NL1018160C2

NL1018160C2 - Device is provided with first and second components connected by at least two cross springs, springs and at least part of components being formed from coherent material

Info

Publication number: NL1018160C2
Application number: NL1018160A
Authority: NL
Inventors: Jakobus Pieter Kappelhof; Jan Hopman; Ian John Saunders; Ben Carel Braam
Original assignee: Tno
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2002-12-03

Abstract

The device is provided with first and second components (10,12) connected by at least two cross springs (14), the springs and at least a part of the components being formed from a coherent material. The first component extends to a space between the cross spring connection. The cross spring connection and at least parts of the components are formed from a single body, by removal of material from it.

Description

Titel: Inrichting met kruisveer verbindingen en werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke inrichting.Title: Device with cross-spring connections and method for manufacturing such a device.

Een kruisveer verbinding is een constructie waarmee onderdelen van een inrichting draaibaar ten opzichte elkaar verbonden kunnen worden, zonder dat in contact met elkaar bewegende delen nodig zijn. Een kruisveer verbinding omvat tenminste twee buigzame bladveren. Elke bladveer heeft 5 uiteinden die respectievelijk aan het ene en het andere deel van de onderdelen zijn verbonden. De bladveren staan kruislings ten opzichte van elkaar, beide met het oppervlak van de bladveren parallel aan de draaias van de verbinding.A cross-spring connection is a construction with which parts of a device can be rotatably connected to each other, without parts moving in contact with each other being required. A crotch spring connection comprises at least two flexible leaf springs. Each leaf spring has 5 ends which are connected to the one and the other part of the parts, respectively. The leaf springs are crosswise to each other, both with the surface of the leaf springs parallel to the axis of rotation of the connection.

Tussen grote onderdelen worden bijvoorkeur meerdere kruisveer 10 verbindingen aangebracht, allemaal met dezelfde draaias, maar op uiteenliggende punten aan de onderdelen verbonden. Zodoende wordt buiging van de kruisveren in onbedoelde richtingen tegengegaan en kunnen de onderdelen zich uitstrekken tot in de ruimte tussen verschillende kruisveren.A plurality of cross-spring connections are preferably provided between large components, all with the same axis of rotation, but connected to the components at different points. Thus, bending of the cross springs in unintended directions is prevented and the parts can extend into the space between different cross springs.

15 Het gebruik van meerdere kruisveren leidt echter tot problemen: als de draaiassen niet precies samen vallen leidt deze constructie tot hysterese, waarbij de hoek die de onderdelen ten opzichte van elkaar innemen als er een bepaalde kracht op wordt uitgeoefend afhangt van de krachten die eerder op de onderdelen zijn uitgeoefend. Als de uitgeoefende 20 kracht nul is, bijvoorbeeld, zal de rusttoestand waarin de verbinding zich bevindt ervan afhangen of voorafgaand een kracht in een eerste richting of in een tweede, daaraan tegengesteld richting is uitgeoefend. Dit is bijvoorbeeld hinderlijk als onderlinge verdraaiing van de onderdelen onderdeel uitmaakt van een regelproces.The use of multiple cross springs, however, leads to problems: if the pivot axes do not exactly coincide, this construction leads to hysteresis, the angle which the parts take with respect to each other when a certain force is exerted on it depends on the forces that were previously applied to it. the parts have been exercised. If the applied force is zero, for example, the state of rest in which the connection is situated will depend on whether a force has been exerted in a first direction or in a second direction opposite to it. This is, for example, a nuisance if mutual rotation of the components forms part of a control process.

25 Een ander nadeel van het beschreven hysterese effect is dat er onbedoelde en onvoorspelbare spanningen in de bladveren optreden. Dit kan een aanzienlijke invloed hebben op de levensduur van de constructieAnother drawback of the hysteresis effect described is that unintended and unpredictable stresses occur in the leaf springs. This can have a significant impact on the service life of the structure

- | CP \ Θ l é> O- | CP \ Θ l é> O

2 aangezien de bladveren juist gedimensioneerd worden op vermoeiingsspanning van het gekozen materiaal2 since the leaf springs are correctly dimensioned for fatigue stress of the chosen material

Het is onder meer een doel van de uitvinding om te voorzien in een inrichting met kruisveer verbindingen waarin hysterese effecten van de 5 verbinding worden tegengegaan.It is inter alia an object of the invention to provide a device with cross-spring connections in which hysteresis effects of the connection are prevented.

De uitvinding voorziet in een inrichting volgens conclusie 1 en een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke inrichting volgens conclusie 2. Door de kruisveren en tenminste die delen van de onderdelen die de kruisveren verbinden uit één stuk te maken, wordt gezorgd dat een 10 rusttoestand mogelijk is waarin geen van de kruisveren onder spanning staat. Daardoor wordt het ontstaan van verschillende rusttoestanden tegengegaan.The invention provides a device according to claim 1 and a method for manufacturing such a device according to claim 2. Making the cross springs and at least those parts of the parts connecting the cross springs in one piece ensures that a rest position is possible. is in which none of the cross springs is under tension. This prevents the occurrence of different resting states.

Deze en andere doelen en voordelen die bereikt worden met de inrichting en werkwijze volgens de uitvinding zullen nader worden 15 beschreven aan de hand van de volgende figuren.These and other objects and advantages that are achieved with the device and method according to the invention will be further described with reference to the following figures.

Figuur IA, B tonen een inrichting met twee onderdelen die met kruisveer verbindingen aan elkaar verbonden zijn Figuur 2 toont een tussenproduct van een vervaardigingsproces 20 Figuur 3 toont een verdere inrichting met twee onderdelen die met kruisveer verbindingen aan elkaar verbonden zijnFigure 1A, B show a device with two parts connected to each other with cross-spring connections. Figure 2 shows an intermediate product of a manufacturing process. Figure 3 shows a further device with two parts connected to each other with cross-spring connections.

Figuur 4 toont een aantal verschillende soorten kruisveer verbindingen.Figure 4 shows a number of different types of cross-spring connections.

Figuur IA, B tonen een vooraanzicht en een zijaanzicht van een 25 inrichting met een eerste en tweede onderdeel 10, 12. De onderdelen zijn met een eerste en tweede kruisveer verbinding 14, 16 draaibaar met elkaar verbonden. Zoals getoond bevindt zich een deel van het eerste onderdeel 10 tussen de kruisveer verbindingen 14, 16.1A, B show a front view and a side view of a device with a first and second part 10, 12. The parts are rotatably connected to each other with a first and second crotch connection 14, 16. As shown, a part of the first part 10 is located between the cross-spring connections 14, 16.

Volgens de uitvinding worden de kruisveer verbindingen 14, 16 en 30 tenminste een deel van het eerste en tweede onderdeel 10, 12 waarmee de * O 1 ς 1 ft (H* 3 kruisveer verbindingen aan elkaar verbonden zijn uit één geheel gemaakt. De kruisveren 14, 16 en de betrokken delen van de onderdelen 10, 12 zijn dus niet aan elkaar gelast of op enigerlei wijze aan elkaar gehecht, maar kruisveren 14, 16 en de betrokken delen van de onderdelen 10, 12 zijn 5 bijvoorbeeld gezamenlijk uit één lichaam gevonkt of gefreesd of door gieten, persgieten enzovoort of door een combinatie van dit soort technieken samen gevormd.According to the invention, the crotch springs connections 14, 16 and 30 at least a part of the first and second part 10, 12 with which the * O 1 ς 1 ft (H * 3 crotch spring connections are connected to each other are made of one whole. , 16 and the relevant parts of the parts 10, 12 are thus not welded together or in any way attached to each other, but cross springs 14, 16 and the relevant parts of the parts 10, 12 are, for example, jointly sparked from one body or milled or formed by casting, compression molding, etc. or by a combination of these types of techniques.

Zodoende kan men denkbeeldige rondgaande paden aanwijzen die door de onderdelen 10, 12 en de bladen van de kruisveer verbindingen 14, 10 16 lopen en die doorlopend door éénzelfde materiaal lopen zonder ergens een las of andere aanhechting te kruisen. Omdat deze paden door materiaal lopen dat als geheel tot stand is gekomen, treedt er langs deze paden en dus ook in de kruisveer verbindingen 14, 16 in de rusttoestand van het geheel geen spanning (stress) op te gevolge van interne oorzaken. De constructie 15 heeft geen last van spanningen die in de rusttoestand optreden door eventuele misalinieering. Zodoende worden hysterese effecten tegengegaan.In this way one can designate imaginary circular paths which run through the parts 10, 12 and the blades of the cross-spring connections 14, 10 16 and which run continuously through one and the same material without crossing a weld or other attachment somewhere. Because these paths run through material that has been created as a whole, there are no stresses (stresses) due to internal causes along these paths and therefore also in the crotch spring connections 14, 16. The construction 15 is not troubled by stresses which occur in the rest state due to possible misalination. In this way hysteresis effects are prevented.

Zonder van de uitvinding af de wijken kunnen allerlei verdere delen aan de onderdelen 10, 12 gehecht worden (e.g. een spiegel 18 als de inrichting een driaaibare spiegel functie heeft). Alle denkbeeldige paden die 20 door dergelijke aangehechte delen 18 en door de kruisveer verbindingen 14, 16 lopen, zijn in feite slechts zijpaden van de paden die geheel door het uit één geheel gevormde materiaal lopen. Dergelijke zijpaden verlaten het uit één geheel gevormde materiaal en keren erin terug binnen hetzelfde onderdeel 10, 12 en lopen nooit via verschillende onderdelen van de ene 25 kruisveer verbinding 14, 16 naar de andere. Het aanhechten van verdere delen aan de onderdelen leidt zodoende niet tot hysterese effecten.Without departing from the invention, all kinds of further parts can be attached to the parts 10, 12 (e.g. a mirror 18 if the device has a rotatable mirror function). All imaginary paths that run through such attached parts 18 and through the crotch spring connections 14, 16 are in fact only side paths of the paths that run entirely through the integrally formed material. Such side paths leave the integrally formed material and return therein within the same part 10, 12 and never run via different parts from one cross-spring connection 14, 16 to the other. Adhering further parts to the parts does not therefore lead to hysteresis effects.

Figuur 2 toont een tussenproduct van een vervaardigings proces van een der gelijke inrichting (van een andere vorm dan getoond in figuur 1). In het tussenproduct zijn reeds twee onderdelen 20, 22 zichtbaar en bladen 30 24, 26, waaruit nog de kruisveren gevormd moeten worden. Het 4 tussenproduct is bijvoorbeeld gevormd door draadvonken (vonk erosie). In het tussenproduct is materiaal eerst op een aantal plaatsen langs één richting volledig verwijderd. Hierdoor zijn langwerpinge gaten 28, 29 ontstaan. Vonk erosie heeft het voordeel dat er nauwkeurig betrekkelijk 5 willekeurige vormen mee gerealiseerd kunnen worden, zodat met name de bladen van de kruisveren slechts een beperkte dikte hebben als ze uit het blok in het tussenproduct gevormd worden.Figure 2 shows an intermediate product of a manufacturing process of such a device (of a different form than shown in Figure 1). In the intermediate product two parts 20, 22 are already visible and blades 24, 26, from which the cross springs still have to be formed. The intermediate product is, for example, formed by wire sparks (spark erosion). In the intermediate, material is first completely removed in a number of places along one direction. This results in elongated holes 28, 29. Spark erosion has the advantage that accurately relatively random shapes can be realized with it, so that in particular the blades of the cross springs only have a limited thickness if they are formed from the block in the intermediate product.

Figuur 3 toont een inrichting die ontstaat door verdere bewerking van het tussenproduct van figuur 2. In deze inrichting zijn de bladveren van 10 de kruisveren 30a,b, 32a,b gevormd door tussen de bladveren van de kruisveren 30a,b, 32a,b al het materiaal 24, 26 tussen de onderdelen 20, 22 te verwijderen en door ter hoogte van de bladveren telkens de helft van het X-vormige materiaal tussen de onderdelen 20, 22 te verwijderen. Dit kan men bijvoorbeeld realiseren door frezen, vonkerosie enzovoort. Zoals te zien 15 is bestaat de mogelijkheid dat enig overtollig materiaal op de bladveren van de kruisveren 30a,b, 32a,b overblijft op het voormalige kruispunt van het X vormige materiaal. Dit blijkt echter geen noemenswaard nadelig effect op de werk te hebben op de werking van de kruisveer verbinding.Figure 3 shows a device that is created by further processing of the intermediate product of Figure 2. In this device, the leaf springs of the cross springs 30a, b, 32a, b are formed by between the leaf springs of the cross springs 30a, b, 32a, b a removing the material 24, 26 between the parts 20, 22 and by removing half of the X-shaped material between the parts 20, 22 at the height of the leaf springs. This can be achieved, for example, by milling, spark erosion and so on. As can be seen, there is the possibility that any excess material on the leaf springs of the cross springs 30a, b, 32a, b remains at the former cross point of the X-shaped material. However, this appears to have no significant adverse effect on the work on the operation of the cross-spring connection.

Figuur 4 toont bij wijze van voorbeeld een aantal uitvoeringvormen 20 40a-e van kruisveer verbindingen in zij aanzicht. Deze verbindingen en de eigenschappen ervan zijn op zich bekend uit de literatuur. Verbinding 40a is de verbinding die ook al in figuur 3 getoond is. Verbinding 40b is een zogenaamde Haberland verbinding, waarin de bladveren van de kruisveer op het snijpunt met elkaar verbonden zijn (zoals ook in figuur 2).Figure 4 shows by way of example a number of embodiments 40a-e of cross-spring connections in side view. These compounds and their properties are known per se from the literature. Connection 40a is the connection that is also shown in Figure 3. Connection 40b is a so-called Haberland connection, in which the leaf springs of the cross-spring are connected to each other at the point of intersection (as also in Figure 2).

25 Verbinding 40c is een zogenaamde Half-Haberland verbinding , waarin het snijpunt zich terplaatse van één van de onderdelen bevindt. Verbinding 40d is een Virtueel-Draaipunt scharnier, waarin de verlengden van de bladveren elkaar buiten de ruimte tussen de onderdelen kruisen. Verbinding 40e is een Nul-decenter scharnier, waarin de bladveren elkaar op 1/8 van de 30 hoogte van de ruimte tussen de onderdelen kruisen.Connection 40c is a so-called Half-Haberland connection, in which the intersection is situated at the location of one of the components. Connection 40d is a Virtual Pivot Hinge, in which the extensions of the leaf springs intersect outside the space between the parts. Connection 40e is a Zero-Decent hinge in which the leaf springs intersect at 1/8 of the height of the space between the parts.

101 81 60*» 5101 81 60 * 5

In principe kunnen onderdelen verbonden door elk van de verbindingen van figuur 1 en andere kruisveer verbindingen volgens de uitvinding gemaakt worden. De keuze voor een specifieke verbinding hangt af van de eigenschappen die in de inrichting gewenst worden.In principle, components connected by any of the connections of Figure 1 and other cross-spring connections according to the invention can be made. The choice of a specific connection depends on the properties that are desired in the device.

1 Θ1 81 60"i1 811 81 60 "i

Claims

1. Device provided with a first and second part and at least two cross-spring connections, each of which connects the parts and whose respective axes of rotation substantially coincide, wherein the cross-spring connections and at least parts of the parts forming a connection between the cross-spring connections from one, continuous material.

Device as claimed in claim 1, wherein the first part extends into a space between the crotch spring connections.

3. Method for manufacturing a device comprising a first and second part which are coupled to each other via at least two cross-spring connections, in which method the cross-spring connections, and at least parts of the parts that form a connection between the cross-spring connections, be manufactured from a single body, by removal of material from the body. .... AVO