CZ2016106A3

CZ2016106A3 - Mechanismus k optimalizaci ovládací síly s plynulou automatickou změnou převodového poměru

Info

Publication number: CZ2016106A3
Application number: CZ2016-106A
Authority: CZ
Inventors: František Janda; Tomáš Janda
Original assignee: EKOTES TRADE spol. s r.o.
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2017-05-03
Also published as: WO2017144966A1; CZ306684B6; EP3242058A1

Abstract

Mechanismus k optimalizaci ovládací síly (21) s plynulou automatickou změnou převodového poměru pomocí alespoň jednoho, prvního volně posuvného uchycení (5), kde v závislosti na úhlu pootočení prvního ramene (11), které je pevně nebo nastavitelně spojeno s druhým ramenem (13) se automaticky plynule nastavuje nejkratší možná délka spojovacího členu (4), přičemž obě ramena jsou jako celek otočná kolem otočného bodu (7). Tím se mění pracovní délka prvního ramene (11) a dochází k automatické plynulé změně převodového poměru mezi prvním ramenem (11) a druhým ramenem (13), přičemž poloha prvního spojovacího členu (4) zůstává po celou dobu pohybu prakticky kolmá k prvnímu rameni (11), čímž je zajištěno, že také působící síla je prakticky kolmá k prvnímu rameni (11) a složka síly působící ve směru požadovaného pohybu je optimalizována. Zmíněný mechanismus eliminuje lineární nárůst síly, například pružiny nebo jiného akumulátoru energie (19) v závislosti na zdvihu. Mechanismus může mít celou řadu výhodných provedení, např. s kladkou (9).

Description

Mechanismus k optimalizaci ovládací sily splynulou automatickou změnou převodového poměru

Oblast techniky

Vynález se týká mechanismu k optimalizaci ovládací síly v závislosti na zdvihu nebo úhlu pootočení.

Dosavadní stav techniky

Při ovládáni strojních součástí s akumulací síly nebo energie dochází často k situaci, kdy počáteční minimální ovládací sila lineárně nebo nelineárně roste v závislosti na zdvihu nebo úhlu pootočení. To může činit problémy z důvodu nutnosti většího dimenzování mechanismu a v neposlední řadě také zachycení reakčních sil takového mechanismu.

Jediná blizsi známá konstrukce, která se snaží o řešení výše popsané situace je zařízení pro kompenzaci gravitace podle dokumentu W( )2005/116487 A li které popisuje vyvažování protizavazi pomocí pružiny, přičemž buď protizávaží, nebo pružina, případně jak protizávaží, tak pružina, jsou zavěšeny na kladce s poloměrem pevně daným tvarem kladky měnícím se v závislosti na úhlu pootočení. Variantou tohoto řešení je páka otočně uložená přibližně ve svém středu, na které je na pevném rameni zavěšena pružina a druhé rameno, kde je zavěšeno zavaží má proměnou délku v závislosti na úhlu pootočení. To je realizováno pohyblivým uchycením závaží na páce, kdy je toto uchycení vedeno v drážce, která určuje velikost ramene.

Společnou nevýhodou všech těchto řešeni je to, že síla od závaží může působit pouze ve vertikálním směru a v některých případech dochází k nepříznivému rozkladu sil, což platí zejména pro popsaný případ s pákou.

Úkolem vynálezu je nalezeni konstrukce mechanismu, která při použiti téměř se neměnící optimální síly umožní ovládání různých mechanismů, například otevíracího a zavíracího mechanismu dveří při minimálním zatěžování jejich závěsů nebo u řady aplikaci nahrazení v současné době používaných protizávaží pružinou nebo jiným akumulátorem energie, při zajištění konstantního průběhu síly.

Podstata vynálezu odstraňuje mechanismus k optimalizaci ovládací síly s plynulou automatickou změnou převodového poměru podle tohoto vynálezu, přenášející sílu například na otevírací a zavírací mechanismus dveří, jehož podstata spočívá vtom, že druhé rameno otáčející se okolo otočného bodu je pevně nebo nastavitelně spojeno s prvním ramenem, které je opatřeno upravou pro vložení posuvného uchycení pro automatickou změnu převodového poměru mezi prvním a druhým ramenem. Působením síly na druhé rameno, otáčející se okolo otočného bodu, pevně spojené s prvním ramenem se automaticky optimálně mění převodový poměr mezi prvním a druhým ramenem. Například při ovládání strojní součásti s lineárním nárůstem sily v závislosti na zdvihu, pak může zůstávat síla na druhém rameni prakticky konstantní a její maximální velikost nepřesáhne polovinu maximální síly, která by jinak byla zapotřebí.

Řešeni podle vynalezu má výhodu v tom, že použitím kladky a posuvného uchycení spojovacího členu je zajištěno, že optimálně zpřevodovaná síla působí vždy kolmo k proměnnému rameni a téměř tedy nedochází k nežádoucímu rozkladu sil.

V řadě případů je možné použitím tohoto vynálezu, nahradit dosud používaná protizávaží.

Ob jasnění výkresů

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů, kde obr. 1 ukazuje mechanismus k optimalizaci ovládací síly s plynulou automatickou změnou převodového poměru v základní poloze s rameny pevně nebo nastavitelně spojenými, která jsou jako celek otočná kolem otočného bodu. Obr. 2a, 2b a 3 znázorňují příklad, kdy je popisovaný mechanismus použit jako ovladači mechanismus k ovládání otevíracího a zavíracího mechanismu křídla dveří, přičemž obr. 3 znázorňuje ovládací mechanismus při maximálním vychýlení s maximálním převodovým poměrem. Obr. 4a, 4b, 4c, 4d a 4e znázomují schematicky možnosti nižného uspořádání jednotlivých prvků mechanismus k optimalizaci ovládací síly s plynulou automatickou změnou převodového poměru . Obr. 5 znázorňuje příklad využití mechanismu k optimalizaci ovladači síly s plynulou automatickou změnou převodového poměru pro vyrovnaní konstantní zátěže, např. hmotnosti, při použití akumulátoru s lineárně rostoucí silou. Obr. 6a, 6b a 6c znázorňují příklady možností uchycení posuvného členu.

Příklad uskutečnění vynálezu

Obr. 1 schematicky znázorňuje příklad provedení, kdy kolem otočného bodu 7 se otáčí první rameno Π pevně nebo nastavitelně spojené s druhým ramenem 13. V závislosti na úhlu pootočeni se na prvním rameni H automaticky pohybuje první volně posuvné uchycení 5 např. tažnou pružinou otočně uloženou v otočném uchycení 20. Akumulátor energie 19, může být pneumatický, pneumaticko-hydraulický, nebo na jiném fyzikálním principu. Současně se na druhém rameni 13, které je pevně nebo nastavitelně spojené s prvním ramenem 11 pohybuje druhé volně posuvné uchycení 23 druhého spojovacího členu 22 ve směru pohybu 24. Druhý spojovací člen 22 je dále veden přes druhou kladku 25, otáčející se na čepu 26. Uspořádání uchycení akumulátoru energie 19 zajišťuje, že složka síly Fa kolmá k prvnímu rameni Π je po celou dobu pohybu ve směru pohybu 18 prvního volně posuvného uchycení 5 akumulátoru energie 19 prakticky shodná s vektorem síly působícím v posuvném uchycení 5. Obdobně uspořádání druhého volně posuvného uchycení 23 druhého spojovacího členu 22 přes druhou kladku 25 zajišťuje, že složka síly Fr kolmá k druhému rameni 13, je po celou dobu pohybu ve směru pohybu 24 druhého volně posuvného uchycení 23 prakticky shodná s vektorem síly působícím v druhém volně posuvném uchycení 23.

Obr. 2a a 2b znázorňují příklad provedení, kdy je popisovaný mechanismus použit jako mechanismus k optimalizaci ovládací síly s plynulou automatickou změnou převodového poměru II k ovládání otevíracího a zavíracího mechanismu I dveřního křídla U Otočné uložení 8, otáčející se okolo otočného bodu 7, připevněné na nosném dílu 6 je spojeno pomocí otočného čepu 12 druhého ramena 13 s prvním ramenem Π. Druhé rameno 13, na které působí ovládací síla_21, se opírá opěrnou plochou 14 o otočné uložení 8. Tato konstrukce umožňuje odklopení druhého ramena 13 v případě, že mechanismus k optimalizaci ovládací síly s plynulou automatickou změnou převodového poměru II je montován po obou stranách dveřního křídla 1 a zamezuje případnému úrazu osoby nalézající se na opačné straně než je obsluhující osoba. Na otočném uložení 8 je dále pevně připevněno první rameno 11, v jehož drážce 15 se automaticky, v závislosti na úhlu pootočení pohybuje první spojovací člen 4 s prvním volně posuvným uchycením 5. Spojovací člen 4 je veden přes první kladku 9, uloženou na čepu 10. Například při ovládání strojní součásti s lineárním nárůstem síly v závislosti na zdvihu, pak může zůstávat síla na druhém rameni 13 prakticky konstantní a její maximální velikost nepřesáhne polovinu maximální síly, která by jinak byla zapotřebí. Uspořádání první kladky 9 a prvního volně posuvného uchycení 5 prvního spojovacího členu 4 zajištuje, že zpřevodovaná síla působí vždy kolmo k prvnímu rameni 11 a téměř tedy nedochází k nežádoucímu rozkladu sil.

Na obr. 3 je znázorněn mechanismus k optimalizaci ovládací síly s plynulou automatickou změnou převodového poměru při maximálním vychýlení. Velikost druhého ramena 13 je stejná jako před vychýlením, zatímco pracovní část prvního ramena 11 se zmenšila na

Obr. 4a znázorňuje schematicky jednu z možností uspořádání jednotlivých prvků. Při působení ovládací silou 21 ve směru pohybu 17 dochází k pohybu prvního ramena 11 ve směru pohybu 16, tím také dochází k pohybu prvního volně posuvného uchycení 5 ve směru pohybu 18. První spojovací člen 4 je veden přes první kladku 9 otáčející se na otočném uložení 8 a poté je uchycen na akumulátoru energie 19, což může být například tažná pružina, která je svým druhým koncem připevněna k otočnému uchycení 20. Obr. 4b znázorňuje jiné umístění akumulátoru energie 19 a první kladky 9. Obr. 4c znázorňuje příklad, kdy první rameno H a druhé rameno 13 jsou sloučeny do jednoramenné páky otáčející se kolem otočného bodu 7. Na obr. 4d je znázorněn příklad, kdy je také druhé rameno 13 opatřeno druhým volně posuvným uchycením 23, na kterém je uchycen druhý spojovací člen 22, který se pohybuje ve směru pohybu 24. Pro funkci je použit druhý spojovací člen 22, který je veden přes druhou kladku 25 otáčející se na čepu 26. Na obr. 4e je znázorněn příklad, kdy místo první kladky 9 je na otočném uchycení 20 připevněn akumulátor energie 19, druhým koncem je akumulátor energie 19 připevněn k prvnímu volně posuvnému uchycení 5, pohybujícím se ve směru pohybu 18. Obr. 5 znázorňuje působení akumulátoru energie 19 pro vyvažování konstantní hmotnosti 28. Obr. 6a znázorňuje posuvné uchycení 5 prvního spojovacího členu 4 v drážce 1_5 v prvním rameni H. Stejný způsob uložení lze použít u druhého ramena 13.

Obr. 6b znázorňuje první spojovací člen 4 a jeho posuvné uchycení 5 na prvním rameni 11 pomocí třetí kladky 27. Stejný způsob uložení lze použít u druhého ramena 13. Obr. 6c znázorňuje kruhové kluzné uložení. Popisovaný mechanismus k optimalizaci ovládací síly s plynulou automatickou změnou převodového poměřuje možné používat dvojím způsobem: 1) Shodně jako je uvedeno v příkladu uskutečnění pro otevírací a zavírací mechanismus dveří, obr. 2a, 2b a 3, tzn., že se působí silou na druhé rameno 13 a zpřevodovaná síla se přenáší pomocí spojovacího členu 4 na otevírací a zavírací mechanismus dveří, nebo jiný mechanismus.

2) Při otočném uchycení akumulátoru energie 19, jakmile se druhé rameno 13, alternativně první rameno H (Obr. 1) dostane do spodní polohy, lze využít síly na druhém rameni 13, alternativně na prvním rameni 11, obr. 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 5.

Průmyslová využitelnost

Mechanismus k optimalizaci ovládací síly s plynulou automatickou změnou převodového * í»

například pružiny nebo jiného akumulátoru síly v závislosti na zdvihu a nahradit jej konstantní velikostí síly. Příkladem použití může být nahrazení v současné době používaných protizávaží nebo významné snížení maximální nutné ovládací síly při ovládání mechanismů s pružinou nebo jiným akumulátorem energie při zachování původní funkce.

Legendak ohrázkůnl

I. Otevírací a zavírací mechanismus

II. Mechanismus k optimalizaci ovládací síly s plynulou automatickou změnu převodového poměru

1. dveřní křídlo

2. stěna

3. zárubeň

4. první spojovací člen

5. první volně posuvné uchycení

6. nosný díl

7. otočný bod

8. otočné uložení

9. první kladka

10. čep první kladky

11. první rameno

12. otočný čep

13. druhé rameno

14. opěrná plocha

15. drážka

16. směr pohybu prvního ramena

17. směr pohybu druhého ramena

18. směr pohybu prvního posuvného uchycení

19. akumulátor energie

20. otočné uchycení

21. ovládací síla

22. druhý spojovací člen

23. druhé volně posuvné uchycení

24. směr pohybu druhého posuvného uchycení

25. druhá kladka

26. čep druhé kladky

27. třetí kladka

28. konstantní hmotnost

Fa - kolmá složka síly působící v prvním posuvném uchycení Fb - kolmá složka síly působící v druhém posuvném uchycení

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Mechanismus koptimalizaci ovládací síly splynulou automatickou změnou převodového poměry vyznačující se tím, že sestává ze dvou pevně nebo vzájemně nastavitelně spojených ramen tvořících celek otočný kolem otočného bodu (7), přičemž první rameno (11) je opatřeno prvním volně posuvným uchycením (5) prvního spojovacího členu (4), pro plynulou změnu převodového poměru.
2. Mechanismus podle nároku L vyznačující se tím, že první spojovací člen (4) je napojen na akumulátor energie (19).
3. Mechanismus podle nároku 2_f vyznačující se tím, že akumulátorem energie (19) je pružina s lineární charakteristikou.
4. Mechanismus podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že první spojovací člen (4) je veden přes první kladku (9).
5. Mechanismus podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že druhé rameno (13)^ je opatřeno druhým volně posuvným uchycením (23) druhého spojovacího členu (22), pro plynulou změnu převodového poměru, přičemž druhý spojovací člen (22) je napojen na zdroj ovládací síly/ / y
6. Mechanismus podle nároku 5, vyznačující se tím, že druhý spojovací člen (22) je veden přes druhou kladku (25).
7. Mechanismus podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že první rameno (11) a druhé rameno (13) jsou sloučena do jednoramenné páky.