平衡支撐裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于抵消質(zhì)量體上的重力的平衡支撐裝置。本發(fā)明進一步涉及接合用于不同應用的平衡支撐裝置的幾種方法。平衡支撐裝置是已知的。
【背景技術】
[0002]US4387876和US4883249公開了平衡支撐裝置的示例。這些平衡支撐裝置包括臂機構和抵消質(zhì)量體重量的彈簧。由于反作用力是由彈簧提供，所以這些平衡支撐裝置被表示為“彈簧平衡支撐裝置”。由彈簧產(chǎn)生的圍繞樞轉(zhuǎn)點的力矩等于由其所平衡的質(zhì)量體的重量產(chǎn)生的力矩。US4387876和US4883249的裝置包括用于調(diào)節(jié)彈簧以便于平衡不同重量的調(diào)節(jié)機構。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目標是提供改良的平衡支撐裝置。為此目的，本發(fā)明提供一種平衡支撐裝置，其包括:
-貨車，其包括經(jīng)配置來沿著貨車軌道移動的輪或滑動構件，
-框架，其連接到貨車并且從貨車在垂直距離上延伸，
-連接到框架并且沿框架在垂直距離上延伸的軌道和可移動地布置于所述軌道上的滑架，由此提供在垂直方向上的自由度，
-至少一個伸出臂，其包括用于支撐質(zhì)量體的支撐構件，其中，所述伸出臂經(jīng)由鉸鏈可樞轉(zhuǎn)地連接到滑架，從而允許伸出臂相對于框架圍繞垂直軸線樞轉(zhuǎn)，其中，所述伸出臂包括相對于彼此可移動的多個段以便于允許支撐構件移動朝向和遠離框架，其中，支撐構件經(jīng)由具有垂直軸線的旋轉(zhuǎn)連接安裝到伸出臂，從而允許由操作員相對于伸出臂來旋轉(zhuǎn)包括質(zhì)量體的支撐構件，
-垂直平衡系統(tǒng)，其直接或間接地連接到滑架用于將向上的力施加于滑架上從而抵消質(zhì)量體、臂和滑架的重量，其中，所述垂直平衡系統(tǒng)構造和布置來控制所述力以便平衡不同重量的質(zhì)量體。
[0004]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供一種非常容易使用、符合人體工程學的平衡支撐裝置，能夠用所述平衡支撐裝置以一種方便的方式并且無需操作員使出太多力來將例如行李、包裹、建筑材料等各種質(zhì)量體(或物體)從一處移到另一處。物體的重量能夠變化。
[0005]在根據(jù)US4387876和US4883249的彈簧平衡支撐裝置中，提供彈簧以平衡由其所平衡的質(zhì)量體的重量產(chǎn)生的力矩。已知的裝置包括用于調(diào)節(jié)裝置以平衡不同重量的調(diào)節(jié)機構。調(diào)節(jié)裝置是通過調(diào)節(jié)彈簧來起作用的。
[0006]在US4387876和US4883249中，示出了若干實施例。調(diào)節(jié)機構是根據(jù)調(diào)節(jié)彈簧的多個安裝位置中的一個來操作的。調(diào)節(jié)附接到臂機構的彈簧的端部，或者調(diào)節(jié)附接到周圍事物(即，底座)的彈簧的端部。以此方式，對于臂的任何給定位置而言，能夠?qū)椈墒┘佑诒凵系牧卣{(diào)節(jié)到另一個恒定值。在US4387876中，通過用來改變滑塊38的位置的旋鈕32來實施調(diào)節(jié)，彈簧經(jīng)由所述滑塊38連接到臂機構。附接到臂機構的彈簧的端部具有可調(diào)節(jié)的位置。在US4883249中，彈簧底座端部的位置是可調(diào)節(jié)的。舉例來說，在圖9中，能夠旋轉(zhuǎn)元件99以改變元件98的高度。圖25顯示類似的構造。
[0007]這些裝置被發(fā)現(xiàn)僅適合于調(diào)節(jié)具有相對較小的重量變化的負荷。這些裝置建構起來同樣非常復雜，并且對于不同重量進行調(diào)節(jié)是相當緩慢的，或具有其它局限性。這些裝置(例如)不適合于抓取和放置操作。
[0008]本發(fā)明可用于廣泛范圍的不同應用/使用中。在每個應用中可能不會實現(xiàn)一些所述優(yōu)點。
[0009]—個主要的使用類別是取放操作。典型取放操作可(例如)發(fā)生在機場中，在此處需要將行李從傳送帶轉(zhuǎn)移到卡車上或進行相反的操作。其它取放操作發(fā)生建筑行業(yè)中，在此處需要將磚塊或水泥包或其它物品的負荷裝載或從卡車卸載到建筑地點或需要(例如)在沒有足夠人力來掌控或操控負荷的情況下來放置負荷。其它種類的取放操作可發(fā)生在沿著裝配線。其它取放操作發(fā)生在物流操作中(例如，包裹遞送服務)和許多其它情形中。其它類型的取放操作可發(fā)生在其它類型的業(yè)務中，例如報紙或其它印刷&出版業(yè)務，在其中需要將大量報紙或雜志裝載到托盤或卡車或板條箱上。
[0010]另外種類的取放操作可涉及人的接載和放置，即接載一個或更多個人員，給所述一個或更多個人員稱重，將所述一個或更多個人員移到另一個位置，并且將所述人員放置在所述位置處。
[0011]能夠?qū)⒈景l(fā)明用于取放操作的其它應用可涉及需要減小或避免對系統(tǒng)或者負荷(或兩者)的影響的情形。
[0012]另一種已知的情形是在需要裝載或卸載的運動艦船中，或在另外的在由起重機或其它提升裝置來提升負荷的情形中。在此種情形中，以平衡方式而非以固定方式使質(zhì)量體懸掛是有益的。
[0013]對于這些情形中的許多情形，普遍做法是，需要在一個位置處接載具有時常變動和未知的重量的負荷，將負荷移到目標位置，并將負荷放置或釋放在所述目標位置處。然而，即使預先知道負荷并且對于每次取放操作來說負荷均相同，取放操作自身仍引起施加在平衡支撐系統(tǒng)上的變化的負荷。
[0014]在實施例中，伸出臂包括:
-至少第一臂段和第二臂段，其經(jīng)由滑動或滾動裝置彼此聯(lián)接，所述第二臂段在水平方向上相對于所述第一臂段是可移動的，或
-至少第一臂段和第二臂段，其經(jīng)由具有垂直軸線的鉸鏈可鉸接地彼此連接。
[0015]伸出臂可包括三個可伸縮的臂段。
[0016]在實施例中，平衡支撐裝置包括傳動裝置，所述傳動裝置以機械的方式插入于滑架與垂直平衡系統(tǒng)之間。
[0017]在實施例中，傳動裝置包括安裝于框架上的滑輪裝置，所述滑輪裝置包括上滑輪、下滑輪和兩端連接的撓性構件，所述兩端連接的撓性構件由上滑輪與下滑輪支撐并至少部分平行于所述軌道延伸，其中，所述滑架連接到兩端連接的撓性構件。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，能夠用滑輪裝置來方便地實施滑架的垂直運動。
[0018]在實施例中，貨車定位于架空軌道上并且框架從貨車向下延伸。特別地，框架向下延伸到伸出臂的下部位置。架空布置為操作員留出自由行走空間。
[0019]在實施例中，向下延伸的框架以無旋轉(zhuǎn)的方式安裝到貨車，特別地安裝固定到貨車。這樣做的益處是，操作員無需旋轉(zhuǎn)框架的重量，從而使得操作比當框架自身將隨伸出臂旋轉(zhuǎn)的情況下更輕便和更快速。
[0020]在實施例中，伸出臂可圍繞鉸鏈軸線在大于180度的角度范圍內(nèi)樞轉(zhuǎn)，特別地以大約在180度與270度之間的角度。這種布置在實踐中為操作員提供了非常實用的工作范圍，允許在接載區(qū)中與在存放區(qū)兩者中均留出所需的運動自由。
[0021 ] 在實施例中，在伸出臂圍繞樞轉(zhuǎn)軸線的角度范圍的中間位置中，伸出臂大致平行于貨車軌道地延伸。
[0022]在實施例中，支撐構件包括具有小于60厘米的直徑或?qū)挾群烷L度的支撐平臺。這種相對較小的尺寸所提供的好處在于，操作員能夠?qū)⒅纹脚_定位于他自身與目標質(zhì)量體之間。通過以下步驟，操作員能夠?qū)⒛繕速|(zhì)量體拖到支撐平臺上:使他的手臂延伸穿過支撐平臺、抓取目標質(zhì)量體并將目標質(zhì)量體朝他自身拉動至支撐平臺上。如果支撐平臺更大，則I)操作員、2)支撐平臺和3)目標質(zhì)量體的構型(當在俯視圖中所見時)將是三角形的。這迫使操作員在將目標質(zhì)量體移到平臺上時使他的臀部或背部作旋轉(zhuǎn)運動。以及發(fā)現(xiàn)，這種運動在人體工程學上會是有問題的，并且當在很長一段時間周期中反復執(zhí)行時會導致背部損傷。更小尺寸的支撐平臺更好地符合人體工程學，因為操作員無需使他的臀部或背部作旋轉(zhuǎn)運動。
[0023]在實施例中，垂直平衡系統(tǒng)包括經(jīng)由傳動裝置將向上的力施加于滑架上的配重物。
[0024]在實施例中，傳動裝置包括圍繞樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)臂，其中，配重物在第一位置處連接到所述臂，并且其中，傳動構件在第二位置處連接到所述臂，傳動構件直接或間接地連接到滑架，并且其中，第一位置和/或第二位置是可變的以便改變滑架上的向上的力。
[0025]在實施例中，配重物是可變的，以便補償不同的質(zhì)量體。
[0026]在實施例中，垂直平衡系統(tǒng)包括致動器，其中，所述致動器包括:
-電動機，或
-氣動缸，或 -液壓缸，
致動器直接或間接地聯(lián)接到滑架，其中，垂直平衡系統(tǒng)包括控制裝置，用于控制由致動器在滑架上產(chǎn)生的向上的力。
[0027]這個實施例產(chǎn)生對于操作者來說符合人體工程學的簡單和可靠的平衡支撐裝置。
[0028]在實施例中，控制裝置配置來:
-在主動平衡模式中，向致動器發(fā)送信號以主動地向上或向下移動滑架，和/或-在被動平衡模式中，向致動器發(fā)送信號，所述信號指示致動器在滑架上產(chǎn)生一定的向上的力。
[0029]在實施例中，平衡支撐裝置包括用于對質(zhì)量體稱重的稱重裝置，所述稱重裝置與控制裝置聯(lián)接用于向控制裝置發(fā)送表示重量的信號，其中，控制裝置構造成根據(jù)重量信號來控制致動器。這個實施例的好處在于，致動器自動地提供所需的平衡力。
[0030]致動器可安裝到貨車或框架。這是一個簡單的構造。
[0031]在實施例中，致動器安裝成相對于貨車軌道是靜止的并且在貨車或框架的外部，并且其中，傳動裝置配置用于經(jīng)由貨車和框架將力從致動器轉(zhuǎn)移到滑架，其中，特別地傳動裝置包括滑輪裝置，所述滑輪裝置包括沿貨車軌道水平延伸的兩端連接的帶，其中，貨車容納可移動滑輪聯(lián)軸器，所述可移動滑輪聯(lián)軸器聯(lián)接到水平的兩端連接的帶并沿所述兩端連接的帶與貨車一起行進。
[0032]這個實施例的益處在于，移動部分(S卩，貨車和安裝到其的每個部分)能夠保持相對輕便。這使得操作者容易操作。
[0033]在實施例中，垂直平衡系統(tǒng)包括配重物，其中，所述配重物由可樞轉(zhuǎn)臂支撐，其中，傳動構件連接到所述臂，其中，沿所述可樞轉(zhuǎn)臂的配重物的位置和/或傳動構件的位置是可變的，以便控制滑架上的垂直力。
[0034]有利的是，配重物和調(diào)節(jié)能力產(chǎn)生簡單的垂直平衡系統(tǒng)。
[0035]在實施例中，平衡支撐裝置包括至少一個臂，所述至少一個臂經(jīng)由可移動樞轉(zhuǎn)點連接到其周圍事物，從而形成臂機構，質(zhì)量體可在質(zhì)量體聯(lián)接點處直接或間接地聯(lián)接到所述臂機構，并且
在一個端部處通過至少一個彈簧來平衡，所述端部在彈簧連接點處直接或間接地連接到臂機構，另一個端部在彈簧底座點處直接或間接地連接到周圍事物，
其中，彈簧底座點大致位于軸線上，所述軸線延伸穿過可移動樞轉(zhuǎn)點并大致平行于在質(zhì)量體聯(lián)接點處由于質(zhì)量體上的重力施加在彈簧平衡支撐裝置上的力的方向，或其中，彈簧底座點位于沿與軸線相交并大致平行于可移動樞轉(zhuǎn)點的樞轉(zhuǎn)點軸線延伸的線位于離所述軸線一段距離處，
其中，可移動樞轉(zhuǎn)點沿軸線是可移動的，以便調(diào)節(jié)彈簧平衡支撐裝置。
[0036]此實施例與US4387876和US4883249的構造的不同之處在于，調(diào)節(jié)彈簧平衡支撐裝置是通過移動臂機構自身的一部分(通過可移動樞轉(zhuǎn)點的平移)來執(zhí)行的。臂機構不具有固定點，臂機構的所有部分在至少一個方向上均是可移動的。
[0037]移動臂機構的樞轉(zhuǎn)點表面上是違反直覺的，因為臂機構自身不再連接到空間中的任何固定點。
[0038]此外，對臂機構的調(diào)節(jié)可影響質(zhì)量體的位置。這會被認為是缺點。在實施例中，本發(fā)明提供措施來抵抗這種傾向。對臂機構的調(diào)節(jié)也改變了臂機構的范圍，這也可被認為是本發(fā)明的缺點。這能夠通過針對所需的應用為彈簧平衡支撐裝置設定合適尺寸來抵消。
[0039]包括彈簧的實施例具有許多優(yōu)點。發(fā)現(xiàn)移動臂機構的樞轉(zhuǎn)點減少了來構件可調(diào)節(jié)的彈簧平衡支撐裝置所需的構造工作，從而允許更簡單地建構彈簧平衡支撐裝置與其調(diào)節(jié)機構兩者，這需要更少部件。另外，彈簧平衡支撐裝置在使用中具有低摩擦。發(fā)現(xiàn)了優(yōu)選和簡單的實施例，其中能夠在臂機構的一定位置(其稱作它的“虛位彈簧”位置)中以零力執(zhí)行調(diào)節(jié)。這使得能夠?qū)椈善胶庵窝b置進行非常能量有效的調(diào)節(jié)。
[0040]就簡單構造、低摩擦和使得能夠以對于調(diào)節(jié)所必需的較小的力進行快速調(diào)節(jié)而言，根據(jù)本發(fā)明的平衡支撐裝置適合于不同使用類別中的各種應用。
[0041]在此應用類別中，負荷與平衡支撐裝置的聯(lián)接和解除聯(lián)接限定供平衡支撐裝置使用的力矩。在這點上，取放操作不同于其中主要用途是保持附接到平衡支撐裝置的質(zhì)量體的平衡運動的應用。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的取放操作可非常直觀地工作。由于用于抵抗重力的力是由彈簧提供的，所以不需要驅(qū)動器或致動器來使質(zhì)量體進行垂直運動。這使得至少向上運動和向下運動是通過操作員的肌力來執(zhí)行。這比在將要使用驅(qū)動器或致動器的情況下產(chǎn)生更平滑并且主要是更快的操作。然而，本發(fā)明并不限于不使用驅(qū)動器或致動器的實施例。例如，驅(qū)動器或致動器能夠用于物體的水平運動，用于整個平衡支撐裝置在任何方向上的運動，或用于調(diào)節(jié)過程，如下文所論述的。
[0043]本發(fā)明也可參與其中主要用于質(zhì)量體的平衡運動的應用類別，其中不發(fā)生取放操作，或極少發(fā)生取放操作，換言之，在其中負荷一旦與平衡支撐裝置接合則或多或少地持續(xù)連接到平衡支撐裝置的情形中。有時，負荷僅隨時間地逐步變化，或僅在一些限定的時刻變化。在這些情況下，質(zhì)量體、質(zhì)量體的一部分或更多的同一種類的質(zhì)量體幾乎持續(xù)地連接到平衡支撐裝置。
[0044]本發(fā)明也可用于另一應用類別中，其中，當周圍事物移動時負荷自身保持于靜止位置中。這種情形從個人攜帶的需要保持穩(wěn)定的測量裝置中是已知的。所述測量裝置可以是相機或不同的測量裝置。人在移動，但測量裝置需要盡可能地保持穩(wěn)定。又另一種應用是在例如汽車行業(yè)中的懸掛系統(tǒng)中。
[0045]關于彈簧平衡支撐裝置意味著，彈簧對于第一臂的不同角位置平衡質(zhì)量體聯(lián)接點處的力。軸線將通常是垂直的，但情況不必一定如此。也有可能第一方向和軸線以與水平線成不同角度的方向延伸。軸線可以是水平的。
[0046]在實施例中，臂機構包括第二臂，所述第二臂在肘部樞轉(zhuǎn)點(或肘關節(jié))處可樞轉(zhuǎn)地連接到第一臂，其中，第二臂經(jīng)由第二可移動樞轉(zhuǎn)點進一步聯(lián)接到周圍事物，所述第二可移動樞轉(zhuǎn)點大致平行于所述軸線是可移動的。通常但并非總是如此，第二可移動樞轉(zhuǎn)點大致沿所述軸線將是可移動的。第二臂產(chǎn)生質(zhì)量體聯(lián)接點的簡單線性運動的