專利名稱：獨立式平行連桿三維文物隔震裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種隔震裝置，特別涉及一種用于放置可移動文物的隔震裝置。
背景技術(shù)：
故宮博物院擁有可移動文物200余萬件，占全國文物的1/6，這些可移動文物是世界文化遺產(chǎn)的重要組成部分，具有極其重要的文化、歷史及文物價值，保護意義重大。對這些文物的保護，不僅有防火、防盜要求，還應有防震要求。一方面，北京屬8度地震設防區(qū)， 歷史上地震發(fā)生多次，如自1420年建立至今，北京城遭受地震至少222次，含8度以上地震 5次。而大量文物震害表明浮放文物在地震烈度為3 4度時，就有可能產(chǎn)生嚴重破壞。 由于地震的不可預見性及巨大的破壞性，使得對這些文物采取及時有效的防震措施迫在眉睫。另一方面，近年來世界地震發(fā)生頻繁，如2008年我國汶川8.0級特大地震、2010年我國玉樹7. 1級地震、2011年日本東海9. 0級特大地震等，造成了可移動文物巨大損失，這無疑使得先進的、可行的文物隔震裝置的開發(fā)及應用尤為緊迫。從館藏浮放文物隔震裝置的研發(fā)現(xiàn)狀來看，國內(nèi)方面在此方面嚴重不足，而國外方面如日本、美國、意大利等國家已普遍推廣使用不同類型文物隔震裝置以實現(xiàn)基于先進技術(shù)的文物防震保護。滾輪式、滾軸式、滾珠式、滑塊式、摩擦擺式等不同類型隔震裝置得以研發(fā)，空氣彈簧、恒力彈簧、磁石、形狀記憶合金等不同類型隔震材料得以應用，使得文物隔震裝置的開發(fā)前景廣闊。然而從文物隔震裝置的隔震效果來看，實現(xiàn)構(gòu)造簡單、小容積、低傳導比(文物的響應加速度峰值與輸入地震波加速度峰值之比)及避免文物豎向搖擺，并保證隔震裝置的可靠性、耐久性仍是一個重要的課題。

發(fā)明內(nèi)容
在已有的相關(guān)研究成果中，通常采用豎向及水平彈簧來控制平行連桿隔震裝置的行程及振動周期，這使得裝置構(gòu)造復雜，且由于豎向隔震時文物產(chǎn)生的靜撓度影響，豎向彈簧在連桿轉(zhuǎn)動時容易產(chǎn)生縱向彎曲，從而影響豎向彈簧的隔震效果及使用壽命?；诖?， 本發(fā)明提供一種獨立式平行連桿三維文物隔震裝置，試圖通過采取簡化措施來解決上述問題。普通隔震裝置一般放在展柜底部，這使得觀眾容易碰及展柜，造成展柜滑動，從而影響參觀效果。發(fā)明人通過對文物震害現(xiàn)場勘查及大量資料分析，發(fā)現(xiàn)館藏浮放文物在地震時容易受損，而展柜則在地震中產(chǎn)生傾覆的機率很小?；诖耍景l(fā)明提供一種獨立式平行連桿三維文物隔震裝置，該隔震裝置與展柜保持相對獨立，不僅同樣可達到良好隔震效果，而且避免了觀眾碰及展柜問題的發(fā)生。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是—種獨立式平行連桿三維文物隔震裝置，包括平行設置的底板與頂板，還包括豎向連接在底板與頂板之間的四副獨立設置的平行連桿減震器，其特征在于每一副平行連桿減震器包括至少一個平行四連桿機構(gòu)，所述平行四連桿機構(gòu)由一根上水平連桿、一根左豎向連桿、一根下水平連桿以及一根右豎向連桿通過四個銷軸依次首尾樞接組成，所述上水平連桿又固定連接有至少兩塊上連接板，所述上連接板的上端各通過一個水平向樞軸與所述頂板樞接，所述下水平連桿固定連接有至少兩塊下連接板，所述下連接板的下端各通過一個水平向樞軸與所述底板樞接，同一平行四連桿機構(gòu)上的水平向樞軸的軸向與該平行四連桿機構(gòu)上的銷軸的軸向垂直；所述四副平行連桿減震器在所述底板上的投影連接線形成矩形；所述隔震裝置上設有至少一個能夠使所述隔震裝置維持在平衡位置的復位彈簧機構(gòu)。優(yōu)選地，所述復位彈簧機構(gòu)是掛設于每個所述平行四連桿機構(gòu)的處于其中一個對角位置的所述銷軸上的斜向拉簧。優(yōu)選地，處于相對位置的所述平行四連桿機構(gòu)上的所述斜向拉簧在空間上交錯設置。優(yōu)選地，在空間上交錯設置的所述斜向拉簧的初始長度以及彈性系數(shù)均相同。優(yōu)選地，所述復位彈簧機構(gòu)還包括掛設于每個所述平行四連桿機構(gòu)的處于另一個對角位置的所述銷軸上的另一根斜向拉簧。在另一個實施方案中，所述復位彈簧機構(gòu)是在所述平行四連桿機構(gòu)的至少一個所述銷軸上設置的扭轉(zhuǎn)彈簧。優(yōu)選地，處于相對位置的所述平行四連桿機構(gòu)上的扭轉(zhuǎn)彈簧提供的預緊力方向相反。優(yōu)選地，處于相對位置的所述平行四連桿機構(gòu)上的扭轉(zhuǎn)彈簧的初始扭轉(zhuǎn)角度以及彈性系數(shù)相同。在另一個實施方案中，所述復位彈簧機構(gòu)還包括固定連接在頂板下方的至少一根垂向彈簧。在另一個實施方案中，所述復位彈簧機構(gòu)是固定連接在頂板下方的至少一根垂向彈簧。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有的有益效果是1.本裝置可用于輕質(zhì)文物隔震。地震作用下，平行連桿沿正交向轉(zhuǎn)動，而頂板始終保持水平，復位彈簧機構(gòu)同時具有水平及豎向隔震效果。2.本裝置構(gòu)造簡單、造價低、易加工、隔震效果好。3.本裝置相對于展柜獨立設置，即展柜套在裝置外側(cè)并進行固定，文物及隔震裝置放在展柜內(nèi)，觀眾無法碰及，既發(fā)揮了裝置的隔震效果，又避免了展柜“滑動”問題的發(fā)生。4.本裝置的阻尼主要通過銷軸和水平向樞軸的內(nèi)部摩擦來實現(xiàn)，避免了外部附加阻尼裝置的設置。


圖1是本發(fā)明的第一個較佳實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的第一個較佳實施例的主視圖；圖3是本發(fā)明的第一個較佳實施例的側(cè)視圖4是本發(fā)明的第一個較佳實施例上放置有文物的示意圖；圖5是本發(fā)明的第一實施例的一個變形實施例的側(cè)視圖；圖6是本發(fā)明的第一實施例的另一個變形實施例的側(cè)視圖；圖7是本發(fā)明的第二實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明的第三實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明水平向樞軸1 ；銷軸2 ；上連接板31 ；下連接板32 ；上水平連桿41 ； 下水平連桿42 ；左豎向連桿51 ；右豎向連桿52 ；斜向拉簧6 ；扭轉(zhuǎn)彈簧61 ；底板7 ；頂板8 ； 垂向彈簧9。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明提供的獨立式平行連桿三維文物隔震裝置的一個實施例，其包括平行設置的底板7與頂板8，還包括豎向連接在底板7與頂板8之間的四副獨立設置的平行連桿減震器，所述四副平行連桿減震器被設置成在所述底板上的投影連接線形成矩形。如圖2、圖3所示，每一副平行連桿減震器包括一個平行四連桿機構(gòu)，所述平行四連桿機構(gòu)由一根上水平連桿41、一根左豎向連桿51、一根下水平連桿42以及一根右豎向連桿52通過四個銷軸2依次首尾樞接組成，在所述平行四連桿機構(gòu)的處于其中一個對角位置的銷軸2上設有復位彈簧機構(gòu)，在該實施例中，所述復位彈簧機構(gòu)是斜向拉簧6。所述上水平連桿41又固定連接有至少兩塊上連接板31，所述上連接板31的上端各通過一個水平向樞軸1與所述頂板8樞接，所述下水平連桿42固定連接有至少兩塊下連接板32，所述下連接板32的下端各通過一個水平向樞軸1與所述底板7樞接，同一平行四連桿機構(gòu)上的水平向樞軸1的軸向與該平行連桿減震器上的銷軸2的軸向相垂直。安裝的時候，處于相對位置(正面和背面或者左側(cè)面和右側(cè)面)的兩副平行連桿減震器上的兩根斜向拉簧6在空間上交錯設置，如此設置，假使安裝的時候斜向彈簧6具有預緊張力，交錯設置的兩根斜向彈簧6的預緊張力能夠相互抵消，使各副平行連桿減震器常態(tài)下保持豎直。而當本發(fā)明的裝置受地震波的影響發(fā)生擾動時，其中一根斜向拉簧6拉伸變形，而與其相對的另一根斜向拉簧6壓縮變形，由此兩根斜向彈簧6協(xié)同工作產(chǎn)生復位力量，使得頂板8及其上的文物始終保持水平并能恢復到初始位置。優(yōu)選情況下，該兩根空間上交錯設置的斜向拉簧6的初始長度以及彈性系數(shù)均相同。另外，在本發(fā)明隔震裝置的理想狀態(tài)下，所述斜向拉簧6內(nèi)沒有張力或彈力。為此，所述斜向拉簧6的初始長度最好等于掛設該斜向拉簧6的處于對角位置的銷軸的連線之間的長度。在更優(yōu)選的實施例中，所述四副平行連桿減震器的尺寸完全相同，四根斜向拉簧 6的初始長度以及彈性系數(shù)均相同，這樣能夠保證該獨立式平行連桿三維文物隔震裝置各個方向上的隔震性能一致并且便于組裝。更進一步，使每一副平行連桿減震器上的平行四連桿機構(gòu)均呈正方形，則能夠保證相對設置的兩根斜向拉簧6在任何時刻都能保持相互垂直，提供最大的避震作用。如圖4所示，當頂板8上放置上文物后，將由兩對相對設置的斜向拉簧6施力，將頂板8以及頂板8上的文物穩(wěn)定在平衡位置。一旦地震發(fā)生，并使得底板7移動，各副平行連桿減震器將以所述銷軸2和/或水平向樞軸1為軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)偏移，但由于平行四連桿機構(gòu)的運動特性，頂板8帶動文物始終作平動，能夠避免文物由于傾斜而從頂板8上摔落或滑落下來。并且，由于各斜向拉簧6被拉伸或被壓縮并偏離平衡位置，將產(chǎn)生彈性恢復力，使頂板8以及頂板8上文物快速返回至平衡位置，由于斜向拉簧6將地震波予以緩沖，而各銷軸2和水平向樞軸1所固有的摩擦阻力產(chǎn)生阻尼效果，能夠削弱振動沖擊，避免文物受到地震沖擊波傷害。例如，如圖1所示，當?shù)卣鸩ㄑ刈笥曳较騻鲗r，則前、后面的平行連桿減震器的各銷軸2處發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，同時左、右面的平行連桿減震器的各水平向樞軸1處發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，頂板8以及頂板8上的文物不會受到地震波的直接作用，而是先用各斜向拉簧6來緩沖該地震波，用其彈力以及銷軸2和水平向樞軸1的阻尼消減該地震波，并使頂板8以及頂板 8上的文物恢復至初始位置。若地震波沿前后方向傳導過來，則左、右面的平行連桿減震器的各銷軸2處發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，同時前、后面的平行連桿減震器的各水平向樞軸1處發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，頂板8以及頂板8上的文物也不會受到地震波的直接作用。若地震波沿上述方向之外的其它方向傳遞過來，則每一副平行連桿減震器的平行四連桿機構(gòu)同時發(fā)生繞水平向樞軸1和銷軸2的轉(zhuǎn)動，故本發(fā)明可抵抗任意方向上傳遞過來的地震波，實現(xiàn)對文物的三維隔
-) : ο在優(yōu)選實施例中，每一個平行四連桿機構(gòu)的兩個對角上的銷軸2均掛設一根斜向拉簧(未示出)，這樣可更穩(wěn)固地支撐頂板8及其上部的文物。此時，所述兩根斜向拉簧分別固定在銷軸2的兩個端部，以防止其相互干涉。優(yōu)選的是，各副平行連桿減震器上設置的兩根斜向拉簧的初始長度以及彈性系數(shù)均相同。更優(yōu)選地，每一副平行連桿減震器上的平行四連桿機構(gòu)均呈正方形。如圖5所示，是本發(fā)明在圖1、圖2、圖3所示的第一實施例上的一個變形實施例， 其與上述實施例的區(qū)別在于，用扭轉(zhuǎn)彈簧61來替代斜向拉簧6構(gòu)成所述復位彈簧機構(gòu)，并且每一個平行四連桿機構(gòu)的其中兩個相鄰轉(zhuǎn)角位置各設有一個扭轉(zhuǎn)彈簧61，各扭轉(zhuǎn)彈簧 61卷繞在所述樞軸2上，當該平行四連桿機構(gòu)繞樞軸發(fā)生轉(zhuǎn)動變形時，所述扭轉(zhuǎn)彈簧61產(chǎn)生復位力量，使頂板8回到初始位置。本領域技術(shù)人員能夠理解，在圖5所示的實施例中，每一個平行四連桿機構(gòu)上也可以僅設置一個扭轉(zhuǎn)彈簧61，并且處于相對位置的兩副平行連桿減震器上設置的兩個扭轉(zhuǎn)彈簧61所提供的預緊扭矩方向相反，如此設置，假使安裝的時候扭轉(zhuǎn)彈簧61具有預緊張力，兩個扭轉(zhuǎn)彈簧61的反方向設置的預緊張力能夠相互抵消，使各副平行連桿減震器常態(tài)下保持豎直。這種情況下，處于相對位置的兩副平行連桿減震器上的扭轉(zhuǎn)彈簧的初始扭轉(zhuǎn)角度以及彈性系數(shù)一般均相同。再請參見圖6，根據(jù)文物尺寸的大小，上述每一副平行連桿減震器所包括的平行四連桿機構(gòu)可以是多個。例如，當文物的左、右尺寸大于前、后尺寸時，圖6中正面和背面的平行四連桿機構(gòu)可設置成兩個(或更多個)，以提高本發(fā)明隔震裝置的穩(wěn)定性。在設置多個平行四連桿機構(gòu)的情況下，所述平行四連桿機構(gòu)可以獨立設置，也可以讓彼此相鄰的平行四連桿機構(gòu)共用同一根縱向(豎向)連桿51、52。作為圖6所示實施例的變形例，處于相對位置的平行連桿減震器所包含的平行四連桿機構(gòu)的個數(shù)可以相同，也可以不相同，例如，正面的平行連桿減震器包含的平行四連桿機構(gòu)的個數(shù)可以是2個、3個或者更多個，而與其相對的背面的平行連桿減震器所包含的平行四連桿機構(gòu)的個數(shù)可以是1個、2個或更多個。無論平行四連桿機構(gòu)的個數(shù)是否相等，處于相對位置的斜向拉簧在空間上最好都交叉排列。但優(yōu)選的是，為便于組裝以及維護裝置的穩(wěn)定性，相對位置的平行四連桿機構(gòu)的個數(shù)最好相等。再例如，如圖7所示，是本發(fā)明的獨立式平行連桿三維文物隔震裝置的第二實施例，其與第一實施例相比，區(qū)別是去除了斜向拉簧或者扭轉(zhuǎn)彈簧，取而代之的是，在頂板8 下方固定連接至少一根垂向彈簧9，該垂向彈簧9下端與底板7接觸，由該垂向彈簧9作為所述復位彈簧機構(gòu)。在理想狀態(tài)下(未發(fā)生地震以及隔震裝置處于豎直狀態(tài)時)，該垂向彈簧內(nèi)無應力，當該平行四連桿機構(gòu)在地震中發(fā)生變形時，所述垂向彈簧9被壓縮而產(chǎn)生復位力量，使頂板回到初始位置。進一步，如圖8所示，是本發(fā)明的獨立式平行連桿三維文物隔震裝置的第三實施例，其與第一實施例相比，區(qū)別是在保留斜向拉簧6的同時，還在頂板8下方固定連接至少一根垂向彈簧9，該垂向彈簧9的下端常態(tài)下與底板7之間預留一定間距。如此設置，即由斜向拉簧6與垂向彈簧9共同組成所述復位彈簧機構(gòu)。當?shù)卣鸩ㄝ^為輕微時，由斜向拉簧6 單獨提供回復力量，而當?shù)卣鸩ㄝ^大時，垂向彈簧9的下端與底板7發(fā)生接觸，并與斜向拉簧6—同提供回復力量，這樣的話，可以避免斜向拉簧6在地震波較大時由于變形過大而失效。當然，圖8所示的實施例中，該垂向彈簧9的下端常態(tài)下也可以正好與底板7接觸，則無論地震波大小，均由斜向拉簧6與垂向彈簧9共同提供回復力量。圖8所示的第三實施例還可以有一種變形，即由圖5所示的扭轉(zhuǎn)彈簧61與圖8所示的垂向彈簧9共同組成所述復位彈簧機構(gòu)。其具體構(gòu)造以及工作原理均與圖8所示的實施例相類似，在此不予贅述。上述各實施例中，所述復位彈簧機構(gòu)，可以用拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧或者彎曲彈簧來實現(xiàn)，彈簧形式可以選擇碟形彈簧、環(huán)形彈簧、板彈簧、螺旋彈簧、截錐渦卷彈簧或者扭桿彈簧，此類變形均屬于本領域的常用替換手段，本發(fā)明不再一一窮舉。以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作原理進行了說明，但需要說明的是，上述說明僅僅是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術(shù)人員應當理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種獨立式平行連桿三維文物隔震裝置，包括平行設置的底板與頂板，還包括豎向連接在底板與頂板之間的四副獨立設置的平行連桿減震器，其特征在于每一副平行連桿減震器包括至少一個平行四連桿機構(gòu)，所述平行四連桿機構(gòu)由一根上水平連桿、一根左豎向連桿、一根下水平連桿以及一根右豎向連桿通過四個銷軸依次首尾樞接組成，所述上水平連桿又固定連接有至少兩塊上連接板，所述上連接板的上端各通過一個水平向樞軸與所述頂板樞接，所述下水平連桿固定連接有至少兩塊下連接板，所述下連接板的下端各通過一個水平向樞軸與所述底板樞接，同一平行四連桿機構(gòu)上的水平向樞軸的軸向與該平行四連桿機構(gòu)上的銷軸的軸向垂直；所述四副平行連桿減震器在所述底板上的投影連接線形成矩形；所述隔震裝置上設有至少一個能夠使所述隔震裝置維持在平衡位置的復位彈簧機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述獨立式平行連桿三維文物隔震裝置，其特征在于所述復位彈簧機構(gòu)是掛設于每個所述平行四連桿機構(gòu)的處于其中一個對角位置的所述銷軸上的斜向拉簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述獨立式平行連桿三維文物隔震裝置，其特征在于處于相對位置的所述平行四連桿機構(gòu)上的所述斜向拉簧在空間上交錯設置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述獨立式平行連桿三維文物隔震裝置，其特征在于在空間上交錯設置的所述斜向拉簧的初始長度以及彈性系數(shù)均相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述獨立式平行連桿三維文物隔震裝置，其特征在于所述復位彈簧機構(gòu)還包括掛設于每個所述平行四連桿機構(gòu)的處于另一個對角位置的所述銷軸上的另一根斜向拉簧。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述獨立式平行連桿三維文物隔震裝置，其特征在于所述復位彈簧機構(gòu)是在所述平行四連桿機構(gòu)的至少一個所述銷軸上設置的扭轉(zhuǎn)彈簧。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述獨立式平行連桿三維文物隔震裝置，其特征在于處于相對位置的所述平行四連桿機構(gòu)上的扭轉(zhuǎn)彈簧提供的預緊力方向相反。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述獨立式平行連桿三維文物隔震裝置，其特征在于處于相對位置的所述平行四連桿機構(gòu)上的扭轉(zhuǎn)彈簧的初始扭轉(zhuǎn)角度以及彈性系數(shù)相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求2 8中任一項所述獨立式平行連桿三維文物隔震裝置，其特征在于 所述復位彈簧機構(gòu)還包括固定連接在所述頂板下方的至少一根垂向彈簧。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述獨立式平行連桿三維文物隔震裝置，其特征在于所述復位彈簧機構(gòu)是固定連接在所述頂板下方的至少一根垂向彈簧。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種獨立式平行連桿三維文物隔震裝置，其包括平行設置的底板與頂板，還包括豎向連接在底板與頂板之間的四副獨立設置的平行連桿減震器，所述四副平行連桿減震器在所述底板上的投影連接線形成矩形；每一副平行連桿減震器包括至少一個平行四連桿機構(gòu)，所述平行四連桿機構(gòu)上下分別與所述頂板以及底板樞接，所述隔震裝置上設有至少一個能夠使所述隔震裝置維持在平衡位置的復位彈簧機構(gòu)。一旦地震發(fā)生，由于平行四連桿機構(gòu)的運動特性，頂板帶動文物始終作平動，能夠避免文物由于傾斜而從頂板上摔落或滑落下來；并由復位彈簧機構(gòu)提供的彈性力與阻尼力，能夠削弱振動沖擊，避免文物受到地震沖擊波傷害。
文檔編號F16F15/02GK102374259SQ20111036527
公開日2012年3月14日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者周乾, 周京南, 周錫元, 紀金豹, 閆維明 申請人:故宮博物院