JP2007508475A - Manipulator for dredge cutter head - Google Patents
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Abstract
浚渫機カッタヘッド(36)から摩耗した歯(10)を取外すため、そしてこの摩耗した歯(10)を新しい歯(48)で置換えるために二つのロボット式歯ハンドラ(64、98)を含む浚渫機カッタ歯マニピュレータ。このマニピュレータは、浚渫船(24)に合わせてあり、これら二つのロボット式歯ハンドラ(64、98)は、カッタヘッド(36)を歯操作のためにこれら二つのロボット式歯ハンドラ(64、98)の間の位置へ巻上げるために浚渫船(24)のカッタ・プラットフォーム(32)の対向する側に取付けてある。 Includes two robotic tooth handlers (64, 98) to remove the worn teeth (10) from the dredge cutter head (36) and to replace the worn teeth (10) with new teeth (48) Dredge cutter tooth manipulator. This manipulator is tailored to the dredger (24) and these two robotic tooth handlers (64, 98) are used to manipulate the cutter head (36) for these two robotic tooth handlers (64, 98). Is attached to the opposite side of the cutter platform (32) of the dredger (24) for winding to a position between.
Description
本発明は、浚渫機カッタヘッドのマニピュレータ(操作装置)に関する。 The present invention relates to a manipulator (operating device) for a dredge cutter head.
浚渫機カッタヘッドは、例えば、海底から材料を採収するために使う。このカッタヘッドは、浚渫船の船体から伸びるカッタバケットの端に取付けてある。このカッタヘッドを海底に沿って掘削または研削するように回転する。このカッタヘッドは、アームを備える。それには、これらのアームの前縁に歯が取付けてある。アーム間の開口がこのカッタヘッドによって海底の材料を採収するための排出口(またはチャンネル)を形成する。従って、海底からの材料を、海底から除去するために、大型真空掃除機と大体同じように、アームの間の開口からカッタバケットに沿って浚渫船へ吸上げることができる。 The dredge cutter head is used, for example, to collect material from the seabed. This cutter head is attached to the end of a cutter bucket extending from the hull of the dredger. The cutter head is rotated to excavate or grind along the seabed. The cutter head includes an arm. It has teeth attached to the leading edge of these arms. The opening between the arms forms an outlet (or channel) for collecting seabed material by the cutter head. Thus, material from the sea floor can be sucked up to the dredger along the cutter bucket from the opening between the arms, much like a large vacuum cleaner, to remove from the sea floor.
浚渫船は、屡々非常に大きい。例えば、或るもののカッタヘッドは、質量が約30トン(30,000kg)である。このカッタヘッドの外径は、約3.5m、その高さまたは長さは、約2.3mであることもある。このカッタヘッドには、各々多分10本の歯の付いた、6本の渦巻状アームを備えるものもある。これは、カッタヘッドに全部で60本の歯をもたらすことになる。各歯は、それだけで多分20kgの質量がある。 Dredgers are often very large. For example, some cutter heads have a mass of about 30 tons (30,000 kg). The cutter head may have an outer diameter of about 3.5 m and a height or length of about 2.3 m. Some cutter heads have six spiral arms, each with possibly ten teeth. This will result in a total of 60 teeth on the cutter head. Each tooth alone has a mass of perhaps 20 kg.
使用する際、これらの歯が海底の材料と係合しまたは食込み、それをばらばらに壊すかほぐす。しかし、結局、歯は摩耗する。従って、摩耗した歯を定期的に取替えることが必要である。摩耗した歯を取替えるためには、浚渫作業を止め、カッタバケットを海底から浚渫船後部のカッタ・プラットフォームまで引上げることが必要である。このカッタ・プラットフォームは、この歯交換作業を船上要員が実施できるように、水が全くない。破損または摩耗した歯を交換すると、カッタバケットを海底へ戻すことができる。すると、浚渫を続けられる。図9および図10は、カッタヘッドの歯を替えている要員を示す。 In use, these teeth engage or bite into the undersea material and break it apart or loosen it. But eventually the teeth wear out. It is therefore necessary to replace worn teeth regularly. In order to replace worn teeth, it is necessary to stop dredging work and lift the cutter bucket from the seabed to the cutter platform at the rear of the dredger. The cutter platform is completely free of water so that the personnel can perform this tooth change operation. When the damaged or worn teeth are replaced, the cutter bucket can be returned to the seabed. Then you can continue the habit. 9 and 10 show personnel changing the teeth of the cutter head.
硬質岩石を浚渫するときは、典型的に毎日600本の歯を交換する必要がある。各歯を替えるために約30秒を要する。多分歯を替えるために3人が必要である。更に、カッタバケットの巻上げ、巻下げに各方向に約5分間かかる。更に、各歯取替え作業中に、約20ないし30本の歯を交換する。従って、この歯取替え作業は、かなりの量の実要員時間を取る。更に、歯の大きさは、この新旧の歯を扱う個人の能力によって制限される。或る国の保健および安全性要件は、実際に各歯の質量を20kgに制限している。更に、そのように重いカッタヘッドは危険である。その上更に、取外し方法が危険なことがある。例えば、歯を手作業で取外し交換するときは、大ハンマーのような重い工具を使う。従って、要員がカッタヘッドまたは歯の近くでまたはその作業をするときは何時でも安全性を考慮に入れなければならない。それ故、装置ダウンタイムおよび要員要件を最小にし、大きい歯を使うことも可能にする − 大きい歯は、大きいカッタヘッドを設計し、従って速い浚渫を可能にする、浚渫機のカッタヘッド用の新しいシステムを提供することが望ましかろう。大きい歯は、より耐久力もあり、従ってそれらは頻繁に替える必要がない。 When dreding hard rock, typically 600 teeth need to be changed daily. It takes about 30 seconds to change each tooth. Maybe three people are needed to change teeth. Furthermore, it takes about 5 minutes in each direction to roll up and down the cutter bucket. In addition, approximately 20 to 30 teeth are replaced during each tooth replacement operation. Thus, this tooth replacement operation takes a significant amount of actual personnel time. Furthermore, the size of the teeth is limited by the individual's ability to handle these new and old teeth. Some national health and safety requirements actually limit the mass of each tooth to 20 kg. Furthermore, such a heavy cutter head is dangerous. Furthermore, the removal method can be dangerous. For example, when removing and replacing teeth manually, use a heavy tool such as a big hammer. Therefore, safety must be taken into account whenever personnel work near or near the cutter head or teeth. Therefore, it minimizes equipment downtime and personnel requirements and also allows the use of large teeth-large teeth are designed for large cutter heads and thus allow for fast dredges, a new for dredge cutter heads It would be desirable to provide a system. Larger teeth are more durable, so they do not need to be changed frequently.
この分野で提案された或るシステムは、カッタヘッドの巻上げおよび巻下げ毎に全カッタヘッドを交換することである。しかし、複数のカッタヘッドを用意するコストは法外で;各カッタヘッドは、質量が約30トンあり、それで多量の原材料を必要とするだけでなく、歯の位置および歯取付機構に対して公差要件の厳しい精密製造品でもある。従って、それらは、生産するのが高価である。更に、このカッタヘッドの重さのために、カッタヘッドの交換は、それ自体時間が掛り、危険な作業である。その上更に、このカッタヘッドの質量が重いために、カッタヘッドを交換するために部品が非常に頑丈な設備を船上に設置することを要する。従って、この要件は失敗であることが判った。従って、改良した、よりコスト効果の高いシステムが必要である。 One system proposed in this field is to replace all cutter heads each time the cutter heads are rolled up and down. However, the cost of preparing multiple cutter heads is prohibitive; each cutter head has a mass of about 30 tons, which not only requires a large amount of raw material, but also has tolerances on the tooth position and the tooth mounting mechanism It is also a precision manufactured product with strict requirements. They are therefore expensive to produce. Furthermore, due to the weight of the cutter head, changing the cutter head is time consuming and dangerous. Furthermore, the mass of the cutter head is so heavy that it is necessary to install on the ship a very sturdy component in order to replace the cutter head. Therefore, this requirement proved to be a failure. Therefore, there is a need for an improved and more cost effective system.
本発明は、少なくとも一つのロボット式歯ハンドラ(取扱装置)を含む浚渫機カッタ歯マニピュレータで:
1.浚渫機カッタヘッドから歯を取外し;そして
2.取外した歯を新しい歯で置換えるための手段を含むマニピュレータを提供する。
The present invention is a dredge cutter tooth manipulator comprising at least one robotic tooth handler (handling device):
1. 1. Remove teeth from dredge cutter head; A manipulator is provided that includes means for replacing a removed tooth with a new tooth.
この歯は、スピゴット(差込栓)上のカッタヘッドに、スピゴットピンがこの歯およびスピゴットを貫通してスピゴットピンをこれらに取付けて、固定してあるのが好ましい。それに代えて、この歯は、螺旋形のスピゴット上に、この歯がこの螺旋形から脱落するのを防ぐために、スピゴットピンをこのスピゴットおよび歯の脇に嵌め込んで、取付けることができる。それに代えて、この歯をカッタヘッドのスピゴット上に仮付け溶接または接着してもよい。従って、このカッタ歯マニピュレータは、この歯を掴むためのハンド(手部)およびスピゴットピンを引抜くためのピンドライバ(駆動体)か、または歯とスピゴットの間の溶接または接着を外すための手段、例えば、溶接カッタまたは接着剤溶剤を含む。 The teeth are preferably secured to a cutter head on a spigot (plug) by a spigot pin passing through the teeth and spigot and attaching the spigot pin to them. Alternatively, the tooth can be mounted on a spiral spigot by fitting a spigot pin on the side of the spigot and tooth to prevent the tooth from falling out of the spiral. Alternatively, the teeth may be tack welded or glued onto the cutter head spigot. Therefore, this cutter tooth manipulator is provided with a hand for gripping the tooth and a pin driver for driving the spigot pin, or means for removing welding or bonding between the tooth and the spigot. For example, including a welding cutter or adhesive solvent.
このマニピュレータは、二つのロボット式歯ハンドラを含むのが好ましい。この第1のものが摩耗した歯を取外し、および第2のものがこの摩耗した歯に取って代る新しい歯を取付ける。 The manipulator preferably includes two robotic tooth handlers. The first removes the worn tooth and the second installs a new tooth that replaces the worn tooth.
ハンドは、第1のロボット式歯ハンドラに取付けてあるのが好ましい。 The hand is preferably attached to the first robotic tooth handler.
新しい歯を掴むためそしてこの新しい歯をスピゴットに固定するための第2ハンドも設けてよい。この固定は、スピゴットピンにより、例えば、スピゴットピンをこの歯とスピゴットを貫通するか、または歯のフランジとスピゴットの脇の間に、多分その溝に打込むことによるのが好ましい。固定は、これに代えて、歯をスピゴットに溶接または接着することによってもよい。このスピゴットは、スピゴット上の歯の正しい整列を支援するために螺旋形要素を含むのが好ましい。この螺旋形要素は、四分の一巻螺旋状ねじであるのが好ましい。 A second hand may also be provided for grasping the new tooth and for securing the new tooth to the spigot. This fixation is preferably by means of a spigot pin, for example by driving the spigot pin through the tooth and the spigot or perhaps into the groove between the tooth flange and the side of the spigot. Fixing may alternatively be by welding or gluing the teeth to the spigot. The spigot preferably includes a helical element to assist in the correct alignment of the teeth on the spigot. The helical element is preferably a quarter turn helical screw.
第2ハンドは、第2ロボット式歯ハンドラ上に設けてあるのが好ましい。 The second hand is preferably provided on a second robotic tooth handler.
マニピュレータは、浚渫船のカッタ・プラットフォーム上に取付けてあるのが好ましい。二つのロボット式歯ハンドラは、カッタヘッドをこれら二つのロボット式歯ハンドラの間の位置へ巻上げるためにカッタ・プラットフォームの対向する側に取付けてあるのが好ましい。 The manipulator is preferably mounted on the cutter platform of the dredger. Two robotic tooth handlers are preferably mounted on opposite sides of the cutter platform for winding the cutter head to a position between the two robotic tooth handlers.
マニピュレータは、浚渫作業中に発生した振動からこのマニピュレータを遮断するためにダンパの上に取付けてあるのが好ましい。これらのダンパは、マニピュレータが歯を処理している間に減衰を防ぐために固定できることが好ましい。 The manipulator is preferably mounted on a damper to isolate the manipulator from vibrations generated during dredging operations. These dampers are preferably fixable to prevent damping while the manipulator is processing the teeth.
このまたは各ロボット式歯ハンドラは、カッタヘッド歯と係合するまたは掴むためのハンドを有する多軸ロボットアームを含むのが好ましい。このハンドは、アームの端にあるのが好ましい。 This or each robotic tooth handler preferably includes a multi-axis robot arm having a hand for engaging or grasping the cutter head teeth. This hand is preferably at the end of the arm.
モータまたは油圧システムがこのまたは各多軸ロボットアームの種々の要素を駆動するのが好ましい。 A motor or hydraulic system preferably drives the various elements of this or each multi-axis robot arm.
浚渫機カッタヘッド上でカッタ歯を処理する方法も開示する。 A method for treating cutter teeth on a dredge cutter head is also disclosed.
この発明の好適態様では、浚渫機カッタヘッドから摩耗した歯を取外すためそしてこの取外した歯(10)を新しい歯(48)で置換えるための二つのロボット式歯ハンドラを含む浚渫機カッタ歯マニピュレータが提供される。このマニピュレータは、浚渫船に合わせてあり、これら二つのロボット式歯ハンドラは、カッタヘッドをこれら二つのロボット式歯ハンドラの間の位置へ巻上げるために浚渫船のカッタ・プラットフォームの対向する側に取付けてある。 In a preferred embodiment of the present invention, a machine cutter tooth manipulator including two robotic tooth handlers for removing worn teeth from the machine cutter head and replacing the removed tooth (10) with a new tooth (48). Is provided. This manipulator is tailored to the dredger, and these two robotic tooth handlers are mounted on opposite sides of the dredger's cutter platform to wind the cutter head to a position between the two robotic tooth handlers. is there.
本発明の更に好適な特徴を本書に添付する請求項に示し、次に、添付の図面を参照して、純粋に例として、説明する。 Further preferred features of the invention are set forth in the claims appended hereto and will now be described purely by way of example with reference to the accompanying drawings.
最初に図9および図10を参照して、先行技術による歯の交換方法を説明する。スピゴット12の上に設けてある摩耗した歯10を図10および図11の両方に示す。
First, referring to FIG. 9 and FIG. 10, a tooth replacement method according to the prior art will be described. The
歯10は、カッタヘッドのアームの前縁に、スピゴット12上で、この歯10をスピゴット12上の適所に保持するスピゴットピン14で取付けてある。これは、図4および図9でよりはっきりと見ることができる。最初の人16が歯取外し工具18の第1フィンガをスピゴットピン14に当てて保持する。次に第2の人20が大ハンマー22を使って工具18でスピゴットピン14を歯10およびスピゴット12から途中まで打出す。次に工具18を回転して、この工具18の第2の、長い、フィンガ15を使ってスピゴットピンを孔から完全に押出せるようにする。ピンが長いために2段階の手順が必要である−歯10およびスピゴット12からピン14を押出し始めるとき、工具18の短いフィンガの方がスピゴットピン14の頭と整列するのに容易である。
The
次に第3の人(図示せず)が古い歯10を取外し、それを新しい歯48(図示せず)で置換える。次に最初の人16は、この新しい歯48をスピゴット12上に保持するために、新しいスピゴットピン(または古いスピゴットピン14)をこの歯に置き、第2の人20がそれを新しい歯48およびスピゴット12の孔に打込む準備ができた状態である。
A third person (not shown) then removes the
さて、図1を参照すると、浚渫船24が示してある。この浚渫船24は、バケット巻上げおよび巻下げワイヤ28を有するカッタバケット26を含み、これらのワイヤは、プーリ(図示せず)によって船24内に引込むと、カッタバケット26を、矢印30によって示すように、カッタ・プラットフォーム32の方へ上げる。カッタバケット26の上げた位置を図1に点線34で示す。
Referring now to FIG. 1, a
カッタバケット26は、その末端にカッタヘッド36を有する。このカッタヘッド36は、使用する際、海底38から材料を浚渫するために海底38と係合する。
The
上げた位置34で、カッタヘッド36は、水面40から離れている。従って、歯交換作業を船24の船上で行う。
At the raised
このカッタヘッド36は、図2、図4、図6、図7および図9に更に詳しく示す。分るように、カッタヘッド36は、全体として半球形で、一般的にこの半球の頂点からこの半球の最外縁の方へ放射状に伸びる渦巻状アームを含む。しかし、それらは、この半球の周りに捩れていて(即ち、巻付いていて)僅かに螺旋状を形成する。これらのアームは、それに沿って等間隔の歯取付位置46を有する切削前縁44を形成するために凹みまたは曲っている。図2および図4に示す実施例では、前縁44当り八つの位置がある。これは、全部で48の歯に備える。アームの間に排出口または開口42が設けてある。
This
図2を参照すると、1本の新しい歯48がカッタヘッド36に取付けてあるのを示す。この歯48は、やはり図2に示してある四つのスピゴット12と同様なスピゴットに取付けてある。図4を参照すると、歯34およびスピゴット12が更にはっきりと示してある。スピゴット12は、カッタヘッド36に設けた歯取付位置46に取付けてあるか、またはそれと一体に作られるだろう。
Referring to FIG. 2, one
図9に示すように、追加の歯50をカッタヘッド36の最外周に設けることができる。これらの追加の歯50で、カッタヘッド上の合計歯数が54に増える。
As shown in FIG. 9,
8を超える歯取付位置46をこれらのアームの前縁44に設けることができる。更に、6を超えるアームを設けることができる。同様に、少ない歯を各前縁に設けることができ、または6より少ないアームを設けることができる。しかし、この特定の説明の目的で、カッタヘッド36には歯48が48本しか設けてない。
More than eight
図11を参照すると、歯10とスピゴット12の間の好適結合の詳細が示してある。歯10は、摩耗した歯として示してある。歯10をスピゴット12に取付けるためには、ベースに孔(図示せず)を有し且つスピゴット12(図4に完全に示す)の上にぴったりと収る大きさの歯10をスピゴット12の上に嵌めて歯10の孔52(一つを示す)がスピゴット12の孔(図示せず)と整列するようにする。歯10の孔52は、スピゴット12に設けたスロットと係合するベースから伸びるフランジ54に設けてある。これは、フランジがスロット内に位置するので、歯がスピゴット12上で回転または誤整列するのを防ぐのを助ける。次にスピゴットピン14を孔に打込んで歯10をスピゴット12上の適所にロックする。このピンは、歯10の対向する孔52とスピゴット12の孔の両方への係合嵌合いでこれらの孔に固着する。この係合嵌合いは、使用中のピンの不用意な取外しを防ぐに十分である。しかし、当業者に容易に分るように、または浚渫機カッタヘッドの分野でも使われているように、他の取付け方法が可能である。
Referring to FIG. 11, the details of the preferred connection between the
図8は、スピゴット12の代替構成を示す。このスピゴット12自体は、その軸を横切る断面が正方形であるが、その軸に沿って螺旋状になっている。従って、スピゴット12は、螺旋形−四分の一巻螺旋状ねじを有する。
FIG. 8 shows an alternative configuration of the
先端形状が異なる、三つの異なる歯48も示す。ピック先端110、フレア先端112およびチゼル先端114がある。これらは各々異なる岩種に適する。
Three
図8に示す歯48およびスピゴット12は、一般的にヘリロック(登録商標)の商標でエスコ(登録商標)から入手できるスピゴット12および歯48により、それらの歯は浚渫技術で周知である。これらの歯(その一つだけを各スピゴットに嵌める)は、スピゴット12の螺旋状ねじに嵌め且つそれと係合するために、それらのベース116にこのスピゴットと同じ形状の孔(図示せず)を有する。
The
設置した位置(図示せず)で、歯48のフランジ117は、スピゴット12の平坦部115と対向する。そこで円筒形部材ではなく、金属の細長い一片の形のスピゴットピン14がフランジ117と平坦部115の間の隙間にしっかりと嵌り歯48をスピゴット12上に固定する。従って、ピン14は、使用中スピゴットの側面に歯48のフランジ117に当接して嵌り、歯48がスピゴット12の螺旋形から脱落するのを防ぐ。
At an installed position (not shown), the
ピン14は、後にその底面(図示せず)を打込むことによってスピゴットおよび歯装置から除去することができる。これは、歯48をスピゴット12から取外せるようにする。
The
図示しない、別の構成では、歯をスピゴットに仮付け溶接(またはその他の溶接)してもよい。するとピン14は、必要ないだろう。その代りに、歯をスピゴットに接着してもよい。適当な接着剤には、歯の孔の内側に予め塗布できる、高衝撃エポキシがある。エクスコ・スフェリロック(登録商標)システムは、浚渫技術で周知のように、これに関して特に適する。更に、エスコ・クオドリロック(登録商標)システムも、浚渫技術で周知のように、特に有用である。
In another configuration, not shown, the teeth may be tack welded (or otherwise welded) to the spigot. The
従って、歯48とスピゴット12の間の結合の方式に依って、カッタ歯マニピュレータのハンドは、歯を掴むためのハンドおよびスピゴットピンを抜差しするためのピンドライバか、または歯とスピゴットの間を溶接するか溶接を外すための手段、または接着するか接着を外すための手段、例えば、溶接機/溶接カッタまたは接着手段および接着剤溶剤ディスペンサーを含む。しかし、エクスコ・スフェリロック(登録商標)歯の場合のように、孔に予め接着剤が塗布してあるならば、この接着手段(または接着剤塗布機)は必要ないだろう。
Thus, depending on the manner of coupling between the
この発明のマニピュレータを、歯とスピゴットの両方を貫通するピンで固定した型式の歯を交換するための実施例について説明する。しかし、当業者は、ハンドをこの技術で存在する種々の異なる型式の歯結合に適合するように適正に改変できることが容易に分るだろう。 An embodiment for exchanging the type of tooth in which the manipulator of the present invention is fixed with a pin that penetrates both the tooth and the spigot will be described. However, one of ordinary skill in the art will readily appreciate that the hand can be properly modified to accommodate the various different types of tooth combinations that exist in the art.
本発明によれば、先行技術で行われたように、歯を手作業で替えるのではなく、浚渫機カッタ歯マニピュレータまたはロボット式歯取扱い装置が提供される。図2に示すように、このマニピュレータは、二つのステーションを含む。第1ステーション、歯取外しステーション56を図2の左手側および図3に示す。第2ステーション、新しい歯取付けステーション58を図2の右手側および図5に示す。
In accordance with the present invention, there is provided a dredge cutter tooth manipulator or robotic tooth handling device rather than manually changing teeth as was done in the prior art. As shown in FIG. 2, the manipulator includes two stations. The first station,
カッタ歯操作中(即ち、歯交換手続中)のカッタヘッド36は、先行技術のように、そして図に示すように、カッタ・プラットフォーム32へ上げてある。しかし、本発明で、カッタヘッド36は、カッタ・プラットフォーム32上の同じ位置へ引上げてあるが、今度はカッタ・プラットフォーム32上の要員までではなく、二つのステーション56、58の間にあり、即ち、要員が今度は本発明のマニピュレータで置換えられている。
The
さて、図3を参照すると、歯取外しステーション56は、二つの区画94、96を含む廃棄物置場60、安全障壁62およびロボット式歯ハンドラ64を含む。この廃棄物置場60は、ロボット式歯ハンドラ64のカッタヘッド36と反対側に位置する。安全障壁62は、廃棄物置場60とロボット式はハンドラ64の間に位置し、このロボット式歯ハンドラ64へ行く電気、油圧または空気圧ケーブルまたは管のような動力線を覆う。
Referring now to FIG. 3, the
廃棄物置場の代りに、例えば摩耗した歯を受けるための、アレイを設けてもよい。これは、摩耗した歯を取外した後により容易に処理できるようにするだろう。アレイの適当な型式の例については、第2ステーション58に関する以下の説明参照。
Instead of a waste repository, an array may be provided, for example for receiving worn teeth. This would make it easier to handle after removing the worn teeth. See the discussion below regarding the
ロボット式歯ハンドラ64は、カッタヘッド36上の歯を扱うためのアームおよびハンドを備える多軸ロボットである。このカッタヘッド上の種々の歯に平行軸がないので、多軸制御を用意する。更に、このカッタヘッドは回転可能であるので、ロボット式歯ハンドラに対する各歯の軸は可変である。従って、ロボット式歯ハンドラ64は、この多軸制御のために、そのアームおよびハンドを誘導してそのハンドを正しい位置にだけでなく正しい方向にも配置して種々の歯10を、一度に一つずつ、掴み且つ操作することができる。
The robot
ロボット式歯ハンドラ64は、テーブルトップ66上に位置する。このテーブルトップ66は、その各端の方に滑り止め68を有する。ロボット式歯ハンドラ64は、プーリ、ベルトまたは歯ラック(図示せず)によってテーブルトップ66上を摺動または動くように作ることができる。これは、アームの前縁44に沿う各歯に対するハンドの位置決めを助けるために、ロボット式歯ハンドラ64がカッタヘッド38の軸に平行な線に沿って動けるようにする。
The
ハンドラは、システムを使用していないときに作動する、振動ダンパの上に取付けてある。これは、この装置を浚渫作業中に保護し;振動が浚渫作業中カッタヘッドからカッタ・プラットフォームへバケットに沿って伝わらないだろう。これらのダンパは、マニピュレータが浚渫作業中損傷するのを防ぐ。しかし、このマニピュレータが使用中で、カッタヘッドが二つのステーション56、58の間に位置するとき、歯の操作に正確さを要する。従って、例えば、油圧シリンダによって駆動される、クランプ(図示せず)が、この歯の操作のために必要な運動以外にマニピュレータが動けないように、ダンパを締付ける。
The handler is mounted on a vibration damper that operates when the system is not in use. This protects the device during dredging; vibrations will not travel along the bucket from the cutter head to the cutter platform during dredging. These dampers prevent the manipulator from being damaged during dredging operations. However, when this manipulator is in use and the cutter head is located between the two
ロボット式歯ハンドラ64のベース70の上に、ターンテーブル73が設けてある。これは、カッタヘッド36がカッタ・プラットフォーム32でその持上げられたまたは巻上げられた位置にあるとき、カッタヘッド36の中心軸と実質的に垂直な垂直または第1軸の周りにこのロボット式歯ハンドラ64を回転できるようにする。この回転は、モータによって駆動する。しかし、ロボットの全ての可動部品同様、このハンドラの回転または揺動は、ベルト、歯車または空気圧若しくは油圧手段のような、当業者に周知の他の手段によって生じてもよい。
A
ターンテーブルの上に、ロボット式歯ハンドラ64は、複数の、直線的に相互連結した、揺動可能アーム部を含む。それらは、端と端が効果的に結合してあり、ハンド90で終り、大体従来のロボットアームと同じである。第1アーム部72は、ロボット式歯ハンドラ64のベースブラケット76上に取付けてある回転軸74の周りに回転できる。第1アーム部72は、その最上端に更なる回転可能軸78を有し、それは第1軸74と平行な軸を有する。第2アーム部80は、第2回転軸78に設けてある。それは、更なる回転可能軸82の周りに回転可能であり、その軸82は、第1回転軸74に垂直な軸を有する。この第2アーム部80は、それ自体の軸の周りに軸82の周りを回転可能である。この回転は、モータ84によって駆動する。
Above the turntable, the
第2アーム部80は、ハンド90の正確な多軸操作を可能にするためにエルボ86およびリスト88を有する。ハンド90は、第2アーム部80の端に取付けてある。ハンド90は、油圧ドライバのような、歯把握機構およびスピゴットピン取外し機構を含む。それは、スピゴットピンを歯およびスピゴット組立体から取外すとそれらを掴むためにスピゴットピン把握機構も含む。
The
ハンドとアーム要素の精密な詳細およびそれらの制御システムは、用意しないが;ロボット技術およびマニピュレータの当業者は、そのような多軸アームおよびハンドの多くの可能性ある具体化の潜在的細部構造が容易に分るだろう。しかし、本発明のマニピュレータのアームおよびハンドは、歯をカッタヘッドに付け外し操作するために必要な力を扱えるに十分強く設計しなければならない。 Precise details of the hands and arm elements and their control systems are not provided; however, those skilled in the art of robotics and manipulators have the potential details of many possible implementations of such multi-axis arms and hands. You will find it easily. However, the arm and hand of the manipulator of the present invention must be designed to be strong enough to handle the force required to attach and remove teeth to and from the cutter head.
図面に示す以外の多軸ロボットアーム設計は、ロボット技術の当業者に明白なように、この結果を達成することができよう。しかし、6本の運動軸が設けてあり、7番目の運動軸もテーブルトップに沿うハンドラの摺動によってもたらされるのが好ましい。 Multi-axis robot arm designs other than those shown in the drawings will achieve this result, as will be apparent to those skilled in the art of robotics. However, there are preferably six motion axes, and the seventh motion axis is also provided by the sliding of the handler along the table top.
図3に、ハンド90によって握られている歯10を示す。多軸ロボット式歯ハンドラ64も、矢印92によって示すように、廃棄物置場60の方へ揺動しているのを示す。ハンド90を廃棄物置場60の上へ揺動すると、歯10をこの廃棄物置場60の第1区画94の中へ落す。アームは、揺動を続け、次にスピゴットピン(図示せず)を廃棄物置場60の第2区画96の中へ落す。このスピゴットピンは、一般的に再処理せずに再利用できる。しかし、歯10は、摩耗しているので、再び使用できる前に再処理する必要はない。二つの品目をこの様に分類するのは、そのためである。
FIG. 3 shows the
本発明のマニピュレータは、ハンド90を、ハンドラ64に対して必ずしも固定位置にない、摩耗した歯の上に案内するためにコンピュータ制御システムを有する。従って、図面に示すハンド90は、種々の摩耗した歯のどれかまたは全てに、順次、係合し次に取外すように、コンピュータ制御システムがこのロボット式歯ハンドラ64、そのアームおよびハンドを制御し且つ位置付けられるように、光学的歯検知システム(図示せず)を備える。ロボット技術の当業者に周知のように、他の位置検知システムも使うことができる。
The manipulator of the present invention has a computer control system to guide the
このハンド位置決め制御システムを駆動するソフトウェアも、摩耗した歯を許容できる歯と対立するものとして認識し、摩耗した歯だけを交換するようにプログラムすることができる。例えば、イメージ照合ソフトウェアをこの目的に使うことができる。 The software that drives the hand positioning control system can also be programmed to recognize the worn teeth as opposed to acceptable teeth and replace only the worn teeth. For example, image verification software can be used for this purpose.
カッタヘッドの回転制御もロボット式歯ハンドラ64用の制御システムに結合することができる。すると前縁44、および従って歯10をその上の歯をロボット式歯ハンドラ64によってより容易に扱うための適正な回転位置へ動かすために、このカッタヘッドを漸増的に、または段階的方式で回転できる。
The cutter head rotation control can also be coupled to the control system for the
カッタヘッド38の反対側に、第2ロボット式歯ハンドラ98が設けてある。第1ロボット式歯ハンドラ64同様、この第2ロボット式歯ハンドラ98は、多軸装置である。それは、ロボット式歯ハンドラ98がテーブルトップ102上をカッタヘッド38の軸と平行に動けるように、各端に止め104(図6参照)を有するテーブルトップ102上に取付けたベース100を有する。更に、ロボット式歯ハンドラ98は、回転可能または揺動可能アーム部およびこれらの揺動または回転部を駆動するための種々の回転軸およびモータを有する。これらのアーム部および回転軸は、一般的に第1ロボット式歯ハンドラ64と同じまたは類似である。しかし、第2ロボット式歯ハンドラ98のハンドは、全体として設計は類似であるが、第1ロボット式歯ハンドラ64によってそれから取外した摩耗した歯10があったスピゴット12上へ新しい歯48を位置決めするためのものである。
A second robot
第2ロボット式歯ハンドラ98用のコンピュータ制御は、どの位置に新しい歯を取付けるかについてそれに指示するために、第1ロボット式歯ハンドラ64用のコンピュータ制御にリンクしてある。
The computer control for the second
再び、第2ロボット式歯ハンドラ98のハンドのために光学位置制御システムを設けてもよい。それは、新しい歯を取付けるために、または歯の供給部から新しい歯を拾い上げるためにハンドを案内するだろう。この光学制御システムは、それに加えて歯のないスピゴットを識別するために使ってもよい。これは、二つのコンピュータ制御を一緒にリンクする結合と共にまたは別々に作動できる。それは、特に海底でスピゴットから脱落した歯の交換を可能にする。
Again, an optical position control system may be provided for the hand of the second
第2ロボット式歯ハンドラ98と第1ロボット式歯ハンドラ64の間の有意差は、廃棄物置場60の代りに、新しい歯48のアレイが設けてあることである。この新しい歯48のアレイは、カッタヘッド38の軸と平行に伸びる歯ベンチ106上に位置する。3本のそのような歯ベンチ106が設けてあり、各々異なる高さに設けてある。この少しずつずらして配置した効果は、他のベンチ106上の歯48がハンドラ98の運動と干渉しないので、第2ロボット式歯ハンドラ98のハンドに異なるベンチ106から歯48をより容易に掴めるようにする。
A significant difference between the second
これらの歯は、その歯48の掴み方を調整することなく、歯ハンドラ98のハンドが歯の下側の孔をカッタヘッド38のスピゴット12上に配置できるように、先端を上にして配置してある。
These teeth are positioned tip-up so that the hand of the
テーブルトップ102の端に、スピゴットピンのマガジンディスペンサー108が設けてある。このディスペンサー108は、多数の新しい(またはリサイクルした)スピゴットピン14の入った小さい容器を含む。この容器、そしてディスペンサー108は、機関銃またはライフルのマガジンと殆ど同じ方法で作動する。歯ベンチ106から歯48を集めることに加えて、第2ロボット式歯ハンドラ98のハンドは、必要に応じてそのときに、ディスペンサー108の一つからスピゴットピン・マガジンを集める。このマガジンの中のピン14は、新しい歯48をカッタヘッド38のスピゴット12に締結するためにそれらが使われるだろう。新しい歯48をスピゴット12に取付けるために、ピン14を保持してこの歯およびスピゴットに打込むために、スピゴットピン把握機構および油圧ドライバ(図示せず)がハンドに設けてある。
A spigot
本発明をカッタ・プラットフォームに使えば、このカッタ・プラットフォームの危険な環境から要員を排除する。これは、浚渫船船上の安全性を改善する。更に、ロボットシステムは、要員よりも迅速に稼働できる。その上更に、マニピュレータは、20kgより大きい質量の歯を扱うように設計することができ、従って大きいカッタヘッドを設計でき且つ浚渫船に取付けられる。更にその上、本発明は、カッタヘッドまたはカッタバケットの設計を変える必要が何もなく、歯交換手順の自動化を可能にする。更に、本発明は、既存のカッタ・プラットフォームを改装することができる。 Using the present invention with a cutter platform eliminates personnel from the dangerous environment of the cutter platform. This improves safety on the tugboat. Furthermore, the robot system can operate more quickly than personnel. Furthermore, the manipulator can be designed to handle teeth with a mass greater than 20 kg, so a large cutter head can be designed and attached to the dredger. Furthermore, the present invention allows automation of the tooth changing procedure without having to change the design of the cutter head or cutter bucket. In addition, the present invention can retrofit existing cutter platforms.
本発明を上に純粋に例として説明した。詳細の変更を、ここに添付する請求項の範囲内でこの発明にできるかも知れない。 The invention has been described purely by way of example. Changes in detail may be made to the invention within the scope of the claims appended hereto.
Claims (23)
1.浚渫機カッタヘッド(36)から歯(10)を取外し;そして
2.この取外した歯(10)を新しい歯(48)で置換えるための手段を含むマニピュレータ。 With a dredge cutter tooth manipulator including at least one robotic tooth handler (64, 98):
1. 1. Remove tooth (10) from dredge cutter head (36); A manipulator including means for replacing the removed tooth (10) with a new tooth (48).
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