BR112020025517A2

BR112020025517A2 - Dispositivo de suporte elástico

Info

Publication number: BR112020025517A2
Application number: BR112020025517-3A
Authority: BR
Inventors: Tatsuya Umino
Original assignee: Mayekawa Mfg. Co., Ltd.
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2021-03-09
Also published as: FI3794946T3; EP3794946A1; EP3794946B1; CN113163776A; US20210239176A1; PL3794946T3; ES2938731T3; CN113163776B; JP2020099300A; CA3103957A1; DK3794946T3; WO2020137402A1; EP3794946A4; CA3103957C; US11639743B2; JP7270375B2

Abstract

dispositivo de suporte elástico. a presente invenção refere-se a um dispositivo de suporte elástico de acordo com uma modalidade que compreende: um primeiro elemento incluindo um primeiro ímã; e um segundo elemento incluindo um segundo ímã, que é disposto de modo a estar voltado para o primeiro elemento e que pode ser móvel em relação ao primeiro elemento quando recebendo uma força externa. o elemento de suporte elástico é configurado de modo que a força magnética, agindo entre o primeiro ímã e o segundo ímã, age para manter o segundo elemento em uma posição in situ quando o segundo elemento não recebe uma força externa, e para retornar o segundo elemento para a posição in situ quando o segundo elemento não se move recebendo uma força externa.

Description

“DISPOSITIVO DE SUPORTE ELÁSTICO” Campo da Invenção

[0001] A presente descrição refere-se a um dispositivo de suporte elástico. Fundamentos da Invenção

[0002] Pode haver uma necessidade de função de flexibilidade que mantém um elemento de máquina em uma posição fixa a qualquer momento e permite, quando uma força externa de uma certa magnitude ou mais atua sobre o elemento de máquina, que o elemento de máquina escape da posição fixa na mesma direção que a força externa, e quando a força externa cai abaixo de certa magnitude, retorne para a posição fixa. Por exemplo, no caso de traçar uma determinada trajetória com uma ferramenta fixada na ponta de um braço articulado multi-eixo, é necessário, quando a ferramenta é empurrada em uma direção que se desvia da trajetória planejada por uma força externa, gerar uma força de reação para empurrá-la de volta contra a força externa e, quando a força externa desaparece, retornar a ferramenta para a posição fixa.

[0003] O Documento de Patente 1 descreve um mecanismo de corte para cortar carne com osso de um animal abatido para separar a carne do osso, onde a função mencionada acima é realizada suportando elasticamente uma faca com uma mola de compressão ou similar. Lista de Citações

[0004] Literatura Patentária

[0005] Documento Patentário 1: WO 2008/096460A Sumário da Invenção

[0006] Problemas a Serem Resolvidos

[0007] Geralmente, a função de flexibilidade é realizada usando a energia de um cilindro de ar, um cilindro hidráulico, ou um motor, ou conforme descrito no Documento Patentário 1, por meio de uma mola de compressão ou um peso, que não usa energia externa. No entanto, esses meios têm muitas partes de contato, tal como partes deslizantes, de modo que o atrito nas partes de contato desperdiça energia e, portanto, requer uma grande quantidade de energia, o que inevitavelmente causa um problema que faz com que o dispositivo seja de grande tamanho. Além disso, os meios, tais como uma mola de compressão e um peso, que não usam energia externa, precisam de um grande espaço, uma vez que o bloco de guia e a mola de compressão têm comprimentos na direção de operação de flexibilidade.

[0008] Um objetivo de uma modalidade é fornecer um dispositivo compacto, reduzindo as partes de contato e reduzindo a influência de atrito em um elemento de máquina com a função de flexibilidade. Solução para os Problemas

[0009] (1) Um dispositivo de suporte elástico de acordo com uma modalidade compreende: um primeiro elemento incluindo um primeiro ímã; e um segundo elemento incluindo um segundo ímã, disposto de modo a estar voltado para o primeiro elemento, e móvel em relação ao primeiro elemento em resposta ao recebimento de uma força externa. Uma força magnética agindo entre o primeiro ímã e o segundo ímã mantém o segundo elemento em uma posição original quando o segundo elemento não recebe uma força externa, e a força magnética retorna o segundo elemento para a posição original quando o segundo elemento é movido devido ao recebimento de uma força externa.

[0010] Aqui, o termo “posição original” indica a posição do segundo elemento quando nenhuma força externa é aplicada ao segundo elemento.

[0011] Na configuração acima (1), quando nenhuma força externa é aplicada ao segundo elemento, a força magnética atuando entre o primeiro elemento e o segundo elemento é equilibrada, de modo que o segundo elemento é mantido na posição original. Quando uma força externa é aplicada ao segundo elemento, e o segundo elemento é movido, a força magnética que atua no segundo elemento perde o equilíbrio e tende a retornar o segundo elemento para a posição original, de modo que o segundo elemento retorna para a posição original uma vez que a força externa não é mais aplicada. Uma vez que a força magnética atua no segundo elemento de uma maneira sem contato, nenhum atrito é gerado no caminho de transmissão da força magnética. Consequentemente, é possível reduzir a energia necessária para mover o segundo elemento, e uma vez que um espaço não é necessário para o comprimento de uma mola na direção de operação do segundo elemento ao contrário do elemento de mola, é possível obter uma configuração de dispositivo compacto. Além disso, uma vez que a força magnética é uma força de impulsão sem contato, a força que atua no segundo elemento é estável, de modo que o segundo elemento pode ser mantido na posição original com alta precisão quando nenhuma carga é aplicada.

[0012] (2) Em uma modalidade, na configuração (1) acima, uma primeira superfície formada pelo primeiro elemento e uma segunda superfície formada pelo segundo elemento estão dispostas de modo a estarem voltadas uma para a outra, e o primeiro ímã está disposto na primeira superfície, e o segundo ímã está disposto na segunda superfície.

[0013] Com a configuração (2) acima, uma vez que o primeiro ímã e o segundo ímã estão dispostos nas superfícies voltadas uma para a outra, eles podem ser dispostos próximos um do outro. Consequentemente, as forças magnéticas geradas pelos dois ímãs podem agir efetivamente uma sobre a outra.

[0014] (3) Em uma modalidade, na configuração (1) ou (2) acima, o primeiro ímã e o segundo ímã são dispostos de modo que diferentes polos magnéticos estejam voltados um para o outro na posição original para gerar uma força de atração entre o primeiro ímã e o segundo ímã. Com a configuração (3) acima, quando nenhuma força externa é aplicada ao segundo elemento, o segundo elemento é mantido na posição original pela força de atração agindo entre o primeiro elemento e o segundo elemento.

[0015] Quando o segundo elemento é movido da posição original devido a uma força externa, a força magnética funciona para retorná-lo para a posição original pela força de atração agindo entre o primeiro elemento e o segundo elemento. Consequentemente, quando a força externa não é mais aplicada ao segundo elemento, o segundo elemento pode retornar para a posição original.

[0016] (4) Em uma modalidade, na configuração (3) acima, cada um dentre o primeiro ímã e o segundo ímã inclui uma pluralidade de ímãs dispostos em intervalos ao longo de uma direção de movimento do segundo elemento, e a pluralidade de ímãs do primeiro ímã e do segundo ímã é disposta de modo que os polos magnéticos alternadamente diferentes ao longo da direção de movimento do segundo elemento estão voltados para contra-ímãs.

[0017] Com a configuração (4) acima, quando nenhuma força externa é aplicada ao segundo elemento, o segundo elemento é mantido na posição original pela força de atração agindo entre o primeiro elemento e o segundo elemento. Quando o segundo elemento é movido da posição original devido a uma força externa, cada segundo ímã recebe uma força de atração a partir do primeiro ímã disposto a montante na direção de movimento, e recebe uma força de repulsão a partir do primeiro ímã disposto à jusante na direção de movimento. Consequentemente, quando a força externa não é mais aplicada ao segundo elemento, o segundo elemento pode retornar para a posição original rápida e precisamente.

[0018] (5) Em uma modalidade, na configuração (1) ou (2) acima, um primeiro polo magnético do primeiro ímã está disposto de modo a estar voltado para o segundo elemento, e o primeiro polo magnético do segundo ímã está disposto de modo a estar voltado para o primeiro elemento, e uma força de repulsão agindo entre o primeiro elemento e o segundo elemento é equilibrada quando o segundo elemento está na posição original, e a força de repulsão atua entre o primeiro elemento e o segundo elemento, de modo a retornar o segundo elemento para a posição original quando o segundo elemento é movido devido a uma força externa atuando no segundo elemento.

[0019] Aqui, os primeiros polos magnéticos do primeiro ímã e do segundo ímã são destinados a ser o mesmo polo magnético.

[0020] Com a configuração (5) acima, quando o segundo elemento está na posição original, a força de repulsão agindo no segundo elemento é equilibrada, de modo que o segundo elemento é mantido na posição original. Quando uma força externa é aplicada ao segundo elemento, e o segundo elemento é movido, este equilíbrio é perdido, e a força de repulsão tende a retornar o segundo elemento para a posição original, de modo que o segundo elemento retorna para a posição original quando a força externa não é mais aplicada.

[0021] (6) Em uma modalidade, na configuração (5) acima, cada um do primeiro ímã e do segundo ímã inclui uma pluralidade de ímãs dispostos em intervalos ao longo de uma direção de movimento do segundo elemento, e cada um da pluralidade de ímãs do primeiro ímã é disposto em uma posição intermediária entre a pluralidade de ímãs do segundo ímã ao longo da direção de movimento do segundo elemento na posição original.

[0022] Com a configuração (6) acima, quando o segundo elemento está na posição original, as forças de repulsão do primeiro elemento em ambos os lados na direção de movimento do segundo elemento são equilibradas, de modo que o segundo elemento é mantido na posição original. Quando uma força externa é aplicada ao segundo elemento, e o segundo elemento é movido, as forças de repulsão que atuam em cada ímã perdem o equilíbrio, e uma força é gerada para retornar o segundo elemento para a posição original. Consequentemente, quando a força externa não é mais aplicada, o segundo elemento pode retornar para a posição original precisamente.

[0023] (7) Em uma modalidade, em qualquer uma das configurações (1) a (6) acima, pelo menos um do primeiro ímã ou do segundo ímã é composto por um ímã permanente.

[0024] Com a configuração (7) acima, é possível eliminar a necessidade de um cabo para fornecer corrente ao primeiro ímã ou ao segundo ímã, conforme exigido em um eletroímã. Portanto, não há risco de que o cabo fique emaranhado com o primeiro elemento ou o segundo elemento pelo movimento dos elementos, dificultando a livre movimentação do segundo elemento, ou que a presença do cabo limite a quantidade de movimento do segundo elemento.

[0025] (8) Em uma modalidade, em qualquer uma das configurações (1) a (7) acima, o primeiro elemento constitui um de um eixo interno ou um eixo externo de uma estrutura dupla, e o segundo elemento constitui o outro do eixo interno ou do eixo externo, e um do eixo interno ou do eixo externo é rotativo em torno de um eixo geométrico do eixo interno e do eixo externo em relação ao outro do eixo interno ou do eixo externo.

[0026] Com a configuração (8) acima, é possível realizar a operação de flexibilidade na qual o segundo elemento é elasticamente suportado por uma força de impulsão contra o movimento de oscilação em torno do eixo geométrico do segundo elemento e retornado para a posição original.

[0027] (9) Em uma modalidade, em qualquer uma das configurações (1) a (8) acima, o segundo elemento é deslizável em relação ao primeiro elemento.

[0028] Com a configuração (9) acima, é possível realizar a operação de flexibilidade na qual o segundo elemento é elasticamente suportado por uma força de impulsão contra o movimento de deslizamento do segundo elemento e retornado para a posição original.

[0029] (10) Em uma modalidade, na configuração (9) acima, o primeiro elemento constitui um de um eixo interno ou um eixo externo de uma estrutura dupla, e o segundo elemento constitui o outro do eixo interno ou do eixo externo, e um do eixo interno ou do eixo externo é móvel ao longo de uma direção axial do eixo interno e do eixo externo em relação ao outro do eixo interno ou do eixo externo.

[0030] Com a configuração (10) acima, uma vez que o primeiro elemento e o segundo elemento são formados pelo eixo interno e pelo eixo externo da estrutura dupla, o segundo elemento pode se mover de forma estável na direção axial, e um espaço pode ser facilmente garantido para dispor a parte de geração de força de impulsão em superfícies opostas do eixo interno e do eixo externo.

[0031] (11) Em uma modalidade, em qualquer uma das configurações (1) a (10) acima, o segundo elemento inclui uma parte de fixação para fixar uma parte alvo de suporte.

[0032] Com a configuração (11) acima, uma vez que o segundo elemento inclui a parte de fixação para fixar uma parte alvo de suporte, um trabalho desejado pode ser executado usando a parte alvo de suporte fixada ao segundo elemento como uma ferramenta, e a função de flexibilidade pode ser fornecida à ferramenta. Efeitos Vantajosos

[0033] De acordo com algumas modalidades, em um elemento de máquina tendo a função de flexibilidade, é possível reduzir o atrito que atua sobre o elemento de usinagem e, assim, reduzir a energia necessária. Além disso, uma vez que não é necessário um espaço para o comprimento de uma mola de compressão, conforme exigido no sistema de mola de compressão, é possível obter um dispositivo compacto. Breve Descrição dos Desenhos

[0034] A Figura 1 é uma vista transversal frontal de um dispositivo de suporte elástico de acordo com uma modalidade.

[0035] A Figura 2 é uma vista transversal planificada tomada ao longo da linha A- A na Figura 1.

[0036] A Figura 3 é uma vista transversal frontal de um dispositivo de suporte elástico de acordo com uma modalidade.

[0037] A Figura 4A é uma vista transversal planificada tomada ao longo da linha B-B na Figura 3.

[0038] A Figura 4B é uma vista transversal planificada tomada ao longo da linha B-B na Figura 3.

[0039] A Figura 5 é uma vista transversal frontal de um dispositivo de suporte elástico de acordo com uma modalidade (seção transversal C-C na Figura 6A).

[0040] A Figura 6A é uma vista transversal planificada de um dispositivo de suporte elástico de acordo com uma modalidade.

[0041] A Figura 6B é uma vista transversal planificada de um dispositivo de suporte elástico de acordo com uma modalidade (seção transversal D-D na Figura 5).

[0042] A Figura 7A é uma vista transversal planificada de um dispositivo de suporte elástico de acordo com uma modalidade.

[0043] A Figura 7B é uma vista transversal planificada de um dispositivo de suporte elástico de acordo com uma modalidade.

[0044] A Figura 8 é um diagrama de distribuição de linhas de campo magnético de um dispositivo de suporte elástico de acordo com uma modalidade.

[0045] A Figura 9 é um diagrama de distribuição de linhas de campo magnético de um dispositivo de suporte elástico de acordo com uma modalidade.

[0046] A Figura 10 é um diagrama de distribuição de linhas de campo magnético de um dispositivo de suporte elástico de acordo com uma modalidade.

[0047] A Figura 11 é um diagrama de distribuição de linhas de campo magnético de um dispositivo de suporte elástico de acordo com uma modalidade.

Descrição Detalhada da Invenção

[0048] As modalidades da presente invenção serão agora descritas em detalhes com referência aos desenhos em anexo. Pretende-se, no entanto, que, a menos que seja particularmente identificado, dimensões, materiais, formas, posições relativas e similares dos componentes descritos nas modalidades sejam interpretados como ilustrativos apenas e não se destinem a limitar o escopo da presente invenção.

[0049] Por exemplo, uma expressão de arranjo relativo ou absoluto, como “em uma direção”, “ao longo de uma direção”, “paralela”, “ortogonal”, “centrada”, “concêntrica” e “coaxial” não deve ser interpretada como indicando apenas o arranjo em um sentido literal estrito, mas também inclui um estado em que o arranjo é relativamente deslocado por uma tolerância, ou por um ângulo ou uma distância pela qual é possível alcançar a mesma função.

[0050] Por exemplo, uma expressão de um estado igual, tal como “mesmo”, “igual” e “uniforme”, não deve ser interpretada como indicando apenas o estado em que o recurso é estritamente igual, mas também inclui um estado em que há uma tolerância ou uma diferença que ainda pode atingir a mesma função.

[0051] Além disso, por exemplo, uma expressão de uma forma tal como uma forma retangular ou cilíndrica não deve ser interpretada como apenas a forma geometricamente estrita, mas também inclui uma forma com irregularidades ou cantos chanfrados dentro da faixa em que o mesmo efeito pode ser alcançado.

[0052] Por outro lado, uma expressão tal como “compreende”, “inclui”, “tem”, “contém” e “constitui” não é destinada a ser exclusiva de outros componentes.

[0053] As Figuras 1 a 7A e 7B mostram um dispositivo de suporte elástico 10 (10A, 10B, 10C, 10D) de acordo com algumas modalidades. Cada dispositivo de suporte elástico 10 (10A a 10D) inclui um primeiro elemento 12 (12A, 12B) tendo um primeiro ímã 16, e um segundo elemento 14 (14A, 14B) tendo um segundo ímã 18 e disposto de modo a estar voltado para o primeiro elemento 12. O segundo elemento 14 é configurado para ser móvel em relação ao primeiro elemento 12 em resposta ao recebimento de uma força externa. Uma força magnética agindo entre o primeiro ímã 16 e o segundo ímã 18 mantém o segundo elemento 14 na posição original quando o segundo elemento não recebe a força externa F ou a força externa F’, e retorna o segundo elemento 14 para a posição original quando o segundo elemento 14 é movido em resposta ao recebimento da força externa F ou da força externa F’.

[0054] Quando a força externa F ou a força externa F’ não é aplicada ao segundo elemento 14, a força magnética agindo entre o primeiro elemento 12 e o segundo elemento 14 é equilibrada, de modo que o segundo elemento 14 é mantido na posição original. Quando a força externa F ou a força externa F’ é aplicada ao segundo elemento 14, e o segundo elemento 14 é movido na direção da seta “a”, a força magnética que atua no segundo elemento 14 perde o equilíbrio e tende a retornar o segundo elemento 14 para a posição original, de modo que o segundo elemento 14 retorna para a posição original quando a força externa F ou a força externa F’ não é mais aplicada. Assim, a função de flexibilidade é alcançada. Uma vez que a força magnética atua no segundo elemento 14 de uma maneira sem contato, nenhum atrito é gerado no caminho de transmissão da força magnética. Consequentemente, é possível reduzir a energia necessária para mover o segundo elemento 14, e uma vez que um espaço não é necessário para o comprimento de uma mola na direção de operação do segundo elemento 14 ao contrário do elemento de mola, é possível obter uma configuração de dispositivo compacta. Além disso, uma vez que a força magnética é uma força de impulsão sem contato, a força que atua no segundo elemento 14 é estável, de modo que o segundo elemento 14 pode ser mantido na posição original com alta precisão quando nenhuma carga é aplicada.

[0055] Em uma modalidade, como mostrado em cada figura, o segundo elemento 14 é integralmente fornecido com uma parte alvo de suporte 20 para fixar uma parte de fixação 22. Com esta configuração, um trabalho desejado pode ser realizado usando a parte de fixação 22 fixada ao segundo elemento 14 como uma ferramenta, e a função de flexibilidade pode ser fornecida à ferramenta. O segundo elemento 14 é configurado para ser rotativo quando a parte de fixação 22 recebe força externa F ou força externa F’ em uma certa direção, isto é, a força externa F ou a força externa F’ em uma direção na qual o segundo elemento 14 pode rotacionar (direção da seta “a”).

[0056] Em uma modalidade, uma primeira superfície 12a formada pelo primeiro elemento 12 e uma segunda superfície 14a formada pelo segundo elemento 14 estão dispostas de modo a estarem voltadas uma para a outra. O primeiro ímã 16 é disposto na primeira superfície 12a e o segundo ímã 18 é disposto na segunda superfície 14a. O primeiro ímã 16 disposto na primeira superfície 12a e o segundo ímã 18 disposto na segunda superfície 14a podem ser dispostos próximos um do outro. Consequentemente, as forças magnéticas geradas pelos dois ímãs podem interagir efetivamente.

[0057] Em uma modalidade, no dispositivo de suporte elástico 10 (10A) mostrado nas Figuras 1 e 2 e no dispositivo de suporte elástico 10 (10C) mostrado nas Figuras 5, 6A e 6B, o primeiro ímã 16 e o segundo ímã 18 são dispostos de modo que diferentes polos magnéticos estão voltados um para o outro na posição original. Com essa configuração, uma força de atração ocorre entre o primeiro ímã 16 e o segundo ímã 18, de modo que, quando a força externa F ou a força externa F’ não é aplicada ao segundo elemento 14, o segundo elemento 14 é mantido na posição original pela força de atração agindo entre o primeiro elemento 12 e o segundo elemento 14. Quando o segundo elemento 14 é movido a partir da posição original devido à força externa F ou força externa F’, a força magnética trabalha para retornar o segundo elemento 14 para a posição original pela força de atração que atua entre o primeiro elemento 12 e o segundo elemento 14. Consequentemente, quando a força externa F ou a força externa F’ não é mais aplicada, o segundo elemento 14 pode retornar para a posição original.

[0058] No dispositivo de suporte elástico 10 (10A, 10C), em uma modalidade, o primeiro ímã 16 e o segundo ímã 18 estão dispostos de modo que, na posição original, os ímãs se sobrepõem na direção de movimento do segundo elemento 14, isto é, na direção de extensão da primeira superfície 12a e da segunda superfície 14a (direção da seta “a”). Com essa configuração, o primeiro ímã 16 e o segundo ímã 18 podem exercer uma força de atração um no outro, de modo que mesmo quando o segundo elemento 14 é movido a partir da posição original devido à força externa F ou força externa F’ agindo na parte alvo de suporte 20, o segundo elemento 14 pode retornar para a posição original pela força de atração que atua entre o primeiro elemento 12 e o segundo elemento 14.

[0059] Em uma modalidade, o primeiro ímã 16 e o segundo ímã 18 têm o mesmo tamanho e forma, e estão dispostos em posições que coincidem completamente entre si na direção da seta “a”. Como um resultado, o primeiro ímã 16 e o segundo ímã 18 podem maximizar a força de atração de um com o outro.

[0060] Em uma modalidade, uma pluralidade dos primeiros ímãs 16 e uma pluralidade dos segundos ímãs 18 são dispostas ao longo da direção da seta “a” de modo que diferentes polos magnéticos fiquem voltados um para o outro. Como um resultado, a força de atração gerada entre o primeiro ímã 16 e o segundo ímã 18 pode ser aumentada.

[0061] Em uma modalidade, cada um do primeiro ímã 16 e do segundo ímã 18 inclui uma pluralidade de ímãs dispostos em intervalos ao longo da direção da seta “a”. As pluralidades de ímãs do primeiro ímã 16 e do segundo ímã 18 são dispostas de modo que os polos magnéticos alternadamente diferentes ao longo da direção da seta “a” estejam voltados para contra-ímãs. Isto é, os ímãs adjacentes são dispostos de modo que os polos magnéticos sejam opostos no primeiro elemento 12 e no segundo elemento 14. Por exemplo, como mostrado nas Figuras 2 e 6A, com relação à direção da seta “a”, em um certo par de ímãs, o polo sul do primeiro ímã 16 e o polo norte do segundo ímã 18 estão voltados um para o outro, e em seu par adjacente, o polo norte do primeiro ímã 16 e o polo sul do segundo ímã 18 estão voltados um para o outro.

[0062] De acordo com esta modalidade, quando a força externa F ou a força externa F’ não é aplicada ao segundo elemento 14, o segundo elemento 14 é mantido na posição original pela força de atração agindo entre o primeiro elemento 12 e o segundo elemento 14. Quando o segundo elemento 14 é movido a partir da posição original devido a uma força externa, cada segundo ímã 18 recebe uma força de atração a partir do primeiro ímã 16 disposto a montante na direção de movimento, e recebe uma força de repulsão a partir do primeiro ímã 16 disposto à jusante na direção de movimento. Consequentemente, quando a força externa não é mais aplicada ao segundo elemento 14, o segundo elemento 14 pode retornar para a posição original rápida e precisamente.

[0063] Em outra modalidade, como mostrado na Figura 2, no primeiro ímã 16 ou no segundo ímã 18, uma pluralidade de ímãs pode ser disposta ao longo de uma direção perpendicular à direção da seta “a”. Como um resultado, a força de atração com o contra-ímã pode ser aumentada. Na Figura 2, uma pluralidade de ímãs é disposta no primeiro elemento 12 na direção perpendicular. Alternativamente, uma pluralidade de ímãs pode ser disposta no segundo elemento 14 na direção perpendicular à direção da seta “a”.

[0064] Em uma modalidade, no dispositivo de suporte elástico 10 (10B) mostrado nas Figuras 4A e 4B e no dispositivo de suporte elástico 10 (10D) mostrado nas Figuras 7A e 7B, um primeiro polo magnético do primeiro ímã 16 está disposto de modo a estar voltado para o segundo elemento 14, e um primeiro polo magnético do segundo ímã 18 está disposto de modo a estar voltado para o primeiro elemento. Quando a força externa F ou a força externa F’ não é aplicada à parte de fixação 22 do segundo elemento 14, o segundo elemento 14 está na posição original, e a força de repulsão agindo entre o primeiro elemento 12 e o segundo elemento 14 é equilibrada, de modo que o segundo elemento 14 é mantido na posição original. Quando a força externa F ou a força externa F’ é aplicada à parte de fixação 22 do segundo elemento 14, e o segundo elemento 14 é movido na direção da seta “a”, a força de repulsão atua entre o primeiro elemento 12 e o segundo elemento 14 de modo a retornar o segundo elemento 14 para a posição original.

[0065] De acordo com esta modalidade, após o segundo elemento 14 tendo o segundo ímã 18 ser movido da posição original devido a uma força externa aplicada à parte de fixação 22, quando a força externa F ou a força externa F’ não é mais aplicada, o segundo elemento 14 pode retornar automaticamente para a posição original. Assim, a função de flexibilidade pode ser alcançada.

[0066] Em uma modalidade, no dispositivo de suporte elástico 10 (10B, 10D), cada um do primeiro ímã 16 e do segundo ímã 18 inclui uma pluralidade de ímãs dispostos em intervalos ao longo da direção da seta “a”. Além disso, cada um da pluralidade de ímãs do primeiro ímã 16 está disposto em uma posição intermediária entre a pluralidade de ímãs do segundo ímã 18 ao longo da direção da seta “a” na posição original. Uma vez que cada ímã que constitui o primeiro ímã 16 e o segundo ímã 18 recebe as mesmas forças de repulsão de ambos os lados na direção da seta “a”, o segundo elemento 14 é mantido na posição original quando a parte de fixação 22 não recebe a força externa F ou força externa F’.

[0067] De acordo com esta modalidade, quando a força externa F ou a força externa F’ é aplicada à parte alvo de suporte 20, e o segundo elemento 14 é movido ao longo da direção da seta “a”, as forças de repulsão atuando em cada ímã constituindo o primeiro ímã 16 e o segundo ímã 18 a partir de ambos os lados perdem o equilíbrio, e uma força para retornar para a posição original é gerada. Consequentemente, quando a força externa F ou a força externa F’ não é mais aplicada, o segundo elemento 14 pode retornar para a posição original com precisão.

[0068] Se os ímãs que constituem o primeiro ímã 16 e o segundo ímã 18 têm o mesmo tamanho e forma e geram a mesma força magnética, cada ímã recebe as mesmas forças de repulsão de ambos os lados. Consequentemente, quando a parte alvo de suporte 20 não recebe mais a força externa F ou força externa F’, o segundo elemento 14 pode retornar para a posição original com precisão.

[0069] Além disso, na posição original, quando cada ímã que constitui o primeiro ímã 16 e o segundo ímã 18 está precisamente na posição intermediária entre os contra-ímãs, cada ímã recebe as mesmas forças de repulsão de ambos os lados. Consequentemente, quando a força externa F ou a força externa F’ não é mais aplicada, o segundo elemento 14 pode retornar para a posição original com precisão.

[0070] Em uma modalidade, no dispositivo de suporte elástico 10 (10A, 10B) mostrado nas Figuras 1 a 4A e 4B, o primeiro elemento 12 (12A) constitui um de um eixo interno ou um eixo externo de uma estrutura dupla, e o segundo elemento 14 (14A) constitui o outro elemento do eixo interno ou do eixo externo. Além disso, um dentre o eixo interno ou o eixo externo é configurado para ser rotativo em torno de um eixo geométrico do eixo interno e do eixo externo em relação ao outro do eixo interno ou do eixo externo. Nas modalidades mostradas nas Figuras 1 a 4A e 4B, o eixo interno e o eixo externo formam uma estrutura dupla disposta concentricamente entre si. O primeiro elemento 12 (12A) constitui o eixo interno, e o segundo elemento 14 (14A) constitui o eixo externo. No entanto, em outra modalidade, a configuração pode ser invertida. De acordo com esta modalidade, é possível realizar uma operação de flexibilidade na qual a parte de fixação 22 é elasticamente suportada por uma força de impulsão contra o movimento de oscilação da parte de fixação 22 em torno do eixo, e retornada para a posição original.

[0071] A estrutura de suporte do primeiro elemento 12 (12A) e do segundo elemento 14 (14A) de acordo com o dispositivo de suporte elástico 10 (10A, 10B) será agora descrita. Um par de suportes de apoio 26 é fixado a uma base 24 a uma distância. O primeiro elemento 12 (12A) e o segundo elemento 14 (14A) são inseridos entre os suportes de apoio 26. O primeiro elemento 12 (12A) disposto no lado interno é fixado ao suporte de apoio 26 por meio de um parafuso 28. O segundo elemento 14 (14A) é disposto de modo a ser móvel através de um rolamento 30 disposto em torno do primeiro elemento 12.

[0072] Em uma modalidade, a primeira superfície 12a e a segunda superfície 14a têm uma forma cilíndrica, e o segundo elemento 14 (14A) é disposto de forma rotativa em torno do eixo geométrico, que é o parafuso 28.

[0073] Em uma modalidade, no dispositivo de suporte elástico 10 (10C, 10D) mostrado nas Figuras 5 a 7A e 7B, o segundo elemento 14 (14A) é configurado para ser deslizável em relação ao primeiro elemento 12 (12B).

[0074] De acordo com esta modalidade, é possível realizar a operação de flexibilidade em que a parte de fixação 22 é suportada de modo a ser móvel de forma translacional em resposta à força externa F ou força externa F’, e a parte de fixação 22 é elasticamente suportada por uma força de impulsão tal como a força magnética, e retornada para a posição original.

[0075] A Figura 7A é um diagrama correspondente à Figura 6A mostrando o dispositivo de suporte elástico 10 (10), e a Figura 7B é um diagrama correspondente à Figura 6B mostrando o dispositivo de suporte elástico 10 (10C).

[0076] Em uma modalidade, no dispositivo de suporte elástico 10 (10C, 10D), o primeiro elemento 12 (12B) inclui um de um eixo interno ou um eixo externo de uma estrutura dupla, e o segundo elemento 14 (14B) inclui o outro do eixo interno ou do eixo externo. Além disso, um do eixo interno ou do eixo externo é configurado para ser móvel ao longo da direção axial do eixo interno e do eixo externo em relação ao outro do eixo interno ou do eixo externo. De acordo com esta modalidade, o segundo elemento 14 pode se mover estavelmente na direção axial. Além disso, um espaço para dispor o primeiro ímã 16 na primeira superfície 12a e o segundo ímã 18 na segunda superfície 14a pode ser facilmente assegurado.

[0077] Nas modalidades mostradas nas Figuras 5 a 7A e 7B, o eixo interno e o eixo externo formam uma estrutura dupla dispostos concentricamente entre si. O primeiro elemento 12 (12B) constitui o eixo interno e o segundo elemento 14 (14B) constitui o eixo externo.

[0078] A estrutura de suporte do primeiro elemento 12 (12B) e do segundo elemento 14 (14B) de acordo com o dispositivo de suporte elástico 10 (10C, 10D) será agora descrita. Uma base 34 é composta por uma placa traseira 34a e placas de suporte 34b e 34c que se estendem a partir de ambas as extremidades da placa traseira 34a em uma direção perpendicular à placa traseira 34a. O eixo interno é fornecido de modo a fazer uma ponte entre as placas de suporte 34b e 34c. Um trilho de guia 36 é fornecido na superfície interna da placa traseira 34a de modo que a direção de extensão do trilho de guia 36 coincide com a direção de extensão do eixo interno. Uma base deslizante 38 é fornecida de forma deslizante no trilho de guia 36, e o eixo externo é fixado a uma guia 32 disposta em torno do eixo interno e da base deslizante 38. O eixo externo que constitui o segundo elemento 14 se move ao longo do eixo interno junto com a guia 32 e a base deslizante 38 quando a parte de fixação 22 recebe a força externa F na direção de extensão do eixo interno.

[0079] Em uma modalidade, pelo menos um do primeiro ímã 16 ou do segundo ímã 18 é composto de um ímã permanente. Com esta configuração, é possível eliminar a necessidade de um cabo para fornecer corrente ao primeiro ímã 16 ou ao segundo ímã 18, conforme exigido em um eletroímã. Portanto, não há risco de que o cabo seja emaranhado com o primeiro elemento 12 ou o segundo elemento 14 pelo movimento dos elementos, dificultando o movimento livre da parte de fixação 22, ou que a presença do cabo limite a quantidade de movimento da parte de fixação 22.

[0080] Em uma modalidade, o dispositivo de suporte elástico 10 constitui uma ferramenta de ponta fixada à ponta de um braço de robô articulado multi-eixo, e a parte de fixação 22 constitui uma ferramenta de trabalho. Ao fixar o dispositivo de suporte elástico 10 ao braço do robô com esta configuração, o dispositivo pode se mover para qualquer posição em três dimensões e executar várias operações. Neste momento, ele permite a operação de flexibilidade que suporta elasticamente a parte de fixação 22 quando a força externa F ou a força externa F’ atua na parte de fixação 22, e retorna para a posição original quando a força externa F ou a força externa F’ não atua mais. Por exemplo, quando uma faca é fixada na parte alvo de suporte 20, ela pode ser usada para cortar carne com osso de um animal abatido. Neste momento, quando a faca recebe uma força de reação do osso ou da carne de um animal abatido, a faca é elasticamente suportada contra a força de reação enquanto a faca é retraída a partir da posição original, e quando a força de reação não é mais aplicada, a faca pode retornar para a posição original. No corte de carne com osso, uma vez que múltiplos braços de robô são operados para uma carne com osso, a ferramenta de ponta do braço de robô precisa ser o mais compacta possível. O dispositivo de suporte elástico 10 pode atender a essa necessidade.

[0081] As Figuras 8 e 9 mostram a distribuição de linhas de campo magnético Mf gerado a partir do primeiro ímã 16 e do segundo ímã 18 no dispositivo de suporte elástico 10 (10A) mostrado nas Figuras 1 e 2. A Figura 8 mostra o caso em que o segundo elemento 14 (14A) está na posição original, e a Figura 9 mostra o caso em que o segundo elemento 14 (14A) é movido a partir da posição original na direção da seta “a” devido à força externa F atuando na parte de fixação 22. Como pode ser visto nesta figura, as linhas de campo magnético Mf são geradas entre os diferentes polos magnéticos, e uma força de atração é gerada entre os diferentes polos magnéticos. A densidade das linhas de campo magnético Mf é aumentada quando múltiplos ímãs são dispostos na direção perpendicular à direção de extensão da primeira superfície 12a e da segunda superfície 14a. Além disso, mesmo quando a força externa F é aplicada à parte de fixação 22, e o segundo elemento 14 é movido a partir da posição original, existe uma força de atração entre os diferentes polos magnéticos.

[0082] As Figuras 10 e 11 mostram a distribuição de linhas de campo magnético Mf gerado a partir do primeiro ímã 16 e do segundo ímã 18 no dispositivo de suporte elástico 10 (10B) mostrado nas Figuras 4A e 4B. A Figura 10 mostra o caso em que o segundo elemento 14 (14A) está na posição original, e a Figura 11 mostra o caso em que o segundo elemento 14 (14A) é movido a partir da posição original na direção da seta “a” devido à força externa F atuando na parte de fixação 22. Como pode ser visto nesta figura, as linhas de campo magnético Mf são geradas entre os diferentes polos magnéticos, e uma força de repulsão é gerada entre os mesmos polos magnéticos. Quando o segundo elemento 14 (14A) está na posição original, as mesmas forças de repulsão são aplicadas a cada ímã a partir de ambos os lados da direção de extensão da primeira superfície 12a e da segunda superfície 14a. Além disso, quando a força externa F é aplicada à parte de fixação 22, e o segundo elemento 14 (14A) é movido a partir da posição original, cada segundo ímã 18 recebe uma força de repulsão maior a partir do primeiro ímã mais próximo 16 do que do primeiro ímã mais distante 16. O segundo elemento 14 (14A) retorna para a posição original devido à diferença nas forças de repulsão em ambos os lados.

[0083] Nas modalidades descritas acima, a disposição dos polos norte e polos sul do primeiro ímã 16 e do segundo ímã 18 mostrada nos desenhos é apenas para fins ilustrativos. Por exemplo, a disposição dos polos norte e sul do primeiro ímã 16 e do segundo ímã 18 mostrada nos desenhos pode ser invertida. Aplicabilidade Industrial

[0084] De acordo com algumas modalidades, em um elemento de máquina tendo a função de flexibilidade, reduzindo as partes de contato e reduzindo a influência de atrito, é possível obter um dispositivo compacto. Lista de Símbolos de Referência

[0085] 10 (10A, 10B, 10C, 10D) Dispositivo de suporte elástico

[0086] 12 (12A, 12B) Primeiro elemento

[0087] 12a Primeira superfície

[0088] 14 (14A, 14B) Segundo elemento

[0089] 14a Segunda superfície

[0090] 16 Primeiro ímã

[0091] 18 Segundo ímã

[0092] 20 Parte alvo de suporte

[0093] 22 Parte de fixação

[0094] 24, 34 Base

[0095] 34a Placa traseira

[0096] 34b, 34c Placa de suporte

[0097] 26 Suporte de apoio

[0098] 28 Parafuso

[0099] 30 Rolamento

[0100] 32 Guia

[0101] 36 Trilho de guia

[0102] 38 Base deslizante

[0103] F, F’ Força externa

[0104] Mf Linha de campo magnético

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de suporte elástico, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro elemento incluindo um primeiro ímã; e um segundo elemento incluindo um segundo ímã e disposto de modo a estar voltado para o primeiro elemento, o segundo elemento sendo móvel em relação ao primeiro elemento em resposta ao recebimento de uma força externa, em que uma força magnética agindo entre o primeiro ímã e o segundo ímã mantém o segundo elemento em uma posição original quando o segundo elemento não recebe uma força externa, e a força magnética retorna o segundo elemento para a posição original quando o segundo elemento é movido devido ao recebimento de uma força externa.

2. Dispositivo de suporte elástico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma primeira superfície formada pelo primeiro elemento e uma segunda superfície formada pelo segundo elemento estão dispostas de modo a estarem voltadas uma para a outra, e o primeiro ímã está disposto na primeira superfície e o segundo ímã está disposto na segunda superfície.

3. Dispositivo de suporte elástico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro ímã e o segundo ímã estão dispostos de modo que diferentes polos magnéticos estejam voltados um para o outro na posição original para gerar uma força de atração entre o primeiro ímã e o segundo ímã.

4. Dispositivo de suporte elástico, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada um do primeiro ímã e do segundo ímã inclui uma pluralidade de ímãs dispostos em intervalos ao longo de uma direção de movimento do segundo elemento, e as pluralidades de ímãs do primeiro ímã e do segundo ímã são dispostas de modo que os polos magnéticos alternadamente diferentes ao longo da direção de movimento do segundo elemento estejam voltados para contra-ímãs.

5. Dispositivo de suporte elástico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um primeiro polo magnético do primeiro ímã está disposto de modo a estar voltado para o segundo elemento, e o primeiro polo magnético do segundo ímã está disposto de modo a estar voltado para o primeiro elemento, e uma força de repulsão atuando entre o primeiro elemento e o segundo elemento é equilibrada quando o segundo elemento está na posição original, e a força de repulsão atua entre o primeiro elemento e o segundo elemento de modo a retornar o segundo elemento para a posição original quando o segundo elemento é movido devido a uma força externa agindo no segundo elemento.

6. Dispositivo de suporte elástico, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que cada um do primeiro ímã e do segundo ímã inclui uma pluralidade de ímãs dispostos em intervalos ao longo de uma direção de movimento do segundo elemento, e cada um da pluralidade de ímãs do primeiro ímã está disposto em uma posição intermediária entre a pluralidade de ímãs do segundo ímã ao longo da direção de movimento do segundo elemento na posição original.

7. Dispositivo de suporte elástico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do primeiro ímã ou do segundo ímã é composto de um ímã permanente.

8. Dispositivo de suporte elástico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o primeiro elemento constitui um de um eixo interno ou eixo externo de uma estrutura dupla, e o segundo elemento constitui o outro do eixo interno ou do eixo externo, e um dentre o eixo interno ou o eixo externo é rotativo em torno de um eixo geométrico do eixo interno e do eixo externo em relação ao outro do eixo interno ou do eixo externo.

9. Dispositivo de suporte elástico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o segundo elemento é deslizável em relação ao primeiro elemento.

10. Dispositivo de suporte elástico, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o primeiro elemento constitui um de um eixo interno ou eixo externo de uma estrutura dupla, e o segundo elemento constitui o outro do eixo interno ou do eixo externo, e um do eixo interno ou do eixo externo é móvel ao longo de uma direção axial do eixo interno e do eixo externo em relação ao outro do eixo interno ou do eixo externo.

11. Dispositivo de suporte elástico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o segundo elemento inclui uma parte de fixação para fixar uma parte alvo de suporte.