FI117731B - Vakiovoimalaitteisto ja -menetelmä - Google Patents

Description

1 1 7731 . ' Γ

Vakiovoimalaitteisto ja -menetelmä - Apparat och förfarande för konstant kraft ; Tl

Keksinnön tausta 5 Keksinnön alue

Esillä olevan keksinnön kohteena on yleisesti menetelmä ja laitteisto olennaisesti vakioreaktiovoiman tuottamiseksi vastineena siirtämiseen, riippumatta siirtämisen suuruuteen tai vaihteluun

Tekniikan taso 10 Monet teolliset sovellutukset voivat hyötyä laitteesta, jossa olennaisesti vakiovoima syötetään vastineena vaihtelevaan, sovellettuun siirtosyöttöön. Tällaiset laitteet kohdistavat vakiovoiman sovellutuksissa, joissa voimaa kohdistava yksikkö ei ylläpidä vakiovälimatkaa yksikköön, johon voima kohdistetaan. Joskin vakiovoima käsitteenä on helppo kuvailla ja ymmärtää, ei se kuitenkaan ole helppo toteuttaa käytännös-15 sä. Useimmat tavanomaiset aineet ja laitteet noudattavat tyypillistä voima/siirtosuh-detta: kun tiettyyn kappaleeseen kohdistettu siirtymä kasvaa, kasvaa voima vastaavasti. Tämä tavallinen on ehkä helpointa ymmärtää analysoimalla perinteistä meka-·:··: nilkkaa, joka kuvailee voiman ja jousten taipumisen välistä suhdetta. Jouseen koh- ;***; distettu voima (F) on suhteellinen matkaan, jota jousi taivutetaan (d) ja "jousivaki- • · · .*:*. 20 oon", k, jota hyvin tunnettu yhtälö F = kd kuvaa. Vaikka jousivakio saattaa vaihdel- • * * .*··. la jousesta toiseen, tuottaa tavanomainen jousi enemmän voimaa siirtymän kasvaes- • · sa. Käänteisesti, kun jouseen kohdistettu siirtymä vähenee, kasvaa jousen voiman- • · tuotto. Luontevimmat aineet reagoivat samalla tavalla kohdistettuun siirtymään: • · ***** siirtymän kasvaessa, eli kun aine puristuu kokoon, kasvaa aineen kokoonpuristami- 25 seen tarvittava voima suhteellisesti. Tämä suhde pätee useimpiin aineisiin taivutta- : *.* mattomassa tilassa. .

· # '' ♦ · • * ···.·.

Näistä ongelmista huolimatta on kehitetty vakiovoimalaitteita. Eräs ala, jolla on « · · käytetty vakiovoimalaitteita, on materiaalien testaaminen. Valmistus- tai kehitysma- > • · *·;»’ teriaalit läpikäyvät jatkuvia mekaanisia testejä materiaalin mekaanisten ominaisuuk- : :*: 30 sien päättämiseksi. Materiaalit on usein hyväksyttävä testausmatriisissa, ennen kuin ·:··· ne niitä voidaan käyttää tuotannossa. Tällaisiin testeihin kuuluu usein materiaalien jatkuva jännitystestaus. Tällaisten testien suorittamiseksi, on kehitetty koneita, jotka tuntevat/aistivat materiaaliin kohdistettavan voiman ja säätävät materiaalin kohdistettua siirtymää vakiovoiman ylläpitämiseksi. Vastaavia koneita on kehitetty suorit- ' : : ; 2 117731 • · -? ;*1 tamaan kulutustestejä, joissa jatkuva/vakiohankausvoima kohdistetaan materiaalin tietyn ajanjakson. Koska materiaali kuluu/hankautuu testin aikana, täytyy hankaus-voiman kohdistin liikkua ylläpitääkseen kosketuksen materiaalin kanssa. Halutusta liikkeestä riippumatta, on hankausvoiman kohdistimen ylläpidettävä vakiovoima.

i 5 Tällaisiin testeihin kehitetyt koneet pystyvät tarkasti kohdistamaan yhtenäisen voiman, vaihtelevista siirtymistä huolimatta, mutta ne ovat erittäin hienostuneita ja vaativat useita komponentteja ja suhteellisen laajan toimintatilan. Yleensä ne sisältävät voimantunnistus- ja palauteohjausjärjestelmän testauskoneiston lisäksi, mistä syystä vakiovoimalaitteet ovat epäkäytännöllisiä pienissä sovellutuksissa ja yleisesti 10 erittäin kalliita. Tällaisiin laitteisiin liittyvät suuret kustannukset estävät niiden käyttämisen monilla aloilla, joilla vakiovoimalaitteet muuten olisivat erittäin haluttuja.

Tästä syystä, kun vakiovoimalaitetta tarvitaan pieniin tai yksinkertaisiin toimintoihin, simuloidaan vakiovoimalaite usein käyttämällä ei-vakiovoimalaitteita ja kompensoimalla vaihtelevat voimareaktiot. Tällaisissa simuloiduissa laitteissa käytetään 15 usein tavanomaisia jousia, jotka edellä esitetyllä tavalla eivät ole vakiovoimalaittei- ta. Koska vakiovoimajännitysj ousia on kehitetty, uskotaan että vakiovoimajännitys-jousia on tähän mennessä simuloitu ainoastaan kohtuullisen menestyksekkäästi. Tavanomaisten jännitysjousien käyttäminen vakiovoimasimulaattoreina on johtanut moniin ongelmiin, useimmat moottoriharjat on esimerkiksi varustettu jousilla, jotka 20 ylläpitävät kosketusta harjojen ja roottorin välillä. Ihanteellisessa tapauksessa, harjat 4 "*" kohdistaisivat vakiovoiman roottoriin. Mutta kun harjat kuluvat, jouset venyvät • * · i>#>: kompensoidakseen hävinnyttä harja-ainetta. Jouset venyvät tällöin alkuperäisen siir- :T: tymän yli. Kuten kaavio F = kd osoittaa, kohdistavat jouset tällöin eri voiman kuin alun perin kohdistetun voiman johtuen venymiserosta. Vaihtelut jousivoimissa voi- * * * 25 vat vaikuttaa moottorien suorituskykyyn negatiivisesti ja voivat johtaa epätasaiseen « » .···, kulutukseen ja harjojen ennenaikaiseen loppumiseen.

···

Toinen esimerkki alasta, jolla vakiovoimalaitteet ovat tarpeen, on sähkökoskettimet.

M I

: V Suunnittelijat painottavat erittäin paljon korkeajaksoisten sähkökosketinten luotet- • * * i...: tavuutta. Sähkökoskettimien luotettavuuteen eniten vaikuttava tekijä on kosketus- 30 pintojen kosketusolosuhteet. Kosketusolosuhteisiin vaikuttavat eniten kaksi para- .··*, metriä, nimittäin pinnan viimeistely ja koskettimen normaalivoima kosketuksessa.

• *

Kun koskettimen normaalivoima ylläpidetään tietyn tason yläpuolella, saavutetaan : suurempi luotettavuus. Kosketuksen normaalivoimien on oltava riittävän pienet pinnoitteiden vahingoittumisen minimoimiseksi kosketuksen keston ajan, mutta sen 35 on oltava riittävän iso voittaakseen tasoerot ja muut geometriset vaihtelut. Täten • · 117731 ; ; 3 t hyvä sähkökosketin ylläpitäisi muuttumattoman, optimaalisen kosketusvoiman riippumatta taipumavaihteluista, jotka johtuvat kokoonpanosta tai käytöstä.

*

Tavanomaiset sähkökoskettimet usein yrittävät simuloida tätä optimaalista vakio-voimaa käyttämällä tavanomaisia jousia. Yleisiä esimerkkejä ovat pogotyyppiset 5 liittimet ja uloketyyppiset liittimet, joissa käytetään painejousia. Vaikka näissä liit-timissä käytetyt jouset ovat erilaiset on tavoite kuitenkin sama. Jouset valitaan, jotta ne aikaansaisivat vakioreaktiovoiman sähkökosketuskohdassa. Tavanomaisten jous-ten rajoituksista johtuen, optimaalista voimaa ei kuitenkaan ole mahdollista ylläpitää eri siirtymisten ajan. Tämän kompensoimiseksi, käytetään hyvin tiukkoja ko-10 koonpanoja ja käyttötoleransseja, koska liitinten suunnittelijoiden on varmistuttava siitä, että kosketus jousen kanssa tapahtuu kapealla jousen liikkumisalueella. Tällä tavalla ylläpidetään suhteellisen vakiona pysyvä voima kosketuskohdassa, mutta kokoonpanon aikana tarvitaan suuria ja kalliita rajoituksia. Tällaiset simuloidut va-kiovoimakoskettimet eivät myöskään sovi ympäristöihin, joissa esiintyy värinää tai 15 liikettä. Lentokoneisiin, ajoneuvoihin ja raskaisiin laitteisiin ja vastaaviin sovellutuksiin tarvitaan sähköliittimet, jotka pystyvät ylläpitämään vakiokosketusvoiman myös värinän yhteydessä ja osien liikkuessa keskenään.

Keksinnön yhteenveto

On todettu, että olisi edullista kehittää vakiovoimamenetelmän ja yksinkertaisen ra- *:**: 20 kenteen omaavan laitteiston, joka tuottaa vakioreaktiovoiman kohdistetun siirtymän :***: vastineena. Lisäksi on todettu, että olisi edullista kehittää sähkökosketin, joka tuot- * · taa riittävän vakiovoiman. Edelleen on todettu, että olisi edullista kehittää telakoin-• · · 7 * .*··. tiasema, jota käytetään olennaisen vakiokosketusvoiman omaavan telakoitavan yk- i • · * ? sikön kanssa.

• · · * · * · * * * ·...· 25 Keksintö aikaansaa vakiovoimalaitteiston, jossa on ei-tasomaisen pinnan omaava kampi; myötäävän kappaleen, jolla on vapaa pää, kiinteä pää, ja välissä oleva kos- .

:*·*: ketusalue. Myötäävän kappaleen vapaa kiinnittyy liukuvasti kämmen ei-tasomai- seen pintaan ja myötäävä kappale jatkuvasti aikaansaa olennaisesti vakioreaktio- • · * Λ voiman välissä olevalla kosketusalueella, riippumatta välissä olevan kosketusalueen 30 suuruudesta tai siirtymämuutoksesta.

* · • · t · t : X Esillä olevan keksinnön yksityiskohtaisemman muodon mukaisesti myötäävä kap- • * · pale voi sisältää joustavan puomin/säteen, jolloin joustava puomi on muotoiltu si- ten, että siinä on ensimmäinen kaareva osa, joka ulottuu kiinteästä päästä poispäin kammesta ja kaareutuu takaisin kampea kohti, toinen kaareva osa, joka ulottuu en-35 simmäisestä kaarevasta osasta vastakkaiseen kaareen poispäin kammesta, ja koi- • · 4 "jj 1 1 7731 - ' mannen kaarevan osan, sisältäen välissä olevan kosketuspisteen, joka ulottuu toisesta kaarevasta osasta ja kaareutuu takaisin kohti kämmen pintaa. Myötäävä kappale voi myös sisältää jousen ja sähköä johtavaa materiaalia.

Esillä olevan keksinnön yksityiskohtaisemman sovellutuksen mukaisesti ei-tasomai- } 5 nen nokan pinta voi olla kaarimainen tai se voi olla kaareva kiila.

Esillä olevan keksinnön yksityiskohtaisemman sovellutuksen mukaisesti laitteisto sisältää sähkökoskettimen, jossa on ei-tasomainen pinnan käsittävä nokka, ja joustavan kappaleen, joka pystyy johtamaan sähköä ja jolla on vapaa pää, kiinteä pää, ja välikosketinalue niiden välissä. Joustavan kappaleen vapaa pää liukuvasti kiinnittyy 10 nokan ei-tasomaiseen pintaan ja joustava kappale jatkuvasti tuottaa olennaisesti va-kioreaktiovoiman välikosketinalueella riippumatta kosketinalueen suuruudesta tai siirtymän muutoksesta.

Esillä olevan keksinnön yksityiskohtaisemman sovellutuksen mukaisesti laitteisto voi olla ensimmäinen sähkökosketin, joka on liitetty ensimmäiseen laitteeseen ja 15 muotoiltu liittymään toisen laitteen toiseen sähkökoskettimeen. Ensimmäinen sähkökosketin sisältää nokan, joka sijaitsee ensimmäisessä laitteessa ja jolla on ei- ^ tasomainen pinta. Joustava kappale on sijoitettu ensimmäiseen laitteeseen nokan läheisyyteen, pystyy johtamaan sähköä, ja sillä on kiinteä pää, joka kiinnitetään ensimmäiseen laitteeseen, vapaa pää, joka liukuvasti kiinnittyy nokan ei-tasomaiseen ····: 20 pintaan, ja välikosketinalue vapaan ja kiinteän pään välissä, joka kiinnittyy toisen ;***; laitteen toiseen sähkökoskettimeen mahdollistaen sähkön virtaamisen toisen laitteen • · · toisen sähkökoskettimen ja joustavan kappaleen kiinteän pään välillä. Joustava kap- : .···. pale taipuu ainakin kahden eri asennon läpi, mukaan lukien taipumaton asento, jossa • * joustavan kappaleen vapaa pää koskettaa nokan pinnan ensimmäistä kohtaa, ja tai- • · *..! 25 punut asento, jossa joustavan kappaleen vapaa pää koskettaa nokan pinnan toista ***** kohtaa. Joustava kappale pystyy jatkuvasti kohdistamaan olennaisesti vakioreaktio- voiman joustavan kappaleen taipuessa taipumattomasta asennosta taivutettuun asen- : V toon.

• · · • · • « • * · Λ Esillä olevan keksinnön yksityiskohtaisemman sovellutuksen mukaisesti laitteisto *;*;* 30 voi olla telakointiasema, jota käytetään telakoitavan yksikön kanssa, joka sisältää * · ’·;·* pistorasian, joka sijaitsee telakointiasemassa ja joka on muotoiltu vastaanottamaan : ainakin osa telakoitavasta yksiköstä sekä telakointiasemassa olevan painetun piiri- ·;··· levyn. Telakointiasema sisältää asemaan sijoitetun nokan, jossa on ei-tasomainen ! pinta ja joustava kappale, joka sijaitsee painetulla piirilevyllä ja on sähköisesti kyt- ' 35 ketty siihen. Joustava kappale pystyy johtamaan sähköä ja se käsittää kiinteän pää, joka on kiinnitetty piirilevyyn ja joka pystyy johtamaan sähköä siihen, vapaan pään, 1 1 7731 ; /.; 5 joka liukuvasti kiinnittyy nokan pintaan, ja välikosketinalueen kiinteän ja vapaan ; pään välissä, joka ulottuu telakointiaseman runkoliittimeen. Välikosketinalue pystyy kiinnittymään telakoitavaan yksikköön, kun telakoitava yksikkö sijaitsee runko-liittimessä ja taipuisa kappale taipuu ainakin kahden eri asennon läpi, sisältäen tai-5 pumattoman asennon, jossa taipuisan kappaleen vapaa pää koskettaa nokan pinnan ensimmäistä kohtaa, kun telakoitava yksikkö poistetaan telakointiaseman runkoliit-timestä, ja taipunut asento, jossa joustavan kappaleen vapaa pää koskettaa nokan pinnan toista kohtaa, kun telakoitava yksikkö sijaitsee telakointiaseman runkoliitti-messä. Joustava kappale pystyy jatkuvasti kohdistamaan olennaisesti vakioreaktio-10 voiman telakoitavaan yksikköön, kun telakoitava yksikkö kiinnittyy joustavan kappaleen kosketinalueeseen.

Esillä olevan keksinnön yksityiskohtaisemman sovellutuksen mukaisesti keksintö esittää menetelmän vakioreaktiovoiman tuottamiseksi ensimmäisen, kiinteän komponentin ja toisen, liikkuvan komponentin välille. Menetelmä käsittää kiinteän 15 komponentin kytkemisen alustapintaan, ei-tasomaisen pinnan omaavan nokan kyt- ί kemisen alustapintaan, ja kiinteän komponentin varustamisen joustavalla kappaleella, jonka vapaa pää on liukuvassa kosketuksessa ei-tasomaisen pinnan kanssa, sen kiinteä pää on kiinnitetty alustapintaan, ja niiden välissä on välikosketinpinta. Menetelmä käsittää edelleen vaiheet, joissa liikkuvaa komponenttia siirretään koske-20 tukseen kiinteän komponentin välikosketinpinnan kanssa ja joutavan kappaleen va-paa pää pakotetaan nokan ei-tasomaisen pinnan pintaa pitkin siirtämällä joustavaa • · kappaletta liikkuvan komponentin avulla. Joustava kappale tuottaa jatkuvasti olen- *;;;* naisesti vakioreaktiovoiman välikosketinpisteen siirtämisen vastineena, riippumatta • » · välikosketinpisteen suuruudesta tai siirtymän muutoksesta.

• · • · r *' • · · :*·*· 25 Keksinnön muut ominaisuudet ja edut käyvät ilmi seuraavasta yksityiskohtaisesta : • · kuvauksesta, jossa viitataan oheisiin piirroksiin, jotka yhdessä kuvaavat esimerkkien avulla keksinnön ominaisuuksia.

: V Piirrosten lyhyt kuvaus * · » • » • · ···

Kuvio la esittää graafisen sivukuvan esillä olevan sovellutusmuodon mukaisesta • * · *·*·* 30 vakiovoimalaitteistosta; * * * ' * * * * * * · : *·, kuvio Ib esittää kuvion la mukaisen vakiovoimalaitteiston ylhäältä päin nähtynä.

• · · • · · t * *"*· Kuvio le esittää kuvion la mukaisen vakiovoimalaitteiston sivusta nähtynä, jousta van mekanismin siirtymisen jälkeen; 1 1 7731 6

Kuvio Id esittää kuvio la mukaisen vakiovoimalaitteiston vaihtoehtoisen sovellu-tusmuodon sivusta nähtynä;

Kuvio 2 esittää leikkauksen vakiovoimalaitteiston toisesta sovellutusmuodosta, kun sitä käytetään telakointiasemana; ja 5 kuvio 3 esittää graafisen sivukuvan esillä olevan keksinnön mukaisen vakiovoimalaitteiston toisesta sovellutusmuodosta.

Yksityiskohtainen kuvaus

Seuraavaksi viitataan piirroksissa esitettyihin esimerkinomaisiin sovellutusmuotoi-hin, ja seuraavassa niitä kuvataan erityisesti. On kuitenkin selvää, että tällä ei kui-10 tenkaan haluta rajoittaa keksinnön alaa. Keksinnön ominaisuuksiin tehtävät muutokset ja sovellukset, ja keksinnön periaatteiden lisäsovellukset, jotka ovat ilmeisiä alan ammattimiehelle, voidaan harkita keksinnön piirin puitteissa.

Kuvioissa la ja Ib esitetyllä tavalla esitellään yleisesti viitenumerolla 10 merkitty esillä olevan keksinnön mukainen vakiovoimalaitteisto olennaisesti vakiovoiman 15 aikaansaamiseksi. Laitteistoa voidaan yhdessä sovellutusmuodossa käyttää vakio-voimapainelaitteena. Sähkökoskettimet ja telakointiasemat voidaan mainita esimerkkeinä aloista, jotka hyötyvät tällaisen vakiovoimalaitteiston käytöstä.

··**: Laitteisto 10 sisältää nokan 12, jossa on ei-tasomainen nokan pinta 13. Lisäksi lait- teisto 10 sisältää joustavan kappaleen 14, jossa on kiinteä pää 16, vapaa pää 18 ja l

• · · L

20 välikosketinalueen 20 liikkuvan esineen kiinnittämiseksi tai kosketinpinnan, joka * .···. soveltaa siirtovoimaa 22. Joustavan kappaleen 14 vapaa pää 18 reagoi tähän voi- ...

• · maan ja liukuvasti kiinnittää nokan 12 ei-tasomaisen pinnan 13. Kuviossa Ib esite- • · *,.* tyllä tavalla, laitteistolla on leveys 17 ja sen kapeus voi vaihdella tietyn sovellutus- : « · : *··** muodon vaatimusten mukaisesti. Joustavan kappaleen 14 jousto-ominaisuudet voi- 25 daan säätää kullekin sovellutusmuodolle säätämällä kappaleen leveyttä, sekä muu- : V tamalla joustavan kappaleen muotoa tai paksuutta.

• · · • · • · • « ·

Kuviossa 1C esitetyllä tavalla, kun voima 22 kohdistetaan välikosketinalueeseen 20, • * · joustavan kappaleen 14 vapaa pää 18 liukuu nokan pintaa 13 pitkin. Katkoviiva 15 • * *"·* esittää joustavan kappaleen alkuperäistä asentoa, ennen siirtovoiman kohdistamista.

30 Joustava kappale 14 toimii jännityksen tallennuslaitteena, muistuttaen perinteistä ·;··· jousta. Toimiessaan tällä tavalla yksinään, se tuottaisi koko ajan kasvavan reaktio- voiman vastineena kohdistettuun siirtovoimaan siirtymän kasvaessa. Antamalla joustavan kappaleen 14 vapaan pään 18 seurata ei-tasomaisen nokan pinnan 13 polkua, saavutetaan mekaaninen etu. Tallennetun jännitysenergian kasvaessa jousta- 7 117731 " vassa kappaleessa, mikä normaalisti johtaisi suurempiin reaktiovoimiin, liukuu vapaa pää 18 nokan 12 pintaa 13 pitkin ja mahdollistaa suuremman voimansyötön joustavaan mekanismiin. Jännitysenergiavaraston ja mekaanisen edun yhdistelmä aikaansaa laitteiston ja menetelmän olennaisesti vakioreaktiovoiman aikaansaami-5 seksi vastineena kohdistettuun siirtymään. Tässä käytettynä termi "olennaisesti va- f kioreaktiovoima" tarkoittaa reaktiovoimaa, joka on +/- 40 % rajoissa ennalta määrä- r tystä, halutusta reaktiovoimasta. Olennaisesti vakioreaktiovoiman alueen rajaamiseksi vielä enemmän, voidaan pieni esijännite kohdistaa joustavaan kappaleeseen nollataivutuksessa esiintyvien mahdollisten hitausvoimien voittamiseksi. Pieni esi-10 jännite lasketaan sisältyvän "taipumattomaan asentoon".

On selvä, että joustavan kappaleen 14 geometria ja nokan pinta 13 ovat keskinäisessä suhteessa. Optimoinnilla on mahdollista määrittää oikea geometria ja jousivakiot, jotka tasapainottavat mekaanisen edun ja jännitysenergian tallentamisen. Nokan ja joustavan kappaleen muodot eivät rajoitu kuvioissa la-le esitettyyn sovellutusmuo-15 toon, vaan sillä voi olla monta eri muotoa, jotka ovat keskinäisessä suhteessa. Joustava kappale voi esimerkiksi sisältää joustavan tangon, esimerkiksi pitkänomaisen, joustavaa ainetta olevan lineaarisen tai kaarevan liuskan, joka pystyy joustamaan tai taipumaan. Lisäksi joustavalla kappale voi olla jousi, kuten lehti-tai kierrejousi. Lisäksi joustavalla kappaleella voi olla mikä tahansa muoto, joka mukautuu jännitys-20 energian tallentamiseen. Vastaavasti nokan 12 pinnalla 13 voi olla eri muotoja, ku- . ten seuraavassa yksityiskohtaisemmin kuvataan.

§*··· • * s

Esimerkki sovellutusmuodosta, joka voi hyötyä tällaisesta laitteistosta, on yleisesti sähkökoskettimet. Korkeajaksoisten sähkökosketinten luotettavuus on erittäin tär-keätä suunnittelijoilla. Sähkökoskettimen luotettavuuteen eniten vaikuttava tekijä on ; * * * 25 kosketinpinnan kosketusolosuhteet. Kaksi tärkeätä parametria, jotka vaikuttavat ,···, kosketusolosuhteisiin ovat pintakäsittely ja "koskettimen normaalivoima". Kun • * koskettimen normaalivoimaa ylläpidetään tietyn tason yläpuolella, saavutetaan pa- .. . rempi luotettavuus. Koskettimen normaalivoimien on oltava riittävän pienet pinnoi- \„** tusvaurioiden minimoimiseksi koskettimen eliniän aikana, mutta niiden on oltava . i * · *···* 30 riittävän suuret samantasoisuudessa esiintyvien erojen ja muiden geometristen vaih- :V: teluiden selvittämiseksi. Tällöin haluttu sähkökosketin ylläpitäisi optimaalista va- kiokosketusvoimaa riippumatta taivutuksessa esiintyvistä vaihteluista, jotka johtu- * t» . vat kokoonpanosta tai käytöstä.

• · · * · · * . , .

On selvää, että esillä olevan keksinnön mukainen laitteisto aikaansaa vakioreaktio-35 voimakokoonpanon, joka on ihanteellinen sähkökoskettimena. Täten joustava kappale 14 voi sisältää materiaalia, joka pystyy johtamaan sähköä, tai se voi itse olla 8 1 1 7731 -: muodostettu johtavasta materiaalista, esimerkiksi kuparista jne. Kiinteä pää 16 voi olla juotettu, tai muulla tavalla sähköisesti kytketty piirilevyyn tai muuhun sähkölii-tokseen. Nokan pinta 13 tai vapaa pää 18 voi olla valmistettu ei johtavasta aineesta, tai päällystetty sillä, jolloin varmistetaan sähkön virtaaminen pelkästään kiinteän :: 5 pään 16 kautta. Ulkoinen laite tai kosketin, joka esitetään kuviossa le, voi kiinnittyä -j välikosketinalueeseen 20 ja kohdistaa voiman 22 esitetyllä tavalla. Koska vakio-voimalaitteisto 10 voi kohdistaa olennaisesti vakioreaktiovoiman ulkoiseen laitteeseen, jolloin näiden välinen kosketusnormaalivoima pysytetään olennaisesti optimaalisella vakiotasolla, riippumatta siirtymän suuruudesta tai muutoksesta. Kun 10 kosketus on aikaansaatu, sähköä tai sähkösignaaleja voi virrata ulkoiseen laitteeseen tai siitä pois joustavankappaleen 14 läpi sekä kiinteään päähän 16 ja siitä pois.

Koska esillä oleva keksintö sisältää vain muutamia ja suhteellisen yksinkertaisia komponentteja, voidaan laitteisto valmistaa ja koota halvalla ja tehokkaasti. Koska reaktiovoima on olennaisesti vakio riippumatta siirtymästä, voidaan normaalisti 15 tiukkoja kokoonpanotoleransseja lieventää, koska optimaalinen normaalikosketus-voima ylläpidetään joustavan kappaleen koko matkan ajan. Lisäksi vakiovoimalait-teisto voidaan tehdä hyvin pieneksi, jolloin sitä on mahdollista käyttää monissa eri sähkölaitteissa, jotka tarvitsevat pienikokoisia komponentteja. Edelleen, kun esillä olevaa keksintöä käytetään sähkökosketinlaitteena, sitä voidaan käyttää sovellutuk-20 sissa, joissa esiintyy paljon värähtelyä ja liikettä. Koska kosketuksen normaalivoi-. ma pysyy olennaisesti vakiona, ylläpidetään optimaaliset kosketusolosuhteet riip- pumatta joustavan kappaleen siirtymän suuruudesta tai muutoksesta. Tällaista säh- • * *···* kökosketinta voidaan käyttää liittimenä lentokoneissa, ajoneuvoissa ja koneissa, • · · : joissa värähtelyä ja osien keskinäistä liikettä on vaikea kontrolloida.

··· • · • · 25 Joustavan kappaleen 14 vapaa pää 18 voidaan muotoilla kaarevaksi vapaan pään ja ]···. nokan pinnan 13 liukuvan kosketuksen helpottamiseksi. Vaihtoehtoisesti, vapaa pää • · 18 voi olla suora tai muulla tavalla muotoiltu, ja se voi olla päällystetty matalakitka- . aineella. Nokan pinta voi olla valmistettu matalakitka-aineesta, esimerkiksi poly- • · · *"·* propeenista tai Teflonista®. Nokka 12 ja joustavan kappaleen kiinteä pää 16, joista • * *···* 30 kummankaan ei tarvitse liikkua, voi olla asennettu pinnalle 11, joka esitetään kuvi- ossa Ib. Vaihtoehtoisesti nokka ja kiinteä pää voidaan asentaa erillisille pinnoille. Edullisessa sovellutusmuodossa nokan ei-tasomainen pinta on puoliympyrän muo- » » · - . toinen kuvioissa la-le esitetyllä tavalla. Nokan ei-tasomainen pinta voi olla myös • · · ·*· j muulla tavalla kaareva tai se voi olla muotoiltu kaarevaksi liitoskappaleeksi kuvios- ' ’ 35 sa Id esitetyllä tavalla. Tässä yhteydessä termiä "kaareva liitoskappale" käytetään hyvin laajassa merkityksessä kuvaamaan pitkänomaista kappaletta, jossa on ainakin kaareva osa, ja joka voi myös sisältää useita kaaria ja/tai suoria osia.

117731 9 ,'

'S

Viitaten kuvioon 2, voidaan kuvioiden la-Id mukaista laitteistoa 10 käyttää yhdessä telakointiaseman 50 kanssa, joka voi sisältää kaikki edellä esitetyt edut. Joustava kappale 14 ja nokka 12 voi olla asennettu pinnalle 110, joka voi olla osa piirilevyä tai muuta sähköliitosta. Joustava kappale 14 voi olla juotettu piirilevyn kiinteään 5 päähän 16, aikaansaaden sekä joustavan kappaleen kiinnityspisteen että piirilevyn >; sähköliitoksen. Runkoliitin 52 on suunniteltu hyväksymään ainakin osa telakoita-vasta yksiköstä 54. Telakoitava yksikkö 54 voi olla henkilökohtainen digitaalinen apuri (PDA), jota käytetään PDA-telakointiaseman kanssa, mikä helpottaa kommunikointia PDA:n ja oheiskomponenttien välillä. Telakointiasemaa 54 voidaan myös 10 käyttää sylimikrojen tai ladattavien laitteiden telakoimiseksi. Muita esimerkkejä telakoitavista yksiköistä ovat langattomat puhelimet, matkapuhelimet, digitaalikamerat, CD, MP3 tai muut kannettavat soittimet, ladattavat patterit, tietokoneen muisti-kortit tai panokset, mikrokortit, kuten PCMCIA-kortit tai vastaavat, muistisirut, muistisirut kuten välähdys-RAM, pelipanokset, mikrokortit, kovalevyasemat tai 15 muut muistilaitteet jne.

Kuviossa 2 esitetyllä tavalla telakoitava yksikkö 54 telakoidaan telakointiasemaan 50 ja sen toinen liitos 56 kiinnittyy joustavan kappaleen 14 välikosketinalueeseen 20, kun se on täysin sisällä (ks. 57). Joustava kappale 14 aikaansaa polun sähkön-johtamiseksi toisesta liitoksesta 56 piirilevyyn. Kun toinen liitos 56 kiinnittyy väli-20 kosketusalueeseen 20, siirtyy joustava kappale 14 ja vapaa pää 18 liukuu nokan pintaa 13 pitkin. On selvää, että kun joustava kappale 14 on telakoitu, se edullisesti aikaansaa olennaisesti vakioreaktiovoiman toista liitosta 56 vastaan. Toisen liitoksen * · · * · 56 ja joustavan kappaleen 14 tai kosketusalueen 20 välistä kosketinta voidaan käyt- v : tää tiedon siirtämiseksi esimerkiksi synkronoitaessa kahta konetta. Vaihtoehtoisesti *·· 25 kosketinta voidaan käyttää siirtämään sähköä laitteen lataamiseksi.

·· · * · · • ·

Kuvio 3 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen, yleisesti viitenumerolla 70 mer- • * kityn vakiovoimalaitteiston erään toisen sovellutusmuodon. Tässä sovellutusmuo-;v dossa nokka 120 sisältää kaksi ei-tasomaista nokan pintaa 130. Joustava kappale 140 sisältää kiinteän pään 160, joka voidaan kiinnittää nokkaan 120 tai toiseen pin- * · *·“' 30 taan (ei esitetä). Joustava kappale 140 voi myös sisältää toisen joustavan elementin :V: tai jousen 141 joustavuuden aikaansaamiseksi. Joustava kappale 140 voi sisältää kaksi vapaata päätä 180, jotka liukuvasti kiinnittyvät nokan pintaan 130. Koska 1*1 . \ joustavaan kappaleeseen 220 kohdistetaan siirtymä, liukuvat vapaat päät 180 nokan ; pintaa 130 pitkin ja laitteisto 70 aikaansaa olennaisesti vakioreaktiovoiman koske- 35 tusalueella 200.

1 1 7731 !, 10

Esillä olevan keksinnön käyttö ei rajoitu sähköliittimiin. Monet teolliset sovellutukset voivat hyötyä tällaisesta laitteistosta. Esillä olevaa keksintöä voidaan esimerkiksi käyttää ylläpitämään vakiovoimaan sähkömoottorin harjojen ja roottorin välillä tavanomaisten jousien sijasta, jotka ylläpitävät kosketuksen harjojen ja roottorin vä-5 Iillä. Täten esillä oleva keksintö voi tehdä suunnittelun yksinkertaisemmaksi ja pidentää harjojen ja roottoreiden elinikää. Toisena esimerkkinä esillä olevaa keksintöä voidaan käyttää materiaalien testaamiseen, haluttaessa ylläpitää vakiovoima testaus-laitteiston ja testattavan materiaalin välillä, riippumatta materiaalin tai laitteiston taipumismuutoksista. Esillä olevasta keksinnöstä voi olla hyötyä mille tahansa so-10 vellutukselle, joka vaatii vakioreaktion vastineena kohdistettuun siirtymään.

On selvä, että edellä mainitut järjestelyt ainoastaan kuvaavat esillä olevan keksinnön mukaisten periaatteiden soveltamista. Lukuisat muunnelmat ja vaihtoehtoiset järjestelyt ovat mahdollisia poikkeamatta esillä olevan keksinnön ajatuksesta ja piiristä, koska esillä oleva keksintö esitetään piirroksissa ja se kuvaillaan yksityiskoh-15 taisesti edellä yhdessä tällä hetkellä käytännöllisimpien ja edullisten sovellutusmuo-tojen yhteydessä, on ilmeistä alan ammattimiehelle, että on mahdollista tehdä lukuisia muunnelmia poikkeamatta keksinnön patenttivaatimuksissa esitettyjen periaat- : teista ja käsitteistä.

mm· • · ··· • · • « • 1 • · · ···.·· • · » «·· • · • · ··· ·· · • · · • · • · ♦ · * · • · * · 1 ·« · #··· • · ·.

• · ··· • · • · • 1 · • 1 • · · * · · • · • · » *·.·.· • · • · · • .· • · ♦ · 1 • · · ··· 1 · · 1 · • ·

Claims (30)

117731 11 ·;:

1. Vakiovoimalaitteisto, joka käsittää: a) nokan (12), jossa on ei-tasomainen pinta (13); b) joustavan kappaleen (14), jolla on vapaa pää (18), kiinteä pää (16), ja niiden 5 välinen välikosketusalue (20), tunnettu siitä, että; c) joustavan kappaleen vapaa pää (18) kiinnittyy liukuvasti nokan (12) ei-tasomaiseen pintaan (13); ja d) joustava kappale (14) aikaansaa jatkuvasti olennaisesti vakioreaktiovoiman välikosketusalueen (20) kohdalla, riippumatta välikosketusalueen (20) suuruudesta 10 tai siirtymän muutoksesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vakiovoimalaitteisto, jossa joustava kappale (14) sisältää joustavan tangon.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen vakiovoimalaitteisto, jossa joustava vipu on muotoiltu sisältämään: *1 15 a) ensimmäisen kaarevan osan, joka ulottuu kiinteästä päästä pois nokasta (12) ja ’ kaareutuu takaisin kohta nokkaa; - b) toisen kaarevan osan, joka ulottuu ensimmäisestä kaarevasta osasta vastakkaiselle kaarelle poispäin nokasta (12); ja c) kolmannen kaarevan osan, joka sisältää välikosketinpisteen (20), joka ulottuu 20 toisesta kaarevasta osasta ja kaareutuu takaisin kohti nokan pintaa. • · φ...

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vakiovoimalaitteisto, jossa joustava kappale (14) sisältää jousen. : : :

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vakiovoimalaitteisto, jossa ei-tasomainen no- • · · kan pinta (13) on kaarimainen. «*t

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vakiovoimalaitteisto, jossa ei-tasomainen no kan pinta (13) on kaareva kiila. • · * * * · ^

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vakiovoimalaitteisto, jossa joustava kappale : * * (14) sisältää materiaalia, j oka pystyy j ohtamaan sähköä.

* · * • » * • · · ». 8. Sähkökosketinlaite, joka käsittää: 4 ψ 30 a) nokan (12), jossa on ei-tasomainen pinta (13); b) joustavan kappaleen (14), joka pystyy johtamaan sähköä ja jolla on vapaa pää .*/.{ (18), kiinteä pää (16) ja välikosketinalue (20) niiden välissä; tunnettu siitä, että i 117731 12 ; c) joustavan kappaleen (14) vapaa pää (18) kiinnittyy liukuvasti nokan (12) ei-tasomaiseen pintaan (13); ja d) joustava kappale (14) tuottaa jatkuvasti olennaisesti vakioreaktiovoiman väli-kosketusalueella (20) riippumatta kosketusalueen suuruudesta tai siirtymän muutok- 5 sesta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen sähkökosketinlaitteisto, jossa joustava kappale (14) sisältää joustavan tangon.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen sähkökosketinlaitteisto, jossa joustava kappale (14) sisältää jousen.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen sähkökosketinlaitteisto, jossa ei-tasomainen nokan pinta (13) on kaarimainen.

12. Patenttivaatimuksen 8 mukainen sähkökosketinlaitteisto, jossa ei-tasomainen nokan pinta (13) on kaareva kiila.

13. Ensimmäinen sähkökosketin, joka liittyy ensimmäiseen laitteeseen (50) ja joka 15 on muotoiltu liittymään toisen laitteen (54) toiseen sähkökoskettimeen (56), jolloin ensimmäinen sähkökosketin sisältää: a) nokan (12), joka on muotoiltu sijoitettavaksi ensimmäiseen laitteeseen (50) ja jossa on ei-tasomainen pinta (13); b) joustavan kappaleen (14), joka on muotoiltu sijoitettavaksi ensimmäiseen lait- 20 teeseen (50) nokan (12) läheisyyteen, joka pystyy johtamaan sähköä ja jossa on: • · · i) kiinteä pää (16), joka on muotoiltu kiinnitettäväksi ensimmäiseen laittee- ·*..* : seen (50); ii) vapaa pää (18), joka liukuvasti kiinnittyy nokan (12) ei-tasomaiseen pin- taan (13); • · .*··. 25 iii) välikosketinalue (20) vapaiden ja kiinteiden päiden (18 ja 16) välissä, joka * · · on muotoiltu kiinnittymään toisen laitteen (54) toiseen sähkökoskettimeen (56) ja . t*t sallimaan sähkön virtaaminen toisen laitteen (54) toisen sähkökoskettimen (56) ja • · · joustavan kappaleen (14) kiinteän pään (16) välissä; tunnettu siitä, että *;** c) joustava kappale (14) taipuu ainakin kahden eri aseman läpi, sisältäen: f Ιφ V * 30 i) olennaisesti taipumattoman aseman (15), jossa joustavan kappaleen (14) vapaa pää (18) koskettaa nokan (12) pinnan (13) ensimmäistä kohtaa; ja ii) taivutetun aseman, jossa joustavan kappaleen (14) vapaa pää (18) kosket-• * ! ^ . taa nokan (12) pinnan (13) toista asemaa; ja * *’ d) joustava kappale (14) pystyy jatkuvasti kohdistamaan olennaisesti vakioreak- 35 tiovoiman joustavan kappaleen (14) taipuessa taipumattomasta asennosta taipuneeseen asentoon. 13 117731

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen ensimmäinen sähkökosketin, jossa joustava kappale (14) sisältää joustavan tangon.

15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen ensimmäinen sähkökosketin, jossa joustava kappale (14) sisältää jousen.

16. Patenttivaatimuksen 13 mukainen ensimmäinen sähkökosketin, jossa nokan { (12) ei-tasomainen pinta (13) on kaarimainen.

17. Patenttivaatimuksen 13 mukainen ensimmäinen sähkökosketin, jossa nokan (12) ei-tasomainen pinta (13) on kaareva kiila.

18. Patenttivaatimuksen 13 mukainen ensimmäinen sähkökosketin, jossa joustava 10 kappale (14) sisältää materiaalin, joka pystyy johtamaan sähköä.

19. Telakointiasema (50), jota voidaan käyttää telakoitavan yksikön (54) kanssa, jolloin telakointiasema käsittää: a) runkoliittimen (52), joka sijaitsee telakointiasemassa (50) ja joka on muotoiltu vastaanottamaan ainakin osa telakoitavasta yksiköstä (54); 15 b) piirilevyn, joka on sijoitettu telakointiasemaan (50); tunnettu siitä, että telakointiasema sisältää e) nokan (12), joka on sijoitettu telakointiasemaan (50) ja jossa on ei-tasomainen pinta (13); d) joustavan kappaleen (14), joka sijaitsee piirilevyllä ja on sähköisesti kytketty 20 siihen, jolloin joustava kappale (14) pystyy johtamaan sähköä ja siinä on: • •f i) kiinteä pää (16), joka on kiinnitetty piirilevyyn ja joka pystyy johtamaan sähköä siihen; ii) vapaa pää (18), joka kiinnittyy liukuvasti nokan (12) pintaan (13); ja ··· f.·. iii) välikosketusalueen (20) kiinteän ja vapaan pään (16 ja 18) välissä, joka .···. 25 ulottuu telakointiaseman (50) runkoliittimeen ja joka on kiinnitettävissä telakoita- • · vaan yksikköön (54), kun telakoitava yksikkö sijoitetaan runkoliittimeen; ja # . e) joustava kappale (14) taipuu ainakin kahden eri asennon läpi, sisältäen: ;;; l) taipumattoman asennon, jossa joustavan kappaleen (14) vapaa pää kosket- • · *·;* taa nokan (12) pinnan (13) ensimmäistä kohtaa, kun telakoitava yksikkö (54) poiste- :T: 30 taan telakointiaseman (50) runkoliittimestä; ja ii) taipuneen asennon, jossa joustavan kappaleen (14) vapaa pää (18) kosket- ** taa nokan (12) pinnan (13) toista kohtaa, kun telakoitava yksikkö (54) sijoitetaan te- . ] lakointiaseman (50) runkoliittimeen; ja • * · ' *ϊ f) taipuisa kappale (14) pystyy jatkuvasti kohdistamaan olennaisesti vakioreak- 35 tiovoiman telakoitavaan yksikköön (54), kun telakoitava yksikkö kiinnittyy taipuisan kappaleen (14) välikosketusalueeseen (20). 14 117731

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen telakointiasema, jossa taipuisa kappale (14) sisältää joustavan tangon.

21. Patenttivaatimuksen 19 mukainen telakointiasema, jossa taipuisa kappale (14) sisältää jousen.

22. Patenttivaatimuksen 19 mukainen telakointiasema, jossa nokan (12) ei- tasomainen pinta (13) on kaarimainen.

23. Patenttivaatimuksen 19 mukainen telakointiasema, jossa ei-tasomainen nokan Hi (12) pinta (13) on kaareva kiila.

24. Patenttivaatimuksen 19 mukainen telakointiasema, jossa taipuisa kappale (14) 10 sisältää materiaalin, joka pystyy johtamaan sähköä.

25. Menetelmä vakioreaktiovoiman aikaansaamiseksi ensimmäisen, kiinteän komponentin (50) ja toisen, liikkuvan komponentin (54) välille, joka käsittää seuraavat vaiheet: a) ensimmäisen komponentin kytkeminen alustapintaan; 15 b) ei-tasomaisen pinnan (13) omaavan nokan (12) kytkeminen alustapintaan; tunnettu siitä, että c) kiinteän komponentin varustaminen taipuisalla kappaleella (14), jonka vapaa pää (18) on liukuvassa kosketuksessa ei-tasomaisen pinnan (13) kanssa, kiinteän pään (16) ollessa kiinnitettynä alustapintaan ja niiden välisen välikosketuspisteen "*·ί 20 (20); • · · d) liikkuvan komponentin (50) siirtäminen kosketukseen kiinteän komponentin ij*: (54) välikosketuspisteen kanssa; ja e) taipuisan kappaleen (14) vapaan pään (18) pakottaminen nokan (12) ei- • · · ·*.*; tasomaisen pinnan (13) pintaa pitkin siirtämällä taipuisaa kappaletta (14) liikkuvalla * * .···, 25 komponentilla, jolloin taipuisa kappale (14) jatkuvasti tuottaa olennaisesti vakiore aktiovoiman vastineena välikosketuspisteen siirtämiseen, riippumatta välikosketuspisteen siirtymän suuruudesta tai muutoksesta. * · · · m

:]]*: 26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, joka edelleen käsittää taipuisan kappaleen (14) muodostamisen joustavasta tangosta. • * *:**: 30

27. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, joka edelleen käsittää taipuisan kappaleen (14) muodostamisen jousesta. • · ·

28. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, joka edelleen käsittää nokan (12) ei-tasomaisen pinnan (13) muodostamisen kaarimaiseksi. 15 117731

29. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, joka edelleen käsittää nokan (12) ei-tasomaisen pinnan (13) muodostamisen kaarevaksi kiilaksi.

30. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, joka edelleen käsittää taipuisan kappaleen (14) muodostamisen materiaalista, joka pystyy johtamaan sähköä. 5