PT88968B

PT88968B - Dispositivo de ligacao multiplo

Info

Publication number: PT88968B
Application number: PT88968A
Authority: PT
Inventors: Simon Frederick Mills
Original assignee: Euratom
Priority date: 1987-11-10
Filing date: 1988-11-09
Publication date: 1993-11-30
Also published as: US4840574A; IE883299L; PT88968A; DE3875586D1; DK623088D0; EP0315924B1; EP0315924A1; DK623088A

Description

A presente invenção diz respeito a um dispositivo de ligação múltiplo constituído por uma unidade de tomada fixa e uma unidade de ficha livre, compreendendo o sistema meios para alinhar as duas unidades antes de qualquer encaixe operativo dos dispositivos de ligação indivídua i s.

Um dispositivo de ligação individual no sentido da presente invenção pode ser um dispositivo de ligação elêctrica que inclui um contacto de pemo, por um lado, e um alvéolo com mola, por outro lado, quer para transmitir sinais eléctricos de pequena potência, quer para fornecer energia a uma carga, tal como um dispositivo de soldadura de arco. 0 dispositivo de ligação individual pode também servir para acoplar tubos pneumáticos ou hidráulicos, a pressão baixa ou elevada. Um dispositivo de ligação múltipla reune um grande número de dispositivos de ligação individuais do mesmo tipo ou também de tipos diferentes.

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Os dispositivos de ligação múltiplos conhecidos compreendem meios para alinhar uma unidade de ficha livre com uma unidade de tomada fixa antes de qualquer encaixe operativo dos dispositivos de ligação individuais. Em geral, estes meios usam pernos de guia que cooperam com furos de guia que têm pontas cónicas ou chanfradas, de tal modo que as duas unidades do dispositivo de ligação múltiplo ficam automaticamente alinhadas logo que os pernos de guia entram nos furos de guia correspondentes.

Os dispositivos de ligação múltiplos conhecidos enfermam de vários inconvenientes, especialmente se têm de ser acoplados por telecomando. Antes de mais nada, ê muito difícil garantir o alinhamento simultâneo de pelo menos dois pernos de guia com os furos de guia correspondentes, se for reduzida a acessibilidade e a visibilidade do sistema de ligação múltiplo. Em segundo lugar, um erro de alinhamento durante a primeira tentativa de aproximação pode conduzir ao encravamento de todo o sistema e exigir uma intervenção de emergência. Em terceiro lugar, as forças necessárias para encaixar definitivamente os dispositivos de ligação individuais todos ao mesmo tempo são consideráveis e exigem sistemas de manipulação muito poderosos.

Um objecto da presente invenção consiste em proporcionar um dispositivo de ligação múltiplo no qual os meios para alinhar as duas unidades antes de oualquer encaixe operativo dos dispositivos de ligação individuais são insensíveis ao desalinhamento, impedindo assim o encravamen3

to das unidades numa posição oblíqua. Um outro objecto consiste em proporcionar um dispositivo de ligação múltiplo que pode ser encaixado e desencaixado por meio de um sisteme de manipulação a distância de baixa potência apesar do facto de a força para encaixar definitivamente os dispositivos de ligação individuais ser ainda elevada.

Estes objectivos são obtidos por um dispositivo de ligação múltiplo do tipo atrás especificado que ê caracterizado pelo facto de os meios para o alinhamento das duas unidades incluírem, como parte integrante de uma das ditas unidades, um tubo, cuja forma exterior tem uma porção dianteira esférica seguida de uma porção cónica que se estende até um diâmetro igual ao da esfera, sendo o eixo do tubo paralelo à direcção de alinhamento, e como parte integrante da segunda unidade uma câmara cilíndrica que é concebida para ser posicionada em alinhamento coaxial com o referido tubo e cujo diâmetro corresponde, como uma ligeira folga, ao diâmetro da esfera, por uma garra estarmontada rotativamente na unidade de cavilha livre e se prender por detrás de um rebordo da unidade de tomada logo que a porção cónica do tubo penetra no interior da câmara durante a aproximação mútua das unidades, por dois seguidores de carne serem montados nas faces laterais opostas de uma das unidades e cooperarem com ranhuras de carne de comando numa alavanca de actuação montada na outra unidade de modo que, se as unidades estiverem alinhadas e se operar então a alavanca, os seguidores de carne penetram no interior de ranhuras e aproximam as duas unidades até à posição final, na qual to-

dos os dispositivos de ligação estão encaixados operativamente.

Devido à maxila que se prende por detrás do rebordo da unidade de tomada, as duas unidades ficam temporariamente acopladas antes de qualquer encaixe operativo dos dispositivos de encaixe operativo, podendo o órgão de pressão do sistema de manipulação a distância ser libertado sem perigo. As elevadas forças necessárias para efectuar a aproximação final das duas unidades é fornecida por um sistema multiplicador de força que inclui a alavanca de actuação que transforma a distância curta necessária para o encaixe definitivo das unidades numa distância muito maior na extremidade da alavanca.

Numa forma de realização preferida da presente invenção, na qual são proporcionadas ligações eléctricas e ligações hidráulicas pelo dispositivo de ligação múltiplo, os tubos de ligação hidráulica estão colocados no interior da câmara e do tubo de alinhamento e um anel tórico flexível está situado numa ranhura entre a parede da câmara e o tubo. Assim, os dispositivos de ligação eléctricos, que estão localizados fora do tubo, não ficam sujeitos ao perigo de contaminação por fluidos que saiam dos dispositivos de ligação hidráulicos.

É além disso útil que se o dispositivo de ligaçao múltiplo se destinar a ser operado por um orgão de preensão de um manipulador telecomandado, conceber o bloco de preensão da unidade de cavilha de tal modo que a preen-

são da unidade implica o desprendimento automático da garra do rebordo na unidade de tomada. Portanto, apenas será necessário um braço do manipulador telecomandado para assegurar o encaixe e o desencaixe.

Vai agora descrever-se a presente invenção com mais pormenor com referência a uma forma de realização preferida, representada nos desnhos anexos, cujas figuras representam:

As fig. la e lb, as unidades de tomada e de cavilha, respectivamente, numa vista em perspectiva;

A fig. 2, uma vista de lado de um dispositivo de ligação múltiplo no estado de encaixe completo; e

A fig. 3, uma vista de lado do mesmo dispositivo de ligação múltiplo no estado completamente encaixado.

A forma de realização preferida representada nos desenhos refere-se a um dispositivo de ligação multifuncional manipulado a distância, que foi concebido para proporcionar a ligação de serviços para uma certa variedade de ferramentas. Estas ferramentas executam funções tais como soldadura, maquinagem, trecção e expansão. A porção de tomada representada na fig. la está montada na parte fixa de um servo-manipulador. 0 desenho e a localização permite uma operação simples de enfichamento com um braço único do servo-manipulador. 0 dispositivo de ligação múltiplo segundo a presente invenção está concebido para ser manipulado com apenas um único braço manipulador porque o segundo braço esΊ tá muitas vezes indisponível. Os serviços oferecidos pelo dispositivo de ligação múltiplo podem incluir um certo número de ligações para sinais eléctricos de baixa potência, para fornecimento de energia eléctrica de elevada potência a uma ferramenta de soldadura, para o fornecimento de ar ou outro gás a uma ferramenta, para o fornecimento de fluidos pneumáticos ou hidráulicos sob pressão e para um circuito de água de refrigeração. A escolha de serviços específicos não faz parte da presente invenção. Em geral, há mais serviços disponíveis na tomada do que os que são requeridos por uma só unidade de ficha. As diferentes fichas são configuradas com apenas os dispositivos de ligação consistentes com as necessidades da ferramenta à qual está ligada a unidade de ficha através de um cabo umbilical.

A unidade de tomada representada na fig. la está montada fixa no interior do campo de acção de um braço manipulador. Compreende um chassis (1) de forma na generalidade paralelepipédica, cuja placa dianteira (2) suporta os dispositivos de ligação individuais. Neste exemplo, há duas uniões de soldadura (3) para correntes até 100 A, um certo número de uniões eléctricas de baixa potência (4), quatro tubos de fornecimento de gases (5) e quatro tubos de fornecimento de líquido (6). Os dispositivos de ligação individuais são de estrutura convencional e não necessitam de descrição pormenorizada aqui. Os tubos de fornecimento de gás (5) e/ou os tubos de fornecimento de liquido (6) estão equipados com válvulas de segurança que são abertas apenas por

X contrapeças do tubo de alimentação na unidade de ficha representada na fig. lb, quando as duas unidades entram em encaixe final.

Voltando à descrição da fig. la, os tubos de fornecimento de líquido (6) são envolvidos por um tubo comum que fica saliente perpendicularmente da placa dianteira (2) e define uma câmara cilíndrica (7). Duas placas laterais (8) do chassis (1) estão providas de eixos de rotação (9) que suportam uma alavanca de actuação (10). Esta alavanca pode ser rodada em tomo do eixo (9), da posição aberta representada na fig. la para a posição fechada representada na fig. 2, exercendo pressão numa placa de actuação (11), que faz parte integrante da alavanca (10) e está montada numa sua parte lateral.

Passando agora à fig. lb, ela mostra os dispositivos de ligação complementares (3’), (4’), (5’) e (6’) referentes às junções e linhas (3), (4), (5) e (6) da fig. la. Deve no entanto notar-se que se eliminaram duas condutas de fornecimento de gás (5’), visto que apenas são necessárias duas condutas de fornecimento de gás para esta ferramenta particular. Os dispositivos de ligação individuais mais uma vez são montadas numa placa dianteira (12) de um chassis (13), que suporta dois seguidores de carnes de comando (14) em duas faces opostas perpendiculares à placa dianteira (12). Estes seguidores de carnes de comando cooperam com duas ranhuras de carne de comando (15) recortadas nas partes laterais da alavanca de actuação (10) da unidade de tomada representada na fig. la. A unidade de ficha da fig. lh inclui ainda uma garra (16), que se projecta para além da place. dianteira (12), e que está articulada no chassis (13), sendo o eixo de articulação paralelo a uma das arestas da placa (12). Ela está sujeita à acção de uma mola (17) (ver a fig. 3) de modo que a garra, na ausência de forças exteriores, está colocada na posição representada na fig. 3.

Os tubos hidráulicos (6’) são envolvidos por um tubo (18) que fica saliente da placa (12). A sua forma exterior pode ver-se na fig. 3: a sua porção dianteira (19) tem uma forma esférica e ê seguida por uma porção cónica (20). 0 diâmetro da porção esférica e o diâmetro maior da porção cónica correspondem, cora uma ligeira folga, ao diâmetro interior da câmara cilíndrica (7). A porção cónica termina numa ranhura (21) na qual está colocado um anel tórico elás tico (22). A profundidade da ranhura é ligeiramente menor do que 0 diâmetro do anel tórico, enquanto a sua largura é consideravelmente maior do que o seu diâmetro, permitindo assim que o anel tórico rode em tomo do eixo do toro e reduza 0 desgaste e as forças de atrito, quando 0 tubo que define a câmara (7) desliza no tubo (18).

Para realizar a operação de acoplamento, um braço de um manipulador telecomandado é usado para agarrar a unidade de ficha por um bloco de preensão (23) no lado de trás do chassis (13). Como a extremidade traseira da garra (16) está próxima deste bloco de preensão, o manipula!

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dor telecomandado simultaneamente agarra esta extremidade traseira e abre a garra (16) contra a força da mola (17).

Leva-se então a ficha ao alinhamento aproximado com a unidade de tomada aplicando a porção esférica (19) do tubo (18) no interior da câmara (7) da unidade de tomada. Uma inclinação nas faces de topo facilita esta operação. Quando se empurra a unidade de ficha para o interior da tomada, em primeiro lugar a porção esférica e depois a porção cónica do tubo (18) alinham as duas metades do dispositivo de ligação axialmente. Um alinhamento angular é assegurado quer pelas ligações (3) e (3*) para a energia de soldadura, quer por qualquer outra parede saliente, tal como a alavanca de actuação (10). Quando se continua a aproximação da unidade de ficha da unidade de tomada, a garra (16) vai engatar-se por detrás do rebordo (24) do lado da unidade de tomada.

A força de encaixe para conseguir esta condição é de apenas alguns gramas pois nenhum dos dispositivos de ligação está ainda encaixado definitivamente. Para fechar definitivamente o dispositivo de ligação múltiplo aproximando as unidades nos últimos 15 mm, ê necessária uma força axial que excede a capacidade de um braço de um manipulador telecomandado. Mas, nesta fase da aproximação, os seguidores de carne (14) estão situados na entrada das ranhuras (15) da carne de comando de tal modo que, empurrando a alavanca de actuação (10) para baixo, os seguidores da carne entram nestas ranhuras e empurram a unidade de ficha para a sua posição final. Isso pode conseguir-se pelo mesmo manipulador telecomandado que foi usado antes para fazer a aproximação da unidade de ficha. Logo que o bloco de preensão (23) é libertado pelo manipulador comandado a distância, a garra (16) prende-se por detrás do rebordo (24) e fixa a unidade de ficha relativamente à unidade de tomada. 0 manipulador telecomandado pode então agarrar a placa de actuação (11) da alavanca de actuação (10) e empurrá-la para baixo. A alavanca de actuação (10) actua então como :amplifi(cador da força e impele a unidade de ficha para a posição final de encaixe representada na fig. 2.

A fim de impedir qualquer desligação involuntária, um dispositivo de imobilização (25) está montado rotativamente na alavanca de actuação (10) e é solicitado por uma mola (26) para uma posição de imobilização, na qual um dos seguidores de carne fica bloqueado no fundo da ranhura de came de comando (15) correspondente. A desligação só é possível deslocando o dispositivo de imobilização de segurança (25) contra a força da mola (26) para libertar a ranhu ra da came de comando (15).

Para desacoplar as unidades do dispositivo de ligação múltiplo, de novo é usado apenas um manipulador telecomandado. Este agarra a placa de actuação (11) da alavanca de actuação (10) juntamente com o dispositivo de imobilização de segurança. Empurrando para trás a alavanca de actuação (10), os seguidores de came são empurrados para fora das ranhuras da came de comando (15) e a unidade de fi11 cha é repelida para a posição de encaixe temporário, na qual as unidades apenas são mantidas unidas pela garra (16). Agora, o manipulador telecomandado pode desprender a placa de actuação (11) e agarrar novamente o bloco de preensão (23) juntamente com a extremidade traseira da garra (16) e retirar a unidade de ficha da unidade de tomada. A unidade de tomada fica de novo pronta para receber a unidade de ficha de outra ferramenta.

A fim de manter a alavanca de actuação (10) na sua posição superior, pode fixar-se na mesma uma placa elástica (27) concebida para deslizar sobre uma saliência montada no chassis (1) da unidade de tomada.

Devido à forma particular da superfície exterior do tubo (18), o operador do manipulador telecomandado não necessita de aplicar uma precisão elevada para fazer a aproximação da unidade de ficha da unidade de tomada. Ssta forma garante uma função de autoalinhamento sem trazer consigo um perigo de encravamento devido a um posicionamento incorrecto. Ra posição completamente encaixada, a câmara cilíndrica que contém os tubos de fornecimento de líquido (6) e (6’) fica perfeitamente veiada relativamente às ligações eléctricas. Contudo, ê inevitável uma pequena perda de líquido quando se faz o desacoplamento dos dispositivos de ligação, a qual pode ser absorvida por um pedaço de esponja (29) colocado no tubo (18).

Quando na posição completamente encaixada, a câmara que contém os tubos de fornecimento de líquido é ι

veiada por meio de um anel tórico (22), assegurando uma abertura de ventilação através da unidade de tomada que qualquer fuga ê libertada, não sendo possível o estabelecimento de uma pressão. Assim, o dispositivo de ligação múltiplo segundo a presente invenção pode ser usado em qualquer orientação sem um perigo substancial de contaminação dos órgãos eléctricos com líquido.

A presente invenção não se limita à forma de realização preferida atrãs descrita. Assim, poderia usar-se uma segunda garra oposta à primeira para melhorar a segurança contra a queda acidental da unidade de ficha durante as operações de acoplamento e desacoplamento. Ambas as garras têm de ser apanhadas juntamente com o bloco de preensão (23) pelo manipulador telecomandado.

Além disso, o dispositivo de ligação múltiplo segundo a presente invenção podia ser concebido para uma operação manual sem manipulador. Nesse caso, o bloco de preensão seria adaptado à mão do operador, tendo ainda este necessidade de utilizar apenas uma mão para operar o ligador múltiplo sem ter que aplicar uma precisão elevada no movimento de aproximação e sem usar uma força excessiva para garantir o encaixe final de todos os dispositivos de ligação individuais.

Mesmo que não seja necessário proporcionar ligações para líquidos, e não seja portanto necessária qualquer protacção contra a contaminação das ligações eléctricas, o tubo (18) de configuração especial em cooperação com a câmara (7) ainda facilita a aproximação das duas unidades e

assegura um alinhamento preciso antes do encaixe final. Neste caso, o espaço livre no interior do tubo (18) pode ser usado para serviços pneumáticos ou electricos.

Claims

Reivindicações

1.- Dispositivo de ligação múltiplo constituído por uma unidade de tomada fixa e uma unidade de ficha livre, compreendendo o sistema meios para alinhar as duas unidades antes de qualquer encaixe operativo dos dispositivos de ligação individuais, caracte rizado pelo facto de os meios para o alinhamento das duas unidades incluírem, como parte integrante de uma das referidas unidades, um tubo (18), cuja forma exterior tem uma porção dianteira (19) esférica seguida por uma porção cónica (20) que se estende até um diâmetro igual ao da esfera, sendo o eixo do tubo paralelo ã direcção de alinhamento e, como parte integrante da segunda unidade, uma câmara cilíndrica (7) que é concebida para ser posicionada em alinhamento coaxial com o referido tubo (18) e cujo diâmetro corA responde, com uma ligeira folga, ao diâmetro da esfera, por pelo menos uma garra (16) estar montada rotativamente na unidade de ficha e se prender por detrás de um rebordo (24) da unidade de tomada logo que a porção cónica (20) do tubo (18) penetre no inte-15- rior da câmara (7) durante a aproximação mútua das unidades, por duas alavancas actuadas por carne (14) estarem montadas nas superfícies laterais opostas de uma das unidades e cooperarem com ranhuras de carne de comando (15) numa alavanca de actuação (10) montada na outra unidade, de modo cue,- se as unidades estiverem alinhadas e se operar então a alavanca, os seguidores de carne (14) penetram nas ranhuras (15) e aproximam as duas unidades até â posição final na qual as ligações (3,4,5,6) estão encaixadas cperativamente.
2.- Dispositivo de ligação múltiplo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por serem providas ligações eléctrioa e hidráulica pelo dispositivo de ligação múltiplo, estando os tubos de ligação hidráulica situados no interior da câmara cilíndrica (7) e no tubo (18), respectivamente, estando um anel tórico elástico (22) situado numa ranhura circular (21) localizada na extremidade traseira da porção cónica (20) do tubo, enquanto as ligações eléctricas estão localizadas fora da câmara (7).
3. - Dispositivo de ligação múltiplo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a ranhura (21) ter uma secção transversal rectangular e ser consideravelmente maior do cue o anel tórico (22).
4. - Dispositivo de licação de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a extremidade traseira da garra (16) afastada do retentor se estender até um bloco de preensão (23) para um órgão de preensão actuado ã distância de modo que a preensão da unidade de ficha livre implica o desprendimento da garra (16) do rebordo (24) na unidade de tomada.
5.- Dispositivo de ligação múltiplo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por um dispositivo de imobilização de segurança provido de mola (25,26) estar associado ã alavanca de actuação (10) o qual protege a alavanca na referida posição final contra o desprendimento involuntário,