EA014073B1 - Устройство для перемещения по вертикальной поверхности, содержащее вакуумный захват, и вакуумный захват - Google Patents
Устройство для перемещения по вертикальной поверхности, содержащее вакуумный захват, и вакуумный захват Download PDFInfo
- Publication number
- EA014073B1 EA014073B1 EA200801725A EA200801725A EA014073B1 EA 014073 B1 EA014073 B1 EA 014073B1 EA 200801725 A EA200801725 A EA 200801725A EA 200801725 A EA200801725 A EA 200801725A EA 014073 B1 EA014073 B1 EA 014073B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- housing
- vacuum
- impeller
- vacuum gripper
- cavity
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к транспортным средствам для перемещения грузов и людей по вертикальным поверхностям, способным перемещаться при помощи вакуумного захвата, а также к устройствам для захвата изделий (например, уложенных в стопки) при помощи вакуума с последующим их перемещением и укладкой. Заявленный вакуумный захват включает корпус, в котором размещен модуль создания вакуума, причем корпус имеет опорную часть, со стороны которой в нем выполнена полость, модуль создания вакуума включает рабочее колесо с лопастями, установленное в полости корпуса с возможностью вращения от электродвигателя, причем кромка обода рабочего колеса со стороны опорной части корпуса образует торцевое кольцо. Заявленное устройство для перемещения по вертикальным поверхностям включает раму с направляющими и ведущими колесами, на которой установлен вакуумный захват, причем вакуумный захват включает корпус, имеющий опорную часть, со стороны которой в нем выполнена полость, в которой с возможностью вращения от электродвигателя установлено рабочее колесо с лопастями, причем кромка обода рабочего колеса со стороны опорной части корпуса образует торцевое кольцо. Задачей изобретения является создание вакуумного захвата, конструкция которого была бы компактной, технологичной в изготовлении и обеспечивала бы значительное усилие захвата, а также создание устройства для перемещения грузов и людей по вертикальным поверхностям, имеющего компактную конструкцию и обладающего большой грузоподъемностью за счет особой конструкции вакуумного захвата с большим усилием захвата.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к транспортным средствам для перемещения грузов и людей по вертикальным поверхностям, способным перемещаться при помощи вакуумного захвата, а также к устройствам для захвата изделий (например, уложенных в стопки) при помощи вакуума с последующим их перемещением и укладкой.
Из уровня техники известно вакуумное захватное устройство [1], включающее силовой цилиндр с присоской, соединенной с источником избыточного давления и с источником разрежения.
Данное устройство позволяет захватывать и перемещать плоские предметы, однако имеет сложную конструкцию и обладает недостаточным быстродействием, поскольку вакуумный насос выполнен в виде отдельного элемента.
Кроме того, известна принятая в качестве прототипа для заявленного вакуумного захвата вакуумная захватная головка [2], содержащая присоску и привод ее возвратно-поступательного перемещения, включающий рычаг с инерционной массой.
Данное устройство имеет довольно простую, технологичную конструкцию, однако, также обладает рядом недостатков. При опускании и подъеме присоски инерционная масса может повредить захватываемое изделие, кроме того, известная вакуумная захватная головка не может подаваться сбоку, например, в условиях ограниченного пространства. Также следует отметить, что присоска, приводимая в действие инерционной массой, создает лишь незначительную степень разрежения и, следовательно, пригодна для захвата только относительно легких изделий.
Также из уровня техники известен мобильный шагающий робот [3], содержащий платформу и закрепленные на ней четыре двусторонних пневмоцилиндра с вакуумными захватами.
Этот робот, как и другие устройства шагового перемещения, обладает низкой скоростью движения, а также имеет довольно сложную и дорогостоящую конструкцию.
Кроме того, известно принятое в качестве прототипа для устройства для перемещения по вертикальным поверхностям транспортное средство для перемещения по произвольно ориентированной поверхности [4], содержащее платформу с вакуумными захватами, установленными на гусеничных механизмах перемещения и соединенными через распределительный механизм с вакуумным насосом.
Данное транспортное средство довольно быстроходно, однако имеет весьма сложную конструкцию, что обуславливает его низкую надежность, также степень создаваемого разрежения незначительна, поскольку вакуумный насос выполнен в виде отдельного элемента. Кроме того, оно обладает большими габаритами, что ограничивает его применение в условиях ограниченного пространства.
Задачей изобретения является создание вакуумного захвата, конструкция которого была бы компактной, технологичной в изготовлении и обеспечивала бы значительное усилие захвата, а также создание устройства для перемещения грузов и людей по вертикальным поверхностям, имеющего компактную конструкцию и обладающего большой грузоподъемностью за счет особой конструкции вакуумного захвата с большим усилием захвата. Поставленная задача решается предлагаемым вакуумным захватом, включающим корпус, в котором размещен модуль создания вакуума, причем корпус имеет опорную часть, со стороны которой в нем выполнена полость, модуль создания вакуума включает рабочее колесо с ободом и с лопастями, установленное в полости корпуса с возможностью вращения, причем кромка обода рабочего колеса со стороны опорной части корпуса образует торцевое кольцо.
В частном случае выполнения торцевое кольцо может быть расположено под углом от 0 до 60° к плоскости опорной части корпуса.
Кроме того, рабочее колесо может быть установлено в полости корпуса таким образом, чтобы отношение максимального расстояния от торцевого кольца до опорной части корпуса к диаметру рабочего колеса составляло около 0,03:1.
Опорная часть корпуса может быть частично перекрыта узкими пластинами.
Лопасти рабочего колеса могут быть отклонены от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения.
Также поставленная задача решается устройством для перемещения по вертикальной поверхности, включающим раму с направляющими и ведущими колесами, на которой установлен вакуумный захват о писанной выше конструкции.
Достоинства и преимущества заявляемых вакуумного захвата и устройства для перемещения по вертикальной поверхности будут рассмотрены ниже на возможных предпочтительных, но не ограничивающих примерах реализации со ссылкой на позиции чертежей, на которых изображены:
фиг. 1 - вакуумный захват, вид сбоку;
фиг. 2 - вид А на фиг. 1;
фиг. 3 - продольный разрез вакуумного захвата;
фиг. 4 - рабочее колесо, вид сбоку;
фиг. 5 - вид Б на фиг. 4;
фиг. 6 - продольный разрез рабочего колеса;
фиг. 7-9 - схемы движения воздуха при функционировании вакуумного захвата;
фиг. 10 - схема формирования стенки вихря;
фиг. 11 - схема сил, действующих на вакуумный захват;
- 1 014073 фиг. 12 - вид сбоку устройства для перемещения по вертикальным поверхностям;
фиг. 13 - вид В на фиг. 12;
фиг. 14 - схема сил, действующих на устройство для перемещения по вертикальным поверхностям.
Вакуумный захват содержит корпус 1 с опорной частью 2, со стороны которой в нем выполнена полость 3. В полости 3 корпуса 1 установлено рабочее колесо 4 с лопастями 5, которое посажено на вал 6, соединенный с электродвигателем 7, который может быть установлен в корпусе 1. Вал может вращаться в подшипниках 8, либо же, в малогабаритных моделях, подшипники могут отсутствовать, поскольку для сохранения работоспособности устройства достаточно будет подшипников двигателя. Деталь крепления 9 (например, шпилька, скоба, кронштейн и т.п.), размещенная на корпусе 1 позволяет устанавливать вакуумный захват на различных механизмах, в частности на устройстве для перемещения по вертикальным поверхностям.
Рабочее колесо 4 (фиг. 4) включает диск 10 с лопастями 5 и ободом 11. Кромка обода 11, на которой отсутствуют лопасти, образует торцевое кольцо 12. Вакуумный захват предназначен для создания притягивающего усилия между рабочим колесом и любым плоским захватываемым предметом, площадь рабочей поверхности которого больше площади рабочего колеса
Вакуумный захват работает следующим образом.
При вращении электродвигателем 7 рабочего колеса 4 в холостом режиме, т.е. вдали от поверхности захватываемого предмета, рабочее колесо 4 вращается в направлении η и совершает работу по перемещению воздуха от своей центральной части к периферии и далее за её пределы (фиг. 7). По мере приближения к предмету некоторая часть отброшенного рабочим колесом 4 воздуха возвращается к поверхности 13 предмета и движется обратно к центральной части колеса (фиг. 8). Но данные частички воздуха обладают импульсом, направленным по касательной к оси вращения колеса, и как следствие возникает вихрь, замкнутый с одной стороны поверхностью предмета, а с другой стороны рабочим колесом, что приводит к возникновению взаимного притягивающего усилия Р1 между ними. Если продолжать приближение аппарата к предмету, то на некотором расстоянии Ь весь сброшенный рабочим колесом 4 воздух будет возвращаться к центральной части рабочего колеса (фиг. 9) и захватываться образовавшимся вихрем. Между торцевым кольцом 12 рабочего колеса 4 и поверхностью 13 предмета возникнет плотное кольцо воздуха - стенка вихря 14 (фиг. 10). В результате прекращается приток внешнего воздуха к центру вихря, давление воздуха в области межу рабочим колесом и предметом падает -возникает вакуумная подушка 15. При этом работа, совершаемая рабочим колесом 4 по перемещению воздуха, снижается до минимума и оно начинает работать как маховик, вследствие чего скорость вращения значительно возрастает, вихрь усиливается, а взаимное притягивающее усилие Е1 между рабочим колесом 4 и поверхностью 13 предмета достигает максимального значения.
Торцевое кольцо 12 рабочего колеса 4 располагается под определенным углом к плоскости, что позволяет устанавливать требуемый угол сброса воздуха α. Наилучший эффект вакуумной подушки достигается при значении данного угла α = 0°, поскольку в этом случае отсутствует реактивная сила Е2, отталкивающая вакуумный захват от захватываемого предмета. Однако, поскольку рабочая поверхность захватываемого предмета может иметь значительные неровности, оптимальным является расположение торцевого кольца под углом 0° < α < 60°. Это позволяет увеличить расстояние между рабочим колесом 4 и захватываемым предметом, при котором наступает эффект вакуумной подушки. Но необходимо учитывать, что чем больше угол α, тем больше реактивная сила Е2, т.е. общая притягивающая сила становится меньше.
Для предотвращения касания рабочим колесом 4 поверхности 13 захватываемого предмета (захватываемый предмет должен контактировать только с опорной частью корпуса.), между плоскостью, которую образует опорная часть 2 корпуса 1, и торцевым кольцом 12 рабочего колеса 4, должно быть определенное расстояние 1, не превышающее 3% от диаметра рабочего колеса 4.
Если захватываемым предметом является тонкий лист, который может деформироваться под воздействием вакуумного захвата, то опорную часть 2 корпуса 1 можно перекрыть одной или несколькими узкими пластинами (на чертеже не показаны).
Устройство для перемещения по вертикальным поверхностям содержит несущую раму 16, направляющую пару колёс 17 и шипованное ведущее колесо 18 (либо колеса), которое приводится в движение электродвигателем 19 посредством червячной передачи 20. Под рамой установлен вакуумный захват 21, содержащий корпус, имеющий опорную часть, со стороны которой в нем выполнена полость, в которой с возможностью вращения от электродвигателя установлено рабочее колесо с лопастями, причем кромка обода рабочего колеса со стороны опорной части корпуса образует торцевое кольцо. Более подробно конструкция и принцип действия вакуумного захвата описаны выше. Электрический ток к электродвигателю 19 и к электродвигателю вакуумного захвата подаётся с блока питания и управления 22. Ходовая часть при этом может быть как колёсной, так и гусеничной, а материал, из которого выполнены колёса или гусеницы ходовой части, должен иметь максимальный коэффициент трения покоя относительно материала поверхности стены. Кроме того, должен отсутствовать свободный ход под действием веса устройства и полезного груза за счёт постоянного сцепления с электродвигателем (например, с помощью
- 2 014073 самотормозящей червячной передачи), который, в свою очередь, должен обладать достаточной мощностью, чтобы устройство могло двигаться вертикально вверх. Устройство для перемещения по вертикальным поверхностям пригодно для перемещения грузов и людей, например, в случае строительномонтажных или ремонтных работ, а также в случае пожара или других чрезвычайных ситуаций в многоэтажных зданиях - для эвакуации людей и доставки пожарной техники к месту возгорания. Кроме того, устройство для перемещения по вертикальным поверхностям может выполнять роль детской игрушки.
На устройство для перемещения по вертикальным поверхностям действуют следующие основные силы (фиг. 14):
сила притяжения (Е пр), создаваемая вакуумным захватом;
вес устройства и полезного груза (Р).
Через раму сила притяжения (Е пр) передаётся на направляющую колёсную пару 17 (Е пр1) и на ведущее колесо 18 (Е пр2). Между ведущим колесом и стеной действует сила трения (Е ,р0), также как и сила притяжения, препятствующая падению аппарата. Таким образом, аппарат получает способность двигаться по вертикальной поверхности - стене.
Для фиксации ведущего колеса на стене необходимо выполнение следующего условия:
РтрО — Р < Бтр0(тах) — ^0^2?
где
Е тр0(тах) - предельная сила трения покоя;
к0 - коэффициент трения покоя.
Таким образом, имея простую и технологичную конструкцию, вакуумный захват обеспечивает значительное усилие захвата за счет размещения источника вакуума непосредственно в корпусе устройства и особой конструкции рабочего колеса.
Источники информации
1. ки 2073601 С1, опубл. 20.02.1997.
2. КИ 2312762 С1, опубл. 20.12.2007.
3. ки 2057046 С1, опубл. 27.03.1996.
4. КИ 2283257 С1, опубл. 10.09.2006.
Claims (6)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Вакуумный захват, включающий корпус, в котором размещен модуль создания вакуума, отличающийся тем, что корпус имеет опорную часть, со стороны которой в нем выполнена полость, модуль создания вакуума включает рабочее колесо с ободом и лопастями, установленное в полости корпуса с возможностью принудительного вращения, причем кромка обода рабочего колеса со стороны опорной части корпуса образует торцевое кольцо.
- 2. Захват по п.1, отличающийся тем, что торцевое кольцо расположено под углом от 0 до 60° к плоскости опорной части корпуса.
- 3. Захват по п.1 или 2, отличающийся тем, что рабочее колесо установлено в полости корпуса таким образом, что отношение максимального расстояния от торцевого кольца до опорной части корпуса к диаметру рабочего колеса составляет около 0,03:1.
- 4. Захват по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что опорная часть корпуса частично перекрыта узкими пластинами.
- 5. Захват по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что лопасти рабочего колеса отклонены от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения.
- 6. Устройство для перемещения по вертикальной поверхности, включающее раму с направляющими и ведущими колесами и вакуумный захват по любому из пп.1-5, закрепленный на раме.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA200801725A EA014073B1 (ru) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Устройство для перемещения по вертикальной поверхности, содержащее вакуумный захват, и вакуумный захват |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA200801725A EA014073B1 (ru) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Устройство для перемещения по вертикальной поверхности, содержащее вакуумный захват, и вакуумный захват |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA200801725A1 EA200801725A1 (ru) | 2009-12-30 |
EA014073B1 true EA014073B1 (ru) | 2010-08-30 |
Family
ID=41563128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA200801725A EA014073B1 (ru) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Устройство для перемещения по вертикальной поверхности, содержащее вакуумный захват, и вакуумный захват |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA014073B1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3810515A (en) * | 1972-10-10 | 1974-05-14 | B Ingro | Wall climbing devices |
RU2057046C1 (ru) * | 1992-03-09 | 1996-03-27 | Институт проблем механики РАН | Мобильный шагающий робот |
RU2092369C1 (ru) * | 1996-03-18 | 1997-10-10 | Институт проблем механики РАН | Транспортное средство для перемещения по произвольно ориентированным в пространстве поверхностям |
GB2343879A (en) * | 1998-11-17 | 2000-05-24 | Quantum Leap Technologies Ltd | Suction Gripper |
RU53648U1 (ru) * | 2005-05-03 | 2006-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" (КурскГТУ) | Шагающее транспортное средство вертикального перемещения |
-
2008
- 2008-05-21 EA EA200801725A patent/EA014073B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3810515A (en) * | 1972-10-10 | 1974-05-14 | B Ingro | Wall climbing devices |
US3810515B1 (ru) * | 1972-10-10 | 1986-06-10 | ||
RU2057046C1 (ru) * | 1992-03-09 | 1996-03-27 | Институт проблем механики РАН | Мобильный шагающий робот |
RU2092369C1 (ru) * | 1996-03-18 | 1997-10-10 | Институт проблем механики РАН | Транспортное средство для перемещения по произвольно ориентированным в пространстве поверхностям |
GB2343879A (en) * | 1998-11-17 | 2000-05-24 | Quantum Leap Technologies Ltd | Suction Gripper |
RU53648U1 (ru) * | 2005-05-03 | 2006-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" (КурскГТУ) | Шагающее транспортное средство вертикального перемещения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA200801725A1 (ru) | 2009-12-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8479966B2 (en) | Floating impact apparatus for electrical nail gun | |
AU2008291693B2 (en) | A kinetic energy accumulator and an energy transfer system incorporating a kinetic energy accumulator | |
US20100148517A1 (en) | Pendulum mechanism and power generation system using same | |
CN107352354A (zh) | 爬楼车 | |
JP2003236899A (ja) | 射出成型品取出機及び取出システム | |
EA014073B1 (ru) | Устройство для перемещения по вертикальной поверхности, содержащее вакуумный захват, и вакуумный захват | |
CN207104675U (zh) | 一种喷砂机用翻面机 | |
EP2581306A2 (en) | Wheel drive device for Landing Gear | |
US9630524B1 (en) | Electric vehicle | |
CN107324037B (zh) | 一种使用方便的光电设备电池组件检测装置传动系统 | |
CN109770779A (zh) | 一种高空玻璃幕墙清洗机器人及其使用方法 | |
US6719124B2 (en) | Rotary drive for vibratory conveyors | |
CN215295685U (zh) | 一种混凝土管桩烘干装置 | |
CN206372505U (zh) | 飞碟发射装置 | |
US20110226555A1 (en) | Wheel arm displacing center of gravity | |
US4925199A (en) | Drive device | |
CN109720858B (zh) | 一种全自动装料装置 | |
CN208747420U (zh) | 无对重电梯的驱动结构 | |
CN114393459A (zh) | 一种陈旧建筑墙面平整化处理用磨平装置 | |
CN113175511A (zh) | 一种惯性动力输出装置 | |
CN221140288U (zh) | 塑料包装盒的堆叠装置 | |
CN215097916U (zh) | 一种爬楼梯装置 | |
CN210612841U (zh) | 一种训练用乒乓球发射装置 | |
CN211444098U (zh) | 一种用于机器人操作与搬运的机械臂装置 | |
CN215557233U (zh) | 玻璃翻转机和玻璃镀膜设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |