CN110657324B - 一种摇臂装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种摇臂装置，包括底座、摇臂，以及托盘，摇臂的一端通过第一安装轴铰接于底座上，另一端通过第二安装轴铰接在托盘上，还包括：往复运动组件，通过转动轴设置在摇臂靠近托盘的一侧，并随转动轴的转动做往复运动；气弹簧，包括依次连接的固定部、可伸缩部和顶针，固定部通过第三安装轴与底座铰接，可伸缩部对摇臂形成支撑；往复运动组件作用在顶针上，用于锁紧或解锁气弹簧；其中，第三转动轴位于摇臂旋转到极限位置时所扫过的区域以外，并且第三安装轴的位置是可调节的。本发明的摇臂装置锁止和解锁操作，可参考往复运动组件的远程端和近程端精确控制，操作方便，并且气弹簧的支撑力稳定可靠，承重能力是可以调节的，应用更广。

Description

一种摇臂装置

技术领域

本发明属于机械安装技术领域，尤其涉及一种摇臂装置。

背景技术

摇臂装置，如图1所示，一般包括依次铰接的底座1、摇臂2，以及托盘3，底座起着固定作用，例如固定在墙壁上，托盘用来承载电视、显示器等物品。可以通过调整摇臂的旋转角度将物品调整到合适的高度。现有的摇臂调整结构包括调节杆4A、固定在所述摇臂2上的调节套4B，以及锁止螺栓4C，调节杆4A一端铰接在所述底座1上，另一端套接在所述调节套4B上，锁止螺栓4C用于锁止固定调节杆4A与调节套4B。

当需要调整摇臂2的倾角时，松开锁止螺栓4C，将摇臂2旋转至目标位置后，拧紧锁止螺栓4C将调节杆4A锁死，调节杆4A起着支撑的作用。

这种摇臂装置，整体结构不够稳定，锁止后可能产生晃动，并且最大承重是固定的，无法调节。因此，现有技术还有待改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种摇臂装置，旨在解决现有的摇臂锁止后容易产生晃动并且最大承重无法调节的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种摇臂装置，包括底座、摇臂，以及托盘，所述摇臂的一端通过第一安装轴铰接于所述底座上，另一端通过第二安装轴铰接在所述托盘上，还包括：

往复运动组件，通过转动轴设置在所述摇臂靠近所述托盘的一侧，并随所述转动轴的转动做往复运动；

气弹簧，包括依次连接的固定部、可伸缩部和顶针，所述固定部通过第三安装轴与所述底座铰接，所述可伸缩部对所述摇臂形成支撑；所述往复运动组件作用在所述顶针上，用于锁紧或解锁所述气弹簧；

其中，第一安装轴、第二安装轴、转动轴和第三安装轴平行设置，所述第三转动轴位于所述摇臂旋转到极限位置时所扫过的区域以外，并且所述第三安装轴的位置是可调节的，以调节气弹簧与摇臂的夹角β。

进一步地，所述气弹簧解锁后，所述气弹簧与摇臂的夹角β满足如下公式：

F为气弹簧解锁后的支撑力，β为气弹簧与摇臂的夹角，G为摇臂的承重，L为摇臂的长度，h为摇臂的高度，即托盘相对底座的高度。

进一步地，所述第三安装轴的位置由位置调节组件调节，所述位置调节组件包括：

滑槽，固定于所述底座上；

滑块，设置在所述滑槽中，所述第三安装轴固定在所述滑块上；

调节螺栓，通过螺纹连接将所述滑槽与所述滑块连接，所述滑块的位置由所述滑块在所述调节螺栓上的旋进量来调节。

进一步地，所述摇臂装置还包括：

U形导向块，设置有横向贯穿两侧壁的安装孔以及纵向贯穿底部的导向通孔，所述转动轴穿过所述安装孔并相对所述U形导向块可转动，所述往复运动组件正对所述导向通孔；

所述可伸缩部穿过所述导向通孔并通过轴肩抵接在所述导向通孔上。

进一步地，所述摇臂装置还包括：

套筒，两端固定在所述摇臂上，中间正对所述导向通孔的套筒壁上开设有第二通孔；所述U形导向块通过所述安装孔固定在所述套筒上；

所述转动轴相对所述套筒可转动地套接在所述套筒中，所述往复运动组件位于所述套筒中，并通过所述第二通孔与所述气弹簧的顶针作用。

进一步地，所述往复运动组件为凸轮、偏心轮组件或者曲柄滑块组件。

进一步地，所述偏心轮组件包括：

偏心轮，固定在所述转动轴上；

轴承，套接在所述偏心轮上；所述气弹簧的顶针抵接在所述轴承的圆周面上。

进一步地，所述曲柄滑块组件包括：

连杆，铰接在所述转动轴上；

滑块，铰接在所述连杆的末端；所述气弹簧的顶针抵接在所述滑块上。

进一步地，所述摇臂装置还包括：

转动扳手，设置在所述转动轴的一端并位于所述摇臂的外侧，用于旋转所述转动轴。

进一步地，所述摇臂装置还包括：

扳手限位片，固定在所述摇臂外侧，并位于所述摇臂和所述转动扳手之间，所述扳手限位片包括第一抵接部和第二抵接部，所述转动扳手的转动范围限制在所述第一抵接部和所述第二抵接部之间。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明通过气弹簧提供支撑力，而气弹簧的锁止与解锁由往复运动组件进行控制，操作时，可参考往复运动组件的远程端和近程端进行精确控制，操作方便，并且气弹簧的支撑力稳定可靠；由于第三安装轴位置可调，从而摇臂装置的承重能力是可以调节的，应用范围更广。

附图说明

图1是现有技术的摇臂装置原理图。

图2是本发明的一种摇臂装置实施例的立体图。

图3是图2的爆炸图。

图4是图3中A部分的局部放大图。

图5是本发明的摇臂装置工作原理图。

图6是本发明的摇臂装置空载时的受力分析图。

图7是图3中B部分的局部放大图(爆炸图)。

图8是本发明的一种摇臂装置实施例中的U形导向块的立体图。

图9是本发明的偏心轮方案的摇臂装置沿转动轴轴线的纵向局部剖视图。

图10是图9结构中包含偏心轮结构的局部结构爆炸图。

图11是本发明的包含曲柄滑块结构的局部结构爆炸图。

图12是本发明的曲柄滑块方案的摇臂装置沿转动轴轴线的纵向局部剖视图。

图13是本发明的转动扳手和扳手限位片的一种实施例的组装图。

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。

本发明提供了一种摇臂装置，立体图如图2所示，爆炸图如图3所示，局部视图如图4所示，包括底座1、摇臂2、托盘3、往复运动组件4和气弹簧5，所述摇臂2的一端通过第一安装轴L1铰接于所述底座上，另一端通过第二安装轴L2铰接在所述托盘3上，往复运动组件4，通过转动轴L0设置在所述摇臂2靠近所述托盘3的一侧，所述转动轴L0带动所述往复运动组件4做往复运动。机械领域中，常见的往复运动组件包括凸轮、偏心轮、曲柄滑块等机构，本发明的往复运动组件包括且不限于上述机构。气弹簧5包括依次连接的固定部51、可伸缩部52和顶针53，所述固定部51通过第三安装轴L3与所述底座1铰接，所述可伸缩部52对所述摇臂2形成支撑；所述往复运动组件4作用在所述顶针53上，如图4局部视图所示，用于锁紧或解锁所述气弹簧5；其中，第一安装轴L1、第二安装轴L2、转动轴L0和第三安装轴L3平行设置，所述第三转动轴L3位于所述摇臂2旋转到极限位置时所扫过的区域以外(参考图6，L3位于∠CAC’以外)，并且所述第三安装轴L3的位置是可调节的，以调节气弹簧5与摇臂2的夹角β。

本发明的摇臂装置工作原理，如图5所示：当往复运动组件4处在近程端(近程端接触顶针53)状态下，气弹簧5可伸缩部端的顶针53未被压缩，气弹簧5处于锁紧状态，可提供支撑力将摇臂2固定在相应的位置。当需要调整摇臂2的角度时，旋转转动轴L0，使往复运动组件4处在远程端状态(远程端接触顶针53)，将气弹簧5的顶针53压下，气弹簧5处于释放状态，可伸缩部52相对固定部51可做活塞运动，调节摇臂2的倾斜角度时，气弹簧5的长度可适应性伸长或缩短，当摇臂2调整到目标位置后，旋转转动轴L0，使往复运动组件4处在近程端状态，气弹簧5的顶针53弹出，气弹簧5保持锁定状态，将摇臂2固定。由于本发明的第三转动轴L3的位置是可调节的，例如L3沿图6中虚线位置移动至某个位置(移动后的位置位于∠CAC’范围之外)，气弹簧5与摇臂2的夹角β随之改变，摇臂2提供的承重能力相应发生变化，因此可以根据摇臂装置的实际承重情况作出相应调整。气弹簧5为机械领域常用零件，其类型、结构及工作原理为本领域技术人员所熟知的，本发明不再对其进行赘述。本发明的摇臂装置锁止和解锁操作，可参考往复运动组件4的远程端和近程端精确控制，操作方便，并且气弹簧5的支撑力稳定可靠，承重能力是可以调节的，应用范围更广。

进一步的，本发明可以在选定气弹簧5(选定解锁后的支撑力参数F)后，来限定β角的调整范围，或者在设定β角的调整范围后来选定合适的气弹簧5，使本发明的摇臂2在解锁条件下具有一定的支撑力，能够自动弹回。模型如图6所示，AC为摇臂2，BD为气弹簧5。摇臂2长度为L，摇臂2的旋转角度为2θ，摇臂2的调整高度为2h(h为托盘相对底座的高度)，摇臂2与气弹簧5的夹角为β。摇臂解锁后，气弹簧5受到承重力G和气弹簧5内部气压产生的支撑力F，将G和F沿摇臂2、垂直于摇臂2的方向进行分解，进行受力分析，若要摇臂2装置能够自动弹回，则需要满足：

因此，本发明在气弹簧5选定的情况下，可以设置第三转动轴L3在合适的位置，使摇臂在解锁条件下也能够自动弹回。

具体的，可以通过设置位置调节组件8来调节第三安装轴L3的位置，一种位置调节组件8的实施例如图7所示，包括：滑槽81、滑块82和调节螺栓83，滑槽81固定于底座1上，滑块82，设置在滑槽81中，第三安装轴L3固定在滑块82上，调节螺栓83通过螺纹连接将滑槽81与滑块82连接，通过控制滑块82在调节螺栓83上的旋进量来调节滑块82的位置，第三安装轴L3的位置随之改变，从而可以调整气弹簧5与摇臂2的夹角β。

基于上述实施例，本发明提供了一种较佳的可伸缩部52的固定方式，具体是设置一U形导向块6，如图8所示，包括安装孔61和导向通孔62，安装孔61横向贯穿“U形”两侧壁，导向通孔62纵向贯穿“U形”的底部。具体的安装连接方式如图9(沿转动轴L0的剖视图)所示，所述转动轴L0穿过所述安装孔61并相对所述U形导向块6可转动，所述往复运动组件4正对所述导向通孔62；所述可伸缩部52穿过所述导向通孔62并通过轴肩521抵接在所述导向通孔62上，所述往复运动组件4与所述顶针53作用，控制所述气弹簧5的锁止和解锁。即当顶针53被往复运动组件4压下后，可伸缩部52可以相对所述固定部51伸长或缩短。

上述实施例中，旋转转动轴L0时，除了要克服气弹簧5的顶针53产生的压力，还要克服U形导向块6与转动轴L0之间的摩擦力，对此，可以在安装孔61处设置轴承与转动轴L0进行连接，本发明提供了一种既能解决上述问题，成本又比较低的技术方案，具体是设置一套筒7，连接方式参考图9和图10，套筒7的两端固定在所述摇臂2上，套筒7的中间正对所述导向通孔62的套筒壁上开设有第二通孔71；套筒7套接在U形导向块6的安装孔61中，并通过螺钉固定(图中对应位置画出了螺纹孔)。转动轴L0相对套筒7可转动地套接在套筒7中，所述往复运动组件4位于所述套筒7中，并通过所述第二通孔71与所述气弹簧5的顶针53作用，保证第二通孔71、导向通孔62、顶针53始终处于一条直线上，使往复运动组件4能够准确的作用在顶针上。本实施例中，气弹簧5的压力直接作用在套筒7上，转动轴L0只用克服顶针的压力即可，降低了转动轴L0的转动难度。

上述各实施例中，往复运动组件4可以是凸轮，也可以在转动轴L0上设置一偏心轮41A，但是使用凸轮或单独使用偏心轮41A时，除了对顶针53产生压力，同时还具有摩擦作用，使顶针53受到磨损，影响顶针53使用寿命。因此，较佳的方案是如图9、图10所示，设置一轴承42A，套接在偏心轮41A上；气弹簧5的顶针53抵接在轴承42A的圆周面上，这样顶针53只会受到压力，不会产生磨损。

本发明还提供了另一种顶针53不会受到磨损的实施例，如图11、图12所示，往复运动组件4采用曲柄滑块组件方案。具体的，曲柄滑块组件包括连杆41B和滑块42B，连杆41B铰接在所述转动轴L0上；滑块42B，铰接在连杆41B的末端；气弹簧5的顶针53抵接在所述滑块42B上。由于曲柄滑块组件与顶针53之间只有压力作用，因此，本技术方案也不会对顶针53产生磨损。

进一步的，上述实施例中，还可以在滑块42B靠近所述气弹簧5的一端设置盲孔43B，所述气弹簧的顶针53抵接在所述盲孔43B中，可以起到精确定位作用。

在前述各实施例中，进一步，可以在转动轴L0的一端设置转动扳手10来控制旋转转动轴L0，具体是将转动扳手10设置在转动轴L0的一端并位于摇臂2的外侧。为了能精确控制往复运动组件的旋转角度，可以设置扳手限位片11，如图13所示，扳手限位片11固定在转动轴4一端并位于所述摇臂2和所述转动扳手10之间，扳手限位片11包括第一抵接部111和第二抵接部112，所述转动扳手10的转动范围限制在所述第一抵接部111和所述第二抵接部112之间。例如，偏心轮方案中，所述转动扳手10的转动中心与所述第一抵接部111的连线，以及与所述第二抵接部112的连线的夹角可以设置为180°，0°和180°分别对应着偏心轮的近程端和远程端。转动扳手10转动到两个极端分别对应着摇臂的锁止和解锁两个状态，操作方便。

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)

1.一种摇臂装置，包括底座、摇臂，以及托盘，所述摇臂的一端通过第一安装轴铰接于所述底座上，另一端通过第二安装轴铰接在所述托盘上，其特征在于，还包括：

往复运动组件，通过转动轴设置在所述摇臂靠近所述托盘的一侧，并随所述转动轴的转动做往复运动，所述往复运动组件为曲柄滑块组件；所述曲柄滑块组件包括：

连杆，铰接在所述转动轴上；

滑块，铰接在所述连杆的末端；

气弹簧，所述气弹簧的顶针抵接在所述滑块上，所述气弹簧包括依次连接的固定部、可伸缩部和顶针，所述固定部通过第三安装轴与所述底座铰接，所述可伸缩部对所述摇臂形成支撑；所述往复运动组件作用在所述顶针上，用于锁紧或解锁所述气弹簧；

U形导向块，设置有横向贯穿两侧壁的安装孔以及纵向贯穿底部的导向通孔，所述转动轴穿过所述安装孔并相对所述U形导向块可转动，所述往复运动组件正对所述导向通孔；

所述可伸缩部穿过所述导向通孔并通过轴肩抵接在所述导向通孔上；套筒，两端固定在所述摇臂上，中间正对所述导向通孔的套筒壁上开设有第二通孔；所述U形导向块通过所述安装孔固定在所述套筒上；所述转动轴相对所述套筒可转动地套接在所述套筒中，所述往复运动组件位于所述套筒中，并通过所述第二通孔与所述气弹簧的顶针作用；其中，第一安装轴、第二安装轴、转动轴和第三安装轴平行设置，所述第三安装轴位于所述摇臂旋转到极限位置时所扫过的区域以外，并且所述第三安装轴的位置是可调节的，以调节气弹簧与摇臂的夹角β。

2.如权利要求1所述的摇臂装置，其特征在于，所述气弹簧解锁后，所述气弹簧与摇臂的夹角β满足如下公式：

F为气弹簧解锁后的支撑力，β为气弹簧与摇臂的夹角，G为摇臂的承重，L为摇臂的长度，h为摇臂的高度，即托盘相对底座的高度。

3.如权利要求1所述的摇臂装置，其特征在于，所述第三安装轴的位置由位置调节组件调节，所述位置调节组件包括：

滑槽，固定于所述底座上；

滑块，设置在所述滑槽中，所述第三安装轴固定在所述滑块上；

调节螺栓，通过螺纹连接将所述滑槽与所述滑块连接，所述滑块的位置由所述滑块在所述调节螺栓上的旋进量来调节。

4.如权利要求1-3任意一项所述的摇臂装置，其特征在于，还包括：转动扳手，设置在所述转动轴的一端并位于所述摇臂的外侧，用于旋转所述转动轴。

5.如权利要求4所述的摇臂装置，其特征在于，还包括：

扳手限位片，固定在所述摇臂外侧，并位于所述摇臂和所述转动扳手之间，所述扳手限位片包括第一抵接部和第二抵接部，所述转动扳手的转动范围限制在所述第一抵接部和所述第二抵接部之间。

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