PL222874B1 - Mechanizm krótkiego skoku realizujący nacisk głowicy pomiarowej zwłaszcza w testerze do sferycznego wyginania dokumentów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm krótkiego skoku pozwalający na precyzyjny nacisk z określoną siłą, czaszy kulistej na badany dokument.

Znane są testery dokumentów służące do potwierdzenia ich autentyczności za pomocą ujawnianych pod wpływem promieniowania, na przykład ultrafioletowego elementów druku lub niewidocznych gołym okiem warstw papieru. Przy ich pomocy nie można jednak sprawdzić trwałości dokumentu lub wydawnictwa, na przykład książkowego na zużycie wynikające z normalnego użytkowania. Użytkowanie takie polega zwykle na wielokrotnym powtarzaniu określonego zestawu ruchów o typowym dla danego dokumentu zakresie i typie ruchów.

Jednym z najczęściej wykonywanych ruchów w wypadku dokumentów jedno i wielostronicowych jest ruch odpowiadający ich odwracaniu lub otwieraniu pliku kart ułożonych w stos. W celu określenia trwałości i wytrzymałości na tego typu sekwencję ruchów dokument poddaje się najczęściej testom na urządzeniach umożliwiających wielokrotne powtórzenie typowej sekwencji ruchów w skróconej jednostce czasu. Określenie optymalnych parametrów dokumentu (a właściwie jego nośnika papieru) jest szczególnie istotne w wypadku dokumentów wysokiej wagi oraz nośników wykorzystywanych na przykład w konserwacji zabytków, szczególnie książek i dokumentów jakie z uwagi na swój stan muszą zostać wzmocnione nowym trwalszym nośnikiem treści.

Podczas odwracania lub otwierania dokumentów największe siły działają na centralny obszar odwracanej lub otwieranej karty, czego wynikiem jest osłabienie jej struktury i stopniowa destrukcja. Wyginanie ma postać sferycznego odkształcenia centralnej części dokumentu, a szczególnie szybka destrukcja warstwy nośnej następuje w wypadku wielokrotnego i przeciwbieżnego charakteryzowanego małą amplitudą wyginania kart dokumentu.

Z opisu wynalazku P-391485 znany jest sposób badania mechanicznych właściwości materiałów w którym próbka materiału poddawana jest monotonicznie narastającej siły oraz działającego na próbkę rewersyjnego momentu skręcającego. Przy czym choć sposób taki może zostać wykorzystany do określenia wytrzymałości dokumentów, to wynik otrzymany w takim teście obarczony jest znaczną odchyłką od wartości niszczących w sposób rzeczywisty jego warstwę nośną, gdyż zmęczenie materiału nośnika następuje nie tylko na skutek sekwencji ruchów typowej dla pracy z dokumentami, a także dla nie spotykanych w wypadku dokumentów momentów skręcających oddziaływujących na poszczególne karty dokumentów.

Znany jest także ujawniony w opisie patentowym PL 194373 układ kinematyki równoległej w którym platforma ruchoma wsparta jest na platformie bazowej na trzech ramionach czynnych oraz na trzech uchylnych ramionach biernych, a każde z ramion biernych składa się z dwóch części połączonych ze sobą przegubem Kardana.

Z kolei z opisu patentowego PL 394237 znany jest manipulator, w którym elementy napędzane zakończone są dźwigniami wyposażonymi w przeguby obrotowe o jednym stopniu swobody w których osadzone są zakończenia mocowań siłowników liniowych, a drugie zakończenia siłowników umocowane są do podstawy zespolonej z kolumną na której umocowana jest platforma podstawy.

Powyżej wskazane mechanizmy umożliwiają powtarzalne przemieszczenia sterowanego za ich pośrednictwem narzędzia, na przykład układu do pomiaru sferycznego wyginania materiałów, zwłaszcza dokumentów, przy czym wykonywany za ich pomocą ruch jest wynikiem złożenia zarówno ruchu postępowego, jak też obrotowego, w skutek czego wynik pomiaru w dalszym ciągu obarczony jest błędem wynikającym z obrotowej części ruchu głowicy pomiarowej.

Znany jest także mechanizm przesuwu osłon międzysekcyjnych w zmechanizowanej obudowie górniczej według PL180567, w którym osłony przemieszczane są za pomocą układu dźwigni oraz co najmniej jednego siłownika. Konstrukcja mechanizmu pozwala na precyzyjne sterowanie położeniem osłon, przy czym z uwagi na sposób budowy łańcucha kinematycznego osłon i elementów mechanizmu dokładność sterowania zakresem przemieszczenia osłon pozwala na prawie całkowite wyeliminowanie sił skręcających działających na mechanizm i jego elementy.

Dlatego celowym było opracowanie mechanizmu krótkiego skoku realizującego nacisk głowicy pomiarowej zwłaszcza w testerze do sferycznego wyginania dokumentów umożliwiającego wierne odtworzenie warunków najbardziej destrukcyjnie wpływających na strukturę dokumentu i określenie odporności dokumentu na wyginanie w powtarzalnym, wykonywanym z zadanymi parametrami teście. Dodatkowo celem wynalazku było wyeliminowanie sił skręcających oddziaływujących na badany dokument w celu ustalenia jego rzeczywistej wytrzymałości na sferyczne wyginanie bez.

PL 222 874 B1

Warunki takie spełnia mechanizm według wynalazku.

Mechanizm krótkiego skoku realizujący nacisk głowicy pomiarowej zwłaszcza w testerze do sferycznego wyginania dokumentów zawiera równoległe tarcze współpracujące wzajemnie poprzez przegubowo połączone z nimi co najmniej trzy cięgna. Przy czym mechanizm według wynalazku zawiera co najmniej dwie tarcze, z których jedna jest tarczą czynną i wykonuje jedynie ruch obrotowy rewersyjny, a druga jest tarczą bierną wykonującą ruch posuwisto zwrotny. Przy czym tarcza bierna wyposażona jest w co najmniej dwa wałki prowadzące współpracujące z co najmniej dwoma precyzyjnymi prowadnicami tocznymi, które zapewniają przesuw liniowy wszystkich związanych z tarczą elementów tj.: żerdzi wraz z połączonym z nią czujnikiem pomiarowym siły. Prowadnice toczne zamocowane są do nieruchomego wspornika konstrukcji nośnej mechanizmu według wynalazku. Prowadnice odbierają możliwość obrotu tarczy biernej i jednocześnie prowadzą zespół pomiarowy. Tarcze czynna i bierna wyposażone są w gniazda współpracujące z końcówkami cięgien. Tarcza czynna połączona jest trwale z wałem, do którego przyłączony jest napęd.

Z żerdzią pośrednio poprzez liniowe łożysko toczne połączony jest sferyczny element, który porusza się liniowo w zakresie nie przekraczającym 2 mm, korzystnie w zakresie 1,6 mm. Sferyczny element wyposażony jest w umieszczone po wklęsłej stronie kowadełko, które umieszczone jest naprzeciwko tarczy biernej w bezpośredniej bliskości czujnika siły tak, iż nie wywiera nacisku na czujnik siły.

Podczas ruchu roboczego w pierwszym jego etapie kowadełko elementu sferycznego nie naciska na czujnik siły, nacisk pojawia się w momencie styku stopy z przeszkodą (dokumentem), przesuw trwa do momentu uzyskania zadanej w teście siły i jest utrzymywany przez czas wynikający z procedury prowadzenia badania. Po upływie niezbędnego czasu nacisku następuje powrót do pozycji wyjściowej cyklu.

Po załączeniu napędu mechanizmu według wynalazku, po obrocie rewersyjnym wału obraca się tarcza czynna, w skutek czego cięgna zmieniają kąt i przyciągają tarczę bierną, a tym samym stopa jest odsuwana od badanego dokumentu. Przemieszczeniu ulega także zespół pomiarowy, składający się z czujnika siły zabudowanego na kołnierzu żerdzi połączonej trwale z tarczą. Przy czym zespołem wykonującym wymuszony przez cięgna ruch liniowy są elementy: tarcza, żerdź wraz z czujnikiem siły, a zespołem luźno przesuwającym się po żerdzi są: stopa naciskowa; połączona z nią obudowa łożyska liniowego i łożysko liniowe. Podczas obrotu w kierunku zmniejszającego się kąta pochylenia cięgien w stosunku do osi wału, następuje przesuw tarczy, żerdzi i czujnika siły. Stopa siłami tarcia również się przesuwa, natrafia na opór dokumentu i zaczyna naciskać na czujnik siły aż do uzyskania wymaganej założonej w parametrach badania siły.

Mechanizm krótkiego skoku realizujący nacisk głowicy pomiarowej zwłaszcza w testerze do sferycznego wyginania dokumentów przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok mechanizmu według wynalazku z góry, fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny mechanizmu według wynalazku, fig. 3 prezentuje widok mechanizmu z boku, a fig. 4 widok ogólny.

Mechanizm krótkiego skoku realizujący nacisk głowicy pomiarowej zwłaszcza w testerze do sferycznego wyginania dokumentów zawiera równoległe tarcze współpracujące wzajemnie poprzez przegubowo połączone z nimi cięgna, stopę pomiarową oraz współpracujący z nią czujnik nacisku. Przy czym mechanizm według wynalazku zawiera dwie tarcze, z których jedna jest tarczą czynną 1 i wykonuje jedynie ruch obrotowy rewersyjny, a druga jest tarczą bierną 2 ruch posuwisto zwrotny. Przy czym tarcza bierna 2 wyposażona jest w wałki prowadzące współpracujące z precyzyjnymi prowadnicami tocznymi 3, które zapewniają przesuw liniowy wszystkich związanych z tarczą 2 elementów tj: żerdzi wraz z połączonym z nią czujnikiem pomiarowym siły i stopy pomiarowej 5. Prowadnice toczne 3 zamocowane są do nieruchomego wspornika 15 konstrukcji nośnej mechanizmu według wynalazku. Prowadnice 3 odbierają możliwość obrotu tarczy biernej 2 i jednocześnie prowadzą zespół pomiarowy. Tarcze czynna 1 i bierna 2 wyposażone są w gniazda 11 współpracujące z końcówkami cięgien 6, 7 i 8. Tarcza czynna 1 połączona jest trwale z wałem 9, do którego przyłączony jest napęd.

Z żerdzią 13 pośrednio poprzez liniowe łożysko 14 umieszczone w obudowie 16 połączony jest sferyczny element - stopa pomiarowa 5, który porusza się liniowo. Stopa pomiarowa 5 wyposażona jest, po wewnętrznej stronie czaszy w kowadełko, które umieszczone jest naprzeciwko tarczy biernej 2 w bezpośredniej bliskości czujnika siły 12 tak, iż nie wywiera nacisku na czujnik siły 12.

Podczas ruchu roboczego w pierwszym jego etapie kowadełko elementu sferycznego - stopy pomiarowej 5 nie naciska na czujnik siły 12, nacisk pojawia się w momencie styku stopy pomiarowej 5 z przeszkodą (dokumentem), przesuw trwa do momentu uzyskania zadanej w teście siły i jest utrzy4

PL 222 874 B1 mywany przez czas wynikający z procedury prowadzenia badania. Po upływie niezbędnego czasu nacisku następuje powrót do pozycji wyjściowej cyklu.

Podczas pracy mechanizmu według wynalazku po obrocie rewersyjnym wału 9 obraca się tarcza czynna 1, w skutek czego cięgna 6; 7; 8 zmieniają kąt i przyciągają tarczę bierną 2, a tym samym stopa 5 jest odsuwana od badanego dokumentu. Przemieszczeniu ulega także zespół pomiarowy 10, składający się z czujnika siły 12 zabudowanego na kołnierzu żerdzi 13 połączonej trwale z tarczą 2. Przy czym zespołem wykonującym wymuszony przez cięgna ruch liniowy są elementy: tarcza 2, żerdź 13 wraz z czujnikiem siły 12, a zespołem luźno przesuwającym się po żerdzi 13 są: stopa naciskowa 5; połączona z nią obudowa łożyska liniowego 16 i łożysko liniowe 14. Podczas obrotu w kierunku zmniejszającego się kąta pochylenia cięgien 6, 7, 8 w stosunku do osi wału 9, następuje przesuw tarczy 2, żerdzi 13 i czujnika siły 12. Stopa 5 siłami tarcia również się przesuwa, natrafia na opór dokumentu i zaczyna naciskać na czujnik siły 12 aż do uzyskania wymaganej założonej w parametrach badania siły.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Mechanizm krótkiego skoku realizujący nacisk głowicy pomiarowej zwłaszcza w testerze do sferycznego wyginania dokumentów, znamienny tym, że zawiera równoległe tarcze (1) i (2) współpracujące wzajemnie poprzez przegubowo połączone z nimi co najmniej trzy cięgna, stopę pomiarową (5) oraz współpracujący z nią czujnik nacisku (12), a tarcza (1) połączona jest trwale z wałem (9), do którego przyłączony jest napęd.
2. 2. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że tarcza (1) jest tarczą czynną i wykonuje jedynie ruch obrotowy rewersyjny, a tarcza (2) jest tarczą bierną i wykonuje ruch posuwisto zwrotny.
3. 3. Mechanizm według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że tarcza bierna (2) wyposażona jest w wałki prowadzące współpracujące z prowadnicami tocznymi (3), które zapewniają przesuw liniowy wszystkich związanych z tarczą (2) elementów tj.: żerdzi wraz z połączonym z nią czujnikiem pomiarowym siły (nacisku) (12) i stopy pomiarowej (5).
4. 4. Mechanizm według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że tarcza bierna (2) wyposażona jest w wałki prowadzące współpracujące z prowadnicami tocznymi (3), które zapewniają przesuw liniowy wszystkich związanych z tarczą (2) elementów tj: żerdzi wraz z połączonym z nią czujnikiem pomiarowym siły (nacisku) (12) i stopy pomiarowej (5), a prowadnice toczne (3) zamocowane są do nieruchomego wspornika (15) konstrukcji nośnej mechanizmu według wynalazku.
5. 5. Mechanizm według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że tarcze czynna (1) i bierna (2) wyposażone są w gniazda (11) współpracujące z końcówkami cięgien (6, 7 i 8).
6. 6. Mechanizm według dowolnego z wcześniejszych zastrz. znamienny tym, że w bezpośredniej bliskości czujnika siły (12) umieszczonego na tarczy (2) umieszczona jest stopa pomiarowa (5) połączona poprzez umieszczone w obudowie (16) łożysko (14) z żerdzią (13), a w kierunku czujnika pomiarowego (12) skierowana jest niewypukła strona stopy pomiarowej.
7. 7. Mechanizm według zastrz. 6, znamienny tym, że niewypukła strona stopy pomiarowej (5) wyposażona jest w kowadełko współpracujące z czujnikiem siły (12).