PL223546B1

PL223546B1 - Push-grip vacuum head

Info

Publication number: PL223546B1
Application number: PL397878A
Authority: PL
Inventors: Mariusz Giergiel; Tadeusz Uhl; Konrad Majkut; Tomasz Buratowski; Piotr Małka
Original assignee: Akademia Górniczo Hutnicza Im Stanisława Staszica W Krakowie
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2016-10-31
Also published as: PL397878A1

Abstract

Głowica posiada płaską komorę przylgową (1) obwodowo ograniczoną przez elastyczną kurtynę (5) oraz połączoną ze źródłem podciśnienia, które stanowi wysokoobrotowa odśrodkowa pompa (2), zamocowana i połączona bezpośrednio przez współosiowy otwór ssawny (6) z komorą przylgową (1). W ściance współosiowej z wirnikiem (12) obudowy wykonane są liczne otwory odpływowe (7). Pompa (2) napędzana jest elektrycznym silnikiem (4) bezszczotkowym prądu stałego, typu BLDC, z elektronicznie sterowanym komutatorem, szczelnie objętym przez osłonę (3).The head has a flat rebate chamber (1) circumferentially limited by a flexible curtain (5) and connected to the vacuum source, which is a high-speed centrifugal pump (2), mounted and connected directly through a coaxial suction hole (6) to the rebate chamber (1). There are numerous drainage holes (7) in the wall coaxial with the impeller (12) of the housing. The pump (2) is driven by an electric brushless DC motor (4), BLDC type, with an electronically controlled commutator, tightly covered by the cover (3).

Description

Przedmiotem wynalazku jest podciśnieniowa głowica przylgowo-chwytna, przeznaczona do okresowego mocowania elementu wsporczego, zwłaszcza urządzeń mobilnych poruszających się po ścianach o powierzchniach gładkich lub porowatych, usytuowanych skośnie lub pionowo, w środow isku gazowym lub ciekłym.The subject of the invention is a vacuum gripping and gripping head, intended for periodical fixing of a supporting element, especially mobile devices moving on walls with smooth or porous surfaces, located obliquely or vertically, in a gas or liquid environment.

Powszechnie znane są uchwyty podciśnieniowe stosowane w próżniowych głowicach manipulatorów, urządzeniach transportowych i dźwigowych, w zespołach mocujących o działaniu polegającym na przejęciu obciążenia za pomocą środków ssących. Uchwyty takie, przykładowo według rozwiązań przedstawionych w opisie zgłoszenia wzoru użytkowego PLW-100740 i opisie patentowym DE19833297, posiadają płaską komorę przylgową, zewnętrznie otwartą i obwodowo ograniczoną przez elastyczną kurtynę oraz połączoną przez przyłącze elastycznym przewodem ze źródłem podciśnienia, usytuowanym za zewnątrz głowicy. Elastyczna kurtyna - w zależności od gładkości powierzchni na której ma być mocowana głowica podciśnieniowa - może być wykonana z materiału sprężyście elastycznego, zwłaszcza z gumy, albo w warunkach powierzchni chropowatej - w postaci szczotki ze sprężyście odchylnymi cienkimi elementami, indywidualnie przylegającymi do nierówności powierzchni. W technice mobilnych urządzeń przemieszczanych w środowisku gazowym lub ciekłym, przewód pneumatyczny istotnie ogranicza wymiarowy zakres możliwości ruchu.Vacuum grips are well known for use in vacuum manipulator heads, transport and lifting devices, in clamping units with the action of taking the load by means of suction means. Such holders, for example, according to the solutions presented in the description of utility model application PLW-100740 and patent description DE19833297, have a flat rebating chamber, externally open and circumferentially limited by a flexible curtain and connected by a flexible conduit to a vacuum source located outside the head. The flexible curtain - depending on the smoothness of the surface on which the vacuum head is to be mounted - can be made of an elastically flexible material, especially rubber, or in the case of a rough surface - in the form of a brush with elastic tilting thin elements individually adhering to surface irregularities. In the technique of mobile devices moved in a gas or liquid environment, the pneumatic conduit significantly limits the dimensional range of movement possibilities.

Istota rozwiązania głowicy według niniejszego wynalazku polega na tym, że źródło podciśnienia stanowi wysokoobrotowa pompa odśrodkowa o zmiennym przekroju promieniowym wirnika, zamocowana i połączona bezpośrednio przez współosiowy otwór ssawny z komorą przylgową oraz mająca na współosiowej z wirnikiem obudowie liczne otwory odpływowe. Pompa odśrodkowa napędzana jest elektrycznym silnikiem bezszczotkowym prądu stałego, typu BLDC, z elektronicznie sterowanym k omutatorem oraz szczelnie objętego osłoną.The essence of the head solution according to the present invention consists in the fact that the vacuum source is a high-speed centrifugal pump with a variable radial cross-section of the rotor, mounted and connected directly to the seat chamber through a coaxial suction hole, and having a plurality of outflow holes on the housing coaxial with the rotor. The centrifugal pump is driven by an electric brushless DC motor, BLDC type, with an electronically controlled thermostat and tightly enclosed in a casing.

Korzystnym jest, gdy cewki komutatora w silniku zasilane są przewodem przeprowadzonym przez dławicę kablową w osłonie z układu sterowania, który połączony jest z pakietem litowych ak umulatorów.Preferably, the commutator coils in the motor are powered by a cable led through a cable gland in a sheath from the control system, which is connected to a package of lithium batteries.

W zależności od chropowatości powierzchni kurtyna może mieć postać uszczelki pierścieniowej wykonanej z materiału sprężyście elastycznego, zwłaszcza gumy, z wargą skierowaną na zewnątrz komory przylgowej, względnie ma postać wąskiej, krótkowłosowej szczotki w kształcie pierścienia.Depending on the roughness of the surface, the curtain may be in the form of an annular gasket made of an elastically elastic material, especially rubber, with the lip facing outwards from the seat chamber, or in the form of a narrow, ring-shaped short-haired brush.

Głowica posiadająca pompę zespoloną z komorą przylgową umożliwia skuteczne podciśnieniowe zamocowanie na różnych powierzchniach, w środowisku gazowym lub ciekłym, poprzez dost osowanie wydajności pompy do chropowatości powierzchni, sygnałem sterującym doprowadzonym elastycznym przewodem elektrycznym. W silniku bezszczotkowym o wysokiej sprawności energetycznej ciepło cewek odprowadzane jest przez obudowę, co umożliwia jego szczelną zabudowę.The head having a pump combined with a seat chamber enables effective vacuum mounting on various surfaces, in a gas or liquid environment, by adjusting the pump efficiency to the surface roughness, with a control signal supplied through a flexible electric cable. In a brushless motor with high energy efficiency, the heat of the coils is dissipated through the housing, which allows it to be sealed.

Rozwiązanie głowicy według wynalazku przybliżone jest opisem przykładowego wykonania pokazanego na rysunku, który przedstawia głowicę w ujęciu perspektywicznym z częściowym wycięciem doosiowym.The solution of the head according to the invention is approximated by the description of the exemplary embodiment shown in the drawing, which shows the head in a perspective view with a partial axial cut-out.

Głowica ma obrys bryły złożonej z dwóch złożonych współosiowo walców, z których dolny, o większej średnicy zawiera komorę przylgową 1 i odśrodkową pompę 2 o zmiennym przekroju promieniowym wirnika. Walec górny jest powierzchnią osłony górnej 3 dla zabudowanego wewnątrz ele ktrycznego silnika 4, bezszczotkowego, prądu stałego, typu BLDC z elektrycznie sterowanym komutatorem. Usytuowana na czole głowicy komora przylgową 1 jest zewnętrznie otwarta i obwodowo ograniczona przez elastyczną kurtynę 5, a w tym wykonaniu przeznaczonym do współpracy z powierzchnią betonowej płyty - mającą postać wąskiej, krótkowłosowej szczotki o kształcie pierścienia, z włosiem o długości rzędu 2 do 5 mm. Komora przylgową 1 połączona jest przez współosiowy otwór ssawny 6 z pompą 2, której cylindryczna obudowa perforowana jest licznymi otworami odpływowymiThe head has the contour of a body composed of two coaxially complex cylinders, the lower, with a larger diameter, contains a seat chamber 1 and a centrifugal pump 2 with a variable radial cross-section of the rotor. The top roll is the surface of the top cover 3 for an internally built-in DC brushless DC BLDC motor 4 with an electrically controlled commutator. The rebating chamber 1 located on the head of the head is externally open and circumferentially limited by a flexible curtain 5, and in this version designed to cooperate with the surface of a concrete slab - in the form of a narrow, ring-shaped short-haired brush with a bristle length of 2 to 5 mm. The seat chamber 1 is connected through a coaxial suction opening 6 with the pump 2, the cylindrical housing of which is perforated with numerous drain holes

7. Osłona górna 3 połączona jest na kołnierzu z pierścieniem uszczelniającym 8 typu „O” z osłoną dolną 9. Obie osłony 3 i 9 wykonane są z lekkiego i wytrzymałego materiału, na przykład z aluminium lub z tworzywa sztucznego. W osłonie dolnej 9 łożyskowany i uszczelniony jest pierścieniami wargowymi 10 wałek 11 wirnika 12 pompy 2.7. The upper cover 3 is connected on a flange with a O-ring 8 to the lower cover 9. Both covers 3 and 9 are made of a light and durable material, for example aluminum or plastic. In the lower casing 9, the shaft 11 of the impeller 12 of the pump 2 is mounted and sealed with lip rings 10.

Moment obrotowy silnika 4 przekazywany jest na wałek 11 pompy 2 poprzez sprzęgło 13. Komutator silnika 4 zasilany jest przewodem przeprowadzonym przez dławicę kablową 14 w osłonie górnej 3 z elektronicznego układu sterowania 15, połączonego z pakietem litowych akumulatorów 16, korzystnie litowo-polimerowych, litowo-jonowych lub litowo-żelazowych. Pobór prądu przez bezszczotPL 223 546 B1 kowy silnik 4 sięga nawet kilkudziesięciu amper. Sygnały sterujące mogą być przesyłane do układu sterownika 15 z zewnątrz, przewodem typu CTRL 17.The torque of the motor 4 is transmitted to the shaft 11 of the pump 2 via the clutch 13. The motor commutator 4 is powered by a cable led through the cable gland 14 in the upper casing 3 from the electronic control system 15, connected to a package of lithium batteries 16, preferably lithium-polymer, lithium-ion batteries. ionic or lithium iron. The current consumption of the brushless motor 4 reaches even several tens of amperes. The control signals can be transmitted to the controller circuit 15 from the outside via a CTRL 17 line.

Claims

1. Vacuum gripping and gripping head, having a flat rebate chamber, externally open and circumferentially limited by a flexible curtain and connected to a vacuum source, characterized in that its vacuum source is a high-speed centrifugal pump (2) with a variable radial rotor cross-section, mounted and connected directly through a coaxial suction opening (6) with a rebated chamber (1) and numerous drain holes (7) on the casing coaxial with the rotor, the pump (2) being driven by an electric BLDC brushless DC motor (4) with electronic with a controlled commutator, and tightly covered by the shield (3).

2. Head according to claim 3. The method of claim 1, characterized in that the motor (4) is powered by a cable led through a cable gland (14) in a housing (3) from a control system (15) connected to a lithium battery pack (16).

3. Head according to claim A device according to claim 1, characterized in that the curtain (5) has the form of an annular gasket made of an elastically elastic material, especially rubber, with the lip facing outside the rebating chamber (1).

4. The head according to claim A device according to claim 1, characterized in that the curtain (5) is in the form of a narrow, short-haired, ring-shaped brush.