Aktuátor so sériovo spojenými umelými svalmi – I.

Číslo patentu: U 6547

Dátum: 02.10.2013

Autori: Vagaská Alena, Piteľ Ján, Balara Milan, Mižáková Jana

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

(32) Dátum podania prioritnej prihlášky (51) ĺľlĺ- C 1- 12013003(33) Krajina alebo regionálna organizácia priority B 25 J 13/00(43) Datum zverejnenia prlhlašky 3. 4. 2013 BzsJ 17/00 Vestník UPV SR č. 4/2013 ÚRAD (45) Dátum oznámenia o zápise pRIEMYSELNÉHQ úžitkového vzoru 2. l 0. 2013 VLASTNÍCTVA Vestník UPV SR č. 10/2013 SLOVENSKEJ REPUBLIKY (47) Dátum zápisu a sprlstupnenia úžitkového vzoru verejnosti 21. 8. 2013(62) Číslo pôvodnej prihlášky v prípade vylúčenej prihlášky(67) Číslo pôvodnej patentovej prihlášky v prípade odbočenia(86) Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCT(87) Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT(96) Číslo podania európskej patentovej prihlášky(73) Majiteľ Technická univerzita v Košiciach, Prešov, SK(54) Ná-ZOV Aktuátor so sériovo Spojenými umelými svalmi - I.Aktuátor so sériovo Spojenými svalmi - I. je tvorený základnou doskou (l) s pevne pripojenými dvoma stĺpikmi(2), ku ktorým sú pevne pripojené ložiskové puzdrá (3). Cez ne je vsunutý hnací hriadeľ (21) pevne spojený s hnacou kladkou (15). Umelé svaly (6) a (36) sú jedným koncom prichytené k predným držiakom (4) prostredníctvom prichytiek (14) a súčasne opačnć konce umelých svalov (6) a (36) sú pripojené k umelým svalom (16) a(36) ohybnými pásmi (10) a (11). Tie sú navlečené na príslušné kladky (5) a (25), ktoré sú nasunuté na hriadele(7) kladiek, umiestnené v zadných držiakoch (18) spojených so stĺpikmi (2). Opačné konce umelých svalov (16) a (26) sú spojené hnacím ohybným pásom (13) navlečeným na hnaciu kladku (15) pevne spojenú s hnacím hriadeľom (21), na ktorý je pevne nasunutý náboj ramena(12) aktuátora, spojený s ramenom (8) a to je spojené so záťažou (9).(22) Dátum podania prihlášky 15. 11. 2012Technické riešenie sa týka aktuátora s umelými svalmi v sériovom zapojení. Aktuátor (výkonový člen) s umelými svalmi je zariadenie z oblasti automatizácie a robotiky, kde je obvyklé použitie ľahkých, výkonných a pohyblivých pohonov.Súčasné zariadenia na generovanie točivého pohybu pomocou pneumatických umelých svalov sú riešené ako mechanické sústavy s dvoma pevne ukotvenými umelými svalmi, ktoré sú spojené opačnými koncami ohybným pásom. Tento pás je navlečený na obvod otočnej kladky, ktorá je nasunutá na hriadeľ aktuátora a tento je uložený v ložiskách, ktoré sú umiestnené na koncoch nosných stĺpikov aktuátora. Aktuátor takto tvorí zostavu, kde sú na nosnej doske upevnené stĺp a na ich konci sa nachádzajú ložiská, hriadeľ a rameno so záťažou, pričom umelé svaly sú umiestnené pozd ž stlpikov. Takýto aktuátor tvorí pomeme dlhý a štíhly celok s vyhovujúcimi hmotnostnými a rozmerovými charakteristikami. Funkcia aktuátora je taká, že počiatočná poloha ramena je nastavená naplnenírn obidvoch pneumatických umelých svalov na určitý (maximálny) tlak plynného média (vzduchu). Svaly v dôsledku rovnakej kontrakcie vymedzía polohu ramena aktuátora do referenčnej (počiatočnej) polohy rovnobežne s pozdĺžnou osou aktuátora. Vypúšťaním plynu z jedného umelého svalu dochádza k jeho predlžovaniu a súčasne ku kontrakcií druhého umelého svalu, ktorý je naďalej pod počiatočným tlakom. Uvedený dej spôsobí posun chybného pásu a súčasne odvaľovanie kruhovej kladky sprevádzané otáčaním hriadeľa. Tak možno zmenou tlaku v jednom umelom svale pri konštantnom tlaku v druhom umelom svale dosiahnuť ľubovoľnú polohu v rámci daného rozsahu a smeru. Pri zmene ovládaného umelého svalu sú dosahované výchylky opačným smerom s nezmeneným rozsahom. Každé pootočenie hriadeľa (spôsobené úbytkom určitého objemu vzduchu z príslušného umelého svalu) je dané rovnosťou krútiacich momentov medzi umelými svalmi. Rozsah takto nadobudnutých pootočení je daný polomerom kladky a rozsahom kontrakcie umelých svalov. Kontrakcia umelého svalu je priamo úmerná jeho dĺžke. Pri potrebách väčších rozsahov pootočenia hriadeľa aktuátora je nutné používať pomeme dlhé umelé svaly. To predlžuje celkovú dĺžku aktuátora na neúmemý a niekedy až nevhodný rozmer, čo môže obmedziť použiteľnosť takého aktuátora v daných pracovných podmienkach.Uvedený nedostatok odstraňuje navrhované technické riešenie, ktorého podstata spočíva V tom, že vychádza z koncepcie vytvárania uhlovej výchylky polohy (pootočenia) hnacieho hriadeľa aktuátora pomocou aplikácie dvoch dvojíc následne (sériovo) spojených umelých svalov. Každá dvojica nahradzuje pôvodný dlhý umelý sval požadovaného výkonu a kontrakcie. Geometrícké usporiadanie týchto dvoch dvojíc umožňuje vytvoriť aktuátor, ktorý je takmer o polovicu kratší ako aktuátor iba s dvoma dlhými umelými svalmi. Jeden z umelých svalov v každej dvojici je jedným koncom prichytený k predným držiakom, opačné konce sú v každej dvojici prepojené ohybným pásom s druhým umelým svalom dvojice. Tento pás je v každej dvojici navlečený na príslušnú kladku, ktoráje nasunutá do zadného držiaka a do obidvoch kladiek je nasunutý príslušný hriadeľ kladky. Druhý umelý sval v dvojici je opačným koncom spojený s k nemu zndpovedajúcim svalom ďalšej dvojice umelých svalov hnacím ohybným pásom. Hnací ohybný pás súčasne dolieha na kladku hriadeľa aktuátora. Tento hriadeľ je nasunutý do ložiskových puzdíer aktuátora. Na hriadeľje súčasne pripojený náboj ramena aktuátora spojený s ramenom, na ktoromje pripojená úťaž.Každá dvojica umelých svalov nahradzujúca dlhý umelý sval požadovaného výkonu a kontrakcie má umelé svaly usporiadané následne spojené ohybným pásom cez príslušnú kladku, pričom pri nezmenenej sile dochádza ku sčitaniu veľkostí ich kontrakcii. Obidve dvojice umelých svalov sú v aktuátore proti sebe antagonistický usporiadané. Takýto aktuátor má dvojnásobne väčšie rozpätie dosahovaných uhlových výchyliek ako aktuátor iba s dvoma tými istými umelými svalmi toho istého typu. Kladky obidvoch dvojíc umelých svalov slúžia okrem sčítania kontrakcií jednotlivých umelých svalov aj ku vyrovnávaniu krátkodobých nerovnomemosti pohybov a zdvihov medzi jednotlivými umelými svalmi. To môže byť spôsobené individuálnymi materiálnymi a rozmerovými rozdielmi medzi jednotlivými svalmi. Taktiež je nevyhnutné, aby každá dvojica umelých svalov bola napájaná tlakovým médiom zo spoločného elektropneumatického ventíla a prívody medzi umelými svalmi a elektropneumatickým ventilom mali rovnakú dĺžku. To isté platí aj pre vypúšťací elektropneumatický ventil a jeho prívody. Uvedená podmienka platí pri riadení pohybu hriadeľa aktuátora v príslušnom smere pomocou jedného riadiaceho signálu pre dvojicu. V prípade napájania každého umelého svalu v každej dvojici umelých svalov z osobitného elektropneumatického ventila, t. j. dvoma nezávislými signálmi, bude výsledná poloha hriadeľa aktuátora proporcionálna súčtu týchto signálov.Obidve dvojice sériovo spojených umelých svalov môžu byť nainštalované tak, že roviny ich kladiek sú proti rovine hnacej kladky rovnobežne (umelé svaly v dvojici sú nad sebou) alebo tak, že tieto roviny sú na seba kolmé (umelé svaly v dvojici sú vedľa seba).Navrhované technické riešenie predpokladá použitie kladiek a hnacej kladky s ľubovoľným povrchom, t. j. ozubeným pre reťazové alebo ozubené pásové prevody, prípadne hladkým pre ploché, klinové remene, pre lankovody a pod. Hlavnou výhodou navrhovaného riešenia je možnosť vytvárať aktuátory s dvojnásobným rozsahom maximálnej uhlovej výchylky pootočenia hnacieho hriadeľa aktuátora pri polovičnej dĺžke aktuátora.Prehľad obrázkov na výkresochTechnické riešenie je bližšie vysvetlené pomocou výkresov, pričom obr. 1 znázorňuje celkové usporiadanie funkčných častí zariadenia pri čelnom pohľade a obr. 2 znázorňuje celkové usporiadanie funkčných časti zariadenia pri bočnom pohľade.Na obr. l a obr. 2 je znázomený príklad uskutočnenia technického riešenia. Znázorňuje celkové usporiadanie funkčných častí zariadenia. Aktuátor so sériovo spojenými umelými svalmi -I. je tvorený základovou doskou l s pevne pripojenými dvomi stĺpikmi g, ku ktorým sú pevne pripojené ložiskové puzdrá 3. Cez ne je vsunutý hnaci hriadel 21 pevne spojený s hnacou kladkou lS, na ktorej je navlečený ohybný pás 1 §, ktorého konce sú spojené s Lunelými svalmi 16 a ě. Umelé svaly 6 a 36 sú jedným koncom prichytené k predným držiakom i prostredníctvom príchytíek g. Opačné konce umelých svalov 6 a § 6 sú pripojené k umelým svalom L( a ě ohybnými pásmi Q a , ktoré sú navlečené na príslušné kladky j a ě. Kladky j a 25 sú nasunuté na hriadele 1 kladiek, ktoré sú umiestnené v zadných držiakoch Q spojených so stlpikmi z. Opačné konce umelých svalov 16 a 26 sú spojené hnacim ohybným pásom l navlečeným na hnacíu kladku 15, ktorá je pevne spojená s hriadeľom g aktuátoia. Tento hriadeľ a je nasunutý do ložiskových puzdier aktuátora g. Na hriadel Ä je súčasne pripojený náboj ramena Q aktuátora spojený s ramenom § a to je spojené so záťažou 9.Zariadenie podľa navrhovaného riešenia je možno použiť pri krátkodobom i dlhodobom uplatnení funkčných celkov, v ktorých sú použité pneumatické alebo iné umelé svaly v individuálnom, antagonistíckom alebo inom zapojení. Systém zariadenia je možno použiť aj na iných aktuátoroch (elektrických, hydraulických), ich rozmery a výkony sú závislé od veľkosti použitého vybavenia. Zariadenie možno použiť individuálne, ale možno ich aj navzájom mechanicky spájať do zložitejšich celkov (napr. v robotike).Aktuátor so sériovo Spojenými umelými svalmi, v y z n a č u j ú c i s a tý m , že je tvorený základovou doskou (l) s pevne pripojenými dvoma stlpikmi (2), ku ktorým sú pevne pripojené ložiskové puzdrá(3), cez ne je vsunutý hnací hriadeľ (21) pevne spojený s hnacou kladkou (15), pričom umelé svaly (6) a (36) sú jedným koncom prichytené k predným držiakom (4) prostredníctvom príchytíek (14) a súčasne opačné konce umelých svalov (6) a (36) sú pripojené k umelým svalom (16) a (26) ohybnými pásmi (10) a (ll), ktoré sú navlečené na príslušné kladky (5) a (25) nasunuté na hriadele (7) kladiek umiestnené v zadných držiakoch (18) spojených so stĺpikmi (2) a zároveň opačné konce umelých svalov (16) a (26) sú spojené hnacim ohybným pásom (13) navlečeným na hnaciu kladku (15) pevne spojenú s hnacim hriadeľom (21), na ktorý je pevne nasunutý náboj ramena (12) aktuátora spojený s ramenom (8) a to je spojené so záťažou (9).

MPK / Značky

MPK: B25J 13/06, B25J 17/00, G05B 17/02

Značky: aktuátor, umelými, svalmi, spojenými, sériovo

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-u6547-aktuator-so-seriovo-spojenymi-umelymi-svalmi-i.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Aktuátor so sériovo spojenými umelými svalmi &#8211; I.</a>

Podobne patenty