Устройство аварийного отсоединения нагруженного троса тросового робота Российский патент 2024 года по МПК B25J19/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при проектировании тросовых систем крупногабаритных тросовых параллельных роботов.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из уровня техники известны подобные устройства, однако, назначение их отличается от назначения заявленного устройства, например механический предохранитель для шейного шнура (см. US 2013025099 A1, опубл 31.01.2013). Механический предохранитель размыкает шейный шнур, когда составляющая тянущей силы в заданном направлении превышает заданное усилие предохранителя, при котором разрывной элемент, включенный в механический предохранитель, предназначен для разрушения. Разрывной элемент имеет плоскость разрыва, в которой произойдет разрушение, когда составляющая тянущей силы приводит к тому, что напряжение в плоскости разрыва превышает значение, определяемое указанной силой плавления. Механический предохранитель дополнительно содержит корпус, который предназначен для направления компонента тянущей силы в указанном заданном направлении к плоскости разрыва, тогда как передача компонента силы, имеющего другое направление, подавляется.

Наиболее близким аналогом заявленного устройства может быть выбран механический (см. US 7080572 B2, опубл. 25.07.2006-07-25) предохранитель для рычажного механизма передачи усилия, содержащий: первый компонент, имеющий фиксатор и седло, приспособленные для приема первого сжимающего элемента; второй компонент, имеющий бобышку и седло, приспособленные для приема второго сжимающего элемента; пружину, расположенную между указанным первым компонентом и указанным вторым компонентом, причем указанная пружина выбрана из группы, состоящей из пружины расширения и пружины сжатия; и фрикционная посадка, оперативно зацепляющая указанный выступ с указанным фиксатором, причем указанный первый компонент и указанный второй компонент скреплены вместе в относительном положении по отношению друг к другу; при этом указанная фрикционная посадка освобождает указанную бобышку из указанного фиксатора, когда осевая сжимающая сила достигает предварительно заданного порога, и при этом указанный первый компонент и указанный второй компонент перемещаются относительно друг друга из указанного относительного положения в сжатое положение.

Предложенный аналог имеет сходные цели с заявленным устройством, однако поскольку назначение данных устройств не совпадает.

При анализе уровня техники не выявлены средства аналогичного назначения с заявленным устройством, были выявлены только подобные, которые и были приведены.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одним из последствий обрыва троса является неконтролируемый хлыстовой удар летящего конца троса. Свободный конец троса, оборванного под нагрузкой, обладает большим запасом энергии. При столкновении летящего свободного конца оборванного троса с препятствием возможны разрушающие деформации как препятствия, так и самого троса. При обрывах нагруженного троса хлыстовой удар свободного конца оборванного троса может стать причиной травм, опасных для жизни.

Технической задачей изобретения является отсоединение троса в аварийном режиме, тем самым избегая обрыва тросов и дорогостоящего ремонта системы тросового робота. При этом должно осуществляться снижение энергии хлыстового удара летящего конца троса из соображений безопасности.

Технический результат изобретения заключается в упреждении обрыва и сохранении целостности троса, а также в рассеянии энергии летящего свободного конца от соединенного троса.

Технический результат достигается посредством включения в кинематическую цепь, содержащую трос, контрующих элементов, при этом разрыв кинематических цепей происходит не вследствие разрушающих деформаций элементов системы тросов, а вследствие разрушения элементов контровки, и, таким образом, сохраняется целостность троса. Энергия хлыстового удара летящего конца троса гасится посредством раскрытия тормозного парашюта, крепящегося к свободному концу троса.

Устройство аварийного отсоединения нагруженного троса содержит корпус глухой заделки, в котором выполнено внутреннее глухое отверстие, в котором размещен фланец заделки троса, на внешней части которого, размещенной на выходе отверстия установлены элементы фиксации петли троса торосового робота, фланец заделки троса закреплен при помощи элементов контровки, на дне глухого отверстия закреплен вытяжной шнур тормозного парашюта, которой размещен в парашютной камере, размещенной внутри глухого отверстия фланца заделки троса

В одном из вариантов выполнения элементы контровки представляют собой металлическую проволоку или веревку из полимерного материала с известным значением прочности на разрыв.

В одном из вариантов выполнения элементы контровки представляют собой скобы из металла с известным значением прочности на разрыв.

В одном из вариантов выполнения выброс купола тормозного парашюта осуществляется посредством вытяжного шнура.

В одном из вариантов выполнения выброс купола тормозного парашюта осуществляется под действием силы инерции на стабилизирующий элемент парашюта в виде легкого полимерного шарика.

В одном из вариантов выполнения выброс купола тормозного парашюта осуществляется под действием потока набегающего воздуха из аэродинамических обтекателей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежами, где:

фиг. 1 - схематичное обобщенное изображение устройства аварийного отсоединения нагруженного троса:

1 - корпус глухой заделки;

2 - фланец заделки троса;

3 - трос;

4 - элементы контровки;

5 - элементы фиксации петли троса во фланце;

6 - парашютная камера;

7 - вытяжной шнур;

8 - тормозной парашют.

фиг. 2 - схема срабатывания механизма фрикционно-инерционного замка;

Эти чертежи не охватывают и, кроме того, не ограничивают весь объем вариантов реализации данного технического решения, а представляют собой только иллюстративный материал частного случая его реализации.

ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство аварийного отсоединения нагруженного троса включается в кинематическую цепь, содержащую трос (3) , и в аварийном режиме осуществляет разрыв кинематической цепи, при этом разрыв кинематических цепей происходит не вследствие разрушающих деформаций элементов системы тросов, а вследствие разрушения элементов контровки, и, таким образом, сохраняется целостность троса. Устройство представляет собой фланец (2) с проушинами, которые фиксируются элементами контровки (4). Также фланец имеет полость, которая является парашютной камерой (6), и в которую укладывается тормозной парашют (8).

Устройство состоит из корпус глухой заделки (1) с фланцем заделки троса (2), размещенным в глухом отверстии корпуса (1). На внешней части фланца (2) , размещенной на выходе отверстия установлены элементы фиксации (5) петли троса (3) торосового робота. На дне глухого отверстия корпуса (1) закреплен вытяжной шнур (7) тормозного парашюта, которой размещен в парашютной камере (6), размещенной внутри глухого отверстия фланца заделки троса.

При штатном режиме работы нагрузки на элементы контровки не превышают расчетных значений по их прочности на разрыв. Фланец троса надежно зафиксирован в глухой заделке при помощи указанных контровочных элементов, тормозной парашют находится в сложенном состоянии в парашютной камере внутри фланца в части, противоположной стороне выхода троса.

При аварийном режиме работы нагрузка на трос возрастает многократно, однако, поскольку предел прочности на разрыв элементов контровки ниже, чем предел прочности на разрыв троса, обрыва троса не происходит. При этом фланец крепления троса вылетает из глухой заделки вследствие разрушения контрующих элементов и начинает неконтролируемое движение, поскольку освободившийся конец троса обладает большим запасом энергии. После выхода фланца троса из заделки начинается выход тормозного парашюта из парашютной камеры. Купол парашюта раскрывается и происходит существенное снижение скорости хлыстового удара свободного конца троса вследствие рассеяния энергии.

Фланец троса может изготавливаться из конструкционных сталей, либо из полимерных материалов высокой прочности.

Элементы контровки могут изготавливаться из конструкционных сталей, либо из полимерных материалов высокой прочности.

Купол парашюта может изготавливаться из полимерного материала типа полиамида или капрона.

Предложенное устройство аварийного отсоединения нагруженного троса способствует повышению эксплуатационной безопасности крупногабаритного параллельного тросового робота, поскольку исключает обрыв и последующий неконтролируемый хлыстовой удар конца троса в аварийном режиме.

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при проектировании тросовых систем крупногабаритных тросовых параллельных роботов. Устройство аварийного отсоединения нагруженного троса тросового робота характеризуется тем, что содержит корпус глухой заделки, в котором выполнено внутреннее глухое отверстие, в котором размещен фланец заделки троса, на внешней части которого, размещенной на выходе отверстия, установлены элементы фиксации петли троса тросового робота. Фланец заделки троса закреплен при помощи элементов контровки, предел прочности на разрыв которых ниже, чем предел прочности на разрыв троса. На дне глухого отверстия закреплен вытяжной шнур тормозного парашюта, который размещен в парашютной камере, размещенной внутри глухого отверстия фланца заделки троса. Технический результат изобретения заключается в исключении обрыва и сохранении целостности троса, а также в рассеянии энергии летящего свободного конца отсоединенного троса. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство аварийного отсоединения нагруженного троса тросового робота, характеризующееся тем, что содержит корпус глухой заделки, в котором выполнено внутреннее глухое отверстие, в котором размещен фланец заделки троса, на внешней части которого, размещенной на выходе отверстия, установлены элементы фиксации петли троса тросового робота, фланец заделки троса закреплен при помощи элементов контровки, предел прочности на разрыв которых ниже, чем предел прочности на разрыв троса, на дне глухого отверстия закреплен вытяжной шнур тормозного парашюта, который размещен в парашютной камере, размещенной внутри глухого отверстия фланца заделки троса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фланец выполнен с проушинами, которые фиксируются элементами контровки.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элементы контровки представляют собой металлическую проволоку или веревку из полимерного материала.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элементы контровки представляют собой скобы из металла.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выброс купола тормозного парашюта осуществляется посредством вытяжного шнура.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выброс купола тормозного парашюта осуществляется под действием силы инерции на стабилизирующий элемент парашюта в виде полимерного шарика.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выброс купола тормозного парашюта осуществляется под действием потока набегающего воздуха из аэродинамических обтекателей.