RU214479U1

RU214479U1 - VEHICLE FOR MOVING ON A FERROMAGNETIC SURFACE

Info

Publication number: RU214479U1
Application number: RU2022124619U
Authority: RU
Inventors: Олег Васильевич Шарков; Николай Леонидович Великанов
Filing date: 2022-09-19
Publication date: 2022-10-31

Abstract

Полезная модель относится к области промышленных транспортных средств, в частности к самоходным устройствам для перемещения различного технологического оборудования по одной ферромагнитной произвольно ориентированной (горизонтальной, наклонной, вертикальной) поверхности, имеющей криволинейный гладкий профиль. Транспортное средство содержит технологическую платформу, установленную на приводных модулях, каждый из которых включает ходовые магнитные колеса, электродвигатель. Три приводных модуля связаны с платформой посредством опорных консолей, причем каждая консоль связана с платформой с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной плоскости перемещения. Каждый из двух приводных модулей выполнен с тяговой колесной тележкой, а третий модуль выполнен с рулевой колесной тележкой. Каждая тележка связана с опорной консолью при помощи сферического шарнира. Электродвигатель рулевой колесной тележки снабжен механической передачей, выходной вал которой пропущен через сферический шарнир и жестко соединен с опорной консолью. На нижней части платформы закреплен электромагнит. Упрощена конструкция транспортного средства. 5 ил.

The utility model relates to the field of industrial vehicles, in particular to self-propelled devices for moving various technological equipment along one ferromagnetic arbitrarily oriented (horizontal, inclined, vertical) surface having a smooth curvilinear profile. The vehicle contains a technological platform mounted on drive modules, each of which includes running magnetic wheels, an electric motor. Three drive modules are connected to the platform by means of support consoles, each console being connected to the platform with the possibility of rotation in a plane perpendicular to the plane of movement. Each of the two drive modules is made with a traction wheeled bogie, and the third module is made with a steering wheeled bogie. Each trolley is connected to the support console by means of a spherical hinge. The steering wheel bogie electric motor is equipped with a mechanical transmission, the output shaft of which is passed through a spherical joint and is rigidly connected to the support console. An electromagnet is fixed on the bottom of the platform. Simplified vehicle design. 5 ill.

Description

Полезная модель относится к области промышленных транспортных средств, в частности к самоходным устройствам для перемещения различного технологического оборудования по одной ферромагнитной произвольно ориентированной (горизонтальной, наклонной, вертикальной) поверхности, имеющей криволинейный гладкий профиль и отклоняющейся от плоскости перемещения в пределах угла ±50°.The utility model relates to the field of industrial vehicles, in particular to self-propelled devices for moving various technological equipment along one ferromagnetic arbitrarily oriented (horizontal, inclined, vertical) surface having a curved smooth profile and deviating from the plane of movement within an angle of ±50°.

Известна самоходная тележка для перемещения по ферромагнитному основанию [1] в виде основной платформы с управляемыми колесами и установленные на основной платформы, технологического оборудования, приводного двигателя, двигателя поворота тележки, механизма привода тележки, механизма поворота тележки, устройства управления скоростью движения тележки, устройства управления направлением перемещения тележки, устройства притягивания тележки к ферромагнитному основанию, состоящего из постоянных магнитов, источника питания, поворотную платформу.Known self-propelled cart for moving on a ferromagnetic base [1] in the form of a main platform with steerable wheels and installed on the main platform, process equipment, drive motor, trolley rotation motor, trolley drive mechanism, trolley rotation mechanism, trolley speed control device, control device the direction of movement of the trolley, the device for attracting the trolley to a ferromagnetic base, consisting of permanent magnets, a power source, a turntable.

Недостатками данного изобретения являются низкая эффективность и надежность при движении по криволинейной поверхности и сложная конструкция.The disadvantages of this invention are low efficiency and reliability when moving on a curved surface and a complex design.

Известен мобильный робот с магнитными движителями [2] содержащий корпус с установленным на нем колесами, приводным узлом, внешний барабан, имеющий кольцевую периферийную стенку, и внутренний элемент колеса, включающий в себя фрагмент из магнитно-проницаемого материала и магнит, находящийся в контакте с магнитно-проницаемым материалом. Данное средство может перемещаться по двум разным поверхностям.Known mobile robot with magnetic propulsion [2] containing a body with mounted wheels, a drive unit, an outer drum having an annular peripheral wall, and an internal element of the wheel, which includes a fragment of a magnetically permeable material and a magnet in contact with a magnetically - permeable material. This tool can move on two different surfaces.

Недостатками данного изобретения является сложная конструкция, которую нецелесообразно применять для транспортирования на одной поверхности отклоняющейся от плоскости перемещения на угол не более 40…50°.The disadvantages of this invention is a complex design, which is impractical to use for transportation on one surface deviating from the plane of movement at an angle of not more than 40...50°.

За ближайший аналог выбрано транспортное средство для перемещения по ферромагнитным поверхностям [3], содержащее технологическую платформу, установленную на приводных модулях, каждый из которых включает ходовые магнитные колеса, приводимые в движение через редукторный механизм отдельным электродвигателем.The closest analogue is a vehicle for moving on ferromagnetic surfaces [3], which contains a technological platform installed on drive modules, each of which includes running magnetic wheels driven through a gear mechanism by a separate electric motor.

В транспортном средстве, содержащем технологическую платформу, установленную на приводных модулях, каждый из которых включает ходовые магнитные колеса, приводимые в движение через редукторный механизм отдельным электродвигателем, ходовые колеса каждого модуля разделены на две группы и смонтированы на двух колесных блоках, при этом оси вращения колес одного блока перпендикулярны осям вращения колес другого, а приводные модули снабжены пневмо-механическим механизмом автоматической перестановки колесных блоков, выполненным в виде двух пневмоцилиндров с сообщаемыми рабочими полостями, поршни которых связаны передачей «винт-гайка» с шаговыми электродвигателями. В зависимости от поставленной транспортной задачи, число приводных модулей и их взаимное расположение на технологической платформе может изменяться. Данное средство может перемещаться по двум взаимно перпендикулярным поверхностям.In a vehicle containing a technological platform mounted on drive modules, each of which includes running magnetic wheels driven through a gear mechanism by a separate electric motor, the running wheels of each module are divided into two groups and mounted on two wheel blocks, while the wheel rotation axes of one block are perpendicular to the axes of rotation of the wheels of the other, and the drive modules are equipped with a pneumo-mechanical mechanism for automatic rearrangement of wheel blocks, made in the form of two pneumatic cylinders with communicating working cavities, the pistons of which are connected by a “screw-nut” transmission with stepping motors. Depending on the transport task set, the number of drive modules and their mutual arrangement on the technological platform may vary. This tool can move on two mutually perpendicular surfaces.

Недостатками данного изобретения являются сложная конструкция транспортного средства и высокие материально-временные затраты на ее производство и эксплуатацию.The disadvantages of this invention are the complex design of the vehicle and the high material and time costs for its production and operation.

Полезная модель решает проблему расширения вариантов конструктивного исполнения транспортных средств, создания транспортного средства более простой конструкции, предназначенного для перемещения по одной ферромагнитной поверхности, имеющей криволинейный гладкий профиль и отклоняющейся от плоскости перемещения в пределах угла ±50°, за счет конструктивных изменений приводных модулей и разделения их функций.The utility model solves the problem of expanding the options for the design of vehicles, creating a vehicle of a simpler design, designed to move along one ferromagnetic surface having a curved smooth profile and deviating from the plane of movement within an angle of ±50°, due to structural changes in drive modules and separation their functions.

Для получения необходимого технического результата в транспортное средство для перемещения по ферромагнитной поверхности, содержащее технологическую платформу, установленную на приводных модулях, каждый из которых включает ходовые магнитные колеса, электродвигатель, предлагается выполнить с тремя приводными модулями, которые связать с платформой посредством опорных консолей. Каждую консоль предлагается связать с платформой с возможностью поворота в плоскости перпендикулярной плоскости перемещения при помощи цилиндрического шарнира. Каждый из двух приводных модулей предлагается выполнить с тяговой колесной тележкой, а третий модуль выполнить с рулевой колесной тележкой. Каждую тележку предлагается связать с опорной консолью при помощи сферического шарнира, а электродвигатель рулевой колесной тележки снабдить механической передачей, выходной вал которой, пропустить через сферический шарнир и жестко соединить с опорной консолью. Кроме этого, на нижней части платформы предлагается закрепить электромагнит.To obtain the required technical result, a vehicle for moving on a ferromagnetic surface, containing a technological platform installed on drive modules, each of which includes running magnetic wheels, an electric motor, is proposed to be made with three drive modules that are connected to the platform by means of support consoles. Each console is proposed to be connected to the platform with the possibility of rotation in a plane perpendicular to the plane of movement using a cylindrical hinge. Each of the two drive modules is proposed to be made with a traction wheeled bogie, and the third module is made with a steering wheeled bogie. Each bogie is proposed to be connected to the support console using a spherical joint, and the electric motor of the steering wheeled bogie is to be equipped with a mechanical transmission, the output shaft of which is passed through the spherical joint and rigidly connected to the support console. In addition, it is proposed to fix an electromagnet on the bottom of the platform.

На графических материалах, прилагаемых к описанию изображено предлагаемое транспортное средство для перемещения по ферромагнитным поверхностям, где:The graphic materials attached to the description depict the proposed vehicle for moving on ferromagnetic surfaces, where:

на фиг. 1 - конструктивная схема транспортного средства (фронтальный вид);in fig. 1 - structural diagram of the vehicle (front view);

на фиг. 2 - конструктивная схема транспортного средства (вид сверху));in fig. 2 - structural diagram of the vehicle (top view));

на фиг. 3 - схема движения транспортного средства при перемещении по горизонтальной поверхности;in fig. 3 - diagram of the movement of the vehicle when moving on a horizontal surface;

на фиг. 4 - схема кинематическая тележки колесной тяговой;in fig. 4 - kinematic diagram of a wheeled traction cart;

на фиг. 5 - схема кинематическая тележки колесной рулевой.in fig. 5 is a kinematic diagram of a wheel steering bogie.

На прилагаемых графических материалах приняты следующие обозначения:The following designations are used on the attached graphic materials:

1 - платформа технологическая; 2, 3, 4 - шарнир цилиндрический; 5, 6, 7 - опорная консоль; 8, 9, 10 - шарнир сферический; 11, 12 - тележка колесная тяговая; 13 - тележка колесная рулевая; 14 - электромагнит; 15 - модуль для размещения технологического оборудования; 16 - электродвигатель движения тяговой колесной тележки; 17 - передача зубчатая цилиндрическая горизонтальная; 18 - колесо магнитное; 19 - передача зубчатая цилиндрическая вертикальная; 20 - электродвигатель поворота колесной рулевой тележки; П-П - плоскость перемещения; α - угол отклонения ферромагнитной поверхности от плоскости перемещения; β - угол поворота цилиндрического шарнира в плоскости перпендикулярной плоскости перемещения; γ - угол поворота сферического шарнира в плоскости перпендикулярной плоскости перемещения.1 - technological platform; 2, 3, 4 - cylindrical hinge; 5, 6, 7 - support console; 8, 9, 10 - spherical hinge; 11, 12 - wheeled traction cart; 13 - wheel steering trolley; 14 - electromagnet; 15 - module for placing technological equipment; 16 - the electric motor of the movement of the traction wheeled cart; 17 - gear gear cylindrical horizontal; 18 - magnetic wheel; 19 - vertical cylindrical gear transmission; 20 - electric motor for turning the wheel steering bogie; P-P - plane of movement; α - angle of deviation of the ferromagnetic surface from the plane of movement; β - angle of rotation of the cylindrical hinge in the plane perpendicular to the plane of movement; γ - angle of rotation of the spherical hinge in the plane perpendicular to the plane of movement.

Транспортное средство состоит из технологической платформы 1, котораяThe vehicle consists of a technological platform 1, which

с помощью цилиндрических шарниров 2, 3 и 4, подпружиненных спиральными пружинами (на фигурах не показаны), связана посредством опорных консолей 5, 6 с колесными тяговыми тележками 11, 12, а посредством опорной консоли 7 связана с колесной рулевой тележкой 13. Колесные тяговые тележки 11 и 12 с помощью сферических шарниров 8 и 9, крепятся к опорным консолям 5 и 6. Колесная рулевая тележка 13 с помощью сферического шарнира 10, крепится к опорной консоли 7. На технологической платформе 1 установлен модуль 15, предназначенный для размещения груза и технологического оборудования, на нижней части платформы 1 закреплен электромагнит 13.with the help of cylindrical hinges 2, 3 and 4, spring-loaded with coil springs (not shown in the figures), it is connected by means of support consoles 5, 6 with wheeled traction carts 11, 12, and through the support console 7 it is connected to the wheeled steering cart 13. Wheeled traction carts 11 and 12 with the help of spherical hinges 8 and 9, are attached to the support consoles 5 and 6. The wheel steering cart 13 is attached to the support console 7 with the help of a spherical hinge 10. Module 15 is installed on the technological platform 1, designed to accommodate cargo and technological equipment , an electromagnet 13 is fixed on the bottom of the platform 1.

Тяговые колесные тележки 11 и 12 выполнены аналогично, каждая тележка содержит корпус, в котором установлен электродвигатель 16 движения тележки, соединенный посредством зубчатой цилиндрической передачи 17 с валом, на котором жестко закреплены магнитные колеса 18 с магнитами постоянного типа.Traction wheel carts 11 and 12 are made similarly, each cart contains a housing in which an electric motor 16 of the cart movement is installed, connected by means of a cylindrical gear 17 to a shaft on which magnetic wheels 18 with permanent magnets are rigidly fixed.

Рулевая колесная тележка 13 содержит корпус, в котором установлен электродвигатель 20 поворота тележки, соединенный посредством зубчатой цилиндрической вертикальной передачи 19, выходной вал которой проходит через сферический шарнир 10 и жестко соединен с опорной консолью 7. Магнитные колеса 18 с магнитами постоянного типа жестко установлены на валу, который может свободно вращаться относительно корпуса рулевой тележки 13.Steering wheeled cart 13 contains a housing in which the electric motor 20 for turning the cart is installed, connected by means of a gear cylindrical vertical transmission 19, the output shaft of which passes through a spherical hinge 10 and is rigidly connected to the support console 7. Magnetic wheels 18 with permanent type magnets are rigidly mounted on the shaft , which can freely rotate relative to the body of the steering cart 13.

Цилиндрические шарниры 2, 3 и 4 допускают поворот опорных консолей 5, 6 и 7 в плоскости перпендикулярной плоскости перемещения транспортного средства на угол β=±50°; сферические шарниры 8, 9 и 10 допускают поворот тяговых колесных тележек 11, 12 и рулевой тележки 13 в плоскостях: перпендикулярной плоскости перемещения транспортного средства на угол γ=±30° и параллельной плоскости перемещения транспортного средства на угол 360° (фиг. 3).Cylindrical hinges 2, 3 and 4 allow rotation of the support consoles 5, 6 and 7 in a plane perpendicular to the plane of movement of the vehicle at an angle β=±50°; spherical hinges 8, 9 and 10 allow rotation of traction wheel carts 11, 12 and steering cart 13 in planes: perpendicular to the plane of vehicle movement at an angle of γ=±30° and parallel to the plane of vehicle movement at an angle of 360° (Fig. 3).

Транспортное средство работает следующим образом. Первоначальное удержание транспортного средства на ферромагнитной поверхности происходит за счет сил притяжения, развиваемых постоянными магнитами, установленными в колесах 18. Перед началом движения на электромагнит 14 подается электрический ток, что обеспечивает более сильное прижатие транспортного средства к ферромагнитной поверхности. После этого подается электрический ток на электродвигатели 16 движения тележек (фиг. 4), установленные в колесных тележках 11 и 12, вращение от двигателя 16 через зубчатую цилиндрическую передачу 17 передается на вал, на котором жестко закреплены магнитные колеса 18, вследствие чего транспортное средство начинает движение. При этом, удерживается на ферромагнитной поверхности за счет прижатия силами, развиваемыми магнитами постоянного типа в колесах 18 и электромагнитом 14. Дополнительно опорные консоли 5, 6 и 7 прижимаются к ферромагнитной поверхности за счет действия спиральный пружин, установленных на цилиндрических шарнирах 2, 3 и 4 (на фиг. не показаны).The vehicle works as follows. The initial retention of the vehicle on the ferromagnetic surface occurs due to the forces of attraction developed by permanent magnets installed in the wheels 18. Before the start of movement, an electric current is supplied to the electromagnet 14, which ensures a stronger pressing of the vehicle to the ferromagnetic surface. After that, an electric current is supplied to the electric motors 16 of the movement of the carts (Fig. 4) installed in the wheel carts 11 and 12, the rotation from the engine 16 through the gear spur gear 17 is transmitted to the shaft on which the magnetic wheels 18 are rigidly fixed, as a result of which the vehicle starts traffic. At the same time, it is held on a ferromagnetic surface due to pressing by forces developed by permanent magnets in wheels 18 and an electromagnet 14. Additionally, support consoles 5, 6 and 7 are pressed against a ferromagnetic surface due to the action of helical springs mounted on cylindrical hinges 2, 3 and 4 (not shown in Fig.).

При необходимости поворота транспортного средства напряжение подается на электродвигатель 20 поворота рулевой тележки 13 (фиг. 5). Вращающий момент от электродвигателя 20 передается на зубчатую вертикальную цилиндрическую передачу 19, выходной вал которой пропущен через сферический шарнир 10 и жестко соединен с опорной консолью 7, вследствие чего, за счет реактивного вращающего момента, действующего со стороны опорной консоли 7, происходит поворот рулевой тележки в плоскости параллельной плоскости перемещения. При этом тяговые тележки 11 и 12 также поворачиваются в этой же плоскости, так как подвижно соединены с опорными консолями 5 и 6 с помощью сферических шарниров 8 и 9.If it is necessary to turn the vehicle, voltage is applied to the electric motor 20 for turning the steering cart 13 (Fig. 5). The torque from the electric motor 20 is transmitted to the gear vertical spur gear 19, the output shaft of which is passed through the spherical hinge 10 and is rigidly connected to the support console 7, as a result of which, due to the reactive torque acting from the side of the support console 7, the steering cart rotates into plane parallel to the plane of movement. At the same time, the traction carts 11 and 12 also rotate in the same plane, since they are movably connected to the support consoles 5 and 6 using spherical hinges 8 and 9.

Регулирование скорости движения тяговых тележек 11, 12 и величины поворота рулевой тележки 13 осуществляется за счет регулирования частоты вращения электродвигателей 16 и 20 соответственно.The regulation of the speed of movement of the traction trucks 11, 12 and the amount of rotation of the steering truck 13 is carried out by adjusting the rotational speed of the electric motors 16 and 20, respectively.

Перемещаясь по поверхности колесные тележки 11, 12 и 13, за счет шарнирных соединений 2, 3, 4, 8, 9 и 10 автоматически устанавливаются в положение, соответствующее конфигурации ферромагнитной поверхности и обеспечивающее надежное крепление всего транспортного средства.Moving along the surface, the wheeled carts 11, 12 and 13 are automatically set to a position corresponding to the configuration of the ferromagnetic surface and ensuring reliable fastening of the entire vehicle due to the swivel joints 2, 3, 4, 8, 9 and 10.

Предлагаемое техническое решение, по сравнению с ближайшим аналогом, позволяет создать надежное и конструктивно простое транспортное средство, для перемещения по одной ферромагнитной произвольно ориентированной поверхности, имеющей криволинейный гладкий профиль и отклоняющейся от плоскости перемещения в пределах угла ±50°, что позволит снизить материально-временные затраты на производство и эксплуатацию и может быть применено, например, для перемещения по поверхности корпуса судна.The proposed technical solution, in comparison with the closest analogue, makes it possible to create a reliable and structurally simple vehicle for moving along one ferromagnetic arbitrarily oriented surface, which has a curvilinear smooth profile and deviates from the plane of movement within an angle of ±50°, which will reduce material and time production and operation costs and can be used, for example, to move along the surface of the ship's hull.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:Sources of information taken into account when drawing up the application:

1. RU 1496947, МПК В23К 9/12, «Самоходная тележка для перемещения по ферромагнитному основанию, опубл. 30.07.1989 г.1. RU 1496947, IPC V23K 9/12, "Self-propelled cart for moving on a ferromagnetic base, publ. 07/30/1989

2. RU 2585396, МПК B62D 57/024, F16L 55/26, F16L 55/32 585 3962, «Мобильный робот с магнитными движителями», опубл. 27.05.2016 г.2. RU 2585396, IPC B62D 57/024, F16L 55/26, F16L 55/32 585 3962, "Mobile robot with magnetic propulsion", publ. May 27, 2016

3. RU 2051058, МПК B62D 57/24, «Транспортное средство для перемещения по ферромагнитным поверхностям», опубл. 27.12.1995 г.3. EN 2051058, IPC B62D 57/24, "Vehicle for moving on ferromagnetic surfaces", publ. December 27, 1995

Claims

A vehicle for moving on a ferromagnetic surface, containing a technological platform mounted on drive modules, each of which includes running magnetic wheels, an electric motor, characterized in that it contains three drive modules connected to the platform by means of support consoles, each console is connected to the platform with the possibility of rotation in a plane perpendicular to the plane of movement by means of a cylindrical hinge, each of the two drive modules is made with a traction wheeled bogie, and the third module is made with a steering wheeled bogie, while each bogie is connected to the support console by means of a spherical hinge, and the steering wheel motor The trolley is equipped with a mechanical transmission, the output shaft of which is passed through a spherical hinge and rigidly connected to the support console, in addition, an electromagnet is fixed on the bottom of the platform.