倒立摆装置的制作方法

本发明涉及展览展示或教学演示设备技术领域，具体涉及一种倒立摆装置。

背景技术：

倒立摆是一种具有直观、形象的展示效果的装置，通常被广泛应用于展示或科研、教学等领域。

现有的倒立摆装置，通常包括摆杆、支架和线性电机等，摆杆的一端可旋转地安装在一滑块上，滑块往复滑动地安装在支架上，线性电机驱动滑块在支架上滑动，使滑块和摆杆在同一竖直线上。上述技术中公开的倒立摆装置是通过线性动力驱动滑块在水平方向滑动，为摆杆提供水平方向的驱动力，来实现摆杆在竖直方向的倒立，这种实现摆杆倒立的方式在倒立摆领域已经较为常见，缺乏新鲜感，对参观者的吸引力较差。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的倒立摆装置是在水平方向的驱动力的作用下来实现摆杆在竖直方向的倒立，较为常见、缺乏新鲜感的缺陷，从而提供一种在竖直方向的驱动力的作用下来实现摆杆在竖直方向的倒立，具有较强的新鲜感和对参观者具有较强的吸引力的倒立摆装置。

本发明的一种倒立摆装置，包括支架和摆杆，还包括：

驱动装置，具有输出旋转动力的输出轴；

运动转换机构，包括旋转结构、平移件和导向结构；所述旋转结构在所述输出轴的驱动下旋转并驱动所述平移件往复运动；所述导向结构固定安装于所述支架上；所述平移件在所述导向结构的限制下沿竖直方向平移运动；所述摆杆与所述平移件铰接，并可在所述平移件的驱动下与所述平移件在同一竖直线上的保持竖直倒立状态。

所述旋转结构包括：

转盘，中心位置处与所述输出轴连接，所述转盘在所述输出轴的驱动下旋转；

连杆，一端与所述转盘的非中心位置处铰接，另一端与所述平移件铰接。

所述旋转结构包括：

曲柄，一端与所述输出轴连接，在所述输出轴的驱动下旋转；

连杆，一端与所述曲柄的另一端铰接，另一端与所述平移件铰接。

所述旋转结构为凸轮结构，与所述输出轴连接，在所述输出轴的驱动下旋转，并推抵所述平移件在竖直方向上往复平移。

所述导向结构为固定安装于所述支架上、沿竖直方向延伸的导向套，所述平移件为可伸置于所述导向套中的平移杆。

所述摆杆包括至少两个分摆杆，所述分摆杆之间相互铰接。

还包括限位结构，用于对所述摆杆的摆动角度进行限位。

所述限位结构包括至少两个固定安装于所述支架上的限位挡块，所述限位挡块分布于所述摆杆的左右两侧。

还包括限位结构，用于对所述摆杆的摆动角度进行限位，所述限位结构包括多个固定安装于所述支架上的限位挡块，所述限位挡块分布于每个所述分摆杆的左右两侧。

所述支架包括支架本体，及固定安装于所述支架本体上的，设于所述摆杆后的后挡板或设于所述摆杆前的可视前挡板，所述限位挡块固定安装于所述后挡板或可视前挡板上。

所述支架包括支架本体，及设于所述摆杆后的后挡板和设于所述摆杆前的可视前挡板，所述后挡板和所述可视前挡板均固定安装于所述支架本体上，所述限位挡块固定安装于所述后挡板和所述可视前挡板之间。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的倒立摆装置，包括支架、摆杆、驱动装置和运动转换机构；驱动装置具有输出旋转动力的输出轴；运动转换机构包括旋转结构、平移件和导向结构；所述旋转结构在所述输出轴的驱动下旋转并驱动所述平移件往复运动；所述导向结构固定安装于所述支架上，限制所述平移件的往复运动为沿竖直方向的往复平移运动；所述摆杆与所述平移件铰接，可在所述平移件的驱动下与所述平移件在同一竖直线上的保持竖直倒立状态。通过所述运动转换机构，将驱动装置输出的旋转动力，转换为由平移件给摆杆的在竖直方向上的驱动力，使摆杆在竖直方向的驱动力作用下实现在竖直方向上的倒立，一方面具有较强的新鲜感，对参观者具有较强的吸引力；另一方面，这种在竖直方向的驱动力作用下使摆杆在竖直方向上倒立的方式，可以通过多种具体形式的驱动装置来实现，例如，驱动装置可以是交流电机，也可以是直流电机，可以是比较常用的连续旋转的调速电机，也可以是其他的旋转电机，驱动装置的选择范围广泛，可以从成本、效果等多方面来综合选择，特别是可以选择成本较低、比较常用的交流调速电机。

2.本发明提供的倒立摆装置，所述旋转结构包括转盘和连杆；转盘的中心位置处与所述输出轴连接，并在所述输出轴的驱动下旋转；连杆的一端与所述转盘的非中心位置处铰接，另一端与所述平移件铰接。比起采用其他杆件来驱动连杆运动，采用转盘来驱动连杆运动，可以减少整个倒立摆装置中的杆件数量，从而更具美感。

3.本发明提供的倒立摆装置，所述旋转结构为凸轮结构，与所述输出轴连接，在所述输出轴的驱动下旋转，并推抵所述平移件在竖直方向上往复平移。比起采用曲柄连杆的方式，采用凸轮结构直接配合导向结构，使平移件在竖直方向上往复平移，可以减少杆件的数量，使倒立摆装置的结构更简单。

4.本发明提供的倒立摆装置，还包括限位结构，用于对所述摆杆的摆动角度进行限位。所述限位结构的设置，可以使摆杆更易进入竖直倒立的动平衡状态。

5.本发明提供的倒立摆装置，所述限位结构包括至少两个固定安装于所述支架上的限位挡块，所述限位挡块分布于所述摆杆的左右两侧。限位挡块限制摆杆的左右摆动幅度，从而使摆杆更易进入竖直倒立的动平衡状态，且限位挡块结构简单，安装和应用方便。

6.本发明提供的倒立摆装置，还包括限位结构，用于对所述摆杆的摆动角度进行限位，所述限位结构包括多个固定安装于所述支架上的限位挡块，所述限位挡块分布于每个所述分摆杆的左右两侧。通过在每个分摆杆的左右两侧设置限位挡块，可以使每个分摆杆都更容易进入竖直倒立的动平衡状态，进而使倒立摆装置上的所有分摆杆快速在同一竖直线上进入倒立的动平衡状态。

7.本发明提供的倒立摆装置，所述支架包括支架本体，及设于所述摆杆后的后挡板和设于所述摆杆前的可视前挡板，所述后挡板和所述可视前挡板均固定安装于所述支架本体上，所述限位挡块固定安装于所述后挡板和所述可视前挡板之间。在摆杆的前后分别设置后挡板和可视前挡板，一方面可以对摆杆具有保护作用，避免外界对摆杆的运动造成干扰，另一方面可视前挡板依然可以保证倒立摆装置内摆杆运动的可视性，不影响倒立摆装置的观赏性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的第一种实施方式中提供的倒立摆装置的主视图；

图2为图1所示的倒立摆装置的左视图；

附图标记说明：

1-支架本体，2-摆杆，21-第一分摆杆，22-第二分摆杆，3-转盘，4-连杆，5-导向套，6-平移杆，7-限位挡块，8-后挡板，9-可视前挡板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1和图2所示，本实施例提供一种倒立摆装置，包括支架、摆杆2、驱动装置和运动转换机构。驱动装置具有输出旋转动力的输出轴；运动转换机构包括旋转结构、平移件和导向结构。旋转结构在输出轴的驱动下旋转并驱动平移件往复运动；导向结构固定安装于支架上；平移件在导向结构的限制下沿竖直方向平移运动；摆杆2与平移件铰接，并可在平移件的驱动下与平移件在同一竖直线上的保持竖直倒立状态。在本实施例中，驱动装置为电机。

旋转结构的具体结构形式可以有多种，在本实施例中，旋转结构包括转盘3和连杆4；转盘3的中心位置处与输出轴连接，并在输出轴的驱动下旋转；连杆4的一端与转盘3的非中心位置处铰接，另一端与平移件铰接。上述结构，是依据曲柄滑块原理，将驱动装置输出轴的旋转运动转换为平移件的平移往复运动，随着输出轴旋转的加速，摆杆2在平移件的带动下进入竖直倒立状态并保持。比起采用其他杆件来驱动连杆4运动，采用转盘3来驱动连杆4运动，可以减少整个倒立摆装置中的杆件数量，从而更具美感。作为旋转结构的一种可变换的实施方式，也可以是，旋转结构包括曲柄和连杆4；曲柄的一端与输出轴连接，在输出轴的驱动下旋转；连杆4的一端与曲柄的另一端铰接，另一端与平移件铰接。作为旋转结构的另一种可变换的实施方式，还可以是，旋转结构为凸轮结构，与输出轴连接，在输出轴的驱动下旋转，并推抵平移件在竖直方向上往复平移；比起采用曲柄连杆的方式，采用凸轮结构直接配合导向结构，使平移件在竖直方向上往复平移，可以减少杆件的数量，使倒立摆装置的结构更简单。

导向结构和平移件的具体结构形式可以有多种，在本实施例中，导向结构为固定安装于支架上、沿竖直方向延伸的导向套5，平移件为可伸置于导向套5中的平移杆6。作为一种可变换的实施方式，导向结构也可以为固定安装于支架上、沿竖直方向延伸的导轨，平移件也可以为与导轨配合并可沿导轨往复滑动的滑块。

摆杆2中分摆杆的数量不作限制，可以为一个，也可以为多个。在本实施例中，摆杆2包括至少两个分摆杆，分摆杆之间相互铰接。具体地，本实施例中的摆杆2包括两个分摆杆，其中靠近平移杆6并与平移杆6铰接的为第一分摆杆21，远离平移杆6并与第一分摆杆21铰接的为第二分摆杆22。

本实施例的倒立摆装置中，还包括限位结构，用于对摆杆2的摆动角度进行限位，限位结构包括多个固定安装于支架上的限位挡块7，限位挡块7分布于每个分摆杆的左右两侧。通过在每个分摆杆的左右两侧设置限位挡块7，可以使每个分摆杆都更容易进入竖直倒立的动平衡状态，进而使倒立摆装置上的所有分摆杆快速在同一竖直线上进入倒立的动平衡状态。在本实施例中，每个分摆杆的左右两侧分别设置一个限位挡块7，其中第一分摆杆21左右两侧的限位挡块7与经过平移杆6的竖直线所成的角度相等，均为锐角，且在本实施例中均大于0度，小于35度；第二分摆杆22左右两侧的限位挡块7与经过平移杆6的竖直线所成的角度相等，均为锐角，且在本实施例中均大于0度，小于60度。

限位挡块7的具体安装方式可以有多种，在本实施例中，支架包括支架本体1，及设于摆杆2后的后挡板8和设于摆杆2前的可视前挡板9，所述后挡板8和所述可视前挡板9均固定安装于所述支架本体1上，限位挡块7、导向套5分别固定安装于后挡板8和可视前挡板9之间。在摆杆2的前后分别设置后挡板8和可视前挡板9，不仅可以实现限位挡块7的安装，而且可以对摆杆2具有保护作用，避免外界对摆杆2的运动造成干扰，同时，可视前挡板9依然可以保证倒立摆装置内摆杆2运动的可视性，不影响倒立摆装置的观赏性。作为一种可变换的实施方式，也可以是，支架包括设于摆杆2后的后挡板8或设于摆杆2前的可视前挡板9，限位挡块7固定安装于后挡板8或可视前挡板9上，这样同样可以实现对限位挡块7的安装。

本实施例的倒立摆装置中的摆杆2进入倒立的动平衡状态的过程如下：

开启电机，电机的输出轴加速旋转，驱动转盘3旋转，与转盘3铰接的连杆4在转盘3的驱动下平动，带动平移杆6在导向套5内上下往复平移，从而为摆杆2提供竖直方向上的驱动力，当电机的输出轴加速到一定的速度时，摆杆2进入在竖直方向上倒立的动平衡状态。通过转盘3、连杆4及平移件，将驱动装置输出的旋转动力，转换为由平移件给摆杆2的在竖直方向上的驱动力，使摆杆2在竖直方向的驱动力作用下实现在竖直方向上的倒立，一方面具有较强的新鲜感，对参观者具有较强的吸引力；另一方面，这种实现在竖直方向的驱动力作用下使摆杆2在竖直方向上倒立的方式，可以通过多种具体形式的驱动装置来实现，例如，驱动装置可以是交流电机，也可以是直流电机，可以是比较常用的连续旋转的调速电机，也可以是其他的旋转电机，驱动装置的选择范围广泛，可以从成本、效果等多方面来综合选择，考虑到交流电比直流电更易获得，在本实施例中，驱动装置为较为常用的、成本较低的交流调速电机。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。