Транспортное средство для перемещения по наклонным и вертикальным поверхностям

Авторы патента:

B62D57/024 - приспособление для перемещения по наклонным или вертикальным поверхностям (гусеничные транспортные средства для перемещения по лестницам B62D 55/075; ручные тележки, обеспечивающие возможность подъема или спуска по лестницам B62B 5/02)

Полезная модель относится к самоходным транспортным средствам, способным перемещаться по наклонным и вертикальным поверхностям. Транспортное средство может быть использовано для переноса технологического оборудования при проведении работ в труднодоступных местах и зонах с повышенной опасностью. Транспортное средство содержит корпус, шаговый механизм перемещения, выполненный в виде пневмоцилиндров со штоками, расположенных взаимно перпендикулярно и связанных между собой корпусом, и цилиндрических герметизированных камер с полыми направляющими, установленными параллельно пневмоцилиндрам на корпусе, и систему управления, которая содержит ПЭВМ, бортовой контроллер, расположенный на корпусе и видеокамеры.

1 п.ф., 4 ил.

Известно устройство по патенту РФ 2042559 (МПК В62D 57/032, опубл. 27.08.1995 г.) под названием «Шагающий механизм транспортного средства». Данное устройство содержит корпус и шаговый механизм перемещения, выполненный в виде пневмоцилиндров, расположенных взаимно перпендикулярно и связанных между собой корпусом, и выдвижные опоры.

Недостатками такого устройства являются сложность конструкции, большие габаритные размеры, завышенный центр масс, утяжеление устройства, и, как следствие, невысокий момент усилия на отрыв. Кроме того, в устройстве не предусмотрено автоматическое движение по заранее заданному алгоритму и запоминание пройденного маршрута, а общая надежность системы управления невысокая. У устройства отсутствует видеонаблюдение, необходимое для управления оператором в случае нахождения вне зоны видимости.

Наиболее близким является транспортное средство для перемещения по наклонным и вертикальным поверхностям, содержащее корпус, шаговый механизм перемещения, выполненный в виде пневмоцилиндров со штоками, расположенных взаимно перпендикулярно и связанных между собой корпусом, и цилиндрических герметизированных камер с полыми штоками, установленных параллельно пневмоцилиндрам на корпусе, при этом концы полых штоков и штоки соответствующих пневмоцилидров соединены траверсами с размещенными на них выдвижными опорами с вакуумными присосками, и систему управления, (патент РФ 2267434, МПК7 B62D 57/032, опубл. 2003 г.)

Опытный образец прототипа успешно прошел испытания как в статическом, так и в динамическом режимах согласно техническому заданию. Он обеспечил уверенное удержание на горизонтальной плоской шероховатой поверхности при максимально допустимом моменте на отрыв 20 кгм, и осуществил перемещение заявленного груза 50 кг.

Однако, при движении транспортного средства, принятого за прототип, по горизонтальной поверхности наблюдалось некоторое смещение платформы при переключении маршевых цилиндров за счет локального падения давления в вакуумных насосах. Также при большом расходе воздуха производительность вакуумных насосов была недостаточна. Все это в большой мере влияет на грузоподъемность платформы. Кроме этого, провалы давления при переключении маршевых цилиндров вызывали сбой в работе системы управления, что могло вызывать ошибки в алгоритме движения платформы. Система управления не в полной мере обеспечивала надежность управления и достаточную скорость перемещения платформы.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого технического решения - повышение надежности в работе.

Указанный технический результат достигается тем, что в транспортном средстве для перемещения по наклонным и вертикальным поверхностям, содержащем корпус, шаговый механизм перемещения, выполненный в виде пневмоцилиндров со штоками, расположенных взаимно перпендикулярно и связанных между собой корпусом, и цилиндрических герметизированных камер с полыми направляющими, установленными параллельно пневмоцилиндрам на корпусе, при этом концы полых направляющих и штоков соответствующих пневмоцилиндров соединены траверсами с размещенными на них выдвижными опорами с вакуумными присосками, и систему управления, особенностью является то, что пневмоцилиндры снабжены тормозами, вакуумные присоски снабжены регуляторами давления, а система управления содержит ПЭВМ, бортовой контроллер, расположенный на корпусе и связанный с ПЭВМ кабелем снижения, видеокамеры, размещенные на каждой траверсе, при этом, бортовой контроллер соединен с каждой вакуумной присоской растягивающимся спиральным жгутом.

Снабдив пневмоцилиндры тормозами, уменьшили расход воздуха в пнев-мосистеме транспортного средства и добились того, что на период переключения пневмоцилиндров не возникает смещения шагового механизма. При этом, выполнив вакуумные присоски с регуляторами давления, обеспечили постоянство давления в режекторных насосах присосок, что привело к увеличению удерживающей способности присосок и грузоподъемности транспортного средства. Выполнив систему управления с ПЭВМ, исключили ошибочные переключения пневмомеханизмов транспортного средства, тем самым позволили оптимизировать и запоминать маршрут движения средства за счет сквозного управления исполнительными пневмомеханизмами (пневмораспределителями, клапанами). Введение растягивающегося спирального жгута, соединяющего бортовой контроллер с каждой вакуумной присоской, обеспечивает гибкое электрическое соединение между движущимися относительно друг друга частями шагового механизма. Конструкция жгута не позволяет его элементам быть зажатыми движущимися частями шагового механизма и не создает дополнительные усилия на трение о направляющие при движении. А наличие видеокамер в системе управления обеспечивает контроль за управлением устройства в случае его нахождения вне зоны видимости оператора. Все это приводит к повышению надежности в работе.

При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам данного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных отличительных признаков от прототипа, изложенных в формуле полезной модели.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «новизна».

На фиг.1 изображен общий вид заявляемого устройства.

На фиг.2 изображен общий вид заявляемого устройства, вид снизу.

На фиг.3 дан разрез А-А фиг.1.

На фиг.4 изображена выдвижная опора с вакуумной присоской.

Транспортное средство для перемещения по наклонным и вертикальным поверхностям содержит корпус 1, пневмоцилиндр 2 вертикального перемещения, пневмоцилиндр 3 горизонтального перемещения, штоки 4 цилиндров 2, 3, цилиндрические герметизированные камеры 5 с полыми направляющими 6, траверсы 7, выдвижные опоры 8 с вакуумными присосками 9 (фиг.1, 2).

Пневмоцилиндры 2 и 3 снабжены тормозами 10, 11 (например, фрикционными), соответственно. Вакуумные присоски 9 снабжены регуляторами 12 давления. Пневмоцилиндры 2, 3 расположены взаимно перпендикулярно и связаны между собой корпусом 1.

Шаговый механизм перемещения выполнен в виде пневмоцилиндров 2, 3 со штоками 4, расположенных взаимно перпендикулярно и связанных между собой корпусом 1, и цилиндрических герметизированных камер 5 с полыми направляющими 6, установленными параллельно пневмоцилиндрам на корпусе. При этом концы штоков 4 цилиндров 2, 3, полые направляющие 6 соединены траверсами 7, на концах которых установлены выдвижные опоры 8. Полые направляющие 6 в своей средней части выполнены с отверстием, сообщающим их полости с внутренними полостями герметизированных камер 5 (фиг.3).

Устройство снабжено системой управления, которая содержит бортовой контроллер 13, расположенный на корпусе 1, ПЭВМ 14, видеокамеры 15, размещенные на каждой траверсе 7 и кабель снижения 16 для обмена электрическими сигналами между бортовым контроллером 13 и ПЭВМ 14. Бортовой контроллер 13 соединен с каждой вакуумной присоской 9 спиральным жгутом 17, расположенным внутри трубки 18.

Выдвижные опоры 8 снабжены пневмоцилиндрами 19 пневмораспределителем 20, клапаном 21 вакуумирования и датчиками перемещения 22. Присоски 9 снабжены режекторными насосами (на фиг. не показаны) и датчиком 23 вакуума (фиг.4).

Траверсы 7 и полые направляющие 6, соединенные с пневмоцилиндром 2 вертикального перемещения образуют «вертикальную раму», траверсы 7 и полые направляющие 6, соединенные с пневмоцилиндром 3 горизонтального перемещения образуют «горизонтальную раму».

Пневмоцилиндр 2 снабжен пневмораспределителем 24 и датчиком перемещения 25, а пневмоцилиндр 3 снабжен пневмораспределителем 26 и датчиком перемещения 27.

Устройство работает следующим образом. От системы управления (на фиг. не показан) подают сигнал на переключение каждого пневмораспределителя 20 выдвижных опор 8 «рамы вертикального перемещения». Сжатый воздух через герметизированные камеры 5, пневмораспределитель 20 поступает в надпоршневое пространство пневмоцилиндра 19 выдвижной опоры 8. Присоски 9 выдвижных опор 8 «рамы вертикального перемещения» выдвигаются до соприкосновения с опорной поверхностью, где срабатывает датчик перемещения 22 выдвижных опор 8, который останавливает их движение и посылает сигнал на открытие клапана 21 для их вакуумирования. Внутренние полости присосок 9 вакуумируются режекторными насосами через регуляторы давления 12 и под действием разности между атмосферным давлением и остаточным давлением во внутренней полости, вся конструкция устройства удерживается на наклонной или вертикальной поверхности.

От датчика вакуума 23, установленного в присосках 9 подается сигнал на переключение пневмораспределителя 24 и отключение фрикционного тормоза 11 пневмоцилиндра вертикального перемещения 2. Электрические сигналы от системы управления на пневмораспределители 20 выдвижных опор 8 и клапан 21, а также от датчиков вакуума 23 на систему управления подаются через спиральный жгут 17, конструкция которого обеспечивает гибкое электрическое соединение и не позволяет зажимать элементы жгута при движении относительно друг друга частей шагового механизма. Воздух поступает в надпоршневое пространство и штоки 4 пневмоцилиндра 2 с корпусом 1 устройства поднимаются вверх на один установленный шаг, до срабатывания датчика 25 перемещения пневмоцилиндра 2. Датчик подает сигнал на включениие тормоза 11 и переключение пневмораспределителя 24 пневмоцилиндра 2 в «нейтральное» положение, при этом, пневмоцилиндр 2 стопорится в нужном положении.

Подается сигнал на выдвижение опор присосок 9 «рамы горизонтального перемещения». Повторяется процедура выдвижения присосок 9 и присасывания к опорной поверхности, но уже «рамы горизонтального перемещения». В этот момент устройство удерживается на опорной поверхности всеми восемью присосками 9.

Чтобы продолжить движение вверх подают сигнал на закрытие клапана 21 вакуумирования присосок 9 «рамы вертикального перемещения». Клапан 21 соединяет полость присоски с «атмосферой». Подается сигнал на переключение пневмораспределителя 20 выдвижных опор 8. Сжатый воздух поступает в подпоршневое пространство пневмоцилиндра 19 выдвижной опоры 8 и присоски 9 перемещаются в верхнее положение до срабатывания датчика перемещения 22 выдвижной опоры 8. Датчик 22 переключает пневмораспределитель 20 в «нейтральное» положение, движение присосок 9 стопорится. В этот момент устройство удерживается на опорной поверхности четырьмя присосками 9 «рамы горизонтального перемещения». От системы управления подают сигнал на переключение пневмораспределителя 24 и отключение фрикционного тормоза 11 пневмоцилиндра вертикального перемещения 2, воздух поступает в надпоршневое пространство, «рама вертикального перемещения» поднимается вверх на один шаг, до срабатывания датчика перемещения 25. Сигнал от датчика переключает пневмораспределитель 24 в «нейтральное» положение и включает фрикционный тормоз 11 «рамы вертикального перемещения».

Для продолжения движения вверх по прямой повторяют операции, описанные выше.

Аналогичным образом работает система механизмов при осуществлении горизонтального движения, с той разницей, что перемещение производится посредством второго пневмоцилиндра 3 со своими пневмораспределителем 26, фрикционным тормозом 10, датчиками перемещения 27 горизонтальной рамы.

Система управления работает следующим образом. Все команды в виде электрических сигналов поступают от ПЭВМ 14 на бортовой контроллер 13 по кабелю снижения 16, используется интерфейс RS485. ПЭВМ 14 по кабелю снижения 16 передает сигналы на контроллер 13 согласно алгоритму, заданному оператором. Контроллер принимает сигналы от ПЭВМ 14, а также сигналы с датчиков перемещения 22, 25, 27 и датчиков вакуума 23 и выдает команды на исполнительные устройства (клапаны, пневмоцилиндры, распределители, фрикционные тормоза). Также по кабелю снижения 16 передается электрический сигнал от видеокамер 15.

Таким образом, представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемой полезной модели следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в различных отраслях промышленности (в испытательных комплексах машиностроительных, нефтеперерабатывающих производств, атомных объектах и предприятий ядерного цикла при проведении осмотровых, диагностических и ремонтных работ в условиях нормального функционирования и в условиях аварийных и чрезвычайных ситуаций.);

- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления.

Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».

Транспортное средство для перемещения по наклонным и вертикальным поверхностям, содержащее корпус, шаговый механизм перемещения, выполненный в виде пневмоцилиндров со штоками, расположенных взаимно перпендикулярно и связанных между собой корпусом, и цилиндрических герметизированных камер с полыми направляющими, установленными параллельно пневмоцилиндрам на корпусе, при этом концы полых направляющих и штоков соответствующих пневмоцилиндров соединены траверсами с размещенными на них выдвижными опорами с вакуумными присосками и систему управления, отличающееся тем, что пневмоцилиндры снабжены тормозами, вакуумные присоски снабжены регуляторами давления, а система управления содержит ПЭВМ, бортовой контроллер, расположенный на корпусе и связанный с ПЭВМ кабелем снижения, видеокамеры, размещенные на каждой траверсе, при этом бортовой контроллер соединен с каждой вакуумной присоской растягивающимся спиральным жгутом.