Лампа со сбалансированным плечом

Лампа со сбалансированным кронштейном , иногда называемая лампой с плавающим кронштейном , представляет собой лампу с регулируемым складным кронштейном, который сконструирован таким образом, что силе тяжести всегда противодействуют пружины, независимо от положения кронштейнов лампы. Многие бренды ламп (например, Anglepoise , создатель концепции, и Luxo L-1), а также другие устройства используют этот принцип.

Конфигурация

Пять терминов

В этой статье используется терминология:

колпачок лампы ,
предплечье ,
плечо ,
стоять или тело и
база

для пяти основных частей этих ламп.

Общий дизайн

Лампа со сбалансированным плечом имеет основание , подставку или корпус , (в большинстве случаев) два соединенных между собой плеча (во многих случаях снабженных пружинами) и головку лампы .

Лампу можно перемещать практически в любое положение, и балансировочное устройство будет сохранять это положение до тех пор, пока ее снова не передвинут.

Тот же общий механизм может использоваться в других устройствах с аналогичными требованиями, например:

копировальные держатели для машинисток,
держатели микрофонов в студиях или
держатели компьютерных дисплеев.

О физике и теории ламп со сбалансированным рычагом см. в разделе «Классическая механика , связь и крутящий момент» .

Существуют различные способы балансировки дужек и цоколя лампы:

винтовые пружины
В некоторых случаях используется комплект из двух винтовых пружин, работающих параллельно с обеих сторон поворотного рычага.
(Они функционируют так же, как одна пружина.)
противовес (ы)
(метод, часто используемый в створчатых окнах и на чертежных досках ).
Трение между частями кронштейна лампы,
Соединение или
гидравлика или пневматические рычаги.

Лампы сбалансированы пружинами

Существует множество вариантов конструкции с пружинами . Пружины могут быть расположены на механическом эквиваленте предплечья или плеча, или на обоих, а также ближе к основанию. В некоторых лампах используются пружины растяжения, а в других — пружины сжатия. На соседнем изображении (слева направо) пружина сжатия находится в состоянии покоя, затем под нагрузкой, за ней следует пружина растяжения в состоянии покоя, а затем под нагрузкой. Пружины имеют ограниченную грузоподъемность и длину растяжения.Некоторые пружины могут резонировать, создавая нежелательный шум низкого уровня.

Одна пружина растяжения

Подпружиненное плечо, гибкое предплечье.

Эта лампа имеет жесткую гибкую трубку в качестве предплечья и подпружиненный рычаг, поддерживающий ее около середины. Таким образом, получается гибкая лампа с большим радиусом действия.

Натяжная пружина над колесами

Колесо управления предплечьем меньше колеса, управляющего плечом.Колпачок лампы вращается в том же направлении, что и плечо и предплечье.

Два рычага, одна пружина, одно зубчатое колесо.

В этом методе пружина растяжения выполняет двойную функцию: она контролирует как предплечье, так и плечо. Это не обычная система ламп на кронштейнах.Колпачок лампы вращается в том же направлении, что и плечо и предплечье.

Две пружины растяжения

Два параллелограмма и два пружин растяжения комплекта

Один комплект пружин растяжения управляет цевьем, которое представляет собой параллелограмм с двумя стержнями. Более сильная пружина управляет плечом, имеющим три параллельных стержня (см. фото слева). (Существует менее устойчивая конструкция с двумя параллельными стержнями в плече, производство которой обходится дешевле.) Благодаря параллельному соединению лампы цоколь лампы продолжает указывать в одном и том же вертикальном направлении при регулировке высоты лампы. Как и большинство ламп со сбалансированным кронштейном, вся сборка может вращаться в горизонтальной плоскости и установлена на устойчивой ножке.

Один параллелограмм и два комплекта пружин растяжения.

Такая лампа, как лампа Anglepoise, имеет один параллелограмм и две пружины растяжения. Одна пружина управляет самым коротким плечом параллелограмма. Параллельно этой самой короткой руке находится предплечье. Чтобы удерживать эти рычаги параллельно, имеются два других параллельных рычага (верхний рычаг), которые управляются второй пружиной растяжения.Колпачок лампы вращается в том же направлении, что и плечо и предплечье.

Одинарный цевье, один параллелограмм, два комплекта пружин растяжения.

Предплечье этой лампы состоит из одного стержня. При его регулировке угол цоколя лампы меняется вместе с кронштейном.

Пружины растяжения внутри рычагов

У такой лампы, как настольная лампа Tolomeo, нет параллелограммов ни на одном из плеч. В этом современном светильнике пружины растяжения спрятаны в дужках. Колпачок лампы вращается в том же направлении, что и плечо и предплечье.

Пружины сжатия

Пружины сжатия в рычагах

Короткие плечи (зеленые) остаются параллельными. Одна пружина оказывает тяговое усилие на синий рычаг. (Если синий рычаг наклонен назад, вторая пружина этого рычага получает толкающую силу.) Синий рычаг управляет двумя параллельными рычагами (красными), образующими плечо. Другая пружина воздействует на другой синий рычаг. Эта рука контролирует предплечье (пурпурный). Две пружины могут быть одинакового размера; одна пружина должна поднимать больший вес , но находится более вертикально. Другая пружина поднимает меньший вес, но расположена более горизонтально.

Пружины сжатия возле стопы

Одна пружина сжатия управляет очень коротким рычагом (серого цвета). Трос роликовой цепи соединяет этот рычаг параллельно предплечью (желтый). Более длинная пружина управляет (синим) рычагом. Тело (красное) может поворачиваться в горизонтальной плоскости. Тело соединено с устойчивой ногой. Корпус может быть меньше, поскольку нажимные пружины могут выступать под корпусом.

Пружина сжатия с одним параллелограммом.

В этом методе только одна пружина сжатия управляет пантографическим рычагом .

Лампы сбалансированы давлением и трением

Резина между двумя «параллельными» рычагами

В этой конструкции (обычно встречающейся в итальянских лампах) сила тяжести заставляет параллелограмм деформироваться так, что зазор между длинными плечами становится меньше. Это, в свою очередь, увеличивает давление на резину в зазоре, и возникающее трение удерживает рычаг на месте.

Фрикционный резиновый рычаг

Сжимающий резиновый рычаг

Руки уравновешиваются давлением и трением.

Трение от скручивания

Трение . между согнутыми руками контролирует движение между руками

Трение плечом и предплечьем между

Эта система рычагов также работает с трением.

Лампы сбалансированы с противовесом

Лампы балансируются одним противовесом

Преимущества одного качающегося противовеса заключаются в том, что лампа может иметь большую длину плеча.

Недостатком является то, что лампа по своей природе менее сбалансирована, поэтому для ее устойчивости требуется тяжелая подставка.

Одиночный противовес

В этой конструкции используется цепь, удерживающая руку с противовесом и предплечье параллельно. Цоколь лампы и противовес движутся в противоположных направлениях (оба от цоколя или оба к нему). Требуемый баланс отображается по следующей формуле:

d ₁ = цоколь лампы к цоколю; м ₁ = вес цоколя лампы

d ₂ = противовес основанию; м ₂ = вес противовеса

м ₁ × d ₁ = м ₂ × d ₂

Один параллелограмм с одним противовесом

Эта лампа имеет тяжелое основание с параллелограммной конструкцией пантографа , образованной стержнями, шарнирно соединенными друг с другом. Один длинный стержень выходит за пределы конструкции параллелограмма и имеет противовес . Один короткий стержень также выступает за параллелограммную конструкцию и удерживает цоколь лампы.Основание имеет дугообразную подставку, поэтому противовес не ударяется о подставку в вертикальном положении.

Один параллелограмм с выдвинутым противовесом.

Эта лампа аналогична приведенной выше, но поскольку противовес расположен низко, лампе не требуется тяжелая опора для устойчивости, поскольку центр тяжести расположен низко.Противовес не раскачивается, а безопасно скользит и вращается вокруг центра стойки.

Три параллелограмма с одним противовесом.

Этот подсвечник имеет сложную конструкцию с узкими отверстиями в тон.Данная лампа снята с производства.

Лампы балансируются двумя противовесами.

Одна рука с двумя противовесами

С этой лампой движение очень ограничено (рука движется только вверх и вниз), но на технику приятно смотреть. Когда предплечье становится более горизонтальным, вес перестает распределяться по обеим сторонам основания. Вес основания необходим, чтобы избежать чрезмерной балансировки.

Две руки с двумя противовесами

Размерная схема

Внешнее положение

Новая правильная диаграмма

Лампа с двумя кронштейнами и двумя противовесами.

Лампы такого типа, как Tizio, работают следующим образом. Балансировочный рычаг (предплечье) имеет на одной стороне оси небольшой противовес , а на другой стороне цоколь лампы. Эти части поднимаются вторым, более крупным балансировочным рычагом (верхним рычагом), который имеет по другую сторону второй оси более тяжелый противовес. По такому принципу работает лампа, спроектированная Эдуардом-Вильфридом Бюке в 1927 году. Лампа находится в коллекции Музея современного искусства . Две оси имеют разный угол, и это имеет некоторые преимущества.

Цоколь х предплечье = Рука х Малый вес (Фонар + Малый вес) х Плечо = Рука х Большой вес.

Лампы других систем

Вот несколько менее распространенных способов балансировки рук.

Лампы, имеющие вертикальную ось

Этот тип фонаря имеет цевье, уравновешенное грузом или пружинами. Его недостатком является то, что плечо не может быть направлено вверх или вперед.

Механические соединительные устройства

Эта лампа работает путем соединения плеча и предплечья. Это называется коленом с гравитационным или кулачковым замком. ^[1]

Гидравлический рычаг

с поворотным рычагом В уличных фонарях на Шоубургплейн в Роттердаме используется пара гидравлических цилиндров для управления предплечьем и плечом .

Пневматический рычаг

Кронштейн-фонарь с пневмоцилиндром . Сила тяжести сжимает воздух в пневматическом цилиндре.

В популярной культуре

Две настольные лампы этого типа на пружинах являются главными героями Pixar короткометражного фильма 1986 года «Люксо-младший» . Она также служит буквой I в логотипе Pixar, представленном перед и в конце каждого из их фильмов.
Мистер Шэдоу-Скай — единственный композитор, который с 1980 по 2007 год исполнял лампу с балансиром как музыкальный инструмент: архисоническую лампу. В 1980 году он написал партитуру «Ludus Musicae Temporarium» для оркестра со сбалансированной лампой. Мировая премьера была исполнена Les Percussions de Strasbourg на фестивале современной музыки Manca в Ницце в 1988 году. Он выпустил пять альбомов с музыкальным инструментом с четырьмя пружинными балансирными лампами (и еще больше с другими музыкальными инструментами). Они доступны для бесплатного скачивания. ^[2] Упоминается в книге «Les chercheurs de sons» (2004) как уникальный создатель сбалансированной лампы как музыкального инструмента.

См. также

История патентов

Классификации МПК: F21V21/26

Международная патентная категория: B23B31/171.

GB191104491 Усовершенствованное устройство для поддержки или подвешивания электрических ламп и т.п. (1911 г.)
Патент США 1370231 — рука для губной гармошки, 1921 г.
GB206435 Параллелограмм 1923 года и противовес
GB254972 1926 г. трение
GB285045 1929 2 противовеса
GB481198 1934 г., пружина и противовес
FR757890 1934 КАРВАРДИН ДЖОРДЖ
FR784932 1935 КАРВАРДИН ДЖОРДЖ
GB470502 1937 г. трение
GB489547 1938 г. 2 параллелограмма 2 пружины
GB504791 1939 г. 2 нажимные пружины
GB536342 19.. симметричный кронштейн-фонарь
GB589994 1947 г. фрикцион и пружина
ГБ618344 1949 г.
GB629364 1949 г., пружина в руке
GB713378 1954 г. Фрикционный рычаг

Патент США 3003737A11961, 1961 г.
ГБ1249774А 1971 г.
Патент США 5333103A1, 1991 г.
ЕР0518569 1992 г.
EP1274545 2003 Механические соединительные устройства

Ссылки

[1] Смотрите здесь

[2] "Бесплатная дискография Rebel'n Adventure Myster Shadow-Sky" .

[1]

[2]