BRPI0914198B1

BRPI0914198B1 - dispositivo para controlar um movimento de acionamento de um atuador, e, atuador

Info

Publication number: BRPI0914198B1
Application number: BRPI0914198A
Authority: BR
Inventors: Embretzen Magnus
Original assignee: Skf Ab
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2020-04-14
Also published as: CN102076468A; EP2296849B1; BRPI0914198B8; EP2296849A4; EP2296849A1; WO2010002315A1; CN102076468B

Abstract

dispositivo para controlar um movimento de acionamento de um atuador, e, atuador um dispositivo (1) para controlar um movimento de acionamento de um atuador (2), o atuador (2) tendo uma porca, um parafuso, e um motor elétrico (15) para acionar a porca e o parafuso, uma parte rotativa (3), caracterizada pelo fato de que uma rotação da parte rotativa (3) está relacionada ao movimento de acionamento. o atuador (2) é do tipo sem autotravamento. o dispositivo (1) compreende uma parte de frenagem (5) para diminuir a rotação da parte rotativa (3), uma câmara de pressão (7), tendo um membro (9). o membro (9) é móvel em uma direção para dentro ou para fora em relação à câmara de pressão (7), em que como consequência de uma mudança de pressão na câmara de pressão (7), a mudança de pressão leva a um movimento do membro (9), provocando um movimento da parte de frenagem (5) em relação à parte rotativa (3), de tal modo que, quando elas entram em contato, a rotação da parte rotativa (3) é diminuída, levando à diminuição do movimento de acionamento do atuador (2).

Description

“DISPOSITIVO PARA CONTROLAR UM MOVIMENTO DE ACIONAMENTO DE UM ATUADOR, E, ATUADOR”

CAMPO TÉCNICO [0001] De acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção refere-se a um dispositivo para controlar um movimento de acionamento de um atuador.

[0002] De acordo com um segundo aspecto, a presente invenção refere-se a um atuador compreendendo um dispositivo de acordo com o primeiro aspecto.

FUNDAMENTOS [0003] No campo dos atuadores, existe uma necessidade de controlar o movimento de acionamento. Por exemplo, existe uma necessidade de travar o movimento de acionamento e frear o movimento de acionamento. Entretanto, também existe uma necessidade de liberar um freio ou uma trava, de tal modo que o movimento de acionamento não fique mais travado ou freado. Por exemplo, em caso de emergências, poderá haver uma necessidade de ou travar, ou frear, ou liberar um movimento de acionamento de um atuador de um estado travado ou freado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0004] A presente invenção resolve o problema de controlar um movimento de acionamento de um atuador entre dois estados;

1) de um estado travado, ou freado, (ou seja, liberação de um estado travado/freado) e

2) para um estado travado, ou freado (ou seja, travamento/frenagem de um estado livre).

[0005] De acordo com o primeiro aspecto da invenção, o atuador tem uma porca, um parafuso, e um motor elétrico para impulsionar a porca e o parafuso, uma parte rotativa, em que uma rotação da parte rotativa está relacionada ao movimento de acionamento. O termo acionar a porca e parafuso implica que quando um dentre a porca e o parafuso está rotacionado, isto leva a uma extensão ou contração do atuador. Este é um uso bem conhecido de um atuador. Que a rotação da parte rotativa está relacionada ao movimento de acionamento que significa que o atuador está realizando um movimento de acionamento, isto implica que também a parte

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2/9 rotativa rotaciona. Igualmente, se não existe nenhum movimento de acionamento em curso, não existirá rotação da parte rotativa. O atuador é de um tipo sem autotravamento. O dispositivo compreende uma parte de frenagem para diminuir a rotação da parte rotativa, e uma câmara de pressão, com um membro. A função da parte de frenagem é diminuir a rotação. Em uma modalidade, a parte de frenagem diminui a rotação a zero, ou seja, a parte de frenagem tem um efeito de travamento do atuador.

[0006] O membro é móvel em uma direção para dentro ou para fora em relação à câmara de pressão. Como uma consequência de uma mudança de pressão na câmara de pressão, a mudança de pressão leva a um movimento do membro, provocando um movimento da parte de frenagem em relação à parte rotativa, de tal modo que, quando eles entram em contato, a rotação da parte rotativa é diminuída, levando a diminuição do movimento de acionamento do atuador. Desse modo, quando existe uma mudança de pressão na câmara de pressão, isto leva a um movimento do membro, que, por sua vez, provoca um movimento da parte de frenagem em relação à parte rotativa, do modo que eles entram em contato um com o outro e, consequentemente, a rotação é diminuída. Uma vez em contato, haverá, em uma modalidade, contato por atrito entre a parte de frenagem e a parte rotativa. Isto diminuirá a rotação da parte rotativa. Isto leva a controlar o movimento de acionamento do atuador. Uma mudança de pressão é provocada por um compressor, e uma unidade de controle de pressão ou uma válvula. A função do compressor é assegurar uma pressão predeterminada na câmara de pressão. A função da unidade de controle de pressão é manter, aumentar, ou diminuir uma pressão dentro da câmara de pressão. A função da válvula é diminuir a pressão na câmara de pressão. A função do dispositivo é baseada em mudanças de pressão na câmara de pressão. Mais especificamente, uma mudança da pressão na câmara de pressão faz com que o membro se mova e faça a parte de frenagem se mover. Em caso de uma pressão aumentada na câmara de pressão, isto faz com que a parte de frenagem seja movida para mais próximo da parte rotativa. Em caso de uma diminuição de pressão na câmara de pressão, isto faz com que a distância entre a

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3/9 parte de frenagem e a parte rotativa seja aumentada. Isto oferece a vantagem de ter uma oportunidade de controlar o movimento de acionamento do atuador no que se refere a travar/frear e liberar o atuador de um estado travado ou freado.

[0007] O movimento de acionamento é um movimento relativo entre a porca e o parafuso do atuador.

[0008] Em uma modalidade, a parte de frenagem é fixa ao membro. Em uma modalidade, a parte de frenagem é fabricada integrada ao membro.

[0009] Em uma modalidade, uma diminuição de pressão na câmara de pressão leva a um movimento do membro na direção para dentro levando a uma liberação da parte de frenagem, permitindo um movimento rotativo livre entre a porca e o parafuso. Isto oferece a vantagem de poder ter uma função de liberação de um atuador.

[0010] Em uma modalidade, um aumento de pressão na câmara de pressão leva a um movimento do membro na direção para fora, de tal modo que um contato entre a parte de frenagem e a parte rotativa é estabelecido, levando a uma frenagem, ou travamento, do movimento de acionamento do atuador. Isto oferece a vantagem de poder ter uma função de frenagem/travamento de um atuador. Isto oferece a vantagem que é possível não apenas interromper uma parte rotativa, mas também desacelerar sua velocidade de rotação e, desse modo, desacelerar o movimento de acionamento do atuador. Em uma modalidade, o dispositivo compreende ainda meio para controlar a distância e/ou pressão entre a parte rotativa e a parte de frenagem.

[0011] Em uma modalidade, o meio é pelo menos um entre um meio resiliente, uma mola, ou uma bobina magnética. O meio oferece a vantagem de manter uma distância adequada, ou pressão, entre a parte rotativa e a parte de frenagem. No caso de uma bobina magnética, a bobina magnética é acionada por eletricidade. Assim, isto oferece a vantagem de controlar o movimento de acionamento de um atuador com duas fontes de energia: pneumática e eletricidade.

[0012] Em uma modalidade, o membro (acionado pela diferença de pressão entre a parte interna da câmara de pressão e sua parte externa) e o meio para controlar a distância e/ou pressão entre a parte rotativa e a parte de frenagem (no

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4/9 caso da bobina magnética, o meio é acionado por eletricidade). Isto oferece uma oportunidade de ter sistemas duplos para impulsionar o movimento de acionamento do atuador (ou seja, a diferença de pressão e eletricidade). Isto oferece a oportunidade de que uma funciona como um suporte para a outra. Alternativamente, estes sistemas duplos podem ser usados para se equilibrarem entre si, de tal modo que o membro e os meios trabalhem, pelo menos parcialmente, em direções opostas.

[0013] Em uma modalidade, o dispositivo compreende ainda o motor elétrico tendo um eixo rotativo, o eixo rotativo estando conectado à parte rotativa, ou alternativamente, o eixo rotativo é conectado ao parafuso.

[0014] Em uma modalidade, a parte rotativa é conectada ao parafuso, possivelmente por meio de uma engrenagem.

[0015] Em uma modalidade, o membro é resiliente.

[0016] Em uma modalidade, o membro é uma membrana.

[0017] Em uma modalidade, o membro é um êmbolo, que pode ser selado com uma vedação.

[0018] Em uma modalidade, a câmara de pressão é pressurizada por um compressor pneumático.

[0019] De acordo com o segundo aspecto, um atuador compreendendo um arranjo de porca e parafuso, e um motor elétrico para acionar o arranjo de porca e parafuso, o motor elétrico tendo um eixo rotativo, compreende ainda o dispositivo de acordo com o primeiro aspecto.

[0020] Em uma modalidade, pelo menos uma parte rotativa ou a parte de frenagem é um componente de pelo menos um entre uma trava ou um freio.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0021] Nas figs. 1A e 1B são apresentadas ilustrações esquemáticas de modalidades de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção.

[0022] Nas figs. 2A, 2B, e 2C são apresentadas ilustrações esquemáticas de modalidades de como o dispositivo para controlar um movimento de acionamento pode ficar localizado em relação a um atuador, de acordo com o primeiro aspecto da

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5/9 presente invenção.

[0023] Nas figs. 3A a 3B, são apresentadas ilustrações esquemáticas de modalidades de suportar o movimento do membro, de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção.

[0024] Na fig. 4, uma ilustração esquemática de uma modalidade do dispositivo de acordo com o primeiro aspecto, em que o dispositivo apresenta uma combinação de uma ou mais molas e uma ou mais bobinas magnéticas.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES PREFERIDAS [0025] Nas figs. 1A e 1B são apresentadas ilustrações esquemáticas de modalidades de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção. Dispositivos 1 para controlar um movimento de acionamento de um atuador 2 são mostrados aqui. Além de componentes de um atuador 2 bem conhecidos pelas pessoas que são versadas na arte, existe uma parte rotativa 3, uma rotação da mesma está relacionada ao movimento de acionamento (ou seja, o movimento relativo entre um parafuso e uma porca). O dispositivo 1 compreende uma parte de frenagem 5 para diminuir a rotação da parte rotativa 3. A parte rotativa 3 pode ser um parafuso de um atuador 2, ou um eixo rotativo de um motor para acionar o atuador 2. Alternativamente, a parte rotativa 3 é uma parte que foi montada no parafuso ou no eixo do motor. A parte de frenagem 5 e/ou a parte rotativa 3 têm meio de travamento ou meio de frenagem, de modo que uma rotação relativa entre eles pode ser bloqueada, ou liberada. O meio de travamento ou meio de frenagem podem estar baseados em atrito, ou em que a parte rotativa 3 e a parte de frenagem 5 tenham superfícies de correspondência que quando em contato realizam uma função de travamento ou frenagem. No caso de atrito, pelo menos uma parte rotativa 3 e uma parte de frenagem 5 pode estar equipada com almofadas provendo um atrito adequado entre eles. O dispositivo 1 compreende ainda uma câmara de pressão 7, que tem um membro 9. O membro 9 é móvel (seja como um todo ou uma parte do mesmo) em uma direção para dentro ou para fora em relação à câmara de pressão 7. Como uma consequência de uma mudança de pressão na câmara de pressão 7, a mudança de pressão leva a um movimento do membro 9, provocando um

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6/9 movimento da parte de frenagem 5 em relação à parte rotativa 3, de tal modo que quando eles entram em contato, a rotação da parte rotativa 3 é diminuída, levando a diminuição do movimento de acionamento do atuador 2. Desse modo, o movimento do membro 9 provoca um movimento da parte de frenagem 5 em relação à parte rotativa 3, de tal modo que haverá ou um contato (de frenagem ou travamento), ou falta de contato (liberação) da parte rotativa. Isto leva a controlar o movimento de acionamento do atuador 2.

[0026] O dispositivo 1 de acordo com o primeiro aspecto opera um movimento de acionamento de um atuador 2 entre dois estados;

1) de um estado bloqueado, freado (ou seja, liberação de um estado travado/freado) e

[0027] Em uma modalidade, uma diminuição de pressão na câmara de pressão 7 leva a um movimento do membro 9 na direção para dentro, levando a uma liberação da parte de frenagem 5, permitindo um movimento rotativo livre entre a porca e o parafuso do atuador 2. Isto é realizado como uma consequência da parte rotativa 3 estar sendo liberada de uma parte de frenagem 5.

[0028] Em uma modalidade, o membro 9 é resiliente, de tal modo que ele pode contrair-se resilientemente, como uma consequência de uma diminuição de pressão, e realizar a interrupção de, ou pelo menos parcialmente diminuindo, um contato entre a parte rotativa 3 e a parte de frenagem 5.

[0029] Em uma modalidade, um aumento de pressão na câmara de pressão 7 leva a um movimento do membro 9 na direção para fora, de tal modo que um contato entre a parte de frenagem 5 e a parte rotativa 3 é estabelecido, levando a uma frenagem, ou travamento, do movimento de acionamento do atuador 2. Isto é realizado como uma consequência de que a parte rotativa 3 e a parte de frenagem 5 entram em contato uma com a outra.

[0030] Em uma modalidade, o membro 9 é resiliente, de tal modo que ele pode expandir-se resilientemente, como uma consequência de um aumento de pressão, e

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7/9 realizar o contato desejado entre a parte rotativa 3 e a parte de frenagem 5.

[0031] Em uma modalidade, o membro é uma membrana, como mostrado na fig.

1A.

[0032] Em uma modalidade, o membro é um êmbolo que, como uma consequência de ou um aumento de pressão ou uma diminuição de pressão, se move na direção para fora ou para dentro. Em uma modalidade, o êmbolo é selado com uma vedação. Isto é mostrado na fig. 1B.

[0033] Nas figs. 2A, 2B, e 2C são mostradas alternativas de como o dispositivo 1 de acordo com a primeira Invenção podem ser montadas em relação a um atuador

2.

[0034] Na fig. 2A, uma modalidade de um atuador 2 é esquematicamente mostrada, que tem um arranjo de porca e parafuso 11, uma engrenagem 13, e um motor 15 para acionar o atuador 2. O dispositivo 1 para controlar o movimento de acionamento é fixo a um eixo rotativo do motor 15.

[0035] Na fig. 2B, uma modalidade de um dispositivo 1 para controlar um movimento de acionamento é fixo a um eixo da engrenagem 13.

[0036] Na fig. 2C, é mostrada uma modalidade de um dispositivo 1 sem uma engrenagem. Na fig. 2C, o dispositivo 1 para controlar um movimento de acionamento é fixo ao eixo do motor 15.

[0037] Nas figs. 3A e 3B são apresentadas modalidades do dispositivo 1 para controlar um movimento de acionamento, em que elas compreendem ainda meio 17 para controlar a distância e/ou pressão entre a parte rotativa 3 e a parte de frenagem

5. Nestas modalidades, o meio 17 é pelo menos um entre um meio resiliente, uma mola, ou uma bobina magnética.

[0038] Na fig. 3A, uma ou mais molas 17 foram incluídas ao dispositivo 1 para controlar um movimento de acionamento. A função da mola 17 é suportar o membro 9 em seus movimentos. Alternativamente, a função da uma ou mais molas 17 é equilibrar o movimento relativo e/ou pressão entre a parte rotativa 3 e a parte de frenagem 5, por exemplo, as uma ou mais molas 17 trabalham contra a direção de deslocamento do membro 9. Em geral, a posição das uma ou mais molas 17 pode

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8/9 ser em um ou outro lado do membro 9. Na fig. 3A, as uma ou mais molas 17 estão acima do membro. Alternativamente, as uma ou mais molas 17 podem ficar abaixo do membro 9 na figura. Um movimento é a liberação do atuador 2 de um estado travado/freado (no caso de uma diminuição de pressão), através do qual a mola 17 irá ajudar a forçar o membro 9, e a parte de frenagem 5, a deixar a parte rotativa 3. Outro movimento é a frenagem/travamento do atuador 2 (no caso de um aumento de pressão), através do qual a mola 17 irá ajudar a forçar, ou equilibrar o membro 9, e a parte de frenagem 5, a fazer contato com a parte rotativa 3 e, desse modo, realizar uma função de frenagem/travamento. Na fig. 3A, a ilustração está limitada à função de membrana em vista do membro 9. Entretanto, é igualmente aplicável à função de êmbolo.

[0039] Na fig. 3B, uma ou mais bobinas magnéticas 17 foi incluída ao dispositivo 1 para controlar um movimento de acionamento. A função da bobina magnética 17 é suportar o membro 9 em seus movimentos. Alternativamente, a função das uma ou mais bobinas magnéticas 17 é equilibrar o movimento relativo entre a parte rotativa 3 e a parte de frenagem 5, ou seja, as uma ou mais bobinas magnéticas 17 trabalham contra a direção de deslocamento do membro 9. Em geral, a posição da uma ou mais bobinas magnéticas 17 pode ser em um ou outro lado do membro 9. Na fig. 3B, as uma ou mais bobinas magnéticas 17 estão “acima do membro 9. Alternativamente, as uma ou mais bobinas magnéticas 17 podem ficar abaixo do membro 9. Um movimento é a liberação do atuador 2 de um estado travado/freado (no caso de uma diminuição de pressão), através do qual a bobina magnética 17 ajudar a forçar o membro 9, e a parte de frenagem 5, para deixar a parte rotativa 3. Isto é realizado aplicando uma corrente adequada através da bobina magnética 17. Outro movimento é a frenagem/travamento do atuador 2 (no caso de um aumento de pressão), através do qual a mola 17 ajudará a forçar o membro 9, e a parte de frenagem 5, para fazer contato com a parte rotativa 3 e, desse modo, realizar uma função de frenagem/travamento. Na fig. 3B, a ilustração está limitada à função de membrana em vista do membro 9. Entretanto, é igualmente aplicável à função de êmbolo.

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9/9 [0040] Na fig. 4, uma ilustração esquemática de uma modalidade do dispositivo 1 de acordo com o primeiro aspecto, em que o dispositivo 1 apresenta uma combinação de uma ou mais molas 17 e uma ou mais bobinas magnéticas 17. Também mostrado na fig. 4 encontra-se um equilíbrio de força (indicado por 'F' , ‘2F’s, '8F' ) entre o membro 9, as uma ou mais molas 17 e as uma ou mais bobinas magnéticas 17. Na fig. 4, existe uma mola 17 para travar o freio. Também existe uma câmara de pressão 7 em que é possível mudar a pressão a fim de acomodar um movimento do membro 9. Na fig. 4, também existe uma unidade de liberação 19 que libera o dispositivo 1. Uma mola 17 controla a unidade de liberação. Quando a pressão na câmara de pressão 7 muda, o membro 9 mudará sua posição consequentemente e a mola 17 se expandirá, ou se contrairá, (dependendo de se existe um aumento ou diminuição de pressão). O movimento da unidade de liberação 19 (provocado por uma mudança no equilíbrio de força entre o membro 9 e a mola 17) elevará (no caso de uma diminuição de pressão na câmara de pressão 7) uma placa de freio 21 de modo que almofada de freio 23 será liberada e, desse modo, o veio de motor ficará livre. Em uma modalidade, uma ou mais bobinas magnéticas 17, que são acionadas eletricamente, estão incluídas para ajudar no deslocamento da unidade de liberação 19 do membro 9. Isto oferece a vantagem de ter uma fonte de energia auxiliar, como um complemento a pressão para operar o dispositivo. Portanto, encontra-se dentro do escopo da presente invenção combinar uma ou mais molas 17 e uma ou mais bobinas magnéticas 17 com o dispositivo 1 para realizar um movimento de acionamento.

[0041] Em uma modalidade, a câmara de pressão 7 é pressurizada por um compressor pneumático.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo (1) para controlar um movimento de acionamento de um atuador (2), o atuador (2) tendo uma porca, um parafuso, e um motor elétrico (15) para acionar a porca e o parafuso, uma parte rotativa (3), em que uma rotação da parte rotativa (3) está relacionada ao movimento de acionamento, o atuador (2) sendo sem autotravamento, o dispositivo (1) caracterizado pelo fato de compreender:

- uma parte de frenagem (5) para diminuir a rotação da parte rotativa (3),

- uma câmara de pressão (7), tendo um membro (9),

- o membro (9) é móvel em uma direção para dentro ou para fora em relação à câmara de pressão (7), em que como uma consequência de uma mudança de pressão na câmara de pressão (7), a mudança de pressão leva a um movimento do membro (9), provocando um movimento da parte de frenagem (5) em relação à parte rotativa (3), de tal modo que, quando eles entram em contato, a rotação da parte rotativa (3) é diminuída, levando a diminuição do movimento de acionamento do atuador (2).
2. Dispositivo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma diminuição de pressão na câmara de pressão (7) leva a um movimento do membro (9) na direção para dentro levando a uma liberação da parte de frenagem (5), permitindo um movimento rotativo livre entre a porca e o parafuso.
3. Dispositivo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um aumento de pressão na câmara de pressão (7) leva a um movimento do membro (9) na direção para fora, de tal modo que um contato entre a parte de frenagem (5) e a parte rotativa (3) é estabelecido, levando a uma frenagem, ou travamento, do movimento de acionamento do atuador (2).
4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender ainda meio (17) para controlar a distância e/ou pressão entre a parte rotativa (3) e a parte de frenagem (5).
5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o meio (17) para controlar a distância e/ou pressão é pelo menos um entre um meio resiliente, uma mola, ou uma bobina magnética.

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6. Dispositivo de acordo com reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda o motor elétrico (15) tendo um eixo rotativo, o eixo rotativo estando conectado à parte rotativa (3).
7. Dispositivo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte rotativa (3) é conectada ao parafuso.
8. Dispositivo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro (9) é resiliente.
9. Dispositivo de acordo com reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o membro (9) é uma membrana.
10. Dispositivo de acordo com reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o membro (9) é um êmbolo.
11. Dispositivo de acordo com reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o êmbolo é selado com uma vedação.
12. Dispositivo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte de frenagem (5) é fixa ao membro (9).
13. Dispositivo de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte de frenagem (5) é fabricada integrada ao membro (9).
14. Atuador (2) caracterizado pelo fato de compreender um arranjo de porca e parafuso, e um motor elétrico (15) para acionar o arranjo de porca e parafuso, o motor elétrico (15) tendo um eixo rotativo, compreendendo ainda o dispositivo (1) tal como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.
15. Atuador de acordo com reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte rotativa (3) ou a parte de frenagem (5) é um componente de pelo menos um dentre uma trava ou um freio.