專利名稱：可移動臂和可移動臂的設計方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于支承例如照明裝置等物體的可移動臂，以及對其進行設計的方法。
背景技術：
現(xiàn)有技術中已經(jīng)使用這樣的可移動臂，其包括固定地緊固到安裝表面上的基部和可移動體，該可移動體的一端部分可樞轉(zhuǎn)地連接基部上，該可移動體的相反端部分和要支承的物體相連接。該可移動臂適合于支承例如照明裝置或照相機等物體，以使得所述物體可相對于安裝表面自由地移動。
在現(xiàn)有的可移動臂中，利用作用在可移動體和基部之間的摩擦力來維持可移動體相對于基部的位置(例如參見日本專利文獻No.H6-42323)。
并且，在可移動體每次相對于基部位移時，可移動體和基部之間的接觸部分都會發(fā)生磨損。因此，或早或晚地會發(fā)生沒有摩擦力作用在可移動體和基部之間，這使得可移動體不能保持在固定位置；或者會使得可移動體歪斜地延伸且被卡住阻礙移動，這使得使用者難以轉(zhuǎn)動可移動體，進而導致縮短了可移動臂的壽命。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供使用壽命延長的可移動臂以及對其進行設計的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種可移動臂，其包括安裝在安裝表面上的基部；用于支承物體的可移動體，該可移動體可樞轉(zhuǎn)地連接到基部上以轉(zhuǎn)動從而改變物體相對于基部的位置；以及回復體，其沿使可移動體相對于基部返回到原位置的方向推壓可移動體，該回復體在和可移動體的樞軸間隔開的第一連接位置處連接到可移動體上，且在和可移動體的樞軸間隔開的第二連接位置處連接到基部上，所述回復體沿使第一連接位置和第二連接位置彼此靠近或遠離的方向施加彈性力，其中，回復體的彈性模量，回復體在原位置的變形量以及與基部、可移動體和回復體相關的尺寸被確定為使得當基部以下述方式安裝到安裝表面上時，即在可移動體位于原位置的同時，將回復體連接到基部上的第二連接位置和可移動體的樞軸位于共用的豎直平面，且可移動體和物體的整個重心放置成位于可移動體的樞軸的上方，不管可移動體相對于基部的位置如何，并且至少在原位置以及這樣一個位置之間，由重力施加增加可移動體離開原位置的位移的力與由回復體施加使可移動體返回到原位置的力平衡，其中在所述這樣一個位置時，可移動體的樞軸以及可移動體和物體的整個重心并排地位于水平方向上。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，不管摩擦力如何，利用回復體的彈性力來維持可移動體的位置。這使得有可能消除或減少磨損的影響，與利用摩擦力維持可移動體的位置的情況相比，這樣可使得可移動臂的工作壽命更長。
優(yōu)選地，可移動臂還包括滑動體，其插在基部和可移動體之間，所述滑動體的制成材料的摩擦系數(shù)低于基部和可移動體的摩擦系數(shù)。
相應地，有可能減少作用在基部和可移動體之間的摩擦力，進而減少操作可移動體所需的動力。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種設計本發(fā)明第一方面的可移動臂的方法，其包括解代表可移動體相對于基部的位置的參數(shù)的恒等式的步驟，以確定回復體的彈性模量，回復體在原位置的變形量以及與基部、可移動體和回復體相關的尺寸。
根據(jù)本發(fā)明，例如通過解代表可移動體相對于基部的位置的參數(shù)的恒等式，可確定回復體的彈性模量、回復體在原位置的變形量以及與基部、可移動體和回復體相關的尺寸，進而不管可移動體相對于基部的位置如何，并且至少在原位置以及這樣一個位置之間，由重力施加增加可移動體離開原位置的位移的力與由回復體施加使可移動體返回到原位置的力平衡，其中在所述這樣一個位置時，可移動體的樞軸以及可移動體和物體的整個重心并排地位于水平方向上。
結(jié)果使得，不管摩擦力如何，可利用回復體的彈性力來維持可移動體的位置。這樣有助于消除或減少磨損的影響；與利用摩擦力維持可移動體的位置的情況相比，有可能使得可移動臂的工作壽命更長。
通過結(jié)合附圖對以下優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的上述和其他目的將變得明顯，其中圖1是立體圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的可移動臂；圖2是立體圖，顯示了圖1中的可移動臂的主要部分；圖3是分解立體圖，描述了圖1中可移動臂的主要部分；圖4A至4C是說明圖1中可移動臂的操作的解釋性圖，其中圖4A顯示了處于原位置的可移動體；圖4B顯示了位移離開原位置的可移動體；圖4C顯示了從圖4B的位置處位移進一步增加的可移動體；圖5是解釋性圖，示意說明了計算使可移動臂具有理想性能所需的條件的方法；圖6是立體圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的可移動臂；和圖7是立體圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的可移動臂。
具體實施例方式
以下參考附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
在圖1所示的實施例中，可移動臂包括基部1，其放置在用作安裝表面的地面上；可移動體2，其一端部分可樞轉(zhuǎn)地連接到基部1上用于在垂直于地面的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，其相反端部分上連接有將進行支承的物體OB(例如照明器具)；和回復體3，其在比可移動體2的樞軸要高的位置處可樞轉(zhuǎn)地連接到基部1上，且在比可移動體2的樞軸更靠近物體OB的位置處可樞轉(zhuǎn)地連接到可移動體2上，回復體3在可移動體2轉(zhuǎn)動的共用平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。以下，“俯仰方向”基于圖1進行限定。從圖1中的左頂部延伸到右底部的方向稱為“左右方向”，且從圖1中的左底部延伸到右頂部的方向稱為“前后方向”。
更具體地說，如圖2所示，基部1包括放置在地面上的盤形底座部分11；可移動體連接部分12，其從底座部分11的中心向上突伸，且具有大體長方體形的六面體形，可移動體2連接到可移動體連接部分12的前后表面上；和回復體連接部分13，其突伸地設置在可移動體連接部分12的頂表面上且具有六面體形狀，回復體3連接到回復體連接部分13的前后表面上?；貜腕w連接部分13的左右表面分別沿這樣的方向傾斜，其使得逐漸地減少回復體連接部分13從底部到頂部的左右尺寸。
此外，回復體連接部分13的前后尺寸小于可移動體連接部分12的前后尺寸，進而使得可移動體連接部分12和回復體連接部分13的前表面之間和后表面之間都具有肩部。
參考圖3，可移動體2由兩個細長的、薄的可移動板21形成?？梢苿影?1布置成其厚度方向位于前后方向上?？梢苿影?1在一端部分連接到物體OB上，以使得物體OB是沿前后方向夾在所述一端部分之間?？梢苿影?1的相反端部分以這樣一種方式可樞轉(zhuǎn)地連接基部1上，即基部1的可移動體連接部分12沿前后方向夾在所述相反端部分之間。每一個可移動板21例如由金屬板制成。第一軸插入孔21a和12a分別沿厚度方向穿過可移動板21的所述相反端部分和基部1的可移動體連接部分12而形成。第一軸桿41插入穿過第一軸插入孔21a和12a，從而可移動體2可樞轉(zhuǎn)地連接到基部1上用于沿左右方向在垂直于基部1的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。
回復體3包括基部側(cè)部件31，其可樞轉(zhuǎn)地連接到基部1；可移動體側(cè)部件32，其將在其一端部分處連接到可移動體2上；和回復彈簧33，其由盤簧形成且插在基部側(cè)部件31和可移動體側(cè)部件32之間。
可移動體側(cè)部件32具有插入穿過回復彈簧33的筒形軸部分32a；和盤形彈簧座部分32b，該彈簧座部分32b的外徑大于軸部分32a的外徑，彈簧座部分32b的一個表面的中心部分連接到軸部分32a的一個軸向端部分上，回復彈簧33的一個軸向端部分彈性地抵靠在彈簧座部分32b的上述一個表面上。第二軸插入孔32c和21b分別沿前后方向穿過軸部分32a的梢端部分(其遠離彈簧座部分32b)和穿過可移動板21的更中心部分(其在長度方向上比第一軸插入孔21a更靠近中心)而形成。
第二軸桿42插入穿過第二軸插入孔32c和21b，以使得可移動體側(cè)部件32沿前后方向夾在可移動板21之間，從而可移動體側(cè)部件32可樞轉(zhuǎn)地連接到可移動體2上，用于在沿左右方向平行于可移動體2延伸的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。
基部側(cè)部件31包括兩個外體部31a，其例如分別由金屬板制成，且適合于沿前后方向包封著可移動體側(cè)部件32和回復彈簧33。每一個外體部31a具有細長薄板形的主體部分31b，其厚度方向位于前后方向，主體部分31b的一端部分連接到基部1上；彈簧座部分31c，其從主體部分31b的相反端沿前后方向朝內(nèi)地突伸，回復彈簧33在和可移動體側(cè)部件32的彈簧座部分32b相反的位置處彈性地抵靠在彈簧座部分31c上；和殼套部分31d，其從主體部分31b的寬度方向相反端沿前后方向朝內(nèi)地突伸，以包封著回復彈簧33和可移動體側(cè)部件32。
回復彈簧33受擠壓地沿軸向夾持在基部側(cè)部件31的彈簧座部分31c和可移動體側(cè)部件32的彈簧座部分32b之間，從而用作通常沿軸向處于擠壓狀態(tài)的擠壓彈簧，其擠壓后的長度短于其自由長度。第三軸孔31e和13a沿前后方向穿過外體部31a的梢端部分(其遠離對應主體部分31b的彈簧座部分31c)和基部1的回復體連接部分13而形成。第三軸桿43沿前后方向插入穿過第三軸孔31e和13a，從而基部側(cè)部件31可樞轉(zhuǎn)地連接到基部1上用于沿左右方向在垂直于基部1的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。
上述軸桿41、42、43例如可由螺栓制成，其中的每一個具有頭部分和僅形成在遠離頭部分的軸向梢端部分處的陽螺紋部分。在螺栓已經(jīng)插入穿過軸插入孔12a、13a、21a、21b、31e和32c之后，通過將螺母(未示)螺紋連接到陽螺紋部分上來防止移去螺栓。
每個殼套部分31d距主體部分31b的突伸尺寸約等于基部1的回復體連接部分13的前后尺寸的一半。因此，在基部側(cè)部件31連接到基部1的狀態(tài)下，外體部31a以下述方式進行布置，即殼套部分31d的前端表面彼此接觸?？梢苿芋w側(cè)部件32插在彼此面對的殼套部分31d之間，其確保了可移動體側(cè)部件32沿軸部分32a的軸向相對于基部側(cè)部件31可滑動地進行引導。換句話說，不管基部側(cè)部件31的轉(zhuǎn)動方式如何，可移動體側(cè)部件32的軸部分32a的軸向和回復彈簧33的軸向總是彼此重合。
此外，回復彈簧33的軸向相反端中的其中一端，即遠離回復體3和基部1的連接部分的回復彈簧33的軸向端，彈性地抵靠著基部側(cè)部件31，同時回復彈簧33的軸向相反端中的另一端，即遠離回復體3和可移動體2的連接部分的回復彈簧33的軸向端，彈性地抵靠著可移動體側(cè)部件32。這確保了用作擠壓彈簧的回復彈簧33的彈性力沿這樣的方向作用，以使得回復體3連接到基部1和可移動體2上的連接部分更加靠近，也即使得縮短了回復體3的整體尺寸。
此外，第一軸插入孔12a和第三軸插入孔13a的軸彼此平行地延伸，且其中的一個軸布置在另一個軸的上方。第一軸桿41的中心軸(即可移動體2相對于基部1轉(zhuǎn)動的樞軸)和第三軸桿43的中心軸(即回復體3相對于基部1轉(zhuǎn)動的樞軸)被放置在垂直于基部1的底座部分11的底表面的同一個平面上。在基部1放置在水平表面上的狀態(tài)下，可移動體2相對于基部1轉(zhuǎn)動的樞軸沿豎直方向位于回復體3相對于基部1轉(zhuǎn)動的樞軸的下方。
在此，用作滑動體的筒形的第一滑動軸承51插入到基部1的第一軸插入孔12a內(nèi)，且第一軸桿41插入穿過第一滑動軸承51。
此外，筒形的第二滑動軸承52設置在可移動體側(cè)部件32的前后側(cè)，且插在可移動體側(cè)部件32的軸部分32a和對應的可移動板21之間。第二軸桿42插入穿過第二滑動軸承52。每個第二滑動軸承52的一個軸向端和可移動體側(cè)部件32相鄰，同時每個第二滑動軸承52的另一軸向端靠近對應的一個可移動板21。筒形的第三滑動軸承53插入到基部1的第三軸插入孔13a內(nèi)，且第三軸桿43插入穿過第三滑動軸承53。
就各個滑動軸承51、52、53的材料而言，可使用摩擦系數(shù)小于基部1、可移動體2和回復體3的材料。更具體地說，可使用具有摩擦系數(shù)相對較小的合成樹脂(例如聚對苯二甲酸乙二醇酯，PET；聚縮醛等)?；瑒虞S承51、52、53用于減少作用在基部1、可移動體2和回復體3之間的摩擦力，以使得減少在相對于基部1轉(zhuǎn)動可移動體2時的操作力。
以下參考示意性描述本實施例的可移動臂結(jié)構的圖4A-4C，描述在基部1安裝在水平表面上時該實施例的可移動臂的操作。如前所述，回復體3具有彈性，其沿這樣的方向作用以使得縮短回復體3的整體尺寸，也即使得在基部1一側(cè)的回復體3的樞軸A3(第三軸桿43的中心軸)和位于可移動體2一側(cè)上的回復體3的樞軸A2(第二軸桿42的中心軸)變得更靠近。
在基部1一側(cè)的可移動體2的樞軸A1(第一軸桿41的中心軸)和樞軸A2之間的距離以及可移動體2的樞軸A1和在基部1一側(cè)的回復體3的樞軸A3之間的距離大致恒定。這是因為可移動體2和基部1經(jīng)受的彈性變形較小。此外，在基部1一側(cè)的回復體3的樞軸A3沿豎直方向位于可移動體2的樞軸A1的上方。
這樣，在可移動體2相對于基部1的各種可能位置中，在基部1一側(cè)上的回復體3的樞軸A3和可移動體2的樞軸A2之間距離最小的位置，即回復彈簧33變形量最小的位置，是圖4A所示的直立位置，其中在可移動體2一側(cè)的回復體3的樞軸A2沿豎直方向位于在基部1一側(cè)的可移動體2的樞軸A1上方。換句話說，回復體3的彈性力以這樣一種方式作用以使得可移動體2返回到圖4A所示的直立位置；在該實施例中，如圖4A所示的直立位置是可移動體2可以處于的各種位置當中的原位置。此外，盡管回復彈簧33的變形量在原位置最小，但是可以說回復彈簧33即使在原位置也從其自由長度保持受到擠壓。
此外，在該實施例中，可移動體2相對于包含在基部1一側(cè)的可移動體2的樞軸A1和回復體3的樞軸A2的平面對稱地形成。并且，將被支承的物體OB的外形相對于上述平面對稱，且物體OB的重心位于該平面上。因此，可移動體2和物體OB的整個重心沿豎直方向放置在基部1一側(cè)上的可移動體2的樞軸上方。
如果可移動體2從圖4A的原位置傾斜至圖4B的位置，則在基部1一側(cè)的回復體3的樞軸A3和可移動體2的樞軸A2之間的距離變大，且基部側(cè)部件31的彈簧座部分31c和可移動體側(cè)部件32的彈簧座部分32b之間的距離變小，從而進一步擠壓回復彈簧33。回復彈簧33的變形量(擠壓量)與可移動體2離開原位置的位移成比例地增加，其反過來增加了回復體3的彈性力(即回復力)。然而，就作用在可移動體2和物體OB上的重力而言，可減少可移動體2受到的重力分量，進而增加沿使得可移動體2傾斜的方向進行作用的重力分量。
該實施例中的可移動臂被設計成確保，不取決于可移動體2相對于基部1的位置(以下簡稱為“可移動體2的位置”)，進行作用以使得可移動體2返回到原位置的回復體3的力以及進行作用使可移動體2傾斜的重力在圖4A所示的原位置和可移動體2的長度方向沿水平放置的圖4C所示的位置之間平衡。以下描述實現(xiàn)上述平衡作用所需條件的詳細方法。
假設回復彈簧33的自由長度為“a”且回復彈簧33在原位置時的擠壓量為“b”，回復彈簧33在原位置時的長度等于“a-b”。同時，設定在原位置時，在基部1一側(cè)的回復體3的樞軸A3和回復彈簧33之間的距離為“c1”；在可移動體2一側(cè)的回復體3的樞軸A2和回復彈簧33之間的距離為“c2”；且“c1+c2”等于“c”。這樣，在原位置時，在基部1一側(cè)的回復體3的樞軸A3和可移動體2的樞軸A2之間的距離可表示為“a-b+c”，其等于回復彈簧33的長度(即“a-b”)和除回復彈簧33之外其他部分的長度(即“c”)之和。
在圖5所示位置(其中可移動體2離開原位置以使得相對于水平面成一個角度θ(rad)，以下簡稱為“離開位置”)，設定包含在基部1一側(cè)的回復體3的樞軸A3和可移動體2的樞軸A2的平面以及包含在基部1一側(cè)的可移動體2的樞軸A1和回復體3的樞軸A2的平面之間角為“α(rad)”。在離開位置時，在基部1一側(cè)的回復體3的樞軸A3和可移動體2的樞軸A2之間的距離值大于在原位置時的距離值。設定增加的距離為“d”。也就是說，在離開位置，在基部1一側(cè)的回復體3的樞軸A3和可移動體2的樞軸A2之間的距離表示為“a-b+c+d”。在回復體3從原位置離開至離開位置時，數(shù)值“d”是回復體3變形量的增量，即回復彈簧33的變形量(擠壓量)。
包含在基部1一側(cè)的可移動體2的樞軸A1和回復體3的樞軸A2的平面以及在基部1一側(cè)的回復體3的樞軸A3之間的距離“L”可以利用θ表示為L＝xsin(π/2-θ)＝xcosθ，或利用α表示為(a-b+c+d)sinα。從以上所述可以得出以下等式(1)L＝xcosθ＝(a-b+c+d)sinα等式(1)假定作用在物體OB、可移動體2、回復體3、第二軸桿42和第二滑動軸承52上的重力以大小“G”繞回復體3一側(cè)的可移動體2的樞軸A2施加，則進行作用以增加可移動體2位移的力P1可表示為P1＝Gcosθ。公知地，通過計算力矩可得出“G”。如果回復彈簧具有彈性模量(即彈簧常數(shù))“k”，則進行作用使可移動體2返回的力P2表示為P2＝k(b+d)sinα，其中“b+d”代表回復彈簧33在離開位置時的位移。使得P1和P2平衡的條件是P1等于P2。這樣，從上述條件可得到以下等式(2)Gcosθ＝k(b+d)sinα等式(2)從等式(1)中得出公式cosθ＝sinα(a-b+c+d)/x，且可代入等式(2)中以消去sinα，從而得出以下等式(3)G(a-b+c+d)＝xk(b+d)等式(3)如果等式(3)成立，進行作用使得可移動體2位移增加的力P1和進行作用以朝向原位置使可移動體2返回的力P2相平衡，進而穩(wěn)定了可移動體2的位置。這里，回復彈簧33在離開位置處相對于原位置的額外變形量“d”取決于可移動體2離開原位置的位移，且是代表可移動體2相對于基部1的位置的參數(shù)。相應地，在設計該實施例的可移動臂時，不管可移動體2的位置如何，通過解用于d的恒等式的等式(3)可發(fā)現(xiàn)滿足平衡P1和P2所需的條件。
上述條件是G＝xk以及2b＝a+c。如果回復彈簧33的彈簧常數(shù)k和每個部分的尺寸被適當?shù)剡x擇以滿足上述條件，則不管可移動體2的位置如何都可平衡力P1和P2，從而穩(wěn)定可移動體2的位置。換句話說，在滿足上述條件的可移動臂中，不管相對于基部1轉(zhuǎn)動可移動體2的方式怎樣，即使在移去操作動力之后，也可以維持物體OB的位置，這意味著不需要連續(xù)地施加力以維持物體OB的位置。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在物體OB的質(zhì)量大約為150g、這樣一個的移動臂(其中可移動體2的長度為400mm，第一軸插入孔12a和第三軸插入孔13a之間的距離為10mm，彈簧常數(shù)為2N/mm，回復彈簧33的自由長度“a”為90mm以及回復彈簧33在原位置時的擠壓量為45mm)的情況下，可確保進行作用以增加可移動體2的位移的力P1為1.2kg力，且進行作用使得在如圖4C的位置使可移動體2返回的力P2為1.1kg力，從而不管可移動體2的位置如何都使得力P1和P2大致彼此平衡。
根據(jù)上述的結(jié)構，進行作用以增加可移動體2的位移的力P1與進行作用使得可移動體2返回的力P2平衡，而不管可移動體2在圖4A的位置和圖4C所示的位置之間的方位。此外，不取決于摩擦力，可移動體2由回復體3的彈性力(即回復彈簧33的彈簧力)維持在所需位置。這有助于消除或減少磨損影響，與利用摩擦力維持可移動體2的位置的情況相比，這樣可使得可移動臂的工作壽命更長。
此外，基部1或回復體3的形狀不限于該實施例的形狀，而可以具有圖6或7所示的形狀。除螺紋孔1a的方位之外，如圖6和7所示的修正實施例中的可移動臂在結(jié)構上大致相同。盡管在修正實施例中可移動體2設置在回復體3的一側(cè)上，且可移動體2和回復體3的基部側(cè)部件31是筒形，但是在該修正實施例中采用的實質(zhì)性結(jié)構與圖1中所示的實施例的結(jié)構相同。具體而言，可移動體2通過插入到第一軸插入孔(未示且分別穿過可移動體2和基部1而形成)內(nèi)的第一軸桿41可樞轉(zhuǎn)地連接到基部1上。
回復體3包括中空筒形的基部側(cè)部件31，其一端通過第三軸桿43可樞轉(zhuǎn)地連接到基部1上；筒形的可移動體側(cè)部件32，其插入到基部側(cè)部件31內(nèi)用于沿基部側(cè)部件31的軸向滑動移動且在其一端處通過第二軸桿42可樞轉(zhuǎn)地連接到可移動體2上；以及夾在基部側(cè)部件31和可移動體側(cè)部件32之間的回復彈簧(未示)，用于沿這樣一個方向施加彈簧力以減少可移動體側(cè)部件32從基部側(cè)部件31突伸出來的尺寸。換句話說，回復體3整體具有沿使得第二軸桿42和第三軸桿43更靠近的方向進行作用的彈性力。
此外，用于將回復體3可樞轉(zhuǎn)地連接到基部1上的第三軸桿43布置在用于將可移動體2可樞轉(zhuǎn)地連接到基部1上的第一軸桿41的上方。這樣，回復體3的彈性力沿使可移動體2直立起來的方向進行作用。
在圖6和7所示的修正實施例中，基部1設置有螺紋孔1a(未示的螺釘擰緊以通過螺紋連接將基部1安裝到安裝表面上)。換句話說，可以通過以下方式來將基部1固定地緊固到安裝表面上從安裝表面的后側(cè)驅(qū)動螺釘穿過構成安裝表面的面板(未示)，然后通過螺紋連接將螺釘緊固到螺紋孔1a內(nèi)；或者，通過螺紋連接地驅(qū)動螺釘穿過連接面板(未示)進入螺紋孔1a內(nèi)，然后通過使用附加的固定裝置例如螺釘來將連接面板緊固到安裝表面上。在圖6所示的實施例中，螺紋孔1a在基部1的側(cè)表面開口，以使得基部1可連接到用作安裝表面的壁表面(未示)上。在圖7所示的實施例中，螺紋孔1a在基部1的頂表面上開口，以使得基部1可連接到用作安裝表面的頂棚表面(未示)上。
此外，不像上述的實施例一樣，回復體3可以是這樣一種類型，其沿使回復體3的整體尺寸增加的方向(也即沿使得在基部1一側(cè)的回復體3的樞軸A3和可移動體2的樞軸A2遠離彼此地移動的方向)施加彈性力。在這種情況下，如果回復體3的樞軸A3以和上述實施例相反的方式被放置成沿豎直方向位于可移動體2的樞軸A1的下方，則可移動體2可在原位置維持直立。
權利要求
1.一種可移動臂，包括安裝在安裝表面上的基部；用于支承物體的可移動體，該可移動體可樞轉(zhuǎn)地連接到基部上以轉(zhuǎn)動從而改變物體相對于基部的位置；以及回復體，其沿使可移動體相對于基部返回到原位置的方向推壓可移動體，該回復體在和可移動體的樞軸間隔開的第一連接位置處連接到可移動體上，且在和可移動體的樞軸間隔開的第二連接位置處連接到基部上，所述回復體沿使第一連接位置和第二連接位置彼此靠近或遠離的方向施加彈性力，其中，回復體的彈性模量，回復體在原位置的變形量以及與基部、可移動體和回復體相關的尺寸被確定為使得當基部以下述方式安裝到安裝表面上時，即在可移動體位于原位置的同時，將回復體連接到基部上的第二連接位置和可移動體的樞軸位于共用的豎直平面，且可移動體和物體的整個重心放置成位于可移動體的樞軸的上方，不管可移動體相對于基部的位置如何，并且至少在原位置以及這樣一個位置之間，由重力施加增加可移動體離開原位置的位移的力與由回復體施加使可移動體返回到原位置的力平衡，其中在所述這樣一個位置時，可移動體的樞軸以及可移動體和物體的整個重心并排地位于水平方向上。
2.如權利要求1所述的可移動臂，還包括滑動體，其插在基部和可移動體之間，所述滑動體的制成材料的摩擦系數(shù)低于基部和可移動體的摩擦系數(shù)。
3.一種設計如權利要求1所述的可移動臂的方法，包括解代表可移動體相對于基部的位置的參數(shù)的恒等式的步驟，以確定回復體的彈性模量，回復體在原位置的變形量以及與基部、可移動體和回復體相關的尺寸。
全文摘要
一種可移動臂，包括安裝在安裝表面上的基部；可樞轉(zhuǎn)地連接到基部上以繞基部轉(zhuǎn)動且承載物體的可移動體；以及朝向原位置推壓可移動體的回復體。回復體的彈性模量，回復體在原位置的變形量以及與基部、可移動體和回復體相關的尺寸被確定為使得不管可移動體相對于基部的位置如何，作用在可移動體上的重力和由回復體施加的推壓力相平衡。因此，不管摩擦力如何，可利用回復體的彈性力來維持可移動體的位置，從而可移動體很難受到磨損的影響，并且與通過摩擦力來維持可移動體的情況相比能夠?qū)崿F(xiàn)更長的壽命。
文檔編號F21V21/26GK1987190SQ20061016032
公開日2007年6月27日 申請日期2006年11月16日 優(yōu)先權日2005年12月22日
發(fā)明者宮先弘 申請人:松下電工株式會社