[发明专利]柔顺恒力支撑机构

说明书

技术领域

本发明属于柔顺机构领域，涉及一种柔顺恒力支撑机构，具有结构简单、制造方便、造价低、使用可靠等特点，可用于很多需要恒定力支撑的场合，比如医疗、家电、交通、建筑、冶金等领域的机械产品中。

背景技术

恒力机构在一个较大的运动输入范围内其输出端产生的反力是基本不变的。当前的恒力机构一般都是刚性恒力机构，如CN101652594 A，CN 101545562 A等，都是通过改变线弹性弹簧或蝶形弹簧作用的矩来实现恒力，或通过组合线弹性弹簧亦或蝶形弹簧于不同方位上，当输出端按指定方向运动时，一个（或一部分）弹簧变形增大，同时另一个（或另一部分）弹簧的变形减小，使得相互补偿后输出端产生的总体反力基本保持恒定。受机构的复杂性及重量的限制，当前的恒力机构大多用于吊架与支架等工程领域，而在生活领域很少应用，比如用于下肢受伤病人的医疗器械均为刚性机构，CN 2128879Y，CN 2885222Y等，均未考虑柔顺恒力机构的应用，且使用时只能躺着或坐着，大大降低了便利性、舒适性及康复活动的主动性；又如常见的电脑显示器支座或大型电子显示屏大都是用刚性机构支撑，使其无法得到在某些场合所需的上下移动，降低了实用性，而有可移动性的支座CN 101178944A ，结构复杂，大大降低了支座的简易性及经济性。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、造价低廉、稳定性好的柔顺恒力支撑机构，该机构可以在一定的位移范围内实现恒定力输出来支撑其他物体，如用于康复器械支撑下肢受伤病人的上身重量、用于显示器的支撑座等。

本发明所采用的技术方案是：柔顺恒力支撑机构，其特征是：它将柔性杆、刚性杆按顺序与导向块固结形成组合杆，所述的柔性杆包括第一柔性杆、第二柔性杆、第三柔性杆、第四柔性杆；刚性杆包括第一刚性杆和第二刚性杆；第一柔性杆、第二柔性杆跨接在第一刚性杆的两端构成第一柔性单元；第三柔性杆、第四柔性杆跨接在第二刚性杆的两端构成第二柔性单元；第一柔性单元和第二柔性单元串接。

所述的组合杆一端固结于框架、另一端固结于滑块，其中各杆轴线与导轨长度方向的中心线平行，滑块在导轨中运动；外力F使滑块在导轨中运动时，组合杆产生一个大小恒定的支撑反力，实现位移段内对物体的恒定支撑。

所述的框架和导轨是固定和限制组合杆运动的结构体，框架和导轨或连接为一体，形成上下结构；或上下分开独立固定。

所述的组合杆输出恒力大小与柔性杆的截面形状和长度以及有刚性杆的长度有关，截面大，输出恒力大；截面小，输出恒力小；长度长，输出恒力小；长度短，输出恒力大。

所述的第一柔性单元和第二柔性单元之间可以直接串接或通过导向块串接。

所述的柔性杆的长度是指柔性杆的两端固结点之间发生弯曲变形段的长度；刚性杆的长度是指机构中不发生柔性变形段的长度。

所述的柔性杆在机构运动过程中发生弯曲变形，刚性杆在机构运动过程中无弯曲、扭转等变形。

所述的组合杆以单组连接在导轨与框架之间，或多组并联连接在导轨与框架之间，多组组合杆共用一个导向块，使柔性杆和刚性杆在不受外力时平行。

所述的组合杆两端固结连接点上，接点一端或两端受平行于组合杆轴线方向的外力F后，使组合杆产生一个大小恒定的支撑反力，作用在两端固结的连接点上或实现对其中一个连接点的恒定支撑。

本发明的有益效果是：成功地实现了柔顺恒力支撑机构。其特征是：滑块在导轨中滑动，滑块的一端连接组合杆，组合杆由柔性杆和刚性杆按一定长度和顺序与导向块组合而成，另一端固结在框架上，当外力施加于滑块上，使滑块向框架的方向运动时，组合杆提供一个恒定的支撑反力，实现了柔顺恒力支撑机构在一定的位移范围内输出恒定力来支撑其他物体，且机构运动时将外力做的功储存在柔性部件中，当有形变的柔性件恢复原形时会将储存的能量全部释放，能量损失极小。改变组合杆中柔性杆和刚性杆的长度或柔性杆的截面时，可改变支撑力的大小以适用于各种需求。

由于这种柔顺恒力支撑机构结构简单、制造容易、携带便利，可以用于需要恒力输出的场合与领域，比如不同身高及体重的下肢受伤病人在康复过程中对上体支撑的实现、对电脑显示器可移动支撑的实现、用作机器人腿部来支撑上体的实现，以及健身器材中恒定力的实现、医疗外科手术过程中肢体辅助支撑的实现、在机械加工过程中恒定夹持力的实现、检测或测量时恒定接触力的实现、工程中吊架或支撑架的实现等。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明做进一步说明：

图1是柔顺恒力支撑机构的结构示意图；