專利名稱：一種旋臂機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種懸臂機構，尤其是可周向旋轉固定角度的旋臂機構。
背景技術：
在對汽車發(fā)動機做實驗時，需要測量的發(fā)動機的參數(shù)很多，因此需要很多不同種 類的傳感器，不同的傳感器各自對應不同的數(shù)據(jù)采集模塊?，F(xiàn)在對發(fā)動機做實驗時一般采 用數(shù)據(jù)采集箱的形式，即將與各個傳感器相對應的數(shù)據(jù)采集模塊集中到一起，形成一個數(shù) 據(jù)采集箱。數(shù)據(jù)采集箱中各數(shù)據(jù)采集模塊的作用就是根據(jù)計算機的響應指令從傳感器讀取 發(fā)動機原始的參數(shù)值，經(jīng)過簡單的處理后將數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機。但是數(shù)據(jù)采集箱的質量和 體積都比較大，移動起來很不方便。而在測量發(fā)動機參數(shù)時有時又需要移動數(shù)據(jù)采集箱到 發(fā)動機的不同位置，因此一般將數(shù)據(jù)采集箱用一可周向旋轉的旋臂結構懸掛起來，在需要 移動數(shù)據(jù)采集箱到發(fā)動機的不同位置時只需轉動懸臂機構即可。 現(xiàn)有技術中的旋臂機構的旋轉一般采用電機來驅動，電機轉子輸出端與旋臂機構 的轉軸連接。若電機轉子轉動，則旋轉軸帶動旋臂也跟著轉動，因此電機驅動的旋臂機構可 以實現(xiàn)任意角度的轉動。但是，由電機驅動的旋臂機構也存在很多缺點，如電機的安裝不 便、整個裝置的結構復雜、電機的造價高使得成本很高等。而且在實際中并不一定要精確的 轉動懸掛數(shù)據(jù)采集箱的旋臂的角度，因此采用電機來驅動無疑顯得大材小用了。因此，本實 用新型將提供一種成本低、機構簡單、功能齊全的旋臂機構。

實用新型內容本實用新型主要解決的技術問題是采用電機驅動旋臂機構造成的結構復雜、安裝
不便以及成本過高的問題，從而提供一種結構簡單、成本低廉的旋臂機構。 本實用新型所采用的技術方案是，一種旋臂機構，包括旋轉軸、旋臂、支撐旋轉軸
的軸承、固定軸承的軸承座，軸承支撐于旋轉軸的下端，旋臂與旋轉軸固定連接，并且旋臂
的軸線與旋轉軸的軸線相互垂直，其特征在于，還包括有穿設于軸承座與旋臂之間的旋轉
軸上的定位盤，所述定位盤與軸承座固定相連，定位盤的外周表面間隔地設有多個軸向半
圓形凹槽，所述旋臂的下部固設有定位基體，所述定位基體具有一端開口的內腔，定位基體
內腔的開口端正對定位盤的外周表面，定位基體內腔里設有一短軸和彈簧，所述彈簧位于
短軸與定位基體內腔封閉端所限定的空間內，且彈簧處于被短軸壓縮的狀態(tài)，靠近定位盤
的短軸的端面上設有軸線與定位盤上半圓形凹槽的軸線相平行的半圓形凹槽，在短軸端面
的半圓形凹槽中設有一銷軸，當短軸端面的半圓形凹槽與定位盤外周的半圓形凹槽相對應
時，可形成一圓柱形腔體，銷軸位于次此圓柱形腔體時可限制定位基體的轉動。 本實用新型通過與旋轉軸可相對轉動的定位盤和與旋臂固定相連的定位基體部
分的相互作用來實現(xiàn)旋臂在不同角度處的定位，從而實現(xiàn)旋臂從一個位置到另一個位置的
轉動。當銷軸隨與旋臂固定連接的定位基體轉動到定位盤外周的半圓形凹槽當中時，在沒
有外力繼續(xù)作用的情況下銷軸可限制定位基體的轉動運動，同時也就限定了與定位基體固定相連的旋臂，從而銷軸實現(xiàn)了定位旋臂的作用；當用外力推動旋臂是其旋轉時，定位基體 內的短軸便對位于短軸半圓形凹槽中的銷軸有一個沿外力方向的力的作用，從而使得銷軸 具有從定位盤外周半圓形凹槽中滾動出來的趨勢，當外力增加到一定數(shù)值時，銷軸從定位 盤外周的凹槽中滾動出來，繼續(xù)推動旋臂則可實現(xiàn)旋臂的轉動運動，直到銷軸滾動到下一 個定位盤外周的半圓形凹槽中，從而根據(jù)需要，可以選擇將旋臂轉動到什么位置。本實用新 型結構簡單，實現(xiàn)起來也比較容易，使用成本也很低，適合推廣應用。

圖1為本實用新型旋臂機構的剖視示意圖； 圖2為圖1中的A-A剖視示意圖； 圖3為圖1中的B處放大圖； 圖4為本實用新型旋臂機構定位基體部分的一種優(yōu)選實施方式。
具體實施方式
如圖1所示，為本實用新型旋臂機構的剖視示意圖。軸承座1通過螺栓2與外界 某固定物體固定相連，只要保證該外界物體不能輕易的被移動就行，所以軸承座1是固定 不動的。旋轉軸6的下端與軸承3相配合，所述軸承3位于軸承座1內，因為軸承3會受到 旋轉軸的軸向壓力，所以可以選擇軸承3為推力軸承，本實用新型優(yōu)選該軸承3為推力球軸 承，從而該軸承3即可以承受旋轉軸的軸向壓力，又能保證旋轉軸順利的旋轉；作為優(yōu)選， 當然還可以增加一個深溝球軸承5與推力軸承3 —起對旋轉軸進行支撐，從而確保支撐的 穩(wěn)定性。在軸承座的上端還設有定位盤8，從而旋轉軸6穿過定位盤8的中心通孔與位于 軸承座1內的軸承相配合，定位盤8通過螺栓連接與軸承座1固定相連，從而定位盤8和軸 承座1 一起都是保持固定的；如圖2所示，在定位盤8的外周表面具有多個軸向的半圓形凹 槽，所述半圓形凹槽的數(shù)量以及他們相互之間在圓周方向的間隔根據(jù)實際需要可以靈活設 置，本實用新型優(yōu)選半圓形凹槽的數(shù)量為八個，相鄰半圓形凹槽之間的間隔相等。旋臂7與 旋轉軸6固定連接(可以選擇焊接或者其它合適的固定連接方法)，并且旋臂7的軸線與旋 轉軸6的軸線相互垂直，定位盤8即位于旋臂7與軸承座1所限定的一段旋轉軸上， 一般需 要懸掛的東西(如對給發(fā)動機實驗時所用的數(shù)據(jù)采集箱)就懸掛在旋臂7上。 在旋臂7的下部固定連接有一定位基體16，所述定位基體16的中心軸線與旋臂7 的中心軸線相平行，可以采用焊接的形式將定位基體16焊接于旋臂7的下部；如圖3所示， 定位基體16具有一內腔，該內腔的一端封閉，其另一端完全開口 ，該開口端正對著定位盤8 的外周表面；定位基體16的內腔里設有一彈簧15和一短軸IO，彈簧位于短軸10 —端與定 位基體16內腔封閉端所限定的空間內，且彈簧15的軸線和短軸10的軸線都與定位基體16 內腔的軸線重合，短軸10端部與定位基體16內腔封閉端所限定的軸向長度小于彈簧15自 然伸長時的長度，從而短軸IO始終將彈簧15壓縮，且彈簧15對短軸IO始終有一個軸向推 力的作用，根據(jù)實際需要彈簧15的剛度可以隨便選擇；短軸10的靠近定位盤8的一端的端 面上具有半圓形凹槽，優(yōu)選該半圓形凹槽的半徑和軸向長度與定位盤8外周表面的半圓形 凹槽的半徑和軸向長度相同，且處于同一水平高度；當短軸IO端面的半圓形凹槽與定位盤 8外周表面的半圓形凹槽相對應時，兩個半圓形凹槽形成一個圓柱形腔體，該圓柱形墻體的軸線與旋轉軸6的軸線平行。在短軸10端面的半圓形凹槽中還設有一銷軸9，該銷軸9的 半徑和軸向長度與半圓形凹槽的半徑和軸向長度基本相等，只要保證銷軸9能在短軸10端 面的半圓形凹槽和定位盤8外周表面的半圓形凹槽形成的圓柱形墻體中發(fā)生轉動即可，在 彈簧15對短軸10施加推力的作用下，短軸10的端面緊緊地貼在定位盤8的外周表面，且 將銷軸9限定了短軸10的半圓形凹槽與定位盤8的外周表面所限定的空間內。定位基體 16的靠近定位盤8的端面到定位盤8的外周表面的最小距離小于短軸10端面的半圓形凹 槽的半徑值，從而定位基體16可限定銷軸9在短軸10的半圓形凹槽中的軸向移動。當定 位盤8外周表面的半圓形凹槽與短軸10端面的半圓形凹槽相對應時，銷軸9即位于此兩個 半圓形凹槽所形成的圓柱形的腔體中。 整個旋臂機構的旋轉以及定位的實現(xiàn)過程是在沒有外力作用并且當銷軸9位于 定位盤8外周的半圓形凹槽與短軸10端面的半圓形凹槽所形成的圓柱形腔體時，因為彈簧 15的推力的作用，短軸10的端面緊貼著定位盤8的外周表面，銷軸9并不受力的作用；在 沒有足夠外力的作用下銷軸9是不可能從該半圓形凹槽中滾動出來的，并且一直保持位于 其中的狀態(tài)，從而定位基體16便在銷軸9的阻礙下而不能發(fā)生相對于定位盤的轉動，最終 使得與定位基體16固定連接在一起的旋臂不能發(fā)生轉動，從而實現(xiàn)了懸掛物體的旋臂的 位置固定的作用；當需要改變旋臂7的位置時，人為的對旋臂7施加一個外力，使得旋臂7 有發(fā)生轉動運到的趨勢，在對旋臂7施加力的時候，該外力會通過定位基體16和短軸傳遞 到銷軸9，使得銷軸9有一個相對定位盤8外周表面半圓形凹槽的表面的轉動運動的趨勢， 當人為施加的外力增大到一定值并持續(xù)施加時，銷軸9發(fā)生轉動并對短軸施加一反作用力 使得彈簧15被進一步壓縮，最終銷軸9便從定位盤8外周表面的半圓形凹槽中整體滾動出 來，在持續(xù)外力的作用下，旋臂發(fā)生轉動運動，銷軸9在定位盤8的外周表面產(chǎn)生滾動運動， 直到銷軸運動到定位盤8外周表面下一個半圓形凹槽并且人為施加的外力減小為止，如此 便實現(xiàn)了旋臂7的位置的改變，從而實現(xiàn)了旋臂7的轉動。不難理解，旋臂7能夠實現(xiàn)旋轉 并固定的最小角度由定位盤8外周的各半圓形凹槽間的間隔決定。 本使用新型能夠很好實現(xiàn)旋臂的旋轉以及定位的供鞒，結構簡單，實現(xiàn)起來非常 容易；因為不需要使用電機，從而減少了制造和使用成本。 作為優(yōu)選，如圖4所示，可以在定位基體16的內腔中再設置一短軸即第二短軸14， 使得彈簧15位于短軸10與第二短軸14之間，并在定位基體16的內腔的封閉端上開設一 螺紋孔，一螺栓12穿過定位基體16內腔封閉端面的螺紋孔抵靠在第二短軸的端面上，擰動 螺栓12可以實現(xiàn)第二短軸14在定位基體16內腔內的軸向移動。 通過在定位基體內腔中再增設一個可受螺栓控制的第二短軸IO，使得擰動螺栓 12時便可改變第二短軸14相對定位基體16內腔封閉端的距離，從而也就改變了第二短軸 14端面與短軸IO之間的距離，從而達到了改變彈簧15被壓縮的程度，使得短軸IO受到彈 簧的壓縮力得到改變，即也就改變了短軸10對銷軸9的壓力，因此在需要改變短軸10對銷 軸9的壓力時只需擰動螺栓即可，而不需要再更換不同剛度的彈簧。 作為優(yōu)選，如圖1所示，可以將旋臂7設計成帶有一軸向的中心空腔13，并在該空 腔內設置一軸，即第二旋臂ll，該第二旋臂11的軸向長度要大于空腔13的軸向長度，并且 在外力作用下時旋臂11可在空腔13作軸向滑動，為了保證第二旋臂與空腔13配合的穩(wěn)定 性，可將第二旋臂11的橫截面形狀設計成與空腔13的橫截面形狀相同的形狀。[0018] 通過設置第二旋臂ll，則可在實際中將需要懸掛的物體懸掛于第二旋臂上，因為
第二旋臂11可在旋臂7的空腔中作軸向滑動，所以在外力的作用下，第二旋臂ll可以作相
對于定位盤8的徑向運動，即當旋臂7旋轉時，第二旋臂ll跟著旋轉，即周向運動，而同時
第二旋臂11還可作徑向運動，這樣就更好的滿足了所懸掛物體的定位要求。 上述實施例僅是為了對本實用新型進行說明，而不是對本實用新型的限制。本領
域的技術人員可以理解，在不脫離本實用新型構思的前提下，本實用新型還可有許多變型。
權利要求一種旋臂機構，包括旋轉軸、旋臂、支撐旋轉軸的軸承、固定軸承的軸承座，軸承支撐于旋轉軸的下端，旋臂與旋轉軸固定連接，并且旋臂的軸線與旋轉軸的軸線相互垂直，其特征在于，還包括有穿設于軸承座與旋臂之間的旋轉軸上的定位盤，所述定位盤與軸承座固定相連，定位盤的外周表面間隔地設有多個軸向半圓形凹槽，所述旋臂的下部固設有定位基體，所述定位基體具有一端開口的內腔，定位基體內腔的開口端正對定位盤的外周表面，定位基體內腔里設有一短軸和彈簧，所述彈簧位于短軸與定位基體內腔封閉端所限定的空間內，且彈簧處于被短軸壓縮的狀態(tài)，靠近定位盤的短軸的端面上設有軸線與定位盤上半圓形凹槽的軸線相平行的半圓形凹槽，在短軸端面的半圓形凹槽中設有一銷軸，當短軸端面的半圓形凹槽與定位盤外周的半圓形凹槽相對應時，可形成一圓柱形腔體，銷軸位于次此圓柱形腔體時可限制定位基體的轉動。
2. 根據(jù)權利要求l所述的可周向旋轉固定角度的旋臂機構，其特征在于，所述短軸端 面的半圓形凹槽與定位盤外周表面的半圓形凹槽的大小和形狀都相同，所述銷軸的半徑和 軸向長度與短軸端面的半圓形凹槽的半徑和軸向長度基本相等。
3. 根據(jù)權利要求1所述的旋臂機構，其特征在于，所述定位基體內還設有第二短軸，該 第二短軸位于定位基體內腔的封閉端，所述彈簧位于短軸與第二短軸之間，定位基體的封 閉端設有一螺紋孔，一螺栓穿過定位基體封閉端的螺紋孔抵靠在第二短軸的端面上。
4. 根據(jù)權利要求1所述的旋臂機構，其特征在于，所述旋臂具有一軸向空腔，該空腔內 設有一橫截面形狀與旋臂的空腔橫截面形狀相同的第二旋臂，所述第二旋臂可在旋臂的空 腔內沿空腔的軸線滑動，且第二旋臂的長度大于旋臂內腔的長度。
5. 根據(jù)權利要求1所述的旋臂機構，其特征在于，所述定位盤外周的半圓形凹槽相互 之間間隔均勻設置。
6. 根據(jù)權利要求1所述的旋臂機構，其特征在于，所述軸承為推力球軸承。
7. 根據(jù)權利要求5所述的旋臂機構，其特征在于，還包括深溝球軸承，所述深溝球軸承 位于推力球軸承上方，深溝球軸承和推力球軸承一起對旋轉軸進行支撐。
專利摘要本實用新型涉及一種旋臂機構，包括一旋轉軸、和旋轉軸垂直并固定連接的旋臂，旋轉軸由軸承支撐于固定不動的軸承座內，還包括定位部分，所述定位部分包括穿設于旋轉軸上的定位盤、與旋臂固定連接的定位基體、位于定位基體內的彈簧、短軸以及銷軸，定位盤的外周設有數(shù)個半圓形凹槽，短軸端面上也設有一同樣大小的半圓形凹槽，銷軸即位于短軸端面的凹槽中，當銷軸同時位于定位盤的半圓形凹槽中時便實現(xiàn)了旋臂定位，銷軸位于定位盤的不同凹槽中則保證了旋臂在不同角度處的固定。本實用新型提供的旋臂機構可以使得旋臂實現(xiàn)固定角度的轉動，結構簡單、成本低、實現(xiàn)起來比較容易，適合推廣應用。
文檔編號G01M15/00GK201476962SQ20092013376
公開日2010年5月19日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權日2009年7月3日
發(fā)明者梁國虎, 羅剛 申請人:比亞迪股份有限公司