FI100421B - Veitsirengasnivel - Google Patents

Description

100421

VEITSIRENGASNIVEL

Tämä keksintö kohdistuu veitslrengasniveleen, jonka avulla on tarkoitus vähentää mekaanista kitkaa ja suurentaa punnitustarkkuutta vaa'assa, jota käytetään sulan materiaalin valun yhteydessä. Veitsirengas on muotoiltu rengasmaisesti painumaan vastinpintana toimivaa sylinteripintaa vasten ja sylinteripinnan pituusakselin suuntainen liike on estetty joustavan elementin avulla.

Sulan materiaalin kuten metallin valu ja sen punnitseminen samassa yhteydessä on olennaista esimerkiksi metallianodlen valun yhteydessä, sillä anodivalun jälkeen seuraavana prosessivaiheena on elektrolyysi, jossa yksi edellytys korkean hyötysuhteen saavuttamiseksi on anodien tasalaatuisuus sekä muodon että painon suhteen. Tasalaatuisuus edellyttää, että kun painovirhe on korkeintaan ±1%, sillä ei ole käytännön merkitystä elektrolyysille.

Anodivalu tapahtuu kallistamalla valukaukaloa hydrauiisylinterillä, joka kallistaa valukehtoa, jonka päälle valukaukalo on laskettu. Kehto ja hydraulisylinterin toinen pää on laakeroitu siltaan. Kehto, hydrauiisylinteri ja silta kelluvat monimutkaisen vivuston varassa, joka muuttaa valukaukaloon kohdistuvat pystysuorat voimat yhden tai useamman vetoanturin mitattavaksi voimaksi.

Kuten edellä mainittiin, vaa'an kelluvaan osaan kohdistuvat vaakasuuntaiset voimat on kumottu lattajousiila. Ne voivat ottaa vastaan vain vetoa. Kun halutaan estää kaikki kiertymät ja siirtymät, tarvitaan jousia vähintään kuusi kappaletta.

Vain vetoa kestävät lattajouset voidaan korvata reaktiotangoilla, joiden molemmissa päissä on nivelet. Reaktiotanko pystyy ottamaan vastaan vetoa ja puristusta ja korvaa kaksi lattajousta. Käyttämällä vaa'assa kolmea reaktiotankoa lattajousien sijaan vähennetään lattajousien välysten säätötarvetta. Yhden tai useamman anturin päällä kelluva silta on tiukasti sidottu perustaan ja antureille haitallinen sivuliike on minimissään.

2 100421

Nivelissä oleva kitka ei haittaa, mikäli se pysyy samansuuruisena eikä vaihtele satunnaisesti, ja kuorman muutos tapahtuu vaihtelematta samaan suuntaan. Valukaukalon ja siinä oievan sulan metallin odotettavissa olevat liikkeet aiheuttavat kuitenkin vaihtuvia kuormituksia, varsinkin alku- ja loppupunnituksessa, jolloin mittaustuloksen pitäisi olla tarkin. Vaa'an elektroniikkaohjelmalla voidaan ottaa huomioon vaa'an lineaarisuusvirheet, mutta satunnaisia virheitä ai voi huomioida.

Eräs ratkaisu kitkojen muutoksiin olisi pallonivel, jossa laakerointi on toteutettu pintojen välisillä kuulilla. Tällainen nivel olisi tavallista palloniveltä parempi, koska normaalivoimat vaikuttavat huomattavsti vähemmän vierintäkitkaan kuin liukukitkaan. Staattisessa tapauksessa tällainen pallonivel ei kuitenkaan toimi kuin yhteen suuntaan ja siksi ne pitäisi vaa'assa asentaa pyörimisakseli vaakatasoon. Tällainen pallonivel pitää suojata hyvin korroosiota vastaan ja se vaatii säännöllistä huoltoa.

Vaa'an toiminnan kannalta on oleellista, että reaktiotangoissa esiintyvät voimat eivät vaikuta nivelien vastukseen. Ideaalitapauksessa vastus pysyy aina samana, jolloin se näkyy vain lineaarisuusvirheenä ja voidaan korjata helposti.

Autojen tukivarsissa käytetty kumipusla voisi olla ratkaisu, jossa vastus ei muutu liikaa reaktiovoimien vaihdellessa. Mutta kumin ominaisuudet voivat muuttua, ja mikäli joustot nivelissä ovat liian suuria, voi vaaka ruveta heilumaan. Heiluminen ja muutokset vaa'an asennossa vaikuttavat mittaustulokseen, joten nivelille ei voi sallia suuria joustoja.

Joustot on mahdollista poistaa käyttämällä. veitsi-pannu-ideaa. Veitsi-pannu-laakeri on yleisesti käytetty laakerointiratkaisu vaaoissa. Tällaisessa laakerissa on erittäin kovasta materiaalista tehty teräväksi hiottu veitsi, jonka terä painaa samasta materiaalista tehtyyn v-uraan. Tällainen laakeri, jonka massa keinuu veitsen kärjen varassa, ei aiheuta vastusta, mikäli veitsen kärki on kunnossa ja mikäli urassa ei ole roskia.

Nyt kehitetyn keksinnön mukaisesti on muodostettu veitsrengasnivel, jolloin veitsi tehdään renkaaksi ja vastinpinta on sylinteripinta, jolloin se

II

100421 3 voi toimia joka. suuntaan samalla tavalla Jokin joustava materiaali pitää veitslrankaan paikoillaan, joten vastinpinnan uraa ei tarvita. Keksinnön mukainen nivel ei vaadi huoltoa ja sen toiminnalliset osat ovat suojattuna lialta ja pölyltä. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät esille oheisista patenttivaatimuksista.

Keksintöä on vielä kuvattu tarkemmin oheisten kuvien avulla, jossa kuva 1 esittää keksinnön mukaista veitsirengasniveltä sivusta katsottuna, ja kuvassa 2 on kuvan 1 leikkaus A-A päältä katsottuna.

Veitsirengasnivelen 1 toiminta perustuu vastinpintana toimivan sylinterimäisen hoikin 2, jonka läpimitta on A ja veitseenkään 3, jonka reiän halkaisija on B, väliseen pieneen välykseen. Kuten nimikin jo sanoo, veitsi on rengasmainen. Välys mahdollistaa riittävät kulmamuutokset X ja Y vaaka- ja pystysuunnassa. Joustava materiaali 4, joka on sijoitettu molemmin puolin veitsirengasta, pitää veitsirenkaan paikoillaan sen pyrkiessä pois asemastaan ja estää siten muut kuin kulmamuutoksista aiheutuvat liikkeet kuten veitsirenkaan sylinteripinnan pituusakselin suuntaiset liikkeet. Joustava materiaali voi edullisesti olla esimerkiksi kumia, tai teräsjouset.

Kuvassa 2 on esitetty tilanne, jossa niveleen kohdistuu puristusjännitys.

Kun niveleen kohdistuu vetojännitys, välys on vastakkaisella puolella hoikkia.

Edellä on kuvattu tilannetta, jossa veitsirengasnivel on sijoitettu vastinpintana toimivan hoikin ulkopuolelle. Toinen käyttökelpoinen ratkaisu on sijoittaa veitsirengasnivel hoikin sisäpuolelle, jolloin hotkin sisäpinta toimii vastinpintana.

Veitsirengasnivel sallii vaakamekaniikan vaatimat pienet kulmamuutokset siten, että sen aiheuttamaa kulmamuutosta vastustava voima ei ole olennaisesti riippuvainen niveleen kohdistuvista puristus- tai vetovoimista.

100421 4 Käytännössä veitsirengas nivel toteutetaan siten, että sen ulkomitat vastaavat standardipalloniveltä. Veitsirenkaan kärki 5 on leveä ja pyöristetty, jotta se kestää murtumatta kuormitusta. Nivelen välykset sallivat 2-15 asteen, edullisesti noin viiden asteen kulmamuutoksen. Kun kulmamuutos on noin viisi astetta ja hoikin halkaisija 30 mm, ovat välykset tällöin noin 0,03 mm eli välystä ei käytännössä edes huomaa.

Keksinnön mukaisista nivelistä aiheutuva vastus on mahdollista poistaa punnitustuioksesta ja saada tarkempia tuloksia kuin käyttämällä niveltä, jossa vastus riippuu nivelissä esiintyvistä puristus- tai vetovoimista, jotka aiheuttavat kitkamomentin muutoksia kuten vaakojen reaktiotangoissa yleisesti käytetty pallonivel. Kokeiden perusteella uusi veitsirengasnivei on hystereesisominaisuuksiltaan 4-10 kertaa palloniveltä parempi

Nyt kehitettyä niveltä on mahdollista käyttää kaikissa vaakaratkaisuissa, joissa käytetään yhtä tai useampaa reaktiotankoa, joko voiman välittämiseen tai punnittavan osan sitomiseen paikalleen. On selvää, että keksintö on sovellettavissa myös muihin tarkoituksiin kuin sulan materiaalin yhteydessä tapahtuvaan punnitsemiseen.

H

Claims (7)

100421

1. Vaa'assa reaktiotankojen yhteydessä käytettävä nivel, tunnettu siitä, että nivel (1) on muodostettu rengasmaisesti veitseksi (3) painumaan vastinpintana toimivaa sylinteripintaa (2) vasten, jolloin veitseenkään (3) ja sylinteripinnan (2) välissä on välys, ja veitseenkään (3) molemmin puolin on sijoitettu joustava elementti (4j estämään veitseenkään sylinteripinnan pituusakselin suuntainen liike.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nivel, tunnettu siitä, että veitseenkään (3) kärki (5) on leveä ja pyöristetty.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nivel, tunnettu siitä, että nivelen välykset sallivat 2-15 asteen kulmamuutoksen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nivel, tunnettu siitä, että veitsirengas (3) on sijoitettu sylinterimäisen vastinpinnan (2) ulkopuolelle.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nivel, tunnettu siitä, että veitsirengas (3) on sijoitettu sylinterimäisen vastinpinnan (2) sisäpuolelle.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nivel, tunnettu siitä, että joustava elementti (4) on kumia.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nivel, tunnettu siitä, että joustava elementti (4) muodostuu teräsjousista. 6 100421