一种可调节自平衡装置的制作方法

本发明属于自平衡装置技术领域，涉及一种可调节自平衡装置。

背景技术：

目前用于医疗的观察用镜头固定在机械手臂的末端，为方便使用，镜头需要实现任意角度的观察，现有的连接方式一般为刚性连接，镜头通过两自由度可转动的连接器连接到机械手臂上，连接器具备弹簧阻尼，调整到需要角度时将两个自由度锁死即可达到平衡状态。不同手术情况需要不同镜头模块组合，当镜头负载变化时，连接器无法通过调节达到自平衡，使用较为不便。

专利号为cn201710616763.2中国专利公开了一种激光雷达保持水平姿态的装置，实现了转轴自平衡。但是该装置只能保证末端模块平衡在水平位置，而不能在任意角度平衡。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种可调节自平衡装置，该装置使转动轴上自重产生的扭矩和该装置内置弹簧产生的扭矩平衡，从而实现转动轴在任意角度保持平衡。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供可调节自平衡装置，其包括水平横向平衡部和水平纵向平衡部，水平横向平衡部包括第一壳体4和位于其内部的第一连接轴1、第一电磁离合器、第一弹簧保持器6、第一平面涡卷弹簧7、第一蜗杆10；第一连接轴1一端为连接口，用于连接待平衡装置，另一端为柱状，其上套设第一电磁离合器，第一电磁离合器在通电时锁死；第一连接轴1上还套设有位于第一电磁离合器外侧的第一平面涡卷弹簧7，第一平面涡卷弹簧7外周连接带有第一涡轮的弹簧保持器6，第一蜗杆10为手动转动调节，设置在第一壳体4上，并与第一涡轮相配合；水平纵向平衡部包括第二壳体14和位于其内部的第二连接轴11、第二电磁离合器、第二弹簧保持器16、第二平面涡卷弹簧7、第二蜗杆20；第二连接轴11的轴向与第一连接轴1的轴向垂直，第二连接轴11一端为连接口，连接第一壳体4，另一端为柱状，其上套设第二电磁离合器，第二电磁离合器在通电时锁死；第二连接轴11上还套设有位于第二电磁离合器外侧的第二平面涡卷弹簧17，第二平面涡卷弹簧17外周连接带有第二涡轮的弹簧保持器16，第二蜗杆20为手动转动调节，设置在第二壳体14上，并与第二涡轮相配合；通过第一连接轴1转动产生的扭力和通过转动第一蜗杆10使第一平面涡卷弹簧7发生卷曲时产生的扭力相等时，第一转动轴1平衡，可停留在任意角度，调整到合适角度后，利用第一电磁离合器锁死即可固定第一连接轴1角度；通过第二连接轴11转动产生的扭力和通过转动第二蜗杆20使第二平面涡卷弹簧17发生卷曲时产生的扭力相等时，第二转动轴11平衡，可停留在任意角度，调整到合适角度后，利用第二电磁离合器锁死即可固定第二连接轴11角度。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的可调节自平衡装置，平衡后通过电磁离合器将装置角度固定，大大提高了末端模块使用时的定位精度、定位速度以及稳定性。

附图说明

图1为一种可调节自平衡装置的结构示意图。

图2为一种可调节自平衡装置三维模型图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

参照图1所示，本发明可调节自平衡装置包括水平横向平衡部和水平纵向平衡部，水平横向平衡部包括第一壳体4和位于其内部的第一连接轴1、第一电磁离合器、第一弹簧保持器6、第一平面涡卷弹簧7、第一蜗杆10；第一连接轴1一端为连接口，用于连接待平衡装置，另一端为柱状，其上套设第一电磁离合器，第一电磁离合器在通电时锁死；第一连接轴1上还套设有位于第一电磁离合器外侧的第一平面涡卷弹簧7，第一平面涡卷弹簧7外周连接带有第一涡轮的弹簧保持器6，第一蜗杆10为手动转动调节，设置在第一壳体4上，并与第一涡轮相配合；水平纵向平衡部包括第二壳体14和位于其内部的第二连接轴11、第二电磁离合器、第二弹簧保持器16、第二平面涡卷弹簧7、第二蜗杆20；第二连接轴11的轴向与第一连接轴1的轴向垂直，第二连接轴11一端为连接口，连接第一壳体4，另一端为柱状，其上套设第二电磁离合器，第二电磁离合器在通电时锁死；第二连接轴11上还套设有位于第二电磁离合器外侧的第二平面涡卷弹簧17，第二平面涡卷弹簧17外周连接带有第二涡轮的弹簧保持器16，第二蜗杆20为手动转动调节，设置在第二壳体14上，并与第二涡轮相配合；通过第一连接轴1转动产生的扭力和通过转动第一蜗杆10使第一平面涡卷弹簧7发生卷曲时产生的扭力相等时，第一转动轴1平衡，可停留在任意角度，调整到合适角度后，利用第一电磁离合器锁死即可固定第一连接轴1角度；通过第二连接轴11转动产生的扭力和通过转动第二蜗杆20使第二平面涡卷弹簧17发生卷曲时产生的扭力相等时，第二转动轴11平衡，可停留在任意角度，调整到合适角度后，利用第二电磁离合器锁死即可固定第二连接轴11角度。

水平横向平衡部和水平纵向平衡部的结构，除了第一转动轴1一端和第二连接轴11一端所连接的结构件不同之外，第一连接轴1、第一电磁离合器、第一弹簧保持器6、第一平面涡卷弹簧7、第一蜗杆10之间的结构装配关系与第二连接轴11、第二电磁离合器、第二弹簧保持器16、第二平面涡卷弹簧7、第二蜗杆20之间的结构装配关系相同，下面以水平横向平衡部为例进行详细的结构描述。

第一电磁离合器包括第一电磁离合器运动部分2和第一电磁离合器固定部分3，第一电磁离合器运动部分2套设在第一连接轴1上，第一电磁离合器固定部分3套设在第一电磁离合器运动部分2外部。

第一连接轴1通过螺钉与第一电磁离合器运动部分2连接，第一连接轴1和第一壳体4通过轴孔配合；第一连接轴1另一端端部套设第一自润滑轴套8，第一壳体4和第一自润滑轴套8通过轴孔配合，通过两处轴孔配合，连接轴1与电磁离合器运动部分2可绕壳体转动。

第一壳体4端部设置第一端盖9，第一端盖9上开凹槽，第一自润滑轴套8设置在凹槽内。

第一电磁离合器运动部分2和第一电磁离合器固定部分3通过轴孔配合，第一电磁离合器固定部分3通过螺钉与第一壳体4连接，断电时，第一电磁离合器运动部分2和第一电磁离合器固定部分3可自由转动；通电时，第一电磁离合器运动部分2和第一电磁离合器固定部分3锁死，第一连接轴1和第一壳体4也锁死。

第一平面涡卷弹簧7和第一连接轴1固定连接，第一连接轴1绕第一壳体4转动时受到第一平面涡卷弹簧7的扭力。

带有涡轮的第一弹簧保持器6通过螺钉与第一平面涡卷弹簧7连接，带有涡轮的第一弹簧保持器6和第一蜗杆10配合，通过转动第一蜗杆10可使第一平面涡卷弹簧7发生卷曲，产生扭矩。

第一连接轴1中部安装第一限位螺母5，第一限位螺母5位于第一平面涡卷弹簧7一端，第一平面涡卷弹簧7另一端为第一端盖9。

水平纵向平衡部上，第二连接轴11、第二电磁离合器的第二电磁离合器运动部分12和第二电磁离合器固定部分13、第二壳体14、第二限位螺母15、第二弹簧保持器16、第二平面涡卷弹簧17、第二自润滑轴套18、第二端盖19和第二蜗杆20，之间的装配位置关系均可参照上述描述。进一步地，第二壳体14侧壁上还设置有连接口，用于固定该自平衡装置。

如图2所示，一种可调节自平衡装置的三维模型图，z轴指向为重力方向，第一连接轴1和第二连接轴11，分别在自重和负载的作用下产生扭矩m，扭矩与y轴反向；扭矩n，与x轴同向。

以水平横向平衡部为例，第一连接轴1和第一平面涡卷弹簧7固定连接，第一涡杆10通过带有涡轮的第一弹簧保持器6与第一平面涡卷弹簧7间接固定连接，转动第一涡杆10，第一连接轴1在第一平面涡卷弹簧7作用下产生扭矩。

转动第一蜗杆10使第一连接轴1产生扭矩-n，与x轴反向，转动第二蜗杆20使第二连接轴11产生扭矩-m，扭矩与y轴同向；转动蜗杆产生的扭矩与自重产生的扭矩平衡。

当负载发生变化时，自重和负载作用下产生的扭矩也发生变化，通过转动蜗杆调节平面涡卷弹簧弹力提供的扭矩，使该装置连接轴受到的扭矩重新平衡。

由以上技术方案可以看出，本发明能够准确、快速的将该装置连接轴调整到需要的角度，由于自平衡，该装置调整到位后保持稳定；通过电磁离合器运动部分、电磁离合器固定部分将装置角度固定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。