負(fù)載平衡機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種負(fù)載平衡機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可在豎直方向上或其他方向上提供大 致恒定的、不隨位移變化的力，且該力的大小可以被調(diào)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)的發(fā)展，人體工程學(xué)越來(lái)越受到重視。特別是當(dāng)人類進(jìn)入信息時(shí)代，日常 的工作和生活越來(lái)越依賴于操作計(jì)算機(jī)等設(shè)備。但是很多設(shè)備與人體的相對(duì)位置是不可調(diào) 節(jié)的，無(wú)法使不同身材的使用者以人體工程學(xué)建議的方式使用設(shè)備。另外，這種不可調(diào)節(jié)性 迫使使用者長(zhǎng)時(shí)間用同一種姿勢(shì)操作設(shè)備，易導(dǎo)致頸椎、腰椎損傷等健康問(wèn)題。有研究表 明，每隔一段時(shí)間變換使用姿勢(shì)，比如坐姿和立姿交替，對(duì)健康有益。因此迫切需要一種方 便調(diào)節(jié)設(shè)備與人體的相對(duì)位置的技術(shù)方案。如果能實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)時(shí)不需要電源，并且調(diào)節(jié)時(shí)幾 乎不費(fèi)力，無(wú)疑是較好的方案。
[0003] 申請(qǐng)?zhí)枮?01180037431. X的中國(guó)專利公開(kāi)了一種方案，主要采用了凸輪和壓縮 彈簧的組合實(shí)現(xiàn)輸出大致恒定的、不隨位移變化的力，而且該力的大小可以被調(diào)節(jié)。如果調(diào) 節(jié)至與負(fù)載的力大小相近，由于兩力的方向相反，相互抵消，那么手動(dòng)移動(dòng)負(fù)載將幾乎不費(fèi) 力。凸輪和壓縮彈簧的組合的缺點(diǎn)是占用空間較大，特別是當(dāng)此設(shè)備放在桌面上時(shí)，占用了 很多寶貴的桌面空間。盡管該專利用了兩個(gè)凸輪組合試圖減小設(shè)備占用的桌面空間，但從 該專利申請(qǐng)人的對(duì)該專利的實(shí)施（已上市的WorkFit-S系列產(chǎn)品）來(lái)看，占用的桌面空間 仍然很大。
[0004] 占用空間較小的好處不僅僅是騰出更多的可用空間，而且能夠使部署方式更靈活 多變，以適應(yīng)不同環(huán)境。因此，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)設(shè)備與人體的相對(duì)位置時(shí)不需要電源，并且調(diào)節(jié)時(shí) 幾乎不費(fèi)力，同時(shí)占用空間較小，將是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種負(fù)載平衡機(jī)構(gòu)。
[0006] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：
[0007] 負(fù)載平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于：包括
[0008] -能輸出恒定轉(zhuǎn)矩并將恒定轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成恒定力的恒力輸出組件；
[0009] -能根據(jù)負(fù)載類型調(diào)節(jié)輸出的恒定力的大小的絲桿組件；
[0010] 一用于支撐上述組件的支撐組件；
[0011] 所述的恒力輸出組件包括：
[0012] 輸出恒定轉(zhuǎn)矩的恒轉(zhuǎn)矩彈簧，所述的恒轉(zhuǎn)矩彈簧的頭部卷繞在儲(chǔ)存輪上，尾部固 定在輸出輪上；
[0013] 與輸出輪過(guò)盈配合的第一軸；
[0014] 與第一軸間隙配合的調(diào)節(jié)滾輪；
[0015] 盤面與調(diào)節(jié)滾輪的輪面緊密貼合且產(chǎn)生摩擦力的轉(zhuǎn)盤；
[0016] 固設(shè)在轉(zhuǎn)盤背面且與轉(zhuǎn)盤同心的第二軸；
[0017] 用于套設(shè)儲(chǔ)存輪且與第一軸平行設(shè)置的第三軸，所述的儲(chǔ)存輪可在第三軸上旋 轉(zhuǎn)；
[0018] 和用以將恒定轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成恒定力的第一繩索；所述的第一繩索的一端固設(shè)在轉(zhuǎn)盤 或第二軸上，第二軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)第一繩索在第二軸上卷繞或解繞，所述的第一繩索的另一端固 設(shè)在支撐組件的安裝部分，用以輸出可平衡負(fù)載重力或其他力的恒定力；
[0019] 所述的的支撐組件包括基礎(chǔ)部和用于安裝不同負(fù)載的安裝部分，所述的安裝部分 通過(guò)導(dǎo)軌系統(tǒng)與基礎(chǔ)部相對(duì)滑動(dòng)。
[0020] 所述的絲桿組件包括轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿、套裝在轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿上的滑動(dòng)組件和滑軌，所述的轉(zhuǎn) 動(dòng)絲桿、滑軌、第一軸三者互相平行設(shè)置，轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)滑動(dòng)組件在滑軌上移動(dòng)；所 述的滑動(dòng)組件與調(diào)節(jié)滾輪配合使調(diào)節(jié)滾輪在第一軸上軸向移動(dòng)，以改變調(diào)節(jié)滾輪在轉(zhuǎn)盤上 的投影與轉(zhuǎn)盤圓心之間的距離。
[0021] 還包括一用于控制負(fù)載在行程范圍內(nèi)移動(dòng)與否的鎖定組件。
[0022] 還包括一用于控制鎖定組件動(dòng)作的鎖定控制組件。
[0023] 還包括一繩索斷開(kāi)保護(hù)組件。
[0024] 所述的繩索斷開(kāi)保護(hù)組件包括固定在所述的安裝部分上的底座，所述的底座上開(kāi) 設(shè)有孔，所述的孔內(nèi)安裝有第一壓縮彈簧和銷，所述的第一壓縮彈簧套設(shè)在銷上，并且抵接 于銷和底座之間，所述的第一繩索的另一端與所述的銷的尾部連接；所述的銷與開(kāi)設(shè)在基 礎(chǔ)部上的若干排排孔相適配，第一繩索斷開(kāi)，銷的頭部插接在排孔內(nèi)，阻止負(fù)載運(yùn)動(dòng)。
[0025] 還包括轉(zhuǎn)速保護(hù)組件。
[0026] 所述的轉(zhuǎn)速保護(hù)組件包括大開(kāi)口銷、小軸和突起結(jié)構(gòu)，所述的小軸固定于轉(zhuǎn)盤的 正面、轉(zhuǎn)盤的背面或上述兩面，所述的大開(kāi)口銷的頭部的圓環(huán)穿設(shè)在小軸上，所述的大開(kāi)口 銷可繞小軸旋轉(zhuǎn)，且旋轉(zhuǎn)平面與轉(zhuǎn)盤的盤面平行；所述的轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有突起結(jié)構(gòu)，所述的小 軸上設(shè)置有限位結(jié)構(gòu)；靠近大開(kāi)口銷側(cè)的所述的基礎(chǔ)部上設(shè)置有與所述的大開(kāi)口銷配合作 用的擋塊，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度超過(guò)某預(yù)設(shè)值時(shí)，大開(kāi)口銷卡在擋塊和突起結(jié)構(gòu)之間，轉(zhuǎn)盤停止 轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0027] 所述的恒轉(zhuǎn)矩彈簧與調(diào)節(jié)滾輪之間設(shè)有與儲(chǔ)存輪或輸出輪的端面平行的隔板，并 且通過(guò)限位開(kāi)口銷限位于所述的第一軸和第三軸靠近恒轉(zhuǎn)矩彈簧的一側(cè)；所述的儲(chǔ)存輪限 位于第三軸靠近恒轉(zhuǎn)矩彈簧的另一側(cè)。
[0028] 所述的支撐組件還包括第一滾輪、第二滾輪，所述的第一滾輪和第二滾輪的軸分 別固定在基礎(chǔ)部，輪面緊貼在所述的安裝部分內(nèi)部的兩側(cè)。
[0029] 所述的支撐組件還包括緩沖器，所述的緩沖器固定在基礎(chǔ)部上且所述的緩沖器的 頭部在安裝部分運(yùn)動(dòng)到接近極限位置時(shí)與安裝部分內(nèi)側(cè)觸接。
[0030] 所述的調(diào)節(jié)滾輪的軸線在轉(zhuǎn)盤上的投影通過(guò)轉(zhuǎn)盤的圓心。
[0031] 本實(shí)用新型的工作原理如下：
[0032] 恒轉(zhuǎn)矩彈簧組件能輸出大致恒定的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩大小記為M，輸出輪半徑記為r1;
[0033] 第一軸，用于承受恒轉(zhuǎn)矩彈簧組件輸出的轉(zhuǎn)矩，并把轉(zhuǎn)矩M傳遞給軸上的其他部 件；
[0034] 調(diào)節(jié)滾輪套裝在在第一軸上并與第一軸同心，能隨著第一軸轉(zhuǎn)動(dòng)而獲得轉(zhuǎn)矩M，并 且能在第一軸上軸向滑動(dòng)，調(diào)節(jié)滾輪半徑記為r2;
[0035] 轉(zhuǎn)盤盤面緊貼調(diào)節(jié)滾輪輪面，調(diào)節(jié)滾輪的軸線在轉(zhuǎn)盤上的投影通過(guò)轉(zhuǎn)盤圓心，轉(zhuǎn) 盤在與調(diào)節(jié)滾輪輪面的摩擦力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦力記為f，調(diào)節(jié)滾輪在轉(zhuǎn)盤上的投影到轉(zhuǎn)盤 圓心的距離記為r3;
[0036] 第二軸固定在轉(zhuǎn)盤背面并與轉(zhuǎn)盤同心，從而獲得轉(zhuǎn)矩M，第二軸半徑記為r4;
[0037] 第一繩索一端固定在第二軸或轉(zhuǎn)盤上，第二軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)第一繩索在第二軸上卷繞或 解卷，第一繩索將恒定的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為恒定的力，恒定力記為F，并在繩索的另一端輸出；
[0038] 轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿可以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)滾輪的位置，改變r(jià)3。
[0039] 根據(jù)力學(xué)原理，當(dāng)力沿轉(zhuǎn)動(dòng)的切線方向時(shí)，轉(zhuǎn)矩=力X半徑，可得
[0040]
[0041] 由轉(zhuǎn)矩平衡條件，第二軸上方向相反的兩力矩大小相等，即
[0042] fr3= Fr 4
[0043] 解得
[0044]
[0045] 在一個(gè)制造完成的設(shè)備里，M、r2、r4顯然是定值。如果r 3保持不變，F(xiàn)將保持恒定。 如果轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)滾輪到適當(dāng)?shù)奈恢?，r3變?yōu)閞' 3，F(xiàn)則變?yōu)镕'，F(xiàn)'恰好與負(fù)載的力 大小相近，由于兩力的方向相反，相互抵消，負(fù)載處于平衡狀態(tài)，此時(shí)手動(dòng)移動(dòng)負(fù)載將幾乎 不費(fèi)力。同樣保持r' 3不變，F(xiàn)'將保持恒定，在一定的范圍內(nèi)手動(dòng)移動(dòng)負(fù)載都將幾乎不費(fèi) 力，不需要鎖定裝置也能停在無(wú)限多個(gè)位置上。這樣一來(lái)，在使用者變換使用