Vippmekanism – Hur fungerar den?

Vippspaksmekanism är en teknisk princip som används för att generera eller utöva stora krafter med relativt liten användning av kraft. Denna princip används främst inom industrin för att säkra positioner utan permanent användning av kraft – till exempel med vippklämmor.

Hävstångs- och kraftöverföring

Hävstångseffekten är ett grundläggande fenomen som förklarar kraftöverföringen i hävstångsmekanismer. Den baseras på förhållandet mellan den kraft som utövas på en spak, avståndet till den kraften i förhållande till ett stöd och den last som spaken bär.

Kraftöverföring är den process genom vilken kraften som utövas på spaken överförs till en annan punkt. En spak är en styv kropp som kan rotera runt en fast punkt, ett så kallat stöd. Krafter kan appliceras vid olika stöd längs spaken för att lyfta eller flytta laster. Kraften som utövas på hävarmen kallas också kompressionskraft eller dragkraft. Denna kraft utövas i ena änden av hävarmen eller i en punkt mellan stödet och änden. Kompressionskraftens storlek och riktning avgör hur effektivt lasten flyttas. Hävarmens effekt skapas av hävarmens olika längder på båda sidor av stödet. Om kraftarmen är längre än lastarmen kan en mindre kraft flytta en större last. Omvänt gäller att om lastarmen är längre krävs en större kraft för att flytta samma last.

Hur fungerar vippmekanismen?

Vippsmekanism är en mekanisk princip som ofta används i olika tillämpningar, såsom klämfixturer, pressning eller överföring av rörelse. Vippfunktionen baseras på användningen av två eller flera spakar som är kopplade till varandra så att de kan bilda en knäliknande vinkel.

Vippspaken består av minst två fasta armar av fast längd som är anslutna till varandra med en led. Mekanismen fungerar så att den fasta längden på spakarna tvingar spakens rörelse att avslutas genom lateral rörelse av anslutningsleden. När spaken flyttas förbi det raka läget kan den hålla stora laster med relativt liten ansträngning när ett fast stopp används.

Vippfunktionen baseras på den redan förklarade spakens effekt och kraftöverföring. Beroende på hävarmens riktning mot varandra ökar hävarmens effekt den tryckkraft som hävarmens ändar utövar med ökande utsträckning av vippspaken med konstant kraft på leden. Självlåsande sker med en nästan rak position hos växelspaken, vilket innebär att en låg hållkraft redan är tillräcklig för att absorbera en mycket stor last eller för att bibehålla spänningen.

Hur är en vippspak konstruerad?

Konstruktionen av en vippspaksmekanism manifesteras av dess karakteristiska förmåga att skapa en stark klämkraft eller hållkraft med minimal ansträngning så snart mekanismen förs in i ”översträckt” position. Här är huvudkomponenterna och hur de fungerar:

• Spakarmar: Vippspaken består av minst två armar. Dessa armar är anslutna tillsammans för att bilda en vinkel som liknar ett mänskligt knä när spaken manövreras.
• Leder: Hävarmen är ansluten till varandra med minst en led. Denna led gör det möjligt för armar att röra sig i förhållande till varandra. Med många vippspakar finns det ytterligare leder som möjliggör ytterligare rörelsefrihet eller specifika rörelsesekvenser.
• Stödpunkt: Stödet är den fasta punkt runt vilken hävarmens armar rör sig. I en vippspak kan stödbenet vara i en av lederna eller i en separat del av mekanismen.
• Kraftpunkt: Detta är den punkt där kraften utövas på spaken för att aktivera den. Positionen och typen av krafttillämpning kan variera beroende på vippreglagets utformning och syfte.
• Lastpunkt: Belastningen eller motståndet utövas vid denna punkt. Detta är därför den punkt där den utövade klämkraften verkar.
• Mekanism för överextension: Nyckeln till vippmekanismen är förmågan att uppnå en position där spakarmarna och anslutningsaxlarna är inpassade nästan eller helt i en linje. I denna position, som ofta kallas ”översträckt” eller ”överstiger dödpunkten”, når mekanismen sin maximala hållkraft och stabiliserar sig. Endast minimal kraft krävs för att bibehålla denna position.

(1) Liten vinkel θ (2) Stor vinkel θ (3) Vinkel θ = 180° (död mitt)

Översträckningsmekanism och tidigare dödlägeslås

Som redan nämnts har vippspakarna en överförlängningsmekanism som gör att spakarmarna kan flyttas till ett översträckt läge. Det tidigare dödläget eller den självlåsande mekanismen är en central funktion i denna mekanism. Denna självlåsande funktionen är ansvarig för den höga hållkraften och klämkraften samtidigt som den utövar minimal kraft.

Död mitt i en vippspaksmekanism är det ögonblick då spakens armar och anslutningsaxlar bildar en rak linje. I detta läge förlängs spaken längst. Död mitt är den punkt där vippspakens mekanismen utövar störst kraft. Detta tillstånd är mycket instabilt och lämnas av små kraftförändringar i någon riktning.

Tidigare dödlägeslåsning sker när mekanismen flyttas något bortom denna dödpunkt. I detta översträckta läge är spakarmarna inriktade för att bilda en något böjd knäform. Om knäleden är för lång låses knäleden automatiskt. Efter att ha nått detta läge krävs endast en minsta kraft för att hålla spaken i låst läge. Denna typ av låsmekanism är särskilt användbar i tillämpningar som kräver en stark, permanent klämkraft utan att ständigt utöva manuell kraft. Exempel är skruvnycklar, snäpplås och hållanordningar inom tillverkningsteknik.

Var används vippspakarna?

Vippspaken används ofta för tillämpningar som kräver stark klämkraft eller hållkraft med minimal kontinuerlig kraftansträngning. Exempel är klämfixturer i verktygsmaskiner, klämanordningar i produktion och låsmekanismer i olika enheter. Vippspakar används också för att låsa eller säkra komponenter.

Följande exempel visar en vippklämma, som består av två komponenter som är anslutna till varandra med två kopplingar. Den fasta komponenten är linjen AB, hävarmen är linjen CD. När spaken aktiveras flyttas punkt D runt punkt A eftersom punkt C flyttas runt punkt B. Död centrum med linjen BCD nås under rörelsen. I detta tillstånd genereras den maximala verkande kraften på komponenten. Död mitt är ett instabilt tillstånd, alla kraftförändringar vill ändra detta tillstånd. För att erhålla en hög hållkraft på komponenten - utan att behöva utöva kraft på punkten D under hela tiden - är mekanismen utformad så att dödpunkten överskrids i riktning mot den röda pilen. Rörelsen avslutas med stöd av klämhuvudet på komponenten (visas inte).

Misumi erbjuder vippklämmor i olika versioner, inklusive vertikal klämriktning eller horisontell klämriktning. Du hittar också ytterligare tillbehör för vippklämmor i vår onlinebutik, till exempel klämskruvar, fästen eller armförlängningar.