CZ28504U1

CZ28504U1 - Arrangement of locking mechanism structure

Info

Publication number: CZ28504U1
Application number: CZ2015-31161U
Authority: CZ
Inventors: Jiří Bobok; Leopold Hrabovský
Original assignee: Vysoká Škola Báňská-Technická Univerzita Ostrava
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2015-07-27

Description

Uspořádání konstrukce zamykacího mechanismuStructure of the locking mechanism

Oblast technikyTechnical field

Zařízení popsané níže v této přihlášce spadá do oblasti manipulační techniky, manipulace s ISO kontejnery. Dále je možné jej uplatnit při vývoji ovládání uchopovacích zámků zamykacích mechanismů manipulátorů.The apparatus described below in this application falls within the field of ISO container handling technology. Furthermore, it can be used in the development of the grip lock control of the manipulator locking mechanisms.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současné době je známa řada konstrukčních provedení tvaru a uložení uchopovacích zámků (např. dokument DE 20091055407 nebo dokument US 3749438) v rámové konstrukci manipulátoru pro manipulaci s ISO kontejnery (spreader). Základní tvar a rozměry uchopovacího zámku jsou normalizovány, jedná se především o nosnou hlavu zámku, která musí odpovídat rozměrům otvoru v rohovém elementu ISO kontejneru. Ostatní rozměry (délka, průměr) a tvar (celkové konstrukční provedení) zámku bývá přizpůsobeno pevnostním požadavkům a způsobu, jakým má být zámkem otáčeno (ovládání).A number of designs of the shape and fit of gripping locks (eg DE 20091055407 or US 3749438) in the frame structure of a manipulator for handling ISO containers (spreader) are currently known. The basic shape and dimensions of the gripping lock are standardized, especially the supporting head of the lock, which must correspond to the dimensions of the opening in the corner element of the ISO container. Other dimensions (length, diameter) and shape (overall design) of the lock are adapted to the strength requirements and the way the lock is to be rotated (control).

K ovládání těchto uchopovacích zámků slouží zamykací mechanismus, jehož úkolem je ovládat rychlost a úhel otočení zámku. Zamykací mechanismus bývá složen z pohonu a dalších dílčích součástí umožňující přenos výkonu z pohonu na zámek. Toto ovládání může být individuální, kdy každý zámek disponuje vlastním pohonem, nebo centrální, v takovém případě ovládá jeden pohon více zámků najednou. V současnosti jsou pohony zamykacích mechanismů ruční, hydraulické nebo elektromechanické.To control these gripping locks, a locking mechanism is used to control the speed and angle of rotation of the lock. The locking mechanism is usually comprised of a drive and other components allowing transmission of power from the drive to the lock. This control can be individual, where each lock has its own drive, or central, in which case one drive controls multiple locks at a time. At present, the actuators of the locking mechanisms are manual, hydraulic or electromechanical.

Hydraulický pohon bývá realizován pístovým hydraulickým motorem, který využívá přeměny tlakové energie kapaliny na kinetickou energii pístu. Přímočarý hydromotor může ovládat zámek pomocí vačky podobně jako u předkládaného řešení č. 1 případně podle spisu dostupnému v patentové literatuře jako US 19800215292, ale také jinými způsoby jako například dle dokumentu JP 19890200896, kde uchopovací zámek zároveň tvoří pístnici hydromotoru a ovládání vysouvání a zasouvání umožňuje dělený prostor hydraulického válce.The hydraulic drive is realized by a piston hydraulic motor, which uses the conversion of the pressure energy of the liquid to the kinetic energy of the piston. A linear hydraulic motor can operate the cam by means of a cam similar to the present solution No. 1, optionally according to the patent literature available as US 19800215292, but also by other methods such as JP 19890200896, where the gripping lock simultaneously constitutes the piston rod of the hydraulic motor. divided space of the hydraulic cylinder.

Nevýhodou hydraulického způsobu ovládání je jeho konstrukční náročnost (značný počet konstrukčních prvků např. hadice, rozvaděče, nádrž provozní kapaliny) což přináší vyšší nároky na údržbu, vyšší hmotnost, rovněž je zapotřebí větší zástavbový prostor, možný únik provozních kapalin, nespolehlivý provoz za nízkých teplot.The disadvantage of the hydraulic control method is its demanding design (a significant number of structural elements eg hoses, switchboards, operating fluid tank), which brings higher maintenance demands, higher weight, also requires more installation space, possible leakage of operating fluids, unreliable operation at low temperatures .

Elektromechanický pohon zamykacího mechanismu je složen z elektromotoru a dále mechanického převodu. Do této skupiny se řadí také předkládané technické řešení. Doposud známá řešení využívají elektromechanických pohonů, jejichž výstupní člen koná rotační pohyb. Individuální elektrický pohon bývá proveden, tak že výstupní hřídel z převodovky je umístěna do osy uchopovacího zámku a jsou vzájemně mechanicky spojeny. Další možností ovládám zámků je využití systému táhel nebo např. ozubeného hřebenu, tyto pohony bývají centrální. Systém táhel přenáší točivý moment vytvořený pohonem na uchopovací zámek (např. dokument US 201113580554).The electromechanical drive of the locking mechanism consists of an electric motor and a mechanical transmission. The present technical solution also belongs to this group. The prior art solutions utilize electromechanical drives whose output member is rotating. The individual electric drive is designed so that the output shaft from the gearbox is located in the gripping lock axis and mechanically connected to each other. Another possibility to control the locks is to use a system of rods or eg rack, these drives are central. The linkage system transmits the torque generated by the drive to the gripping lock (eg, document US 201113580554).

Všechna výše zmíněná konstrukční uspořádání a ovládání zámků elektromechanickým pohonem mají tyto nevýhody: velký zástavbový prostor, složitější konstrukce, náročnější údržba a nákladná regulace úhlu a rychlosti otočení uchopovacího zámku.All the above-mentioned design and control of the locks by electromechanical drive have the following disadvantages: large installation space, more complicated construction, more demanding maintenance and expensive regulation of the angle and rotation speed of the gripping lock.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje technické řešení dle této přihlášky. Konstrukce zamykacího mechanismu využívá pro jeho ovládání elektrického lineárního aktuátoru. Toto řešení zajišťuje snadné ovládání polohy zámku a regulaci pohybu, dále poskytuje zmenšení zástavbového prostoru mechanismu.These disadvantages are largely eliminated by the technical solution of this application. The design of the locking mechanism uses an electric linear actuator to control it. This solution ensures easy control of the lock position and movement control, as well as reducing the installation space of the mechanism.

Hlavním konstrukčním prvkem uspořádání zamykacího mechanismu je elektrický lineární aktuátor složený z pevného tělesa s elektromotorem a výsuvného pístu. Pevné těleso aktuátoru jeThe main structural element of the locking mechanism arrangement is an electric linear actuator composed of a solid body with an electric motor and a retractable piston. The fixed actuator body is

- 1 CZ 28504 Ul kloubově uchyceno k nosnému rámu zařízení. Výsuvný píst je na svém konci přichycen k vačce nebo řetězu konečné délky vedenému přes řetězové kolo. Vačka nebo řetězové kolo jsou pak propojeny s uchopovacím zámkem.- 1 GB 28504 U1 articulated to the support frame of the device. The sliding piston is attached at its end to a cam or chain of finite length guided through the sprocket. The cam or sprocket is then connected to the gripping lock.

Dále je důležité, že v případě konstrukce s řetězovým kolem, kdy je ke konci pístu aktuátoru připevněn řetěz konečné délky vedený přes řetězové kolo a dále skrz opěrný element a tlačnou pružinu, je druhý konec řetězu ukotven ke koncovému víku. Opěrný element je pevně spojen s nosným rámem.It is further important that in the case of a sprocket construction where a chain of a finite length extending over the sprocket and further through the support element and the compression spring is attached to the end of the actuator piston, the other end of the chain is anchored to the end cap. The support element is rigidly connected to the support frame.

A konečně je-li tlačná pružina nahrazena tažnou pružinou, pak je tato tažná pružina spojena se záchytným elementem propojeným s nosným rámem.Finally, if the compression spring is replaced by a tension spring, then this tension spring is connected to a retaining element connected to the support frame.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Na obrázku 1 se nachází celkový pohled na zařízení s vačkou. Obrázek 2 představuje pohled na zařízení, kdy je vačka nahrazena řetězovým kolem a tlačnou pružinou, obrázek 3 pak představuje situaci, kdy je tlačná pružina nahrazena pružinou tažnou. Všechny tři obrázky znázorňují zařízení v „odemčeném“ stavu.Figure 1 shows an overall view of the cam device. Figure 2 is a view of a device where the cam is replaced by a sprocket and a compression spring; Figure 3 is a situation where the compression spring is replaced by a tension spring. All three figures show the device in an “unlocked” state.

Příklady uskutečněníExamples of implementation

Příklad 1Example 1

Zařízení je složeno z elektrického lineárního aktuátoru 2, který má dvě základní části a to pevné těleso 2.1 a výsuvný píst 2,2, jejichž vzájemná kombinace vyvozuje síly ovládající zamykací mechanismus. Pevné těleso 2.1 aktuátoru 2 je kloubově uchyceno k nosnému rámu I a vykonává kyvný pohyb v horizontální rovině. Výsuvný píst 2.2 je jedním koncem přichycen k vačce 3. Vačka 3 převádí sílu vyvozenou pístem 2.2 aktuátoru 2 na moment, který otáčí uchopovacím zámkem 4, také lze říci, že převádí přímočarý pohyb pístu 2.2 na rotační pohyb vačky 3 a tudíž i uchopovacího zámku 4. Tímto způsobem dochází k odemykání nebo zamykání mechanismu. Toto zařízení je zobrazeno na obrázku 1.The device consists of an electric linear actuator 2 having two basic parts, namely a solid body 2.1 and a sliding piston 2.2, whose mutual combination exerts forces controlling the locking mechanism. The fixed body 2.1 of the actuator 2 is articulated to the support frame 1 and performs a rocking movement in a horizontal plane. The sliding piston 2.2 is attached at one end to the cam 3. The cam 3 converts the force exerted by the piston 2.2 of the actuator 2 to the moment that rotates the gripping lock 4, it can also be said to convert the linear movement of the piston 2.2 In this way, the mechanism is unlocked or locked. This device is shown in Figure 1.

Příklad 2Example 2

Příklad 2 se od příkladu 1 liší tím, že vačku 3 v tomto případě nahrazuje řetězové kolo 5 mechanicky spojené s uchopovacím zámkem 4, jak je vidět na obrázku 2. Ke konci pístu 2.2 aktuátoru 2 je připevněn řetěz 6 konečné délky, vedený přes řetězové kolo 5. Řetěz 6 dále prochází opěrným elementem 7 a tlačnou pružinou 8, která slouží k napínání a kumulaci síly potřebné k vratnému pohybu řetězu 6 a tedy i zámku 4. Druhý konec řetězu 6 je ukotven ke koncovému víku 9, které umožňuje stlačování tlačné pružiny 8 během odemykání.Example 2 differs from Example 1 in that the cam 3 in this case is replaced by a sprocket 5 mechanically coupled to the gripping lock 4, as shown in Figure 2. 5. The chain 6 further extends through a support element 7 and a compression spring 8, which serves to tension and accumulate the force required for the reciprocating movement of the chain 6 and hence the lock 4. The other end of the chain 6 is anchored to the end cap 9 while unlocking.

Ve stavu „odemčeno” je píst 2.2 aktuátoru 2 zasunut v pevném tělese 2.1 a tlačná pružina 8 je stlačena mezi opěrným elementem 7 a koncovým víkem 9. Při uzamykání mechanismu je píst 2.2 aktuátoru 2 vysouván vůči tělesu 2.1 a nastává uvolnění řetězu 6 na straně aktuátoru 2 - řetěz 6 se na této straně zkracuje, energie kumulovaná v tlačné pružině 8 postupně napíná řetěz na straně pružiny 8 - řetěz 6 se na této straně prodlužuje, dochází k roztahování pružiny 8 vůči pevně uchycenému opěrnému elementu 7 a koncovému víku 9, což má za následek otáčení řetězového kola 5 a tedy i uchopovacího zámku 4. Nastává stav mechanismu “uzamčeno”. V tomto okamžiku je píst 2,2 aktuátoru 2 vysunut a tlačná pružina 8 je jen mírně stlačena, z důvodu napínání řetězu.In the unlocked state, the actuator 2 piston 2.2 is retracted in the fixed body 2.1 and the compression spring 8 is compressed between the support element 7 and the end cap 9. When the mechanism is locked, the actuator 2 piston 2.2 extends relative to the body 2.1. 2 - the chain 6 is shortened on this side, the energy accumulated in the compression spring 8 gradually stretches the chain on the side of the spring 8 - the chain 6 is extended on this side, the spring 8 expands towards the fixed support element 7 and the end cover 9 This causes the sprocket 5 and thus the gripping lock 4 to rotate. The mechanism is locked. At this point, the piston 2.2 of the actuator 2 is extended and the compression spring 8 is only slightly compressed to tighten the chain.

Příklad 3Example 3

Tento příklad je znázorněn na obrázku 3. Vačka 3 je nahrazena řetězovým kolem 5 mechanicky spojeným s uchopovacím zámkem 4. Ke konci pístu 2.2 aktuátoru 2 je připevněn řetěz 6 konečné délky, který je dále veden přes řetězové kolo 5 a druhým koncem je řetěz 6 uchycen k tažné pružině 10, která jej napíná a kumuluje sílu potřebnou k vratnému pohybu řetězu 6 a tedy i zámku 4. Tažná pružina 10 je dále spojena se záchytným elementem 11, který je pevně spojen s rámem.This example is shown in Figure 3. The cam 3 is replaced by a sprocket 5 mechanically coupled to the gripping lock 4. To the end of the piston 2.2 of the actuator 2 a chain 6 of final length is attached, which is further guided over the sprocket 5 and The tension spring 10 is further connected to a retaining element 11 which is fixedly connected to the frame.

-2CZ 28504 Ul-2EN 28504 Ul

Ve stavu mechanismu “odemčeno” je píst 2.2 aktuátoru 2 zasunut v pevném tělese 2.1 a tažná pružina 10 je natažena. Při uzamykání mechanismu, se píst 2.2 aktuátoru 2 vysouvá vůči tělesuIn the mechanism unlocked state, the piston 2.2 of the actuator 2 is inserted in the solid body 2.1 and the tension spring 10 is extended. When locking the mechanism, the piston 2.2 of the actuator 2 extends relative to the body

2.1 a uvolňuje se řetěz 6 na straně aktuátoru 2 - řetěz 6 se na této straně zkracuje, což dovoluje energii kumulované v tažné pružině 10 postupně napínat řetěz 6 na straně pružiny 10 - řetěz 6 se na této straně prodlužuje, což je způsobeno stlačováním tažné pružiny 10. V důsledku čehož se otáčí řetězové kolo 5 a tedy i uchopovací zámek 4. Nastává tak stav mechanismu “uzamčeno”. V tomto okamžiku je píst 2.2 aktuátoru 2 vysunut a tažná pružina 10 je jen mímě roztažena - z důvodu napínání řetězu 6.2.1 and the chain 6 on the actuator 2 side is released - the chain 6 is shortened on this side, allowing the energy accumulated in the tension spring 10 to gradually tension the chain 6 on the spring side 10 - the chain 6 lengthens on this side due to compression of the tension spring 10. As a result, the sprocket 5 and hence the grip lock 4 rotate. This causes the mechanism to be locked. At this time, the piston 2.2 of the actuator 2 is extended and the tension spring 10 is only slightly expanded - due to chain tensioning 6.

Příklad 4Example 4

Zamykací mechanismus je sestaven jako v 2. příkladu podle obrázku 2. Mění se pouze výchozí stav pístu 2.2 aktuátoru 2 a tlačné pružiny 8.The locking mechanism is assembled as in Example 2 of Figure 2. Only the initial state of the piston 2.2 of the actuator 2 and the compression spring 8 change.

Ve stavu mechanismu “odemčeno” je píst aktuátoru 2.2 vysunut z pevného tělesa 2.1 a tlačná pružina 8 je mezi opěrným elementem 7 a koncovým víkem 9 pouze mímě stlačena, z důvodu napínání řetězu 6. Při uzamykání se píst 2.2 aktuátoru 2 zasouvá do pevného tělesa 2.1 aktuátoruIn the "unlocked" state, the actuator piston 2.2 is pulled out of the fixed body 2.1 and the compression spring 8 is only slightly compressed between the support element 7 and the end cap 9 to tension the chain 6. When locking the piston 2.2 of the actuator 2 slides into the fixed body 2.1 actuator

2. Dochází tak k napnutí řetězu 6 na straně aktuátoru 2 - řetěz 6 se na této straně prodlužuje, což způsobuje otáčení řetězového kola 5, a tedy i uchopovacího zámku 4. Na straně tlačné pružiny 8 dochází k jejímu stlačení mezi opěrným elementem 7 a koncovým víkem 9 - řetěz 6 se na této straně zkracuje a kumuluje energii, potřebnou k vratnému pohybu - zpětné odemčení. Nastává stav mechanismu “uzamčeno”. V tomto okamžiku je píst 2.2 aktuátoru 2 zasunut a tlačná pružina 8 je plně stlačena (o délku potřebnou k otočení zámkem o požadovaný úhel).2. Thus, the chain 6 on the actuator 2 side is tensioned - the chain 6 extends on this side, causing the chain wheel 5 and hence the gripping lock 4 to rotate. On the compression spring 8 side, it is compressed between the support element 7 and the end By means of the cover 9 - the chain 6 on this side shortens and accumulates the energy required for the reciprocating movement - unlocking. A locked state occurs. At this point, the piston 2.2 of the actuator 2 is retracted and the compression spring 8 is fully compressed (by the length required to turn the lock by the desired angle).

Příklad 5Example 5

Mechanismus je sestaven jako v 3. příkladu podle obrázku 3. Mění se pouze výchozí stav pístuThe mechanism is assembled as in Example 3 of Figure 3. Only the initial state of the piston changes

2.2 aktuátoru 2 a tažné pružiny 10.2.2 actuator 2 and tension springs 10.

Ve stavu mechanismu “odemčeno” je píst 2.2 aktuátoru 2 vysunut z pevného tělesa 2.1 a tažná pružina 10 je stlačena. V okamžiku uzamykání je píst 2.2 aktuátoru 2 zasouván do pevného tělesa 2.1 aktuátoru 2 a nastává napínání řetězu 6 na straně aktuátoru 2, řetěz 6 se na této straně prodlužuje, což způsobuje otáčení řetězového kola 5 a tedy i uchopovacího zámku 4. Na straně tažné pružiny 10 dochází k jejímu roztažení, řetěz 6 se na této straně zkracuje, a kumulaci energie, potřebné k vratnému pohybu (zpětné odemčení). Nastává stav mechanismu “uzamčeno”. V tomto okamžiku je píst 2.2 aktuátoru 2 zasunut a tažná pružina 10 ie plně natažena (o délku potřebnou k otočení zámkem 4 o požadovaný úhel).In the mechanism unlocked state, the piston 2.2 of the actuator 2 is extended from the fixed body 2.1 and the tension spring 10 is compressed. At the moment of locking, the piston 2.2 of the actuator 2 is inserted into the fixed body 2.1 of the actuator 2 and the chain 6 on the side of the actuator 2 is tensioned, the chain 6 extending on this side causing the sprocket 5 to rotate. 10, the chain 6 is shortened on this side, and the accumulation of energy required to reverse (unlock) accumulates. A locked state occurs. At this time, the piston 2.2 of the actuator 2 is retracted and the tension spring 10 is fully extended (by the length required to rotate the lock 4 by the desired angle).

Příklad 6Example 6

Zámkový mechanismus je sestaven a uspořádán stejně jako v předchozích příkladech s výjimkou příkladu 1. Rozdíl je však v umístění elektrického lineárního aktuátoru 2 a tlačné 8 či tažné 10 pružiny. Osa aktuátoru i svírá s osou pružiny 8 nebo 10 úhel 90°. Toto řešení umožňuje další úsporu prostoru.The lock mechanism is assembled and arranged as in the previous examples except Example 1. However, the difference is in the location of the electric linear actuator 2 and the compression 8 or tension 10 of the spring. The axis of the actuator 1 forms an angle of 90 ° with the axis of the spring 8 or 10. This solution allows additional space savings.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Technické zařízení, dle této přihlášky, je využitelné v dopravě a manipulaci zejména s ISO kontejnery užívanými v námořní a dálkové pozemní dopravě. Zamykací systém je možné využít i u nákladních automobilů se skříňovou nástavbou.Technical equipment according to this application is usable in transport and handling especially with ISO containers used in sea and long-distance land transport. The locking system can also be used for trucks with box bodies.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

An arrangement of a lock mechanism comprising a support lock and a drive, characterized in that the electric linear actuator (2) has two parts - a solid body (2.1)

- 28504 U1 and a pull-out piston (2.2), the fixed body (2.1) of the actuator (2) being articulated to the support frame (1) and the pull-out piston (2.2) attached at one end to the cam (3) or chain a wheel (5) which is connected to the gripping lock (4).

Locking arrangement arrangement according to the preceding claim, characterized in that a chain (6) of the final length extending over the sprocket (5) and through the supporting element (7) and the thrust element (7) is attached to the end of the piston (2.2) of the actuator (2). a spring (8) and anchored to the end cap (9).

Locking mechanism arrangement according to claim 1, characterized in that an end-length chain (6) extending over the chain wheel (5) is connected to the end of the piston (2.2) of the actuator (2) and connected to a tension spring (10) anchored in the retaining element (11), which is connected to the support frame (1).