NL9101899A - Instelbare draagconstructie. - Google Patents

Description

Instelbare draagconstructie

De uitvinding heeft betrekking op een instelbare draagconstructie met een te positioneren lichaam, bijvoorbeeld een lamparmatuur, omvattende een in een kantelpunt gedragen instelbare arm, met welke arm ter weerszijden van het kantelpunt het te positioneren lichaam en een contra-gewicht zijn verbonden.

Een dergelijke draagconstructie is bekend uit het Duitse Gebrauchsmuster G 88 16 029. In de bekende draagconstructie is een starre arm kantelbaar opgesteld om een as, welke as horizontaal is ingeklemd tussen twee verticaal staande delen. Aan één kant van de arm ten opzichte van het kantelpunt is een lamphouder bevestigd, aan de andere kant is met behulp van een kabel een contragewicht opgehangen, op een zodanige plaats dat beide delen van de arm ten opzichte van het kantelpunt bij elke mogelijke, ingestelde positie van de arm met elkaar in evenwicht zijn.

Bij een verandering van de ingestelde positie van de arm, dat wil zeggen bij een verandering van de hoek tussen de arm en de verticaal staande delen, verandert ook de horizontale afstand van het contragewicht tot de verticaal staande delen. Omdat verandering van deze laatste afstand maar in beperkte mate mogelijk is, is ook het bereik waarbinnen de arm kan worden ingesteld beperkt. Doel van de uitvinding is een instelbare draagconstructie te verschaffen waaraan deze beperking niet kleeft.

Doel is tevens een draagarm te verschaffen die kan worden uitgevoerd in lichte, in het bijzonder flexibele materialen.

Dit doel wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt met een draagconstructie waarvan het contragewicht ten minste een houder omvat waarin ten minste een massa zodanig vrij verplaatsbaar is opgenomen, dat het zwaartepunt van de draagconstructie en het kantelpunt in elke stand van de arm op een verticale lijn liggen.

Met een dergelijke draagconstructie is het mogelijk de hoek tussen de instelarm en de normaal te variëren van 0° tot 180°.

In een uitvoeringsvoorbeeld is de arm star en omvat de houder in verticale langsdoorsnede tenminste ten dele een cirkelboog.

In een evenwichtssituatie in een dergelijke draagconstructie ligt de massa in de houder in het laagste punt daarvan. Wanneer men nu de stand van de arm wijzigt, verplaatst de massa in de houder zich langs de cirkelboog totdat weer het laagste punt bereikt is en de arm opnieuw in evenwicht is.

Afhankelijk van het voor de arm gebruikte materiaal en de verhouding tussen lengte en doorsnede van de arm is de arm als star dan wel als flexibel te beschouwen. Het is niet mogelijk een flexibele arm op de bekende wijze zodanig uit te voeren, dat onder elke hoek van arm met de normaal de arm in balans is. Het doorbuigen van de arm onder invloed van de zwaartekracht op de massa van het te positioneren lichaam en op de eigen massa van de arm is hiervan de oorzaak. Als gevolg van dit doorzakken verandert de afstand van het te positioneren lichaam tot het kantelpunt in absolute zin, als gevolg waarvan in een gebalanceerd systeem ook het ophangpunt van een contragewicht gewijzigd zou moeten worden.

In een volgend uitvoeringsvoorbeeld van een draagconstructie overeenkomstig de uitvinding bestaat de arm ten minste ten dele uit flexibel materiaal en heeft de houder in langsdoorsnede tenminste ten dele een ei-vorm, waarbij de kop van het ei buitenwaarts is gericht.

Gevonden is dat in een dergelijke draagconstructie de momenten van de krachten die aangrijpen in het te positioneren lichaam en in het contragewicht ten opzichte van het kantelpunt altijd aan elkaar gelijk zijn. Door een verandering van de hoek tussen de arm en de normaal verandert de doorbuiging van de flexibele arm, en dus ook de absolute waarde van de afstand van het te positioneren lichaam tot het kantelpunt. De met deze verandering gepaard gaande verandering van het moment van de in het lichaam aangrijpende zwaartekracht ten opzichte van het kantelpunt kan dan niet worden gecompenseerd door de beweging van een vrij verplaatsbare massa langs een cirkelvormige baan. Wel kan deze verandering van het moment van de kracht worden gecompenseerd wanneer de massa in de houder van het contragewicht vrij verplaatsbaar is langs een in langsdoorsnede ei-vormige baan, waarbij de stompe zijde van het ei naar het kantelpunt toe gericht is. Het vereiste van een ei-vormige baan berust op het inzicht dat een flexibele, elastisch buigbare arm bij elke instellingshoek gebalanceerd kan worden met een vast contragewicht op een eenduidig vastliggende afstand van het kantelpunt. De juiste vorm van de ei-vormige langsdoorsnede van de houder wordt op empirische wijze bepaald door voor alle, althans voor een groot aantal instelhoeken van de flexibele arm de positie van een langs een starre contra-arm vrij verplaatsbaar contragewicht te bepalen.

In een voorkeursuitvoering ligt het zwaartepunt van de draagconstructie in elke stand van de arm onder het kantelpunt.

Een draagconstructie volgens deze voorkeursuitvoering verkeert altijd in een stabiel evenwicht.

De vrij in de houder verplaatsbare massa is bij wijze van voorbeeld in verticale dwarsdoorsnede cirkelvormig. De verplaatsing van de massa (een kogel of een cilinder) in de houder wordt dan op eenvoudige wijze gerealiseerd door het rollen van de massa in de houder. In een volgend uitvoeringsvoorbeeld omvat de massa tenminste een in de houder verplaatsbaar wiel en een door dat wiel gedragen last.

Het zwaartepunt in een dergelijke draagconstructie kan worden verlaagd door de last op enige afstand onder het wiel aan het wiel op te hangen. Een laagliggend zwaartepunt komt de stabiliteit van een draagconstructie met een gebalanceerde arm ten goede.

De stabiliteit van de draagconstructie kan verder worden verhoogd wanneer de massa is voorzien van middelen die de wrijvingscoëfficiënt tussen de massa en de houder verhogen. Bij een verhoogde wrijvingscoëfficiënt tussen de massa en de houder worden schommelbewegingen van de arm om een ingesteld evenwichtspunt gedempt.

Een demping van schommelbewegingen wordt bijvoorbeeld verkregen wanneer de massa een vloeistof omvat of wanneer de massa een fijn-korrelige vaste stof, in het bijzonder zand omvat.

De stabiliteit van een gebalanceerde draagarm kan eveneens worden verhoogd wanneer de houder is voorzien van middelen die de wrijvingscoëfficiënt tussen de massa en de houder verhogen.

Een draagconstructie overeenkomstig de uitvinding wordt eveneens gerealiseerd in een uitvoeringsvoorbeeld waarbij de houder een buis omvat welke in verticale langsdoorsnede twee in hoofdzaak onderling evenwijdige wanden omvat en de massa bestaat uit een door die wanden omsloten vloeistof.

In de hierboven besproken uitvoeringsvoorbeelden verandert de positie van het kantelpunt niet bij een verandering van de instelling van de arm. De arm wordt dan in het kantelpunt gedragen door bijvoorbeeld een op een op een grondvlak opgesteld statief of door een aan een bovenvlak bevestigde ophanginrichting.

Het kantelpunt wordt in horizontale richting verplaatst bij een verandering van de positie van de arm in een uitvoeringsvoorbeeld waarbij het kantelpunt samenvalt met het raakpunt van een horizontale raaklijn aan een met de arm aan de onderzijde verbonden, in doorsnede in langsrichting tenminste ten dele cirkelvormige voet.

Uiteraard wordt in dit laatste uitvoeringsvoorbeeld de draagconstructie in zijn geheel enigszins in horizontale richting verplaatst bij verandering van de instelhoek van de arm.

De draagconstructie wordt eveneens in zijn geheel verplaatst bij verandering van de instelhoek van de arm in een uitvoeringsvoorbeeld waarbij de arm een aan de onderzijde concaaf gevormd deel omvat, met welk deel de arm zodanig vrij over een ophangpunt verplaatsbaar is opgenomen, dat het zwaartepunt van de draagconstructie in elke stand van de arm verticaal onder het kantelpunt ligt.

In dit laatste uitvoeringsvoorbeeld is de arm bijvoorbeeld star en omvat het concaaf gevormde deel in verticale langsdoorsnede tenminste ten dele een cirkelboog.

In een variant van dit laatste uitvoeringsvoorbeeld bestaat de arm tenminste ten dele uit flexibel materiaal en heeft het concaaf gevormde deel in langsdoorsnede tenminste ten dele een ei-vorm, waarbij de kop van het ei naar het te positioneren lichaam is gericht. Het ophangpunt in een dergelijke draagconstructie omvat bij wijze van voorbeeld een om een loodrecht op het vlak van de draagconstructie staande as draaibaar wiel, waarop het concaaf gevormde deel rust.

De stabiliteit van een gebalanceerde arm in een draagconstructie met een dergelijk concaaf gevormd deel wordt verhoogd wanneer het concaaf gevormde deel is voorzien van middelen die de wrijvingscoëfficiënt tussen dat deel en het ophangpunt verhogen.

Met de draagconstructie volgens de uitvinding beschikt men over een multi-functionele inrichting waarmee een te positioneren lichaam op een eenvoudige, snelle en zelf-balancerende wijze op een bepaalde plaats kan worden gebracht. De uitvinding voorziet niet alleen in een zelf-balancerende arm met een contragewicht waarmee wordt gecorrigeerd voor een flexibel doorbuigen van de arm, maar maakt ook het gebruik mogelijk van materialen voor de arm die bij uitstek flexibel zijn, zoals koolstof-fiber, glas-fiber of aluminium.

De multi-functionaliteit van een draagarm overeenkomstig de uitvinding wordt nog verder verhoogd met een draagconstructie waarbij het te positioneren lichaam een tweede draagconstructie overeenkomstig de uitvinding omvat.

Toepassing van een draagconstructie volgens dit laatste uitvoeringsvoorbeeld, bijvoorbeeld ten behoeve van lamparmaturen maakt het mogelijk aan een zelf-instellende draagconstructie een tweede zelf-instellende draagconstructie op te hangen, aan het uiteinde waarvan een lamp is bevestigd. De tweevoudige toepassing van de draagconstructie maakt het mogelijk de lamp over een relatief grote afstand, zowel in verticale als in horizontale richting te verplaatsen.

De uitvinding zal in het nu volgende nader worden toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden onder verwijzing naar de tekening.

In de tekening tonen in perspectivisch aanzicht: figuur 1 een door een statief in zijn kantelpunt gedragen arm uit flexibel materiaal? figuur 2 de aan een ophanginrichting in zijn kantelpunt opgehangen variant van de draagconstructie uit figuur 1; figuur 3 een voorbeeld van een contragewicht van de draagconstructie uit de figuren 1 en 2? figuur 4 de houder met een door een wiel gedragen last van een contragewicht voor een starre arm; figuur 5 de met een vloeistof gevulde cirkelvormige buis van een contragewicht voor een starre arm; figuur 6 een op een in dwarsdoorsnede cirkelvormige voet rustende' draagconstructie met flexibele arm; figuur 7 een over een draagpunt vrij verplaatsbaar opgehangen draagconstructie met flexibele arm; figuur 8 een door een statief gedragen draagconstructie met flexibele arm, waaraan een tweede draagconstructie met een flexibele arm en een verlichtingsbron is bevestigd.

Figuur 1 toont een draagconstructie 1 in de figuren la, lb, en 1c bij verschillende instellingen van de arm 3, 4. De constructie 1 omvat een om een kantelpunt 2 instelbare arm bestaande uit een flexibel deel 3 en een star deel 4. Aan het eind van het flexibele deel 3 hangt een lamp 5, aan het starre deel 4 is een contragewicht opgenomen, dat een in langsdoorsnede ei-vormige houder 7 omvat, waarvan de massa wordt voorgesteld door een bij de kop van het ei 7 getekende vaste massa 6. Het contragewicht omvat voorts een langs de binnenzijde 7 vrij verplaatsbare massa 8. De figuur toont voorts nog een statief 9, een voet 10 en een stroomleiding 11 voor de lamp 5.

In de figuur la is de lamp 5 in een relatief hoge stand gezet. De arm 3, 4 maakt een scherpe hoek αΊ met de normaal, de massa 8 rust op een punt in de houder 7 relatief ver van * \ het kantelpunt 2 verwijderd. Onder het gewicht van de lamp 5 buigt het flexibele deel 3 van de arm door, de stippellijn in de figuur geeft de positie van de arm weer bij afwezigheid van doorbuiging. Wanneer de arm 3, 4 horizontaal wordt geplaatst (figuur lb, de hoek a2 bedraagt dan 90°) rolt de massa 8 langs de houder 7 naar een evenwichtspositie dichter bij het kantelpunt 2. Bij nog verder doorbuigen (figuur lc, de hoek α3 is nu groter dan 90°) rolt de massa 8 naar, een punt nog dichter bij het kantelpunt 2.

Figuur 2 toont een draagconstructie als-in^ figuur 1, waarin door een grotere vaste massa 6 van het -contragewicht het kantelpunt 2 langs de arm is verschoven - in de richting van de houder 7. In feite ligt het kantelpunt 2 in dit voorbeeld in het voorste gedeelte van de houder 7, en is de draagconstructie 1 opgehangen aan een ophanginrichting 12.

De werking van deze draagconstructie is analoog aan die van figuur 2: naarmate de lamp 5 hoger staat bevindt de verplaatsbare massa 8 zich op een punt langs de houder 7 dat verder van de lamp verwijderd is.

Figuur 3 toont een detail van een aan een ophanginrichting 12 opgehangen draagconstructie 1 met een flexibel arm-deel 3 en een in langsdoorsnede ei-vormige houder, die wordt gevormd door twee evenwijdige rails 13, verbonden door dwarsverbindingen 14 en 15, waartussen een kogelvormige massa 8 vrij verplaatsbaar is.

Figuur 4 toont een zijaanzicht van een deel van een draagconstructie 1 met een in langsdoorsnede cirkelvormige houder 16, aan de binnenzijde waarvan een wiel 17 vrij verplaatsbaar is opgenomen, en een last 19 met een kabel 18 aan het wiel is bevestigd. De arm-delen ter weerszijden van het kantelpunt 2 zijn in dit voorbeeld star.

Bij verdraaiing van de arm 4 rond het kantelpunt 2 rijdt het wiel 17, dat bijvoorbeeld in een rail (niet getoond) is opgenomen, naar het nieuwe evenwichtspunt dat behoort bij de nieuwe instelpositie van de arm. De last 19 verlaagt het zwaartepunt van de totale draagconstructie ten opzichte van het kantelpunt 2, en draagt daarmee bij aan een verhoging van de stabiliteit van de constructie in balans. Daarnaast kan de massa 19 in dit voorbeeld om esthetische redenen een functie vervullen.

Figuur 5 geeft een zijaanzicht van een deel van een draagconstructie met starre arm 4, opgehangen in een kantelpunt 2, voorzien van een in langsdoorsnede grotendeels cirkelvormige houder. De houder omvat een buis 20, waarvan de wanden in verticale langsdoorsnede twee concentrische halve cirkelbogen omvatten. Een verbindingsbuis 22 verbindt de uiteinden van de buis 20 met elkaar, zodat een vloeistof 21 zich afgesloten van de buitenwereld vrij in buis 20 kan verplaatsen. Naarmate het te positioneren lichaam (niet getekend) aan arm 4 lager of hoger wordt ingesteld, stroomt de vloeistof 21 dichter naar of verder van het kantelpunt 2.

Figuur 6 toont weer in zijaanzicht een draagconstructie 1 met flexibele arm 3 en een in verticale langsdoorsnede eivormige houder 7. De draagconstructie rust op een voet 23, die in een langsdoorsnede door de draagconstructie een halve cirkelboog 23 omvat, waarvan het middelpunt samenvalt met de plaats die het kantelpunt zou hebben wanneer de draagconstructie zou zijn opgehangen. Door de aanwezigheid van de voet 23 wordt het kantelpunt naar beneden verplaatst, en wordt het gevormd door het raakpunt van een horizontale raaklijn aan de genoemde cirkelboog 23. De draagconstructie 1 rust op een kolom 25 met horizontaal bovenvlak 24.

Figuur 7 toont in zijaanzicht een draagconstructie 1 die een lamp 5 draagt, in drie verschillende standen (respectievelijk figuren 7a, 7b en 7c). De arm omvat een flexibel deel 3 waaraan de lamp 5 is bevestigd, een star deel 4 met een vaste massa 6 die als contragewicht functioneert en een aan de onderzijde concaaf gevormd, in langsdoorsnede eivormig deel 26 dat de beide arm-delen 3 en 4 verbindt. De kop 27 van de ei-vorm is naar de lamp 5 gericht. De draagconstructie 1 wordt aan de binnenzijde van het concave deel 26 gedragen door één of meer op een as aan de bovenzijde van zuil 9 geplaatste wielen 28. Bij kantelen van de lamp 5 van bijvoorbeeld de in figuur 7a getoonde positie naar de positie in figuur 7b verplaatst de draagconstructie zich ook in lengterichting ten opzichte van het door de as van de wielen 28 gevormde kantelpunt, waarbij de binnenzijde van het concave deel 26 over de wielen 28 rolt. Ter verhoging van de stabiliteit kan de binnenzijde van het concave deel 26 bijvoorbeeld bekleed worden met een rubberlaag en kan de draaiing van de wielen 28 gepaard gaan met enige (lichte) wrijving.

Figuur 8 tenslotte toont een "cascade" van draagconstructies volgens de uitvinding, waarbij een op een statief 9 opgestelde eerste draagconstructie 1 een aan een beugel 30 in een ophangpunt 29 opgehangen tweede draagconstructie 1' omvat. Deze tweede draagconstructie 1' omvat weer een in een kantelpunt 31 opgehangen arm met een star deel 32 en een flexibel deel 33, aan het uiteinde waarvan weer een lamp 5 is bevestigd. De figuur toont voorts een vaste massa 34 van het tweede contragewicht, een in langsdoorsnede tweede ei-vormige houder 35 en een verplaatsbare massa 36 van het tweede contragewicht. De in stippellijnen getoonde tweede instelpositie, waarbij de instelling van beide draagconstructies is gewijzigd, illustreert het grote bereik van deze cascade-draagconstructie.

Claims (20)

1. Instelbare draagconstructie met een te positioneren lichaam, bijvoorbeeld een lamparmatuur, omvattende een in een kantelpunt gedragen instelbare arm, met welke arm ter weerszijden van.het kantelpunt het te positioneren lichaam.en een contra-gewicht zijn verbonden, met het kenmerk, dat het contra-gewicht ten minste een houder omvat waarin ten minste een massa zodanig vrij verplaatsbaar is opgenomen, dat het zwaartepunt van de draagconstructie en het kantelpunt in elke stand van de arm op een verticale lijn liggen.

2. Draagconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de arm star is en de houder in verticale langsdoorsnede tenminste ten dele een cirkelboog omvat.

3. Draagconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de arm tenminste ten dele uit flexibel materiaal bestaat en de houder in langsdoorsnede tenminste ten dele een ei-vorm heeft, waarbij de kop van het ei buitenwaarts is gericht.

4. Draagconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 3, met het kenmerk, dat het zwaartepunt van de draagconstructie in elke stand van de arm onder het kantelpunt ligt.

5. Draagconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 3, met het kenmerk, dat in een doorsnede in langsrichting het kantelpunt samenvalt met het raakpunt van een horizontale raaklijn aan de houder.

6. Draagconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk, dat de massa in verticale dwarsdoorsnede cirkelvormig is.

7. Draagconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 3, met het kenmerk, dat de massa ten minste een in de houder verplaatsbaar wiel en een door dat wiel gedragen last omvat.

8. Draagconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 7, met het kenmerk, dat de massa is voorzien van middelen die de wrijvingscoëfficiënt tussen de massa en de houder verhogen.

9. Draagconstructie volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de massa een vloeistof omvat.

10. Draagconstructie volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de massa een fijn-korrelige vaste stof, in het bijzonder zand omvat.

11. Draagconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 7, met het kenmerk, dat de houder is voorzien van middelen die de wrijvingscoëfficiënt tussen de massa en de houder verhogen.

12. Draagconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk, dat de houder een buis omvat welke in verticale langsdoorsnede twee in hoofdzaak onderling evenwijdige wanden omvat en de massa bestaat uit een door die wanden omsloten vloeistof.

13. Draagconstructie volgens één der conclusies 1 tot en met 12, met het kenmerk, dat het kantelpunt samenvalt met het raakpunt van een horizontale raaklijn aan een met de arm aan de onderzijde verbonden, in doorsnede in langsrichting tenminste ten dele cirkelvormige voet.

14. Instelbare draagconstructie met een te positioneren lichaam, bijvoorbeeld een lamparmatuur, omvattende een in een kantelpunt gedragen instelbare arm, met welke arm ter weerszijden van het kantelpunt het te positioneren lichaam en een contra-gewicht zijn verbonden, met het kenmerk, dat de arm een aan de onderzijde concaaf gevormd deel omvat, met welk deel de arm zodanig vrij over een ophangpunt verplaatsbaar is opgenomen, dat het zwaartepunt van de draagconstructie in elke stand van de arm verticaal onder het kantelpunt ligt.

15. Draagconstructie volgens conclusie 14, met het kenmerk. dat de arm star is en het concaaf gevormde deel in verticale langsdoorsnede tenminste ten dele een cirkelboog omvat.

16. Draagconstructie volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de arm tenminste ten dele uit flexibel materiaal bestaat en het concaaf gevormde deel in langsdoorsnede tenminste ten dele een ei-vorm heeft, waarbij de kop van het ei naar het te positioneren lichaam is gericht.

17. Draagconstructie volgens conclusie 15 of 16, met het kenmerk, dat het ophangpunt een om een loodrecht op het vlak van de draagconstructie staande as draaibaar wiel omvat, waarop het concaaf gevormde deel rust.

18. Draagconstructie volgens één der conclusies 14 tot en met 17, met het kenmerk, dat het concaaf gevormde deel is voorzien van middelen die de wrijvingscoëfficiënt tussen dat deel en het ophangpunt verhogen.

19. Draagconstructie volgens conclusie 3 of 16, met het kenmerk, dat het flexibele materiaal koolstof-fiber, glasfiber of aluminium omvat.

20. Draagconstructie volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het te positioneren lichaam een tweede draagconstructie omvat volgens conclusie 1 of 14.