Сменная муфта
Настоящее изобретение относится к сменной муфте, сменному устройству и системе контроля и обработки, в частности, для неразрушающего контроля компонента, содержащим крепежный элемент, предназначенный для соединения с соответствующим крепежным элементом сменного адаптера, по меньшей мере один электрический и/или оптический соединительный элемент для соединения с по меньшей мере одним соответствующим электрическим и/или оптическим соединительным элементом сменного адаптера и гидравлический соединительный элемент, в частности водяной соединительный элемент, для соединения с соответствующим гидравлическим соединительным элементом сменного адаптера, при этом гидравлический соединительный элемент выступает по направлению к соединению со сменным адаптером дальше, чем электрические соединительные элементы и/или оптический соединительный элемент, так что электрические соединительные элементы и/или оптический соединительный элемент и соответствующие электрические соединительные элементы и/или оптический соединительный элемент сменного адаптера перед соединением выравниваются относительно друг друга благодаря соединению гидравлического соединительного элемента с соответствующим гидравлическим соединительным элементом сменного адаптера. Технический результат заключается в том, чтобы обеспечить защиту электрических или оптических соединительных элементов при подсоединении сменного адаптера. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 12 ил.
Объектом настоящего изобретения является сменная муфта, служащая для соединения манипуляторного элемента, в частности руки робота, со сменным адаптером, например, для неразрушающего контроля компонента, содержащая:
- крепежный элемент, предназначенный для входа в зацепление с соответствующим крепежным элементом сменного адаптера;
- по меньшей мере один электрический и/или оптический соединительный элемент для соединения с по меньшей мере одним соответствующим электрическим и/или оптическим соединительным элементом сменного адаптера.
Объектом настоящего изобретения является также сменное устройство и система контроля или обработки, содержащие такую сменную муфту.
При использовании таких сменных муфт обычно требуются различные соединения для подключения к соответствующим соединениям на сменном адаптере, такие как штекерные соединения с высоковольтными и/или сильноточными контактами, высокочастотными контактами, миниатюрные штекерные соединения с большим количеством контактов (160 контактов) и/или штекерные соединения для оптических волноводов.
В патентном документе EP 1 590 134 описана сменная муфта вышеуказанного типа, которая может прикрепляться к сменному адаптеру. В прикрепленном состоянии линии информации и связи сменной муфты и сменного адаптера, соответствующие друг другу, например, линии подачи сжатого воздуха, линии передачи сигналов датчиков, подачи сварочного тока или охлаждающей жидкости, соединяются друг с другом. Однако недостатком является то, что электрические или оптические соединительные элементы при соединении сменной муфты со сменным адаптером должны быть точно выровнены относительно друг друга во избежание повреждения чувствительных электрических или оптических соединительных элементов.
В документе WO 2015/074710 описана разгрузочная станция другого типа, в которой могут использоваться приемная пластина со стороны инструмента и приемная пластина со стороны робота.
В документе DE 11 2015 003 807 T5 описан основной блок для крепления к руке робота и инструментальный блок для крепления к рабочему инструменту робота.
В документе US 2016/059424 A1 описан основной элемент и инструментальный элемент.
Задача настоящего изобретения заключается в устранении или по меньшей мере частичном устранении некоторых недостатков известных устройств. Настоящее изобретение направлено, в частности, на обеспечение защиты электрических или оптических соединительных элементов при подсоединении сменного адаптера.
Указанная задача решена с помощью сменной муфты, обладающей отличительными признаками п. 1 прилагаемой формулы изобретения, сменного устройства с отличительными признаками п. 16 и системы контроля или обработки с отличительными признаками п. 17. Предпочтительные варианты осуществления изобретения охарактеризованы в соответствующих зависимых пунктах формулы.
Исходя из этого, настоящим изобретением предлагается гидравлический соединительный элемент, в частности водяной соединительный элемент, для соединения с соответствующим гидравлическим соединительным элементом сменного адаптера, при этом указанный гидравлический соединительный элемент выступает по направлению к соединению со сменным адаптером (т.е. в продольном или осевом направлении сменной муфты) дальше, чем электрический и/или оптический соединительный элемент, так что электрический и/или оптический соединительный элемент и соответствующий электрический и/или оптический соединительный элемент сменного адаптера перед соединением выравниваются относительно друг друга благодаря соединению гидравлического соединительного элемента с соответствующим гидравлическим соединительным элементом сменного адаптера.
Таким образом, при присоединении сменного адаптера к сменной муфте гидравлический соединительный элемент сменной муфты соединяется с соответствующим гидравлическим соединительным элементом сменного адаптера, перед тем как электрические или оптические соединительные элементы соединяются с соответствующими электрическими или оптическими соединительными элементами сменного адаптера. В результате соответствующие электрические или оптические соединительные элементы выравниваются относительно друг друга, т.е. встают в требуемое положение в окружном направлении относительно друг друга относительно продольной оси сменной муфты до того, как сменный адаптер соединится со сменной муфтой. Такая конструкция обладает преимуществом, которое заключается в том, что обеспечивается надежное предотвращение повреждения чувствительных электрических или оптических соединительных элементов. Это преимущество обеспечивается как при ручном, так и при автоматическом процессах замены. Соединение сменного адаптера со сменной муфтой осуществляется вручную оператором в процессе ручной замены и автоматически роботом в процессе автоматической замены. Имеется еще одно преимущество, заключающееся в предотвращении попадания жидкостей и газов из испытательной или технологической среды сменной муфты в гидравлический соединительный элемент благодаря функции самоуплотнения гидравлического соединительного элемента, который выступает дальше по направлению к соединению со сменным адаптером. Это препятствует или предотвращает загрязнение жидкости, в частности воды, в гидравлическом соединительном элементе, в частности водяном соединительном элементе, и в соответствующих гидравлических линиях, в частности водяных линиях, сменной муфты и сменного адаптера.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения процесс замены включает в себя следующие этапы:
- удаление использованного сменного адаптера из сменной муфты;
- промакивание и/или вакуумирование гидравлического соединительного элемента сменной муфты и гидравлического соединительного элемента сменного адаптера, соединяемых друг с другом, во избежание попадания жидкости в сменный адаптер и/или сменную муфту;
- выравнивание гидравлического соединительного элемента сменной муфты относительно соответствующего гидравлического соединительного элемента прикрепляемого сменного адаптера;
- соединение гидравлического соединительного элемента сменной муфты с соответствующим гидравлическим соединительным элементом прикрепляемого сменного адаптера; и
- соединение электрических или оптических соединительных элементов с соответствующими электрическими или оптическими соединительными элементами прикрепляемого сменного адаптера.
Попадание жидкости во время соединения или отсоединения надежно предотвращается гидравлическими соединительными элементами. Загрязнение электрических или оптических соединительных элементов за счет образования капель на контактных поверхностях гидравлического соединительного элемента предотвращается за счет углубления контактной поверхности гидравлического соединительного элемента сменной муфты или сменного адаптера или за счет расположения их спереди.
Предпочтительно, сменная муфта включает в себя основной элемент, который содержит основную соединительную поверхность, расположенную на торцевой поверхности, обращенной к сменному адаптеру, и проходящую, предпочтительно, практически перпендикулярно продольной оси сменной муфты, которая в соединенном состоянии упирается в соответствующую основную соединительную поверхность сменного адаптера. Электрические и/или оптические соединительные элементы выступают в направлении продольной оси сменной муфты меньше, чем гидравлический соединительный элемент, поэтому в предусмотренной конфигурации соответствующие электрические и/или оптические соединительные элементы выравниваются друг с другом, когда соответствующие основные соединительные поверхности сменной муфты и сменного адаптера входят в контакт друг с другом.
В контексте настоящего изобретения информация по положению и направлению представляется относительно продольной оси сменной муфты, которая совпадает с направлением предполагаемого соединения сменной муфты со сменным адаптером. Термин "осевой" служит для обозначения направления, параллельного продольной оси, а термин "радиальный" служит для обозначения направления, перпендикулярного продольной оси сменной муфты.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения сменная муфта содержит элемент предотвращения поворота, предназначенный для соединения с соответствующим элементом предотвращения поворота сменного адаптера, причем указанный элемент предотвращения поворота, предпочтительно, выполнен в виде соединительного штифта, сужающегося в направлении к соединению со сменным адаптером, а на сменном адаптере предусмотрен соответствующий элемент предотвращения поворота, выполненный в виде гнезда под штифт. Благодаря соединению друг с другом соответствующих гидравлических соединительных элементов, что обеспечивает аналогичный эффект предотвращения поворота, элемент предотвращения поворота может быть выполнен меньшего размера, чем в сменных муфтах с гидравлическими соединительными элементами, не обеспечивающими поглощение крутящего момента. Еще одно преимущество элементов предотвращения поворота заключается в том, что благодаря им сменная муфта может еще точнее выравниваться относительно сменного адаптера.
Предпочтительно, чтобы гидравлический соединительный элемент сменной муфты был расположен на большем радиальном расстоянии от крепежного элемента, чем элемент предотвращения поворота. Благодаря такой конфигурации при повороте сменного адаптера относительно сменной муфты на гидравлический соединительный элемент приходится более значительная часть крутящего момента, чем на элемент предотвращения поворота, и, следовательно, элемент предотвращения поворота может быть выполнен меньшего размера.
Для защиты по меньшей мере одного электрического и/или оптического соединительного элемента и гидравлического соединительного элемента от внешнего воздействия предпочтительно, чтобы сменная муфта содержала уплотнительное кольцо для уплотнения соединения со сменным адаптером; предпочтительно, чтобы это уплотнительное кольцо имело V-образную форму поперечного сечения. Благодаря V-образной форме поперечного сечения жидкость из внешней среды, собирающаяся снаружи сменной муфты, может стекать вниз, и, следовательно, электрический и/или оптический соединительный элемент и гидравлический соединительный элемент защищены от попадания на них жидкости, собирающейся снаружи сменной муфты.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения уплотнительное кольцо расположено на (периферийной) внешней кромке основного элемента сменной муфты, имеющего, предпочтительно, цилиндрическую форму.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения электрический и/или оптический соединительный элемент и гидравлический соединительный элемент расположены внутри уплотнительного кольца в радиальном направлении. В соединенном состоянии уплотнительное кольцо проходит по обращенным друг к другу торцевым поверхностям сменной муфты и сменного адаптера, при этом соответствующие электрические и/или оптические соединительные элементы и гидравлические соединительные элементы защищены, поскольку расположены внутри уплотнительного кольца.
Особенно предпочтительно, чтобы основной элемент содержал по меньшей мере одну первую выемку для съемной установки электрического и/или оптического соединительного элемента и/или по меньшей мере один вторую выемку для схемной установки гидравлического соединительного элемента. При эксплуатации электрические и/или оптические соединительные элементы расположены внутри первой выемки, а гидравлический соединительный элемент расположен внутри второй выемки, при этом все вышеперечисленные элементы соединены с соответствующей линией манипуляторного элемента.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения сменная муфта содержит пневматический соединительный элемент, в частности соединительный элемент, работающий со сжатым воздухом, предназначенный для соединения с соответствующим пневматическим соединительным элементом, в частности соединительным элементом, работающим со сжатым воздухом, сменного адаптера. Сжатый воздух может использоваться инструментом, установленным на сменном адаптере, для соответствующего использования указанного инструмента. Во время работы сжатый воздух используется для привода пневматического подъемного цилиндра, выдувного устройства, а также в качестве уплотнительного воздуха или для пневматической противоударной защиты.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один электрический соединительный элемент электрически изолирован от сменной муфты. Особенно предпочтительно, чтобы по меньшей мере один электрический соединительный элемент был отдельно заземлен. Это, в частности, влияет на электромагнитную совместимость смежных электрических компонентов. Это особенно важно для высокочастотных устройств.
Для уменьшения усилия нагрузки на сменную муфту предпочтительно, чтобы по меньшей мере один электрический соединительный элемент был радиально подпружинен. Таким образом, усилие нагрузки на сменную муфту остается не зависящим от типа и количества электрических соединительных элементов.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один электрический соединительный элемент сменной муфты содержит высоковольтные контакты или сильноточные контакты. Соответственно, высоким напряжением считается напряжение постоянного тока по меньшей мере 680 В, а сильным током считается ток не менее 25А.
Желательно также, чтобы по меньшей мере один электрический соединительный элемент сменной муфты содержал высокочастотные контакты. В связи с этим под высокой частотой подразумевается частота от 100 кГц до 9 ГГц. Высокочастотные контакты используются, например, в инструменте, установленном на сменном адаптере для неразрушающего контроля компонента с помощью ультразвука, в частности ультразвукового сканирования. Ультразвуковое сканирование осуществляется посредством направленного испускания ультразвуковых импульсов из зонда, расположенного на вышеупомянутом инструменте.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один электрический соединительный элемент сменной муфты содержит большое количество контактов, причем под большим количеством контактов подразумевается по меньшей мере 160 контактов. Соединительные элементы с большим количеством контактов используются, например, для передачи сигнала в линиях для контрольной головки с эмиттерной решеткой (контрольной головки с фазированной решеткой) с целью ультразвукового контроля методом фазированных решеток. Таким образом, сигналы от инструмента, установленного на сменном адаптере, могут передаваться по линиям и через электрический соединительный элемент на удаленный блок электронного оборудования для ультразвукового контроля методом фазированных решеток.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один электрический соединительный элемент сменной муфты содержит контакты для передачи напряжения питания от манипуляторного элемента на сменный адаптер. Эти контакты для передачи напряжения питания используются, например, для неразрушающего контроля компонента с помощью инструмента, установленного на сменном адаптере, запитанного от источника напряжения, для соединения линий электропередачи манипуляторного элемента и инструмента через сменную муфту и сменный адаптер.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один электрический соединительный элемент сменной муфты содержит контакты для передачи данных, в частности для передачи идентификатора инструмента и/или аналоговых данных и/или цифровых данных от датчика, со сменного адаптера на манипуляторный элемент. В этом случае идентификатор инструмента является однозначным определителем идентичности инструмента, например, посредством уникального номера, а аналоговые и/или цифровые данные представляют собой аналоговую и/или цифровую информацию от аналогового и/или цифрового датчика инструмента, установленного на сменном адаптере.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один электрический соединительный элемент сменной муфты содержит контакты для соединения с точками заземления. Таким образом, высокочастотные воздействия могут быть минимизированы или устранены, если требуются различные гальванически изолированные точки заземления.
Предпочтительно, по меньшей мере один оптический соединительный элемент сменной муфты содержит оптический волновод. Оптические волноводы используются для передачи света. Оптический волновод оптического соединительного элемента используется для передачи без потерь (стриминга) данных цифровых датчиков с высокой полосой пропускания по длинным путям передачи. В частности, оптический волновод оптического соединительного элемента используется при неразрушающем контроле компонента посредством термографии или с помощью цифрового плоскоэкранного детектора рентгеновского излучения; в любом случае, данные от датчиков с высокой полосой пропускания оперативно передаются в точку назначения.
Предпочтительно, сменная муфта содержит среднюю часть, расположенную на стороне, обращенной к манипуляторному элементу; указанная средняя часть содержит соединительный элемент для соединения с линией манипуляторного элемента. Особенно предпочтительно, чтобы соединительный элемент отходил радиально наружу от средней части. Такая конфигурация средней части позволяет подключать линии к сменной муфте в радиальном направлении. Это необходимо, например, для определенных манипуляторных элементов, чтобы линию можно было отводить в сторону, не уменьшая при этом подвижности манипуляторного элемента.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения сменная муфта, предпочтительно по меньшей мере основной элемент, в частности основной элемент и средняя часть, содержит сквозные отверстия для подсоединения сменной муфты на стороне, обращенной к манипуляторному элементу, к адаптерной пластине с целью упрощения подсоединения сменной муфты к стандартному манипуляторному элементу.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения кабели к сменной муфте проходят параллельно продольной оси сменной муфты. В качестве альтернативы кабели к сменной муфте могут быть проложены перпендикулярно продольной оси сменной муфты.
Кроме того, сменная муфта в вышеописанном варианте осуществления изобретения и сменный адаптер, соединяемый со сменной муфтой с возможностью отсоединения, предпочтительно, являются компонентами сменного устройства, используемого, в частности, при неразрушающем контроле компонента, в частности компонента летательного аппарата, предпочтительно волоконно-армированного пластикового компонента, например гидравлической емкости, критичных для безопасности полета компонента крыла, или компонента системы управления, или корпуса двигателя.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения система контроля или обработки, в частности, для неразрушающего контроля компонента, в частности волоконно-армированного пластикового компонента, например компонента летательного аппарата, включает в себя манипуляторный элемент, в частности руку робота, сменную муфту согласно одному или нескольким вышеописанным вариантам осуществления изобретения и сменный адаптер, соединяемый с манипуляторным элементом с помощью сменной муфты с возможностью отсоединения.
Для дальнейшего объяснения изобретения ниже приводится подробное описание используемого в качестве примера одного из возможных вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показана система контроля согласно настоящему изобретению, содержащая манипуляторный элемент и многокомпонентное сменное устройство;
на фиг. 2a – перспективное изображение в разобранном виде сменного устройства, показанного на фиг. 1, содержащего сменную муфту и сменный адаптер;
на фиг. 2b – перспективное изображение в разобранном виде сменной муфты, показанной на фиг. 1 и 2, содержащей среднюю часть и адаптерную пластину;
на фиг. 3 – еще одно перспективное изображение в разобранном виде сменной муфты, средней части и адаптерной пластины, показанных на фиг. 2b;
на фиг. 4 – вид сбоку сменного устройства, показанного на фиг. 2a, в разъединенном состоянии;
на фиг. 5 – вид в разрезе сменного устройства в разъединенном состоянии, показанного на фиг. 4;
на фиг. 6 – вид сверху сменной муфты, средней части и адаптерной пластины, показанных на фиг. 2b;
на фиг. 7 – вид сбоку сменного устройства, показанного на фиг. 2a, в соединенном и зафиксированном состоянии;
на фиг. 8 – вид в разрезе сменного устройства, показанного на фиг. 7, в соединенном и зафиксированном состоянии;
на фиг. 9 – вид сбоку сменного устройства, показанного на фиг. 2a, со сменной муфтой и сменным адаптером, выровненными относительно друг друга;
на фиг. 10 – вид в разрезе сменного устройства, показанного на фиг. 9;
на фиг. 11 – сменный адаптер, показанный на фиг. 2a, и инструмент для неразрушающего контроля волоконно-армированного пластикового компонента.
На фиг. 1 показана система 27 контроля согласно настоящему изобретению, предназначенная для неразрушающего контроля волоконно-армированного пластикового компонента. Данная система контроля включает в себя сменное устройство 26, адаптерную пластину 25 и манипуляторный элемент 28, выполненный в виде руки робота. Адаптерная пластина 25 одной своей стороной прикреплена к манипуляторному элементу 28, а другой стороной соединена со сменным устройством 26.
На фиг. 2a показано сменное устройство 26, включающее в себя сменную муфту 1 и сменный адаптер 5. Сменная муфта 1 содержит основной элемент 2 и крепежный элемент 3, предназначенный для соединения с соответствующим крепежным элементом 4 сменного адаптера 5. Принцип работы крепежных элементов 3 и 4 известен, поэтому ниже будут рассмотрены только компоненты, являющиеся существенными для настоящего изобретения. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения крепежный элемент 3 сменной муфты 1 содержит крепежный цилиндр с крепежными шариками, которые могут входить в соответствующие крепежные гнезда крепежного элемента 4 сменного адаптера 5.
Как видно из фиг. 2a, сменная муфта 1 содержит, например, четыре электрических соединительных элемента 6a, 6b, 6c и 6d, один оптический соединительный элемент 7 и два гидравлических соединительных элемента 8a, 8b. Когда сменная муфта 1 подсоединяется к сменному адаптеру 5, гидравлические соединительные элементы 8a, 8b вставляются друг в друга, при этом внутри гидравлических соединительных элементов 8a, 8b образуется гидравлическое соединение между гидравлическими линиями.
Как показано на чертеже, каждый из гидравлических соединительных элементов 8a, 8b в осевом направлении соединения со сменным адаптером 5 выступает дальше, чем электрические соединительные элементы 6a, 6b, 6c и 6d, благодаря чему гидравлические соединительные элементы 8a, 8b обеспечивают выравнивание электрических соединительных элементов 6a, 6b, 6c и 6d при подключении сменного адаптера 5, как более подробно описано ниже.
Как показано на фиг. 2a, 4 и 5, сменный адаптер 5 содержит основание 9. Основной элемент 2 сменной муфты 1 и основание 9 сменного адаптера 5 в целом имеют цилиндрическую форму. При соединении сменной муфты 1 со сменным адаптером 5 с помощью крепежных элементов 3 и 4 продольная ось 10 основного элемента 2 и продольная ось 11 основания 9 совпадают друг с другом. Крепежные элементы 3 и 4 предотвращают возможность смещения сменного адаптера 5 относительно сменной муфты 1 в осевом и радиальном направлениях относительно осей 10 и 11 вращения, в то время как поворот сменного адаптера 5 вокруг продольной оси 10 крепежными элементами 3 и 4 не предотвращается. По этой причине сменная муфта 1 в рассматриваемом варианте осуществления изобретения содержит элемент предотвращения поворота, предназначенный для соединения с соответствующим элементом предотвращения поворота, расположенным на сменном адаптере. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения на сменной муфте 1 в качестве элемента предотвращения поворота предусмотрены два соединительных штифта 12a и 12b, сужающихся в направлении сменного адаптера 5, а на сменном адаптере 5 в качестве соответствующего элемента предотвращения поворота предусмотрены два гнезда 13a и 13b под штифты, имеющих ответную формы.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения гидравлические соединительные элементы 8a, 8b проходят параллельно двум конусообразным соединительным штифтам 12a, 12b. Благодаря соединительным штифтам 12a, 12b конусовидной формы электрические соединительные элементы 6a, 6b, 6c и 6d, и оптический соединительный элемент 7 перед соединением сменной муфты 1 со сменным адаптером 5 сначала приблизительно выравниваются за счет гидравлических соединительных элементов 8a, 8b, а затем точно выравниваются за счет соединительных штифтов 12a, 12b с четырьмя электрическими соединительными элементами 14a, 14b, 14c и 14d и соответствующим оптическим соединительным элементом 15 сменного адаптера 5. Кроме того, в радиальном направлении гидравлические соединительные элементы 8a, 8b расположены дальше от центральной оси крепежного элемента 3, чем соединительные штифты 12a, 12b. В результате при повороте сменного адаптера 5 относительно сменной муфты 1 на гидравлические соединительные элементы 8a, 8b приходится более значительная часть крутящего момента, чем на соединительные штифты 12a, 12b, и, следовательно, соединительные штифты могут быть выполнены меньшего размера.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения сменная муфта 1 содержит уплотнительное кольцо 16, служащее для уплотнения соединения сменной муфты 1 со сменным адаптером 5. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения уплотнительное кольцо 16 имеет V-образную форму поперечного сечения. Вершина V-образного профиля направлена внутрь, чтобы жидкость из окружающей среды могла собираться, и затем стекать с уплотнительного кольца 16. Уплотнительное кольцо 16 проходит по окружности внешней кромки 17 (относительно продольной оси сменной муфты 1) основного элемента 2 сменной муфты 1 со стороны сменного адаптера 5. Во время соединения внешняя кромка уплотнительного кольца 16 за счет контакта со сменным адаптером 5 прижимается к внешней кромке 18 сменного адаптера 5, и, таким образом, любая имеющаяся влага отводится к внешней кромке 18 сменного адаптера 5.
Как показано на фиг. 2a и 6, электрические соединительные элементы 6a, 6b, 6c и 6d, оптический соединительный элемент 7 и гидравлические соединительные элементы 8a, 8b сменной муфты 1, так же как электрические соединительные элементы 14a, 14b, 14c и 14d и оптический соединительный элемент 15 сменного адаптера 5, расположены внутри уплотнительного кольца 16. Благодаря этому соответствующие электрические соединительные элементы и гидравлические соединительные элементы защищены от поступления жидкостей и газов из окружающей среды.
Для прикрепления с возможностью отсоединения электрических соединительных элементов 6a, 6b, 6c и 6d, оптического соединительного элемента 7 и гидравлических соединительных элементов 8a, 8b к сменной муфте 1 основной элемент 2 сменной муфты 1 содержит выемки 19a, 19b, 19c, 19d, 19e, 19f и 19g для обеспечения установки указанных элементов с возможности отсоединения.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения электрический соединительный элемент 6a имеет высоковольтные контакты и сильноточные контакты, соединяющиеся с высоковольтными контактами и сильноточными контактами соответствующего электрического соединительного элемента 14a сменного адаптера 5, когда сменная муфта 1 соединяется со сменным адаптером 5. Высоковольтные контакты и сильноточные контакты используются, например, для привода сервомоторов при напряжении промежуточной цепи 680 В на моторизованном сменном адаптере.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения электрический соединительный элемент 6b имеет высокочастотные контакты, соединяющиеся с высокочастотными контактами соответствующего электрического соединительного элемента 14b сменного адаптера 5, когда сменная муфта 1 соединяется со сменным адаптером 5. Высокочастотные контакты, выполненные в виде коаксиальных высокочастотных контактов, используются в рассматриваемом варианте осуществления изобретения, например, при неразрушающем контроле компонента с помощью ультразвука. В этом случае на инструмент, установленный на сменном адаптере 5, через высокочастотные контакты поступают высокочастотные импульсы для генерирования ультразвуковых волн.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения электрический соединительный элемент 6c содержит дополнительные высокочастотные контакты, соединяющиеся с высокочастотными контактами соответствующего электрического соединительного элемента 14c сменного адаптера 5, когда сменная муфта 1 соединяется с сменным адаптером 5. Высокочастотные контакты электрического соединительного элемента 6c, выполненные в виде высокочастотных контактов с высокой плотностью, в рассматриваемом варианте осуществления изобретения используются, например, для неразрушающего контроля компонента с помощью ультразвукового сканирования. В этом случае высокочастотные импульсы, передаваемые в шахматном порядке от контакта к контакту, через высокочастотные контакты соответствующих электрических соединительных элементов 6c и 14c подаются на инструмент, который оснащен ультразвуковой излучающей матрицей и установлен на сменном адаптере 5. Высокочастотные контакты с высокой плотностью установлены упруго для дополнительной защиты от повреждений, которые могут быть вызваны, например, ударными нагрузками.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения электрический соединительный элемент 6d представляет собой интерфейс линейного датчика (интерфейс датчика положения) с большим количеством выводов, который соединяется с соответствующим электрическим соединительным элементом 14d сменного адаптера 5, также выполненным в виде интерфейса линейного датчика с большим количеством выводов, когда сменная муфта 1 соединена со сменным адаптером 5. Таким образом, происходит обмен сигналами между инструментом, установленным на переключающем адаптере 5, и управляющим элементом, соединенным со сменной муфтой 1.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения электрический соединительный элемент 6b, помимо высокочастотных контактов, содержит контакты для передачи напряжений питания и контакты для передачи данных, причем контакты, расположенные на сменной муфте 1, соединяются с соответствующими контактами соответствующего электрического соединительного элемента 14b сменного адаптера 5, когда сменная муфта 1 соединяется со сменным адаптером 5. Контакты для передачи напряжений питания используются, например, для соединения линий электропередачи, ведущих к инструменту для неразрушающего контроля компонента, установленному на сменном адаптере 5, к линиям электропередачи, ведущим к источнику напряжения.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения электрический соединительный элемент 6b содержит также контакты для передачи данных идентификатора инструмента, а также цифровой и аналоговой информации от датчиков. В этом случае идентификатор инструмента, являющийся уникальным идентификатором инструмента, установленного на сменном адаптере 5, а также аналоговые и цифровые данные от датчика, соединенного с инструментом, по контактам для передачи данных электрического соединительного элемента 6b передаются, например, на устройство обработки данных, соединенное со сменной муфтой 1.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения оптический соединительный элемент 7 содержит оптические волноводы, которые соединяются с оптическими волноводами соответствующего оптического соединительного элемента 15 сменного адаптера 5, когда сменная муфта 1 соединяется со сменным адаптером 5. Оптические волноводы используются, например, при неразрушающем контроле компонента с помощью термографии или цифровой рентгенографии. Оптические волноводы используются в качестве канала передачи без помех с очень широкой полосой пропускания.
Как показано на фиг. 2b и 3, сменная муфта 1 в рассматриваемом варианте осуществления изобретения содержит среднюю часть 20, расположенную на стороне, обращенной к манипуляторному элементу. Средняя часть 20 содержит соединительные элементы 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g, 21h, 21i и 21j. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения средняя часть в целом имеет цилиндрическую форму, а продольная ось 22 средней части 20 и ось 10 вращения основного элемента 2 совпадают друг с другом. Соединительный элемент 21j используется для герметичной проводки высокочастотных одноконтактных кабелей и коаксиального микрокабеля для подачи сигналов на высокочастотные контакты с высокой плотностью электрического соединительного элемента 6c, припаянные к прямоугольной печатной плате и соединенные через нее с коаксиальным микрокабелем. Прямоугольная печатная плата и коаксиальный микрокабель поставляются в собранном виде и поэтому должны устанавливаться и заменяться вместе друг с другом. Изоляция от окружающей среды осуществляется путем обжима уплотнительного блока с помощью соединительного элемента 21j, при этом высокочастотные одноконтактные кабели и коаксиальный микрокабель проходят через уплотнительный блок. Обжатие уплотнения кабеля обеспечивает, с одной стороны, уплотнение кабеля, а с другой стороны, уплотнение относительно корпуса. Если требуется уплотнение более высокой степени герметичности, средняя часть 20 может иметь такую форму, при которой средняя часть 20 дополнительно входит во внутреннюю полость, заполненную герметизирующим составом. Соединительные элементы 21a–21j расположены на наружной стенке (в радиальном направлении относительно оси 22 вращения) средней части 20 с целью обеспечения герметичного подсоединения линий к сменной муфте 1 в радиальном направлении; при этом указанные линии освобождаются от напряжений, возникающих в результате растягивающих усилий. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения предусмотрен манипуляторный элемент, выполненный в виде руки робота, перемещаемой по множеству осей, с целью обеспечения возможности отвода линий. При использовании некоторых других конфигураций манипуляторного элемента, например, конструкции с так называемой линейной кинематикой, средняя часть 20 может отсутствовать.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения основной элемент 2 сменной муфты 1 содержит пневмоканалы 23a, 23b, 23c и 23d, а средняя часть 20 сменной муфты 1 содержит пневмоканалы 24a, 24b, 24c и 24d. Адаптерная пластина 25 винтами крепится к фланцу установки, не показанному в рассматриваемом варианте осуществления изобретения. Фланец установки является известным элементом, поэтому более подробные объяснения не требуются. Винтовое крепление сменной муфты 1 к средней части 20, к адаптерной пластине 25 и к фланцу установки выполнено таким образом, что крепление винтами и сборка начинаются с фланца установки. Иными словами, если фланец установки является фланцем робота, сначала винтами прикрепляется адаптерная пластина 25, затем крепится средняя часть 20, а затем сменная муфта 1. Адаптерная пластина 25, средняя часть 20, сменная муфта 1, а также винтовые крепежные элементы выполнены таким образом, что обеспечивается герметичность относительно наружного пространства, и, таким образом, устраняется возможность поступления влаги из окружающей среды. Уплотнение относительно окружающей среды применяется также к сменным адаптерам различных конфигураций.
На фиг. 7 показано сменное устройство 26, в котором сменная муфта 1 и сменный адаптер 5 соединены друг с другом с возможностью отсоединения. В этом случае сменная муфта 1 крепится к сменному адаптеру 5 путем присоединения крепежного элемента 3 сменной муфты 1 к крепежному элементу 4 сменного адаптера 5. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения сменный адаптер 5 сменного устройства 26 позволяет устанавливать различные инструменты для неразрушающего контроля волоконно-армированного пластикового компонента.
Как видно из фиг. 8, гидравлические соединительные элементы 8a, 8b выступают дальше по направлению к сменному адаптеру 5 и, таким образом, предотвращают поворот соответствующих электрических или оптических соединительных элементов при их соединении с электрическими или оптическими соединительными элементами сменной муфты 1.
На фиг. 9 и 10 показаны сменная муфта 1 и сменный адаптер 5 сменного устройства 26 в процессе соединения друг с другом до момента достижения зафиксированного состояния. В этом случае сменная муфта 1 и сменный адаптер 5 совмещены друг с другом за счет соединения гидравлических соединительных элементов 8a, 8b сменной муфты 1 с соответствующими гидравлическими соединительными элементами 29a, 29b сменного адаптера 5.
На фиг. 11 изображен сменный адаптер 5 сменного устройства 26, показанный на фиг. 2a, на котором установлен инструмент 30 для неразрушающего контроля волоконно-армированного пластикового компонента. Инструмент 30 содержит цилиндрический корпус 31 мотора, который соосно прилегает к сменному адаптеру 5 и соединен со сменным адаптером 5 с возможностью отсоединения для совместного вращения с ним. Внутри корпуса 31 расположен сервомотор, не показанный на фиг. 11. На одной стороне корпуса 31 мотора, напротив сменного адаптера 5, когда инструмент 30 установлен, инструмент 30 содержит цилиндрический корпус 32 редуктора, расположенный соосно с цилиндрическим корпусом 31 мотора. В корпусе 32 редуктора расположен редуктор, соединенный с сервомотором и служащий для преобразования крутящего момента и частоты вращения, создаваемых сервомотором. Между корпусом 31 мотора и корпусом 32 редуктора инструмента 30 расположено средство 33 защиты от механических столкновений, которое позволяет корпусу 32 редуктора отклоняться от корпуса 31 мотора в случае внешнего механического воздействия на корпус 32 редуктора. На стороне 34 корпуса 32 редуктора, противоположной корпусу 31 мотора, расположена инструментальная головка 35, установленная с возможностью вращения на кронштейне 36, прикрепленном к корпусу 32 редуктора. С помощью сервомотора инструментальная головка 35 может вращаться относительно кронштейна 36 и, соответственно, относительно сменного устройства 26. Инструментальная головка 35 содержит контрольную головку 37 и водоструйное сопло 38. Для защиты инструментальной головки 35 от механического воздействия к стороне 34, противоположной корпусу 31 мотора, прикреплена защитная панель 39, которая расположена с другой стороны от инструментальной головки 35, расположенная напротив кронштейна 36.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 11, инструмент 30 содержит расположенный на стороне, противоположной сменному адаптеру 5, электрический соединительный элемент с четырьмя высоковольтными и сильноточными контактами для привода сервомотора, которые соединяются с четырьмя высоковольтными и сильноточными контактами соответствующего электрического соединительного элемента 14a сменного адаптера 5, когда инструмент 30 устанавливается на сменном адаптере 5. Кроме того, инструмент 30 содержит расположенный на стороне, противоположной сменному адаптеру 5, электрический соединительный элемент с двумя контактами для тормоза сервомотора, при указанный электрический соединительный элемент соединяется с соответствующим соединительным элементом сменного адаптера 5, когда инструмент 30 устанавливается на сменном адаптере 5. Кроме того, на стороне инструмента 30, противоположной сменному адаптеру 5, имеется электрический соединительный элемент с экранированным 14-контактным АЦП-интерфейсом для внешней измерительной системы, 9-контактным АЦП-интерфейсом для измерительной системы сервомотора и шестью линиями передачи данных для идентификатора инструмента; электрический соединительный элемент может быть соединен с соответствующим электрическим соединительным элементом 14b сменного адаптера 5 для однозначной идентификации установленного инструмента 30 и передачи данных измерений из внешней измерительной системы и из измерительной системы сервомотора.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 11, инструмент 30 на стороне, противоположной сменному адаптеру 5, содержит два гидравлических клапана, которые соединяются с гидравлическими элементами 29a, 29b сменного адаптера 5 при установке инструмента 30 на сменном адаптере 5. От двух гидравлических клапанов к водоструйному соплу 38 ведут гидравлические линии для подачи к нему воды. Кроме того, инструмент 30 содержит расположенные на стороне сменного адаптера 5 три пневматических соединительных элемента, каждый из которых соединен с соответствующим пневматическим соединительным элементом сменного адаптера 5. Первый пневматический соединительный элемент инструмента 30 обеспечивает подачу к инструменту 30 уплотнительного воздуха для герметизации относительно внешней среды. Второй пневматический соединительный элемент служит для контроля средства 33 защиты от механических столкновений путем подачи уплотнительного воздуха в средство 33 защиты от механических столкновений. Когда редукторный корпус 32 отклоняется от корпуса 31 мотора, перемещение корпуса 32 редуктора относительно корпуса 31 мотора обнаруживается за счет утечки уплотнительного воздуха. Третий пневматический соединительный элемент служит для подачи в инструмент 30 воздуха для сдувания капель воды. Кроме того, инструмент 30 содержит расположенный на стороне, противоположной сменному адаптеру 5, электрический соединительный элемент с двумя коаксиальными высокочастотными контактами, которые соединяются с высокочастотными контактами соответствующего электрического соединительного элемента 14c сменного адаптера 5 при установке инструмента 30 на сменном адаптере 5.
С помощью двух коаксиальных высокочастотных контактов инструмента 30 на контрольную головку 37 подаются высокочастотные импульсы для генерирования ультразвуковых волн.
1. Сменное устройство (26), в частности, для неразрушающего контроля компонента, предпочтительно волоконно-армированного пластикового компонента, содержащее:
- сменную муфту (1) для соединения манипуляторного элемента (28), в частности руки робота, со сменным адаптером (5) и
- сменный адаптер (5), соединенный со сменной муфтой (1) с возможностью отсоединения;
при этом сменная муфта (1) содержит:
- крепежный элемент (3), предназначенный для входа в зацепление с соответствующим крепежным элементом (4) сменного адаптера (5);
- по меньшей мере один электрический (6a, 6b, 6c, 6d) и/или оптический (7) соединительный элемент для соединения с по меньшей мере одним соответствующим электрическим (14a, 14b, 14c, 14d) и/или оптическим (15) соединительным элементом сменного адаптера (5),
отличающееся тем, что:
- сменная муфта (1) содержит два водяных соединительных элемента (8a, 8b) для соединения с соответствующими двумя водяными соединительными элементами (29a, 29b) сменного адаптера (5); при этом
- водяные соединительные элементы (8a, 8b) выступают по направлению к соединению со сменным адаптером (5) дальше, чем электрические соединительные элементы (6a, 6b, 6c, 6d) и/или оптический соединительный элемент (7), так что электрические соединительные элементы (6a, 6b, 6c, 6d) и/или оптический соединительный элемент (7) и соответствующие электрические соединительные элементы (14a, 14b, 14c, 14d) и/или оптический соединительный элемент (15) сменного адаптера (5) перед соединением выравниваются относительно друг друга благодаря соединению водяных соединительных элементов (8a, 8b) с соответствующими водяными соединительными элементами (29a, 29b) сменного адаптера (5).
2. Сменное устройство (26) по п. 1, отличающееся тем, что сменная муфта (1) содержит элемент предотвращения поворота, предназначенный для соединения с соответствующим элементом предотвращения поворота сменного адаптера (5), причем указанный элемент предотвращения поворота, предпочтительно, выполнен в виде соединительного штифта (12a, 12b), сужающегося в направлении к соединению со сменным адаптером (5), а соответствующий элемент предотвращения поворота сменного адаптера (5) выполнен в виде гнезда (13a, 13b) под штифт.
3. Сменное устройство (26) по п. 2, отличающееся тем, что в радиальном направлении водяные соединительные элементы (8a, 8b) расположены дальше от крепежного элемента (3), чем элемент предотвращения поворота.
4. Сменное устройство (26) по любому из пп. 1–3, отличающееся тем, что сменная муфта (1) содержит уплотнительное кольцо (16), служащее для уплотнения соединения со сменным адаптером (5), причем уплотнительное кольцо (16) предпочтительно имеет V-образную форму поперечного сечения.
5. Сменное устройство (26) по п. 4, отличающееся тем, что уплотнительное кольцо (16) расположено на внешней кромке (17) предпочтительно цилиндрического основного элемента (2) сменной муфты (1).
6. Сменное устройство (26) по п. 4 или 5, отличающееся тем, что электрические соединительные элементы (6a, 6b, 6c, 6d) и/или оптический соединительный элемент (7) и водяные соединительные элементы (8a, 8b) все расположены внутри уплотнительного кольца (16) в радиальном направлении.
7. Сменное устройство (26) по любому из пп. 1–6, отличающееся тем, что сменная муфта (1) содержит первую выемку (19a, 19b, 19c, 19d, 19e) для съемной установки электрического (6a, 6b, 6c, 6d) и/или оптического (7) соединительного элемента и/или вторую выемку (19f, 19g) для съемной установки водяных соединительных элементов (8a, 8b).
8. Сменное устройство (26) по любому из пп. 1–7, отличающееся тем, что по меньшей мере один электрический соединительный элемент (6a) содержит высоковольтные контакты или сильноточные контакты.
9. Сменное устройство (26) по любому из пп. 1–8, отличающееся тем, что по меньшей мере один электрический соединительный элемент (6b, 6c) содержит высокочастотные контакты.
10. Сменное устройство (26) по любому из пп. 1–9, отличающееся тем, что по меньшей мере один электрический соединительный элемент (6d) содержит большое количество контактов.
11. Сменное устройство (26) по любому из пп. 1–10, отличающееся тем, что по меньшей мере один электрический соединительный элемент (6b) содержит контакты для передачи напряжения питания от манипуляторного элемента (28) на сменный адаптер (5).
12. Сменное устройство (26) по любому из пп. 1–11, отличающееся тем, что по меньшей мере один электрический соединительный элемент (6b) содержит контакты для передачи данных, в частности для передачи идентификатора инструмента и/или аналоговых данных и/или цифровых данных датчика, со сменного адаптера (5) на манипуляторный элемент (28).
13. Сменное устройство (26) по любому из пп. 1–12, отличающееся тем, что по меньшей мере один оптический соединительный элемент (7) содержит оптический волновод.
14. Сменное устройство (26) по любому из пп. 1–13, отличающееся тем, что оно содержит среднюю часть (20), которая на стороне, обращенной к манипуляторному элементу (28), содержит соединительный элемент (21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g, 21h, 21i, 21j) для соединения линии с манипуляторным элементом (28).
15. Сменное устройство (26) по п. 14, отличающееся тем, что соединительный элемент (21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g, 21h, 21i, 21j) выступает радиально наружу от средней части (20).
16. Система (27) контроля или обработки, в частности, для неразрушающего контроля компонента, предпочтительно волоконно-армированного пластикового компонента, содержащая:
- манипуляторный элемент (28), в частности руку робота;
- сменное устройство (26) по любому из пп. 1–15;
при этом сменный адаптер (5) с помощью сменной муфты (1) соединен с манипуляторным элементом (28) с возможностью отсоединения.
