一种弹性支承的竖向摆臂机构技术领域
本发明涉及一种竖向的摆臂机构，尤其涉及一种弹性支承的竖向摆臂机构。
背景技术
竖向摆臂机构在需要承受100kg以上的重量时，一般情况是使用大功率的电机来
支持该重物的往复摆臂，然而由于竖向摆臂机构在向下行程和向上行程所需要克服的阻力
存在差异，并且承托物体重量越大，该差异越大，使用同一电机承载该重物进行往复摆臂会
使得上行和下行的速度差也越大，这使得该竖向摆臂机构在实际使用的效果达不到使用者
的需求。例如当竖向摆臂机构作为舞台灯光的支承机构时，摆动速度不均匀的摆臂影响舞
台的效果，降低了观赏者的视觉体验；又例如作为洒水车出水口的夹持设备时，摆动速度不
均匀的摆臂使得洒水覆盖面积不均匀，路面清洁效果和路边植物的培养效果均不理想。使
用大功率的电机也会增加能耗，整体结构繁复且收效甚微。因此，设计一种小功率电机也能
驱动的、摆臂速度均匀的、摆动过程稳定的竖向摆臂机构使当前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种弹性支承的竖向摆臂机构，包
括有悬臂、连柄、驱动组件以及承重组件，驱动组件包括有在竖向往复运动的动子，悬臂和
连柄之间通过同一转轴相连并能同时绕转轴的轴线转动，连柄背向转轴的端部连接动子并
能随动子竖向运动；承重组件包括有若干个能够端部压缩或拉伸的弹性件，承重组件的一
端设置在连柄上，承重组件的另一端设置在摆臂机构的固定位置上。
优选地，动子和连柄之间设置有连接臂，连接臂的一端铰接于动子和连柄之一上，
另一端固设在动子和连柄中另一上。
优选地，有至少两条悬臂，连柄和悬臂一一对应且连柄之间相互平行设置，动子上
设置有能够随动子竖向运动的杆件，连柄背向转轴的端部与杆件相铰接。
优选地，有至少两条悬臂，连柄和悬臂一一对应且连柄之间相互平行设置，至少有
一条连柄能够随动子竖向运动，相邻的连柄之间设置有杆件。
优选地，还包括有位置传感器，杆件上设置有感应块，位置传感器设置在感应块的
运动路径上。
优选地，驱动组件包括有竖向设置的丝杆，丝杆的轴向设置有驱动电机或旋转气
缸，动子套设在丝杆上，驱动电机或旋转气缸连接有转向、启动和停止的控制组件。
优选地，承重组件包括有气顶支撑杆，气顶支撑杆的一端铰接地设置在连柄上，另
一端铰接地设置在摆臂机构的固定位置上，所述固定位置在连柄的下方。
优选地，承重组件包括有拉簧，拉簧的一端设置在连柄上，另一端设置在摆臂机构
的固定位置上，所述固定位置在连柄的上方。
优选地，还包括有支架，悬臂设置在支架外，连柄、驱动组件以及承重组件设置在
支架内，支架上设置有能使转轴穿过的开口。
优选地，转轴和开口之间设置有转动轴承。
有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种弹性支承的竖向摆臂机构通过驱动
组件中的动子配合连柄使得动子竖向的移动自由度转化成了悬臂的竖向摆动自由度，并且
通过承重组件来抵消悬臂本身的重量，使得悬臂的竖向摆动的过程趋近于横向摆动的过
程，从而减小了悬臂上行与下行的摆动速度差，使悬臂能够均匀摆动，由于悬臂本身的重量
被抵消了，使用一个小功率的电机既能驱动悬臂摆动，节约了能耗，简化了结构。
附图说明
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：
图1 为摆臂机构的立体视角的结构示意图；
图2 为承重组件为拉簧的摆臂机构的结构示意图；
图3 为承重组件为拉簧和气顶支撑杆的摆臂机构的结构示意图；
图4 为图3中A部分的局部爆炸图；
图5 为摆臂机构的另一立体视角的结构示意图；
图6 为摆臂机构的立体视角的局部机构示意图。
具体实施方式
摆臂机构的整体结构有以下实施例：
实施例一
如图1-图6所示，一种弹性支承的竖向摆臂机构，包括有悬臂1、支架8和底座，支架8和
底座均固定位置，悬臂1绕支架8竖向摆动，摆臂机构还包括有连柄2、驱动组件3以及承重组
件4，悬臂1设置在支架8的外部，连柄2设置在支架8的内部，连柄2和悬臂1之间通过转轴连
接，支架8上设置有能使转轴穿过的开口，连柄2和悬臂1能够一起摆动。
驱动组件3包括有在竖向往复运动的动子31，连柄2背向转轴的端部连接动子31并
能随动子31竖向运动，转轴的轴线和动子31的运动方向不平行时，动子31的竖向往复运动，
带动连柄2背向转轴的端部竖向往复运动，由于连柄2的转轴处是转动自由度，则连柄2能够
带动悬臂1一起转动，动子31和连柄2之间需要可相对转动的连接而不能是固定连接，这是
由于平移自由度转化为转动自由度动子31和连柄2之间存在有相对位移。
承重组件4包括有若干个能够端部压缩或拉伸的弹性件，承重组件4的一端设置在
连柄2上，承重组件4的另一端设置在摆臂机构的固定位置上，摆臂机构的固定位置可以是
支架8上的固定位置，也可以是底座上的固定位置，固定位置是常态下的不动点，由于连柄2
是相对转轴的转动，因此连接件连接连柄2的一端需要与连柄2相铰接，另一端也需要和固
定位置铰接，铰接地方式可以是球面铰接，也可以是柱面铰接。
实施例一中的连柄2和动子31之间的连接方式有以下实施例：
实施例二
动子31和连柄2之间设置有连接臂5，连接臂5可以是一端铰接于动子31上，另一端固设
在连柄2上；连接臂5也可以是一端铰接于连柄2上，另一端固设在动子31上。保证连接臂5两
端必须有一端是铰接连接的方式，另一端是固定方式。两端均固定，动子31和连柄2不会有
相对移动；两端均铰接，则动子31的竖向移动不能带动连柄2运动，或者是不能带动连柄2按
照圆弧路径摆动。连接臂5和动子31或连柄2之间也可以设置有转接用的板件或者杆件6，用
于调整动力传动的形式满足需求。
实施例一中若干数量的悬臂1有以下实施例：
实施例三
摆臂机构有至少两条悬臂1。第一种方式，连柄2和悬臂1一一对应且连柄2之间相互平
行设置，动子31上设置有能够随动子31竖向运动的杆件6，连柄2背向转轴的端部与杆件6相
铰接；第二种方式，连柄2和悬臂1一一对应且连柄2之间相互平行设置，至少有一条连柄2能
够随动子31竖向运动，相邻的连柄2之间设置有杆件6。
这种传动方式是用于多条悬臂1的设置，由于本实施例的产品一般用于挂设舞台
灯具，因而经常需要挂设多个舞台灯，所以设置多条悬臂1是很正常的。在设置多条悬臂1的
时候，由于连柄2和悬臂1的数量相同，需要通过杆件6来使得所有悬臂1能够一起运动，从而
使得多条悬臂1能够一起摆动。杆件6可以直接连接动子31，动子31带动杆件6竖向运动，所
有连柄2相互平行的铰接在杆件6上，从而达到联动的目的；杆件6也可以是设置在相邻的连
柄2之间，同样也能达到联动的目的。
实施例一中的驱动组件3有以下实施例：
实施例四
驱动组件3包括有竖向设置的丝杆32，丝杆32的轴向设置有驱动电机33或旋转气缸，动
子31套设在丝杆32上，驱动电机33或旋转气缸连接有转向、启动和停止的控制组件。驱动组
件3还包括有基座，基座设置在支架8上，丝杆32竖向设置在基座内，基座的上方设置有驱动
电机33或旋转气缸，本实施例优选地使用驱动电机33，这是因为通过电动的方式控制组件
容易控制驱动电机33的转速、转向、停止和启动，驱动电机33连接丝杆32，控制组件连接有
操作面板，使用者能够根据需求通过操作面板控制驱动电机33的转速、转向、停止和启动。
进一步的有，摆臂机构还包括有位置传感器7，杆件6上设置有感应块61，位置传感
器7设置在感应块61的运动路径上，位置传感器7优选地设置在支架8内，杆件6随动子31竖
向运动，位置传感器7的目的是用于指定摆动开始的位置，在摆臂机构开机后，通过位置传
感器7能够把动子31移动到设定的初始位置，便于悬臂1摆动的控制。
实施例一中的承重组件4有以下实施例：
实施例五
承重组件4包括有气顶支撑杆41，气顶支撑杆41的一端铰接地设置在连柄2上，另一端
铰接地设置在摆臂机构的固定位置上，所述固定位置在连柄2的下方。气顶支撑杆41是通过
压缩空气来给予摆臂机构支承悬臂1的力，所以气顶支撑杆41需要设置在对应的连柄2下
方，并且由于连柄2是转动形式，气顶支撑杆41的两端需要通过铰接方式连接连柄2和摆臂
机构的固定位置。
承重组件4也可以包括有拉簧42，拉簧42的一端设置在连柄2上，另一端设置在摆
臂机构的固定位置上，所述固定位置在连柄2的上方。拉簧42是通过弹簧自身在拉伸状态下
的回弹力来给予摆臂机构支承悬臂1的力，所以拉簧42需要设置在连柄2的上方，并且由于
连柄2是转动形式，拉簧42的两端需要通过铰接方式连接连柄2和摆臂机构的固定位置。
如图3和图4所示，本实施例的摆臂机构采用了气顶支撑杆41配合拉簧42的方式来
完成悬臂1的支承，这是由于当前本实施例的摆臂机构多用于超过100kg的重物的支承，如
果通过单独的部件支承，则需要一个承重很大的气顶支撑杆41或拉簧42，价格昂贵，并且使
用寿命不长，通过两个部件相互配合之后，在多个作用力的支持下，悬臂1的运动更稳定，且
摆臂机构使用寿命延长，空间利用率增大，由于在本实施例的承重组件4能够基本抵消了重
物的自身重量，用很小的力技能摇动悬臂1，因而使用一个小功率电机技能带动悬臂1摆动，
节约成本，降低能耗。
实施例一至五均有，如图6所示，转轴和开口之间设置有转动轴承9，转动轴承9和
悬臂1的数量对应，用于较少悬臂1的转动阻力，使得摆臂更稳定。如图2-图4所示，连柄2的
运动路径上设置有限位装置21，限位装置21用于控制悬臂1的行程，限位装置21优选地包括
有固定在支架8上套筒，套筒内设置有限位块，限位块和套筒之间设置有弹簧，起到缓冲的
作用。限位装置21优选为可调位置的，具体位置根据使用者的需求来确定。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明
精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。