CN203790885U - 一种质心可调式平衡头及安装有该平衡头的摇匀装置 - Google Patents
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Abstract
一种质心可调式平衡头及安装有该平衡头的摇匀装置，包括底座、曲轴、小轴、圆锥齿轮副、螺杆、配重块，所述曲轴为中空曲轴，且所述曲轴贯穿设置于所述底座，所述小轴设置于所述曲轴内且所述小轴的两个自由端伸出于所述曲轴，所述螺杆与所述小轴呈角度设置，所述圆锥齿轮副与所述螺杆、小轴相连接，且所述圆锥齿轮副设置于所述螺杆与所述小轴所形成的夹角，所述螺杆贯穿于所述配重块，并带动所述配重块作直线运动。本实用新型所揭示的安装有上述平衡头的摇匀装置，可消除摇匀装置在高速工作时由于惯性力产生的不利影响，降低整个装置的振动和噪声，提高了摇匀装置的工作寿命，并且提高了摇匀装置的工作转速和工作效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物工程医疗机械动态平衡技术研究领域，尤其涉及一种用于培养液摇匀装置的质心可调式平衡头，以及安装有该平衡头的培养液摇匀装置。
背景技术
目前使用的摇匀装置如图1所示，其主要结构包括机芯摇摆板2′、曲轴4′、配重块8′、带轮5′、皮带7′和电动机6′，曲轴4′设置于机芯摇摆板2′和带轮5′之间，皮带7′安装于带轮5′，电动机6′驱动带轮5′，配重块8′通过螺钉3′安装于曲轴4′。使用时，将负载烧杯1′放置于机芯摇摆板2′上，通过某种方式将烧杯固定于机芯摇摆板2′，机芯摇摆板2′在曲轴4′的作用下作平动，从而达到摇晃培育负载的作用。
但是，在这种现有的摇匀装置中，当转速较高时，配重块8′无法平衡平动部分产生的惯性力及惯性力偶，惯性力及惯性力偶通过曲轴4′传递后作用于底座上，使得整个装置处于动不平衡状态，从而引起振动和噪声。
鉴于现有技术存在的上述问题，目前的摇匀装置通过限制转速来降低由动不平衡产生的振动和噪声，同时也降低了机器性能、工作效率。对于机器高速运转时产生的振动及噪声，目前尚无针对性解决方案。
因此，需要设计一种在高速运转时无振动及噪声产生的培养液摇匀装置。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是提供一种质心可调式平衡头及安装有该平衡头的摇匀装置，以实现在高速运转时无振动及噪声产生。
为解决上述问题，本实用新型揭示了一种质心可调式平衡头，包括底座、曲轴、小轴、圆锥齿轮副、螺杆、配重块，所述曲轴为中空曲轴，且所述曲轴贯穿设置于所述底座，所述小轴设置于所述曲轴内且所述小轴的两个自由端伸出于所述曲轴，所述螺杆与所述小轴呈角度设置，所述圆锥齿轮副与所述螺杆、小轴相连接，且所述圆锥齿轮副设置于所述螺杆与所述小轴所形成的夹角，所述螺杆贯穿于所述配重块，并带动所述配重块作直线运动。
优选地，还包括滑块、滑轨，所述滑块设置于所述配重块的底部，所述滑轨设置于所述底座上，所述滑块可沿着所述滑轨滑动。
优选地，所述圆锥齿轮副包括呈角度设置的第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮，所述角度与所述螺杆、小轴所形成的夹角相同，所述第一圆锥齿轮穿设于所述螺杆的自由端，所述第二圆锥齿轮与所述小轴的上部自由端相连接。
优选地，所述小轴的底部自由端连接有第二组同步带轮，所述曲轴的底部自由端连接有第一组同步带轮。
本实用新型还揭示了一种安装有上述平衡头的摇匀装置，包括底座、设置于所述底座上的摇摆板、摇摆板驱动机构、平衡头驱动机构，所述平衡头设置于所述摇摆板与所述底座之间，所述摇摆板驱动机构用于驱动所述摇摆板作平动，所述平衡头驱动机构用于驱动所述平衡头以改变所述平衡头质心位置，并使所述平衡头质心位置在整机运转时保持不变。
优选地，所述摇摆板驱动机构包括直流电机、大带轮、小带轮，所述大带轮、小带轮之间通过皮带联动，所述小带轮与所述直流电机连接，并由所述直流电机驱动作旋转运动，所述大带轮与所述摇摆板连接并带动所述摇摆板作平动。
优选地，所述平衡头驱动机构包括步进电机、电磁离合器、小轴、空心轴、第一组同步带轮和第二组同步带轮，所述电磁离合器用以控制所述小轴与所述空心轴之间的连接与分离，所述小轴穿设于所述空心轴并露出两个自由端，其中所述小轴的顶部自由端与所述电磁离合器相连接，所述底部自由端与所述第二组同步带轮相连接，所述空心轴的顶部自由端与所述电磁离合器相连接，所述空心轴的底部自由端与所述第一组同步带轮相连接，所述步进电机用于驱动所述小轴。
优选地，所述小轴与空心轴之间设置有轴承。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本实用新型所揭示的质心可调式平衡头，通过由曲轴、圆锥齿轮副和螺杆组成的传动装置改变配重块的质心位置，从而改变平衡头旋转时产生的惯性力的大小，达到平衡载物部分所产生的惯性力的目的，消除惯性力引起的动不平衡。本实用新型所揭示的安装有上述平衡头的摇匀装置，可消除摇匀装置在高速工作时由于惯性力产生的不利影响，降低整个装置的振动和噪声，提高了摇匀装置的工作寿命，并且提高了摇匀装置的工作转速和工作效率。
附图说明
图1是现有的摇匀装置的结构示意图；
图2是本实用新型优选实施例中平衡头的立体结构示意图；
图3是本实用新型优选实施例中平衡头的剖视图；
图4是本实用新型优选实施例中摇匀装置主视图；
图5是本实用新型优选实施例中摇匀装置左视图；
图6是本实用新型优选实施例中摇匀装置的平衡头驱动机构的结构示意图。
具体实施方式
现有的摇匀装置中，当转速较高时，配重块无法平衡平动部分产生的惯性力及惯性力偶，惯性力及惯性力偶通过曲轴传递后作用于底座上，使得整个装置处于动不平衡状态，从而引起振动和噪声。
目前的摇匀装置通过限制转速来降低由动不平衡产生的振动和噪声，但同时也降低了机器性能、工作效率。
鉴于现有技术存在的上述问题，本实用新型揭示了一种质心可调式平衡头，包括底座、曲轴、小轴、圆锥齿轮副、螺杆、配重块，所述曲轴为中空曲轴，且所述曲轴贯穿设置于所述底座，所述小轴设置于所述曲轴内且所述小轴的两个自由端伸出于所述曲轴，所述螺杆与所述小轴呈角度设置，所述圆锥齿轮副与所述螺杆、小轴相连接，且所述圆锥齿轮副设置于所述螺杆与所述小轴所形成的夹角，所述螺杆贯穿于所述配重块，并带动所述配重块作直线运动。
优选地，还包括滑块、滑轨，所述滑块设置于所述配重块的底部，所述滑轨设置于所述底座上，所述滑块可沿着所述滑轨滑动。
优选地，所述圆锥齿轮副包括呈角度设置的第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮，所述角度与所述螺杆、小轴所形成的夹角相同，所述第一圆锥齿轮穿设于所述螺杆的自由端，所述第二圆锥齿轮与所述小轴的上部自由端相连接。
优选地，所述小轴的底部自由端连接有第二组同步带轮，所述曲轴的底部自由端连接有第一组同步带轮。
本实用新型还揭示了一种安装有上述平衡头的摇匀装置，包括底座、设置于所述底座上的摇摆板、摇摆板驱动机构、平衡头驱动机构，所述平衡头设置于所述摇摆板与所述底座之间，所述摇摆板驱动机构用于驱动所述摇摆板作平动，所述平衡头驱动机构用于驱动所述平衡头以改变所述平衡头质心位置，并使所述平衡头质心位置在整机运转时保持不变。
优选地，所述摇摆板驱动机构包括直流电机、大带轮、小带轮，所述大带轮、小带轮之间通过皮带联动，所述小带轮与所述直流电机连接，并由所述直流电机驱动作旋转运动，所述大带轮与所述摇摆板连接并带动所述摇摆板作平动。
优选地，所述平衡头驱动机构包括步进电机、电磁离合器、小轴、空心轴、第一组同步带轮和第二组同步带轮，所述电磁离合器用以控制所述小轴与所述空心轴之间的连接与分离，所述小轴穿设于所述空心轴并露出两个自由端，其中所述小轴的顶部自由端与所述电磁离合器相连接，所述底部自由端与所述第二组同步带轮相连接，所述空心轴的顶部自由端与所述电磁离合器相连接，所述空心轴的底部自由端与所述第一组同步带轮相连接，所述步进电机用于驱动所述小轴。
优选地，所述小轴与空心轴之间设置有轴承。
本实用新型所揭示的质心可调式平衡头，通过由曲轴、圆锥齿轮副和螺杆组成的传动装置改变配重块的质心位置，从而改变平衡头旋转时产生的惯性力的大小，达到平衡载物部分所产生的惯性力的目的，消除惯性力引起的动不平衡。本实用新型所揭示的安装有上述平衡头的摇匀装置，可消除摇匀装置在高速工作时由于惯性力产生的不利影响，降低整个装置的振动和噪声，提高了摇匀装置的工作寿命，并且提高了摇匀装置的工作转速和工作效率。
下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行详细地描述。
请结合图2、图3，本实用新型揭示了一种质心可调式平衡头001，包括底座001-9、曲轴001-5、小轴001-6、圆锥齿轮副001-10、螺杆001-1、配重块001-2，曲轴001-5为中空曲轴，且曲轴001-5贯穿设置于底座001-9，小轴001-6设置于曲轴001-5内且小轴001-6的两个自由端伸出于曲轴001-5，螺杆001-1与小轴001-6呈角度设置，圆锥齿轮副001-10与螺杆001-1、小轴001-6相连接，且圆锥齿轮副001-10设置于螺杆001-1与小轴001-6所形成的夹角，螺杆001-1贯穿于配重块001-2，并带动配重块001-2作直线运动。
具体地，质心可调式平衡头001还包括滑块001-7、滑轨001-8，滑块001-7设置于配重块001-2的底部，滑块001-7与配重块001-2之间通过螺钉固定连接，滑轨001-8设置于底座001-9上，滑块001-7可沿着滑轨001-8滑动。
圆锥齿轮副001-10包括呈角度设置的第一圆锥齿轮001-3、第二圆锥齿轮001-4，第一圆锥齿轮001-3、第二圆锥齿轮001-4所形成的夹角与螺杆001-1、小轴001-6所形成的夹角相同，第一圆锥齿轮001-3穿设于螺杆001-1的自由端，第二圆锥齿轮001-4与小轴001-6的上部自由端相连接。
在本实用新型优选实施例中，螺杆001-1与小轴001-6呈90度夹角设置，相应地，第一圆锥齿轮001-3、第二圆锥齿轮001-4也呈90度夹角设置。
如此设置，当小轴001-6受外力驱动作旋转运动，带动第二圆锥齿轮001-4转动，此时，与第二圆锥齿轮001-4相啮合的第一圆锥齿轮001-3也产生转动，从而带动穿设于第一圆锥齿轮001-3上的螺杆001-1，螺杆001-1的转动，使得穿设于螺杆001-1上的配重块001-2产生位置变动，从而改变了整个平衡头001的质心位置，进而改变平衡头001产生的惯性力的大小，达到平衡载物部分所产生的惯性力的目的。
本实用新型所揭示的质心可调式平衡头001，使用前可先根据摇匀装置载物重量的大小计算出平衡头质心位置的改变量，然后再对配重块001-2的位置进行调节，操作简便、可靠，可进行反复操作。
工作过程中，请参考图5，小轴001-6的底部自由端连接有第二组同步带轮004-3，曲轴001-5的底部自由端连接有第一组同步带轮004-2，以实现与平衡头驱动机构004的联动。
本实用新型所揭示的质心可调式平衡头001，通过由曲轴001-5、圆锥齿轮副001-10和螺杆001-1组成的传动装置改变配重块001-2的质心位置，从而改变平衡头001旋转时产生的惯性力的大小，达到平衡载物部分所产生的惯性力的目的，消除惯性力引起的动不平衡。
请继续参考图4、图5，本实用新型还揭示了一种安装有平衡头001的摇匀装置，包括底座002-1、设置于底座002-1上的摇摆板002-5、摇摆板驱动机构003、平衡头驱动机构004，平衡头001设置于摇摆板002-5与底座002-1之间，摇摆板驱动机构003用于驱动摇摆板002-5作平动，平衡头驱动机构004用于驱动平衡头001以改变平衡头001质心位置，并使平衡头001质心位置在整机运转时保持不变。
具体地，摇摆板驱动机构003包括直流电机003-6、大带轮003-8、小带轮003-7，大带轮003-8、小带轮003-7之间通过皮带(图未示)联动，小带轮003-7与直流电机003-6连接，并由直流电机003-6驱动作旋转运动，大带轮003-8与摇摆板002-5连接并带动摇摆板002-5作平动。
请参考图6，平衡头驱动机构004包括步进电机004-4、电磁离合器004-13、小轴004-12、空心轴004-11、第一组同步带轮004-2和第二组同步带轮004-3，电磁离合器004-13用以控制小轴004-12与空心轴004-11之间的连接与分离，请结合图4，小轴004-12穿设于空心轴004-11并露出两个自由端，小轴004-12与空心轴004-11之间设置有轴承，其中小轴004-12的顶部自由端与电磁离合器004-13相连接，底部自由端与第二组同步带轮004-3相连接，空心轴004-11的顶部自由端与电磁离合器004-13相连接，空心轴004-11的底部自由端与第一组同步带轮004-2相连接，步进电机004-4用于驱动小轴004-12。
本实用新型所揭示的安装有平衡头001的摇匀装置002，可消除摇匀装置002在高速工作时由于惯性力产生的不利影响，降低整个装置的振动和噪声，提高了摇匀装置002的工作寿命，并且提高了摇匀装置002的工作转速和工作效率。
本实用新型所揭示的摇匀装置002，其工作过程如下：首先，启动步进电机004-4，此时电磁离合器004-13脱开，小轴004-12与空心轴004-11可以相对转动，步进电机004-4带动第二组同步带轮004-3，第二组同步带轮004-3旋转带动平衡头001的小轴001-6，小轴001-6的旋转带动圆锥齿轮副001-10，圆锥齿轮副001-10的运动带动螺杆001-1，螺杆001-1的旋转使得配重块001-2产生位移，重块001-2的位移量可先根据摇匀装置载物重量的大小计算出；然后，启动直流电机003-6，直流电机003-6带动小带轮003-7，小带轮003-7带动大带轮003-8，大带轮003-8最终带动摇摆板002-5作平动，此时，摇摆板002-5的运动带动了平衡头001的曲轴001-5，曲轴001-5带动第一组同步带轮004-2。可以看出，第一组同步带轮004-2和第二组同步带轮004-3都在运动，但是其运动不一致，将导致已调整好的平衡头001质心位置发生改变。为了避免上述情况的发生，在调整好平衡头001的质心位置后，电磁离合器004-13即吸合，使得小轴001-6与曲轴001-5之间没有相对转动，第一组同步带轮004-2和第二组同步带轮004-3一起转动并保持一致，即第一组同步带轮004-2和第二组同步带轮004-3之间没有相对运动，最终保证整机旋转时不改变已经调好的质心位置。
本实用新型所揭示的摇匀装置002不但消除了高速工作时由于惯性力产生的不利影响，而且降低了高速运转时的振动和噪声，提高了装置的工作寿命和工作效率。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种质心可调式平衡头，其特征在于：包括底座、曲轴、小轴、圆锥齿轮副、螺杆、配重块，所述曲轴为中空曲轴，且所述曲轴贯穿设置于所述底座，所述小轴设置于所述曲轴内且所述小轴的两个自由端伸出于所述曲轴，所述螺杆与所述小轴呈角度设置，所述圆锥齿轮副与所述螺杆、小轴相连接，且所述圆锥齿轮副设置于所述螺杆与所述小轴所形成的夹角，所述螺杆贯穿于所述配重块，并带动所述配重块作直线运动。
2.根据权利要求1所述的质心可调式平衡头，其特征在于：还包括滑块、滑轨，所述滑块设置于所述配重块的底部，所述滑轨设置于所述底座上，所述滑块可沿着所述滑轨滑动。
3.根据权利要求1所述的质心可调式平衡头，其特征在于：所述圆锥齿轮副包括呈角度设置的第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮，所述角度与所述螺杆、小轴所形成的夹角相同，所述第一圆锥齿轮穿设于所述螺杆的自由端，所述第二圆锥齿轮与所述小轴的上部自由端相连接。
4.根据权利要求1所述的质心可调式平衡头，其特征在于：所述小轴的底部自由端连接有第二组同步带轮，所述曲轴的底部自由端连接有第一组同步带轮。
5.一种安装有1至4任一权利要求所述的平衡头的摇匀装置，其特征在于：还包括底座、设置于所述底座上的摇摆板、摇摆板驱动机构、平衡头驱动机构，所述平衡头设置于所述摇摆板与所述底座之间，所述摇摆板驱动机构用于驱动所述摇摆板作平动，所述平衡头驱动机构用于驱动所述平衡头以改变所述平衡头质心位置，并使所述平衡头质心位置在整机运转时保持不变。
6.根据权利要求5所述的摇匀装置，其特征在于：所述摇摆板驱动机构包括直流电机、大带轮、小带轮，所述大带轮、小带轮之间通过皮带联动，所述小带轮与所述直流电机连接，并由所述直流电机驱动作旋转运动，所述大带轮与所述摇摆板连接并带动所述摇摆板作平动。
7.根据权利要求5所述的摇匀装置，其特征在于：所述平衡头驱动机构包括步进电机、电磁离合器、小轴、空心轴、第一组同步带轮和第二组同步带轮，所述电磁离合器用以控制所述小轴与所述空心轴之间的连接与分离，所述小轴穿设于所述空心轴并露出两个自由端，其中所述小轴的顶部自由端与所述电磁离合器相连接，所述底部自由端与所述第二组同步带轮相连接，所述空心轴的顶部自由端与所述电磁离合器相连接，所述空心轴的底部自由端与所述第一组同步带轮相连接，所述步进电机用于驱动所述小轴。
8.根据权利要求7所述的摇匀装置，其特征在于：所述小轴与空心轴之间设置有轴承。
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| CN109922877A (zh) * | 2016-10-20 | 2019-06-21 | 艾本德股份公司 | 确定层叠轨道振荡器中哪个失衡的层叠轨道振荡装置的自动速度控制方法 |
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