CZ308894B6

CZ308894B6 - Linear actuator with gripping force regulation and effector for bentonite bed transport

Info

Publication number: CZ308894B6
Application number: CZ2019-119A
Authority: CZ
Inventors: Pavel Bartoš; Pavel Ing Bartoš; Pavel Halada; Pavel Mrůzek; Pavel Ing Mrůzek; Jan Poslušný; Jan Ing Poslušný
Original assignee: FITE a.s; Robotsystem, S.R.O.
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2021-08-11
Also published as: CZ2019119A3

Abstract

The effector (1) for transporting a bentonite bed with linear actuators (12) with gripping force control consists of a longitudinal traverse (2), interface (3), double forks (4), forks (6), gripping collets (9) and linear actuators (12), the longitudinal cross member (2) has an interface (3) in its centre at the top, and in its lower part there are double forks (4) with collet pins (5). The forks (6) are incorporated in the sides of the longitudinal beam (2), in which the pins (7) of the actuators with lock nuts (8) with a washer are placed. On the pins (5) of the collets, there are pivoting gripping pliers (9) in which linear actuators (12) are mounted on stepped pins (10) with axial bushes (11) by retractable, eye-moving screws (13). In the end part of the gripping collet (9) there is a shaped contact segment (32), in the cavities of which holders (33) are fixed to the gripping collet (9) with sensors (34).

Description

Lineární aktuátor s regulací uchopovací síly a efektor pro transport bentonitového ložeLinear actuator with gripping force regulation and effector for bentonite bed transport

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká efektoru pro transport bentonitového lože s lineárními aktuátory s regulací uchopovací síly, který je dimenzován pro uchopení bentonitového lože přesně definovanou silou, tak, aby nedošlo kjeho poškození.The invention relates to an effector for transporting a bentonite bed with linear actuators with gripping force control, which is dimensioned for gripping the bentonite bed with a precisely defined force so as not to damage it.

Dosavadní stav technikyPrior art

V současné době existuje široké spektrum uchopovacích efektorů válcových komponentů s využitím silových lineárních aktuátorů. Neexistuje však komplexní robotický uchopovací a manipulační systém, technologicky řešený podle navrhovaného vynálezu, s novým technologickým uspořádáním monobloku uchopovacích kleštin s elektronickým ovládáním, osazeným silovým lineárním aktuátorem, s pohonem a převodovým mechanismem, v kombinaci s novou technologií regulátoru uchopovací síly, s výsledným efektem silově řízeného uchopování bentonitového lože, kdy pro každý typ profilu s válcovým vybráním může být vyměněn tvarový kontaktní segment odpovídající válcovému vybrání v uchopovaném profilu.At present, there is a wide range of gripping effectors for cylindrical components using power linear actuators. However, there is no complex robotic gripping and handling system technologically solved according to the present invention, with a new technological arrangement of monoblock gripping collets with electronic control, equipped with power linear actuator, with drive and gear mechanism, combined with new gripping force regulator technology, resulting in force effect controlled gripping of the bentonite bed, whereby for each type of profile with a cylindrical recess, a shaped contact segment corresponding to the cylindrical recess in the gripped profile can be exchanged.

Například v patentovém spisu US 8328071 je zachyceno řešení synchronizace ramen efektoru, které je však řešeno mechanicky pomocí propojovacího synchronizačního táhla. Synchronizace pohybu uchopovacích kleštin tak není zcela přesná a pokud je nutno měnit uchopovací sílu, je možné změny dosáhnout pouze změnou tlaku použitého média, což má za následek vyšší složitost mechaniky a vyšší finanční náročnost. Mechanismus kleštin je individuálně nastavitelný v orientaci k hlavnímu nosníku, v jednom nebo více směrech, nastavitelnost funguje na principu kladičkových mechanismů, diametrálně odlišných od elektromechanického systému s lineárními aktuátory a regulátorem uchopovací síly robotického efektoru, podle vynálezu.For example, U.S. Pat. No. 8,328,071 discloses a solution for synchronizing the effector arms, which, however, is solved mechanically by means of a connecting synchronizing rod. The synchronization of the movement of the gripping collets is thus not completely accurate, and if it is necessary to change the gripping force, the change can only be achieved by changing the pressure of the medium used, which results in higher mechanical complexity and higher cost. The collet mechanism is individually adjustable in the orientation to the main beam, in one or more directions, the adjustability works on the principle of pulley mechanisms, diametrically different from the electromechanical system with linear actuators and robotic effector gripping force regulator, according to the invention.

Ve spisu US 20120146353 je zachyceno řešení s čtyřkloubovým mechanismem uchopování, kde je možno měnit sílu uchopení prostřednictvím ovládání hydraulickým nebo pneumatickým válcem, uchopovací sílu je tedy možno měnit změnou tlaku pracovního média, prostřednictvím čerpadla nebo proporcionálního ventilu. Nevýhodou této technologie je velká objemnost mechanických bloků hydrauliky nebo pneumatiky, která je prostorově velmi náročná (včetně nutnosti využití hydraulického agregátu), má vysokou hmotnost a vyšší energetickou náročnost. Z uvedených nevýhod rovněž vyplývá vyšší ekonomická náročnost. Uvedené zařízení je do prostorového řešení navrhovaného efektoru neimplementovatelné.US 20120146353 discloses a solution with a four-joint gripping mechanism, where the gripping force can be changed by actuation by a hydraulic or pneumatic cylinder, so the gripping force can be changed by changing the pressure of the working medium, by means of a pump or a proportional valve. The disadvantage of this technology is the large volume of mechanical hydraulic blocks or tires, which is very space-intensive (including the need to use a hydraulic unit), has a high weight and higher energy consumption. These disadvantages also result in higher economic demands. Said device is not implementable into the spatial solution of the proposed effector.

Mechanický systém podle spisu US 5409280 umožňuje zvedání a manipulaci komponentů kruhových profilů s výhodou dvou pohyblivých ramen, tlačených směrem vně předepjatými pružinami, uchopovací prvky jsou uspořádány na ramenech a jejich propojovacím skeletu. Zdvihací síla působí na vačkové segmenty proti pohyblivě uloženým válcům. Tato technologie neřeší požadované funkce robotického efektoru podle vynálezu.The mechanical system according to US 5409280 allows the lifting and handling of the components of the circular profiles, preferably by two movable arms, pushed outwards by prestressed springs, the gripping elements being arranged on the arms and their connecting skeleton. The lifting force acts on the cam segments against the movably mounted rollers. This technology does not solve the required functions of the robotic effector according to the invention.

U řešení US 4097084 určeného pro manipulaci zejména v omezeném prostoru, pro uchopování válcových předmětů, upínací člen končí ve zvedacím oku, takže přítlačná síla uchopovacího mechanismu je přímo úměrná váze uchopovaného válce. Toto technologické řešení nevykazuje prvky technologických vazeb navrhovaného vynálezu.In the solution of US 4097084 intended for handling, especially in a limited space, for gripping cylindrical objects, the clamping member ends in the lifting eye, so that the pressing force of the gripping mechanism is directly proportional to the weight of the gripped cylinder. This technological solution does not have the elements of technological connections of the proposed invention.

Jednou z nejbližších technologií navrhovaného patentového řešení jsou robotické manipulátory firmy La Valley Industries (https://www.lavalleyindustries.com/index). Široké spektrum řady využívaných efektorů touto firmou je orientováno na uchopování kruhových válců a potrubních komponentů ve vyšších váhových kategoriích, zavěšených na jeřábových manipulátorech. Tyto vysoce sofistikované uchopovací efektory využívají speciální lineární akuátory, žádný z těchto typů efektorů ale nevykazuje technologické řešení podle navrhovaného vynálezu. Využívané aktuátory mají odlišnou technologickou skladbu pracovních komponentů a nevykazují kombinaci silového aktuátoru s novým technologickým řešením regulátorů uchopovací síly, která vytváří podmínky pro řízenou regulaci přítlačné síly silového aktuátoru.One of the closest technologies to the proposed patent solution is robotic manipulators from La Valley Industries (https://www.lavalleyindustries.com/index). The wide range of a number of effectors used by this company is focused on gripping round cylinders and piping components in higher weight categories, suspended on crane manipulators. These highly sophisticated gripping effectors use special linear accumulators, but none of these types of effectors show the technological solution according to the present invention. The actuators used have a different technological composition of working components and do not show a combination of a force actuator with a new technological solution of gripping force regulators, which creates conditions for controlled regulation of the pressing force of the force actuator.

Pokud se jedná o lineární aktuátory, opět existuje široká škála produktů s osovým uspořádáním aktuátoru s elektromotorem, jak je tomu u námi předkládaného typu řešení. V rámci uvedené skupiny existují dva typy aktuátorů:When it comes to linear actuators, again there is a wide range of products with an axial arrangement of the actuator with an electric motor, as is the case with the type of solution presented by us. There are two types of actuators within this group:

První typ: pohon v ose je za pohybovým šroubem, to je v prostoru mimo polohovaný pohybový šroub. Nevýhodou uvedeného řešení je větší délka lineárního aktuátoru, a to o délku tohoto pohonu. Tento první typ řešení je zachycen ve spise WO 2006133716 (využívá například dánská společnost CONCENS).The first type: the drive in the axis is behind the moving screw, that is in the space outside the positioned moving screw. The disadvantage of this solution is the longer length of the linear actuator, by the length of this drive. This first type of solution is described in WO 2006133716 (used, for example, by the Danish company CONCENS).

Druhý typ: pohon je s dutou hřídelí a je v oblasti pohybu poloho vání pohybového šroubu, ale jeho pohyb je uskutečňován válečkovou pohybovou maticí, tak jak je zachyceno řešení například ve spise US 2683379 (C. B. Strandgren; viz obr. 1, 2, 3) a ve spise US 7044017, viz obr. 2. Nevýhodou uvedeného řešení je vysoká náročnost na přesnost i složitost, a z toho vyplývající také značná ekonomická náročnost.The second type: the drive has a hollow shaft and is in the area of movement of the positioning of the movement screw, but its movement is effected by a roller movement nut, as described in, for example, US 2683379 (CB Strandgren; see Figs. 1, 2, 3). and in U.S. Pat. No. 7,044,017, see FIG. 2. The disadvantage of this solution is the high demands on accuracy and complexity, and the consequent considerable economic demands.

Dále existuje řešení lineárního aktuátoru popsané v přihlášce vynálezu CZ 2018-406, a v užitném vzoru zapsaném pod číslem CZ 32541. Jedná se o lineární aktuátor doplněný o samostatný externí kompenzátor sil, kdy toto uspořádání umožňuje můstek převádějící síly od lineárního aktuátoru na zmiňovaný oddělený kompenzátor, a teprve ten silově působí na uchopovací kleštinu. Důvodem uvedeného řešení je nutnost působení velkých sil na uchopení úložného obalového souboru a současně přizpůsobení stísněným podmínkám v rámci horizontálního kruhového vrtu.There is also a linear actuator solution described in the application CZ 2018-406, and in the utility model registered under the number CZ 32541. It is a linear actuator supplemented by a separate external force compensator, this arrangement allows a bridge to transfer forces from the linear actuator to said separate compensator. , and only the one exerts a force on the gripping collet. The reason for this solution is the need to exert large forces on the grip of the storage package and at the same time adapt to the cramped conditions within the horizontal circular borehole.

Nevýhodou řešení uvedeného v užitném vzoru CZ 32541 jsou oddělené funkce silového pohybu lineárního aktuátoru a kompenzátoru. Výhodou navrhovaného řešení je kompaktní lineární aktuátor se zakomponovanou funkcí kompenzace sil s vestavěným kompenzátorem, kdy se do určité velikosti síly lineární aktuátor vlivem nastavěného předpětí chová jako klasický, tj. nemění se jeho délka, ale při větším silovém působení dochází k deformaci vestavěného kompenzátoru a tím i k působení lineárního aktuátoru na uchopovaný předmět definovanou silou, podle míry stlačení vestavěného kompenzátoru.The disadvantages of the solution given in the utility model CZ 32541 are the separate functions of the force movement of the linear actuator and the compensator. The advantage of the proposed solution is a compact linear actuator with a built-in force compensation function with a built-in compensator. as well as the action of the linear actuator on the gripped object with a defined force, according to the degree of compression of the built-in compensator.

Námi aktuálně předkládané řešení lineárního aktuátoru v sobě tedy má již integrovanou fúnkci kompenzátoru, kde je míra stlačení úměrná velikosti síly, jedná se tedy o lineární aktuátor s kompenzací síly. Uvedené řešení lineárního aktuátoru je umožněno díky definovanému počtu a tuhosti vložených pružinových sekcí, které jsou součástí vestavěného kompenzátoru a systému umožňujícímu jeho zákluzový deformační pohyb se zachycením kroutícího momentu vznikajícího v pohybovém šroubu lineárního aktuátoru.The solution of the linear actuator currently presented by us therefore already has an integrated compensator function, where the compression rate is proportional to the magnitude of the force, so it is a linear actuator with force compensation. Said solution of the linear actuator is made possible thanks to the defined number and rigidity of the inserted spring sections, which are part of the built-in compensator and the system enabling its sliding deformation movement with capture of the torque generated in the moving screw of the linear actuator.

Lineární aktuátor popsaný v užitném vzoru CZ 32541 je sice prostorově úsporný a ekonomicky výhodný oproti aktuátorům běžně dostupným na trhu, pro proces uchopování bentonitového lože však vzhledem k možnostem stále ještě nevhodný z důvodu zvýšené složitosti a tím i větší ekonomické náročnosti. V předchozím řešení uvedeném v CZ 32541 také není možno tento maximálně výhodný koncept lineárního aktuátoru využít z důvodu vyšších požadavků na sílu uchopení při současném limitu rozměrů daným stísněnými podmínkami kruhového vrtu.Although the linear actuator described in the utility model CZ 32541 is space-saving and economically advantageous compared to actuators commonly available on the market, it is still unsuitable for the bentonite bed gripping process due to the possibilities due to increased complexity and thus greater economic demands. In the previous solution mentioned in CZ 32541, it is also not possible to use this maximally advantageous concept of a linear actuator due to higher requirements for the gripping force at the current dimensional limit given by the cramped conditions of the circular borehole.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Uvedené nevýhody odstraňuje efektor pro transport bentonitového lože s lineárními aktuátory a regulací uchopovací síly, jehož lineární aktuátor má jako základní konstrukční prvek těleso aktuátoru, ve kterém je souose uložen elektromotor s brzdou, na jehož výstupní hřídeli je uloženo rotační spojkové těleso s vloženými pouzdry, do kterých zapadají spojkové čepy, závitově uložené ve vstupní duté hřídeli převodovky pevně propojené s tělesem aktuátoru, jejíž rotační výstup je pevně propojen s maticí s přírubou, ve které je kluzně uložen pohybový šroub s okem, přičemž na opačné straně elektromotoru s brzdou je v tělese aktuátoru otvor, ze kterého vystupují elektrické konektory napájení a ovládání elektromotoru s brzdou a dále je s tělesem aktuátoru pevně propojena vodicí a opěrná příruba, na níž pevně navazuje pružný zdvih vymezující příruba, ve které je v axiálním pohybu omezeno zadní oko s komorami, kluzně uložené na tvarových plochách vodicí a opěrné příruby tak, aby rotace byla vyloučena, a v komorách zadního oka s komorami jsou uloženy pružinové sekce a, zároveň se opírající o vodicí a opěrnou přírubu, přičemž integrovaný kompenzátor je tvořen zadním okem s komorami, pružinovými sekcemi a vodicí opěrnou přírubou, přičemž lineární aktuátor je oboustranně kyvné uložen v kulových kloubech, uložených v pohybovém šroubu s okem a v zadním oku s komorami a po stranách kulových kloubů a jsou uloženy pryžové pružné vymezovací kroužky, přičemž pohybový šroub s okem má před okem, na konci pohybového závitu dorazovou plochu, vymezující se vůči čelní ploše matice s přírubou, a ta má ve středové části odlehčení, do kterého ústí závitový otvor, ve kterém je uložena mazací hlavice.The above-mentioned disadvantages are eliminated by an effector for transporting a bentonite bed with linear actuators and gripping force control, the linear actuator of which has as its basic structural element an actuator body in which an electric motor with a brake is mounted. engaged with coupling pins threaded in the input hollow shaft of the gearbox firmly connected to the actuator body, the rotary output of which is fixedly connected to a flange nut in which the eye bolt is slidably mounted, while on the opposite side of the electric motor with brake is in the actuator body an opening from which the electrical connectors for power supply and control of the electric motor with brake protrude, and a guide and support flange is firmly connected to the actuator body, followed by a resilient stroke defining a flange in which the rear eye with chambers is slidably mounted on the shaped surfaces of the guide and support flanges so that rotation is excluded and, and in the chambers of the rear eye with the chambers are mounted spring sections and, at the same time resting on the guide and support flange, the integrated compensator being formed by a rear eye with chambers, spring sections and a guide support flange, the linear actuator being pivoted on both sides. joints mounted in the eye bolt and in the rear eye with chambers and on the sides of the ball joints, and rubber spring spacers are mounted, the eye bolt having a stop surface in front of the eye at the end of the thread, delimiting the front surface of the nut. flange, and it has a relief in the central part, into which a threaded hole opens, in which the lubricating head is accommodated.

Uvedené nevýhody dále odstraňuje efektor pro transport bentonitového lože s lineárními aktuátory a regulací uchopovací síly, jehož stěžejními prvky jsou podélná traverza, interface, dvojoké vidlice, vidlice, uchopovací kleštiny, a lineární aktuátor, přičemž podélná traverza je ve svém středu nahoře osazena interface a v její spodní části jsou uloženy dvojoké vidlice s čepy kleštin, kdy do stran k podélné traverze jsou zakomponovány vidlice ve kterých jsou uloženy čepy aktuátorů s pojistnými maticemi s podložkou, přičemž na čepech kleštin doplněných pojistnými maticemi s podložkami jsou kyvné uloženy uchopovací kleštiny ve kterých jsou kyvné, na odstupňovaných čepech, s axiálními pouzdry uloženy lineární aktuátory prostřednictvím výsuvných, pohybových šroubů s okem, přičemž v koncové části uchopovací kleštiny je tvarový kontaktní segment, v jehož dutinách jsou uloženy držáky pevně propojené s uchopovací kleštinou se dvěma typy senzorů, přičemž první typ senzoru je pevně zapolohován v ose tvarového kontaktního segmentu a druhý typ je pevně uložen v kyvném segmentu osazeném polohovacím šroubem s kuličkou.These disadvantages are further eliminated by an effector for transporting a bentonite bed with linear actuators and gripping force control, the key elements of which are a longitudinal beam, interfaces, double forks, forks, gripping collets, and a linear actuator, the longitudinal beam being fitted at the top its lower part contains double forks with collet pins, in which forks to the longitudinal traverse are incorporated forks in which actuator pins with lock nuts with washer are mounted, while on pliers pins supplemented with lock nuts with washers are gripping collets in which swinging pliers are mounted. , on stepped pins, linear actuators are mounted with axial bushes by means of retractable, eye bolts, in the end part of the gripping collet there is a shaped contact segment, in the cavities of which holders are mounted firmly connected to the gripping collet with two types of sensors, the first type of sensor is firmly positioned in the axis e of the shaped contact segment and the second type is fixedly mounted in a swinging segment fitted with a positioning screw with a ball.

Výhodami navrženého řešení je, že robotický efektor lze využít na uchopení a transport křehčích předmětů o velké tonáži, přičemž kleštiny efektoru jsou koncipovány tak, že díky systému regulace uchopovací síly prostřednictvím kompenzátoru sil, integrovaného do lineárního aktuátoru, umožňují šetrný úchop objektu manipulace. Dále je možné robotický efektor uchytit na jakékoli vhodné nosné a transportní zařízení.The advantages of the proposed solution are that the robotic effector can be used for gripping and transporting more fragile objects with large tonnage, while the effector collets are designed so that thanks to the gripping force control system via a force compensator integrated in the linear actuator, they allow gentle grip of the manipulation object. Furthermore, the robotic effector can be attached to any suitable support and transport device.

Dále jsou uchopovací kleštiny poháněny lineárními aktuátory, které jsou kompaktní, prostorově velmi úsporné a ekonomicky výhodné.Furthermore, the gripping collets are driven by linear actuators, which are compact, very space-saving and economically advantageous.

Námi předkládané řešení lineárního aktuátoru je výhodné tím, že lineární aktuátor je kompaktní se zakomponovanou funkcí kompenzace sil s vestavěným kompenzátorem, kdy se do určité velikosti síly lineární aktuátor vlivem nastavěného předpětí chová jako klasický, tj. nemění se jeho délka, ale při větším silovém působení dochází k deformaci vestavěného kompenzátoru a tím i k působení lineárního aktuátoru na uchopovaný předmět definovanou silou, podle míry stlačení vestavěného kompenzátoru.The linear actuator solution presented by us is advantageous in that the linear actuator is compact with a built-in force compensation function with a built-in compensator, where the linear actuator behaves like a classical the built-in compensator is deformed and thus the linear actuator acts on the gripped object with a defined force, depending on the degree of compression of the built-in compensator.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Na přiložených listech jsou znázorněny obrázky a legenda.The attached sheets show pictures and a legend.

Na obrázku k anotaci je axonometrický pohled na efektor pro transport bentonitového lože s lineárními aktuátory s regulací uchopovací síly.The picture for annotation is an axonometric view of an effector for the transport of a bentonite bed with linear actuators with regulation of the gripping force.

Obr. 1 axonometrický pohled na efektor pro transport bentonitového lože s lineárními aktuátory s regulací uchopovací síly;Giant. 1 is an axonometric view of an effector for transporting a bentonite bed with linear actuators with gripping force control;

Obr. 2 příčný řez tvarovými kontaktními segmenty kleštin, kde je patrno uchopení bentonitového lože a zapolohování senzorů vzdálenosti vložených do segmentů kleštin;Giant. 2 is a cross-sectional view of the shaped contact segments of the collets, showing the grip of the bentonite bed and the positioning of the distance sensors inserted in the segments of the collets;

Obr. 3 podélný osový řez lineárním aktuátorem, kde je patrno jeho vnitřní složení, včetně složení integrovaného kompenzátoru;Giant. 3 is a longitudinal axial section of the linear actuator showing its internal composition, including the composition of the integrated compensator;

Obr. 4 podélný osový řez lineárním aktuátorem, kde jsou navíc patrny mazací hlavice mazání matice s přírubou a elektrické konektory;Giant. 4 a longitudinal axial section through a linear actuator, where in addition the lubricating heads for lubricating the flange nut and the electrical connectors are visible;

Obr. 5 podélný osový řez kyvným segmentem vloženým do tvarového kontaktního segmentu s vloženým senzorem s možností jeho skokového polohování.Giant. 5 is a longitudinal axial section of a pivoting segment inserted into a shaped contact segment with an inserted sensor with the possibility of its step positioning.

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention

Efektor 1 pro transport bentonitového lože s lineárními aktuátory s regulací uchopovací síly se skládá z podélné traverzy 2 v jejímž středu nahoře je umístěn interface 3 a v její spodní části jsou uloženy dvojoké vidlice 4 s čepy 5 kleštin a do stran ve stejných úrovních vystupují další vidlice 6 s čepy 7 aktuátorů včetně příslušných pojistných matic 8, 8ý 8 s podložkou.Effector 1 for transporting a bentonite bed with linear actuators with gripping force control consists of a longitudinal beam 2 in the middle of which an interface 3 is located at the top and in its lower part double forks 4 with collet pins 5 are placed and other forks project to the sides at the same levels 6 with pins 7 of actuators including respective lock nuts 8, 8 and 8 with washer.

Na čepech 5 kleštin doplněných pojistnými maticemi 8 s podložkami jsou kyvné uloženy uchopovací kleštiny 9, ve kterých jsou kyvné, na odstupňovaných čepech 10. s axiálními pouzdry 11 uloženy lineární aktuátory 12 prostřednictvím výsuvných, pohybových šroubů 13 s okem. Lineární aktuátor 12 se přitom skládá z tělesa 14 aktuátoru, ve kterém je souose uložen elektromotor 15 s brzdou, na jehož výstupní hřídeli je uloženo rotační spojkové těleso 16 s vloženými pouzdry 17, do kterých zapadají spojkové čepy 18, závitově uložené ve vstupní duté hřídeli 19 převodovky 20 uložené v tělese 14 aktuátoru, jejíž rotační výstup je pevně propojen s maticí 21 s přírubou, ve které je kluzně uložen pohybový šroub 13 s okem. Na opačné straně elektromotoru 15 s brzdou je v tělese 14 aktuátoru otvor, ze kterého vystupují elektrické konektory 22 napájení a ovládání elektromotoru 15 s brzdou a dále je s tělesem 14 aktuátoru pevně propojena vodicí a opěrná příruba 23. na níž pevně navazuje pružný zdvih vymezující příruba 24. ve které jev axiálním pohybu omezeno zadní oko 25 s komorami, kluzně uložené na tvarových plochách vodicí a opěrné příruby 23 tak, aby rotace byla vyloučena, a v komorách zadního oka 25 s komorami jsou uloženy pružinové sekce 26, 26ý zároveň se opírající o vodicí a opěrnou přírubu 23.On the pins 5 of the collets supplemented by lock nuts 8 with washers, gripping pliers 9 are pivotably mounted, in which linear actuators 12 are pivoted on the stepped pins 10 with axial bushes 11 by means of retractable, eye bolts 13. The linear actuator 12 consists of an actuator body 14 in which an electric motor 15 with a brake is mounted coaxially, on the output shaft of which a rotary coupling body 16 with inserted bushings 17 is mounted, into which the coupling pins 18 engage threaded in the input hollow shaft 19. a gearbox 20 mounted in a body 14 of the actuator, the rotary output of which is fixedly connected to a nut 21 with a flange, in which a moving screw 13 with an eye is slidably mounted. On the opposite side of the electric motor 15 with brake there is an opening in the actuator body 14 from which the electrical connectors 22 for power supply and control of the electric motor 15 with brake protrude and further a guide and support flange 23 is firmly connected to the actuator body 14. 24. in which the phenomenon of axial movement is limited by the rear eye 25 with chambers, slidably mounted on the shaped surfaces of the guide and support flanges 23 so as to prevent rotation, and in the chambers of the rear eye 25 with chambers spring sections 26, 26 are mounted at the same time guide and support flange 23.

Lineární aktuátor 12 je oboustranně kyvné uložen v kulových kloubech 27, 27' uložených v pohybovém šroubu 13 s okem a v zadním oku 25 s komorami a po stranách kulových kloubů 27. 27' jsou uloženy pryžové pružné vymezovací kroužky 28. 28ý přičemž pohybový šroub 13 s okem má před okem, na konci pohybového závitu dorazovou plochu 29, vymezující se vůči čelní ploše matice 21 s přírubou, a ta má ve středové části odlehčení, do kterého ústí závitový otvor, ve kterém je uložena mazací hlavice 30.The linear actuator 12 is pivotably mounted on both sides in ball joints 27, 27 'mounted in a movement screw 13 with an eye and in a rear eye 25 with chambers and on the sides of the ball joints 27. 27' rubber spring spacer rings 28 are mounted. has an abutment surface 29 in front of the eye, at the end of the movement thread, delimiting with respect to the front surface of the flange nut 21, and this has a relief in the central part into which a threaded hole opens, in which the lubricating head 30 is accommodated.

Uchopovací kleštiny 9 jsou v kontaktu s uchopovaným předmětem, např. bentonitovým ložem 31. prostřednictvím speciálního mezikusu uloženého v koncové části uchopovací kleštiny 9, kterým je tvarový kontaktní segment 32.The gripping collets 9 are in contact with the gripped object, e.g. the bentonite bed 31, by means of a special intermediate piece placed in the end part of the gripping collet 9, which is a shaped contact segment 32.

V dutinách tvarového kontaktního segmentu 32 jsou uloženy držáky 33 pevně propojené s uchopovací kleštinou 9 se dvěma typy senzorů 34. První typ senzoru 34 je pevně zapolohován v ose tvarového kontaktního segmentu 32 a druhý typ je pevně uložen v kyvném segmentu 35. umožňujícím úhlové nastavení pomocí polohovacích šroubů 36 s kuličkou.Holders 33 fixed in the cavities of the shaped contact segment 32 are firmly connected to the gripping collet 9 with two types of sensors 34. The first type of sensor 34 is fixedly positioned in the axis of the shaped contact segment 32 and the second type is fixedly mounted in the pivot segment 35. positioning screws 36 with a ball.

Funkce:Function:

Efektor 1 pro transport bentonitového lože s lineárními aktuátory s regulací uchopovací síly je speciální zařízení, umožňující uchopit přesně definovanou silou bentonitové lože, které je využíváno k dílčímu vyplňování vodorovného vrtu při ukládání ukládacího obalového souboru vyhořelého jaderného paliva. Bentonitové lože se vyrábí z drceného bentonitu lisováním, a proto je možno ho přemístit pouze uchopením nejnižší možnou silou. Tuto podmínku musí splňovat uvedené zařízení.The effector 1 for transporting a bentonite bed with linear actuators with gripping force control is a special device enabling gripping with a precisely defined bentonite bed force, which is used to partially fill a horizontal well when storing a spent nuclear fuel storage package. Bentonite beds are made of crushed bentonite by pressing, and therefore it can only be moved by gripping with the lowest possible force. This condition must be met by the said equipment.

Základním a nosným dílem efektoru 1 pro transport bentonitového lože s lineárními aktuátory s regulací uchopovací síly je podélná traverza 2, jejímž hlavním prvkem interface 3, určený k propojení podélné traverzy 2 s nosným a transportním zařízením s výstupní otočnou přírubou. Ve spodní části podélné traverzy 2 je potřebný počet dvojokých vidlic 4 s čepy 5 kleštin, v našem případě jsou tři, a do stran, vzhledem k podélné traverze 2 je zakomponován vždy stejný počet vidlic 6 ve kterých jsou uloženy čepy 7 aktuátoru, přičemž čepy 5 kleštin a čepy 7 aktuátoru jsou zajištěny pojistnými maticemi s podložkou 8, 82The basic and supporting part of the effector 1 for transporting a bentonite bed with linear actuators with gripping force control is a longitudinal beam 2, the main element of which is interface 3, intended for connecting the longitudinal beam 2 to a supporting and transport device with an output rotating flange. In the lower part of the longitudinal beam 2 a number of double forks 4 with collet pins 5 is required, in our case there are three, and to the sides, with respect to the longitudinal beam 2 the same number of forks 6 is incorporated in which the actuator pins 7 are mounted collets and pins 7 of the actuator are secured with lock nuts with washers 8, 82

Funkčními díly efektoru 1 pro transport bentonitového lože s lineárními aktuátory s regulací uchopovací síly jsou uchopovací kleštiny 9 schopné uchopit předmět s válcovým vybráním, např. bentonitové lože 31, přičemž v středové části uchopovací kleštiny 9 je uložen odstupňovaný čep 10. na němž je kyvné uložen lineární aktuátor 12 prostřednictvím kulového kloubu 272 zajištěným axiálním pouzdrem 11 s pojistnou maticí a podložkou 8 uloženém v pohybovém šroubu 13 s okem a na opačné straně je lineární aktuátor 12 uložen v zadním oku 25 s komorami prostřednictvím kulového kloubu 27.The functional parts of the effector 1 for transporting a bentonite bed with linear actuators with gripping force control are gripping collets 9 capable of gripping an object with a cylindrical recess, e.g. bentonite bed 31, a stepped pin 10 mounted in the central part of the gripping collet 9 the linear actuator 12 is mounted by means of a ball joint 272 secured by an axial housing 11 with a lock nut and a washer 8 mounted in a movement screw 13 with an eye and on the opposite side the linear actuator 12 is mounted in the rear eye 25 with chambers by means of a ball joint 27.

Lineární aktuátor 12 je konstruován tak, aby vyvozoval definovanou sílu, ze které plyne definovaná síla uchopovací kleštiny 9. Skládá se z tělesa 14 aktuátoru, ve kterém je uložen elektromotor 15 s brzdou, na jehož výstupní hřídeli je spojkové těleso 16 s vloženými pouzdry 17, do kterých zasahují spojkové čepy 18, pevně propojené se vstupní dutou hřídelí 19 převodovky 20 pevně propojené s tělesem 14 aktuátoru. S rotačním výstupem převodovky 20 je pevně propojena matice 21 s přírubou, v níž je kluzně uložen pohybový šroub 13 s okem, který je proti pootáčení na kulovém kloubu 27' zajištěn pružnými vymezovacími kroužky 28' uloženými na odstupňovaném čepu 10. Na protilehlé straně jek tělesu 14 aktuátoru pevně připojena vodicí a opěrná příruba 23, na níž je nasazeno kluzně, s možností osového posuvu, avšak s tvarově zablokovaným otáčením, přičemž posuv zadního oka 25 s komorami je omezen zdvih vymezující přírubou 24, přičemž mezi vodicí a opěrnou přírubou 23 a zadním okem 25 s komorami jsou pružinové sekce 26, 262 které v kombinacích zaručují po stanoveném stlačení možnost nastavení potřebné síly působící lineárním aktuátorem 12. Reakcí těla lineárního aktuátoru 12 na výsuvný pohybový šroub 13 s okem je osový moment s tendencí otáčet zadním okem 25 s komorami kolem kulového kloubu 27, přičemž tomu zabraňují postranní pryžové pružné vymezovací kroužky 28.The linear actuator 12 is designed to derive a defined force from which a defined force of the gripping collet 9 arises. into which the coupling pins 18, fixedly connected to the input hollow shaft 19 of the gearbox 20, firmly connected to the actuator body 14, engage. A nut 21 with a flange is firmly connected to the rotary output of the gearbox 20, in which a moving screw 13 with an eye is slidably mounted, which is secured against rotation on the ball joint 27 'by resilient spacer rings 28' mounted on a stepped pin 10. On the opposite side of the body 14 of the actuator, a guide and support flange 23 is fixedly connected, on which it is slidably mounted, with the possibility of axial displacement but with a shape-locked rotation, the displacement of the rear eye 25 with chambers being limited by the stroke defining by the flange 24. eye 25 with chambers are spring sections 26, 262 which in combination guarantee after adjustment of required force acting by linear actuator 12. Reaction of linear actuator body 12 to retractable movement screw 13 with eye is axial moment with tendency to rotate rear eye 25 with chambers around of the ball joint 27, this being prevented by the side rubber resilient spacer rings 28.

Vzhledem k tomu, že při zasouvání pohybového šroubu 13 s okem hrozí nebezpečí jeho kontaktu s osově umístěným elektromotorem 15 s brzdou, je na pohybovém šroubu 13 s okem dorazová plocha 29 umožňující zablokování zasouvání pohybového šroubu 13 s okem vůči čelní ploše matice 21 s přírubou.Since there is a risk of its contact with the axially located brake electric motor 15 when the eye bolt 13 is inserted, there is a stop surface 29 on the eye bolt 13 allowing the eye bolt 13 to be blocked from the front surface of the flange nut 21.

Pružinové sekce 26, 26' jsou předepnuty tak, že se při nezatíženém pohybu uchopovací kleštiny 9 chová jako pevný meziprvek mezi vodicí a opěrnou přírubou 23 a zadním okem 25 s komorami. Teprve při dosednutí uchopovací kleštiny 9 na uchopovaný válcový předmět 31 je možno sílu úchopu dávkovat od ekvivalentu síly celkového silového předepnutí pružinových sekcí 26, 26' do maxima, které je dáno maximálním stlačením pružinových sekcí 26, 262The spring sections 26, 26 'are prestressed so that, when the gripping collet 9 is unloaded, it acts as a fixed intermediate element between the guide and support flange 23 and the rear eye 25 with chambers. Only when the gripping collet 9 rests on the gripped cylindrical object 31 can the gripping force be dosed from the equivalent force of the total force bias of the spring sections 26, 26 'to the maximum given by the maximum compression of the spring sections 26, 262

Pro zajištění správného chodu je matice 21 s přírubou opatřena mazací hlavicí 30, jejíž závitový otvor zasahuje do odlehčení závitu ve středové části matice 21 s přírubou, kde vytváří i jeho zásobu, a dále ve vybrání tělesa 14 aktuátoru jsou elektrické konektory 22 zajišťující přísun energie a možnost ovládání elektromotoru 15 s brzdou.To ensure correct operation, the flange nut 21 is provided with a lubricating head 30, the threaded hole of which engages in the relief of the thread in the central part of the flange nut 21, where it also forms its supply, and in the recess 14 of the actuator there are electrical connectors 22 possibility to control electric motor 15 with brake.

V koncové části každé z uchopovacích kleštin 9 jsou s ní pevně spojeny tvarové kontaktní segmenty 32 sloužící k uchopování přenášeného předmětu s podélným válcovým vybráním, jako např. bentonitové lože 31.In the end part of each of the gripping collets 9, shaped contact segments 32 are firmly connected to it for gripping the transferred object with a longitudinal cylindrical recess, such as a bentonite bed 31.

Pro správné zapolohování uchopovacích kleštin 9 efektoru 1 pro transport bentonitového lože s lineárními aktuátory s regulací uchopovací síly slouží senzory 34 umístěné v dutinách tvarového kontaktního segmentu 32, uložené v držácích 33 pevně propojených uchopovací kleštinou 9. Senzory 34 umístěné ve dvojicích nad sebou jsou stejné, ale každý z nich má jiný význam. Spodní senzor 34 je v držáku 33 uložen pevně, je v ose podélně tvarového kontaktního segmentu 32 a kontroluje polohu tvarového kontaktního segmentu 32 vůči válcové drážce bentonitového lože 31 a horní senzor 34 je pevně umístěn v kyvném segmentu 35. který je kyvné vložen do držáku 33 a je možno jej skokově stavět spolu s pevně propojeným horním senzorem 34 pomocí polohovacího šroubu 36 s kuličkou zapadající do protilehlých kuželových vybrání. Tento horní senzor 34 kontroluje horní hranu válcového vybrání bentonitového lože 31. čímž umožňuje výchozí vertikální nastavení kleštin.Sensors 34 located in the cavities of the shaped contact segment 32, housed in holders 33 fixedly connected by the gripping collet 9, are used for correct positioning of the gripping collets 9 of the bentonite bed transport effector with linear actuators with gripping force. but each has a different meaning. The lower sensor 34 is fixedly mounted in the holder 33, is in the axis of the longitudinally shaped contact segment 32 and controls the position of the shaped contact segment 32 relative to the cylindrical groove of the bentonite bed 31 and the upper sensor 34 is fixedly located in the swinging segment 35. and it can be built in jumps together with the firmly connected upper sensor 34 by means of a positioning screw 36 with a ball fitting into opposite conical recesses. This upper sensor 34 monitors the upper edge of the cylindrical recess of the bentonite bed 31, thus allowing the initial vertical adjustment of the collets.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Vynález se týká efektoru pro transport bentonitového lože s lineárními aktuátory s regulací uchopovací síly, který je dimenzován pro uchopení bentonitového lože přesně definovanou silou, tak, aby nedošlo k jeho poškození.The invention relates to an effector for transporting a bentonite bed with linear actuators with gripping force control, which is dimensioned for gripping the bentonite bed with a precisely defined force so as not to damage it.

Efektor je možné pomocí interface uchytit na jakékoli vhodné nosné a transportní zařízení. Vynález je koncipován především pro uchopování a transport bentonitového lože, které je využíváno k dílčímu vyplňování horizontálního vrtu při ukládání úložných obalových souborů s vyhořelým jaderným palivem. Bentonitové lože je vyrobeno zdrceného bentonitu lisováním, tudíž je náchylné na poškození způsobené příliš velkým tlakem při jeho uchopování. Efektor je tedy mimořádně vhodný zejména pro využití v jaderné energetice, je však uplatnitelný i v široké škále odvětví strojírenského průmyslu vyžadující uchopování a transport křehčích předmětů o velké tonáži.The effector can be attached to any suitable support and transport device via the interface. The invention is conceived in particular for gripping and transporting a bentonite bed, which is used for partial filling of a horizontal borehole during the storage of storage packages with spent nuclear fuel. The bentonite bed is made of crushed bentonite by pressing, so it is prone to damage caused by too much pressure when gripping it. The effector is therefore extremely suitable especially for use in nuclear energy, but it is also applicable in a wide range of branches of the engineering industry requiring the gripping and transport of more fragile objects with a large tonnage.

Součástí vynálezu je lineární aktuátor v osovém uspořádání s integrovaným kompenzátorem, který je prostorově nenáročný a využitelný v nepřeberné škále aplikací od strojírenství přes zdravotnictví, zemědělství až po stavebnictví a domácí interiéry.Part of the invention is a linear actuator in axial arrangement with an integrated compensator, which is space-saving and usable in a wide range of applications from mechanical engineering through healthcare, agriculture to construction and home interiors.

Claims

PATENT CLAIMS

Linear actuator (12) with gripping force control, characterized in that an electric motor (15) with a brake is coaxially mounted in the actuator body (14), on the output shaft of which a rotary coupling body (16) with inserted bushes (17) is mounted. ), into which the coupling pins (18), threadedly mounted in the input hollow shaft (19) of the gearbox (20), fixedly connected to the actuator body (14), the rotary output of which is fixedly connected to the flange nut (21), in which a moving screw (13) with an eye is slidably mounted, on the opposite side of the electric motor (15) with a brake there is an opening in the actuator body (14) from which the electrical connectors (22) of the power supply and control of the electric motor (15) with a brake protrude. a guide and support flange (23) is firmly connected to the actuator body (14), to which a resilient stroke defining flange (24) is firmly connected, in which the rear eye (25) with chambers, slidably mounted on the shaped surfaces of the guide and support flanges (23) so that rotation is excluded, and in the chambers rear sections (25) with chambers are mounted spring sections (26, 26), simultaneously resting on the guide and support flange (23), the integrated compensator being formed by a rear eye (25) with chambers, spring sections (26, 26 ' ) and a guide support flange (23), the linear actuator (12) being pivotably mounted on both sides in ball joints (27, 27 ') mounted in a movement screw (13) with an eye and in a rear eye (25) with chambers and on the sides of the ball of the joints (27, 27 ') are provided rubber resilient spacer rings (28, 28'), the eye movement screw (13) having a stop surface (29) in front of the eye, at the end of the movement thread, delimiting the front surface of the nut ( 21) with a flange, and this has a relief in the central part, into which a threaded hole opens, in which the lubricating head (30) is accommodated.

Effector (1) for transporting a bentonite bed comprising a linear actuator (12) according to claim 1, characterized in that it consists of a longitudinal beam (2), an interface (3), a double fork (4), a fork (6), gripping collets (9) and linear actuators (12), while the longitudinal traverse (2) is fitted with an interface (3) in its center at the top and in its lower part double forks (4) with collet pins (5) are placed, forks (6) are incorporated to the longitudinal traverse (2), in which pins (7) of actuators (12) with lock nuts (8, 8 ') with washer are placed, while on pins (5) of collets supplemented with lock nuts (8) with washers, gripping collets (9) are pivotally mounted, in which linear actuators (12) are pivotally mounted on stepped pins (10), with axial bushes (11) by means of retractable, eye-moving movement screws (13), in the end part the gripping collet (9) is a shaped contact segment (32), in the cavities of which holders (33) are fixedly connected to the gripping collet (9) with two types of sensors (34), the first type of sensor (34) being fixedly positioned in the axis of the shaped contact segment (32) and the second type being fixedly mounted in a swinging segment (35) fitted with a positioning screw (36) with ball.