CN101371069B - 提升机构系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明包括显示器定位组件，其包括支撑件、由支撑件支撑的显示器、和平衡机构，所述平衡机构由显示器承载，并且可操作地连接到支撑件。本发明还包括用于选择性地暴露显示器的物品，其包括基本平坦的支撑表面，所述表面具有第一侧和与第一侧相反的第二侧。可操作地连接到显示器的平衡机构可位于存储位置和暴露位置之间，存储位置在基本平坦的支撑表面的第一侧的附近，暴露位置在基本平坦的支撑表面的第二侧的附近。本发明还包括用于使物体的自由下落停止的组件。所述组件可包括外部滑动装置和制动器，所述外部滑动装置与内部滑动装置滑动地或者滚动地接合，制动器包括至少一个枢转元件，可联结到内部滑动装置。

Description

提升机构系统和方法

技术领域

本发明大致涉及这样一种设备，该设备用于沿着竖直方向或者水平方向或者其它方向支撑负荷或者用于提供恒定的或者变化的预先确定的力。

背景技术

近年来，由于多个原因，人机工程学方面的考虑越来越重要。例如，当在人机工程学方面友好的环境中工作时，工人的产出率通常更高。另外，当工人被迫使在人机工程学方面不适合的环境中工作时，他们会受到伤害和/或以不合标准的水平工作。

许多工作涉及利用个人计算机和/或显示器工作。在这些工作中，个人计算机和/或显示器可以由多个操作者在一天中不同的时刻使用。在一些环境中，在一天中，一个计算机和/或监视器可以由多个不同身材的并且具有不同偏好的人使用。给定人们身材的差异以及他们偏好的差异，在一个环境中被调节用于个人的监视器或显示器对于另一个人可能是不适合的。例如，使用相同的计算机和监视器，孩子将具有与成人不同的物理空间需要。

在许多环境中，操作者使用计算机持续很长时间，这增加了操作者的舒适性的重要性。操作者可以不顾不适、烦闷、和不方便而选择使用之前的使用者所保留的监视器，所述不适、烦闷和不方便是由于使用对于另一个人进行优化的设置而造成的。这种类型的情况会导致不合规格的工作表现，并且在长时间使用后甚至会造成伤害。

在一些情况中，人们必须以各种姿势进行操作。例如，一个可能需要在坐着的位置进行一些操作，并且其它则要求在站立的位置进行。在这种情况中，坐着操作和站立操作会需要相同的工作台。这种工作台可包括计算机监视器、键盘和/或鼠标。

另外，因为监视器的尺寸和重量不同，调节的简易性是重要的考虑。对于需要经常调节的监视器，已经利用与气压弹簧联结的臂为监视器提供了可调节能力，其中，所述臂与桌子或者竖直表面铰接地联结。然而，气压弹簧非常昂贵，并且随着时间推移，气体可能会泄漏。另外，气压弹簧需要大量的空间，例如臂的长度，这在一些应用中会是额外的费用，例如在医院中。

发明内容

本发明的实施例可以在各种环境中实现以抬高和降低多个物体。实例包括抬高和降低所有尺寸的视频监视器和计算装置、家具的工作表面、产品装配工具和提升装置、工作负荷转移装置、竖直方向运动设备、机器人控制装置和窗户。

另外，本发明的实施例可用于提供沿着向上和向下以外的方向(例如水平方向)的力。这种应用的实例包括但不限于用于机器工具的连续恒定的力供给系统、水平定向运动设备、抽屉关闭应用和门关闭应用。

在本发明的一些实施例中，可支撑用于个人计算机或者电视的显示器监视器(例如扁平面板显示器，如液晶显示器或等离子显示器)。一些情况不需要将个人计算机和/或显示器监视器直接放置在桌子上或者计算机机箱上。在本发明的一些实施例中，计算机监视器可安装在提升结构上以增大桌面空间或者响应不同操作者的人机工程需要。在本发明的一些实施例中，监视器可以安装到表面(例如墙壁)上，而不是将监视器放置在桌子上或者小车上。

本发明的实施例可提供一个或多个下面的优点。例如，本发明的实施例可以以相对低的成本提供高的可靠性。相比例如使用电动机、液压电动机或者气压弹簧作为能量源的应用，一些实施例可以以更廉价的方式制造和/或维护。为了说明，本发明的一些实施例可使用螺旋弹簧，并且适用于用在本发明中的螺旋弹簧例如会造成18分的量级的成本。相反，适用于在提升机构中使用的气压弹簧会造成大约6美元的成本。通过另一个涉及螺旋弹簧实施例的实例，为80磅的负荷提供支撑以移动20英寸的提升机构仅使用大约4美元价值的螺旋弹簧。相反，现有技术的提升技术，能够支撑70磅的负荷穿过16英寸的移动距离，会需要例如两个气压弹簧，每个成本22美元。

在一些实施例中，本发明包括一种显示器定位组件，其包括支撑件、由支撑件支撑的显示器、和平衡机构，平衡机构由显示器承载，并且可操作地连接到支撑件。平衡机构可用于使支撑件和显示器之间的力平衡，以提供显示器相对于支撑件的竖直调节。本发明的实施例还包括这种设备的装配和使用方法。

在一些实施例中，本发明包括一种用于选择性地暴露显示器的物品，其包括基本平坦的支撑表面，所述表面具有第一侧和与第一侧相反的第二侧。可操作地连接到显示器的平衡机构可位于存储位置和暴露位置之间，存储位置位于基本平坦的支撑表面的第一侧附近，暴露位置位于基本平坦的支撑表面的第二侧附近。平衡机构使支撑表面和显示器之间的力平衡，以提供显示器相对于支撑表面的调节。在一些实施例中，平衡机构具有固定部件和可移动部件，所述固定部件在功能上联接到基本平坦的支撑表面，所述可移动部件功能上联接到显示器，并且固定部件和可移动部件可设置成彼此滑动地或者滚动地接合。本发明的实施例还包括这种设备的装配和使用方法。

在一些实施例中，为了提供另外的安全性，本发明包括一种用于使物体的自由下落停止的组件。该组件可包括外部滑动装置，所述外部滑动装置与内部滑动装置滑动地或者滚动地接合，并且制动器可联结到内部滑动装置。制动器可包括至少一个枢转元件和能量存储元件，能量存储元件通常由力保持在伸展状态，其中当去除所述力时，能量存储元件将枢转元件向外偏压以与外部滑动装置接合，以防止联结到内部滑动装置的物体的自由下落。本发明的实施例还包括这种设备的装配和使用方法。

附图说明

图1是根据本发明的典型实施例的设备的正面图。

图2是上图所示的设备的另外的正面图。

图3是上图所示的设备的透视图。

图4是上图所示的设备的另外的透视图。

图5是根据本发明的另外的典型实施例的设备的平面图。

图6是根据本发明的典型实施例的设备的正面图。

图7是上图所示的设备的另外的正面图。

图8是上图所示的设备的另外的正面图。

图9是上图所示的设备的另外的正面图。

图10是根据本发明的另外的典型实施例的设备的正视图。

图11是上图所示的设备的另外的正视图。

图12是根据本发明的典型实施例的设备的透视图。

图13是上图所示的设备的分解视图。

图14是根据本发明的另外的典型实施例的显示器和支柱的侧面平面图。

图15是根据本发明的典型实施例的显示器和支柱的分解透视图。

图16是根据本发明的典型实施例的显示器和支柱的分解透视图。

图16A是根据本发明的典型实施例的提升装置单元的切开视图。

图17A和B是根据本发明的典型实施例的显示器和支柱的侧面平面图。

图18A和B是根据本发明的典型实施例的显示器和支柱的侧面平面图。

图19A和B是根据本发明的典型实施例的显示器和支柱的侧面平面图。

图20是根据本发明的典型实施例的显示器的后部平面图。

图21A是根据本发明的典型实施例的显示器的侧面平面图。

图21B是根据本发明的典型实施例的组件的侧面平面图。

图22是根据本发明的典型实施例的组件的后部平面图。

图23是根据本发明的另外的典型实施例的具有基本平坦的支撑表面的物品的透视图。

图24是根据本发明的典型实施例的具有基本平坦的支撑表面的物品的透视图。

图25是根据本发明的典型实施例的具有基本平坦的支撑表面的物品的透视图。

图26A是根据本发明的典型实施例的具有基本平坦的支撑表面的物品的透视图。

图26B是根据本发明的典型实施例的具有基本平坦的支撑表面的物品的示意性侧视图。

图26C是根据本发明的典型实施例的具有基本平坦的支撑表面的物品的示意性仰视图。

图27是根据本发明的典型实施例的滑动组件的俯视图。

图28是图27的滑动组件的透视图。

图29A-29C是根据本发明的典型实施例的子弹类型机构的剖视图。

图30A是根据本发明的实施例的滑动组件的侧面平面图。

图30B是沿着图30A的剖面线AA截取的滑动组件和制动器的剖视图。

图30C是图30B的圆圈B内的区域的放大视图。

图31A是根据本发明的实施例的滑动组件的侧面平面图。

图31B是沿着图31A的剖面线AA截取的滑动组件和启动的制动器的剖视图。

图31C是图31B的圆圈B内的区域的放大视图。

图32是根据本发明的实施例的小车的透视图。

图33是根据本发明的实施例的小车的透视图。

具体实施方式

下面详细的描述应当参考附图进行阅读，其中在不同的附图中，相同的元件用相同的附图标记表示。附图示出了选择性的实施例，并且不用于限制本发明的范围，附图不必是成比例的。对于选择的元件提供结构、材料、尺寸和制造方法的实例。所有其它元件使用对于本领域的普通技术人员公知的那些技术。本领域的普通技术人员将认为，所提供的许多实例具有可使用的适合的替换方案。

图1是根据本发明的典型实施例的设备100的正视图。图1的设备100包括第一滑动装置102、第二滑动装置104和平衡机构106。第一滑动装置102包括第一内轨108和第一外轨120，所述第一内轨和第一外轨设置成彼此滑动接合。在图1的实施例中，平衡机构106提供第一内轨108和第一外轨120之间的平衡力。

设备100的第二滑动装置104包括第二内轨122和第二外轨124，所述第二内轨和第二外轨设置成彼此滑动接合。在图1的实施例中，第一滑动装置102和第二滑动装置104都设置在基本伸出的状态中。参考图1，应当认为，第一内轨108的远端126与第一外轨120的远端127间隔开距离DA。平衡机构106的轮子134由第一外轨120和第二外轨124枢转地支撑，同时轮子134可围绕枢转轴线136自由旋转。在图1的实施例中，轮子134通过凸缘138联结到第一外轨120和第二外轨124。

在图1的实施例中，轮子134包括滑轮元件140和凸轮元件142。轮子134的滑轮元件140通过第二缆索144和支架146联结到第一滑动装置102的第一内轨108。在图1的实施例中，通过使第一内轨108的远端126朝着第一外轨120的远端127移动，轮子134可以被迫使沿着逆时针方向148旋转。然而在本发明的一些实施例中，轮子134被弹簧偏压以沿着顺时针方向旋转。这种偏压提供了第一内轨108和第一外轨120之间的平衡力。

在图1的实施例中，轮子134的凸轮元件142通过第一缆索162和底部弹簧板152联结到弹簧150。在图1中，第一缆索162示为在第一交点154处接触凸轮元件142。第一基准线156示为穿过图1中的轮子134的枢转轴线136和第一交点154。

图2是上图所示的设备100的另外的正视图。在图2的实施例中，轮子134和第一基准线156已经相对于上图所示的位置沿着逆时针方向旋转。参考附图，应当认为，第一基准线156和轮子134已经被一致地旋转(即第一基准线156的旋转角度与轮子134的旋转角度相同)。

在图2的实施例中，设备100已经呈现出基本回退的状态，该状态中，第一内轨108的远端126的位置更加靠近第一外轨120的远端127(相对于上图所示的状态)。在图2中，第一内部滑动装置128的远端126和第一外轨120的远端127之间的距离以DB表示。参考图2，应当认为，距离DB小于第一内轨108的长度。另外应当认为，距离DB小于上图中所示的距离DA。

在图2中，第一缆索162示为在第二交点164处接触凸轮元件142。第二基准线166示为穿过图2中的轮子134的枢转轴线136和第二交点164。第二基准线166和第一基准线156限定图2中的角度168。在图2的实施例中，角度168代表与轮子134相关的移动的旋转范围。参考附图，应当认为，轮子134具有与设备100的展开结构相对应的第一角度定向。还应当认为，轮子134具有与设备100的收缩结构相对应的第二角度定向。

图3是上图示出的设备100的透视图。设备100包括平衡机构106，机构106能够提供第一内轨108和第一外轨120之间的平衡力。在图3的实施例中，第一内轨108相对于第一外轨120设置在基本回退的位置。

在图3的实施例中，平衡机构106包括轮子134和弹簧150。弹簧150设置在图3中的底部弹簧板152和顶部弹簧板153之间。在图3的实施例中，弹簧150能够呈现出松弛的形状和多个压缩的形状。例如，当没有力作用在弹簧150上以将它保持压缩时，弹簧150可呈现出完全松弛的形状。在图3的实施例中，弹簧150被示出为相对于它的松弛形状具有某种程度的压缩形状。

弹簧150通过第一缆索162联结到轮子134的凸轮元件142，从而弹簧150将轮子134偏压以沿着顺时针方向旋转。轮子134的滑轮部分170通过第二缆索144联结到第一滑动装置102的第一内轨108。平衡力通过第二缆索144和平衡机构106的轮子134施加在第一内轨108和第一外轨120之间。在本发明的一些有用实施例中，凸轮元件142的形状和位置被设计成使得由第一缆索162施加到轮子134的扭矩基本恒定，而由第一缆索162施加到轮子134的力则变化。当发生这种情况时，第二缆索144优选向第一内轨108施加基本恒定的平衡力。

图4是上图所示的设备100的另外的透视图。在图4中，弹簧150示为呈现出这样的形状，该形状相比上图所示的形状受到较小的压缩。在图4的实施例中，第一内轨108相对于第一外轨120设置在基本伸出的位置。因此，设备100示为处于基本伸出的状态，其中第一内轨108的远端126的位置离第一外轨120的远端127更远(相对于上图所示的状态)。

图5是根据本发明的另外的典型实施例的设备300的平面图。图5的设备300包括第一滑动装置302，滑动装置302包括第一内轨308和第一外轨320。参考图5，应当认为，多个球372设置在第一内轨308和第一外轨320之间。设备300还包括第二滑动装置304，装置304包括第二内轨322、第二外轨324和设置在其间的多个球372。

在图5中，凸缘338示为围绕第一滑动装置302和第二滑动装置304设置。凸缘338由固定件374固定到第一滑动装置302的第一外轨320。第二固定件374示为将第二外轨324固定到凸缘338。在图5的实施例中，轴376通过多个固定件378固定到凸缘338。在图5的实施例中，轴376可旋转地支撑平衡机构306的轮子334。

在图5的实施例中，平衡机构306还包括弹簧350。轮子334的凸轮元件342通过第一缆索362和底部弹簧板352联结到弹簧350。轮子334的滑轮元件340通过第二缆索344和支架346联结到第一滑动装置302的第一内轨308。在图5的实施例中，有利的是，平衡机构306可提供第一内轨308和第一外轨320之间的平衡力。在本发明的一些有用实施例中，凸轮元件342的形状和位置被设计成使得由第一缆索362施加到轮子334的扭矩基本恒定，而由第一缆索362施加到轮子334的力则改变。当发生这种情况时，第二缆索344优选向第一内轨308施加基本恒定的平衡力。

参考图5，应当认为，第一外轨320的外表面380和第二外轨324的外表面380限定第一基准平面382和第二基准平面384。在图5的实施例中，平衡机构306设置在第一基准平面382和第二基准平面384之间。同样在图5的实施例中，平衡机构306设置在由第一外轨320的外表面380限定的投影386内。在图5中，投影386在第一基准平面382和第二基准平面384之间延伸。

图6是根据本发明的典型实施例的设备500的正视图。图6的设备500包括平衡机构506，机构506联结在第一内轨508和第一外轨520之间。有利的是，平衡机构506可提供第一内轨508和第一外轨520之间的平衡力。在图6的实施例中，平衡机构506包括轮子534和弹簧550。

在图6的实施例中，轮子534包括凸轮元件542，元件542通过第一缆索562和底部弹簧板552联结到弹簧550。在本发明的一些有用实施例中，凸轮元件542的形状和位置被设计成使得由弹簧550施加到轮子534的扭矩基本恒定，而由弹簧550施加到轮子534的力则变化。弹簧550提供的力例如可随着弹簧550的偏移的改变而改变。

在图6的实施例中，弹簧550能够呈现出松弛的形状和多个压缩的形状。例如，当没有力作用在弹簧550上以将它保持压缩时，弹簧550可呈现出完全松弛的形状。在图6的实施例中，弹簧550被示为相对于它的松弛形状具有某种程度的压缩形状。当弹簧550呈现出图6所示的形状时，弹簧550具有长度LA。

在图6的实施例中，轮子534包括滑轮元件540，元件540通过支架546和第二缆索544联结到第一滑动装置502的第一内轨508。因此，通过使第一内轨508的远端526朝着第一外轨520的远端527移动，轮子534可以被迫使沿着逆时针方向旋转。在本发明的一些有用实施例中，第二缆索544向第一内轨508施加基本恒定的平衡力。

图7是上图所示的设备500的另外的正视图。在图7的实施例中，设备500示为处于基本回退的状态，其中第一内轨508的远端526的位置更加靠近第一外轨520的远端527(相对于上图所示的状态)。弹簧550的总长度在图7中以LB表示。在图7中，弹簧550示为呈现出这样的形状，该形状比上图所示的形状受到更大的压缩。因此，图7所示的长度LB基本小于上图所示的长度LA。

图8是上图所示的设备500的另外的正视图。图8的设备500包括平衡机构506，机构506包括弹簧550，弹簧550设置在底部弹簧板552和顶部弹簧板553之间。顶部弹簧板553通过调节螺杆590联结到设备500的底座588。顶部弹簧板553和底座588之间的距离可以通过旋转调节螺杆590而被调节。

在图8的实施例中，顶部弹簧板553已经被设置成使得弹簧550呈现出长度LC。参考附图，应当认为，长度LC基本小于图6所示的长度LA。在图8的实施例中，弹簧550能够呈现出松弛的形状和多个压缩的形状。例如，当没有力作用在弹簧550上以将它保持压缩时，弹簧550可呈现出完全松弛的形状。在图8的实施例中，弹簧550示为相对于它的松弛形状具有某种程度的压缩形状。

设备500的底座588联结到第一外轨520和第二外轨524。设备500的凸缘538同样联结到第一外轨520和第二外轨524。平衡机构506的轮子534由凸缘538、第一外轨520和第二外轨524枢转地支撑。在图8的实施例中，平衡机构506联接在第一内轨508和第一外轨520之间。有利的是，平衡机构506可提供第一内轨508和第一外轨520之间的平衡力。在图8的实施例中，由平衡机构506提供的平衡力可以通过旋转调节螺杆590而被调节。

在图8的实施例中，平衡机构的轮子534包括凸轮元件542，元件542通过第一缆索562和底部弹簧板552联接到弹簧550。在本发明的一些有用实施例中，凸轮元件542的形状和位置被设计成使得由弹簧550施加到轮子534的扭矩基本恒定，而由弹簧550施加到轮子534的力则改变。由弹簧550提供的力例如可以随着弹簧550的偏移的改变而改变。

在图8的实施例中，轮子534包括滑轮元件540，滑轮元件540通过支架546和第二缆索544联结到第一滑动装置502的第一内轨508。因此，通过使第一内轨508的远端526朝着第一外轨520的远端527移动，轮子534可以被迫使沿着逆时针方向548旋转。在本发明的一些有用实施例中，第二缆索544向第一内轨508施加基本恒定的平衡力。

图9是上图所示的设备500的另外的正视图。在图9的实施例中，设备500示为处于基本回退的状态，其中第一内轨508的远端526的位置更加靠近第一外轨520的远端527(相对于上图所示的状态)。弹簧550的总长度在图9中以LD表示。在图9中，弹簧550示为呈现出这样的形状，该形状比上图所示的形状受到更大的压缩。因此，图9所示的长度LD基本小于上图所示的长度LC。

图10是根据本发明的另外的典型实施例的设备700的正视图。设备700包括底座788和轨道车(trolley)792，所述轨道车相对于底座788优选自由移动。在图10的实施例中，轨道车792的运动由第一引导装置794和第二引导装置796引导。

设备700还包括平衡机构706，用于提供轨道车792和底座788之间的平衡力。在图10的实施例中，平衡机构706包括轮子734，轮子734包括滑轮元件740和凸轮元件742。在图10的实施例中，第二缆索744示为在滑轮元件740和轨道车792之间延伸。第二缆索744在固定位置798处连接到轨道车792。固定位置798在图10中以圆圈表示。

设备700还包括第一缆索762，缆索762具有第一端200和第二端202。第一缆索762的第二端202在图10中以正方形表示。在图10的实施例中，第一缆索762的第一端200连接到轮子734的凸轮元件742。力F示为在第一缆索762的第二端202附近作用的第一缆索762上。

在图10的实施例中，设备700的第一缆索762将轮子的凸轮元件连接到能量源ES用于将轮子偏压以沿着第一方向旋转。在本发明的一些有用实施例中，凸轮元件的形状和位置被设计成使得由第一缆索施加到轮子的扭矩基本恒定或者以预定的方式改变，同时能量源的输出发生改变。

在图10的实施例中，能量源ES包括多个拉伸弹簧770。在这个典型实施例中，能量源ES的输出可以作为拉伸弹簧770的偏移的函数而改变。图10的设备700还包括调节机构ADJ，其可用于改变能量源ES的输出。参考图10，应当认为，拉伸弹簧770在底部弹簧板772和顶部弹簧板773之间延伸。底部弹簧板772通过调节螺杆790联结到设备700的底座788。底部弹簧板772相对于底座788的位置可以通过旋转调节螺杆790而被调节。

在图10的实施例中，轮子734由底座788枢转地支撑，从而轮子734围绕枢转轴线736枢转。在图10中，第一缆索762示为在第一交点754处接触凸轮元件742。第一基准线756示为穿过图10中的轮子734的枢转轴线736和第一交点754。在图10的实施例中，第一交点754和枢转轴线736间隔开第一半径RA。

在本发明的一些有用实施例中，凸轮元件742的形状和位置被设计成使得由第一缆索762施加到轮子734的扭矩基本恒定，而由第一缆索762施加到轮子734的力则改变。在本发明的一些实施例中，例如，凸轮元件742的有效半径作为轮子734的角度定向的函数而改变。同样在本发明的一些有用实施例中，凸轮元件742的有效半径可作为平衡机构706的弹簧的位移的函数而改变。

图11是上图所示的设备700的另外的正视图。参考附图，应当认为，轮子734具有与轨道车792的第一位置相对应的第一角度定向、以及与轨道车792的第二位置相对应的第二角度定向。轨道车792的第一位置在上图中示出，并且轨道车792的第二位置在图11中示出。

在图11中，第一缆索762示为在第二交点764处与凸轮元件742接触。第二基准线766示为穿过图11中的轮子734的枢转轴线736和第二交点764。在图10的实施例中，第二交点764和枢转轴线736间隔第二半径RB。参考附图，应当认为，半径RB基本小于上图所示的半径RA。

图12是根据本发明的典型实施例的设备900的透视图。图12的设备900包括头部(head)204，头部204通过第一滑动装置902和第二滑动装置904滑动地联结到底座988。在图12的实施例中，头部204连接到第一滑动装置902的第一内轨908和第二滑动装置904的第二内轨922。在图12中，底座988示为连接到第一滑动装置902的第一外轨920和第二滑动装置904的第二外轨924。图12的设备900还包括平衡机构906，机构906联结在底座988和头部204之间用于提供平衡力。在图12的实施例中，平衡机构906包括轮子206。

在图12的实施例中，安装支架248由枢转机构208联结到头部204。例如电子显示器的装置可以固定到安装支架248，从而设备900将所述装置支撑在适合的位置。在图12的实施例中，有利的是，枢转机构208为安装支架248提供倾斜运动，从而安装支架248可以以适合的倾斜角度设置。在优选实施例中，头部204和底座988可相对彼此移动，用于选择性地重新定位所述装置。例如，头部204可以相对于底座988抬高和降低。

图13是上图所示的设备900的分解视图。在图13中，应当认为，枢转机构208包括多个扭力弹簧220。每个扭力弹簧220的第一支腿222与由第一结构元件226限定的凹口224接合。调节板228接合每个扭力弹簧220的第二支腿232。倾斜调节螺杆230可用于调节每个扭力弹簧220的第二支腿232的位置。

第一结构元件226可以通过多个螺栓238枢转地连接到第二结构元件236。在图13中，应当认为，第二结构元件236限定螺纹孔240。螺纹孔240优选适用于接纳倾斜调节螺杆230。安装支架248可以通过螺栓242枢转地连接到第一结构元件226。

如上所述，此处所述的多个平衡机构106中的任一个可用于提升显示器1100，例如用于计算机或者电视机的扁平面板显示器(例如LCD或者等离子)。通常，显示器1100具有适用于显示图像的第一侧和与第一侧相反的第二侧104，如图14和15所示。

如图14-17B所示，平衡机构1110，例如此处所述的任一种平衡机构，可以由显示器1100承载(例如在其上或者其内)。这种平衡机构可连接到支撑件1120，例如支柱(stand)或者墙壁安装件，从而为显示器1100提供不可伸缩的竖直调节。

平衡机构可以在任何适合的位置承载在显示器1100上或者内。例如，平衡机构可以封闭在显示器壳体1130内。如图15和图16所示，盖子1140可以封闭平衡机构，从而当显示器上下移动时它对于操作者来说不可见。在这些实施例中，腔1150可以包括在显示器的第二侧1004的附近，其中腔1150的尺寸被设计成接纳平衡机构。在其它实施例中，平衡机构可以承载在显示器的外部上，如图17A和17B所示。

包括承载在显示器上或者内的平衡机构的实施例允许支撑件1120结构的更大的变型。例如，与容纳提升装置的支撑件相比，支撑件1120可以更细，并且具有更多的几何形状(例如弧形的)变化。如图15所示，支柱1120可包括一个或多个孔隙1162以提供从支柱的一侧到支柱的相反侧的相对不受阻隔的视线。另外，在一些实施例中，支撑件1120容纳倾斜机构1160以允许显示器的倾斜以及竖直调节，如图18A和18B以及图19A和19B清楚所示。

平衡机构可以通过任何适合的方式在功能上联结到显示器和支柱。在一些实施例中，平衡机构结合在提升装置单元1164中。这种提升装置单元1164可包括方便的独立的(self contained)力平衡系统，该系统可以安装在许多环境中以增大平衡力，用于使得调节容易。如图16所示，显示器可具有腔1150，腔1150的形状(例如矩形)适用于接纳提升装置单元1164并且与之配合。在这些实施例中，通过将它放置在腔1150内，提升装置单元1164可以在功能上联结到显示器。在这些实施例中，盖子1140可包括一个或多个槽1170，槽1170适用于允许承载在提升装置单元1164上的联结器1180穿过盖子1140并且连接到支撑件1120。如图15所示，提升装置单元1164可包括一个或多个槽1182以允许联结器1180在所述单元内在相对较高的位置和相对较低的位置之间移动。如图16A所示，提升装置单元例如可包括平衡机构，例如参考图1所述的那些，其具有凸轮(在图16A中未示出)和滑动装置108、120、122、124和弹簧150。

在其它实施例中，提升装置1164可以利用组件1190在功能上联结到显示器和支撑件，所述组件例如图20-22中所示的组件。如图所示，所述组件可具有第一支架1200，支架1200用于将提升装置在功能上联结到显示器。第一支架1200可包括一个或多个孔隙1210，孔隙1210用于例如利用螺栓将第一支架1200连接到显示器壳体。组件1190还可包括第二支架1220，支架1220用于将提升装置连接到支撑件(例如支柱)。这些实施例允许提升装置有效连接到显示器和支撑件，并且有助于将提升装置与具有广泛差异性的显示器尺寸和形状一起使用。

上述的平衡机构的各种实施例中的任一种也可用在具有基本平坦的支撑表面1300的物品中(例如家具产品，如柜子、桌子或者书桌)。具有基本平坦的支撑表面的物品的实施例在图23-26A中示出。如图23所示，物品1300包括顶部的基本平坦的支撑表面1310。一些实施例包括至少一个侧表面1320和正面表面1330。正面表面1330可设置有一个或多个门1340以提供进入物品1300的内部的通道。一个或多个支腿1350也可设置以支撑物品1300。适合物品的其它实例包括会议桌，其具有基本平坦的支撑表面1310和一个或多个支腿1350。

在一些实施例中，基本平坦的支撑表面可具有第一侧1352和第二侧1354，如图26A所示。第二侧1354可用于提供工作表面。如图24所示，顶部表面1310也可设置有可闭合的部分1360，以允许物品的外部和内部之间的联通。可闭合的部分1360例如可以铰接地连接到物品1300。可闭合的部分1360可以手动开启和闭合。在一些实施例中，可闭合的部分1360可以通过远程控制而开启和/或闭合(例如，柜子1300设置有信号接收器和电动机以抬高和降低可闭合的部分1360)。

当可闭合的部分1360开启时，显示器1370可以从第一侧1352附近的存储位置回退到第二侧1354附近的暴露位置。在基本平坦的支撑表面为水平的实施例中，显示器可位于存储位置和暴露位置之间，其中所述存储位置位于水平的基本平坦的支撑表面的下面，所述暴露位置位于所述基本平坦的支撑表面的上方。这种物品用于提供清洁的工作表面，同时当不需要使用显示器时保持显示器隐藏并且受到保护，并且当需要时允许看到显示器。

在一些实施例中，当闭合时，可闭合的部分1360可在显示器上施加向下的力，从而平衡显示器上的向上的偏压。在这些实施例中，当可闭合的部分1360开启并且向下的力被去除时，向上的偏压可抬高显示器，同时不需要用户干预。在其它实施例中，开启可闭合部分1360会引起释放，该释放允许显示器被抬高。在这些实施例中，物品1300可以设计成使得：当可闭合的部分开启时，显示器抬高到适合的位置。在这些实施例中，用户可以向下施加足够的力以克服显示器上的向上的偏压，从而将显示器降低返回到允许可闭合部分1360被闭合的位置。在一些实施例中，可闭合部分1360可以连接到显示器而不连结到物品1300。在这些实施例中，可闭合部分1360可相对于在抬高和降低过程中显示器移动的方向垂直地设置。在这些实施例中，可闭合部分1360可以由与物品1300相同的材料制成，从而当可闭合部分1360处于闭合位置时，提供连续的基本平坦的支撑表面的有效利用。

图25和26A示出了显示器1370，当可闭合部分1360处于开启位置时，显示器1370可以被接纳穿过可闭合部分1360。显示器1370可以是相对大的显示器，例如具有超过大约36英寸的对角尺寸并且重量超过大约100磅的显示器。显示器可被手动抬高和/或降低。在一些实施例中，显示器1370的竖直调节可以通过远程控制而被致动。在一些实施例中，物品1300设置有信号接收器和致动器以释放显示器1370。显示器1370可以被偏压从而当释放时向上或向下移动，或者可以利用电动机来提供所述运动。在这种实施例中，显示器1370可以推动可闭合部分1360开启，从而允许显示器1370上升，同时不会与可闭合部分1360发生干涉。在这些实施例中，使显示器降低可将可闭合部分1360迫使到闭合位置，或者可以允许可闭合部分1360返回到闭合位置。

上述的提升装置的各种实施例中的任一个可以功能上联结到显示器。这些实施例可用于提供这样的物品，该物品将显示器保持隐蔽，直到用户希望看到它。当需要时，可闭合部分1360可以开启，并且显示器被提升和暴露出来。当完成观察时，显示器可以回退到基本平坦的支撑表面的下方，并且可闭合部分闭合。例如图23-26A所示的那些物品可以节省空间，并且保护显示器防止聚集灰尘或者当不使用时受到破坏。

图26B和26C分别示出了根据本发明的一些实施例的物品1300的示意性侧视图和仰视图。如图所示，物品1300可包括支撑元件1400。支撑元件1400用于支撑显示器(在图26B和26C中未示出)。例如，显示器可通过一个或多个支架联结到支撑元件1400。在其它实施例中，显示器可支承在所述支撑元件1400的顶侧上。

支撑元件1400可以通过第二缆索1422连接到轮子1420的滑轮元件1410。如上所述，轮子的滑轮元件可以连接到凸轮表面1430，并且第一缆索1424可以将凸轮表面1430连接到一个或多个能量存储元件1440，例如弹簧。在一些实施例中，能量存储元件1440功能上联结到张力调节元件1441。应当注意，图26B和26C仅示出了平衡系统的一种结构，并且平衡系统的部件例如凸轮和弹簧可以设置在任何适合的位置。在一些实施例中，另外的滑轮1442、1444可以用于在支撑元件1400和轮子1420之间和/或在轮子1420和能量存储元件1440之间引导缆索。

另外，支撑元件1400另外可通过竖板(riser)1456、1458支撑在它的端部1450、1452中的一个或多个上。另外，一个或多个小齿轮1462、1464可以承载在第一端和/或第二端1450、1452附近，从而与位于一个或多个竖板上的轨道1468、1470接合。这些实施例用于提供由支撑元件1400支撑的显示器的受控的竖直调节。如图所示，包括基本平坦的支撑表面的物品可允许选择性地暴露显示器，并且允许显示器的竖直调节。

图27和图28示出了滑动组件2700，组件2700可用在本发明的一些实施例中。这种滑动组件可用作参考图1等描述的第一滑动装置102和第二滑动装置104的替换结构。在一些实施例中，这种滑动组件2700可用于支撑相对更大的负荷，例如重量超过大约100磅的显示器。滑动组件可包括内部滑动机构2705和外部滑动机构2710，所述内部和外部滑动机构滑动地或者滚动地接合，共同限定腔2712。应当注意，术语“外部滑动机构”和“内部滑动机构”仅仅是为了说明方便采用的，并且不意味着外部滑动机构必须照字面意思理解位于内部滑动机构的外面。外部滑动机构2710通常可以在三个侧面上封闭，并且可在顶部和/或底部和其中一个侧面上具有开口以接纳内部滑动机构2705。在一些实施例中，平衡机构部件，例如轮子、凸轮、缆索和能量存储元件，可以设置在腔2712内。

外部滑动机构2710可以通过任何适合的方法制造。在一些实施例中，外部滑动机构2710可以利用例如铝的材料进行压制。这种压制的铝制滑动机构相对于折叠的金属板材可提供成本较低的替换方案，同时提供在更长的使用寿命上的更高的可靠性。

在一些实施例中，外部滑动机构2710可设计成具有各种槽(例如T形槽)2715、2717、2719。这些槽可用于接纳螺栓的端头(未示出)。螺母然后可以被拧紧在螺栓上以牢固地将螺栓保持在槽内。附件例如搁板然后可以由螺栓支撑。这种结构允许附件的位置沿着槽的长度在外部滑动机构2710内方便地调节。利用压制方法形成外部滑动机构2710允许以快速的和低成本的方法形成这些槽。

内部滑动机构2705可以接纳在外部滑动机构的一个或多个开口内，并且可相对于外部滑动机构沿着内部滑动机构2705和外部滑动机构2710的纵向轴线移动。内部滑动机构2705可包括U形支架2721。内部滑动机构还可以操作地连接到滚子2725，滚子2725可联结到U形支架2721。滚子2725可以构造成配合在轨道2730中，轨道2730限定在外部滑动组件2710中。滚子2725和轨道2730的相互作用可使得内部滑动机构2705能够相对于外部滑动机构2710发生上述移动。滚子2725可包括尼龙。

内部滑动机构2705可包括安装支架2735，支架2735可联结到U形支架2721和/或与支架2721成整体。安装支架2721可构造成接纳显示器例如电视显示器。因此，通过使用图27和图28的典型滑动组件2700，用户可调节例如显示器的定位。

平衡机构的一些实施例包括将缆索联结到能量存储装置(例如弹簧)的更可靠的并且成本更低的方法。例如，如图29A-29C所示，在本发明的一些实施例中，“子弹(bullet)”型的机构2905可用于将缆索2910联结到螺旋弹簧2915。这种子弹型的机构2905提供了对于将弹簧联结到顶部弹簧板153的成本更低并且更可靠的替换方案，如图3所示。子弹型的机构2905可包括三个部分：较大的柱形部分2920，较小的柱形部分2925，和中间的锥形部分2930。缆索2910可以接纳在较小的柱形部分2925内，并且止挡件2935可以防止缆索2910从较小的柱形部分2925脱离。

子弹型的机构2905可以构造成在螺旋弹簧2915内沿着子弹型机构2905和螺旋弹簧2915的纵向轴线移动。螺旋弹簧2915的主体的内径可以微微大于子弹型机构2905的较大的柱形部分2920的外径。螺旋弹簧2915的顶部的内径可以小于子弹型机构的较大的柱形部分2920的外径，并且子弹型机构可以构造成与弹簧的内表面接触。在这些实例中，当张力T施加到缆索2910时，子弹型机构2905的中间的锥形部分2930与螺旋弹簧2915的顶部接触，从而将张力T施加到螺旋弹簧2915。

相对于简单地将缆索直接连接到螺旋弹簧2915的顶部的方案，使用子弹型机构2905的实施例提供了多个优点。例如，与直接联结的实施例相比，子弹型机构2905可以与螺旋弹簧2915的更大的表面区域接触。增加的接触面积可以导致更好的负荷分布，这会导致螺旋弹簧2915的较小的变形。同样，这些实施例可以简化装配过程，并且允许非常好的弹簧特性。

图30A-31C示出了制动器3000，制动器3000可用在本发明的一些实施例中。在支撑负荷的缆索1422断开或者脱离的事件中，这种制动器3000用于防止显示器自由落下。图30C示出了处于未启动结构的制动器3000的实施例，并且图31C示出了处于启动结构中的相同制动器3000。在一些实施例中，制动器3000联结到内部滑动装置2705，滑动装置2705与外部滑动装置2710滑动地或者滚动地接合。如上所述，内部滑动装置2705可以包括用于安装显示器的支架2735。

如附图所示，制动器3000可包括第一和第二枢转元件3010、3012，元件3010、3012可围绕联结元件3020枢转。在一些实施例中，可以设置致动元件3022以致动枢转元件3010、3012的枢转。联结元件3020和致动元件3022可以承载在轴3024上，例如螺栓。能量存储元件例如弹簧3030也可承载在轴3024周围以提供能量以使枢转元件3010、3012枢转。

用在平衡机构106中的缆索1422可以例如通过接合吊钩3036联结到所述轴。因此，在通常的使用中，缆索使弹簧3030延伸，使致动元件3022移动远离枢转元件3010、3012，并且允许枢转元件呈现出松弛的状态，如图30C所示。然而，在缆索的张紧消除的事件中(例如缆索断裂或者脱离)，弹簧3030将推动紧靠枢转元件3010、3012，使它们围绕联结元件3020枢转以接合滑动装置2710，如图31C所示。一旦接合，制动器3000将使联结到安装支架2735的显示器的向下运动停止。这种制动器特别用于容纳大的显示器的实施例(例如超过大约100磅)，其中显示器自由下落会造成严重的损坏或者破坏。

在一些实施例中，枢转元件3010、3012可以适用于增大与滑动装置2710的接合(例如摩擦接合)。例如，枢转元件3010、3012的端部可包括齿3036以有助于与滑动装置接合。在一些实施例中，枢转元件3010、3012可包括硬化钢，其可用于与滑动装置摩擦接合，特别是当滑动装置包括相对较为柔软的和/或可变形的材料例如铝时。

应当注意，弹簧3030不需要是高的力量的弹簧，因为它仅需要足够的能量以将枢转元件向外推动以确保它们与滑动装置2710接合(例如大约5磅)。也就是说，弹簧不需要提供充分的力以使显示器的自由下落停止，因为与枢转元件的角度相关的显示器本身的重量将会把枢转元件3010、3012推动到滑动装置2710中。

另外为了在长的使用寿命上以相对低的成本提供高的可靠性，上述的任何缆索可以利用包括高抗拉强度聚合物的材料制造。相比缠绕的金属缆索，这种抗拉聚合物提供了在更长的有效寿命上的更好的可靠性。例如，通常的利用钢缆制成的计算机支柱机构将在小于500个循环中断裂，而工程聚合物纤维绳缆可超过10000个循环。聚合物纤维例如可包括聚芳香酯液晶聚合物等纤维，或者其它具有高抗拉强度的合成纤维，所述纤维编织成绳缆的结构。

另外，上述的各种凸轮中的任一种可以利用下面的材料制成，该材料包括尼龙，铸铝、和/或玻璃填充聚合物。实例包括但不限于RTP 805 TFE5，它是具有30％玻璃填充物和5％的PTFE的乙缩醛材料。这些材料可包括在大约10-60％范围内的玻璃。另外，这些材料可包括尼龙、乙缩醛和POM。这些材料以相对低的成本提供了坚固的并且可靠的凸轮，所述凸轮在许多循环后将不会变形。

图32示出了根据本发明的一个实施例的小车3200。如图所示，小车3200用于支撑物体，例如显示器3210。在一些实施例中，小车3200可适用于提升重量超过大约100磅的显示器(例如大约110磅)。小车3200适用于以上述方式使显示器竖直提升。在一些实施例中，小车3200可为显示器提供大约20英寸的提升距离。

小车3200包括柱形部分3220和底座部分3230。柱形部分3220用于提供显示器的竖直调节，并且底座部分3230用于支撑柱形部分。柱形部分3220可包括如图27和28所示并且如上所述的内部和外部滑动机构。在一些实施例中，平衡机构可以完全位于腔2712内，如上参考图27所述。这种实施例用于保护平衡机构的部件防止与异物接触，同时不需要另外的保护性遮盖件，并且同样用于提供细的并且容易操作的轮廓。

另外，在一些实施例中，柱形部分3220还可支撑例如第一和第二盘3240、3250的附件。盘3240、3250可以适用于支撑电子设备例如调谐器、接收器、媒体播放器和/或录音机。在一些实施例中，盘3240、3250包括透明材料，例如玻璃或者透明的塑料。所述附件可以用任何适合的方式联结到所述柱形部分。在一些实施例中，附件可以联结到槽2715、2717和2719，如上参考图27和图28所述。

在一些实施例中，底座部分3230包括一个或多个底座臂3260。另外，底座臂3260可包括轮子3270，以有助于小车3200的移动。通过图32所示和上述的相对细的柱形部分，这种可容易操纵的小车得到了特别的改进。

小车3200的另一个实施例在图33中示出。在所示实施例中，小车3200再次包括柱形部分3220和底座部分3230。柱形部分3220用于支撑物体例如显示器3210。另外，柱形部分3220可支撑附件例如盘3280，盘3280用于支撑键盘3290。柱形部分3220可提供显示器和盘的竖直调节(例如大约20英寸的竖直调节距离)，如上所述。这种小车用于坐-立工作台，因为显示器和键盘的竖直位置可以同时调节，同时保持显示器和键盘之间的相对距离恒定。上述的平衡机构中的任一种可用于平衡在竖直提升过程中的力。在一些实施例中，凸轮位于底座3230的附近，并且具有竖直的旋转轴线。

另外，当需要时，可设置锁定件以锁定竖直位置。当所述盘用作工作表面时，这种实施例用于使显示器和/或盘的竖直位置稳定。锁定件可以由任何适合的方法致动。在一些实施例中，杆3300用于锁定和解锁平衡机构。例如，杆3300可以被偏压到相对较高的位置，所述位置将提升机构锁定，并且当例如通过脚或者操作者被按下时可以使提升机构解锁。在一些实施例中，当提升机构被解锁时，平衡机构可以被偏压以使显示器和/或盘上下移动。

在一些实施例中，底座部分3230包括一个或多个底座臂3260和轮子3270。如图33所示，底座3230还可支撑CPU 3310，CPU 3310与显示器3210和/或键盘3290通讯(例如电子通讯和/或无线通讯)。当然，小车3310还可构造成支撑其它类型的设备，例如膝上型计算机和扫描仪。

本说明书覆盖的本发明的多个特征和优点已经在上述描述中说明。然而应当理解，这里的公开在许多方面仅是说明性的。在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出许多细节上的变化，特别是关于形状、尺寸和步骤的顺序。当然，本发明的范围限定在表述权利要求的语言中。

Claims (15)

1.一种显示器定位组件，包括：

支撑件；

电子显示器，由所述支撑件支撑；和

平衡机构，由所述电子显示器承载，并且可操作地连接到支撑件，平衡机构使支撑件和电子显示器之间的力平衡以提供电子显示器相对于支撑件的竖直调节；

所述支撑件还包括倾斜机构，所述倾斜机构提供电子显示器的倾斜；和

所述平衡机构包括：

轮子，包括滑轮元件和凸轮元件，

第一缆索，将能量源联结到凸轮元件；和

第二缆索，将滑轮元件在功能上联结到电子显示器，从而当电子显示器被竖直调节时所述轮子旋转。

2.如权利要求1所述的显示器定位组件，其特征在于：能量源是弹簧。

3.如权利要求2所述的显示器定位组件，其特征在于：第一缆索通过子弹型机构联结到弹簧，所述子弹型机构构造成与弹簧的内表面接触。

4.如权利要求1所述的显示器定位组件，其特征在于：所述显示器包括能够显示图像的第一表面和与第一表面相反的第二表面，其中平衡机构联结到第二表面。

5.如权利要求4所述的显示器定位组件，其特征在于：显示器的第二表面限定一腔，并且其中平衡机构基本接纳在所述腔内。

6.如权利要求5所述的显示器定位组件，其特征在于：还包括盖子，所述盖子构造成当平衡机构容纳在所述腔中时覆盖所述腔。

7.如权利要求6所述的显示器定位组件，其特征在于：还包括联结器，所述联结器构造成将平衡机构联结到支撑件，其中所述盖子限定一个或多个槽，所述联结器可延伸穿过所述槽。

8.如权利要求1所述的显示器定位组件，其特征在于：平衡机构承载在显示器的外表面上。

9.如权利要求1所述的显示器定位组件，其特征在于：支撑件从包括墙壁安装件和支柱的组中选择。

10.如权利要求9所述的显示器定位组件，其特征在于：所述支柱是弧形的。

11.如权利要求1所述的显示器定位组件，其特征在于：所述支撑件包括具有基本平坦的支撑表面的物品。

12.如权利要求1所述的显示器定位组件，其特征在于：所述显示器包括计算机监视器。

13.如权利要求1所述的显示器定位组件，其特征在于：第一缆索或者第二缆索包括抗拉聚合物。

14.如权利要求1所述的显示器定位组件，其特征在于：凸轮元件包括从下面的组中选择的材料，所述组包括尼龙、铝和玻璃填充聚合物。

15.如权利要求1所述的显示器定位组件，其特征在于：还包括制动器，所述制动器用于使显示器的向下运动停止。

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