一种施力装置，具有一个力施加结构，该结构包括一个作为第一边、可绕着负载枢轴旋转的负载臂，一个连接在负载臂和端点上的弹性部件，弹性部件构成力施加结构的第二边。力施加结构的第三边是由从端点到负载枢轴的直线形成的。一个第一调整机构移动端点来改变力施加结构的第三边长度。一个第二调整机构大体上垂直于第一调整机构方向移动端点，这样端点位置可以穿过一根穿过负载枢轴的大体上铅垂线。可以使用一个力变化装置根据负载臂的运动动态控制弹性部件端点位置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】平衡支撑装置本申请根据临时申请号为60/672,186的专利申请，并以其要求优先 权，该申请的申请日为2005年4月15日，标题为自动调整平衡支撑装置。
技术介绍
本专利技术通常涉及设备支撑，特别是与电影或摄像机连接使用的便携 设备。移动电影(mobile film)或视频摄像机一般需要倾斜的和空间的稳定 性以获得流畅的、优质的效果。Steadicam⑧轻便摄像机稳定装置已经成 为电视和电影工业的事实标准，其可以通过操作者实现稳定的移动视频 技术或电影摄影术。专利技术人的美国专利US4，017,168 (Re.32,213)、 4，156,512和4,474,439都涉及这样的稳定装置。数十年来，都是使用弹簧驱动的"平衡"平行四边形臂来支撑和定 位有效载荷例如灯、X光机和牙齿设备。这些臂多少都需要依靠摩擦力来 保持设定的角度或位置，因为现有的弹簧几何形状无法在平行四边形连 接的整个倾斜偏移量上提供恰当的或始终如一的升力。可是，Steadicam 可以给浮动摄影机有效载荷提供近乎无摩擦的支撑以便摄影机不会受到 操作者多余的空间动作的影响，还能使得弹簧结构能几乎完美地使得支 架臂平衡，使得装在万向支架上的摄影机组件的固定重量从平行四边形 偏移量的最低点到最高点移动的过程中都具有几乎相同的正浮力。用于在平衡臂因素中确定能实现上述功能的恰当的弹簣应变率的公 式为K^P/D,其中K是弹簧应变率，P是负载，而D是举升三角形的高度，其与平行四边形一起运动，并使得平行四边形向上。当上述公式确定比 率的弹簧是用作三角形 一边的时候，它就可以产生适当的力来在整个垂 直运动范围内正确举升特定重量。这个性质叫做"等弹性"。需要注意的是，只要符合上述原则，就可以釆用任何形状的举升结 构，举升结构也可以被广泛采用的"举升三角形"代替。还需要注意的 是三角形或结构侧面不一定意味着侧面是实质结构。可是，为了在平行四边形臂的整个偏移量中连续地举升负载，上述 公式确定的弹簧应变率要求弹簧结构要等于将要作用的对角线的三倍长。本专利技术人的美国专利US 4,208,028和4,394,075可以通过将弹簧分成串 联的三个弹簧节来解决这个问题，三个弹簧节通过在平行四边形连接端 的滑轮上的钢丝绳连接起着，这就保证了全部弹簧能展开和收缩，但仍 然使得串联的合力能作用在对角线上，如同由一个连续弹簧所产生的一样。实际上，已经发现，当轻型摄影机的支架需要放松弹簧串的时候， 弹簧应变率就与所减少负载不相称，损害了等弹性。结果，臂就会生硬 的"缠住"，所需的用于负载的正浮力仅仅在其垂直偏移量的一部分上发 挥作用。而且，这种三个弹簧的技术方案很复杂且昂贵，需要多个滑轮 和坚固的钢丝。本专利技术人的美国专利US 5,360,196 ( 196专利)介绍了一种臂，被一 个单个高比率弹簧驱动，通过一个差动滑轮和滑车将力作用在一个穿过对角线的钢丝上，这样实际比率就等于根据上述公式的等弹性。该臂通 过升降在平行四杆机构内弹簧钢丝的固定点(因而增加或降低举升三角 形的高度和效率)来以新颖的方式控制臂的举升力，而不会影响要提供 "等弹性"的弹簧应变率。同样的公式K-P/D表示，只要恰当的举升三角 形的高度随着要运送的重量比例增长，就可以保持等弹性的特性。实际上，由于差动滑轮的"齿轮比"，在196专利中所要求保护的臂或多或少 会发生摩擦。并且，所实现的等弹性越接近，臂在最高或最低举升位置 的动作就越不稳定。随着平衡支架臂从水平方向的举升或下降角超过50。，其精确的性能就会根据枢轴的负载、扭矩、摩擦力和集合内孔公差的精确变化而增加。本专利技术人上述专利的系列申请，美国专利US 5,435,515 ( 515专利) 重新使用复杂且昂贵的"三弹簧"方法来实现等弹性，但是要通过可选 择地降低弹簧几何结构的举升效率来设法在偏移量的最高处或最低处实 现预期的性能。这可以通过调整弹簧结束路径的偏移量量来实现的，以 便它是沿着平行四边形内部的一条直线，于垂直方向倾斜升降，以便稍 微减少等弹性的程度。可是，直线的角度是固定的，并且因为只能调整 其横向位移，所以除了降低举升效率，其效果也不适当地增加了，由于弹簧端点降低，从而降低了最需要的举升效率。需要的是一个装置，可以使用单个弹簧，弹簧事实上安装在支架臂 平行四边形的对角线距离之内，并且能产生负载的等弹性平衡。还需要 一个臂，可以有效地、无摩擦地平衡在其整个偏移量内的负载，从平行 四边形的最低位置到最高位置。所有上述Steadicam⑧型臂，特别是那些等弹性低于某负载的臂，必 须要将它们的垂直位移限制在平行四边形偏移量内，没有最大值或最小 值以免在最高或最低角度出现难控制的、不能预料的性能。即使控制等 弹性的程度，当与水平方向上方或下方所成角度接近60。的时候，平行四 边形臂还会意外且用力闭合。臂的特征一般由例如在最高与/和最低偏移 量的"工作"和任意"锁定"的臂来表示。限制"缓冲器"，自始就是这些平衡臂的一个特点。弹簧几何结构具 有"等弹性"越大，在偏移量的垂直端点进行举升的臂越不规则。部分原因是悬臂的、装有万向接头的有效载荷所施加的扭矩意外变化造成的， 有效载荷作用在相对于臂平行四边形的多个倾斜位置。结果是在高或低的位置上会产生锁定、或倾斜"超中心(over centers )"，有时，各种緩沖 器结构就会被限制在水平上方的45。内移动。这样的平行四边形无法获得 举升的倾斜端点，这样，就减小了臂的举升行程。此外，缓冲器或多或 少的突然"撞击"和进一步提醒操作者当心接近他们都会限制支撑臂的 用途。需要实际控制等弹性的一般水平，以及对举升几何曲线的辅助自 动控制，以便通过在撞击、发出沉闷声或越过中心和锁定之前轻轻除去 臂的动力而在臂偏移量的高低端点提供流畅的、预期动作。申请人在515专利中已经介绍了 "偏移量"的概念，是指固定垂直的 "外侧"，以便在臂的整个偏移量中均匀地改变实际比率，并使用一个弹 簧来模拟正确的比率的效果，该弹簧足够短以装配到对角线上(这个概 念已经被推广为"Flyer"臂)。可是，显然Flyer臂在举升的高点存在限制。 还有性能曲线也是不规则的。平行四边形能够封闭几乎土80。，但是由于上述问题，这些角度很难 发挥作用，尽管使用各种缓冲器来克服这些极端的高低位置。还要有 一种方法能调整和改平举升曲线，并在高低端点避免进入"超 中心"和锁定。专利技术概述本专利技术涉及用于摄影机稳定装置的平行四边形平衡支架臂。专利技术的 说明性实施例包括一个张力调整组件，其可以在张力调整组件的端点之 间对几何关系提供两种不同的固定调整和一种自动、最好是偏心调整， 其余结构包括支架臂以便通过一个具有适当尺寸而不是适当"弹簧应变 率"的弹性部件提供一个不变的升力。调整可以包括改变张力调整组件的高度与/和其与结构的侧向关系。自动调整包括根据平行四边形的运动 进一步改变其侧向关系。在本专利技术的说明性实施例的第一方面， 一个给提供起重力的施力与/ 或升起三角形包括一个长边和一个短边，以可变角度旋转连接起来，还 有一个弹性部件可旋转地构成三角形的另 一个边以便为了均衡有效负载而适当改变角度。该举升三角形的效率可以以两种方式改善l)通过将 举升三角形的短边旋转到与垂直方向所成的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种施力装置包括： 一个负载臂，可绕着负载枢轴旋转，并形成施力结构的第一边； 一个弹性部件，具有连接在负载臂上的第一端，连接在从负载枢轴移出的端点上的第二端，并且构成施力结构的第二边； 施力结构的第三边从端点伸到负载枢轴上； 一个第一调整机构，用来移动端点来改变施力结构的第三边的长度； 一个第二调整机构，沿着与第一调整机构运动方向不同的方向移动端点，其中，两个调整机构的组合使得端点位置位于穿过负载枢轴的铅垂线两侧。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：加勒特W布朗，
申请(专利权)人：加勒特W布朗，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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