承载立柱与悬臂装置的制作方法

本发明属于起重机械技术领域，具体地来说，是一种承载立柱与悬臂装置。

背景技术：

立柱是一种起重机械领域的常见部件，其铅垂地竖立于地面或机架上，对连接于立柱上的其他部件提供支撑。一般地，立柱需要具有足够的刚性，以保证充足的承载能力。

在受支撑部件具有旋转运动的场合，例如自立式悬臂吊中，立柱需要同时承受载荷力与转矩作用。一般地，可旋转的受支撑部件为悬臂，在水平操作力的推动下绕设于立柱的旋转轴旋转。其中，水平操作力是考察操作舒适性与效率的重要指标。

水平操作力用于克服悬臂旋转的阻力与阻碍力矩，一般地，阻力包括悬臂与负载的重力，阻碍力矩包括重力引起的弯扭矩。特别是在悬臂采用折臂结构的情况下，阻碍力矩还包括折臂旋转外伸产生的弯扭矩。由于旋转轴设于立柱上并与悬臂连接，旋转轴在立柱上的结构布置对于旋转阻力与阻碍力矩具有重要影响。

在传统的立柱结构中，由于结构所限，对于旋转轴的阻碍作用偏大，往往需要很大的水平操作力，操作效率低下。尤其在负载的重力作用下，悬臂还会受压下垂而发生漂移，加剧立柱对于旋转轴的运动阻碍作用，使需要的水平操作力进一步增加。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种承载立柱与悬臂装置，可降低悬臂旋转过程中的水平操作力，提高悬臂的操作效率并减轻操作者的负担。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种承载立柱，具有立柱本体、转轴部与承载部：

所述立柱本体两端分别具有底部支撑部与转轴支撑部，所述底部支撑部用于与地面连接，所述转轴部可旋转地保持于所述转轴支撑部，所述转轴部的旋转轴与所述立柱本体的中心轴平行，所述转轴部具有用于与悬臂固定连接的第一连接部；

所述承载部包括旋转架，所述旋转架可与所述转轴部共轴同步旋转地保持于所述立柱本体上，所述旋转架具有用于与所述悬臂固定连接的第二连接部；

所述第二连接部沿所述旋转架的旋转方向两侧对称地各设有至少一个第一滚动部，成对对称分布的所述第一滚动部中，处于最外侧的一对所述第一滚动部之间在其远离所述第二连接部的一侧设有至少一个第二滚动部，所述第一滚动部、所述第二滚动部分别可旋转地保持于所述旋转架上并与所述立柱本体保持滚动接触，且所述第一滚动部、所述第二滚动部的旋转轴与所述立柱本体的中心轴平行。

作为上述技术方案的改进，所述旋转架具有承载基座及分别铰接于所述承载基座两端的第一旋转臂与第二旋转臂，所述承载基座中部具有所述第二连接部，所述第一旋转臂远离所述承载基座的一端通过弹性元件与所述第二旋转臂远离所述承载基座的一端连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一旋转臂与所述第二旋转臂对称地分布于所述承载基座两端，所述承载基座与所述第二连接部均具有对称结构，所述第二连接部的对称面与所述承载基座的对称面重合。

作为上述技术方案的进一步改进，所述承载基座两端分别设有平行布置的第一直线运动部与第二直线运动部，所述第一旋转臂可直线运动地保持于所述第一直线运动部上，所述第二旋转臂可直线运动地保持于所述第二直线运动部上，所述第一旋转臂与所述第二旋转臂的直线运动方向沿所述第二连接部的对称面与水平面的交线延伸方向。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一直线运动部与所述第二直线运动部分别具有锁止部，所述锁止部分别用于限制所述第一旋转臂与所述第二旋转臂的直线运动。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一滚动部的中心轴与所述旋转架的中心轴之间的垂直连线为垂直定位线，对称的所述第一滚动部的所述垂直定位线之间的夹角不小于30°且不大于160°。

作为上述技术方案的进一步改进，所述转轴部具有转轴座，所述转轴座可旋转地保持于所述转轴支撑部，所述转轴座与所述转轴支撑部之间设有轴承部。

作为上述技术方案的进一步改进，所述轴承部具有沿所述转轴座的轴向层叠布置的圆柱滚子轴承与推力轴承。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二滚动部沿所述旋转架的旋转圆周均匀分布于最外侧的一对对称分布的所述第一滚动部之间。

一种悬臂装置，包括以上所述的承载立柱与可旋转地保持于所述承载立柱上的旋转折臂：

所述旋转折臂包括第一臂与第二臂，所述第一臂分别与所述第一连接部、所述第二连接部固定连接，所述第一臂远离所述承载立柱的一端与所述第二臂铰接。

本发明的有益效果是：

于立柱本体上分别设置转轴部与承载部，转轴部与承载部分别与悬臂固定连接而可旋转地保持于立柱本体上，承载部具有至少一对对称分布的第一滚动部与至少一个第二滚动部，第一滚动部与第二滚动部形成环形支撑，对悬臂的俯仰角进行自动补偿，防止悬臂发生漂移，减少立柱对于转轴部的运动阻碍，降低水平操作力，提高操作效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明实施例1提供的承载立柱的整体结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的承载立柱的转轴部的分解结构示意图；

图3是本发明实施例1提供的承载立柱的承载部的整体结构示意图；

图4是本发明实施例1提供的承载立柱的承载部的俯视结构示意图；

图5是本发明实施例1提供的承载立柱的承载部的分解结构示意图；

图6是本发明实施例1提供的承载立柱的承载部的局部放大示意图；

图7是本发明实施例1提供的承载立柱的承载部的第一旋转臂的结构示意图；

图8是本发明实施例1提供的悬臂装置的轴测结构示意图。

主要元件符号说明：

10000-悬臂装置，1000-承载立柱，0100-立柱本体，0110-底部支撑部，0120-转轴支撑部，0200-转轴部，0210-转轴座，0211-第一连接部，0220-轴承部，0221-圆柱滚子轴承，0222-第一推力轴承，0223-第二推力轴承，0300-承载部，0310-旋转架，0311-承载基座，0311a-第二连接部，0311b-第一直线运动部，0311c-第二直线运动部，0311d-锁止部，0311e-铰接轴，0312-第一旋转臂，0312a-第一支板，0312b-第二支板，0312c-支撑柱，0312d-端部固定部，0313-第二旋转臂，0314-弹性元件，0320-第一滚动部，0330-第二滚动部，2000-旋转折臂，2100-第一臂，2200-第二臂。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对承载立柱与悬臂装置进行更全面的描述。附图中给出了承载立柱与悬臂装置的优选实施例。但是，承载立柱与悬臂装置可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对承载立柱与悬臂装置的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在承载立柱与悬臂装置的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，承载立柱1000具有立柱本体0100、转轴部0200与承载部0300，可在悬臂旋转过程中承受旋转载荷，克服因悬臂的转矩变化带来的冲击，保证悬臂于水平方向的旋转平稳。以下逐一介绍承载立柱1000各部分的具体结构。

作为承载立柱1000的支撑基体，立柱本体0100沿铅垂方向布置。立柱本体0100应具有足够的结构强度与刚度，并可采用多种结构形式，如管状结构、实心柱体等。立柱本体0100亦可采用多种形状，如方柱、圆柱、六角柱体等。立柱本体0100于上下端之间至少具有一圆柱面，圆柱面的中心轴与立柱本体0100的中心轴重合，以便承载部0300可旋转地与圆柱面保持滚动接触。在一个示范性的实施例中，立柱本体0100采用圆管结构。

立柱本体0100下端具有底部支撑部0110，用于将立柱本体0100锁紧于地面，使立柱本体0100获得源自地面的可靠支撑。底部支撑部0110可采用多种结构形式，如圆盘形、六角盘形或其他形状，并设置相应的加强筋以保证结构强度。底部支撑部0110与地面的连接亦可采用多种形式，如螺纹连接、焊接等。

请结合参阅图1～2，立柱本体0100上端具有转轴支撑部0120，用于安装转轴部0200。转轴支撑部0120与转轴部0200具有相对旋转运动，以提供转轴部0200的旋转基础。较常见地，转轴支撑部0120与转轴部0200之间以轴孔配合连接。

转轴部0200可旋转地保持于转轴支撑部0120，转轴部0200的旋转轴与立柱本体0100的中心轴平行，转轴部0200具有用于与悬臂固定连接的第一连接部0211。其中，第一连接部0211可采用多种结构，如连接孔、连接凸台、连接板等，并可通过螺纹连接、铆接、焊接等形式连接固定。在悬臂带动下，转轴部0200可于立柱本体0100上旋转。

优选地，转轴部0200具有转轴座0210，转轴座0210可旋转地保持于转轴支撑部0120，转轴座0210与转轴支撑部0120之间设有轴承部0220。在一个示范性的实施例中，转轴座0210具有旋转配合孔，套接于具有轴形式的转轴支撑部0120上，形成可旋转的轴孔配合关系。

其中，轴承部0220起轴承作用，用于承受转动过程的载荷。具体地，轴承部0220的内圈与转轴支撑部0120套接，轴承部0220的外圈与转轴部0200套接，而提供承载功能。轴承部0220可采用多种轴承形式，以承受轴向与径向载荷。

优选地，轴承部0220具有沿转轴座0210的轴向层叠布置的圆柱滚子轴承0221与推力轴承。具体地，圆柱滚子轴承0221与推力轴承沿铅垂方向自上而下层叠。在传统的立柱结构中，主要采用双列圆锥滚子轴承或交叉滚子轴承对转动轴进行承载。而滚子轴承属于一体式承载，需要同时承载径向与轴向载荷，滚子在重力作用下楔紧而增大运动阻力，用户需要输入较大的转动操作力才能旋转。在本实施例中，圆柱滚子轴承0221用于承受径向载荷，推力轴承用于承受轴向载荷，以分离式承载规避一体式承载存在的滚子楔紧问题，降低转动操作力而提高操作效率。在一个示范性的实施例中，圆柱滚子轴承0221优选为四列圆柱滚子轴承，推力轴承包括设于圆柱滚子轴承0221两端的第一推力轴承0222与第二推力轴承0223。

请结合参阅图1及图3，承载部0300用于旋转地保持于立柱本体0100上，承受悬臂转动过程对立柱本体0100施加的载荷与转矩，并对悬臂在负载作用下漂移的俯仰角进行补偿，使悬臂始终保持水平，避免立柱本体0100与转轴部0200发生运动阻碍，降低用户需要施加的水平操作率，提高操作效率。

其中，承载部0300包括旋转架0310，旋转架0310可与转轴部0200共轴同步旋转地保持于立柱本体0100上，且旋转架0310具有用于与悬臂固定连接的第二连接部0311a。换言之，旋转架0310与转轴部0200经悬臂而实现固定连接，具有一体的旋转运动特性。一般地，旋转架0310设于底部支撑部0110与转轴支撑部0120之间。其中，第二连接部0311a可采用多种结构，如连接孔、连接凸台、连接板等，并可通过螺纹连接、铆接、焊接等形式连接固定。

旋转架0310上并设有至少一对第一滚动部0320与至少一个第二滚动部0330，用于提供滚动承载，具有滚动接触。其中，同对的第一滚动部0320沿旋转架0310的旋转方向对称地分布于第二连接部0311a的两侧。成对对称分布的第一滚动部0320中，处于最外侧的一对第一滚动部0320之间，在其远离所述第二连接部0311a的一侧空间内，设有至少一个第二滚动部0330。同时，第一滚动部0320、第二滚动部0330分别可旋转地保持于旋转架0310上并与立柱本体0100保持滚动接触，且第一滚动部0320、第二滚动部0330的旋转轴与立柱本体0100的中心轴平行。

请参阅图4，优选地，第一滚动部0320的中心轴与旋转架0310的中心轴之间的垂直连线为垂直定位线，对称的第一滚动部0320的垂直定位线之间的夹角不小于30°且不大于160°。换言之，同对的第一滚动部0320关于第二连接部0311a对称分布，且同对的垂直定位线之间具有前述夹角范围。当悬臂于水平面内旋转时，同对的第一滚动部0320始终处于有效的承载范围内，从两个方向充分作用且作用始终保持平稳均匀，克服悬臂的转矩变化带来的问题。进一步优选，对称的第一滚动部0320的垂直定位线之间的夹角不小于80°且不大于100°，承载更为理想。

优选地，第一滚动部0320和第二滚动部0330分别包括滚动轴承或滚动体中的一种。换言之，第一滚动部0320与第二滚动部0330可分别为滚动轴承或滚动体，即二者同为滚动轴承、二者同为滚动体、一者为滚动轴承而另一者滚动体的实现方式。其中，滚动轴承的外圈或滚动体的外表面与立柱本体0100保持接触。滚动轴承包括多种类型，滚动体亦包括滚子、滚珠等形式。在另一个实施例中，第一滚动部0320和第二滚动部0330尚可采用滚轮等结构类型。

在一个示范性的实施例中，第二滚动部0330均匀分布于最外侧的一对第一滚动部0320之间，并具有一至复数个的数量范围。相应地，第一滚动部0320的数量为偶数个并成对对称分布。进一步优选，第一滚动部0320与第二滚动部0330采用相同的实现方式，即同时采用结构尺寸完全一致的滚动轴承或滚动体，使结构更为均衡。

旋转架0310可采用一体结构，亦可采用可调节结构。请结合参阅图3及图5，优选地，旋转架0310具有承载基座0311，承载基座0311中部具有第二连接部0311a。承载基座0311两端分别铰接有第一旋转臂0312与第二旋转臂0313，第一旋转臂0312远离承载基座0311的一端通过弹性元件0314与第二旋转臂0313远离承载基座0311的一端连接。其中，弹性元件0314包括各类弹簧、弹性变形片等，用于在第一旋转臂0312与第二旋转臂0313之间施加弹性连接力。

在此，承载基座0311、第一旋转臂0312、弹性元件0314与第二旋转臂0313依次连接而成环形结构，第一滚动部0320与第二滚动部0330如前所述地分布于环形结构上。其中，第一滚动部0320与第二滚动部0330实际所处的位置，取决于第一滚动部0320、第二滚动部0330的角度安排及承载基座0311、第一旋转臂0312、第二旋转臂0313三者各自相对于旋转架0310旋转轴的圆心角范围。

请结合参阅图6，优选地，承载基座0311两端分别设有平行布置的第一直线运动部0311b与第二直线运动部0311c，第一旋转臂0312可直线运动地保持于第一直线运动部0311b上，第二旋转臂0313可直线运动地保持于第二直线运动部0311c上，第一旋转臂0312与第二旋转臂0313的直线运动方向沿第二连接部0311a的对称面与水平面的交线延伸方向。

其中，第一直线运动部0311b与第二直线运动部0311c可采用槽体、凸台、滑轨等结构形式，提供第一旋转臂0312与第二旋转臂0313的直线运动自由度。第二连接部0311a的对称面沿铅垂方向延伸，第一旋转臂0312与第二旋转臂0313可直线运动地调节自身与立柱本体0100的相对位置，实现第一滚动部0320、第二滚动部0330与立柱本体0100的位置调节，提供更为理想的承载效果。

优选地，第一直线运动部0311b与第二直线运动部0311c分别具有锁止部0311d，锁止部0311d分别用于限制第一旋转臂0312与第二旋转臂0313的直线运动。换言之，当第一旋转臂0312、第二旋转臂0313调节到位后，锁止部0311d分别作用而锁紧第一旋转臂0312、第二旋转臂0313，使后二者保持静止。

其中，锁止部0311d可采用螺纹紧固件、销等连接件，对第一旋转臂0312、第二旋转臂0313实施锁止限位。在一个示范性的实施例中，第一直线运动部0311b与第二直线运动部0311c分别设有螺纹孔，锁止部0311d为设于螺纹孔内的螺栓，螺栓螺旋旋转而顶紧于第一旋转臂0312或第二旋转臂0313，使第一旋转臂0312或第二旋转臂0313被锁紧于承载基座0311上。

优选地，第一旋转臂0312与第二旋转臂0313对称地分布于承载基座0311两端，承载基座0311与第二连接部0311a均具有对称结构，第二连接部0311a的对称面与承载基座0311的对称面重合。换言之，旋转架0310具有对称分布结构，其对称面与第二连接部0311a的对称面重合，同对的第一滚动部0320承载时均匀对称。

第一旋转臂0312与第二旋转臂0313可采用相同或相异的结构形式。在如前所述的对称结构的实施例中，第一旋转臂0312与第二旋转臂0313为同一对称结构在其对称面两侧的独立部分，具有相类的结构。

请结合参阅图5及图7，仅以第一旋转臂0312为例，在一个示范性的实施例中作简要介绍。第一旋转臂0312具有第一支板0312a与第二支板0312b，第一支板0312a与第二支板0312b之间通过支撑柱0312c相连而固定。较佳地，第一支板0312a与第二支板0312b分别具有扇形环形状。第一旋转臂0312远离第二连接部0311a的一端还具有端部固定部0312d，端部固定部0312d用于与弹性元件0314的一端固定连接。同时，端部固定部0312d两端分别连接第一支板0312a与第二支板0312b，进一步加强结构强度。

进一步优选，第一旋转臂0312与承载基座0311的连接处设有第一滚动部0320，第一旋转臂0312远离承载基座0311的一端设有第二滚动部0330，第一滚动部0320与第二滚动部0330均可旋转地保持于第一旋转臂0312上。第二旋转臂0313上的第一滚动部0320、第二滚动部0330的分布情况与第一旋转臂0312一致，形成对称结构。

如前所述，第一旋转臂0312与第二旋转臂0313分别铰接于承载基座0311的两端。换言之，第一旋转臂0312与第二旋转臂0313具有绕各自与承载基座0311的铰接轴0311e旋转的能力，使前二者具有一定的旋转调节能力。同时，弹性元件0314始终对第一旋转臂0312、第二旋转臂0313施加连接载荷，使后二者保持紧密连接，第一滚动部0320与第二滚动部0330得以始终与立柱本体0100保持滚动接触。在一个示范性的实施例中，第一滚动部0320分别旋转地保持于第一旋转臂0312、第二旋转臂0313与承载基座0311的铰接轴0311e上。进一步优选，第二滚动部0330可旋转地保持于支撑柱0312c上。

请参阅图8，在此一并介绍一种悬臂装置10000，包括所述的承载立柱1000与可旋转地保持于承载立柱1000上的旋转折臂2000，用于提供具有理想的水平操作力与操作效率的起重装置。

其中，旋转折臂2000包括第一臂2100与第二臂2200，第一臂2100分别与第一连接部0211、第二连接部0311a固定连接，第一臂2100远离承载立柱1000的一端与第二臂2200铰接。

在此，第一臂2100与转轴部0200、旋转架0310一体旋转，提供旋转折臂2000的整体旋转。第二臂2200可绕第一臂2100与第二臂2200的铰接部旋转，使第一臂2100与第二臂2200伸展或折叠。

换言之，旋转折臂2000具有两种旋转运动，即旋转折臂2000的整体旋转与第二臂2200的旋转外伸。在旋转折臂2000的运动过程，阻碍力矩具有十分明显的变化。特别是第二臂2200的旋转外伸过程，作用力臂迅速增大，旋转折臂2000在变化弯矩下发生十分明显的下垂。由于承载立柱1000的承载补偿，有效地降低了运动干涉与漂移影响，使水平操作力降低到理想范围。用户仅需输入低至几牛顿的水平操作力，即可驱动旋转折臂2000旋转，使操作效率大为提高。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。