用于回转式设备的平衡装置制造方法及图纸

技术编号:21884942 阅读:4 留言:0更新日期:2019-08-17 12:05
本发明专利技术涉及一种用于回转式设备的平衡装置,该回转式设备包括能围绕至少一个转轴枢转或摆动的回转体。根据本发明专利技术,该平衡装置包括磁体组件以及力矩调节机构,其中,所述磁体组件至少包括两个或两个以上的磁体的组合,所述力矩调节机构设置为能调整由所述两个或两个以上的磁体的组合所产生的力矩。本发明专利技术的平衡装置能产生与回转体的不平衡力矩完美匹配的余弦或正弦形输出力矩,并且具有占用空间小、不会疲劳失效的优点。

Balancing Device for Rotary Equipment

【技术实现步骤摘要】
用于回转式设备的平衡装置
本专利技术涉及具有回转体的回转式设备,所述回转体例如手术显微镜系统中连接于平衡挂臂的手术显微镜本体(亦称为手术显微镜头部),该回转体能围绕至少一个转轴枢转或摆动并且能在枢转或摆动后保持其位置或状态,例如可以围绕手术显微镜系统的轴5和轴6枢转的所述手术显微镜本体。更具体地,本专利技术涉及用于使这种回转式设备的回转体在回转过程中,在回转体重心相对于转轴有位置改变的情况下,保持其位置的自平衡装置。
技术介绍
已知这样的设备,该设备的主要工作部件布置成相对于设备的机架或基座伸出并且能围绕一个或多个转轴枢转或摆动。在此,将这样的主要工作部件称为“回转体”,并且由此将包括这种工作部件的设备称为“回转式设备”,其中,所述回转体需要在枢转或摆动后,在回转体重心相对于转轴有位置改变的情况下,保持在其枢转或摆动后的位置以便操作人员利用该回转体进行工作。这样的设备常见于医疗设备领域,例如手术显微镜设备或牙科治疗仪。为了使这种悬置的回转体能容易地转动并且自由地停止且保持在枢转或摆动后的任意位置,已有设置自平衡装置来抵抗由回转体在枢转或摆动后因重心位置改变而相对于转轴产生的新的力矩—以下称为“不平衡力矩”,由此使该回转体能停止于任意期望的位置。美国专利US5,492,296公开了一种用于光学观察设备的可调节支架。该光学观察设备尤其是指手术显微镜,该可调节支架包括用于显微镜的倾斜轴和枢转轴。为使手术显微镜能够保持平衡,该专利提出一种能够平衡或抵消该手术显微镜本体的重力力矩(不平衡力矩)的能量储存装置,该能量储存装置由安装在弹簧壳体中的螺旋弹簧构成。所述弹簧壳体座放在与倾斜轴相连的承载架中并且能随着该倾斜轴的转动而相对于该承载架转动。这样,当倾斜轴转动(改变手术显微镜的位置)时,弹簧壳体中的螺旋弹簧接收由该转动产生的扭矩,由此即使手术显微镜本体的重心位置改变时,也能保持其平衡。然而,上述已知方案存在诸多缺点。首先,通过螺旋弹簧输出的力矩是线性的,而由手术显微镜本体的重心位置相对于转轴移动导致的不平衡力矩通常呈现正弦或余弦曲线,因此这种已知的平衡系统在原理或效果上存在一定的限制,不容易实现较好的平衡效果。其次,由于其固有的疲劳强度,螺旋弹簧在长期反复的弯折后容易出现强度下降的问题,甚至出现疲劳失效的风险。最后,为保证强度,这种螺旋弹簧式平衡系统可能需要较大的安装空间。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述现有技术中的问题,并且提出了一种新颖的平衡装置。该平衡装置采用彼此相对布置的永磁体来输出扭转力矩,这样的力矩输出方式为非接触式的,不会产生疲劳失效的问题,而且由此产生的扭转力矩是以正弦或余弦规律变化的,很好地匹配了回转体的需要被平衡的不平衡力矩。在本专利技术中,“回转体”是指相对于设备的机架或者基座伸出或悬置的一个工作部件,它能围绕至少一个转轴枢转或摆动并且需要在枢转或摆动结束后保持其位置。相应地,包括这种回转体的设备称为“回转式设备”。具体地,本专利技术提供了一种用于回转式设备的平衡装置,该回转式设备包括能围绕至少一个转轴枢转或摆动的回转体,其中,该平衡装置包括磁体组件以及力矩调节机构,所述磁体组件至少包括两个或两个以上的磁体的组合,所述力矩调节机构设置为可调整由所述两个或两个以上的磁体的组合所产生的力矩。本专利技术的平衡装置具有如下有利的技术特征,这些技术特征可以单独应用或者以技术上可能的方式任意组合应用:-所述力矩用来平衡(抵消)回转体的重心相对于转轴所产生的扭矩;-所述两个或两个以上的磁体包括导磁体;-所述磁体组件包括能相对于彼此运动的第一磁体和第二磁体;-所述力矩调节机构设置为能通过调整电流或调整所述两个或两个以上的磁体之间的相对位置关系来调节所述两个或两个以上的磁体所产生的力矩;-所述磁体是径向圆环磁体或海尔贝克阵列磁体,或者是钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁或铁氧体磁铁,或者是永磁铁、软磁体或电磁铁;-所述力矩调节机构包括磁体相位调节机构,该磁体相位调节机构配置成调节第一磁体和/或第二磁体的极性相对于彼此的初始相位;-所述力矩调节机构包括力矩幅值调节机构,该力矩幅值调节机构配置成调节第一磁体和/或第二磁体的耦合程度;-该平衡装置包括与该回转式设备的机架固定连接的平衡装置壳体;-该第一磁体和/或第二磁体与所述转轴以不能相对转动的方式联接;-所述第一磁体和所述第二磁体均具有环形形状,其中,该第二磁体的内直径大于该第一磁体的外直径并且与该第一磁体基本上同轴地布置,第一磁体和第二磁体设置能可相对彼此转动;-所述第一磁体和/或第二磁体由多个磁体块形成,所述多个磁体块按照海尔贝克阵列设置;-所述力矩幅值调节机构具有驱动装置,该驱动装置构造成使得第一磁体和/或第二磁体中的至少一个能相对于另一个平移,以便逐渐地或者阶梯式地改变这两个磁体的耦合程度;-所述耦合程度为第一磁体和第二磁体之间彼此相面对部分的区域的大小;-所述驱动装置包括第一驱动部件和第二驱动部件,该第一驱动部件承载所述第一磁体或第二磁体并且布置成能沿所述转轴平移,该第二驱动部件布置成能被从所述平衡装置壳体的外部操纵以便驱使该第一驱动部件进行平移移动;-所述第一驱动部件由安装在所述转轴上的套筒形滑块构成,该套筒形滑块在朝向第二驱动部件的一侧具有内螺纹;所述第二驱动部件包括套筒状部和/或杆状部,该套筒状部和/或杆状部在朝向第一驱动部件的一侧具有与所述内螺纹相接合的外螺纹;-所述第二驱动部件还包括与所述套筒状部和/或杆状部相连并且处于平衡装置壳体外部的操纵部,所述操纵部用于操纵力矩幅值调节机构;-所述操纵部构造成具有方向盘或船舵状结构或者呈现手轮的形式;-所述力矩幅值调节机构还包括磁体位置指示装置,该磁体位置指示装置包括与第一磁体或第二磁体相关联的随动部以及从平衡装置的外部可见的显示部,该随动部构造成根据第一磁体或第二磁体的运动改变该显示部的显示状态;-该随动部包括顶杆及套筒型圆锥体,所述顶杆的一个顶端放置在一个可随第一磁体或第二磁体平移的套筒型圆锥体的外表面,以便随第一磁体或第二磁体的轴向平移而沿径向往复移动;所述显示部的显示状态设置成可随顶杆的径向往复移动而改变;-所述磁体相位调节机构包括能从该平衡装置的外部操作以使该第一磁体和/或第二磁体转动的构件;-所述磁体相位调节机构包括设置在该平衡装置壳体的外周表面上的转动环;-所述磁体相位调节机构还包括锁紧环,该锁紧环与该转动环并排布置在该平衡装置壳体的外周表面上并且在朝向该转动环的端面上具有齿,所述齿旨在与设置在转动环的对应端面上的齿啮合;-所述磁体相位调节机构包括蜗轮和蜗杆,该蜗轮设置为可随第一磁体或第二磁体一起转动,该蜗杆安装在所述平衡装置壳体中并且伸出到该平衡装置壳体的外部,转动蜗杆可带动蜗轮和第一磁体或第二磁体的转动;-该蜗杆的伸出到平衡装置壳体外部的端部上设置有操作手轮;-该平衡装置设置在所述转轴的转轴区段上,该转轴区段以可拆分的方式连接所述转轴的其余部分;-所述力矩调节机构由电机驱动;以及-所述回转式设备为手术显微镜系统,所述回转体为手术显微镜本体。附图说明下面参照附图详细说明本专利技术的实施例,在附图中:图1示出可以应用本专利技术的平衡装置的示例性设备;图2以剖视图示出本专利技术的平衡装置的一个具体实施例;图3A和3本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于回转式设备的平衡装置,该回转式设备包括能围绕至少一个转轴枢转或摆动的回转体,其特征在于,该平衡装置包括磁体组件以及力矩调节机构,其中,所述磁体组件至少包括两个或两个以上的磁体的组合,所述力矩调节机构设置为可调整由所述两个或两个以上的磁体的组合所产生的力矩。

【技术特征摘要】
1.一种用于回转式设备的平衡装置,该回转式设备包括能围绕至少一个转轴枢转或摆动的回转体,其特征在于,该平衡装置包括磁体组件以及力矩调节机构,其中,所述磁体组件至少包括两个或两个以上的磁体的组合,所述力矩调节机构设置为可调整由所述两个或两个以上的磁体的组合所产生的力矩。2.根据权利要求1所述的平衡装置,其特征在于,所述力矩用来平衡回转体的重心相对于转轴所产生的扭矩。3.根据权利要求1或2所述的平衡装置,其特征在于,所述两个或两个以上的磁体包括导磁体。4.根据前述权利要求之一所述的平衡装置,其特征在于,所述磁体组件包括能相对于彼此运动的第一磁体和第二磁体。5.根据前述权利要求之一所述的平衡装置,其特征在于,所述力矩调节机构设置为能通过调整电流或调整所述两个或两个以上的磁体之间的相对位置关系来调节所述两个或两个以上的磁体所产生的力矩。6.根据前述权利要求之一所述的平衡装置,其特征在于,所述磁体是径向圆环磁体或海尔贝克阵列磁体,或者是钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁或铁氧体磁铁,或者是永磁铁、软磁体或电磁铁。7.根据权利要求4所述的平衡装置,其特征在于,所述力矩调节机构包括磁体相位调节机构,该磁体相位调节机构配置成调节第一磁体和/或第二磁体的极性相对于彼此的初始相位。8.根据权利要求4所述的平衡装置,其特征在于,所述力矩调节机构包括力矩幅值调节机构,该力矩幅值调节机构配置成调节第一磁体和/或第二磁体的耦合程度。9.根据前述权利要求之一所述的平衡装置,其特征在于,该平衡装置包括与该回转式设备的机架固定连接的平衡装置壳体。10.根据权利要求4所述的平衡装置,其特征在于,该第一磁体和/或第二磁体与所述转轴以不能相对转动的方式联接。11.根据权利要求4所述的平衡装置,其特征在于,所述第一磁体和所述第二磁体均具有环形形状,其中,该第二磁体的内直径大于该第一磁体的外直径并且与该第一磁体基本上同轴地布置,第一磁体和第二磁体设置能可相对彼此转动。12.根据权利要求4所述的平衡装置,其特征在于,所述第一磁体和/或第二磁体由多个磁体块形成,所述多个磁体块按照海尔贝克阵列设置。13.根据权利要求8所述的平衡装置,其特征在于,所述力矩幅值调节机构具有驱动装置,该驱动装置构造成使得第一磁体和/或第二磁体中的至少一个能相对于另一个平移,以便逐渐地或者阶梯式地改变这两个磁体的耦合程度。14.根据权利要求13所述的平衡装置,其特征在于,所述耦合程度为第一磁体和第二磁体之间彼此相面对部分的区域的大小。15.根据权利要求13所述的平衡装置,其特征在于,所述驱动装置包括第一驱动部件和第二驱动部件,该第一驱动部件承载所述第一磁体或第二磁体并且布置成能沿所述转轴平移,该第二驱动部件布置成能被...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘臣才舒建伟C·P·库伯勒
申请(专利权)人:卡尔蔡司医疗技术股份公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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