CN105156856B - 将物体定位在用户调整位置的装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种将一物体相对于另一物体定位的装置。该装置包括：连杆机构，具有伸展状态和折叠状态，该连杆机构包括至少一对围绕枢转旋转轴线彼此联接的连杆。该装置还包括位于连杆机构的至少一对连杆的枢转旋转轴线处的摩擦元件。该装置的弹簧被定位为对连杆机构的至少一对连杆中的连杆施加偏压。该装置被构造为抵抗该物体从用户调整位置沿路径的非预期运动，以及帮助该物体靠近或远离另一物体的预期运动。

Description

将物体定位在用户调整位置的装置

相关申请的交叉引用

本申请主张于2014年5月28日递交的美国临时专利申请第62/003,749号的权益，该申请的内容通过援引而整体并入本文。

背景技术

过去已提出了多种用于将物体定位在用户调整位置的装置。一些这样的装置的循环寿命较低且可能过早地失效。其它装置可能需要用户进行调整，才能构造为用于不同重量的物体。另一些其它装置需要操作杆或制动机构，从而将物体固定在用户调整位置。

虽然这些特性中的一者或多者可能是可接受的，甚至在一些情况下是期望的，但是仍需要能够任选地消除这些特性中的一者或多者的将物体定位在用户调整位置的改进的装置。还需要一种在性能、成本效益、可靠性、和耐久性中的至少一方面有所改进的装置。

发明内容

根据一个方案，本发明提供了一种使物体相对于另一物体定位的装置。该装置包括具有伸展状态和折叠状态的连杆机构，该连杆机构包括至少一对围绕旋转轴线彼此联接的连杆。该装置还包括位于连杆机构的至少一对连杆的旋转轴线处的摩擦元件。该装置的弹簧被定位为对连杆机构的至少一对连杆中的连杆施加偏压。该装置被构造为抵抗物体从用户调整位置沿路径的非预期运动，以及帮助物体靠近或远离另一物体的预期运动。

该装置可构造为，使得该物体可由用户沿路径移动到用户调整位置，且在该物体被用户释放后保留在用户调整位置，连杆机构可构造为产生足以至少部分地抵消其中一个物体的重量的力。连杆机构任选地构造为减少力在连杆机构在伸展状态与折叠状态之间运动的范围上的变化。

根据另一方案，本发明还提供了一种用户可调定位系统。该系统包括第一物体和第二物体，其中第一物体可由用户移动，且第一物体可以沿路径相对于第二物体靠近或远离第二物体移动。该系统还包括连杆机构，连杆机构的远端部联接到第一物体，近端部联接到第二物体，连杆机构还具有伸展状态和折叠状态。连杆机构包括至少一对绕旋转轴线彼此联接的连杆，而摩擦元件位于连杆机构的至少一对连杆的旋转轴线处。弹簧被定位为对连杆机构的至少一对连杆中的连杆施加偏压。该连杆机构构造为抵抗第一物体从用户调整位置沿路径的非预期运动，以及帮助第一物体靠近或远离第二物体的预期的移动。

用户可调定位系统的连杆机构的远端部任选地可沿路径移动，连杆机构的近端部任选地固定或可移动。第一物体任选地包括监视器，而第二物体任选地包括桌面或推车顶部。路径可竖直地导向，且连杆机构可构造为使得移动第一物体所需的力与第一物体的重量之比小于1。当弹簧对连杆机构产生的朝向伸展状态的偏压小于第一物体的重量时，摩擦元件产生的摩擦优选足以阻止连杆机构从伸展位置运动到折叠位置，并且当弹簧对连杆机构产生的朝向伸展状态的偏压大于第一物体的重量时，摩擦元件产生的摩擦优选足以阻止连杆机构从折叠位置运动到伸展位置。

附图说明

图1A和图1B是根据本发明的一个方案的系统的示例的立体图，该方案包括沿一路径相对于另一物体将物体定位在用户调整位置的装置。

图2A和图2B是图1A和图1B中所示的系统的装置在两个不同位置的立体图。

图3是图2A和图2B的装置的立体分解图。

图4A和图4B是图2A和图2B的装置的滑动组件的实施例的立体图。

图5A是图2A和图2B的装置主视图，其中前盖被移走以展示装置的内部；图5B是图2A和图2B的装置的侧剖视图，其中该装置的剪形物机构处于伸展状态。

图6A是图2A和图2B的装置的主视图，其中前盖被移走以展示装置的内部；图6B是图2A和图2B的装置的侧剖视图，其中该装置的剪形物机构处于折叠状态。

图7是图2A和图2B的装置的剪形物机构的实施例的立体分解图。

图8A至图8F示出处于伸展状态的图7中的剪形物机构。具体来说，图8A是处于伸展状态的图7中示出的剪形物机构的立体图，图8B是剪形物机构的侧视图，图8C是剪形物机构的仰视图，图8D是移去了下连杆的剪形物机构的仰视图，图8E是剪形物机构的俯视图，而图8F是移去了上连杆的剪形物机构的俯视图。

图9A至图9F示出处于折叠状态的图7中的剪形物机构。具体来说，图9A是处于折叠状态的图7中示出的剪形物机构的立体图，图9B是剪形物机构的侧视图，图9C是剪形物机构的仰视图，图9D是移去了下连杆的剪形物机构的仰视图，图9E是剪形物机构的俯视图，而图9F是移去了上连杆的剪形物机构的俯视图。

图10A至图10E是剪形物机构的另一个实施例的立体图、俯视图、侧视图、仰视图和前视图。

图11A和图11B是图10A至图10E中示出的剪形物机构的上端连杆的立体图。

图12A和图12B是图10A至图10E中示出的剪形物机构的下端连杆的立体图。

图13A和图13B是图10A至图10E中示出的剪形物机构的上剪形物连杆的立体图。

图14A和图14B是图10A至图10E中示出的剪形物机构的下剪形物连杆的立体图。

图15是可用于图7中所示的剪形物机构的弹簧的实施例的立体图。

图16是可用于图7中所示的剪形物机构的轴的实施例的立体图。

图17是可用于图7中所示的剪形物机构的摩擦元件的实施例的立体图。

具体实施方式

虽然在本文中结合具体实施例示出并描述了本发明，但是本发明并非旨在局限于所示细节。与之相反，对细节可做出各种改变，均落在权利要求书的等效的范围和范畴内且不违背本申请。

根据一个方案，本申请提供了一种竖直提升机构，其可用来将可移动物体相对于固定基部定位在用户调整位置处，且可允许可移动物体保持在该位置直至用户再调整该可移动物体。该机构还包括抵消效果，使得用于定位该可移动物体的用户输入的力小于可移动物体自身的重量。这样的用户输入的力在机构的运动范围上近似恒定。

这样的机构的一个具体应用是将监视器相对于桌面或推车顶部竖直定位。如下文将要描述的，在本发明的范围内可以预期该机构的许多其它应用和导向。

根据示例性方案，本申请提供了在该机构的运动范围上近似恒定的抵消力、机构中的摩擦从而不需求制动器、构造为在可移动物体的特定重量范围工作的机构以及可以适配到适当大小的物理包(physical package)中的机构。

根据本发明的实施例，剪形物机构被扭转弹簧偏压到伸展导向，且还使用摩擦元件来增大该机构的摩擦。剪形物的一端附接在固定基部上，而另一端附接在可移动物体上。扭转弹簧位于剪形物连杆的外枢转轴处，而摩擦元件位于中心枢转轴处。在伸展导向上，这些扭转弹簧的合力沿近似水平方向施加。由于剪形物的几何结构，小的水平合力可以抵消大得多的垂直力。随着剪形物机构折叠，扭转弹簧卷紧且它们的输出力增大。与此同时，弹簧合力的方向从近似水平变为近似垂直。由于剪形物的几何结构，随着机构的折叠，来自扭转弹簧的抵消合力与可移动物体的重量的比值变得越来越靠近1：1。

中心剪形物旋转轴处的摩擦元件增大机构的摩擦。施加的这个摩擦使得机构能够用于一定重量范围的可移动物体。如果抵消力小于可移动物体的重量，则由于可移动物体的重量，摩擦元件将阻止剪形物折叠。如果抵消力大于可移动物体的重量，则摩擦元件将阻止剪形物机构升起可移动物体。摩擦元件还提供制动作用，协助将可移动物体保持在其预期的位置。

这些剪形物的三个示例性元件——连杆、扭转弹簧和摩擦元件，可以按多种变型结合，以支持可移动物体的各种重量和运动范围。通过移走扭转弹簧或者调整弹簧比率，可以适应较小重量的可移动物体的指定运动范围。通过移走或增加剪形物连杆，可以实现更小和更大的运动范围。较小的剪形物机构可以例如包括带有两个扭转弹簧的一对短顶部连杆和短底连杆。

扭转弹簧可以用拉伸弹簧代替，拉伸弹簧在剪形物机构的外枢转轴之间作用，因此随着剪形物机构的折叠而伸展(增大力)，并随着剪形物机构伸展而收缩(减小力)。

这样的竖直提升机构的其余部件可用于控制剪形物机构的运动，并为可移动物体提供引导和支撑。上摩擦板和下摩擦板可设有长槽，该长槽用于引导剪形物机构的中心旋转轴沿直线移动。此外，摩擦板提供平滑的低摩擦面以供剪形物机构抵靠滑动。滑动组件可以使用能够从市场获得的滚珠滑轨，从而引导可移动物体所附接的支架。这样提供了用于支持可移动物体的移动的低摩擦方式，这归因于其重量和其到滑动组件的中心的距离。

剪形物机构的可移动端附接到支架。基盖和顶盖附接设置到剪形物机构的固定端。它们还围绕剪形物机构以阻止用户接近剪形物机构的夹点。端帽和基帽是用于隔离(close off)盖的开放端的装饰性部件。多个垫圈可用作剪形物组件的一部分；即，它们可为将顶部连杆和底部连杆彼此固定的锤击操作提供正限位(positive stop)，并确保枢转轴的自由旋转。多个扭力轴为摩擦元件提供用于握持的高强度表面。多个波普空心铆钉将滑动组件固定在基盖，且多个螺钉可以将端帽和基帽保持在盖。

虽然可以选择多种多样的材料，但用于这些部件的优选材料包括用于基盖和顶盖的铝板；用于连杆、端帽和基帽的压铸锌；用于滑动组件和垫圈的低碳钢；用于摩擦板的塑料，比如缩醛；用于扭转弹簧的琴钢丝；以及用于扭力轴和摩擦元件的高碳钢。

虽然一些机构选用恒力弹簧来提供抵消功能，但是恒力弹簧的设计需要大直径的弹簧来获得用于给定负载的大量循环(一个循环是弹簧的一次伸展和收缩)。举例来说，对于重达8kg的可移动物体，恒力弹簧的直径必须近似75mm来达到25000次循环的循环寿命。这样导致机构的物理尺寸大，或者导致减小所需产品的参数(抵消力更小或循环数更少)才能获得合理的物理包大小。因此，根据本发明，使用恒力弹簧不是优选的，而且本发明的多个实施例使得能够去除这样的恒力弹簧。

虽然其它机构选用操纵杆或制动装置而使可移动物体保持在其调整位置，但这为用户带来人体工程学难题，用户必须同时将制动装置保持在释放位置并将可移动物体移动到期望的位置。制动器随后被重置以将可移动物体保持在位置上。这样的方案还增大制造成本和复杂性。因此，根据本发明，使用这样的制动装置不是优选的，且本发明的多个实施例使得可以去除这样的制动装置。

而且，选用调整能力，使得用户可使抵消力与他们移动的特定可移动物体的重量匹配。虽然这可能是期望的特征(为了提供特定的用户操作力)，但这会增加机构的成本，且需要由制造者或用户的干预才能被适当地调整。因此，根据本发明，使用这样的调整能力不是优选的，而本发明的多个实施例使得能够去除这样的调整能力。

大体参照附图，本发明的一个方案提供了一种用于将物体22(比如以监视器为例)沿一路径相对于另一物体24定位在用户调整位置的装置20。该装置20被构造为抵抗物体22沿该路径离开用户调整位置的非预期的运动，并且有助于物体22的向另一个物体24靠近或远离另一个物体24的预期的运动。该装置包括连杆机构38、摩擦元件68、和弹簧65。

连杆机构38具有伸展状态和折叠状态，在伸展状态时物体22可以被定位在远离另一物体24处，而在折叠状态时物体22可以被定位在最接近另一物体24处。连杆机构38的远端被构造为联接到物体22，而连杆机构38的近端被构造为联接到另一物体24，例如作为示例的桌面或推车顶部。

连杆机构38的远端可沿路径移动，而连杆机构38的近端是固定的或可移动。装置20和/或路径可以被竖直导向，而物体22能够相对于另一物体24沿该路径竖直地移动。连杆机构38包括至少一对彼此联接以围绕沿路径定位的旋转轴线相对彼此旋转的连杆，例如连杆64a、66a。连杆机构38还可包括两对或更多对连杆，例如连杆64/66a和64/66b，每个连杆均联接到临近连杆以围绕旋转轴线旋转，且连杆还可包括轴63b，轴63b将一对连杆中的连杆连接到临近的一对连杆中的连杆上。

摩擦元件68位于连杆机构38中的至少一对连杆的旋转轴线处，且摩擦元件68产生抵抗连杆围绕轴线相对彼此旋转的摩擦。摩擦元件68构造为制动物体22沿路径的运动，使得装置20中不必包括单独的制动器。

一个或多个弹簧65，比如以沿旋转轴线导向的扭转弹簧为例，被定位为对连杆机构38的至少一对连杆中的连杆施加偏压力，且被导向为使连杆机构向伸展状态偏压。如上所述，在本发明的另一个实施例中，弹簧是拉伸弹簧，其被构造为产生的力随着连杆机构向折叠状态移动而增加、随着连杆机构向伸展状态移动而减小。

可移动物体的路径的方向未必垂直，而是可以替代性地为水平导向或相对于水平成任意角度。与路径的方向无关，一个或多个弹簧(比如扭转弹簧)因此任选地导向，使得弹簧产生的合力在连杆机构处于折叠状态时平行于路径的方向，和/或当连杆机构处于伸展状态时不平行于路径的方向。该方向随着连杆机构在折叠状态和伸展位置之间移动而变化。

当弹簧65产生的使连杆机构38朝向伸展状态偏压的偏压力小于物体的重量时，摩擦元件68产生的摩擦足以阻止连杆机构38从伸展位置运动到折叠位置和/或反方向的运动(即从折叠位置运动到伸展位置)。装置20的抵消作用总的来说是使得移动物体22所需的力与物体22的重量之比小于1。这样的比值也可沿物体22的行进路径恒定或近似恒定，即无论物体22沿路径的起始点如何，移动物体所需的力近似相同。

装置20还可构造为适应不同重量的物体。可以选择摩擦元件、弹簧、和/或连杆，使得该装置被构造为抵抗某一重量范围内的物体22的非预期的运动。具体来说，对于在预定重量范围内的物体，摩擦元件可以构造为将物体维持在用户选择的位置。

装置20还包括至少一个摩擦板36、滑动组件33和壳体。连杆机构38沿至少一个摩擦板36在伸展状态与折叠状态之间移动。至少一个摩擦板36限定沿路径延伸的槽，并且构造为限制至少一对连杆64a/66a的旋转轴线的离开路径的运动。滑动组件33包括支架34和滚珠滑轨，物体22和连杆机构38联接到支架34，且滚珠滑轨引导支架34沿路径运动。壳体围住连杆机构38，并且包括盖32、在盖32的近端处的近端帽46、和在盖32的远端处的远端帽44。

在本发明的另一方案中，一种用户可调定位系统包括第一物体22、第二物体24、连杆机构38、和摩擦元件68，其中第一物体22可由该系统的用户移动，且第一物体22可相对于第二物体24沿路径靠近第二物体24或远离第二物体24移动。连杆机构38被构造为抵抗第一物体22从用户调整位置沿路径的非预期运动，且有助于第一物体22靠近第二物体24或远离第二物体24的预期运动。

在本发明的又一个实施例中，一种用于将物体22沿路径相对于另一物体24定位在用户调整位置的装置包括：用于产生抵抗连杆机构从伸展状态运动到折叠状态的摩擦的工具；以及用于将连杆机构向伸展状态偏压的工具。

摩擦产生工具可包括联接到连杆机构的摩擦元件。其它摩擦产生工具包括能够在应用于连杆机构时抵抗运动的部件或材料。举例来说，阻尼器、扭力垫圈、或旋转摩擦盘可应用于枢转轴或旋转轴中的至少一者。替代性地，粘性流体(比如油脂)可以应用于枢转轴或旋转轴，以限制或抵抗运动。而且，枢转轴和/或旋转轴所处的轴的周向形状可以这样的方式形成，即在不同形状的孔或套筒中转动时产生变化的摩擦力。

偏压工具可以包括联接到连杆机构的弹簧。偏压工具还可包括能够对对抗联接到连杆机构的物体的重量的抵消力有贡献的任意储能装置。这些可以包括扭转弹簧、拉伸弹簧、或凸轮。

现在更具体地参照每幅附图，其中图中所用相似的附图标记在各图中始终表示相似的部件，图1A和图1B是根据本发明的装置作为用户可调定位系统的一个部件处于安装状态的一个实施例的示意图。第一物体22(比如监视器)附接在竖直提升机构20上。竖直提升机构20的底部附接在第二物体24(比如桌面或可移动推车)上。如双向竖直箭头示出的，竖直提升机构20允许第一物体22相对于第二物体24沿路径大体竖直地运动，而第二物体24固定。如下文将详细描述的，竖直提升机构20允许第一物体22沿竖直路径移动到任何位置，并且在机构的运动范围上提供几乎恒定的抵消力。第一物体22将沿竖直路径保持在用户选定的位置，而不需要单独的锁定或制动机构。

竖直提升机构20可被包含在需要竖直可调物体的各种应用中，例如监视器、投影屏幕、货架、存放架、黑板、或工作面。此外，提升机构20任选地沿水平方向或其它非竖直方向导向。

第二物体24的位置和形式取决于竖直提升机构20的应用。举例来说，在图1A和图1B示出的实施例中，第二物体24是基面或水平面的形式，同时观察和/或接近以监视器的形式的第一物体22。然而，例如如果需要壁挂式监视器，则竖直提升机构20可直接固定在竖直面上，比如固定在墙上，从而消除了对于附接在竖直提升机构20的基部或水平面的需要。那么第一物体22的竖直位移的参照点则会是一些其它的固定位置，比如地板、墙上的点、或竖直提升机构的端部。还可以预期的是，提升机构20可以被安装在任意角度，从而沿上倾斜(inclined)或下倾斜(declined)或水平路径来控制第一物体的位置。竖直提升机构20理想地适合提供对第一物体的重量的抵消力，使得第一物体可以与竖直提升机构20的导向无关地被保持在各种高度的给定位置。

图2A至图9F示出了根据本发明的实施例的竖直提升机构20。图2A和图2B分别表明处于伸展状态和折叠状态的竖直提升机构20。竖直提升机构20中有竖直滑动的支架。支架包括两个臂30a、30b。这些臂在第一物体与竖直提升机构20之间提供附接点。取决于各种因素，比如第一物体的重量和形状，支架可包括一个或多个臂，使得第一物体可以牢固地附接在竖直提升机构20。然而支架优选地具有至少两个臂。两个臂30a、30b分别延伸出竖直提升机构20的前盖32中的细长开口或槽28a、28b。在图2A中，臂30a、30b位于细长开口28a、28b的远端，这对应于第一物体22相对较远离第二物体24的伸展状态。在图2B中，臂30a、30b位于细长开口28a、28b的近端，这对应于第一物体22相对较接近第二物体24的折叠状态。

现在参见图3，图3是竖直提升机构20的分解视图。竖直提升机构20包括壳体，壳体包括可以用第一组紧固件50a、50b、50c、50d(比如螺柱)保持在一起的前盖32、后盖42、端帽44、和基帽46。为了限制组装壳体所需的紧固件的数量，一个或多个一体式突出部29a、29b可设置在端帽44和/或基帽46的面上，与前盖32和/或后盖42的端部39a、39b处的对应孔匹配。第一组紧固件50a、50b、50c、50d还可穿过前盖32、后盖42、端帽44、和基帽46中的两者或更多者而插入。壳体使用户与机构的内部移动件隔离开，并防止用户在操作期间受伤或部件损坏。

如上所述，前盖32可包括两个接纳支架34的臂30a、30b的细长开口或槽28a、28b。臂30a、30b从支架34的滑动板51的表面大体垂直地延伸。如图4A和图4B中所示，支架34是滑动组件33的一部分，其进一步细节将在后文描述。

剪形物机构38在滑动组件33与后盖42之间，且夹在上摩擦板36与下摩擦板40之间。图7示出根据本发明的一个实施例的剪形物机构38的分解视图，并将在后文描述。

仍然参见图3，优选地，竖直提升机构20的一个或多个部件对称。这样是有益的，因为其降低了个别部件的制造的复杂性，并且避免在组装期间的错误。举例来说，如图3中所示，滑动组件33、上摩擦板36和下摩擦板40可水平旋转180°而仍然可以适当地安装。

组装竖直提升机构20的一种示例性方法可包括首先将下摩擦板40放置在后盖42上。为了适当地对准下摩擦板40，后盖42可包括一个或多个突起部80，突起部80与下摩擦板40中的对应的孔81匹配。

随后可以将剪形物机构38放置在下摩擦板40上。下摩擦板40可包括一个细长槽，该细长槽作为剪形物机构38的连杆的底面上的一系列凸耳的轨道，比如图12B和图14B中示出的剪形物机构38的连杆的底面上的凸耳76。举例来说，位于剪形物机构38的近端处的下端连杆62a的近端柱63a下方的其中一个凸耳76a同轴地穿过下摩擦板40和后盖42中的开口而插入。

上摩擦板36被放置在剪形物机构38的顶上，并且类似地包括用于剪形物机构38的连杆的上表面上的凸耳的槽，比如图13A中示出的剪形物机构38的连杆的上表面上的凸耳76b。上摩擦板还包括近端处的孔，以接纳近端柱63a的在上端连杆60a的上方延伸的尖部。在剪形物机构38的远端处的远端柱63c的尖部插入上摩擦板36的槽中。

剪形物机构38被压在上摩擦板与下摩擦板36、40之间，这在竖直提升机构20的操作期间为连杆的外表面提供了供其依靠的摩擦面。作用于板(类似于下文描述的摩擦元件68)的摩擦力可有助于将剪形物机构38制动在各个位置。

优选地，滑动组件33的轨道35a、35b的宽度大于上摩擦板36和下摩擦板40的宽度，使得滑动组件33可以被放置在后盖42上。随后可将剪形物机构38的远端处的远端柱63c插入滑动板51的中心孔52中，并可以将轨道35a、35b附接在后盖42的内侧壁上，优选通过铆接来附接。如果滑动板可能将与竖直提升机构的近端处的近端柱63a干涉，则如图6A中所见，可以在滑动板上切割出缺口53，从而避免在折叠状态时这两个部件之间的接触。

为了完成壳体，可以将端帽44和基帽46放置在后盖42的任一端上的适当位置。随后可将前盖32放置在滑动组件33上方，以保证支架的臂穿过前盖32中的细长开口延伸。前盖32还可包括在其近端处的孔，与剪形物机构38的近端处近端柱63a同轴地对准。当前盖32就位时，随后可以通过在壳体的每个拐角处使用紧固件(比如以第一组紧固件50a、50b、50c、50d的形式的螺柱或螺丝)来保持壳体。

如图4A和图4B所示，支架34是滑动组件33的一部分，滑动组件33还可包括两个轨道35a、35b和使支架34沿轨道35a、35b滑动的滑动机构。滑动机构优选为在支架34沿轨道35a、35b移动时提供低摩擦接触的任意机构，例如滚珠滑轨。

滑动组件33优选附接在壳体上。更优选地，每个轨道35a、35b均附接在前盖32或后盖42中至少一者的临近的内侧壁上。更优选地，轨道35a、35b附接在后盖42的内侧壁。轨道35a、35b可使用第二组紧固件48a、48b、48c、和48d进行附接，比如使用图3中所示的波普空心铆钉。

现在参见图7，图7示出根据本发明的一个实施例的剪形物机构38的分解视图。剪形物机构38包括上端连杆60a、60b、下端连杆62a、62b、一个或多个上剪形物连杆64a、64b、以及一个或多个下剪形物连杆66a、66b。这些连杆一同形成彼此相对旋转地联接的多对连杆。举例来说，连杆60a和62a形成一对，连杆64a和66a、连杆64b和66b、以及连杆60b和62b也分别形成一对。

剪形物机构38的总长度由剪形物机构38中的连杆的数量和长度以及这些连杆的对数决定。举例来说，剪形物机构38可包括单一一对连杆，比如连杆64b和66b或连杆60b和62b。虽然图7中示出的实施例设有4对连杆，但是可以根据多种因素而使用更少或更多对连杆，这些因素包括联接到连杆机构的物体的重量、供物体预期移动的路径的长度、以及其它设计考虑。

图7中所示的剪形物机构38的第一实施例的示例性组装方法可包括首先将一个或多个摩擦元件68(其可以包括或被称为扭力元件)附接在大体圆柱形的轴69上。如下文将参照图17描述的，摩擦元件68优选为镰刀形，且摩擦元件68的弯曲部的内径等于或优选小于轴69的外径，从而在这两个部分之间提供摩擦接合。摩擦元件68对齐且位于轴69的一端，使得当轴69的端部插入下剪形物连杆66a、66b中的中心凹部71中时，摩擦元件68的尾部被驻留在U形凸片72中。U形凸片72维持摩擦元件68的导向，使得摩擦元件68在剪形物机构38的操作期间不会随着轴69旋转。

现在参见图11A至图14B，下剪形物连杆66a、66b的相对端和下端连杆62a、62b的一端具有大体圆柱形的弹簧柱，比如弹簧柱63b，弹簧柱在组装时延伸穿过扭转弹簧65。下端连杆62a、62b还包括在与弹簧柱63b相对的一端的近端柱63a。下剪形物连杆66a、66b和下端连杆62a、62b可包括一个或多个凸片64a、64b，从而为扭转弹簧65的下弹簧支脚67a提供支承面。

再次参见图7，在将扭转弹簧65加载在每个弹簧柱63b上后，使得下弹簧支脚67a搁置在凸片64上，上端连杆60a、60b和上剪形物连杆64a、64b被放置在下端连杆62a、62b和下剪形物连杆66a、66b上。上剪形物连杆64a、64b的相对端和上端连杆60a、60b的一端均具有圆柱形弹簧管61b，其中每个弹簧管61b的外径均小于扭转弹簧65的内径，且每个弹簧管61b的内径均大于弹簧柱63b的外径。上端连杆60a、60b包括在与弹簧管61b相对的端部的圆柱形端管61a，圆柱形端管61a与下端连杆62a、62b的近端柱63a或远端柱63c之一匹配。

每个上剪形物连杆64a、64b还包括圆柱形中心管73，其接纳轴69，以形成共享由轴69限定的旋转轴线的一对剪形物连杆，例如连杆64a和66a。在操作期间，上剪形物连杆64a、64b随着轴69在与下剪形物连杆66a、66b相反的旋转方向旋转。轴69优选地包括比如图16中所示的平支承面的特征，而中心管73的内孔大体匹配轴69的形状，使得上剪形物连杆64a、64b和轴69一同旋转。

在进行组装时，每个上剪形物连杆64a、64b的弹簧管61b均被加载在临近于下剪形物连杆66a、66b的下连杆的弹簧柱63b上，下剪形物连杆66a、66b与上剪形物连杆64a、64b共用中心旋转轴线。如上文说明的，下端连杆62a、62b的近端柱63a和远端柱63c将会与上端连杆60a、60b的端管61a匹配。而且，上端连杆60a、60b的弹簧管61b应该被加载在下剪形物连杆66a、66b的临近于下端连杆62a、62b的弹簧柱63b上，下端连杆62a、62b与上端连杆60a、60b匹配。

剪形物机构38优选地包括将这些部件保持在一起的工具。在图7所示的实施例中，每个弹簧管61b包括两个开放端，使得一旦每个弹簧柱63b穿过弹簧管61b插入就露出其一端。垫圈70可用于填充弹簧柱63b的露出端周围的环形空间，而该露出端可被锤击，例如以将剪形物机构38的连杆保持在一起，同时允许这些连杆自由旋转。垫圈70将会提供对弹簧柱63b的尖部处的锤击材料的正限位。最后的组装步骤包括使每个扭转弹簧65的上弹簧支脚67b在位于上端连杆60a、60b和上剪形物连杆64a、64b上的楔形物74上旋转。楔形物74为扭转弹簧65提供第二支承面。

剪形物机构的这些元件，连杆、弹簧和摩擦元件可以根据所需的运动范围和抵消第一物体的重量所需的力而设置为各种构造。举例来说，图10A至图10E中示出剪形物机构的一个替代性实施例。为了适应短范围的运动和/或轻的第一物体，剪形物机构可仅包括单独一对上端连杆60a、60b和下端连杆62a、62b，即没有任何剪形物连杆。如图10B和图10D中所示，上端连杆和下端连杆将会被设置成大体菱形。在该替代性实施例中，如图10A中最佳示出的，摩擦元件68已被粘附到端柱63a，63c。

在另一个未示出的实施例中，剪形物机构可包括一对剪形物连杆，比如连杆64b和66b，而没有任何端连杆。在这样的实施例中，剪形物连杆将会形成大体X形。因为X形剪形物机构不会提供供支架联接的单一的近端和远端，支架部件中可设有弓形凸轮开口，以随着连杆彼此相对地旋转，捕获并引导连杆端部朝向或远离路径运动。

如图5A、图5B、和图8A至图8F中所见，一旦组装，扭转弹簧65将使剪形物机构38向延伸位置偏压。具体来说，例如图8C中所见，根据本发明的实施例，剪形物机构被扭转弹簧偏压而朝向伸展导向。例如图8D和图8F中所见，这是因为扭转弹簧的弹簧支脚分别对下连杆和上连杆上的凸片和楔形物施加力。图8C和图8D均为剪形物机构38的仰视图，只是在图8D中，下端连杆62a、62b和下剪形物连杆66a、66b已被移走以露出扭转弹簧65和摩擦元件68。类似地，图8E和图8F均为剪形物机构38的俯视图，只是在图8F中，上端连杆60a、60b和上剪形物连杆64a、64b被移走。

在图7至图14B中，连杆的上表面和下表面用跨过连杆的长度的分界线示出。这些线并非旨在建议必须存在分型线，如果这些部分根据一种可行的制造技术注射成型，分型线才可能出现。这些线仅旨在协助识别和/或可视化各个部分的面和可选表面限定。

随着剪形物机构在伸展状态与折叠状态之间致动，扭转弹簧的中心轴水平位移。举例来说，图8D和图9D分别提供了处于伸展状态和折叠状态的剪形物机构38的仰视图。在这两张视图中，下端连杆62a、62b和下剪形物连杆66a、66b已被移走。在图9D中，扭转弹簧的支脚被压迫在一起，使得扭转弹簧拉紧。如图8D和图9D中所见，扭转弹簧的中心轴形成外枢转轴，该外枢转轴线远离剪形物机构38的中心水平线位移。这与几乎没有水平位移的剪形物连杆的旋转轴和端柱形成对照。

如图8D和图8F中所示，在伸展导向，扭转弹簧产生的合力沿近似水平的方向施加在凸片和楔形物的支承面上。如图9A至图9F中所示，随着剪形物机构缩回到折叠状态，扭转弹簧缠绕且扭转弹簧中的张力增加。因此，弹簧输出的合力随着第一物体沿竖直路径向下移动而增大。如图9D和图9F中所示，随着楔形物和凸片从伸展状态接近90度旋转到折叠状态，弹簧合力的方向从近似水平变为近似垂直，即假设竖直提升机构是沿铅垂导向，则在折叠状态中，弹簧的力的矢量基本与重力的方向相反。

如上所述，扭转弹簧可被剪形物机构的外枢转轴之间连接的拉伸弹簧替代。随着剪形物机构的折叠，拉伸弹簧张开且弹簧的张力增大。将第一物体提升到伸展状态将会放松弹簧，从而减小弹簧产生的力。

图15至图17中分别示出了弹簧、轴和摩擦元件的详图。如前文提到的，摩擦元件68优选地为镰刀形(如图17)，且摩擦元件68的弯曲部的内径等于或优选小于轴69的外径，从而在两个部分之间提供摩擦接合。轴69上的摩擦元件68的数量可以变化，从而控制连杆机构中产生的摩擦。以这样的方式，连杆机构可构造为用于具有各种重量范围的物体。换言之，特定数量的摩擦元件68产生的特定摩擦将适合关联一定重量范围的物体使用。因此，单个连杆机构的设计将适应一定范围的物体而无需用户调整。通过减少或增加摩擦元件68的数量，使连杆机构分别适合用于更重和更轻的物体。

为了说明，一个连杆机构设计可以构造为用于重量从A磅至C磅的物体，另一个连杆机构设计可以构造为用于重量从B磅至E磅的物体，而又一个连杆机构设计可以构造为用于重量从D磅至F磅的物体。在这样的示例中，仅由3个连杆机构设计就可以适应从A磅至F磅范围的物体。而且，重量的范围不必重叠。举例来说，一种连杆机构设计可以构造为用于重量从A磅直至B磅的物体，另一种连杆机构设计可以构造为用于重量从B磅直至C磅的物体，而又一种连杆机构设计可以构造为用于重量从C磅直至D磅的物体。虽然这些示例中提供了三个范围，然而可以预期的是可以选择小于或大于3的任何数量的范围。

在一个以示例为目的而选择的非限制性具体实施例中，一个连杆机构设计“I”可以设置为用于从6.4磅直至10.2磅的物体，另一个连杆机构设计“II”可以设置为用于从10.2磅直至14.0磅的物体，而又一个连杆机构设计“III”可以设置为用于从14.0磅直至17.8磅的物体。在这样的具体示例中，由这3个连杆机构设计I–III可以适应在6.4磅至17.8磅范围的物体。于是，根据将使用的可移动物体的重量可以选择使用连杆机构设计I–III中的一个。举例来说，如果意图使用连杆机构来安装重量为13.5磅的监视器，则将会选择连杆机构设计II。

由以上描述应理解，位于剪形物连杆的中心轴上的摩擦元件对轴的表面施加摩擦力。摩擦元件的数量和两个元件之间的摩擦配合被选择为，防止第一物体在没有用户动作的情况下不经意地沿竖直路径向上或向下漂移。因此，摩擦元件作为阻力件确保获得抵消力。摩擦元件基本作为制动件而将第一物体维持在用户选择的高度。

如前文提到的，剪形物机构的总长度由剪形物机构中的连杆的数量和长度决定。因此，通过轻微地改变剪形物机构，可以容易地调节第一物体的运动范围。如前文提到的，竖直提升机构还可用于在第一物体的重量范围上提供抵消力。这只不过通过选择适当数量和等级的扭转弹簧和摩擦元件来实现。

根据本发明的装置可在操作性、可靠性、耐久性和成本有效性方面改进性能。其还可以通过占地较小来节省空间。

例如，根据本发明的装置可在循环寿命方面改进性能。例如，根据本发明的实施例的装置的寿命在失效之前可接近甚至超过20,000次使用循环。

而且，根据本发明的实施例的装置不需要调整就适应不同重量的物体。因此，根据本发明的实施例的装置可以被制造为用于具有各种重量范围的物体。例如，在一个实施例中，一种型式的装置可以被制造为用于具有第一重量范围的物体，而第二型式的装置可以被制造为用于在第二重量范围内的物体，等等。

此外，根据本发明的实施例的装置不需要在用户释放物体后使物体保持在选择的位置的操纵杆或制动器。当使用没有这样的操作杆或制动器的装置时，用户只不过放开物体，而物体将会保持在用户选择的位置。在降低成本、改善用户体验、以及如果用户无意地放开物体的“故障保护”情况的方面，优选去除掉操作杆和制动器是有利的。

虽然本文已经示出和描述了本发明的多个优选实施例，但是应理解，这些实施例仅作为示例而提供。在不违背本申请的精神的前提下，本领域技术人员将会想到许多变型、改变和替换。因此，所附权利要求书旨在覆盖落入本发明的精神和范围内的所有这样的变型。

Claims (28)

1.用于将一物体沿路径相对于另一物体定位在用户调整位置的装置，所述装置包括：

连杆机构，具有伸展状态和折叠状态，在所述伸展状态中所述物体能够被远离所述另一物体定位，而在所述折叠状态中所述物体能够靠近所述另一物体定位，所述连杆机构的远端被构造为联接到所述物体，而所述连杆机构的近端被构造为联接到所述另一物体；

摩擦元件，联接到所述连杆机构，且构造为产生抵抗所述连杆机构从所述伸展状态运动到所述折叠状态的摩擦；以及

弹簧，联接到所述连杆机构且构造为使所述连杆机构向所述伸展状态偏压；

其中，所述连杆机构包括彼此联接以围绕旋转轴线相对彼此旋转的至少一对连杆，所述摩擦元件位于所述连杆机构的至少一对连杆的旋转轴线处，所述摩擦元件向连接所述一对连杆的轴施加摩擦力，所述摩擦元件呈镰刀形，具有弯曲部和尾部，所述弯曲部的端部和所述尾部均驻留在所述连杆上，且所述弯曲部的内径小于或等于连接所述一对连杆的轴的外径，从而在两者之间提供摩擦接合。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述连杆机构的远端能够沿所述路径移动，而所述连杆机构的近端是固定的或能够移动的。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述连杆机构的远端被构造为联接到监视器，而所述连杆机构的近端被构造为联接到桌面或推车顶部。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，移动所述物体所需的力与所述物体的重量之比小于1。

5.根据权利要求1所述的装置，所述连杆机构包括至少两对连杆，每个连杆均联接到临近的连杆以围绕旋转轴线旋转。

6.根据权利要求5所述的装置，所述连杆机构包括轴，所述轴将一对连杆中的连杆连接到临近的一对连杆中的连杆。

7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述弹簧是沿所述旋转轴线导向的扭转弹簧。

8.根据权利要求7所述的装置，所述扭转弹簧被导向为，当所述连杆机构处于所述伸展状态时，使得所述扭转弹簧产生的合力不平行于所述路径的方向。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述摩擦元件、弹簧、和连杆机构中的至少一者被选择为，使得所述装置被构造为抵抗一定重量范围的所述物体的非预期运动。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述路径被竖直地导向。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，当所述弹簧对所述连杆机构产生的朝向所述伸展状态的偏压小于所述物体的重量时，所述摩擦元件产生的摩擦足以阻止所述连杆机构从伸展位置运动到折叠位置。

12.根据权利要求10所述的装置，其中，当所述弹簧对所述连杆机构产生的朝向所述伸展状态的偏压大于所述物体的重量时，所述摩擦元件产生的摩擦足以阻止所述装置从折叠位置运动到伸展位置。

13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述摩擦元件被构造为制动所述物体沿所述路径的运动，使得所述装置中不需要包括单独的制动器。

14.根据权利要求1所述的装置，所述弹簧被导向为，当所述连杆机构处于所述折叠状态时，使得所述弹簧产生的合力平行于所述路径的方向。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述弹簧产生的合力的方向随着所述连杆机构在所述折叠状态和所述伸展状态之间运动而变化。

16.根据权利要求1所述的装置，其中，移动所述物体所需的力与所述物体的重量的比值沿所述路径基本上恒定。

17.根据权利要求1所述的装置，其中，所述摩擦元件构造为，对于预定重量范围内的物体，将所述物体维持在用户选择的位置。

18.根据权利要求1所述的装置，该装置包括多个弹簧。

19.根据权利要求1所述的装置，其中，所述弹簧为拉伸弹簧，所述拉伸弹簧被构造为随着所述连杆机构向所述折叠状态运动而产生增大的力，并且随着所述连杆机构向所述伸展状态运动而产生减小的力。

20.根据权利要求1所述的装置，还包括至少一个摩擦板，所述连杆机构沿所述摩擦板在所述伸展状态与所述折叠状态之间运动。

21.根据权利要求20所述的装置，所述至少一个摩擦板限定槽，所述槽沿所述路径延伸并构造为限制所述至少一对连杆的旋转轴线的运动离开所述路径。

22.根据权利要求1所述的装置，还包括滑动组件，所述滑动组件包括供所述物体和所述连杆机构联接的支架和引导所述支架沿所述路径运动的滚珠滑轨。

23.根据权利要求1所述的装置，还包括包围所述连杆机构的壳体，所述壳体具有盖、在所述盖的近端处的近端帽、和在所述盖的远端处的远端帽。

24.根据权利要求1所述的装置，所述装置被构造为抵抗所述物体从用户调整位置沿所述路径的非预期运动，并且帮助所述物体靠近或远离所述另一物体的预期运动。

25.根据权利要求1所述的装置，所述旋转轴线沿所述路径定位。

26.根据权利要求25所述的装置，所述摩擦元件产生抵抗所述连杆围绕所述旋转轴线相对彼此旋转的摩擦。

27.根据权利要求25所述的装置，所述弹簧被定位为对所述连杆机构的至少一对连杆的连杆施加偏压，所述弹簧被导向为使所述连杆机构向所述伸展状态偏压。

28.根据权利要求15所述的装置，其中，所述弹簧是扭转弹簧。

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