CN110434837B - 一种上肢助力装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种上肢助力装置，包括：腰部固定部；受力支撑部，受力支撑部的第一端连接于腰部固定部上；弹力辅助组件，弹力辅助组件包括凸轮弹簧机构和手部拖杆，凸轮弹簧机构包括安装壳、凸轮和压缩弹簧，凸轮固定连接于受力支撑部的第二端，且凸轮与安装壳相对转动并位于安装壳的安装腔内，压缩弹簧被预紧压缩地安装于安装壳的安装腔内，压缩弹簧的第一端抵接于凸轮的轮面上，压缩弹簧的第二端抵接于安装壳的安装腔腔壁上，手部拖杆的第一端与安装壳固定连接，手部拖杆的第二端用于绑定在使用者的手部大臂上。应用本发明技术方案解决了现有技术中由于工作人员长期托举工作导致工作人员的手臂酸痛的问题。

Description

一种上肢助力装置

技术领域

本发明属于辅助工装技术领域，尤其涉及一种上肢助力装置。

背景技术

在汽车底盘的装配生产、房屋装修、架空组装、镶板、电气工作、焊接、研磨、拣选、修剪、涂漆、检查和钻孔等工作过程中，常常需要工作人员对工件实施托举，然后进行相应的加工操作，由于工作人员长期托举工作，很大程度上导致了工作人员手臂的手臂酸痛的问题，引起工作人员的身体不适。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种上肢助力装置，旨在解决现有技术中由于工作人员长期托举工作导致工作人员的手臂酸痛的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种上肢助力装置，包括：腰部固定部，其用于固定穿戴于使用者的腰部上；受力支撑部，受力支撑部的第一端连接于腰部固定部上；弹力辅助组件，弹力辅助组件包括凸轮弹簧机构和手部拖杆，凸轮弹簧机构包括安装壳、凸轮和压缩弹簧，凸轮固定连接于受力支撑部的第二端，且凸轮与安装壳相对转动并位于安装壳的安装腔内，压缩弹簧被预紧压缩地安装于安装壳的安装腔内，压缩弹簧的第一端抵接于凸轮的轮面上，压缩弹簧的第二端抵接于安装壳的安装腔腔壁上，手部拖杆的第一端与安装壳固定连接，手部拖杆的第二端用于绑定在使用者的手部大臂上。

进一步地，上肢助力装置还包括角度调节组件，角度调节组件的第一端角度可调节连接于受力支撑部的第二端，角度调节组件的第二端与凸轮固定连接。

进一步地，角度调节组件包括连接杆、连接柱、调节锁紧螺钉和连接轴，连接柱固定连接于受力支撑部的第二端上，连接杆的第一端设有两个通孔，其中一个通孔可转动地套在连接柱上，调节锁紧螺钉通过另一个通孔将连接杆与受力支撑部固定，连接轴的第一端固定连接于连接杆的第二端，连接轴的第二端固定连接于凸轮，且连接轴与安装壳之间可相对转动。

进一步地，连接轴通过两个轴承与安装壳连接，凸轮位于两个轴承之间。

进一步地，凸轮弹簧机构还包括预紧调节螺钉和调节旋钮，预紧调节螺钉螺纹连接于安装壳，压缩弹簧的第二端抵接于预紧调节螺钉的第一端，调节旋钮连接于预紧调节螺钉的第二端，且调节旋钮与预紧调节螺钉同步转动。

进一步地，凸轮弹簧机构还包括凸轮随动器，凸轮随动器可滑动地位于安装壳的安装腔内，压缩弹簧的第一端固定连接于凸轮随动器，凸轮随动器抵接于凸轮的轮面上。

进一步地，受力支撑部为可伸缩调节的伸缩支撑杆。

进一步地，腰部固定部包括腰部贴合件、连接座、万向关节轴承和绑带，连接座固定连接于腰部贴合件，万向关节轴承的外圈固定于连接座，伸缩支撑杆的第一端与万向关节轴承的内圈固定连接，绑带连接在腰部贴合件上以用于绑紧使用者的腰部。

进一步地，上肢助力装置还包括手部托板，手部托板固定在手部拖杆的第二端上，手部托板用于贴合在使用者的手部大臂上进行绑紧。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

应用该上肢助力装置对工作人员的手臂托举形成助力，将工件的部分重力作用由工作人员的手部大臂至手部拖杆、到安装壳和压缩弹簧、到凸轮、再到受力支撑部、最后由腰部固定部传递至工作人员腰部，实现减轻工作人员手臂的承受载荷，很大程度地减轻了工作人员手臂因长期托举工件而带来的手臂酸痛问题。

附图说明

图1是本发明实施例的上肢助力装置的装配结构示意图；

图2是本发明实施例的上肢助力装置中安装壳的主视图；

图3是图2中A-A方向的剖视图；

图4是本发明实施例的上肢助力装置中腰部固定部的剖视图。

在附图中，各附图标记表示：

10、腰部固定部；11、腰部贴合件；12、连接座；13、万向关节轴承；20、受力支撑部；30、弹力辅助组件；31、凸轮弹簧机构；311、安装壳；3111、安装上壳；3112、安装下壳；312、凸轮；313、压缩弹簧；314、预紧调节螺钉；315、调节旋钮；316、凸轮随动器；3161、随动器固定轴；32、手部拖杆；40、角度调节组件；41、连接杆；42、连接柱；43、调节锁紧螺钉；44、连接轴；50、轴承；60、手部托板；71、第一弹簧固定件；72、第二弹簧固定件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1至图4所示，本发明提供了一种上肢助力装置。该上肢助力装置包括腰部固定部10、受力支撑部20和弹力辅助组件30，其中，弹力辅助组件30包括凸轮弹簧机构31和手部拖杆32，凸轮弹簧机构31包括安装壳311、凸轮312和压缩弹簧313。腰部固定部10被用于固定穿戴于使用者的腰部上，受力支撑部20的第一端连接于腰部固定部10上，凸轮312固定连接于受力支撑部20的第二端，且凸轮312与安装壳311相对转动并位于安装壳311的安装腔内(具体地，安装壳311由安装上壳3111和安装下壳3112组成，安装上壳3111盖合在安装下壳3112上以形成安装腔)，压缩弹簧313被预紧压缩地安装于安装壳311的安装腔内，压缩弹簧313的第一端抵接于凸轮312的轮面上，压缩弹簧313的第二端抵接于安装壳311的安装腔腔壁上，手部拖杆32的第一端与安装壳311固定连接，手部拖杆32的第二端被用于绑定在使用者的手部大臂上。

工作人员应用本发明提供的上肢助力装置来辅助以对工件进行托举，在使用该上肢助力装置时，需将腰部固定部10稳定地固定在腰部上，再将手部拖杆32的第二端稳定地绑定在手部大臂上，在工作人员将工件举起过程中，工作人员的手臂牵动手部拖杆32，从而带动手部拖杆32、安装壳311以凸轮312为支撑轴进行转动，此时，凸轮312相对于安装壳311转动，则压缩弹簧313的第二端抵接在凸轮312轮面的位置产生变化，使得压缩弹簧313被进一步压缩而产生更大的弹力势能，当工作人员将工件托举至最高位置之后(此时工作人员的手部小臂与手部大臂呈伸直状态)，则压缩弹簧313的弹力势能最大，并对工作人员的手臂托举形成助力，从而将工件的部分重力作用由工作人员的手部大臂至手部拖杆32、到安装壳311和压缩弹簧313、到凸轮312、再到受力支撑部20、最后由腰部固定部10传递至工作人员腰部，实现减轻工作人员手臂的承受载荷，很大程度地减轻了工作人员手臂因长期托举工件而带来的手臂酸痛问题。

如图1所示，上肢助力装置还包括角度调节组件40，角度调节组件40的第一端角度可调节连接于受力支撑部20的第二端，角度调节组件40的第二端与凸轮312固定连接。工作人员可以根据实际托举的工况，在使用该上肢助力装置前对手部拖杆32相对于受力支撑部20的角度进行调节，从而达到最佳的使用效果。具体地，角度调节组件40包括连接杆41、连接柱42、调节锁紧螺钉43和连接轴44，连接柱42固定连接于受力支撑部20的第二端上，连接杆41的第一端设有两个通孔，其中一个通孔可转动地套在连接柱42上，调节锁紧螺钉43通过另一个通孔将连接杆41与受力支撑部20固定，连接轴44的第一端固定连接于连接杆41的第二端，连接轴44的第二端固定连接于凸轮312，且连接轴44与安装壳311之间可相对转动。在具体的角度调节过程中，工作人员首先松开调节锁紧螺钉43，使得连接杆41能够相对于受力支撑部20的第二端转动(以连接柱42为转轴进行转动)，当连接杆41相对于受力支撑部20转动至适应实际工况的最佳角度后，再将调节锁紧螺钉43对连接杆41的第一端和受力支撑部20的第二端进行锁紧固定。如此，该上肢助力装置对工作人员的手臂托举形成助力的过程中，将工件的部分重力作用由工作人员的手部大臂至手部拖杆32、到安装壳311和压缩弹簧313、到凸轮312、到连接杆41、再到受力支撑部20、最后由腰部固定部10传递至工作人员腰部，实现减轻工作人员手臂的承受载荷。

如图3所示，为了使凸轮312与安装壳311之间相对转动更加平顺，因而连接轴44通过两个轴承50与安装下壳3112连接，凸轮312位于两个轴承50之间。两个轴承50均采用角接触轴承即可满足使用要求。这样，工作人员的手臂牵引手部拖杆32转动的过程也更加平顺、方便，工作人员在该上肢助力装置的辅助下能够更加自如地进行托举操作。

优选地，凸轮弹簧机构31还包括预紧调节螺钉314和调节旋钮315，预紧调节螺钉314螺纹连接于安装下壳3112，压缩弹簧313的第二端抵接于预紧调节螺钉314的第一端，调节旋钮315通过随动器固定轴3161固定连接于预紧调节螺钉314的第二端(在装配调节旋钮315和预紧调节螺钉314的过程中，先将预紧调节螺钉314穿过调节旋钮315，然后将随动器固定轴3161沿调节旋钮315的径向方向插入，从而将调节旋钮315与预紧调节螺钉314固定连接)，且调节旋钮315与预紧调节螺钉314同步转动。针对不同的被托举工件而言，则需要不同的弹力势能进行辅助，此时，工作人员可以通过调节旋钮315旋转带动预紧调节螺钉314转动，从而提前调节压缩弹簧313的初始压缩量(即预压紧的压缩量)，以适应不同的被托举工件的不同使用工况。

在本发明中，凸轮弹簧机构31还包括凸轮随动器316，凸轮随动器316可滑动地位于安装壳311的安装腔内，压缩弹簧313的第一端通过第一弹簧固定件71固定连接于凸轮随动器316，凸轮随动器316抵接于凸轮312的轮面上，进一步地，压缩弹簧313的第二端固定连接有第二弹簧固定件72，第二弹簧固定件72则固定连接于预紧调节螺钉314的第一端。

为了适应不同身高的工作人员，因此，受力支撑部20为可伸缩调节的伸缩支撑杆。当较高的工作人员使用该上肢助力装置时，则将伸缩支撑杆根据工作人员的实际使用长度进行伸长即可；当矮一点的工作人员使用该上肢助力装置时，则将伸缩支撑杆根据工作人员的实际使用长度进行缩短即可。

如图4所示，腰部固定部10包括腰部贴合件11、连接座12、万向关节轴承13和绑带(未图示)，连接座12固定连接于腰部贴合件11，万向关节轴承13的外圈固定于连接座12，伸缩支撑杆的第一端与万向关节轴承13的内圈固定连接，绑带连接在腰部贴合件11上以用于绑紧使用者的腰部。通过使用万向关节轴承13来实现伸缩支撑杆与连接座12之间的多自由度运动，符合人体的活动关节自由度，对需要穿戴的工作人员以最小的束缚感。

优选地，如图1所示，为了让使用者使用过程中更加舒适，因此，上肢助力装置还包括手部托板60，手部托板60固定在手部拖杆32的第二端上，手部托板60用于贴合在使用者的手部大臂上绑带进行绑紧。

该上肢助力装置的整体重量较小，仅为1.6kg左右，工作人员在穿戴过程中基本感受不到该装置的重量，使用过程，工作人员能够根据实际工况，通过调节压缩弹簧313的预压量、以及调节连接杆41与伸缩支撑杆之间的工况角度，从而实现最佳的助力效果，另外，伸缩支撑杆与连接座12之间通过万向关节轴承13来实现多自由度运动，使得该装置对人体正常活动仅较小的抑制，工作人员能够很好地对该装置实现控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种上肢助力装置，其特征在于，包括：

腰部固定部（10），其用于固定穿戴于使用者的腰部上；

受力支撑部（20），所述受力支撑部（20）的第一端连接于所述腰部固定部（10）上；

弹力辅助组件（30），弹力辅助组件（30）包括凸轮弹簧机构（31）和手部拖杆（32），所述凸轮弹簧机构（31）包括安装壳（311）、凸轮（312）和压缩弹簧（313），所述凸轮（312）固定连接于所述受力支撑部（20）的第二端，且所述凸轮（312）与所述安装壳（311）相对转动并位于所述安装壳（311）的安装腔内，所述压缩弹簧（313）被预紧压缩地安装于所述安装壳（311）的安装腔内，所述压缩弹簧（313）的第一端抵接于所述凸轮（312）的轮面上，所述压缩弹簧（313）的第二端抵接于所述安装壳（311）的安装腔腔壁上，所述手部拖杆（32）的第一端与所述安装壳（311）固定连接，所述手部拖杆（32）的第二端用于绑定在使用者的手部大臂上；

所述上肢助力装置还包括角度调节组件（40），所述角度调节组件（40）的第一端角度可调节连接于所述受力支撑部（20）的第二端，所述角度调节组件（40）的第二端与所述凸轮（312）固定连接；

所述角度调节组件（40）包括连接杆（41）、连接柱（42）、调节锁紧螺钉（43）和连接轴（44），所述连接柱（42）固定连接于所述受力支撑部（20）的第二端上，所述连接杆（41）的第一端设有两个通孔，其中一个通孔可转动地套在所述连接柱（42）上，所述调节锁紧螺钉（43）通过另一个通孔将所述连接杆（41）与所述受力支撑部（20）固定，所述连接轴（44）的第一端固定连接于所述连接杆（41）的第二端，所述连接轴（44）的第二端固定连接于所述凸轮（312），且所述连接轴（44）与所述安装壳（311）之间可相对转动；

所述受力支撑部（20）为可伸缩调节的伸缩支撑杆；

所述腰部固定部（10）包括腰部贴合件（11）、连接座（12）、万向关节轴承（13）和绑带，所述连接座（12）固定连接于所述腰部贴合件（11），所述万向关节轴承（13）的外圈固定于所述连接座（12），所述伸缩支撑杆的第一端与所述万向关节轴承（13）的内圈固定连接，所述绑带连接在所述腰部贴合件（11）上以用于绑紧使用者的腰部。

2.如权利要求1所述的上肢助力装置，其特征在于，所述连接轴（44）通过两个轴承（50）与所述安装壳（311）连接，所述凸轮（312）位于两个所述轴承（50）之间。

3.如权利要求1至2中任一项所述的上肢助力装置，其特征在于，所述凸轮弹簧机构（31）还包括预紧调节螺钉（314）和调节旋钮（315），所述预紧调节螺钉（314）螺纹连接于所述安装壳（311），所述压缩弹簧（313）的第二端抵接于所述预紧调节螺钉（314）的第一端，所述调节旋钮（315）连接于所述预紧调节螺钉（314）的第二端，且所述调节旋钮（315）与所述预紧调节螺钉（314）同步转动。

4.如权利要求3所述的上肢助力装置，其特征在于，所述凸轮弹簧机构（31）还包括凸轮随动器（316），所述凸轮随动器（316）可滑动地位于所述安装壳（311）的安装腔内，所述压缩弹簧（313）的第一端固定连接于所述凸轮随动器（316），所述凸轮随动器（316）抵接于所述凸轮（312）的轮面上。

5.如权利要求1所述的上肢助力装置，其特征在于，所述上肢助力装置还包括手部托板（60），所述手部托板（60）固定在所述手部拖杆（32）的第二端上，所述手部托板（60）用于贴合在使用者的手部大臂上进行绑紧。