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用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統.pdf

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用于 提供 穩定 操作 平臺 高精度 四點 支撐 姿態 調整 系統
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摘要
申請專利號:

CN201220127310.6

申請日:

20120329

公開號:

CN202478081U

公開日:

20121010

當前法律狀態:

有效性:

失效

法律詳情:
IPC分類號: A61G13/02,A61B19/00,G01D11/30,G01D11/00 主分類號: A61G13/02,A61B19/00,G01D11/30,G01D11/00
申請人: 周慶芬
發明人: 周慶芬
地址: 315010 浙江省寧波市海曙區尹江新村56幢507室
優先權: CN201220127310U
專利代理機構: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 代理人: 史霞
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201220127310.6

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本實用新型公開了一種用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,包括:四條支撐腿,其連接于所述操作平臺的下方,所述四條支撐腿均具有可伸縮結構和動力結構,且具有定位在任意高度處的結構;控制系統,其與所述四條支撐腿連接,且所述控制系統中包含控制電路和檢測裝置,所述檢測裝置對四條支撐腿的支撐狀態進行檢測,判斷出未著地的支撐腿,所述控制電路控制所有支撐腿到達一定狀態,并控制未著地支腿著地并支撐,所述未著地的支撐腿的著地操作。本實用新型為諸如移動式醫療儀器之類的設備提供穩定的操作平臺,確保支撐的穩定性和牢固性,且具備操作簡易性、可維護性、可擴展性等特點。

權利要求書

1.一種用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,其特征在于,包括:四條支撐腿,其連接于所述操作平臺的下方,所述四條支撐腿均具有可伸縮結構和動力結構,且具有定位在任意高度處的結構;控制系統,其與所述四條支撐腿連接,且所述控制系統中包含控制電路和檢測裝置,所述檢測裝置對四條支撐腿的支撐狀態進行檢測,并判斷出未著地的支撐腿,所述控制電路控制所述未著地的支撐腿的著地操作。2.如權利要求1所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,其特征在于,還包括:水平傳感器,其連接于所述操作平臺,檢測所述操作平臺的角度。3.如權利要求1所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,其特征在于,還包括:支架,其設置在所述操作平臺的臺面上,與所述臺面可樞轉地連接;水平傳感器,其連接于所述支架,檢測所述支架的角度。4.如權利要求1所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,其特征在于,所述可伸縮結構為直徑大小不同的外套筒和內套筒組成的套設結構。5.如權利要求4所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,其特征在于,所述動力結構包括用于驅動的電機和用于傳動的齒輪箱。6.如權利要求5所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,其特征在于,所述定位在任意高度處的結構包括:驅動齒輪,其固接至所述電機的輸出軸上,所述驅動齒輪與所述齒輪箱中的齒輪相嚙合;螺桿,其在所述內套筒的中間延伸;從動齒輪,其固定在所述螺桿的上端,所述從動齒輪與所述齒輪箱中的齒輪相嚙合;螺母,其固定在所述內套筒內,與所述螺桿相配合,所述螺桿套設在所述螺母內,其中,所述外套筒的內壁設置有沿上下方向延伸的滑槽,所述內套筒外壁設置有與該滑槽相配合的凸起。7.如權利要求6所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,其特征在于,所述四條支撐腿還包括:第一接近開關,其設置在所述從動齒輪處,受到齒輪的齒的遮擋實現開關操作;第二接近開關,其固定設置在內套筒的運動路徑上,受內套筒上一個預定位置的遮擋實現開關操作;其中,所述第一接近開關和所述第二接近開關與所述控制系統通訊連接。8.如權利要求5所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,其特征在于,所述驅動的電機為步進式電機,并且所述四條支撐腿還包括:第二接近開關,其固定設置在內套筒的運動路徑上,受內套筒上一個預定位置的遮擋實現開關操作。9.如權利要求1或7所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,其特征在于,所述四條支撐腿還包含支腳,所述支腳固接在所述內套筒的下端。10.如權利要求7所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,其特征在于,所述第一接近開關固定在齒輪箱上,并且所述第一接近開關向所述控制系統傳遞電脈沖信號,所述控制系統中設置有電脈沖信號計數模塊和距離計算模塊。

說明書

技術領域

本實用新型涉及一種用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,尤其涉及一種集中控制且支持水平支撐和傾角固定支撐的高精度四點支撐及姿態調整系統。

背景技術

眾所周知,三點決定一個平面。而如果要四點位于一個平面內,或者四支點同時著地,則存在著技術上的困難。現有的技術都是通過手工的方法調節,費時費力。

特別是在醫療技術蓬勃發展的今天,移動式醫療設備諸如移動手術床、移動檢測設備、移動手術床等已被廣泛使用,這類設備中絕大部分需要穩定的操作平臺,一直以來這些平臺都是由三點自動剛性支撐或四點手動剛性支撐提供的。但三點自動剛性支撐抗傾覆力矩比較小,支撐穩固性較差;四點手動剛性支撐費時費力,且支撐效果不好,往往有一條支撐腿是虛腿,即支撐腿未著地,不能起到很好的支撐作用。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術的弊端,充分考慮了穩定操作平臺的使用環境和特點。

本實用新型的一個目的在于提供一種能夠實現自動調節四點支撐的技術。

本實用新型的又一個目的在于提供一種定位快速可靠的四點支撐技術。

為此,本實用新型公開了一種用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,包括:

四條支撐腿,其連接于所述操作平臺的下方,所述四條支撐腿均具有可伸縮結構和動力結構,且具有定位在任意高度處的結構;

控制系統,其與所述四條支撐腿連接,且所述控制系統中包含控制電路和檢測裝置,所述檢測裝置對四條支撐腿的支撐狀態進行檢測,并判斷出未著地的支撐腿,所述控制電路控制所述未著地的支撐腿的著地操作。

優選的是,所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統中,還包括:水平傳感器,其連接于所述操作平臺,檢測所述操作平臺的角度。

優選的是,所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統中,還包括:支架,其設置在所述操作平臺的臺面上,與所述臺面可樞轉地連接;水平傳感器,其連接于所述支架,檢測所述支架的角度。

優選的是,所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統中,所述可伸縮結構為直徑大小不同的外套筒和內套筒組成的套設結構。

優選的是,所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統中,所述動力結構包括用于驅動的電機和用于傳動的齒輪箱。

優選的是,所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統中,所述定位在任意高度處的結構包括:

驅動齒輪,其固接至所述電機的輸出軸上,所述驅動齒輪與所述齒輪箱中的齒輪相嚙合;

螺桿,其在所述內套筒的中間延伸;

從動齒輪,其固定在所述螺桿的上端,所述從動齒輪與所述齒輪箱中的齒輪相嚙合;

螺母,其固定在所述內套筒內,與所述螺桿相配合,所述螺桿套設在所述螺母內,

其中,所述外套筒的內壁設置有沿上下方向延伸的滑槽,所述內套筒外壁設置有與該滑槽相配合的凸起。

優選的是,所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統中,所述四條支撐腿還包括:

第一接近開關,其設置在所述從動齒輪處,受到齒輪的齒的遮擋實現開關操作;

第二接近開關,其固定設置在內套筒的運動路徑上,受內套筒上一個預定位置的遮擋實現開關操作;

其中,所述第一接近開關和所述第二接近開關與所述控制系統通訊連接。

優選的是,所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統中,所述四條支撐腿與所述操作平臺樞接,其目的是能夠調節所述操作平臺相對于四條支撐腿的角度。而在水平儀的測量下,使得所述操作平臺能夠調節至一預定的角度。

優選的是,所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統中,所述四條支撐腿還包含支腳,所述支腳固接在所述內套筒的下端。

優選的是,所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統中,所述第一接近開關固定在齒輪箱上,并且所述第一接近開關向所述控制系統傳遞電脈沖信號,所述控制系統中設置有電脈沖信號計數模塊和距離計算模塊。

優選的是,所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統中,所述驅動的電機為步進式電機,并且所述四條支撐腿還包括:

第二接近開關,其固定設置在內套筒的運動路徑上,受內套筒上一個預定位置的遮擋實現開關操作。

本實用新型所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統具備精準性、穩定性、牢固性、操作簡易性、可維護性及可擴展性等特點。具體而言,本發明通過套筒的形式實現四條支撐腿的伸縮,簡化了伸縮結構;本發明通過相互嚙合的齒輪和螺桿實現支撐腿的定位,使得定位結構簡單可靠;本發明通過自動檢測裝置判斷未著地支撐腿,再通過控制電路進行自動調節,實現了第四條支撐腿向其余三條支撐腿的自動找平,創造性地實現了四點支撐的自動調節。

本實用新型所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,是一套高精準且具有良好穩定性的四點支撐系統。該系統的最大優點是在四點同時以一定姿態穩定支撐,抗傾覆力矩大,支撐簡便迅速,支撐可靠度高。因此,所述的高精度四點支撐及姿態調整系統是未來移動式平臺平衡支撐系統的發展趨勢。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的高精度四點支撐及姿態調整系統的支撐腿結構剖面示意圖;

圖2為本實用新型所述的高精度四點支撐及姿態調整系統的支撐腿結構正視圖;

圖3為本實用新型所述的高精度四點支撐及姿態調整系統的支撐腿結構立體圖。

元件符號說明

1.從動齒輪????????????2.第一接近開關

3.螺母????????????????4.螺桿或內套筒

5.外套筒??????????????6.第二接近開關

7.支腳????????????????8.齒輪箱

9.電機

具體實施方式

一種用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,包括:四條支撐腿,其連接于所述操作平臺的下方,所述四條支撐腿均具有可伸縮結構和動力結構,且具有定位在任意高度處的結構;控制系統,其與所述四條支撐腿連接,且所述控制系統中包含控制電路和檢測裝置,所述檢測裝置對四條支撐腿進行檢測,并判斷出未著地的支撐腿,所述控制電路控制所述未著地的支撐腿的著地操作,控制未著地支撐腿的升降,直到所述檢測裝置判斷出所述未著地的支撐腿著地為止。所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,還可以包括:水平傳感器,其連接于所述操作平臺,檢測所述操作平臺的角度。在所述操作平臺上,還可以包括支架,其設置在所述操作平臺的臺面上,與所述臺面可樞轉地連接。如果包括了支架,那么水平傳感器就可以設置在支架上,只需要調節支架的角度即可。為了使得支撐更加穩定,還可以包括支腳,其固接在所述內套筒的下端。

參照圖1、圖2和圖3所示,所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統中,連接于所述操作平臺下方的四條支撐腿均具有可伸縮結構和動力結構,且具有定位在任意高度處的結構。

可伸縮結構為直徑大小不同的外套筒5和內套筒組成的套設結構。其中,內套筒能夠套設在外套筒5中,并且從外套筒5的下方延伸出。螺桿4設置在內套筒的中間,也就是設置在外套筒的中間,從上方延伸出外套筒。螺桿4與螺母3配合,螺母3與內套筒固定連接。這樣當螺桿4旋轉的時候,會帶動螺母3和內套筒運動。而內套筒與外套筒5之間設置有彼此可相對上下滑動的結構,例如,在外套筒的內壁上設置滑槽,在內套筒的外壁上實質嵌入該滑槽的凸塊,其目的在于能夠使得內套筒相對于外套筒上下運動。這樣,螺桿4旋轉帶動的螺母3的轉動運動會轉換為內套筒相對于外套筒5的上下滑動,也就是螺母3的轉動運動轉換為上下運動。由此實現了內套筒伸出或縮入外套筒5中,也就實現了支撐腿的伸縮。每個支撐腿均同樣設置,四個支撐腿均能夠實現伸縮操作。

動力結構包括用于驅動的電機9和用于傳動的齒輪箱8。電機9與齒輪箱8通過固定在電機軸上的驅動齒輪相連接,其目的在于將電機9產生的動力通過齒輪箱8傳輸到從動齒輪1上,帶動從動齒輪1轉動。齒輪箱8的作用在于改變傳動的方向和力矩,調節從動齒輪1的轉速達到實際應用所需。齒輪箱8中可以包含一個齒輪,也可以包含若干個齒輪組成的齒輪系。

定位在任意高度處的結構包括相互配合的齒輪、螺桿4和螺母3。齒輪包括固定在電機軸上的驅動齒輪和固定在螺桿上的從動齒輪1,其分別與齒輪箱8中的齒輪相嚙合。螺母3固定在內套筒內,且與螺桿4相互嚙合,其目的在于受到螺桿4的旋轉運動的帶動,并通過內套筒的約束,實現螺母沿上下方向運動,并在其運動路徑任意位置處的固定。

工作時,電機9的正反轉通過驅動齒輪傳輸到齒輪箱8中,帶動齒輪箱8中的齒輪轉動,從而帶動與齒輪箱8中齒輪相嚙合的從動齒輪1做順時針或逆時針轉動,從而帶動固定在從動齒輪1軸心位置的螺桿4做旋轉運動,而與螺桿4配合的螺母3做轉動上升或轉動下降運動,從而帶動與螺母3結合的內套筒做上下運動,也就實現了支撐腿的伸縮運動。

所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,其支撐腿還包括:第一接近開關2,其設置在所述從動齒輪或驅動齒輪處,受到齒輪齒的遮擋實現開關操作;第二接近開關6,其固定設置在內套筒的運動路徑上,受內套筒上一個預定位置的遮擋實現開關操作。接近開關,又稱無觸點行程開關,是一種用于工業自動化控制系統中以實現檢測、控制并與輸出環節全盤無觸點化的新型開關元件,當其接近某一物體時即發出開關量的控制信號。而第一接近開關2和第二接近開關6均于控制系統通訊連接,這樣可以將所發出的開關量的控制信號傳遞給控制系統。

其中第二接近開關6檢測支撐腿的初始位置。我們可以把該位置定義為初始位置,初始位置例如可以是內套筒全部縮回時的位置。又例如,我們可以在內套筒上設置觸發構件,當該觸發構件靠近第二接近開關6,并觸發了第二接近開關6時,就是內套筒運動到初始位置的時刻。當檢測到支撐腿達到特定位置的瞬間,第二接近開關6被觸發開啟,第二接近開關6發出被開啟的控制信號傳遞至控制系統。控制系統接收到該信號后,啟動第一接近開關2,第一接近開關2開始檢測從動齒輪1旋轉的齒數。控制系統通過檢測到的齒數計算支撐腿的伸長量。第一接近開關2設置在從動齒輪1的側面,從動齒輪1在旋轉的過程中,當齒峰轉到與第一接近開關2相對時,第一接近開關2被觸發開啟,而當齒谷轉到與第一接近開關2相對時,第一接近開關2被關閉。將這種開啟和關閉的控制信號傳遞至控制系統,控制機接收到該信號后,即可以推算出從動齒輪的旋轉齒數,并由旋轉齒數算出支撐腿的伸長量。

實際上,第一接近開關2也可以通過檢測主動齒輪的齒數,并將信號傳遞給控制系統,控制系統據此推選出支撐腿的伸長量。

又例如,可以將第二接近開關6的信號發射端設定在內套筒的某特定位置,第二接近開關6的信號接收端設定在外套筒內的某固定位置,當內套筒運動到信號發射端與信號接收端對準時,第二接近開關6啟動,并將啟動信號傳遞給控制系統,控制系統立即開啟第一接近開關2,第一接近開關2此刻開始檢測從動齒輪1旋轉的齒數。第一接近開關2的信號發射端和信號接收端也可以分別設定在從動齒輪1上下兩側的上方和下方,兩者相對,中間隔著齒輪的齒或齒槽。當齒槽處于信號發射端和信號接收端之間時,信號接收端能夠接收到來自信號發射端的信號;當齒輪的齒處在信號發射端和信號接收端之間時,由于齒輪齒的障礙,信號接收端無法接收到信號發射端的信號。檢測到的信號接收次數或信號斷開的次數即為從動齒輪1轉動的齒數,通過齒數計算支撐腿的伸長量,支撐腿達到所需伸長量時,自動停止伸縮,從而實現支撐腿支撐操作平臺固定在所需高度位置。

所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統,其支撐腿還包括支腳7,其固接在內套筒的下端。支腳7的作用在于增加支撐腿與地面的接觸面積,使支撐效果更加穩定。

在另一種實現方式中,所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統中,所述驅動的電機為步進式電機,并且所述四條支撐腿還包括:第二接近開關6,其固定設置在內套筒的運動路徑上,受內套筒上一個預定位置的遮擋實現開關操作。在這種情況下,仍然由第二接近開關6確定初始位置。當到達初始位置之后,控制系統開始啟動對步進式電機的步進數量進行統計,并通過該步進數量值,計算支撐腿的伸縮量。

所述的用于提供穩定操作平臺的高精度四點支撐及姿態調整系統最終達到以下性能:

精確實現所需的支撐高度,該支撐系統可按用戶需求實現支撐高度,高度精度誤差不大于0.5mm;

支持平臺的水平支撐,在四條支撐腿穩定支撐的條件下保證平臺在高水平精度內工作,水平精度誤差小于0.1°。

支持平臺的傾角固定支撐在四條支撐腿穩定支撐的條件下保證平臺保持支撐前的水平度,角度誤差小于0.1°。

盡管本實用新型的實施方案已公開如上,但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用,它完全可以被適用于各種適合本發明的領域,對于熟悉本領域的人員而言,可容易地實現另外的修改,因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下,本實用新型并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。

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