專利名稱：自平衡助力升降裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種助力升降技術(shù)，具體是一種自平衡助力升降裝置。
背景技術(shù)：
常見(jiàn)的機(jī)械設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置為了實(shí)現(xiàn)線性傳動(dòng)，大都采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合曲柄連桿、凸輪等運(yùn)動(dòng)副可以實(shí)現(xiàn)線性傳動(dòng)。譬如公告號(hào)C擬810570所公開(kāi)的電動(dòng)搖擺床，包括機(jī)架、床身，床身通過(guò)固定于其底中部的轉(zhuǎn)軸支撐于機(jī)架上，床身的一側(cè)底部鉸接有連桿，連桿的另一端與采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的曲柄鉸接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄并通過(guò)連桿使床身擺動(dòng)。發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，搖擺床的負(fù)載重量和電機(jī)的輸出功率無(wú)法自動(dòng)匹配，為了滿足較大范圍的負(fù)載重量，必須采用輸出功率較大的電機(jī)，導(dǎo)致功耗過(guò)大，不利于節(jié)能環(huán)保和用電安全，易磨損，具有噪聲污染，尤其難以適用于日常生活的范疇，應(yīng)用范圍受到局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的諸多不足，提供了一種自平衡助力升降裝置，通過(guò)配重裝置自動(dòng)平衡負(fù)載重量，在平衡狀態(tài)下僅采用低功耗的動(dòng)力裝置即可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)升降，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保。具體的，本發(fā)明的自平衡助力升降裝置，包括底架、擺臂支撐組、擺臂組、床架支撐組、配重組、電磁動(dòng)力組、角度檢測(cè)器和載臺(tái)。擺臂支撐組包括對(duì)稱設(shè)置的兩組，每個(gè)擺臂支撐組包括第一擺臂支撐梁、第二擺臂支撐梁、第三擺臂支撐梁、第四擺臂支撐梁、第五擺臂支撐梁，第一擺臂支撐梁的末端與第二擺臂支撐梁的首端鉸鏈，第二擺臂支撐梁的中部與第三擺臂支撐梁的首端鉸鏈，第四擺臂支撐梁、第五擺臂支撐梁的首端皆與第一擺臂支撐梁的首端鉸鏈；
擺臂組包括對(duì)稱設(shè)置的兩組，每個(gè)擺臂組包括第一擺臂和第二擺臂，第一擺臂具有夾角范圍為165-180度的上下兩段，其兩段結(jié)合部鉸連于底架上，第二擺臂也具有夾角范圍為165-180度的上下兩段，其兩段結(jié)合部也鉸連于底架上，第二擺臂支撐梁的末端鉸連于第一擺臂下段的中上部，第四擺臂支撐梁的末端鉸連于第一擺臂下段的中部，第三擺臂支撐梁的末端鉸連于第二擺臂下段的中上部，第五擺臂支撐梁的末端鉸連于第二擺臂下段的中部；
床架支撐組包括對(duì)稱設(shè)置的兩組，每個(gè)床架支撐組包括第一支撐臂和第二支撐臂，第一支撐臂具有夾角范圍為165-180度的上下兩段，其首端鉸連于第二擺臂上段的中部，其兩段結(jié)合部鉸連于第二支撐臂的首端，第二支撐臂的末端鉸連于第一擺臂上段的中部； 配重組固定在兩組擺臂組的第二擺臂的下段上，其重心沿第二擺臂的下段方向可調(diào)； 電磁動(dòng)力組固定在底架上，具有豎直運(yùn)動(dòng)的主軸； 角度檢測(cè)器固定在底架上；
載臺(tái)的底面與主軸的頂端配合，且其四角分別設(shè)有立柱，立柱的末端分別與第一擺臂和第二擺臂的上段的端部鉸接，第一支撐臂的末端分別鉸連于其中一個(gè)立柱的中部。
上述結(jié)構(gòu)中，以第二擺臂為杠桿，配重組和載臺(tái)為杠桿兩端負(fù)荷，調(diào)節(jié)配重組使其重心沿第二擺臂的下段方向進(jìn)行調(diào)整，直到杠桿平衡后角度檢測(cè)器將第二擺臂的上段當(dāng)前位置記錄為參考值。當(dāng)載臺(tái)上加減了負(fù)荷之后，擺臂組的平衡被打破，第二擺臂的上段必然會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，這一變化被角度檢測(cè)器感應(yīng)，隨即啟動(dòng)配重組使其重心沿第二擺臂的下段方向進(jìn)行調(diào)整，直到角度檢測(cè)器感應(yīng)到第二擺臂的上段位置回到為參考值，作為杠桿的第二擺臂重新進(jìn)入平衡狀態(tài)，此時(shí)僅需較小的動(dòng)力即可驅(qū)動(dòng)載臺(tái)，因此電磁動(dòng)力組的額定功率可以控制在很小的范圍內(nèi)。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于
通過(guò)配重裝置自動(dòng)平衡負(fù)載重量，在平衡狀態(tài)下僅采用低功耗的動(dòng)力裝置即可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)升降，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保；應(yīng)用范圍廣泛，可替代現(xiàn)有電動(dòng)搖擺床裝置，也可以應(yīng)用于回轉(zhuǎn)木馬等游樂(lè)裝置，以及其他類似的助力升降裝置。


圖1是本發(fā)明的一種工作狀態(tài)示意圖。
圖2是本發(fā)明的另一種工作狀態(tài)示意圖。
圖3是本發(fā)明的底架的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明的擺臂支撐組的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明的擺臂組的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明的床架支撐組的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本發(fā)明的配重組的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本發(fā)明的電磁動(dòng)力組的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是本發(fā)明的電磁動(dòng)力組的局部剖視圖。
圖10是本發(fā)明的載臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1到圖10所示，本發(fā)明的自平衡助力升降裝置包括底架1、擺臂支撐組2、擺臂組3、床架支撐組4、配重組5、電磁動(dòng)力組6、角度檢測(cè)器7和載臺(tái)8。圖中所示，本發(fā)明實(shí)施為保健床，載臺(tái)8為床體。擺臂支撐組2包括對(duì)稱設(shè)置的兩組，每個(gè)擺臂支撐組2包括第一擺臂支撐梁21、第二擺臂支撐梁22、第三擺臂支撐梁23、第四擺臂支撐梁M、第五擺臂支撐梁25，第一擺臂支撐梁21的末端與第二擺臂支撐梁22的首端鉸鏈，第二擺臂支撐梁22的中部與第三擺臂支撐梁23的首端鉸鏈，第四擺臂支撐梁M、第五擺臂支撐梁25的首端皆與第一擺臂支撐梁 21的首端鉸鏈；
擺臂組3包括對(duì)稱設(shè)置的兩組，每個(gè)擺臂組3包括第一擺臂31和第二擺臂32，第一擺臂31具有夾角范圍為165-180度的上下兩段，其兩段結(jié)合部鉸連于底架上，第二擺臂32也具有夾角范圍為165-180度的上下兩段，其兩段結(jié)合部也鉸連于底架1上，第二擺臂支撐梁 22的末端鉸連于第一擺臂31下段的中上部，第四擺臂支撐梁M的末端鉸連于第一擺臂31下段的中部，第三擺臂支撐梁23的末端鉸連于第二擺臂32下段的中上部，第五擺臂支撐梁 25的末端鉸連于第二擺臂32下段的中部；
床架支撐組4包括對(duì)稱設(shè)置的兩組，每個(gè)床架支撐組4包括第一支撐臂41和第二支撐臂42，第一支撐臂41具有夾角范圍為165-180度的上下兩段，其首端鉸連于第二擺臂32上段的中部，其兩段結(jié)合部鉸連于第二支撐臂42的首端，第二支撐臂42的末端鉸連于第一擺臂31上段的中部；
配重組5固定在兩組擺臂組3的第二擺臂32的下段上，其重心沿第二擺臂32的下段方向可調(diào)；
電磁動(dòng)力組6固定在底架1上，具有豎直運(yùn)動(dòng)的主軸64 ； 角度檢測(cè)器7固定在底架1上；
載臺(tái)8的底面與主軸64的頂端配合，且其四角分別設(shè)有立柱81，立柱81的末端分別與第一擺臂31和第二擺臂32的上段的端部鉸接，第一支撐臂41的末端分別鉸連于其中一個(gè)立柱81的中部。上述結(jié)構(gòu)中，以第二擺臂32為杠桿，配重組5和載臺(tái)8為杠桿兩端負(fù)荷，調(diào)節(jié)配重組5使其重心沿第二擺臂32的下段方向進(jìn)行調(diào)整，直到杠桿平衡后角度檢測(cè)器7將第二擺臂32的上段當(dāng)前位置記錄為參考值。當(dāng)載臺(tái)8上加減了負(fù)荷之后，擺臂組3的平衡被打破，第二擺臂32的上段必然會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，這一變化被角度檢測(cè)器7感應(yīng)，隨即啟動(dòng)配重組5使其重心沿第二擺臂32 的下段方向進(jìn)行調(diào)整，直到角度檢測(cè)器7感應(yīng)到第二擺臂32的上段位置回到為參考值，作為杠桿的第二擺臂32重新進(jìn)入平衡狀態(tài)，此時(shí)電磁動(dòng)力組6僅需較小的動(dòng)力即可驅(qū)動(dòng)載臺(tái) 8，因此電磁動(dòng)力組6的額定功率可以控制在很小的范圍內(nèi)。為充分發(fā)揮保健床的功能，電磁動(dòng)力組6將載臺(tái)8抬升后將其釋放，載臺(tái)8自然下降，隨后作為杠桿的第二擺臂32可以逐漸停止搖擺進(jìn)入平衡狀態(tài)，若人乘臥其上，可感覺(jué)到失重感，如此往復(fù)，可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)舒適的催眠效果，讓人體得到極佳的放松和恢復(fù)。第一擺臂31和第二擺臂32各自的夾角范圍影響著第二擺臂32進(jìn)入平衡狀態(tài)過(guò)程中的擺動(dòng)頻率，夾角越大頻率越低。床架支撐組4主要起支撐載臺(tái)8的作用，使其始終保持上下運(yùn)動(dòng)，避免水平擺動(dòng)。如圖7所示，配重組5具有沿第二擺臂32的下段方向的絲桿51和導(dǎo)軌52，導(dǎo)軌 52上設(shè)有可移動(dòng)的比重鐵53，比重鐵53與絲桿51螺紋配合，導(dǎo)軌52 —端還設(shè)有與絲桿51 連接的電機(jī)54，比重鐵53通過(guò)軸承55與導(dǎo)軌52配合。如圖8和圖9所示，電磁動(dòng)力組6包括 外殼61，采用非導(dǎo)磁材料制成，成筒狀；
線圈架62，采用非導(dǎo)磁材料制成，設(shè)于外殼61內(nèi)部的上方，具有中空軸； 線圈63，繞設(shè)于線圈架62上；
主軸64，自外殼61的頂部插設(shè)于線圈架62的中空軸內(nèi)并與之滑動(dòng)配合，該主軸64包括固接而成的上段和下段，上段采用非導(dǎo)磁材料制成，下段則采用導(dǎo)磁材料制成；
導(dǎo)輪架65，采用非導(dǎo)磁材料制成，至少三個(gè)導(dǎo)輪架65沿主軸64的軸向?qū)ΨQ分布并固定在外殼61的頂部，導(dǎo)輪架65沿主軸的軸向至少設(shè)有兩個(gè)導(dǎo)輪，導(dǎo)輪的輪軸與主軸64的軸向正交，導(dǎo)輪的輪面恰與主軸64的柱面相切。
外殼61、線圈架62、主軸64的上段和導(dǎo)輪架65采用奧氏體型不銹鋼制成，主軸64 的下段則采用45號(hào)鋼制成。為了精確的控制主軸64的行程，設(shè)置線圈63的高度為hl，設(shè)置主軸64的下段的高度為h2，設(shè)置h2 ^ hi，優(yōu)選為h2=hl。根據(jù)電磁學(xué)常識(shí)，主軸64的下段被吸進(jìn)線圈架62 的中空軸之后為了達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，兩者的中心點(diǎn)趨于重疊。因此，采用上述設(shè)置時(shí)，主軸64 的行程大小為(hhh2) /2，線圈63的高度越高，主軸64的行程越大。由于主軸64的行程啟動(dòng)時(shí)需要初始化主軸64的下段與線圈63的相對(duì)位置，使主軸的下段進(jìn)入線圈的高度范圍內(nèi)，可選擇兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行初始化
其一，設(shè)置外殼61的高度為h3，設(shè)置(h3-hl) <h2，在靜止?fàn)顟B(tài)下，主軸64的下段的大部分落入外殼61內(nèi)的線圈63下方，局部位于線圈63的高度范圍內(nèi)；
其二，設(shè)置外殼61的高度為h3，設(shè)置(h3-hl) >h2，在靜止?fàn)顟B(tài)下，主軸64的下段的全部落入外殼61內(nèi)的線圈63下方，主軸64的行程開(kāi)始前，通過(guò)外部連接結(jié)構(gòu)向上牽引主軸 64的上段，使主軸64的下段局部進(jìn)入線圈63的高度范圍內(nèi)。主軸64的運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致外殼61內(nèi)產(chǎn)生高壓或負(fù)壓，也可能產(chǎn)生活塞效應(yīng)，為了克服這些缺陷，可在所述的外殼61的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)排氣口 66，同時(shí)還利于線圈63散熱。主軸64要完成完整的行程，還需要控制線圈63斷開(kāi)電源的時(shí)機(jī)，根據(jù)一般的電路控制常識(shí)，通過(guò)霍爾元件等位置傳感器對(duì)主軸64的位置直接或間接進(jìn)行判斷便可以準(zhǔn)確的控制線圈斷開(kāi)電源。當(dāng)線圈斷開(kāi)電源后，由于磁場(chǎng)消失，在重力和慣性作用下主軸完成一個(gè)行程，并開(kāi)始下一行程。在本實(shí)施例中，通過(guò)角度檢測(cè)器7間接判斷主軸64的位置。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)本發(fā)明所揭示的結(jié)構(gòu)和原理獲得其它各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。
權(quán)利要求
1.自平衡助力升降裝置，其特征在于，包括底架、擺臂支撐組、擺臂組、床架支撐組、 配重組、電磁動(dòng)力組、角度檢測(cè)器和載臺(tái)；擺臂支撐組包括對(duì)稱設(shè)置的兩組，每個(gè)擺臂支撐組包括第一擺臂支撐梁、第二擺臂支撐梁、第三擺臂支撐梁、第四擺臂支撐梁、第五擺臂支撐梁，第一擺臂支撐梁的末端與第二擺臂支撐梁的首端鉸鏈，第二擺臂支撐梁的中部與第三擺臂支撐梁的首端鉸鏈，第四擺臂支撐梁、第五擺臂支撐梁的首端皆與第一擺臂支撐梁的首端鉸鏈；擺臂組包括對(duì)稱設(shè)置的兩組，每個(gè)擺臂組包括第一擺臂和第二擺臂，第一擺臂具有夾角范圍為165-180度的上下兩段，其兩段結(jié)合部鉸連于底架上，第二擺臂也具有夾角范圍為165-180度的上下兩段，其兩段結(jié)合部也鉸連于底架上，第二擺臂支撐梁的末端鉸連于第一擺臂下段的中上部，第四擺臂支撐梁的末端鉸連于第一擺臂下段的中部，第三擺臂支撐梁的末端鉸連于第二擺臂下段的中上部，第五擺臂支撐梁的末端鉸連于第二擺臂下段的中部；床架支撐組包括對(duì)稱設(shè)置的兩組，每個(gè)床架支撐組包括第一支撐臂和第二支撐臂，第一支撐臂具有夾角范圍為165-180度的上下兩段，其首端鉸連于第二擺臂上段的中部，其兩段結(jié)合部鉸連于第二支撐臂的首端，第二支撐臂的末端鉸連于第一擺臂上段的中部； 配重組固定在兩組擺臂組的第二擺臂的下段上，其重心沿第二擺臂的下段方向可調(diào)； 電磁動(dòng)力組固定在底架上，具有豎直運(yùn)動(dòng)的主軸； 角度檢測(cè)器固定在底架上；載臺(tái)的底面與主軸的頂端配合，且其四角分別設(shè)有立柱，立柱的末端分別與第一擺臂和第二擺臂的上段的端部鉸接，第一支撐臂的末端分別鉸連于其中一個(gè)立柱的中部。
2.如權(quán)利要求1所述的自平衡助力升降裝置，其特征在于配重組具有沿第二擺臂的下段方向的絲桿和導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上設(shè)有可移動(dòng)的比重鐵，比重鐵與絲桿螺紋配合，導(dǎo)軌一端還設(shè)有與絲桿連接的電機(jī)。
3.如權(quán)利要求2所述的自平衡助力升降裝置，其特征在于比重鐵通過(guò)軸承與導(dǎo)軌配I=I ο
4.如權(quán)利要求1所述的自平衡助力升降裝置，其特征在于，電磁動(dòng)力組包括 外殼，采用非導(dǎo)磁材料制成，成筒狀；線圈架，采用非導(dǎo)磁材料制成，設(shè)于外殼內(nèi)部的上方，具有中空軸； 線圈，繞設(shè)于線圈架上；主軸，自外殼的頂部插設(shè)于線圈架的中空軸內(nèi)并與之滑動(dòng)配合，該主軸包括固接而成的上段和下段，上段采用非導(dǎo)磁材料制成，下段則采用導(dǎo)磁材料制成；導(dǎo)輪架，采用非導(dǎo)磁材料制成，至少三個(gè)導(dǎo)輪架沿主軸的軸向?qū)ΨQ分布并固定在外殼的頂部，導(dǎo)輪架沿主軸的軸向至少設(shè)有兩個(gè)導(dǎo)輪，導(dǎo)輪的輪軸與主軸的軸向正交，導(dǎo)輪的輪面恰與主軸的柱面相切。
5.如權(quán)利要求4所述的新型螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于外殼、線圈架、主軸的上段和導(dǎo)輪架采用奧氏體型不銹鋼制成，主軸的下段則采用45號(hào)鋼制成。
6.如權(quán)利要求5所述的新型螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于設(shè)置線圈的高度為hl，設(shè)置主軸的下段的高度為h2，設(shè)置h2 < hi。
7.如權(quán)利要求6所述的新型螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于設(shè)置外殼的高度為 h3，設(shè)置(h3-hl)<h2。
8.如權(quán)利要求6所述的新型螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于設(shè)置外殼的高度為 h3，設(shè)置(h3-hl) >h2。
9.如權(quán)利要求4所述的新型螺旋電磁鐵線性動(dòng)力裝置，其特征在于所述的外殼的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)若干個(gè)排氣孔。
全文摘要
自平衡助力升降裝置，包括底架、擺臂支撐組、擺臂組、床架支撐組、配重組、電磁動(dòng)力組、角度檢測(cè)器和載臺(tái)。當(dāng)載臺(tái)上加減了負(fù)荷之后，擺臂組的平衡被打破，這一變化被角度檢測(cè)器感應(yīng)，隨即啟動(dòng)配重組使其重心進(jìn)行調(diào)整，直到角度檢測(cè)器感應(yīng)到擺臂組的重新進(jìn)入平衡狀態(tài)，此時(shí)僅需較小的動(dòng)力即可驅(qū)動(dòng)載臺(tái)，因此電磁動(dòng)力組的額定功率可以控制在很小的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)A61G7/05GK102562984SQ20121001743
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者陳軍 申請(qǐng)人:陳軍