WO2022234166A1 - Brazo de soporte articulado - Google Patents

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WO2022234166A1
WO2022234166A1 PCT/ES2022/070225 ES2022070225W WO2022234166A1 WO 2022234166 A1 WO2022234166 A1 WO 2022234166A1 ES 2022070225 W ES2022070225 W ES 2022070225W WO 2022234166 A1 WO2022234166 A1 WO 2022234166A1
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WO
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strips
flat
support arm
flat strips
rigid
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Application number
PCT/ES2022/070225
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English (en)
French (fr)
Inventor
Josep Sant Pont
Original Assignee
Sant Barba, Olga
Sant Barba, Anna
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Application filed by Sant Barba, Olga, Sant Barba, Anna filed Critical Sant Barba, Olga
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V21/00—Supporting, suspending, or attaching arrangements for lighting devices; Hand grips
    • F21V21/14—Adjustable mountings
    • F21V21/32—Flexible tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
    • F16M11/00—Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon ; Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
    • F16M11/02—Heads
    • F16M11/04—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand

Definitions

  • the present invention relates to the field of articulated support arms that include at least one flexible section that can be bent plastically and can return to its original position.
  • These types of support arms usually have one end fixed to an anchoring support and a second end that holds a functional element, such as a light emitter, a clamp or a tool, in a certain position relative to the anchor point. which can be adjusted by deforming said support arm.
  • Deformable support arms are known in the state of the art. Very popular, for example, are support arms made up of articulated straight bars connected to each other by means of springs, or other solutions based on segments connected to each other by means of joints or ball joints with a high coefficient of static friction between them.
  • document US4949927A describes a deformable support arm consisting of a plurality of straight tubular segments joined through hollow spherical joints, the entire arm including a tensioning cable passing through all the straight tubular segments and all the hollow spherical joints applying tension that presses some elements against the others in the longitudinal direction of the arm, increasing the friction between said elements.
  • Document ES2036432A1 is also known, which describes a support arm provided with rigid sections and flexible sections, where the flexible sections are made up of superimposed flat strips wrapped in a compression envelope that, by means of friction between the flat strips, retains the flexible sections flexed in the desired position.
  • this document does not describe any solution that makes it possible to obtain a support arm that performs a parallelogram-type movement, that is, when modifying the angle of one of the flexible sections, an inverse deformation of another of the flexible sections is produced, allowing, for example, a horizontal or vertical displacement of the end of the support arm despite modifying the angular position of some of its rigid sections with respect to said vertical or said horizontal.
  • the present invention concerns an articulated support arm, that is to say an arm that can be used to hold a functional element in a certain position with respect to an anchor point of the articulated support arm.
  • Said articulated support arm can modify its position manually in a plastic way by applying a force to it, but once said force is no longer applied to it, the articulated support arm retains its new position by itself.
  • the proposed articulated support arm comprises rigid sections articulated by means of flexible sections.
  • the flexible sections include:
  • Each flat strip can be elastically bent by applying a force in a direction normal to its flat faces greater than the elastic force exerted by the flat strip, causing it to bend in a plane perpendicular to said flat faces. Therefore, the core formed by the set of superimposed flat strips can only be bent in said plane perpendicular to the flat faces by exerting a force in a normal direction, that is perpendicular, to the flat faces that exceeds the sum of all the forces elastic of all overlapping flat strips.
  • the flat faces in close contact, pressed against each other by said compression envelope have a static friction coefficient that opposes the elastic return of the elongated strips to the original position.
  • Said static friction coefficient is what prevents the core from returning to its initial position once the core has been manually flexed, so said static friction coefficient keeps the core in the flexed position.
  • the user must not only overcome the sum of all the coefficients of static friction of all the flat strips, but must also overcome said coefficient of static friction to start the movement. Once the movement has started, the static friction coefficient is replaced by a dynamic friction coefficient, which is less than the static friction coefficient.
  • the proposed invention consists of packing a set of flat strips that are longitudinally inelastic but transversely elastic with a compressive envelope that forces the strips to remain in permanent close contact, forming a flexible set in the transverse direction of the flat strips. .
  • a displacement between them is produced, due to the different radius of curvature of each of them, provided that the deformation force (bending moment) exceeds the resistance produced by the coefficient of static friction between the strips.
  • the relative displacement between the strips, forced by the deformation of the strips, produces an elastic force in the direction perpendicular to the strips at the same time as a resistance force due to the coefficient of static friction between the strips that opposes it and that prevents the return of the assembly to the initial position.
  • the spring effect produced by the elastic force exerted by the strips when they are flexed, can be adjusted using different materials both in their composition and thickness.
  • the static friction coefficient can also be adjusted by means of the topology or geometric state of the rubbing surfaces.
  • the compressive force on the strips can be adjusted by external or internal compression by incorporating a compression sleeve wrapped with different tension, which can be made of an elastic material or by incorporating a strip of elastic material inside which, when compressed, presses the other strips against the compression shell. It is also possible to exert a compressive force on the strips by using magnetizable ferrous materials for the strips and magnetized tape inside or with external or internal magnets that compress the strips. It is a matter of finding the right balance between all these forces to achieve a proper balance between the static and dynamic coefficients in presence to achieve the desired support force at the end of the arm to maintain a static load on it while the support force Its movement is as smooth as possible.
  • the present invention also proposes, in a way not known in the known state of the art, the following characteristics:
  • the arm comprises at least a first, a second and a third rigid sections and a first and a second alternating flexible sections;
  • the plurality of flat strips and the compression envelope run uninterruptedly from the first rigid section to the third rigid section, determining that the first and second flexible sections have mobility due to bending in the same plane perpendicular to the flat faces, and that the bending of the first flexible section in one direction determines a bending of the second flexible section in the opposite direction;
  • one of the flat strips has a first end fixed to the first rigid section and a second end opposite the first end fixed to the third rigid section, becoming an anchoring strip;
  • each of the flat strips other than the anchoring strip is fixed to all the other flat strips at a first end of said flat strips included in the first rigid section.
  • the support arm includes, in succession, a first rigid section, a first flexible section, a second rigid section, a second flexible section and a third rigid section.
  • the first rigid section will be attached or connected to a support, with the second and third rigid sections being cantilevered with respect to the first rigid section.
  • the support arm will include a core composed of said plurality of flat strips wrapped by the compressive envelope that covers at least part of the first rigid section, all of the first flexible section, the second rigid section and the second flexible section, and at least part of the third rigid section uninterruptedly.
  • a core composed of said plurality of flat strips wrapped by the compressive envelope that covers at least part of the first rigid section, all of the first flexible section, the second rigid section and the second flexible section, and at least part of the third rigid section uninterruptedly.
  • the stiffener will be associated with said core to prevent it from bending, for example a rigid tube arranged around a segment of said core, a rigid piece arranged perpendicularly with respect to the strips in the rigid sections or a rigid core contained within the compression envelope together with the rest of the strips.
  • the first flexible section and the second flexible section correspond to different sections of the same core composed of multiple flat strips wrapped with a compression wrap. Therefore, the first flexible section and the second flexible section can both perform a bending movement only on the plane perpendicular to the flat faces of the elongated strips, determining a movement of the first, second and third rigid sections also on said plane. perpendicular to the flat faces, determining that the displacement of the arm occurs in a single plane.
  • One of the flat strips will be anchored at its ends to the first and third rigid sections, retaining the assembled set, acting as the neutral fiber of the set, and which is called the anchor strip.
  • the anchor strip Preferably, none of the remaining flat strips will have several anchor points located in different rigid sections, since this would make it difficult for the flat strips to move relative to one another, preventing the whole from bending.
  • the flat strips are joined together only in the first rigid section.
  • the resulting support arm to present a parallelogram-type movement, that is to say that, by fixing the first rigid section, by modifying the inclination of the second rigid section, the third rigid section moves without modifying its angle with respect to the vertical or horizontal, achieving a completely linear displacement of the third rigid section without suffering a variation of its inclination.
  • the number, size and roughness of the flat strips, as well as the compressive strength of the compression envelope will be selected so that the static friction coefficient resulting from the sum of the static friction coefficients between all the facing flat faces is greater than the other forces that affect the support arm to modify its position, which will be the elastic force exerted by the set of elastic strips and the weight of the support arm itself and the weight of any element supported by said support arm.
  • each core Only one of the flat strips of each core has its two opposite ends anchored to the respective first and third arm sections, becoming an anchor strip, the remaining flat strips having at least one of their two opposite ends not anchored to any of said first and second arm sections, allowing relative sliding in the longitudinal direction between the flat strips of a flexible section when it is bent.
  • the radial compression produced by the compression envelope may be distributed in different areas along the articulated arm in order to obtain the necessary friction forces to balance the weight of the element supported by the end of the arm) (Also depending on the weight to be supported, the thickness or flexibility of the material constituting the strips can be varied so that they act as a compensatory spring that, added to the frictional forces generated balance the weight to be supported by the end of the arm) will be greater around sections of the flat strips included in the third rigid section than around sections of the flat strips included in the first rigid section, the first flexible section and/or the second rigid section. This increases the static friction in the section after the second flexible section, and therefore increases the effect described above that forces the second flexible section to reproduce the bending of the first flexible section but in the opposite direction.
  • a second end of the flat strips different from the anchoring strip, opposite the first end, will be housed in a hollow expansion housing in the longitudinal direction contained in the third rigid section. This allows the flat strips to slide when necessary, but keeping said flat strips hidden within said expansion housing.
  • the anchor strip which is typically in the center of the set of superimposed flat strips, will preferably be a metal strip, preferably stainless or with an anti-rust treatment.
  • the anchoring strip may have a thickness equal to or less than 0.6mm, for example for those applications in which the support arm only supports light weights of less than 1Kg, such as a lamp.
  • At least two of said multiple flat strips be:
  • This configuration allows the transmission of electrical energy to operate electrical devices located at the end of the support arm, electrical signals, to send and/or receive signals through the support arm, for example a keyboard, a mobile phone, a Tablet or between a sensor, such as a camera, located at the end of the support arm and a control device for said sensor not supported by said support arm.
  • the flat strips other than the anchor strip or the flat strips other than the anchor strip and different from the conductive strips can be indifferently metallic or made of a plastic material or polyester or polystyrene or polypropylene or any material with adequate flexibility .
  • Preferably said flat strips have a thickness equal to or less than 1mm.
  • the compression envelope will preferably comprise:
  • said compression envelope can be formed by one or several strips wound around the flat strips, by an elastic tubular sheath that elastically surrounds and presses the set of strips, a shrink-wrapped plastic tubular sheath that surrounds and presses the strips, or it may also be that the compression envelope consists of one or several magnetic tapes or magnets suitably arranged to achieve this effect.
  • the compression envelope may also include a reinforcing envelope around the flexible sections.
  • the reinforcing envelope may consist of a braided tube of metallic wire tightened around each flexible section. Said reinforcement envelope improves the resistance and durability of the compression envelope in the flexible sections and the lateral stability of the arm.
  • Each rigid section is preferably formed by a rigid tube that surrounds a portion of said plurality of flat strips surrounded by the compression envelope, preventing the flexing of said portion, or by rigid lateral pieces (metal or plastic) and a sheath exterior that could be made of flexible plastic or a braided metal or textile thread tube
  • Fig. 1 shows a schematic view of the proposed support arm with the first, second and third rigid sections aligned
  • Fig. 2 shows the same support arm shown in Fig. 1 in which a force perpendicular to the flat strips has been applied on the second rigid section, indicated with an arrow, causing the bending of the first flexible section and the bending in the opposite direction of the second flexible section, causing a translation without rotation of the third rigid section with respect to the initial position shown in Fig. 1
  • Fig. 3 shows the same support arm shown in Fig.
  • FIG. 1 shows the same support arm shown in Fig. 3 in which a force perpendicular to the flat strips has been applied on the second rigid section, indicated with an arrow, causing the bending of the first flexible section and the bending in the opposite direction of the second flexible section, causing a translation without rotation of the third rigid section with respect to the initial position shown in Fig. 3;
  • Fig. 5 shows an enlarged end view of the flat strip assembly showing two compression wrap strips half wound around the flat strips.
  • the proposed articulated support arm has one end fixed to a fixing base, such as a base or a clip, the rest of the articulated support arm being cantilevered with respect to this fixing base.
  • the opposite end of the articulated support arm will be equipped with a functional element, such as a light emitter, for example an LED luminaire, a clamp, a magnifying glass, a screen, a work tool or any other device or item that requires an adjustable position.
  • the proposed articulated support arm consists, in the present embodiment, of a first rigid section 11, a second rigid section 12 and a third rigid section 13 successively connected to each other through a first articulated section 21 and a second articulated section 22 intercalated between the rigid sections 11, 12 and 13.
  • a core formed by a plurality of superimposed flat strips 23 elongated in a longitudinal direction DL, which are flexible but inelastic in the longitudinal direction DL, runs uninterruptedly from the first rigid section 11 to the third rigid section 13.
  • Each flat strip 23 has two opposite flat faces 24, which are the largest of the flat strip 23, parallel to the longitudinal direction DL, the flat faces 24 of the flat strips 23 superimposed in close contact with one another, producing a friction between them determined by a static coefficient of friction when there is no relative displacement and a dynamic coefficient of friction when there is relative displacement.
  • Said core of flat strips 23 is enveloped by a compression wrap 30 in the form of one flat strip wound tightly around the superimposed core of flat strips 23, or alternatively in the form of two flat strips wound in opposite directions around the core of flat strips 23, as shown in Fig. 5.
  • This compressive envelope 30 generates a compressive force on the flat strips 23 superimposed in a direction perpendicular to the flat faces 24, ensuring their close contact at all times and increasing the static and dynamic coefficient of friction. , while preventing lateral displacement between the flat strips 23 in a direction transverse to the longitudinal direction.
  • a central flat strip 23 of the core has one end fixed to the first rigid section 11 and another opposite end fixed to the third rigid section 13, becoming an anchor strip 23a that holds the articulated support arm assembly together.
  • the rest of the flat strips 23 have one end, located in the first rigid section 11, fixed to the rest of the flat strips 23 the rest of its length being unfixed, allowing relative sliding between said flat strips 23 in the longitudinal direction DL.
  • Each of the first, second and third rigid sections 11, 12 and 13 consists of a rigid tube that surrounds a section of the core of flat strips 23, preventing said section from bending but allowing relative sliding between the flat strips 23 in the longitudinal direction DL inside.
  • first and second flexible sections 21, 22 there is no rigid sheath, allowing the core to flex in said first and second flexible sections 21, 22.
  • first and second flexible sections 21, 22 also include a reinforcing sheath formed by a braided tube of metallic wire tightened around each flexible section 21, 22.
  • the second rigid section 22 will undergo a bending equal to that of the first flexible section 21 but in the opposite direction, causing the translation of the third rigid section 13 without modifying its inclination with respect to the vertical or the horizontal.
  • two of the flat strips 23 be conductors of electricity 23b or light 23b, allowing the transmission of signals or power from the fixing base of the articulated support arm to the functional element located at its end.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Electric Cable Arrangement Between Relatively Moving Parts (AREA)

Abstract

Brazo de soporte articulado que comprende tramos rígidos articulados mediante tramos flexibles, los tramos flexibles comprendiendo: una pluralidad de tiras planas y alargadas en una dirección longitudinal, cada una estando dotada de dos caras planas paralelas a la dirección longitudinal, estando dichas tiras planas mutuamente superpuestas y en contacto estrecho a través de dichas caras planas; una envolvente compresora que presiona la pluralidad de tiras planas mutuamente superpuestas en una dirección radial, apretando unas caras planas contra las otras, incrementando el rozamiento ente ellas, e impidiendo su desplazamiento lateral; en el que el brazo comprende al menos un primer, un segundo y un tercer tramos rígidos y un primer y un segundo tramos flexibles alternados; y cada una de las tiras planas distintas a una tira de anclaje está fijada a todas las demás tiras planas en un primer extremo de dichas tiras planas comprendido en el primer tramo rígido.

Description

DESCRIPCIÓN
BRAZO DE SOPORTE ARTICULADO
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La presente invención concierne al campo de los brazos de soporte articulado que incluyen al menos un tramo flexible susceptible de ser doblado de forma plástica y que puede retornar a su posición original. Este tipo de brazos de soporte habitualmente presentan un extremo fijado a un soporte de anclaje y un segundo extremo que sostiene un elemento funcional, como por ejemplo un emisor de luz, una pinza o una herramienta, en una determinada posición relativa respecto al punto de anclaje que puede ser ajustada mediante la deformación de dicho brazo de soporte.
Estado de la técnica
Los brazos de soporte deformables son conocidos en el estado de la técnica. Son muy populares por ejemplo los brazos de soporte compuestos de barras rectas articuladas y conectadas entre sí mediante muelles, u otras soluciones basadas en segmentos conectados entre sí mediante articulaciones o rótulas con un elevado coeficiente de rozamiento estático entre sí.
Por ejemplo, el documento US4949927A describe un brazo de soporte deformable que consta de una pluralidad de segmentos tubulares rectos unidos a través de rótulas esféricas huecas, todo el brazo incluyendo un cable tensor que atraviesa todos los segmentos tubulares rectos y todas las rótulas esféricas huecas aplicando tensión que presiona unos elementos contra los otros en la dirección longitudinal del brazo, incrementando la fricción entre dichos elementos.
Se conoce también el documento ES2036432A1 que describe un brazo de soporte dotado de tramos rígidos y de tramos flexibles, en donde los tramos flexibles se componen de tiras planas superpuestas envueltas en una envolvente compresora que, por medio de la fricción entre las tiras planas, retiene los tramos flexibles flexionados en la posición deseada. Sin embargo, este documento no describe ninguna solución que permita obtener un brazo de soporte que realice un movimiento tipo paralelogramo, es decir que al modificar el ángulo de uno de los tramos flexibles se produzca una deformación inversa de otro de los tramos flexibles permitiendo por ejemplo un desplazamiento horizontal o vertical del extremo del brazo de soporte a pesar de modificar la posición angular de alguno de sus tramos rígidos respecto a dicha vertical o dicha horizontal. Breve descripción de la invención
La presente invención concierne a un brazo de soporte articulado, es decir a un brazo que puede ser usado para sostener un elemento funcional en una posición determinada respecto a un punto de anclaje del brazo de soporte articulado.
Dicho brazo de soporte articulado puede modificar su posición manualmente de forma plástica aplicándole una fuerza, pero una vez se deja de aplicar dicha fuerza sobre él el brazo de soporte articulado retiene su nueva posición por sí solo.
El brazo de soporte articulado propuesto comprende tramos rígidos articulados mediante tramos flexibles. Los tramos flexibles comprenden:
• una pluralidad de tiras planas y alargadas en una dirección longitudinal, cada una siendo flexible e inelástica en la dirección longitudinal y estando dotada de dos caras planas paralelas a la dirección longitudinal, estando dichas tiras planas mutuamente superpuestas y en contacto estrecho a través de dichas caras planas; y
• una envolvente compresora que presiona la pluralidad de tiras planas mutuamente superpuestas en una dirección radial, apretando unas caras planas contra las otras, incrementando el rozamiento ente ellas, e impidiendo su desplazamiento lateral, de manera que la movilidad por flexión de los tramos flexibles queda limitada a un plano perpendicular a las caras planas.
Es decir, que el conjunto de tiras planas alargadas y superpuestas se mantienen con sus respectivas caras planas superpuestas y en contacto estrecho, presionadas unas contra otras mediante dicha envolvente compresora, que permite un desplazamiento relativo entre las tiras planas en la dirección longitudinal, pero que impide su desplazamiento lateral, a la vez que las presiona unas contra las otras incrementando la fuerza de rozamiento entre ellas.
Cada tira plana puede ser doblada de forma elástica aplicando una fuerza en una dirección normal a sus caras planas superior a la fuerza elástica ejercida por la tira plana, produciendo su flexión en un plano perpendicular a dichas caras planas. Por lo tanto, el núcleo formado por el conjunto de tiras planas superpuestas se podrá doblar solamente en dicho plano perpendicular a las caras planas ejerciendo una fuerza en una dirección normal, es decir perpendicular, a las caras planas que supere la suma de todas las fuerzas elásticas de todas las tiras planas superpuestas. Al flexionar un conjunto de tiras planas superpuestas que son inelásticas en la dirección longitudinal se producirá un desplazamiento relativo en la dirección longitudinal entre dichas tiras planas, dado que los radios de curvatura interior y exterior de un elemento con cierto grosor, como es el conjunto de tiras planas superpuestas, son diferentes.
Además, las caras planas en contacto estrecho, presionadas unas contra otras mediante dicha envolvente compresora, presentan un coeficiente de rozamiento estático que se opone al retorno elástico de las tiras alargadas a la posición original. Dicho coeficiente de rozamiento estático es la que impide que, una vez flexionado el núcleo de forma manual, este retorne a su posición inicial, por lo que dicho coeficiente de rozamiento estático mantiene el núcleo en la posición flexionada.
Evidentemente, para modificar la posición del brazo de soporte el usuario deberá no solo superar la suma de todos los coeficiente de rozamiento estático de todas las tiras planas, sino que también deberá vencer dicho coeficiente de rozamiento estático para iniciar el movimiento. Una vez iniciado el movimiento el coeficiente de rozamiento estático es reemplazado por un coeficiente de rozamiento dinámico, que es menor al coeficiente de rozamiento estático.
Por lo tanto, la invención propuesta consiste en empaquetar un conjunto de tiras planas que son inelásticas longitudinalmente pero elásticas transversalmente con una envolvente compresora que obliga a las tiras a mantenerse en contacto estrecho permanente, formando un conjunto flexible en la dirección transversal a las tiras planas. Mediante una flexión del conjunto en una dirección perpendicular a las tiras se produce un desplazamiento entre ellas, debido al diferente radio de curvatura de cada una de ellas, siempre que la fuerza de deformación (momento flector) supere a la resistencia producida por el coeficiente de rozamiento estático entre las tiras. El desplazamiento relativo entre las tiras, forzado por la deformación de las tiras, produce una fuerza elástica en el sentido perpendicular a las tiras al mismo tiempo que una fuerza de resistencia debida al coeficiente de rozamiento estático entre las tiras que se opone a la misma y que previene el retorno del conjunto a la posición inicial.
El efecto muelle, producido por la fuerza elástica ejercida por las tiras cuando están flexionadas, se puede ajustar utilizando distintos materiales tanto en su composición como en su grosor. El coeficiente de rozamiento estático también se puede ajustar mediante la topología o estado geométrico de las superficies rozantes. La fuerza de compresión sobre las tiras se puede ajustar mediante una compresión externa o interna mediante la incorporación de una envolvente compresora envuelta con diferente tensión, que puede estar hecha de un material elástico o mediante la incorporación de una tira de material elástico en el interior que, comprimida, presione las otras tiras contra la envolvente compresora. También es posible ejercer una fuerza de compresión sobre las tiras mediante el uso de materiales férricos magnetizables para las tiras y cinta magnetizada en el interior o con imanes externos o internos que compriman las tiras. Se trata de hallar el equilibrio adecuado entre todas estas fuerzas para conseguir un equilibrio adecuado entre los coeficientes estático i dinámico en presencia para conseguir la fuerza de soporte deseada en el extremo del brazo para mantener una carga estática en el mismo al tiempo que la fuerza de desplazamiento del mismo sea lo más suave posible.
La presente invención propone además, de una manera no conocida en el estado de la técnica conocido, las siguientes características:
• el brazo comprende al menos un primer, un segundo y un tercer tramos rígidos y un primer y un segundo tramos flexibles alternados;
• la pluralidad de tiras planas y la envolvente compresora discurren ininterrumpidamente desde el primer tramo rígido hasta el tercer tramo rígido, determinando que los primer y segundo tramos flexibles tienen movilidad por flexión en el mismo plano perpendicular a las caras planas, y que la flexión del primer tramo flexible en un sentido determina una flexión del segundo tramo flexible en sentido contrario;
• una de las tiras planas tiene un primer extremo fijado al primer tramo rígido y un segundo extremo opuesto al primer extremo fijado al tercer tramo rígido, deviniendo una tira de anclaje; y
• cada una de las tiras planas distintas a la tira de anclaje está fijada a todas las demás tiras planas en un primer extremo de dichas tiras planas comprendido en el primer tramo rígido.
Así pues, el brazo de soporte incluye, en sucesión, un primer tramo rígido, un primer tramo flexible, un segundo tramo rígido, un segundo tramo flexible y un tercer tramo rígido. Preferiblemente el primer tramo rígido estará unido o conectado a un soporte, quedando el segundo y el tercer tramos rígidos en voladizo respecto al primer tramo rígido.
El brazo de soporte incluirá un núcleo compuesto de dicha pluralidad de tiras planas envueltas por la envolvente compresora que abarca al menos parte del primer tramo rígido, todo el primer tramo flexible, el segundo tramo rígido y el segundo tramo flexible, y al menos parte del tercer tramo rígido ininterrumpidamente. En los tramos rígidos un elemento rigidizador estará asociado a dicho núcleo para impedir que se doble, por ejemplo un tubo rígido dispuesto alrededor de un segmento del citado núcleo, una pieza rígida dispuesta perpendicularmente respecto a las tiras en los tramos rígidos o un alma rígida contenida dentro de la envolvente compresora junto con el resto de tiras.
Así pues, el primer tramo flexible y el segundo tramo flexible corresponden a diferentes tramos del mismo núcleo compuesto de múltiples tiras planas envueltas con una envolvente compresora. Por lo tanto, el primer tramo flexible y el segundo tramo flexible pueden realizar ambos un movimiento de flexión únicamente sobre el plano perpendicular a las caras planas de las tiras alargadas, determinando un movimiento de los primer, segundo y tercer tramos rígidos también sobre dicho plano perpendicular a las caras planas, determinando que el desplazamiento del brazo se produzca en un solo plano.
Una de las tiras planas estará anclada por sus extremos al primer y al tercer tramos rígidos, reteniendo el conjunto ensamblado, actuando como fibra neutra del conjunto, y que recibe el nombre de tira de anclaje. Preferiblemente ninguna de las restantes tiras planas tendrá varios puntos de anclaje situados en diferentes tramos rígidos, pues eso dificultaría el desplazamiento relativo entre las tiras planas impidiendo la flexión del conjunto. Según la realización preferida las tiras planas están unidas entre sí únicamente en el primer tramo rígido.
Además, al atravesar las mismas tiras planas el primer y el segundo tramos flexibles, el movimiento de primer tramo flexible se transmite hasta el segundo tramo flexible a través de dichas tiras planas, produciendo que una flexión del primer tramo flexible produzca una flexión de sentido contrario del segundo tramo flexible.
Cuando un tramo flexible se flexiona se produce un deslizamiento relativo entre las tiras planas que lo componen y que, al ser las tiras planas inelásticas longitudinalmente, se transmite a lo largo de toda la longitud de las tiras planas.
La flexión hacia un lado de un tramo flexible produce un desplazamiento de las tiras planas en la dirección longitudinal, las tiras planas situadas a un lado de la tira de anclaje que hace las funciones de fibra neutra deslizándose en un sentido y el resto de tiras situadas al otro lado de la tira de anclaje deslizándose en el sentido opuesto. Así pues en el extremo del conjunto las tiras que tienen un radio de curvatura mayor que el radio de curvatura de la tira de anclaje sufrirán una aparente retracción respecto a la tira de anclaje y las otras una aparente extensión respecto a la tira de anclaje. Cuando la flexión del tramo flexible es hacia el lado contrario los sentidos del deslizamiento de las tiras planas se invierte. Por lo tanto, cuando se encadenan dos tramos flexibles que se flexionan en sentidos inversos parte del deslizamiento queda mutuamente anulado, reduciéndose o incluso anulándose la aparente extensión o retracción del extremo, dado que el radio de curvatura de unas fibras será mayor al radio de curvatura de la tira de anclaje en el primer tramo flexible, pero menor en el segundo tramo flexible o viceversa.
El coeficiente de rozamiento estático y dinámico entre las caras planas en contacto se opone al deslizamiento de las tiras. Por lo tanto, resulta más fácil, es decir se necesita menos energía, que la flexión del primer tramo flexible cause la flexión del segundo tramo flexible en un sentido contrario, reduciendo el deslizamiento entre las tiras.
Estas características producen que el brazo de soporte resultante presente un movimiento tipo paralelogramo, es decir que se logra que, fijando el primer tramo rígido, al modificar la inclinación del segundo tramo rígido, el tercer tramo rígido se desplace sin modificar su ángulo respecto a la vertical o la horizontal, logrando un desplazamiento completamente lineal del tercer tramo rígido sin que sufra una variación de su inclinación.
Preferiblemente el número, tamaño y rugosidad de las tiras planas, así como la fuerza compresiva de la envolvente compresora estará seleccionada para que el coeficiente de rozamiento estático resultante de la suma de los coeficientes de rozamiento estático entre todas las caras planas enfrentadas sea superior a las otras fuerzas que afectan al brazo de soporte para modificar su posición, que serán la fuerza elástica ejercida por el conjunto de tiras elásticas y el peso del propio brazo de soporte y el peso de cualquier elemento soportado por dicho brazo de soporte.
Solamente una de las tiras planas de cada núcleo tiene sus dos extremos opuestos anclados a los respectivos primer y tercer tramos de brazo, deviniendo una tira de anclaje, las restantes tiras planas teniendo al menos uno de sus dos extremos opuestos no anclados a ninguno de dichos primer y segundo tramos de brazo, permitiendo un deslizamiento relativo en la dirección longitudinal entre las tiras planas de un tramo flexible cuando se dobla.
Según una realización adicional, la compresión radial producida por la envolvente compresora (podrá estar distribuida en distintas zonas a lo largo del brazo articulado con el fin de obtener las necesarias fuerzas de rozamiento para conseguir equilibrar el peso del elemento sustentado por el extremo del brazo) ( también en función del peso a sustentar se pueden variar el grosor o la flexibilidad del material constitutivo de las tiras de las de forma que actúen como muelle compensatorio que sumado a las fuerzas de rozamiento generadas equilibre el peso da sustentar por el extremo del brazo) será mayor alrededor de tramos de las tiras planas comprendidos en el tercer tramo rígido que alrededor de tramos de las tiras planas comprendidos en el primer tramo rígido, el primer tramo flexible y/o el segundo tramo rígido. Esto incrementa el rozamiento estático en el tramo posterior al segundo tramo flexible, y por lo tanto incrementa el efecto antes descrito que obliga al segundo tramo flexible a reproducir la flexión del primer tramo flexible pero en sentido inverso.
Preferiblemente un segundo extremo de las tiras planas diferentes a la tira de anclaje, opuesto al primer extremo, estará alojado en un alojamiento de expansión hueco en la dirección longitudinal contenido en el tercer tramo rígido. Esto permite el deslizamiento de las tiras planas cuando es necesario, pero manteniendo ocultas dichas tiras planas dentro de dicho alojamiento de expansión.
La tira de anclaje, que típicamente está en el centro del conjunto de tiras planas superpuestas, será preferiblemente un fleje metálico, preferiblemente inoxidable o con un tratamiento antióxido. La tira de anclaje podrá tener un grosor igual o inferior a 0,6mm, por ejemplo para aquellas aplicaciones en las que el brazo de soporte solo sostenga pesos ligeros inferiores a 1Kg, como por ejemplo una lámpara.
Se propone además que al menos dos de dichas múltiples tiras planas sean:
• tiras conductoras de electricidad, con un primer extremo conectado a una fuente de energía eléctrica y con un segundo extremo opuesto al primer extremo conectado a un dispositivo consumidor de energía eléctrica; o
• tiras conductoras de electricidad, con un primer extremo conectado a un emisor y/o receptor de señales eléctricas y con un segundo extremo opuesto al primer extremo conectado a un emisor y/o receptor de señales eléctricas; o
• tiras conductoras de luz, con un primer extremo conectado a un emisor y/o receptor de señales lumínicas y con un segundo extremo opuesto al primer extremo conectado a un emisor y/o receptor de señales lumínicas.
• Si son necesarias mas conexiones eléctricas se pueden proveer mas cintas conductoras o bien cables conductores asociados
Esta configuración permite la transmisión de energía eléctrica para hacer funcionar aparatos eléctricos situados en el extremo del brazo de soporte, señales eléctricas, para enviar y/o recibir señales a través del brazo de soporte, por ejemplo un teclado un teléfono móvil, una Tablet o entre un sensor, como una cámara, situado en el extremo del brazo de soporte y un dispositivo de control de dicho sensor no soportado por dicho brazo de soporte. Las tiras planas diferentes a la tira de anclaje o las tiras planas diferentes a la tira de anclaje y diferentes a las tiras conductoras pueden ser indiferentemente metálicas o de un material plástico o de poliéster o poliestireno o de polipropileno o de cualquier material con la flexibilidad adecuada. Preferiblemente dichas tiras planas tienen un grosor igual o inferior a 1mm.
La envolvente compresora comprenderá preferiblemente:
• una tira devanada apretadamente alrededor de las múltiples tiras planas;
• dos tiras devanadas apretadamente alrededor de las múltiples tiras planas en sentidos opuestos;
• una funda tubular elástica;
• una funda tubular de plástico elástico retractilado
• tiras magnéticas;
• una pluralidad de imanes distribuidos a lo largo de las tiras.
Por lo tanto, dicha envolvente compresora puede estar formada por una o varias tira devanada alrededor de las tiras planas, por una funda tubular elástica que rodee y presione elásticamente el conjunto de tiras, una funda tubular de plástico retractilado que rodee y presione las tiras, o también puede ser que la envolvente compresora conste de una o varias cintas magnéticas o imanes convenientemente dispuestos para conseguir tal efecto.
Adicionalmente se propone que la envolvente compresora pueda incluir, además, una envolvente de refuerzo alrededor de los tramos flexibles. La envolvente de refuerzo podrá constar de un tubo trenzado de hilo metálico apretado alrededor de cada tramo flexible. Dicha envolvente de refuerzo mejora la resistencia y durabilidad de la envolvente compresora en los tramos flexibles i la estabilidad lateral del brazo.
Cada tramo rígido está formado, preferiblemente, por un tubo rígido que rodea una porción de dicha pluralidad de tiras planas rodeadas de la envolvente compresora, impidiendo la flexión de dicha porción, o bien por unas piezas rígidas (metálicas o plásticas) laterales i una funda exterior que podría ser de plástico flexible o de tubo de hilo metálico o textil trenzado
Se contempla también la inclusión de un lubricante entre las caras planas superpuestas, para facilitar su deslizamiento.
Breve descripción de las figuras Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización con referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a título ilustrativo y no limitativo, en los que: la Fig. 1 muestra una vista esquemática del brazo de soporte propuesto estando los primer, segundo y tercer tramos rígidos alineados; la Fig. 2 muestra el mismo brazo de soporte mostrado en la Fig. 1 en el que se ha aplicado una fuerza perpendicular a las tiras planas sobre el segundo tramo rígido, indicada con una flecha, provocando la flexión del primer tramo flexible y la flexión en sentido contrario del segundo tramo flexible, provocando una traslación sin giro del tercer tramo rígido respecto a la posición inicial mostrada en la Fig. 1; la Fig. 3 muestra el mismo brazo de soporte mostrad en la Fig. 1 en el que se ha aplicado una fuerza perpendicular a las tiras planas sobre el tercer tramo rígido, indicada con una flecha, provocando la flexión del segundo tramo flexible, provocando un deslizamiento relativo entre las tiras planas en su extremo más alejado del primer tramo rígido; la Fig. 4 muestra el mismo brazo de soporte mostrado en la Fig. 3 en el que se ha aplicado una fuerza perpendicular a las tiras planas sobre el segundo tramo rígido, indicada con una flecha, provocando la flexión del primer tramo flexible y la flexión en sentido contrario del segundo tramo flexible, provocando una traslación sin giro del tercer tramo rígido respecto a la posición inicial mostrada en la Fig. 3; la Fig. 5 muestra una vista ampliada del extremo del conjunto de tiras planas donde se muestran dos tiras constitutivas de la envolvente compresora a medio enrollar alrededor de las tiras planas.
Descripción detallada de un ejemplo de realización
Las figuras adjuntas muestran ejemplos de realización con carácter ilustrativo no limitativo de la presente invención.
Según una realización preferida el brazo de soporte articulado propuesto tiene un extremo fijado a una base de fijación, como por ejemplo una peana o una pinza, quedando el resto del brazo de soporte articulado en voladizo respecto a esta base de fijación. El extremo opuesto del brazo de soporte articulado estará dotado de un elemento funcional, como por ejemplo un emisor de luz, por ejemplo una luminaria LED, una pinza, una lupa, una pantalla, una herramienta de trabajo o cualquier otro dispositivo o elemento que requiera de una posición ajustable.
El brazo de soporte articulado propuesto consta, en la presente realización, de un primer tramo rígido 11, un segundo tramo rígido 12 y un tercer tramo rígido 13 sucesivos, conectados entre sí a través de un primer tramo articulado 21 y un segundo tramo articulado 22 intercalados entre los tramos rígidos 11, 12 y 13.
Un núcleo, formado por una pluralidad de tiras planas 23 alargadas en una dirección longitudinal DL superpuestas, que son flexibles pero inelásticas en la dirección longitudinal DL, discurre ininterrumpidamente desde el primer tramo rígido 11 hasta el tercer tramo rígido 13.
Cada tira plana 23 presenta dos caras planas 24 opuestas, que son las de mayor tamaño de la tira plana 23, paralelas a la dirección longitudinal DL, estando las caras planas 24 de las tiras planas 23 superpuestas en contacto estrecho unas contra las otras, produciendo una fricción entre ellas determinado por un coeficiente de fricción estático cuando no hay desplazamiento relativo y un coeficiente de fricción dinámico cuando hay desplazamiento relativo.
Dicho núcleo de tiras planas 23 está envuelto por una envolvente compresora 30 en forma de una tira plana devanada apretadamente alrededor del núcleo de tiras planas 23 superpuestas, o alternativamente en forma de dos tiras planas devanadas en direcciones opuestas alrededor del núcleo de tiras planas 23, como se muestra en la Fig. 5. Esta envolvente compresora 30 genera una fuerza de compresión sobre las tiras planas 23 superpuestas en una dirección perpendicular a las caras planas 24, asegurando su contacto estrecho en todo momento e incrementando el coeficiente de fricción estático y dinámico, a la vez que previene un desplazamiento lateral entre las tiras planas 23 en una dirección transversal a la dirección longitudinal.
En las figuras se muestra, de modo esquemático, un núcleo formado por siete tiras planas 23, pero preferiblemente dicho núcleo constará de más de diez tiras planas 23.
Una tira plana 23 central del núcleo tiene un extremo fijado al primer tramo rígido 11 y otro extremo opuesto fijado al tercer tramo rígido 13, deviniendo en una tira de anclaje 23a que mantiene unido el conjunto del brazo de soporte articulado. El resto de tiras planas 23 tienen un extremo, emplazado en el primer tramo rígido 11, fijado al resto de tiras planas 23 estando el resto de su longitud no fijado, permitiendo un deslizamiento relativo entre dichas tiras planas 23 en la dirección longitudinal DL.
Cada uno de los primer, segundo y tercer tramos rígidos 11, 12 y 13 consta de un tubo rígido que envuelve un tamo del núcleo de tiras planas 23, impidiendo que dicho tramo pueda doblarse pero permitiendo un deslizamiento relativo entre las tiras planas 23 en la dirección longitudinal DL en su interior. En los primer y segundo tramos flexibles 21, 22 no existe envoltura rígida, permitiendo la flexión del núcleo en dichos primer y segundo tramos flexibles 21, 22.
Opcionalmente, los primer y segundo tramos flexibles 21, 22 incluyen además una envolvente de refuerzo formada por un tubo trenzado de hilo metálico apretado alrededor de cada tramo flexible 21 , 22.
Con esta configuración, cuando se aplica una fuerza externa sobre el tercer tramo rígido 13 se puede modificar su ángulo respecto al segundo tramo rígido 12 causando la flexión del segundo tramo flexible 22, como se muestra en la Fig. 3. Esta flexión del segundo tramo flexible 22 causa un deslizamiento relativo entre las tiras planas 23 superpuestas contenidas dentro del tercer tramo rígido 13, produciendo que en el extremo del núcleo contenido dentro del tercer tramo rígido 13 se produzca un deslizamiento relativo entre las tiras planas 23. Aquellas tiras planas que en el segundo tramo flexible 22 tienen un radio de curvatura menor que el radio de curvatura que la tira de anclaje 23a se proyectarán hacia adelante en el extremo del núcleo, ocupando un alojamiento de expansión 40 previsto dentro del tercer tramo rígido 13 a continuación del extremo de las tiras planas 23.
Si la fuerza externa se aplica sobre el segundo tramo rígido 12, provocando su giro respecto al primer tramo rígido y causando la flexión del primer tramo flexible 21 , como se muestra en las Figs. 2 y 4, el segundo tramo flexible 22 sufrirá una flexión igual a la del primer tramo flexible 21 pero de sentido contrario, provocando la traslación del tercer tramo rígido 13 sin que se modifique su inclinación respecto a la vertical o la horizontal.
Se propone también que dos de las tiras planas 23 sean conductoras de electricidad 23b o de luz 23b, permitiendo la transmisión de señales o de potencia desde la base de fijación del brazo de soporte articulado hasta el elemento funcional situado en su extremo.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Brazo de soporte articulado que comprende tramos rígidos (11, 12, 13) articulados mediante tramos flexibles (21, 22), los tramos flexibles (21, 22) comprendiendo: una pluralidad de tiras planas (23) y alargadas en una dirección longitudinal (DL), cada una siendo flexible e inelástica en la dirección longitudinal (DL) y estando dotada de dos caras planas (24) paralelas a la dirección longitudinal (DL), estando dichas tiras planas (23) mutuamente superpuestas y en contacto estrecho a través de dichas caras planas (24); una envolvente compresora (30) que presiona la pluralidad de tiras planas (23) mutuamente superpuestas en una dirección radial, apretando unas caras planas (24) contra las otras, incrementando el rozamiento ente ellas, e impidiendo su desplazamiento lateral, de manera que la movilidad por flexión de los tramos flexibles (21, 22) queda limitada a un plano perpendicular a las caras planas (24); caracterizado por que el brazo comprende al menos un primer, un segundo y un tercer tramos rígidos (11, 12, 13) y un primer y un segundo tramos flexibles (21, 22) alternados; la pluralidad de tiras planas (23) y la envolvente compresora (30) discurren ininterrumpidamente desde el primer tramo rígido (11) hasta el tercer tramo rígido (13), determinando que los primer y segundo tramos flexibles (21, 22) tienen movilidad por flexión en el mismo plano perpendicular a las caras planas (24), y que la flexión del primer tramo flexible (21) en un sentido determina una flexión del segundo tramo flexible (22) en sentido contrario; una de las tiras planas (23) tiene un primer extremo fijado al primer tramo rígido (11) y un segundo extremo opuesto al primer extremo fijado al tercer tramo rígido (13), deviniendo una tira de anclaje (23a); y cada una de las tiras planas (23) distintas a la tira de anclaje (23a) está fijada a todas las demás tiras planas (23) en un primer extremo de dichas tiras planas (23) comprendido en el primer tramo rígido (11).
2. Brazo de soporte articulado según reivindicación 1 en donde la compresión radial producida por la envolvente compresora (30) es mayor alrededor de tramos de las tiras planas (23) comprendidos en el tercer tramo rígido (13) que alrededor de tramos de las tiras planas (23) comprendidos en el primer tramo rígido (11), el primer tramo flexible (21) y/o el segundo tramo rígido (12).
3. Brazo de soporte articulado según reivindicación 2 en donde un segundo extremo de las tiras planas (23) diferentes a la tira de anclaje (23a), opuesto al primer extremo, está alojado en un alojamiento de expansión (40) hueco en la dirección longitudinal (DL) contenido en el tercer tramo rígido (13).
4. Brazo de soporte articulado según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la tira de anclaje (23a) es un fleje metálico y/o tiene un grosor igual o inferior a 0,6mm.
5. Brazo de soporte articulado según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos dos de dichas múltiples tiras planas (23) son:
• tiras conductoras (23b) de electricidad, con un primer extremo conectado a una fuente de energía eléctrica y con un segundo extremo opuesto al primer extremo conectado a un dispositivo consumidor de energía eléctrica; o
• tiras conductoras (23b) de electricidad, con un primer extremo conectado a un emisor y/o receptor de señales eléctricas y con un segundo extremo opuesto al primer extremo conectado a un emisor y/o receptor de señales eléctricas; o
• tiras conductoras (23b) de luz, con un primer extremo conectado a un emisor y/o receptor de señales lumínicas y con un segundo extremo opuesto al primer extremo conectado a un emisor y/o receptor de señales lumínicas.
6. Brazo de soporte articulado según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las tiras planas (23) diferentes a la tira de anclaje (23a) o las tiras planas (23) diferentes a la tira de anclaje (23a) y a las tiras conductoras (23b) son de un material plástico, de poliéster, de poliestireno o de polipropileno y/o tienen un grosor igual o inferior a 1mm.
7. Brazo de soporte articulado según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la envolvente compresora (30) comprende
• una tira devanada apretadamente alrededor de las múltiples tiras planas (23);
• dos tiras devanadas apretadamente alrededor de las múltiples tiras planas (23) en sentidos opuestos;
• una funda tubular elástica;
• una funda tubular de plástico retractilado; • tiras magnéticas;
• una pluralidad de imanes distribuidos a lo largo de las tiras.
8. Brazo de soporte articulado según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la envolvente compresora (30) incluye una envolvente de refuerzo alrededor de los tramos flexibles (21 , 22).
9. Brazo de soporte articulado según reivindicación 8 en donde la envolvente de refuerzo consta de un tubo trenzado de hilo metálico apretado alrededor de cada tramo flexible (21, 22).
10. Brazo de soporte articulado según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada tramo rígido (11, 12, 13) está formado por un tubo rígido que rodea una porción de dicha pluralidad de tiras planas (23).
11. Brazo de soporte articulado según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde se incluye lubricante entre las caras planas (24) superpuestas.
12. Brazo de soporte articulado según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en donde la tira de anclaje (23a) está en el centro de la pluralidad de tiras planas (23) superpuestas.
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