CN104226169B - 直驱式自动平衡振荡器及其调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直驱式自动平衡振荡器及其调节装置，其中，直驱式自动平衡振荡器的调节装置包括：电机、丝杆、质量块、动曲轴、称重传感器等；电机和丝杆通过相应的支撑块固定于底板上；电机分布于曲轴一侧，用于传动的丝杆穿过所述曲轴；质量块设置于动曲轴的另一侧，根据负载的变化，称重传感器会产生相应的信号，此信号通过有线或者无线的方式作用于电机，电机调节质量块的位置改变系统的质心，来平衡负载偏心质量。本发明的调节装置通过改变质量块的位置，来平衡负载的偏心质量，达到使直驱式自动平衡振荡器在运行时处于动态力平衡的目的。同时，降低了直驱式自动平衡振荡器的振动和噪声，提高了其工作效率和使用寿命。

Description

直驱式自动平衡振荡器及其调节装置

技术领域

本发明涉及生物工程医疗机械动态平衡技术研究领域，尤其涉及一种直驱式自动平衡振荡器、以及用于调节该直驱式自动平衡振荡器质心位置的调节装置和自动平衡方法。

背景技术

直驱式自动平衡振荡器应用广泛，其可用于植物、生物、微生物、遗传、病毒、医学、环保、食品、石油、化工等科研、教育部门作各类生物的精密培养、基因工程的研究、石油化工的受热等。

现有的直驱式自动平衡振荡器包括：摇板、曲轴、配重块、带轮、皮带和电动机。使用时，将培养液放入位于摇板的烧杯中，将烧杯和摇摆板固接，机芯摇板在曲轴的作用下作平动，从而达到摇匀培养液的作用。

在上述摇匀培养液的过程中，由于直驱式自动平衡振荡器的高速运转，其自身惯性力及惯性力偶都不能达到平衡。因此，上述惯性力及惯性力偶通过曲轴传递作用于底座上，会使得直驱式自动平衡振荡器整体处于动不平衡状态，从而产生振动和噪声。为解决上述问题，现有的直驱式自动平衡振荡器通过限制转速来降低由于动不平衡产生的振动和噪声，但如此，同时也降低了工作效率。

因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种直驱式自动平衡振荡器、以及用于调节该直驱式自动平衡振荡器质心位置的自动平衡调节装置和方法，以解决现有的直驱式自动平衡振荡器中由于动不平衡产生的振动和噪声等问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种直驱式自动平衡振荡器的调节装置，其包括：电机、丝杆、质量块、动曲轴、动曲轴连接块、支撑块、导轨、称重传感器和底板；

所述电机的转轴与所述丝杆的一端进行固定连接，并可带动所述丝杆作旋转运动，所述支撑块为多个，所述电机和丝杆通过相应的支撑块固定于所述底板上，所述电机与所述称重传感器进行信号传输；

所述电机通过动曲轴连接块安装于动曲轴所述的一侧，所述丝杆穿过所述曲轴；

所述质量块设置于所述动曲轴的另一侧，且所述质量块通过连接套与所述丝杆进行固定连接，并可在所述丝杆的带动下沿位于所述底板上的导轨滑动。

作为本发明的直驱式自动平衡振荡器的调节装置的改进，所述转轴的一端套装有电机连接套，所述丝杆的一端套装有丝杠连接套，所述转轴和丝杆通过所述电机连接套和丝杆连接套的配合进行固定连接。

作为本发明的直驱式自动平衡振荡器的调节装置的改进，所述支撑块包括第一支撑块、第二支撑块、第三支撑块，所述电机通过所述第一支撑块固定于所述底板上，所述丝杆一端穿过所述第二支撑块与所述转轴固定连接，另一端通过所述第三支撑块固定于所述底板上。

作为本发明的直驱式自动平衡振荡器的调节装置的改进，所述导轨与所述丝杆平行设置，所述质量块可沿所述丝杆的轴向方向在所述导轨上滑动。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种直驱式自动平衡振荡器，其包括：底座、动力装置、皮带轮、配重块、曲轴、上摇板、下摇板以及调节装置，所述动力装置、皮带轮、配重块、曲轴、上摇板、下摇板以及调节装置固定于所述底座上；

所述上摇板和下摇板相对设置，所述曲轴一端固定于所述上摇板上，另一端穿过所述下摇板与所述皮带轮固定连接，所述皮带轮与所述动力装置进行传动连接，所述动力装置通过所述皮带轮、下摇板驱动所述上摇板摆动；

所述配重块位于所述上摇板和下摇板之间；

所述调节装置位于所述上摇板和下摇板之间，并固定于所述下摇板上，所述调节装置为如权利要求1-4任一项所述的直驱式自动平衡振荡器的调节装置。

作为本发明的直驱式自动平衡振荡器的改进，所述曲轴包括主动曲轴、第一从动曲轴、第二从动曲轴，所述主动曲轴、第一从动曲轴、第二从动曲轴一端与所述上摇板固定连接，所述主动曲轴的另一端穿过所述下摇板与所述皮带轮固定连接，所述第一从动曲轴、第二从动曲轴的另一端穿过所述下摇板与所述皮带轮传动连接。

作为本发明的直驱式自动平衡振荡器的改进，所述配重块包括第一配重块和第二配重块，所述第一配重块与所述主动曲轴固定连接，所述第二配重块与所述第一从动曲轴固定连接，所述调节装置的动曲轴为所述第二从动曲轴。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的直驱式自动平衡振荡器的调节装置的丝杆和曲轴相互贯穿，如此，设计的传动方案简明，有效地扩大了使用该调节装置的直驱式自动平衡振荡器的可调节范围，简化了直驱式自动平衡振荡器的线路设计。

此外，本发明的直驱式自动平衡振荡器的调节装置通过改变质量块的位置，来调节相应直驱式自动平衡振荡器的质心位置，达到使直驱式自动平衡振荡器在运行时处于动态力平衡的目的。同时，降低了直驱式自动平衡振荡器的振动和噪声，提高了其工作效率和使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的直驱式自动平衡振荡器的调节装置的一具体实施方式的立体示意图；

图2为图1中的直驱式自动平衡振荡器的调节装置的平面示意图；

图3为本发明的直驱式自动平衡振荡器的一具体实施方式的立体示意图；

图4为本发明的直驱式自动平衡振荡器的原理图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的直驱式自动平衡振荡器的调节装置的丝杆和曲轴相互垂直，如此，大大简化了现有的传动调节装置的结构，有效地缩小了使用该调节装置的直驱式自动平衡振荡器的空间体积，简化了直驱式自动平衡振荡器的线路设计。

如图1所述，本发明的直驱式自动平衡振荡器的调节装置100包括：电机10、丝杆20、质量块30、动曲轴40、动曲轴连接块50、支撑块60、导轨70、称重传感器和底板80。

其中，电机、质量块固定在底板上，底板再通过动曲轴连接块连接在动曲轴上，其中，电机、质量块分布在动曲轴的两侧；动曲轴的上下两端安装在相应的直驱式自动平衡振荡器的主体支架上。

具体地，电机通过丝杆带动质量块进行运动，进而改变质量块的位置。具体地，所述电机10的转轴与所述丝杆20的一端进行固定连接，并可带动所述丝杆20作旋转运动。转轴和丝杆之间通过电机连接套11和丝杠连接套21的配合进行固连，其中，电机连接套11套装于电机10的转轴的一端，丝杠连接套21套装于丝杆20的一端，电机连接套11的另一端套装于所述丝杠连接套21上。从而，电机的转轴旋转时，可通过电机连接套和丝杠连接套带动丝杆作同步运动。

质量块30运动的具体位置是根据称重传感器采集到的负载变化信号开控制的，其中，称重传感器与电机进行信号传输，其根据接收的控制信号，控制转轴旋转特定的圈数，使质量块运动到使系统整体能够达到平衡的位置。

进一步地，所述支撑块60为多个，所述电机10和丝杆20分别通过相应的支撑块60固定于所述底板80上，各个支撑块的两侧通过螺栓与所述底板进行固连。具体地支撑块60的数量为3个，所述支撑块60包括第一支撑块61、第二支撑块62、第三支撑块63，所述电机10通过所述第一支撑块61固定于所述底板80上。与上述相对应地，所述丝杆20一端穿过所述第二支撑块62与所述转电机10的转轴固定连接，另一端通过所述第三支撑块63固定于所述底板80上，所述第二支撑块62同时对丝杆20起到支撑的作用。

所述电机10通过动曲轴连接块50安装于动曲轴40的一侧，所述丝杆20穿过所述曲轴40。如此设置，有效地缩小了使用该调节装置的直驱式自动平衡振荡器的空间体积，简化了直驱式自动平衡振荡器的线路设计。此外，当将本发明的调节装置应用于直驱式自动平衡振荡器中时，动曲轴40相应的为直驱式自动平衡振荡器中的曲轴。

如图2所示，所述质量块30设置于所述动曲轴40的另一侧，且所述质量块30通过连接套31与所述丝杆20进行固定连接，其中，连接套31上具有内螺纹，其可与丝杆20上的外螺纹相配合。从而，电机的转轴带动丝杆旋转时，丝杆与连接套发生相对运动，外螺纹对内螺纹施加径向的作用力，使得质量块在所述丝杆的带动下沿位于所述底板上的导轨滑动。当质量块的位置改变时，其会影响到整体质心的位置，从而达到调节质心位置的目的。本实施方式中，所述导轨70与所述丝杆20平行设置，并位于丝杆20的两侧，所述质量块30可沿所述丝杆20的轴向方向在所述导轨70上滑动。

如图3、4所示，相应地，本发明还提供一种直驱式自动平衡振荡器200，该直驱式自动平衡振荡器200采用如上所述的调节装置100。具体地，所述直驱式自动平衡振荡器200包括：底座110、动力装置120、皮带轮130、配重块140、曲轴150、上摇板160、下摇板170以及调节装置100。

其中，所述上摇板160和下摇板170相对设置，同时上摇板160形成承载培养烧杯300等容器的平台。所述曲轴150一端通过轴承固定于所述上摇板160上，另一端穿过所述下摇板170与所述皮带轮130固定连接，所述皮带轮130与所述动力装置120进行传动连接，优选地，动力装置为电机，电机与皮带轮之间通过皮带180实现传动连接。此外，本实施方式中，曲轴150具体包括主动曲轴151、第一从动曲轴152、第二从动曲轴153。主动曲轴151与皮带轮130进行固定连接，所述第一从动曲轴152、第二从动曲轴153的另一端穿过所述下摇板170与所述皮带轮130传动连接。从而，第一从动曲轴152和第二从动曲轴153可在主动曲轴151的带动下作同步运动。基于上述传动关系，所述动力装置通过所述皮带轮、下摇板驱动所述上摇板摆动，实现摇匀上摇板上容器内液体的目的。

进一步地，所述配重块140位于所述上摇板160和下摇板170之间，并通过曲轴固定在下摇板上，且曲轴与下摇板之间存在转动副。具体地，所述配重块140包括第一配重块141和第二配重块142，所述第一配重块141与所述主动曲轴151固定连接，所述第二配重块142与所述第一从动曲轴142固定连接，所述调节装置100的动曲轴为所述第二从动曲轴153。此时，所述调节装置100位于所述上摇板160和下摇板170之间，并固定于所述下摇板170上。

当调节装置100的电机启动，驱动质量块滑动时，可改变所在直驱式自动平衡振荡器的质心位置，从而使直驱式自动平衡振荡器达到动态力平衡，并降低直驱式自动平衡振荡器的振动和噪声，提高其工作效率和使用寿命。

为实现质心的精确调节，直驱式自动平衡振荡器200还包括称重传感器，该称重传感器可负载的信号进行采集，并与电机10通过有线或无线的方式进行信号传输，对电机10的运行进行控制。例如，实际工作过程中，当要进行摇匀的烧杯负载的数量发生变化时(如从15个变为10个)，相应的烧杯负载重量会发生变化，此时，通过信号收集器可以收集到每次的负载变化情况，再通过电子转换器将负载变化的情况转化成负载信号，并将该负载信号发送到远程单片机处。

进一步地，远程单片机根据接收到的信号，计算出电机转轴转动的圈数，然后通过有线或无线的方式发送命令给电机，电机根据接收到的命令，旋转相应的圈数。从而，控制质量块在丝杆上移动特定的距离，实现质心位置的自动精确调节,使得直驱式自动平衡振荡器在工作过程中，三个质量块的离心力与上摇板烧杯的离心力相等。

综上所述，本发明的直驱式自动平衡振荡器的调节装置的丝杆和曲轴相互垂直，如此，大大简化了现有的传动调节装置的结构，有效地缩小了使用该调节装置的直驱式自动平衡振荡器的空间体积，简化了直驱式自动平衡振荡器的线路设计。

此外，本发明的直驱式自动平衡振荡器的调节装置通过改变质量块的位置，来调节相应直驱式自动平衡振荡器的质心位置，达到使直驱式自动平衡振荡器在运行时处于动态力平衡的目的。同时，降低了直驱式自动平衡振荡器的振动和噪声，提高了其工作效率和使用寿命。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种直驱式自动平衡振荡器的调节装置，其特征在于，所述直驱式自动平衡振荡器的调节装置包括：电机、丝杆、质量块、动曲轴、动曲轴连接块、支撑块、导轨、称重传感器和底板；

所述电机的转轴与所述丝杆的一端进行固定连接，并可带动所述丝杆作旋转运动，所述支撑块为多个，所述电机和丝杆通过相应的支撑块固定于所述底板上，所述电机与所述称重传感器根据负载变化进行信号传输；

所述电机通过动曲轴连接块安装于所述动曲轴的一侧，所述丝杆穿过所述曲轴；

所述质量块设置于所述动曲轴的另一侧，且所述质量块通过连接套与所述丝杆进行固定连接，并可在所述丝杆的带动下沿位于所述底板上的导轨滑动。

2.根据权利要求1所述的直驱式自动平衡振荡器的调节装置，其特征在于，所述转轴的一端套装有电机连接套，所述丝杆的一端套装有丝杠连接套，所述转轴和丝杆通过所述电机连接套和丝杆连接套的配合进行固定连接。

3.根据权利要求1所述的直驱式自动平衡振荡器的调节装置，其特征在于，所述支撑块包括第一支撑块、第二支撑块、第三支撑块，所述电机通过所述第一支撑块固定于所述底板上，所述丝杆一端穿过所述第二支撑块与所述转轴固定连接，另一端通过所述第三支撑块固定于所述底板上。

4.根据权利要求1所述的直驱式自动平衡振荡器的调节装置，其特征在于，所述导轨与所述丝杆平行设置，所述质量块可沿所述丝杆的轴向方向在所述导轨上滑动。

5.一种直驱式自动平衡振荡器，其特征在于，所述直驱式自动平衡振荡器包括：底座、动力装置、皮带轮、配重块、曲轴、上摇板、下摇板以及调节装置，所述动力装置、皮带轮、配重块、曲轴、上摇板、下摇板以及调节装置固定于所述底座上；

所述上摇板和下摇板相对设置，所述曲轴一端固定于所述上摇板上，另一端穿过所述下摇板与所述皮带轮固定连接，所述皮带轮与所述动力装置进行传动连接，所述动力装置通过所述皮带轮、下摇板驱动所述上摇板摆动；

所述配重块位于所述上摇板和下摇板之间；

所述调节装置位于所述上摇板和下摇板之间，并固定于所述下摇板上，所述调节装置为如权利要求1-4任一项所述的直驱式自动平衡振荡器的调节装置。

6.根据权利要求5所述的直驱式自动平衡振荡器，其特征在于，所述曲轴包括主动曲轴、第一从动曲轴、第二从动曲轴，所述主动曲轴、第一从动曲轴、第二从动曲轴一端与所述上摇板固定连接，所述主动曲轴的另一端穿过所述下摇板与所述皮带轮固定连接，所述第一从动曲轴、第二从动曲轴的另一端穿过所述下摇板与所述皮带轮传动连接。

7.根据权利要求6所述的直驱式自动平衡振荡器，其特征在于，所述配重块包括第一配重块和第二配重块，所述第一配重块与所述主动曲轴固定连接，所述第二配重块与所述第一从动曲轴固定连接，所述调节装置的动曲轴为所述第二从动曲轴。