длине превышает высоту нижнего уровня препятствия. Техническая задача, которую решает предлагаемый кантователь длинномерных грузов, состоит в обеспечении движения длинномерных грузов в стесненных условиях в пределах зоны обслуживания, когда груз по своей длине превышает высоту производственного здания или технологического проема, а обеспечивается решение технической задачи путем нового выполнения исполнительного органа кантователя. Техническим результатом решения поставленной задачи при осуществлении предлагаемого изобретения является переориентировка длинномерного груза в вертикальной плоскости при его перемещении из горизонтального положения в вертикальное и обратно. Технический результат достигают тем, что в кантователе длинномерных грузов, содержащем основание, привод, исполнительный орган и грузозахватное устройство, в исполнительном органе которого звенья кинематически связаны между собой и с основанием при помощи цепной передачи таким образом, что ведущее звено связано с приводом, а ведомое - с грузозахватным устройством, а ведущее звено кинематической связи исполнительного органа жестко закреплено на основании и выполнено в виде неподвижно установленной на основании звездочки, а ведомое звено выполнено в виде подвижной звездочки, в соответствии с изобретением привод выполнен в виде гидроцилиндра, шток которого соединен с исполнительным органом. Исполнительный орган выполнен в виде стрелы с возможностью фиксированного ее поворота из горизонтального в вертикальное положение вокруг оси шарнира, закрепленного на одном конце стрелы. Ось шарнира совпадает с осью неподвижно установленной на основании звездочки. На другом конце стрелы установлено на шарнире грузозахватное устройство с возможностью поворота вокруг оси шарнира, ось которого совпадает с осью' подвижной звездочки установленной там же на другом конце стрелы. Передаточное отношение между указанными звездочками выполнено повышающим 2:1, при этом замкнутая кинематическая связь между звездочками выполнена в виде двух участков цепи с длиной цепной передачи не менее длины окружности звездочки охватываемой цепью, причем концы участков цепи соединены между собой двумя тягами. Грузозахватное устройство выполнено в виде схвата состоящего из двух половин расположенных в направлении продольной оси стрелы и управляемых от силовых гидроцилиндров, причем продольная ось грузозахватного устройства установлена параллельно продольной оси стрелы в ее исходном положении, а оси силовых гидроцилиндров, управляющих половинами схвата, установлены параллельно друг другу и перпендикулярно продольной оси стрелы. Предлагаемое новое выполнение исполнительного органа кантователя позволяет осуществить движение длинномерного груза с наложением на него двух вращательных движений с разными угловыми скоростями отличающимися в 2 раза, что способствует тому, что траектория концов длинномерного груза имеет вид криволинейной дугообразной траектории, позволяющей перемещать длинномерный груз из горизонтального положения в вертикальное и обратно в вертикальной плоскости и обходить при этом препятствия, расположенные в пределах зоны обслуживания, в виде несущей фермы или ступенчатого характера производственного здания. Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 схематически изображена конструктивная схема кантователя длинномерных грузов и перемещения длинномерных грузов, общий вид. На фиг. 2 схематически изображено грузозахватное устройство кантователя длинномерных грузов, вид по стрелке А на фиг. 1. Предлагаемый кантователь длинномерных грузов содержит (фиг. 1, фиг. 2): основание 1, исполнительный орган 2, шарнир 3, грузозахватное устройство 4, схват 5, состоящий из двух половин 6 и 7, силовые гидроцилиндры 8, привод 9, звездочку 10, участок втулочнороликовой цепи 11, тягу 12 и тягу 13, участок втулочнороликовой цепи 14, звездочку 15, длинномерный груз 16. Основание 1 выполнено в виде рамной конструкции прямоугольного сечения. Привод кантователя выполнен в виде гидроцилиндра 9, шток которого соединен с исполнительным органом. Исполнительный орган выполнен в виде стрелы 12 с возможностью ее фиксированного (за, счет конечных выключателей, которые на чертеже не показаны) поворота из исходного горизонтального положения в рабочее вертикальное положение. Для этого на основании 1 установлен шарнир 3, ось которого закреплена на одном конце исполнительного органа-стрелы 2. Ось шарнира 3 установлена таким образом, что она совпадает с осью жестко и неподвижно установленной на основании 1 звездочки 10. Недругом конце исполнительного органастрелы 2 установлено на шарнире грузозахватное устройство 4. Грузозахватное устройство 4 обладает возможностью поворота вокруг указанного шарнира благодаря тому, что его ось совпадает с осью там же укрепленной на исполнительном органе-стреле 2 подвижной звездочки 15. Обе указанные звездочки 10 и 15 установлены на подшипниках (на чертеже не показаны). Грузозахватное устройство 4 выполнено в виде схвата 5 (фиг. 2), состоящего из двух половин 6 и 7, расположенных своей большой стороной в направлении продольной оси исполнительного органа-стрелы 2 и управляемых от силовых гидроцилиндров 8. Оси силовых гидроцилиндров 8 расположены параллельно друг другу попарно с каждой половиной схвата 5 и перпендикулярно направлению продольной оси исполнительного органа-стрелы 2 и длинномерного груза 16, а продольная ось грузозахватного устройства 4 установлена параллельно продольной оси исполнительного органа-стрелы 2 в ее исходном горизонтальном положении. Передаточное отношение между звездочками 10 и 15 выполнено повышающим 2:1, а замкнутая кинематическая связь между указанными звёздочками выполнена в виде двух участков втулочнороликовой цепи 11 и 14. Участок цепи 11 охватывает звездочку 10, а участок цепи 14 охватывает звездочку 15. При этом длина указанных участков цепи 11 и 14 выполнена не менее длины окружности звездочки охватываемой цепью. Концы участков цепи 11 и 14 соединены между собой двумя тягами 12 и 13 и, таким образом, замыкают кинематическую связь между звездочками. Возможно конструктивное исполнение указанной кинематической связи между звездочками 10 и 15 в виде двух ветвей, расположенных с двух противоположных сторон исполнительного органа-стрелы 2. Такое исполнение способствует повышению грузоподъемности кантователя. Предлагаемый кантователь длинномерных грузов работает следующим образом. В исходном положении половины 6 и 7 схвата 5 грузозахватного устройства 4 (фиг. 2) разведены. Шток привода-гидроцилиндра 9 опущен (находится в крайнем нижнем положении). Продольная ось исполнительного органа-стрелы 2 занимает горизонтальное положение. Продольная ось грузозахватного устройства 4 параллельна ей и также занимает горизонтальное положение. Штоки силовых гидроцилиндров 8 управляющих половинами 6 и 7 схвата 5 находятся в отжатом (крайнем от половин 6 и 7 положении). Включением привода-гидроцилиндра 9 поворачивают исполнительный орган-стрелу 2 из горизонтального положения в вертикальное, которое фиксируется с помощью конечных выключателей (на чертеже не показано). При этом происходит поворот грузозахватного устройства 4 вокруг оси подвижной звездочки 15 на 180° благодаря тому, что угловая скорость поворота грузозахватного устройства 4 в 2 раза превышает угловую скорость поворота стрелы 2 в шарнире 3 относительно основания 1 и неподвижной звездочки 10. Это обусловлено повышающим передаточным отношением между указанными звёздочками 10 и 15 равным 2;1. Подвижная звездочка 15 поворачивается при этом за счет проворачивания гибких втулочнороликовых участков цепи 11 и 14, соединенных тягами 12 и 13. Участок цепи 11 проворачивается вокруг неподвижной звездочки 10. Участок цепи 14 проворачивается вокруг неподвижной звездочки 15. Такое конструктивное исполнение кинематической связи между звездочками 10 и 15, при котором минимальная длина участков цепи выполнена не менее длины окружности звездочки охватываемой цепью, позволяет уменьшить материальные расходы на применение втулочнороликовой цепи в грузозахватном устройстве 4. Указанная длина участков цепи является граничной, менее которой грузозахватное устройство функционировать не может, так как тяги 12 и 13 будут взаимодействовать с зубьями звездочек, что ведет к разрушению грузозахватного устройства. Длинномерный груз-труба 16 становится в рабочее вертикальное положение. При этом благодаря наложению на движение длинномерного груза-трубы 16 двух указанных вращательный движений с разными угловыми скоростями траектория концов длинномерного груза-трубы 16 имеет вид криволинейной дугообразной траектории (фиг. 1), позволяющей перемещать длинномерный груз-трубу 16 в вертикальное положение и обходить при этом препятствие 17, когда контур производственного здания имеет ступенчатый характер, либо в рабочей зоне подъема длинномерного груза-трубы 16 расположена несущая ферма, также препятствующая повороту груза. При этом длинномерный груз по своей длине превышает высоту нижнего уровня производственного здания, либо другого препятствия. Цикл подъема длинномерного груза-трубы 16 закончен. После нанесения эмалевого покрытия на внутреннюю поверхность трубы 16 ее выгружают из кантователя в обратном ее подъему порядке, затем кран-балкой либо другим грузоподъемным средством (на чертеже не показано) транспортируют трубу 16 на стеллаж-сушку. Пример. Кантователь длинномерных грузов испытывали в производственных условиях цеха эмалирования труб ПО "Киевжилтеплокоммунэнерго" на участке нанесения эмалевого покрытия на внутреннюю поверхность труб. Стесненность в вертикальной плоскости составляла 2000 мм и определялась как разность между верхним и нижним уровнями производственного здания, которые ограничивают поворот длинномерного груза-трубы. Использовали кантователь длинномерных грузов с технологической характеристикой: Труба диаметром 100 мм и длиной 9500 мм загружалась кран-балкой в грузозахватное устройство 4. Фиксировалась силовыми гидроцилиндрами 8, управляющими половинами 6 и 7 схвата 5 и поворачивалась стрелой 2 в рабочее вертикальное положение приводом-гидроцилиндром 9. В вертикальном положении стрела 2 фиксировалась конечными выключателями. На трубу 16 наносилось эмалевое покрытие. При этом благодаря кинематике предлагаемого кантователя длинномерный груз-труба 16 обходил препятствие 17 как при подъеме трубы 16 в вертикальное положение, так и при ее опускании обратно в исходное горизонтальное положение. Применение предлагаемого кантователя длинномерных грузов на участке нанесения эмалевого покрытия на внутреннюю поверхность труб позволяет обеспечить надежность и безотказность схватывания длинномерного груза, манипуляций с ним в стесненных условиях, а также позволяет уменьшить материальные затраты, связанные с использованием цепной передачи и снизить капитальные затраты при использовании производственных зданий со ступенчатым контуром.