ITMI940692A1 - Sistema di alimentazione o avanzamento azionato a molla, controllato daa un sistema di leveraggio - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda mezzi per mantenere la forza su un elemento di lavoro quale un utensile smerigliatore in un mandrino di smerigliatura virtualmente costante eppure selezionabile a forza su un intervallo di movimento delle parti di impegno di lavoro. Il dispositivo è principalraente meccanico e comprende una apparecchiatura di alimentazione o avanzamento azionata a molla controllata dal sistema di leveraggio avente un elemento a leva principale montato girevolmente al telaio della macchina in posizione per operare contro un'asta di alimentazione- Fissato alla leva principale vicino ad una estremità vi è un elemento a rullo che poggia contro una estremità dell'asta di alimentazione o avanzamento, la cui estremità opposta può essere un meccanismo di avanzamento o un complesso a cuneo, nel caso di un mandrino di smerigliatura, impiegato per far avanzare radialmente l'elemento o gli elementi di smerigliatura. In una forma di realizzazione del dispositivo, una molla compressa che fa parte di un complesso di rulli di collegamento poggia contro una posizione vicina all'estremità opposta della leva principale. La molla è montata su un complesso di articolazione estensibile assialmente e comprende una molla compressa che fornisce la forza per ruotare la leva principale e per far avanzare l'asta di alimentazione. L'estremità del complesso a rullo dell'articolazione della molla opposta alla leva principale è fissato girevolmente al telaio della macchina. La quantità di forza e il punto in cui è applicata dal complesso a rullo dell'articolazione della molla contro la leva principale sono selezionabili e variabili e sono determinati dai parametri quali la quantità della forza di compressione nella molla, l'angolo relativo fra il complesso a rullo di articolazione della molla e la leva principale ed inoltre dalla costante elastica della molla.

Un vantaggio del presente dispositivo rispetto ai dispositivi precedenti impiegati per applicare forza ad un'asta di alimentazione od a un altro elemento mobile linearmente consiste nel fatto che il presente dispositivo è in grado di essere costruito per applicare una forza virtualmente costante all'asta di alimentazione su un intervallo di spostamento dato. La quantità di forza può anche essere selezionabile e controllabile in modo tale che una ampia gamma di forze applicate selezionabili può essere reso disponibile in modo relativamente semplice dallo stesso dispositivo. Una volta selezionata la forza desiderata, essa rimane o può essere fatta rimanere virtualmente costante sull'intervallo di spostamento dell'asta di alimentazione.

Inoltre, i rulli e i perni possono essere costruiti con cuscinetti a sfere o a rulli, rendendo il movimento virtualmente privo di attrito. Questo costituisce un perfezionamento significativo rispetto agli altri dispositivi a forza costante come ad esempio cilindri pneumatici o idraulici, particolarmente in applicazioni in cui il movimento è relativamente lento.

Sebbene il presente dispositivo sia stato sviluppato per l'impiego con macchine smerigliatrici e specificatamente per i meccanismi di alimentazione o elementi a cuneo associati ad esse, esso è applicabile a molti altri dispositivi, in particolare dispositivi che richiedono che una forza costante sia applicata su un intervallo di movimento di alimentazione. Questo può applicarsi a molte macchine.

In passato sono stati impiegati molti dispositivi per produrre la forza necessaria su un elemento quale un'asta di alimentazione in una macchina utensile, ma la maggior parte dei dispositivi noti erano dispositivi che impiegano mezzi a molla o elastici per produrre la forza e in cui, quando la forza della molla viene ridotta o esaurita dal movimento, la forza varia, riducendo la forza applicata da una forza relativamente elevata all'inizio di una operazione ad una forza inferiore quando l'operazione raggiunge il completamento. Tuttavia i dispositivi noti non forniscono mezzi per compensare le variazioni di forza. Inoltre la forza di alimentazione costante migliora la produttività riducendo il tempo del ciclo e/o l'usura delle mole.

E' la capacità di selezionare la forza di alimentazione o avanzamento da "sgrossamento" a "rifinitura" che migliorerà le caratteristiche di dimensioni e superficie uniforme, come si spiegherà. Tipici dei dispositivi noti per produrre la forza della alimentazione necessaria ad azionare un utensile smerigliatore in un mandrino di smerigliatura contro la superficie di lavoro, sono i dispositivi descritti nei brevetti elencati qui di seguito: brevetto statunitense 3.152.424 a nome Sunnen e brevetto statunitense 4.397.658 a nome Vanderwal.

Uno scopo principale della presente invenzione è di fornire mezzi per mantenere la forza di azionamento su un elemento virtualmente costante sull'intervallo di spostamento di esso.

Un altro scopo è di compensare le variazioni nella forza applicata mediante una molla di compressione mentre la molla si espande ed esaurisce la sua forza.

Un altro scopo è di mantenere la forza applicata mediante una molla ad un elemento mobile linearmente costante sull'intervallo di spostamento di esso.

Un altro scopo è di fornire mezzi facilmente regolabili in modo relativamente semplice per produrre una forza di azionamento costante sull'intervallo di spostamento, i quali mezzi siano inoltre regolabili per variare o selezionare forze di azionamento diverse, come è necessario.

Un altro scopo è di fornire mezzi relativamente semplici ed economici per produrre la forza di alimentazione o avanzamento per una macchina utensile come ad esempio un mandrino di smerigliatura.

Un altro scopo è di rendere possibile il mantenimento di una forza di azionamento costante su un'asta di alimentazione mobile linearmente.

Un altro scopo è di rendere possibile di spostare relativamente velocemente e facilmente fra forze diverse che vengono applicate ad un elemento di alimentazione mobile linearmente al fine di cambiare la forza applicata ad esso, la forza scelta essendo costante sull'intervallo di movimento dell'elemento di alimentazione tra tutte le forze selezionabili.

Un altro scopo è di consentire la produzione di parti più uniformi prodotte da macchine utensili come ad esempio mediante macchine di smerigliatura e simili.

Un altro scopo è di aumentare le possibilità disponibili per produrre movimento di alimentazione o avanzamento ad un'asta di alimentazione o dispositivo analogo.

Un altro scopo è di ridurre il costo della maggior parte delle applicazioni di smerigliatura mantenendo la forza di alimentazione ottimale in tutto il ciclo di smerigliatura.

Questi ed altri scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dopo aver considerato la seguente descrizione dettagliata di diverse forme di realizzazione preferite dell1invenzione in congiunzione con i disegni acclusi.

La figura 1 è una vista schematica di un dispositivo per applicare forza ad un'asta di alimentazione mobile linearmente, detto dispositivo essendo mostrato in posizione che applica una fra due forze selezionabili diverse all'asta di alimentazione;

la figura 2 è una vista simile alla figura 1, pure mostrante il dispositivo in trasparenza in una posizione alternativa che applica una forza costante maggiore all'asta di alimentazione;

la figura 3 è una vista schematica del presente dispositivo, detta vista mostrando vari parametri associati con esso;

la figura 4 è una vista frammentaria della porzione di rullo dell'articolazione della molla del dispositivo mostrato nelle figure 1-3;

la figura 5 è una vista laterale della leva principale impiegata per applicare forza nel dispositivo mostrata nelle figure 1-3;

la figura 6 è un grafico di varie forze di uscita applicate ad un'asta di alimentazione mobile linearmente in funzione della posizione di uscita relativa dell'asta di alimentazione.

La figura 7 è un grafico della forza di uscita applicata all'asta di alimentazione in funzione dell'angolo 2 dell'articolazione di ingresso del dispositivo mostrato in figura 3;

la figura 8 è una vista schematica che mostra un'altra forma di realizzazione del presente dispositivo modificato per comprendere una molla di controbilanciamento, mezzi di regolazione dell'alimentazione o avanzamento a quadrante e mezzi sensori dell'asta di alimentazione associati ad esso;

la figura 9 è una vista in sezione trasversale che mostra un'altra forma di realizzazione del presente dispositivo con un meccanismo operatore a pedale azionato con il piede;

la figura 10 mostra ancora un'altra forma modificata del presente dispositivo, in cui una camma governata da uno smorzatore ad olio limita la velocità della leva principale e quindi la velocità di avanzamento dell'asta di alimentazione;

la figura 11 mostra la forma più semplice del dispositivo in cui è omessa l'articolazione di ingresso e l'articolazione di controllo è fissata girevolmente al telaio per fornire una singola forza di uscita costante e;

la figura 12 mostra il dispositivo con mezzi di controllo elettronici per controllo sofisticato di profilo della forza e automatizzato della posizione dell'asta di alimentazione.

Facendo riferimento ai disegni più in particolare mediante i numeri di riferimento, il numero 20 in figura 1 si riferisce ad un sistema di alimentazione azionato a molla controllato mediante un sistema di leveraggio costruito in conformità con gli insegnamenti della presente invenzione. Il sistema di alimentazione 20 comprende una leva principale 22 che è girevole attorno ad un perno 24 collegato ad un elemento stazionatorio o telaio. Un rullo 26 è montato adiacente ad una estremità della leva 22, e il rullo 26 impegna l'estremità libera di un albero di uscita o asta di alimentazione 28. La forza applicata mediante il rullo 26 contro l'asta di alimentazione 28 è sostanzialmente allineata assialmente con l'asta di alimentazione 28, e l'asta di alimentazione può essere l'asta di alimentazione di una macchina utensile come ad esempio un'asta di alimentazione o un complesso a cuneo o dispositivo analogo in una macchina di smerigliatura.

La forza applicata vicino all'estremità opposta di una leva 22 mediante un complesso che comprende un altro rullo 30 che è montato adiacente ad una estremità di un elemento 32 di articolazione di controllo e adiacente ad una estremità dell'elemento 34 di articolazione molleggiato che è una articolazione espansibile o estendibile che ha una molla di compressione 36 montata fra porzioni di estremità 38 e 40 mobili relativamente distanziate. L'elemento 34 di articolazione molleggiato o a molla in corrispondenza di una estremità è collegato girevolmente mediante un perno 42 ad un supporto fisso od elemento a telaio 44. La forza che il rullo 30 applica alla leva principale 22 è determinata dalla compressione della molla 36, dalla costante elastica della molla e dagli angoli relativi fra l'elemento 34 e di articolazione a molla, la leva principale 22 e l'articolazione di controllo 32. La forza di uscita applicata all'asta di alimentazione 28 è determinata dal rapporto fra le distanze fra la posizione in cui il rullo 26 è posto sulla leva principale 22 rispetto al perno 24 e la posizione in cui il rullo 30 impegna la stessa leva 22 rispetto allo stesso perno.

L'articolazione di controllo 32 si estende dalla sua connessione girevole al rullo 30 alla sua estremità opposta che è collegata girevolmente mediante un altro perno 46 ad un elemento 48 di articolazione di ingresso. In questa forma del presente dispositivo, l'articolazione di ingresso 48 è vincolata contro la rotazione o lo spostamento mediante un meccanismo impiegato per scegliere una forza di uscita desiderata da applicare all'asta di alimentazione 28. Se non è mai necessario selezionare forze di uscita diverse, allora l'articolazione di ingresso 48 può essere omessa e l'articolazione di controllo 32 può essere fissata ma resa libera di ruotare attorno ad un perno sul telaio fisso della macchina sulla quale è installato il dispositivo, come è mostrato in figura 11.

In molte applicazioni è auspicabile che la forza di uscita applicata all'asta di alimentazione 28 rimanga costante indipendentemente dalla posizione dell'asta di alimentazione sulla gamma del suo movimento. Un altro modo di esprimere questo è di dire che l'asta di alimentazione 28 dovrebbe essere in grado di spostarsi su una intervallo dato alimentando al contempo una forza di uscita costante. Mentre l'asta di alimentazione 28 si sposta, la leva principale 22 ruota sotto la forza applicata dal meccanismo di articolazione a molla descritto in precedenza per mantenere il contatto con l'asta di alimentazione. Mentre la leva principale 22 ruota, essa si sposta inoltre in una direzione per far sì che l'articolazione a molla 34 divenga più estesa a causa dell'espansione che avviene nella molla di compressione 36. Mentre la molla 36 si spande essa perde parte della compressione e pertanto si rilassa di una certa misura e, come risultato è in grado di fornire una forza minore. Questo corrisponderebbe ad una forza di uscita decrescente se non fosse per un movimento di compensazione dell'articolazione di controllo 32 e del meccanismo associato. L'articolazione di controllo 32, mentre ruota attorno alla sua connessione a perno 46 all'articolazione di ingresso 48, vincola il rullo 30 dell'articolazione a molla a spostarsi di un arco circolare. Così, al ruotare della leva principale 22, la molla 36 si estende l'elemento 34 e allo stesso tempo l'arco di movimento dell'articolazione di controllo 32 attorno al suo perno 46 fa sì che il rullo 30 di articolazione a molla contatti la leva principale 22 ad una distanza progressivamente maggiore dal perno 24. Questo movimento compensa il rilassamento o estensione della molla 36. La quantità di questa compensazione dipende dalla struttura specifica cioè dalle posizioni relative delle posizioni del perno delle rispettive porzioni della leva principale 22 e dell'articolazione di controllo 32. La struttura della presente costruzione può essere personalizzata per fornire compensazione soltanto parziale (diminuendo leggermente la forza di uscita) o anche sovracompensazione (aumentando la forza di uscita) se una applicazione specifica lo richiede. La struttura specifica descritta qui serve ad un sistema di alimentazione di macchina di smerigliatura che ha un sistema di leveraggio scelto per fornire una compensazione virtualmente perfetta per la forza variabile generata dalla molla 36.

Per scegliere un livello diverso di forza di uscita dallo stesso meccanismo è necessario spostare la articolazione di ingresso 48 ad una posizione nuova o diversa. Per rendere possibile ciò, l'articolazione di ingresso 48 è montata girevolmente mediante una connessione a perno 50 che è fissata al telaio. Mentre l'articolazione di ingresso 48 ruota, essa sposta il rullo 30 dell'articolazione a molla a causa del movimento dell'articolazione di controllo 32 per contattare la leva principale 22 ad una distanza diversa dal perno 24 sulla leva principale 22. Si è trovato che vi è una relazione diretta ed unica fra la posizione angolare dell'articolazione di ingresso 48 ed il punto di contatto fra il rullo 30 dell'articolazione a molla e la leva principale 22. Ciò significa che il livello della forza di uscita scelta dipende solamente dalla posizione angolare dell'articolazione di ingresso 48. La relazione fra questa posizione e la forza di uscita scelta è una funzione della struttura specifica, della costante elastica della molla, delle lunghezze relative delle articolazioni e delle posizioni di articolazione.

In molte applicazioni è auspicabile avere una maggiore "risoluzione" o "sensibilità" di regolazione specialmente quando la forza scelta è relativamente bassa. Ciò significa che quando la forza scelta è bassa, si deve compiere un errore o movimento piccolo nell'impostazione dell'articolazione d'ingresso 48 in modo da non dare origine ad un errore troppo grande nel livello della forza di uscita. Poiché l'articolazione di ingresso 48 ha un intervallo limitato di escursione utile, la disposizione maggiormente efficace per minimizzare questo errore è di scegliere una articolazione che produca una curva di forza di uscita in funzione della posizione angolare della articolazione di ingresso che abbia una inclinazione che aumenti all' aumentare della forza. Idealmente, la forza varia esponenzialmente con la posizione angolare. Sebbene non perfettamente esponenziale, la struttura specifica scelta per l'applicazione ad un sistema di alimentazione di smerigliatura è prossima all'ideale e fornisce una maggior "risoluzione" di regolazione a livelli di forza inferiori. L'intervallo di forze che possono essere scelte dipende dalla struttura specifica del sistema di leveraggio e dalla rigidità della molla che viene impiegata. E' possibile, sebbene solitamente non sia auspicabile, posizionare il rullo 30 dell'articolazione a molla direttamente sopra il perno 24 della leva principale per ottenere una forza di uscita pari a "zero". Come una questione pratica, la costanza della forza diminuisce quando il rullo 30 della articolazione a molla è estremamente vicino al perno o fulcro ma si è scoperto che i rapporti pari a 100 a 1 sono ottenibili con eccellenti costanze di forza in qualsiasi punto entro tale intervallo.

Il posizionamento dell'articolazione di ingresso 48 per scegliere o variare la forza può essere realizzato in una pluralità di modi e con gradi diversi di sofisticazione. Il più semplice è di fornire selezione manuale della forza. Ciò può essere effettuato impiegando vari meccanismi diversi come ad esempio viti di fermo, un volantino con ingranaggi, bulloni serrati contro fessure nell'articolazione di ingresso 48 e meccanismi analoghi. La selezione può anche essere graduata per indicare la quantità di forza che viene erogata in ciascuna posizione selezionabile.

Facendo riferimento alla figura 1, si mostra un sistema di selezione di forza doppia che è particolarmente adatto per macchine utensili come macchine di smerigliatura. In questa costruzione si possono scegliere manualmente due forze diverse impostando due viti di limitazione 52 e 54 che possono essere fissate a volantini graduati o simili. Un cilindro pneumatico o idraulico 56 è previsto da utilizzare nella commutazione rapida della forza di uscita fra i due valori selezionabili. Il cilindro 56 è collegato girevolmente alla struttura di supporto o telaio della macchina mediante un perno 58 in corrispondenza di una estremità, e l'estremità opposta del cilindro 56 comprende un complesso 60 di pistone che è collegato girevolmente all'articolazione di ingresso 48 mediante un altro perno 62. L'articolazione di ingresso 48 è mostrata in una posizione in impegno con l'estremità della vite di limitazione 54, che è la vite di limitazione della forza inferiore, e la quale posizione corrisponde ad una forza di uscita relativamente bassa. All'estendersi del dispositivo o cilindro di posizionamento 56, l'articolazione di ingresso 48 ruota in una direzione oraria fino ad una posizione corrispondente alla forza di uscita maggiore (non mostrata). Questo movimento continua finché l'articolazione di ingresso 48 viene arresta impegnando l'estremità della vite di limitazione 52 della forza superiore. Con questi mezzi il dispositivo viene impostato per una forza di uscita relativamente elevata sull'asta di alimentazione 28. Quando il dispositivo di posizionamento o cilindro 56 è un cilindro a fluido come è mostrato in figura 1 si crea un sistema di selezione di forza a due stadi. In questa disposizione, la forza di uscita può essere rapidamente variata fra le due forze selezionabili mediante mezzi di controllo sulla macchina smerigliatrice o altra macchina utensile. Tuttavia, anche se il cilindro 56 fornisce mezzi per spostarsi rapidamente fra forze selezionabili prescelte, è anche possibile regolare manualmente la forza di uscita desiderata regolando le viti di limitazione 52 e 54. Sebbene il dispositivo mostrato in figura 1 impieghi il cilindro pneumatico o idraulico 56 per alternare fra forze selezionabili, è anche possibile impiegare una disposizione a motore o vite con un codificatore o altro dispositivo di retroazione della posizione. Una tale disposizione può essere controllata elettronicamente e può essere impiegata per generare un "profilo" di forza o una modalità di cambiamento a forza continuamente variabile in un modo programmato nel tempo o con la posizione dell'asta di alimentazione o sensibile alla calibrazione durante il trattamento nel caso di una macchina smerigliatrice in qualità di variabile scelta. Con una tale disposizione, non è necessario avere viti di limitazione quali le viti 52 e 54 come selezione della forza e la programmazione della forza potrebbe essere ottenuta mediante un sistema di ingresso di dati elettronico quali una tastierina o simili.

Sebbene si potrebbero prevedere mezzi per generare un "profilo" di forza e per controllare l'applicazione di forza mediante mezzi elettronici o mezzi analoghi, il presente dispositivo non li richiede al fine di mantenere una forza relativamente costante su un intervallo di movimento relativamente piccolo come è necessario per azionare un mandrino di smerigliatura.

In figura 1, l'articolazione di ingresso 48 è mostrata nella sua impostazione di limitazione di forza inferiore, con la vite 54 di limitazione inferiore posta in corrispondenza di una posizione, mentre in figura 2 l'articolazione di ingresso 48 è pure mostrata nella sua impostazione di limitazione di forza inferiore, ma con la vite di limitazione inferiore 54 posta in una posizione diversa. La figura 2 mostra inoltre, in trasparenza, l'articolazione di ingresso 48 ruotata in senso orario attorno al telaio di supporto 44 mediante uno spostamento angolare fino alla sua impostazione di limitazione della forza superiore in impegno con la vite di fermo 52.

La figura 3 è una rappresentazione schematica del sistema di alimentazione azionato a molla controllato mediante il sistema di leveraggio 20, mostrato senza il cilindro 56 e i meccanismi associati. I parametri, dimensioni che saranno fissate per una qualsiasi particolare forma di realizzazione, sono (1) le dimensioni dell'articolazione fissa pertinente (A, B, C, M, R, a); (2), le posizioni relative dei perni sul telaio della macchina (D, E, G, H); (3) la costante elastica della molla (K); e (4) la lunghezza libera dell'articolazione a molla 34 (Xo, non mostrate in figura 3). Le variabili nella costruzione mostrata in figura 3 sono le posizioni angolari delle varie articolazioni θ1, θ2, θ3, θ4), la lunghezza dell'articolazione a molla 34, (X-|), la posizione relativa del punto in cui il rullo 30 dell'articolazione impegna la leva principale 22 (X2) e posizione corrispondente in cui il rullo 26 impegna l'estremità dell'asta di alimentazione 28 (y), entrambe relative alla posizione del perno fisso 24.

La figura 4 è una vista frammentaria dell'estremità 38 del perno del rullo di articolazione a molla e la figura 5 è uno schema della leva principale 22 per l'analisi statica del sistema di leveraggio. L'analisi statica è necessaria per determinare la forza di uscita F che viene applicata all'asta di alimentazione 28 ad una qualsiasi posizione data del sistema di leveraggio del rullo 30 contro la leva principale 22.

Dallo schema cinematico (figura 3) si possono scrivere cinque equazioni di equilibrio statico indipendenti:

L ' analisi statica fornisce l iquazioni di forza e momento che seguono :

<'>

Forza dell'articolazione a molla (non mostrata):

L’equazione di forza possono essere facilmente combinate in una sola equazione, eliminando F1 e F3:

Il risultato di queste equazioni è che per uno specifico sistema di leveraggio definito, la forza di uscita è una funzione della posizione angolare della articolazione d'ingresso 48 e della posizione dell'asta di alimentazione 28. Facendo riferimento alla figura 3, questo può essere espresso come:

I parametri di struttura attuali per il presente dispositivo possono essere scelti per tentativi o un qualche schema di ottimizzazione per ottenere le caratteristiche desiderate della forza di uscita. Per una applicazione di smerigliatura, la forza dovrebbe rimanere il più costante possibile sull'intervallo di movimento dell'asta di alimentazione 28, e i parametri dovrebbero essere scelti per mantenere la forza virtualmente costante nell'intervallo di movimento dell'asta di alimentazione. In questo caso, la forza di uscita entro l'intervallo utile dell'escursione (y) dell'asta di alimentazione è una funzione solamente dell'angolo dell'articolazione di ingresso:

Si dovrebbe inoltre tenere in considerazione che la leva principale 22 può essere costruita in modo da avere una faccia piatta impegnata mediante i rulli 26 e 30, come è mostrato oppure la faccia impegnata da uno o da entrambi i rulli può essere curva per variare le caratteristiche di forza sull'intervallo di movimento dell'articolazione di ingresso 48.

In un dispositivo come ad esempio una macchina smerigliatrice, le prestazioni sono ottimali quando la pressione applicata dall'abrasivo contro un pezzo da lavorare è mantenuta costante. Tuttavia, la pressione ottimale varia ampiamente da una applicazione di smerigliatura alla successiva a seconda dell'abrasivo e delle dimensioni e del materiale del pezzo da lavorare. Pertanto, la forza di alimentazione deve poter essere scelta in un modo continuo in modo tale da poter ottenere prestazioni ottimali per tutte le applicazioni di smerigliatura.

Una specifica combinazione del sistema di leveraggio e molla può essere progettata per una specifica macchina smerigliatrice. Mediante scalamento, si possono facilmente realizzare altre combinazioni di sistema di leveraggio e molla per fornire forza virtualmente costante su una qualsiasi distanza data in cui la forza di uscita è selezionabile e in cui la massima forza disponibile è di 100 volte la forza minima disponibile. Poiché il sistema di leveraggio può essere sottoposto a scalamento a qualsiasi dimensione, i dettagli specifici dati qui sono stati resi adimensionali in modo tale da descrivere una "famiglia", di meccanismi a forza costante. Si è creato un meccanismo a forza virtualmente costante, quando i sistemi di leveraggio mostrati in figura 3 hanno le seguenti relazioni:

Si noti che l'angolo a non è un valore in scala. Tuttavia, poiché l'analisi statica dipende solamente dall'equilibrio dei momenti attorno al perno o fulcro 24 della leve principale, si può creare un meccanismo equi-valente "piegando" la leva principale 22 in corrispondenza del perno o fulcro 24 e riposizionando il sistema di leveraggio di controllo (compreso il telaio) facendolo ruotare dello stesso angolo attorno al perno o fulcro della leva principale 24.

Nella forma di realizzazione più semplice del presente dispositivo, in grado di produrre solamente un singolo livello di forza di uscita (figura 11) l'articolazione di ingresso è assente e l'articolazione di controllo 32 è fissata girevolmente al telaio. La posizione di questo punto di fissaggio rispetto agli altri perni è critica per quanto riguarda la consistenza della forza di uscita. Per determinare questa posizione, i risultati sopra per il dispositivo generale possono essere utilizzati assumendo che l'articolazione di ingresso 48 sia presente ma fissata ad un angolo specifico che corrisponde alla forza di uscita singola desiderata. Quindi, si può derivare matematicamente la posizione del perno dell'articolazione di controllo dai risultati dati sopra.

La figura 6 è un grafico della "forza" di uscita adimensionale in funzione della "posizione" di uscita. La forza è resa adimensionale facendo sì che essa sia un rapporto con la costante elastica della molla e la lunghezza "A". Si può vedere che una forza costante può essere fornita su un intervallo che è almeno pari a ± 10% della dimensione "A". Questa forza virtualmente costante può essere scelta in modo che abbia un qualsiasi valore compreso fra una forza minima che è 0,002 volte la costante elastica della molla per la dimensione "A" ad una forza massima che è 0,2 volte la costante elastica della molla per la dimensione "A".

Un'altra caratteristica importante di questa famiglia specifica di meccanismi è la sensibilità quasi ottimale della forza di uscita rispetto ai mezzi per scegliere la forza di uscita. Per molte applicazioni (come ad esempio, per un sistema di alimentazione di macchina smerigliatrice), la "risoluzione" ideale del dispositivo di ingresso è tale che un dato cambiamento nell'ingresso dovrebbe realizzare un cambiamento percentuale equivalente nella forza di uscita in corrispondenza di un qualsiasi punto nell'intervallo di forza disponibile. Questo significa che non vi è alcun punto nell'intervallo che è più sensibili agli errori di ingresso degli altri. In molte applicazioni, l'errore assoluto è meno importante dell'errore percentuale.

La quantità di ingresso è la posizione angolare dell'articolazione di ingresso @2· La relazione ideale è quindi:

= costante(cioè una linea diritta su un grafico semilogaritmico)

La figura 7 è un grafico della forza di uscita scelta rappresentata in funzione dell'angolo dell'articolazione di ingresso. La famiglia specifica dei meccanismi descritti qui si avvicinano in modo molto prossimo a questa caratteristica ideale della sensibilità all'uscita-ingresso.

Diverse caratteristiche possono essere aggiunte al meccanismo di alimentazione fondamentale per migliorare la sua utilità e/o per adattarlo alle specifiche'applicazioni. Come indicato sopra, il dispositivo può anche essere fatto passare da un livello di forza ad un altro mediante mezzi attuatori che cambiano la posizione dell'articolazione di ingresso 48. I mezzi di posizionamento per spostare l'articolazione di ingresso possono assumere diverse forme che possono anche essere un dispositivo a variazione continua quale un meccanismo a vite e motore oppure può essere azionato mediante movimento fra posizioni discrete utilizzando un cilindro azionato a fluido o mezzi simili. E' anche possibile variare la posizione dell’articolazione di ingresso 48 rispetto al tempo in modo tale da cambiare la pressione di smerigliatura di un mandrino di smerigliatura al procedere dell'operazione di smerigliatura, o rispetto ad una calibrazione durante il processo oppure può essere desiderabile variare la posizione dell'articolazione di ingresso 48 rispetto alla posizione dell’asta di alimentazione 28. Se viene realizzata quest'ultima cosa, sarà necessario un sensore o selettore della posizione dell'asta di alimentazione. Un tale dispositivo di retroazione è mostrato in figura 8 in cui si mostra un sensore 80 per la posizione dell’asta di alimentazione dotato di un braccio di movimento 82 che impegna il lato posteriore della leva principale 22.

Si potrebbe utilizzare un selettore piuttosto che il sensore 80, nel qual caso esso sarà montato su un meccanismo a vite o su un altro dispositivo simile per consentire all'operatore di stabilire il "punto di innesco" al quale il selettore o interruttore sarà azionato e la forza di uscita cambierà.

In un dispositivo specifico come ad esempio un sistema di alimentazione per una macchina smerigliatrice, si può impiegare un controllo a due stadi per creare uno stadio di smerigliatura grossolana ad una forza desiderata seguito da uno stadio di smerigliatura di rifinitura ad una forza relativamente inferiore. La quantità del materiale del pezzo da lavorare rimosso durante ciascuno stadio dipenderà dall'applicazione. Inoltre, il punto in cui la forza cambia dallo stadio di smerigliatura grossolana allo stadio di smerigliatura di rifinitura può essere reso corrispondente ad una data posizione dell'asta di alimentazione 28, che rappresenta una certa quantità di materiale ancora da rimuovere, oppure può essere reso corrispondente ad un'altra quantità misurata come ad esempio il tempo. Il punto in cui la forza passa da forza di smerigliatura grossolana a forza di smerigliatura fine può essere un dispositivo semplice come ad esempio un interruttore che viene trasferito ad una posizione particolare sull'asta di alimentazione 28, che ha una posizione che corrisponde ad una dimensione di foro nota o costante con una quantità nota o costante di materiale ancora da rimuovere durante lo stadio di rifinitura.

Un sensore di posizione dell'asta di alimentazione o un interruttore possono anche essere impiegati per coordinare certe altre funzioni della macchina con la posizione dell'asta di alimentazione. Ad esempio, il sensore può rispondere ad una condizione che rappresenta dimensioni predeterminate del pezzo da lavorare in modo tale che quando si raggiungono queste dimensioni non avverrà più alcuna alimentazione dell'asta di alimentazione. Questo punto è talvolta indicato come punto di arresto zero. Se il punto di arresto zero è fisso rispetto al sistema di leveraggio, allora sarà necessario un qualche meccanismo per posizionare l'estremità dell'asta di alimentazione che si collega all'utensile di smerigliatura in modo tale che il punto di arresto zero corrisponde alle dimensioni desiderate finite del pezzo da lavorare.

Quando l'utensile di smerigliatura e il suo abrasivo mostrano usura, diviene necessario compensare ciò nei mezzi di posizionamento dell'asta di alimentazione. La figura 8 mostra un possibile meccanismo per svolgere questo compito. Essenzialmente, l'asta di alimentazione è un complesso a vite di alimentazione in due pezzi. La lunghezza del complesso viene cambiata ruotando un elemento del complesso rispetto all'altro. Ciò può essere realizzato ad esempio attraverso una disposizione ingranaggio e/o puleggia/cinghia. Questo può essere a sua volta azionato manualmente o mediante un controllo di macchina come ad esempio un motore o un attuatore meccanico. Un ingresso manuale può essere un volantino graduato per fornire un controllo preciso alla posizione dell'asta di alimentazione. Mediante questi mezzi, si può allungare o accorciare l'asta di alimentazione 28 per posizionare il cuneo dell'utensile di smerigliatura in modo tale che il punto di arresto zero corrisponde alle dimensioni desiderate finite del foro, e successivamente per fornire compensazione dell'usura abrasivo/utensile.

Si può anche impiegare un sensore di posizione dell'asta di alimentazione per fornire una visualizzazione analogica o digitale della posizione dell'asta di alimentazione. Nel caso della macchina di smerigliatura, un dispositivo di visualizzazione della quantità di materiale da rimuovere dal pezzo da lavorare è più utile, cosicché il segnale viene scalato elettronicamente per mostrare tale posizione. Inoltre, poiché questo sistema di alimentazione può accogliere una varietà di utensili di smerigliatura, ciascuno con diversi angoli di cuneo, si possono prevedere mezzi di selezione elettronici per determinare accuratamente la posizione visualizzata per ciascun utensile di smerigliatura.

La figura 12 mostra un'altra forma di realizzazione del presente dispositivo costruito per essere controllato elettronicamente. La funzione di posizionamento dell’articolazione di ingresso descritta sopra può essere realizzata con un motore 90 con un codificatore 92 per la selezione della forza automatizzata o per il profilo di forza attraverso l'interazione con un microprocessore 94 e una unità 96 tastiera/visualizzatore. Il microprocessore 94 può utilizzare i dati di posizionamento dell'asta di alimentazione o il tempo dal sensore 80 o dati di calibrazione durante il processo come il suo ingresso per controllare il motore 90. Pure con un microprocessore 94, le funzioni di posizionamento dell'asta di alimentazione e di compensazione dell'usura della mola descritte sopra possono essere realizzate mediante un motore 98 di posizionamento di alimentazione controllato dal microprocessore 94 con ingressi dalla tastiera 96.

La forza prelevata dall'articolazione di controllo può essere una percentuale significativa della forza generata dall'articolazione a molla. Nel sistema di leveraggio specifico descritto in dettaglio qui, tale forza può essere relativamente elevata. Questo crea un grande momento attorno al fulcro 50 ove l'articolazione in ingresso 48 è unita al telaio. L'articolazione in ingresso 48 è posizionata mediante viti di limitazione 52 o 54 di forza manuali (non mostrati) e/o il dispositivo di posizionamento 56. Per spostare l'articolazione di ingresso 48 o anche per mantenerla stazionaria è necessario che i meccanismi di posizionamento resistano al momento creato dall'articolazione di controllo 32 che agisce sull'articolazione di ingresso 48. Nel sistema di alimentazione specifico qui illustrato in dettaglio, questo momento crea una forza grande contro le viti di limitazione della forza 52 o 54 in modo che esse non possono essere regolate manualmente impiegando mezzi come ad esempio un volantino fissato (non mostrato). Questa situazione viene peggiorata dal fatto che il dispositivo di posizionamento deve fornire una forza enorme per spostare l'articolazione di ingresso 48 o per mantenerla contro una delle viti di limitazione 52 o 54.

Una soluzione a questo problema consiste nell'aggiungere mezzi per contrastare il momento sull'articolazione di ingresso 48. La molla di bilanciamento 84 in figura 8 è un tale dispositivo. La molla di bilanciamento 84 è montata su un altro complesso 86 di articolazione estensibile che è fissato mediante mezzi di articolazione 88 in corrispondenza di un'estremità al telaio fisso e in corrispondenza dell'estremità opposta all'articolazione di ingresso 48. La costante elastica della molla e la posizione dei punti di fissaggio sono progettati in modo tale che la forza della molla di bilanciamento 84 crea un momento sull'articolazione di ingresso 48 che agisce nella direzione opposta dal momento creato dalla forza dell'articolazione di controllo 32 in qualsiasi posizione dell'articolazione di ingresso 48. Sebbene questo bilanciamento non sia perfetto, l'intensità del momento contrastante è una percentuale significativa del momento creato dall’articolazione di controllo 32 in tutte le posizioni. Il risultato è una forza ridotta sulle viti di limitazione della forza 52 e 54 in modo tale che esse possono essere ruotate in modo relativamente semplice, anche manualmente, e si può impiegare un dispositivo di posizionamento più piccolo (capacità di carico richieste inferiori). Come nel dispositivo mostrato in figura 8, la molla di bilanciamento 84 può anche avere le stesse caratteristiche della molla 36 impiegata per l'articolazione a molla.

Alcuni mezzi sono necessari per controllare la posizione della leva principale 22 quando non è auspicabile applicare tutta la forza scelta dell'asta di alimentazione all'asta di alimentazione 28 come in un sistema di alimentazione di macchina smerigliatrice per funzioni quali (1) impostare o controllare la posizione di arresto zero, (2) installare un utensile di smerigliatura, (3) caricare o scaricare il pezzo da lavorare e (4) inizializzare la posizione dell'asta di alimentazione. Ciò può essere realizzato mediante un attuatore che agisce sulla leva principale 22 con vari livelli di sofisticazione. Un esempio sarebbe di utilizzare una camma di controllo girevole 100 (figura 9) la cui posizione viene determinata da un attuatore girevole o lineare e che viene fatta contattare la leva principale 22 per posizionare e limitare l'avanzamento della stessa.

Il controllo manuale sulla posizione della leva principale 22 è pure auspicabile. Ciò può essere effettuato attraverso l'uso di volantini e viti di fermo. Un altro modo per controllare manualmente la posizione della leva principale 22 sarebbe di impiegare un cavo 102 fissato alla camma di controllo 100, come è descritto in precedenza, e un pedale 104 come è mostrato in figura 9. Quando viene premuto il pedale 104, il cavo collegato 102 si sposta con il pedale 104 ed esercita trazione sulla camma di controllo 100 per ruotarla contro la leva principale 22. Questo sposta o impedisce che la leva principale 22 avanzi in avanti.

In alcune configurazioni del sistema di alimentazione azionato a molla controllato da un sistema di leveraggio, i mezzi per controllare il movimento della leva principale 22 necessiteranno assistenza per annullare un momento della leva principale elevato e per consentire l'impiego di un controllo manuale e di un dispositivo di posizionamento più piccolo (capacità di carico richiesta minore). Un modo per mantenere la forza richiesta per riposizionare la leva principale 22 al minimo è di rendere l'assistenza dipendente dalla posizione dell'articolazione di ingresso 48 e quindi dal momento della leva principale. La retroazione da un trasduttore girevole sull'articolazione di ingresso 48 può essere utilizzata per controllare un attuatore che regola la quantità di assistenza necessaria per rendere possibile il controllo manuale e per minimizzare le esigenze di energia dell'attuatore di posizione della leva principale.

Mezzi meccanici per far corrispondere la quantità di assistenza alla posizione dell'articolazione di ingresso sarebbe di impiegare una molla 106 di costante elastico, lunghezza e posizione ottimali e due articolazioni 108 e 110 di lunghezza e posizione ottimali come è mostrato in figura 9. La molla 106 sarà fissata fra il telaio e l'unione delle due articolazioni 108 e 110, l'estremità dell'articolazione 108 essendo fissata all'articolazione di ingresso 112 e l'estremità dell'altra articolazione 110 essendo fissata alla porzione di leva 114 della camma di controllo 100. Quando l'articolazione di ingresso 112 viene ruotata per fornire più forza alla leva principale 22, la camma di controllo 100 richiede più momento per ruotare contro la leva principale 22, ma un momento assistente che agisce sulla camma 100 sarà fornito dalla molla 106 e dalla disposizione di articolazione associata.

Per alcune applicazioni della macchina, mezzi di controllo e limitazione della velocità di avanzamento dell'asta di alimentazione 28 possono essere desiderabili come è descritto nel brevetto statunitense 4.397.658 a nome Vanderwal. In questo caso, si può utilizzare un regolatore della posizione come è ad esempio uno smorzatore 120 ad olio per controllare la velocità del movimento in avanti dell'asta di alimentazione 28 ad una quantità costante preimpostata. Lo smorzatore ad olio 120 può resistere direttamente e controllare il movimento in avanti dell'asta di alimentazione 28 o della leva principale 22, oppure può controllare la rotazione di una camma di controllo 122 che poggia contro la leva principale 22 come è mostrato in figura 10.

Una caratteristica aggiuntiva della forma di realizzazione della figura 10 è di fornire un meccanismo 124 (elettrico, meccanico e/o altro) per graduare automaticamente la lunghezza dell'asta di alimentazione 28 per compensare l'usura delle mole e l'usura dell'utensile in base ad un ingresso di operatore se si utilizza un arresto zero o in base alla posizione dell'asta di alimentazione se viene utilizzato un qualche dispositivo esterno per il controllo delle dimensioni durante il processo invece dell'arresto zero.

E' ora evidente che si sono descritte diverse forme di realizzazione di un dispositivo per impartire movimento lineare ad una forza predeterminata selezionabile ad un elemento mobile, e per far ciò in un modo che consenta al dispositivo di essere regolato per impartire forze diverse scelte entro un ampio intervallo di forze possibili. La descrizione copre una pluralità di caratteristiche facoltative comprese le caratteristiche che consentono il controllo manuale nonché motorizzato sulla regolazione della forza, mostra la possibilità del funzionamento a pedale, consente l'impiego di forza controllata ad uno o più valori in una macchina utensile, come ad esempio una macchina smerigliatrice, in cui i controlli per la macchina utensile possono essere manuali o automatici, compreso il controllo computerizzato, ed una descrizione copre la possibilità di fornire una forma di realizzazione relativamente semplice del dispositivo nonché forme di realizzazione più sofisticate che forniscono un intervallo maggiore di regolabilità per quanto riguarda la selezione della forza ed altre opzioni.

Pertanto, si sono mostrate e descritte diverse forme di realizzazione di un sistema di alimentazione azionato a molla controllato mediante un sistema di leveraggio nuovo che soddisfa tutti gli scopi e vantaggi cercati con esso. Tuttavia, sarà evidente agli esperti del ramo che molte variazioni, modifiche e varianti e sono possibili e previsti altri usi ed applicazioni per il dispositivo o sistema presente comprese applicazioni in una varietà di operazioni di macchina. Tutte tale variazioni, modifiche e cambiamenti ed altri impieghi nelle applicazioni che non si allontanano dallo spirito e ambito protettivo dell'invenzione sono ritenuti coperti dalla presente invenzione che è limitata solamente dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (24)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina avente un elemento di alimentazione mobile linearmente per il miglioramento comprendente mezzi per applicare una forza sostanzialmente costante su un elemento di alimentazione su un intervallo limitato di movimento di esso, comprendente: un elemento di alimentazione mobile comprendente mezzi per supportare detto elemento per il movimento lineare, detto elemento di alimentazione avendo estremità opposte una delle quali è adatta ad impegnare un elemento di lavoro che deve essere alimentato e l'altra delle quali deve essere impegnata mediante mezzi per applicare forza ad essa in una direzione per produrre movimento lineare dell'elemento di alimentazione, una leva avendo una prima estremità con mezzi adiacenti ad essa atti ad impegnare l'altra estremità dell'elemento di alimentazione ed un'estremità opposta, mezzi posti fra dette estremità supportando detta leva per il movimento girevole, e mezzi impegnabili con detta leva in corrispondenza di una posizione fra i mezzi di supporto girevoli e la loro estremità opposta per applicare forza controllata ad esso in una direzione per applicare forza all'elemento di alimentazione, detti mezzi comprendendo un complesso di leveraggio avente un primo elemento di articolazione espansibile con una molla di compressione montata su di esso in posizione tale da esercitare forza contro detta leva, e un secondo elemento di articolazione nel complesso di leveraggio per regolare la posizione in cui il complesso di leveraggio impegna la leva quando la leva si sposta attorno ai mezzi di supporto girevoli.
2. 2. Macchina secondo la rivendicazione 1, in cui il primo elemento di articolazione espansibile ha un rullo adiacente all'estremità che impegna la leva e mezzi associati con il secondo elemento di articolazione per regolare la sua posizione e la posizione in cui il complesso di leveraggio impegna la leva, inclusi mezzi per selezionare fra due diverse posizioni in cui il complesso di leveraggio impegna la leva.
3. 3. Macchina secondo la rivendicazione 1, in cui la relazione angolare fra il primo elemento di articolazione espansibile e il secondo elemento di articolazione stabilisce il momento che agisce sulla leva e quindi la forza applicata dalla leva contro l'elemento di alimentazione mobile linearmente.
4. 4. Macchina secondo la rivendicazione 1, in cui le caratteristiche elastiche, le lunghezze relative di articolazione e le relative posizioni di imperniamento sono scelte per fornire una forza costante sull'elemento di alimentazione mobile linearmente su un intervallo predeterminato di movimento dell'elemento di alimentazione mobile linearmente.
5. 5. Macchina secondo la rivendicazione 1, in cui le caratteristiche della molla, le relative lunghezze di articolazione e le relative posizioni di imperniamento sono scelte per fornire una forza che diminuisce mentre l'elemento di alimentazione mobile linearmente si sposta.
6. 6. Macchina secondo la rivendicazione 1, in cui le caratteristiche della molla, le relative lunghezze di articolazione e le relative posizioni di imperniamento sono scelte in modo tale che la forza erogata all’elemento di alimentazione mobile linearmente aumenta allo spostarsi dell'elemento di alimentazione mobile linearmente.
7. 7. Macchina secondo la rivendicazione 4, in cui le caratteristiche della molla, le relative lunghezze dell'articolazione e le relative posizioni di imperniamento sono scelte in modo tale che la forza massima selezionabile applicata all'elemento di alimentazione mobile linearmente è approssimativamente 100 volte la forza minima selezionabile.
8. 8. Macchina secondo la rivendicazione 1, in cui l'elemento di alimentazione mobile linearmente impegna un elemento a cuneo in un mandrino di smerigliatura.
9. 9. Mezzi per mantenere una forza relativamente costante su un elemento mobile linearmente comprendente: un elemento mobile linearmente avente una prima e una seconda estremità opposte e mezzi per supportare l'elemento per il movimento lineare, un elemento a leva avendo mezzi adiacenti a una sua estremità formante contatto privo di attrito con un'estremità dell'elemento mobile linearmente, mezzi distanziati dall'una estremità dell'elemento a leva che montano girevolmente l'elemento a leva ad un supporto fisso in corrispondenza di una posizione intermedia lungo di esso, e mezzi impegnabili con l'elemento a leva sul lato opposto dei mezzi di montaggio girevoli della leva dal contatto senza attrito per applicare forza all'elemento a leva e attraverso l'elemento a leva all'elemento mobile linearmente, detti mezzi citati per ultimi comprendendo una coppia di elementi di articolazione correlati angolarmente, ciascuno collegato girevolmente adiacente a una estremità mediante mezzi che attuano contatto privo di attrito con l'elemento a leva, le estremità opposte di ciascuno di detti elementi di articolazione correlati angolarmente essendo collegate girevolmente a posizioni distanziate su un supporto fisso, uno di detti elementi di articolazione correlati angolarmente avendo una lunghezza fissa e l'altro essendo un elemento di articolazione espansibile formato da porzioni scorrevoli mobili relativamente con porzioni di estremità opposte distanziate e un elemento a molla di compressione posizionato fra le porzioni di estremità sollecitandole in allontanamento per applicare pressione attraverso il contatto senza attrito contro l'elemento a leva e attraverso l'elemento a leva all'elemento mobile linearmente.
10. 10. Mezzi per applicare una forza relativamente costante ad un elemento mobile linearmente comprendente un elemento montato per il movimento lineare, detto elemento avendo superfici opposte, una leva collegata girevolmente in corrispondenza di una posizione intermedia ad una struttura di supporto fissa, detta leva principale avendo mezzi adiacenti ad un'estremità che formano impegno privo di attrito con una delle superfici opposte dell'elemento mobile linearmente, e mezzi per applicare forza alla leva sul lato opposto del fulcro dall'elemento mobile linearmente per applicare forza alla leva attorno al fulcro e all'elemento mobile linearmente, detti mezzi citati per ultimi comprendendo una coppia di articolazioni correlate angolarmente collegate girevolmente insieme adiacenti ad un'estremità di esse, le estremità opposte di detti elementi di articolazione essendo rispettivamente collegati girevolmente a dette posizioni distanziate rispettive sulla struttura di supporto fissa, uno di detti elementi di articolazione avendo una molla di compressione montata su di esso per l'espansione della sua lunghezza in una direzione tale da applicare forza alla leva, la connessione girevole delle altre estremità degli elementi di articolazione essendo tali che il movimento dell'elemento mobile linearmente dovuto alla forza applicata ad esso mediante l'espansione della molla di compressione fa sì che la connessione priva di attrito fra la coppia di elementi di articolazione correlati angolarmente e l'elemento a leva cambi, per cui mentre la forza applicata alla leva principale dovuta all'espansione della molla di compressione diminuisce, la distanza fra il punto in cui gli elementi di articolazione impegnano senza attrito la leva relativamente al loro fulcro aumenta.
11. 11. Dispositivo per applicare una pressione virtualmente costante su un elemento mobile linearmente, comprendente un elemento mobile linearmente che comprende mezzi per supportare l'elemento, una leva allungata avendo mezzi adiacenti ad un'estremità per attestarsi sull'elemento mobile linearmente, mezzi per supportare girevolmente l'elemento a leva in corrispondenza di una posizione intermedia lungo di esso, e mezzi impegnabili con l'elemento a leva sul lato opposto dei mezzi di supporto girevoli dal punto in cui la leva impegna l'elemento mobile linearmente, detti mezzi citati per ultimi comprendendo elementi di articolazione correlati angolarmente comprendenti un primo elemento di articolazione formato da porzioni mobili relativamente con mezzi elastici che sollecitano gli elementi mobili relativamente in una condizione allungata, un'estremità di detto primo elemento di articolazione essendo fissata girevolmente ad una struttura di supporto fissa, l'estremità opposta del primo elemento di articolazione essendo collegata girevolmente al secondo elemento di articolazione e mezzi sulla connessione di esso per impegnare la leva, detto secondo elemento di articolazione avendo una lunghezza fissa, mezzi per regolare la posizione dell'estremità opposta del secondo elemento di articolazione comprendendo un elemento di articolazione principale collegato girevolmente alla struttura di supporto e comprendente mezzi per regolare la posizione angolare dell'elemento di articolazione principale per cambiare la posizione del punto in cui il secondo elemento di articolazione è collegato girevolmente ad esso.
12. 12. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, in cui i mezzi per cambiare la posizione dell'elemento di articolazione principale comprendono mezzi di azionamento a fluido.
13. 13. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, in cui i mezzi per cambiare la posizione dell'elemento di articolazione principale comprendono mezzi a motore.
14. 14. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, comprendente mezzi per stabilire due posizioni alternative fisse per l'elemento di articolazione principale, una di dette posizioni fisse stabilendo una prima forza della leva contro l'elemento mobile linearmente e l'altra posizione fissa stabilendo una forza diversa dell'elemento a leva contro l'elemento mobile linearmente, e mezzi per spostare l'elemento di articolazione principale fra le due posizioni fisse.
15. 15. Dispositivo secondo la rivendicazione 14, in cui i mezzi per stabilire le due posizioni fisse alternative comprendono mezzi per regolare il punto delle posizioni fisse.
16. 16. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, comprendente un terzo elemento di articolazione avente una prima estremità collegata girevolmente ad un supporto fisso ed una estremità opposta collegata girevolmente all'elemento di articolazione principale, detto terzo elemento di articolazione avendo mezzi elastici su di esso in posizione tale da esercitare forza sull'elemento di articolazione principale in una direzione tale da rendere possibile il suo movimento angolare con meno forza.
17. 17. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, comprendente un dispositivo sensore avente un elemento mobile impegnabile con la leva, la posizione di detto elemento mobile indicando la posizione istantanea dell'elemento mobile linearmente.
18. 18. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, comprendente un interruttore o selettore avente un elemento operatore mobile impegnabile con la leva, e mezzi sensibili alla condizione dell'interruttore o selettore per stabilire la forza da applicare all'elemento mobile linearmente mediante le leva.
19. 19. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, comprendente mezzi a camma impegnabili con la leva e mezzi per spostare la camma fra una posizione che impedisce alla leva di applicare forza all'elemento mobile linearmente e una posizione che consente di applicare forza mediante la leva all'elemento mobile linearmente.
20. 20. Mezzi secondo la rivendicazione 11, comprendenti mezzi a camma impegnabili con la leva e mezzi per applicare forza all'elemento a camma in una direzione tale da controllare l'avanzamento in avanti della leva ad una velocità costante selezionabile.
21. 21. Mezzi secondo la rivendicazione 11, comprendenti mezzi a motore collegati operativamente all'elemento di articolazione principale per spostare l'elemento di articolazione principale per stabilire una forza diversa contro l'elemento mobile linearmente, e mezzi per controllare i mezzi a motore comprendenti un microprocessore collegato ai mezzi a motore e mezzi per rilevare la posizione dell'elemento mobile linearmente, detti mezzi menzionati per ultimi avendo una connessione alla leva e una connessione al microprocessore.
22. 22. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, comprendente mezzi a camma impegnabili con la leva, mezzi per applicare forza ai mezzi a camma in una direzione da contrastare la forza applicata dalla leva contro l'elemento mobile linearmente e mezzi attuatori per disimpegnare detti mezzi a camma dalla leva.
23. 23. Dispositivo secondo la rivendicazione 22, comprendente inoltre mezzi per applicare una forza contrastante ulteriore ai mezzi a camma per diminuire la forza richiesta da detti mezzi per applicare forza ai mezzi a camma, detti mezzi per applicare una forza contrastante aggiuntiva comprendendo mezzi a molla, un elemento di articolazione a camma e un elemento di articolazione di regolazione della forza, detti mezzi elastici essendo collegati fra la struttura di supporto fissa ed un'estremità di detto elemento di articolazione a camma, l'estremità opposta di detto elemento di articolazione a camma essendo collegata girevolmente a detti mezzi a camma, detti mezzi elastici applicando forza attraverso detto elemento di articolazione a camma a detti mezzi a camma per contrastare la forza applicata dalla leva contro l'elemento mobile linearmente, detto elemento di articolazione di regolazione della forza avendo un'estremità collegata girevolmente a detto elemento di articolazione a camma adiacente a detta una estremità di esso ed una estremità opposta collegata girevolmente a detto elemento di articolazione principale per cambiare l’efficacia di detti mezzi elastici nell'applicare forza a detti mezzi a camma quando si regola la posizione angolare dell'elemento di articolazione principale.
24. 24. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, in cui le lunghezze relative degli elementi di articolazione correlati angolarmente, la costante elastica dei mezzi elastici e le posizioni relative delle connessioni girevoli per l'elemento di articolazione principale e per l'elemento a leva sono scelti in modo tale che il livello della forza di uscita applicata all'elemento mobile linearmente varia esponenzialmente con le variazioni della posizione angolare dell'elemento di articolazione principale, variazioni incrementali nella forza di uscita richiedendo movimento angolare maggiore dell'elemento di articolazione principale quando la forza di uscita è relativamente piccola rispetto a quando la forza di uscita è relativamente grande.