专利名称：自平衡摆动臂的制作方法
技术领域：
本发明属于助力摆动机构技术领域，特别是涉及一种能够平衡重物在上下摆动过 程中重力的自平衡摆动臂。
背景技术：
目前，自平衡摆动臂已在车辆、军事装备、工业自动化、医疗器械、家具等领域得到 广泛的应用，比如汽车后备箱、装配线助力手、运输车渡板、光学仪器支架、医疗器械支架、 跑步机折叠机构、台灯支架等装置中均已采用自平衡摆动臂。由自平衡摆动臂和其他附件 组成的助力装置可分为带有外接动力驱动和无外接动力驱动两大类，其中带有外接动力驱 动的助力装置通常是利用液压缸、气缸、电机等装置进行驱动，一般驱动力矩大，载重较多， 但外接动力又会导致系统的体积较大，能耗增多。无外接动力驱动的助力装置一般通过压簧、拉簧、碟簧、扭簧、气弹簧等蓄能器件 将重物下降过程中的重力势能存储为弹性势能或存储介质的内能，当重物需要被抬起时， 蓄能器件再将其存储的能量转化为重物的重力势能，因而当助力装置操作人员需要将重物 抬起时仅需施加远小于重物重力的推力即可将重物抬高。另外，由于蓄能器件的缓冲作用， 重物下降时的下降过程相对平稳。虽然无外接动力驱动的助力装置具有节能环保、外形简 洁、轻巧实用等优点，但国内外现有的助力装置普遍存在摆动力矩不稳定、蓄能器件能力发 挥不足、任意位置悬停时需要锁定装置等缺点。究其原因是助力装置的摆动臂在其运动范 围内不能一直与重力保持平衡，尤其当重力载荷远大于助力装置自身的摩擦力时，该装置 运动所需的外界作用力就会在很大的范围内变化，因此可操控性差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够使助力装置在其整个摆动范 围内任意位置悬停的自平衡摆动臂。为了达到上述目的，本发明提供的自平衡摆动臂包括机架、短连架杆、连杆、长连 架杆、摆动臂、分支杆和伸缩杆；其中机架沿垂直方向设置，并且其下端以可水平转动的方 式固定在基础上；短连架杆的一端铰接在机架的上端，另一端向外延伸而形成摆动臂；连 杆的上端铰接在短连架杆和摆动臂的过渡处；长连架杆的一端铰接在机架的中部，另一端 与连杆的下端铰接在一起；分支杆的一端连接在连杆的中部，并且与连杆相垂直，另一端向 机架的方向延伸；伸缩杆的两端分别铰接在分支杆的外端与摆动臂的外端上。本发明提供的自平衡摆动臂还包括一个竖直杆和一个平行杆；其中竖直杆的上端 铰接在摆动臂的外端；平行杆的两端分别铰接在机架和长连架杆的铰接处以及竖直杆的下 端，并且短连架杆和摆动臂、机架、平行杆和竖直杆组成一个平行四边形。所述的伸缩杆为气弹簧。所述的气弹簧为可锁定气弹簧。本发明提供的自平衡摆动臂除具有自平衡特性外，还具有无需外接动力源、节能环保、结构简单、实用性强等优点。
图1为本发明提供的自平衡摆动臂结构示意图。图2为本发明提供的自平衡摆动臂的一种典型应用实例结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明提供的自平衡摆动臂进行详细说明。如图1所示，本发明提供的自平衡摆动臂包括机架1、短连架杆2、连杆3、长连架杆 4、摆动臂9、分支杆10和伸缩杆5 ；其中机架1沿垂直方向设置，并且其下端以可水平转动 的方式固定在基础8上；短连架杆2的一端铰接在机架1的上端，另一端向外延伸而形成摆 动臂9 ；连杆3的上端铰接在短连架杆2和摆动臂9的过渡处；长连架杆4的一端铰接在机 架1的中部，另一端与连杆3的下端铰接在一起；分支杆10的一端连接在连杆3的中部，并 且与连杆3相垂直，另一端向机架1的方向延伸；伸缩杆5的两端分别铰接在分支杆10的 外端与摆动臂9的外端上。如图2所示，本发明提供的自平衡摆动臂还包括一个竖直杆6和一个平行杆7 ；其 中竖直杆6的上端铰接在摆动臂9的外端；平行杆7的两端分别铰接在机架1和长连架杆 4的铰接处以及竖直杆6的下端，并且短连架杆2和摆动臂9、机架1、平行杆7以及竖直杆 6组成一个平行四边形。所述的伸缩杆5为气弹簧。为了避免外界干扰力的影响，所述的气弹簧可采用可锁定气弹簧。本装置中连杆的形状不局限于直杆，其具体外形不做限制，只要上述各个连杆的 铰接点符合上述关系即可。当需要进行拍摄、细微观察、打孔等操作时，可采用图1所示的自平衡摆动臂，首 先由使用者将摄像头、显微镜、打孔器等较重的装置安装在摆动臂9和伸缩杆5的铰接处， 此时，该机构在上述这些装置的重力G作用下，伸缩杆5将被压缩，进而产生较大的支撑力， 由于重力G与伸缩杆5的支撑力对摆动臂旋转中心的力矩始终近似相等，因而本摆动臂在 重物重力G、机构内摩擦力和气弹簧的支撑力作用下将保持自平衡，即具有自平衡特性，这 时，使用者仅需用很小的操纵力或由电机、液压缸、气缸等外部装置提供的操纵力转动自平 衡摆动臂就可将这些装置拖拽到可达空间的任意位置，并且这些装置能够自行在该位置悬 停，然后就可以进行拍摄、细微观察、打孔等操作。本自平衡摆动臂的一个典型应用实例如图2所示，当要求连接在摆动臂9末端的 重物在摆动臂9摆动过程中始终不翻转时，可在其上增加一个竖直杆6和一个平行杆7 ；其 中竖直杆6的上端铰接在摆动臂9的外部；平行杆7的两端分别铰接在机架1和长连架杆 4的铰接处以及竖直杆6的下端，由此短连架杆2和摆动臂9、机架1、平行杆7和竖直杆6 组成一个平行四边形。这时可将重物固连在竖直杆6上，在该摆动臂9上下摆动时，竖直杆 6始终能与机架1保持平行，因此重物不会翻转。另外，可通过调整上述所有杆的长度和选用具有不同力特性曲线的气弹簧的方法 来满足不同的应用场合。
权利要求
1.一种自平衡摆动臂，其特征在于所述的自平衡摆动臂包括机架(1)、短连架杆O)、 连杆(3)、长连架杆G)、摆动臂(9)、分支杆(10)和伸缩杆(5)；其中机架(1)沿垂直方向 设置，并且其下端以可水平转动的方式固定在基础(8)上；短连架杆( 的一端铰接在机架 (1)的上端，另一端向外延伸而形成摆动臂(9)；连杆(3)的上端铰接在短连架杆( 和摆 动臂(9)的过渡处；长连架杆(4)的一端铰接在机架(1)的中部，另一端与连杆C3)的下端 铰接在一起；分支杆(10)的一端固连在连杆C3)的中部，并且与连杆C3)相垂直，另一端向 机架(1)的方向延伸；伸缩杆(5)的两端分别铰接在分支杆(10)的外端与摆动臂(9)的外 端上。
2.根据权利要求1所述的自平衡摆动臂，其特征在于所述的自平衡摆动臂还包括一 个竖直杆(6)和一个平行杆(7)；其中竖直杆(6)的上端铰接在摆动臂(9)的外部；平行杆 (7)的两端分别铰接在机架(1)和长连架杆(4)的铰接处以及竖直杆(6)的下端，由此短连 架杆( 和摆动臂(9)、机架(1)、平行杆(7)和竖直杆(6)组成一个平行四边形。
3.根据权利要求1所述的自平衡摆动臂，其特征在于所述的伸缩杆(5)为气弹簧。
4.根据权利要求3所述的自平衡摆动臂，其特征在于所述的气弹簧为可锁定气弹簧。
全文摘要
一种自平衡摆动臂。其包括机架、短连架杆、连杆、长连架杆、摆动臂、分支杆和伸缩杆；机架沿竖直方向设置，其下端以可水平转动的方式固定在基础上；短连架杆的一端铰接在机架的上端，另一端向外延伸而形成摆动臂；连杆的上端铰接在短连架杆和摆动臂的过渡处；长连架杆的一端铰接在机架的中部，另一端与连杆的下端铰接在一起；分支杆的一端固连在连杆的中部，并且与连杆相垂直，另一端向机架的方向延伸；伸缩杆的两端分别铰接在分支杆的外端与摆动臂的外端上。本自平衡摆动臂还包括一个竖直杆和一个平行杆。本发明提供的自平衡摆动臂除具有自平衡特性外，还具有无需外接动力源、节能环保、结构简单、实用性强等优点。
文档编号F16H21/46GK102128242SQ201010609479
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者于雪超, 周爽, 张翔宇, 程韶锐, 程鹏志 申请人:王文东