[其他]升降自动平衡装置

说明书

本实用新型涉及一种设计、制图和微机控制台的自动升降装置，能自动平衡载荷。它适宜于经常需要升降调节而必须在任意所需的高度位置上进行自由定位的场合。

现有设计制图台架主要有气动式和机械四连杆式两类。气动式是目前国际上较先进的技术。气动台架是依靠气筒内所冲的氩气作为升降载荷的动力，但由于气体的单向性无法完全克服，所以气动台架在向下降时需要施加六到七公斤的力。

中国现有的行销市场的机械四连杆台架是依靠机械四连杆机构，并用重达二十五公斤的配重来平衡载荷。由于这种结构比较原始，所以升降时失重严重，在其极限位置有重心偏离现象，而且它外形大而笨重，给设计等工作带来很大困难。

本实用新型的任务是提供一种改进的绘图台架“升降自动平衡装置”。它克服了以上两类结构的不足，能够方便使用者在原地坐着就能自由调节台架的升降，并且在规范高度内的任意位置上能自动平衡。在不启用时，制动器也能使台架悬在所需位置上静止不动。

本实用新型的目的是为了从结构上根本改变目前中国机械四连杆台架的落后状态，并使其使用性能和经济性超过目前进口的气动台架。它性能稳定，占地面积小，结构设计简单合理。其平衡轮系统的形成和组合均采用一次性成形冲压工艺。

本实用新型是通过以下方式实现的，它运用了“力偶理论”，其核心是一对大小相等而相反偏置，具有“变力偶矩”功能的平衡轮，其一轮由绕着钢丝绳与复合弹簧连接，其另一轮绕着能量补充拉簧，两轮在牵连运动中同步旋转并释放（或储存）能量，经钢丝绳的牵引和复合弹簧的能量传递而构成一个合力，从而，使台架在升降或静止状态中自动保持平衡。

本实用新型不同于现有产品的特征是简单而不需要外加重力或动力的牵引，能将三十五公斤的台架或五十公斤台架提升二百五十到三百毫米高度或三百到三百五十毫米高度并保持自动平衡。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

附图（1）和（2）是本实用新型“升降自动平衡装置”的传动原理图。

本实用新型的核心是一对以“对数螺旋线”为工作母线的平衡轮（1）、（2），它在同步旋转运动中具有“变力偶矩”功能，其偏置力矩的变化规律是由其母线的等比性质所决定的，即当θ从零（0）起到2π（或单位圆弧轴）按等差级数递增时，则极径ρ按等比级数递增，公比是e2πm。

平衡轮（1）、（2）的工作母线所采用的方程是ρ＝e0.2745θ，采用2π圆弧轴，φ＝74°39′。采用这一方程，平衡轮（1）、（2）通过同步旋转运动能将三十五公斤台架（12）提升二百五十到三百毫米高度；或ρ＝eθ，采用单位圆弧轴，φ＝80°57′。采用这一方程，能将五十公斤台架提升三百到三百五十毫米高度，两者原理完全相同，只是实施时后者适宜于在较重载荷下工作，但无论采用上述何种方程，平衡轮（1）、（2）的工作母线均为上述极坐标方程中自450°——710°（度）的一段“对数螺旋线”。极轴单位比例3：1。

“对数螺旋线”的极坐标中心位移到点（5.83，149°）或（8.7，140°19′）为平衡轮（1）、（2）分别采用上述两种方程时的旋转中心。同时，平衡轮（1）与（2）的工作母线相反偏置，以两极坐标成25°——40°（度）夹角定位。平衡轮（1）、（2）的偏置重量（自重）采用上述两种方程时分别是二到四公斤或二点五到四点五公斤。

为了简易有效地解决平衡轮（1）、（2）的工作母线，即“对数螺旋线”的“非规则形状”的成形方法，实施时所采用一次性冲压成形加工，然后分两组共十片定向逐片点焊定位、组合成件。采用此种方法成形后的“非规则形状”曲线轮廓，事后无须再进行加工，清理轮槽内的形状。倘若与理想的失蜡铸造方法成形相比，单材料费就节省近三分之二（以平衡轮自重二到四公斤计算）。

按附图（1）“升降自动平衡装置”中的一对以“对数螺旋线”为工作母线，并构成两力矩一正一反偏置的平衡轮（1），（2）。在轮（1）和轮（2）的工作母线的最边缘端（710°）处，即在其极坐标的（100COS12°，12°）位置上，是钢丝绳（5）及能量补充拉簧（3）的牵引固定点（M）及（N）。轮（1）以（M）点为牵引端，在其工作母线上以逆时针方向牵引着钢丝绳（5），经过渡轮（13）及换向轮（14）与套在导向杆（16）上的复合弹簧（6）的簧托（15）和导向体（19）分别相互固定；轮（2）以（N）点为牵引端，在其母线上以顺时针方向牵引着能量补充拉簧（3）、其下端与调节轮（4）相互连结。