CN205401564U - 限位装置和腰部限位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种限位装置和一种腰部限位装置。一个实施例提供一种对限位对象进行限位的限位装置，所述限位对象包括第一部分和第二部分，所述第二部分相对于所述第一部分是可转动的，其中，所述限位装置包括有一个以上的缓冲机构，所述缓冲机构包括有气弹簧体，所述气弹簧体的两端分别与所述限位对象的第一部分和第二部分枢转连接。还提供了一种腰部限位装置，所述腰部限位装置包括腰部托架、背部固定架以及一个以上的缓冲机构。限位装置以及腰部限位装置使用气弹簧体，通过气弹簧体在拉伸、压缩过程中限位效果随行程的增加而增加的特性，有效地防止过度和过快的限位运动造成的伤害。

Description

限位装置和腰部限位装置

技术领域

本实用新型总体涉及运动限位装置，尤其涉及气弹簧限位装置。

背景技术

运动限位装置在工业和日常生活中有着广泛的应用。例如，工业制造使用的机械臂需要限位装置以保证操作的精确性；健身器材需要限位装置以保证人体运动不过度以避免伤害；人体康复时需要限位装置以将受保护的关节的运动限定在一定范围内，从而有利于康复，等等。

现有的限位装置大多采用限位块机构或机电限位机构。

限位块机构通常包括固定座、转动件和撞块。使用时通过三个部件的配合来调整限位的角度和范围。然而，限位块机构在限位时会产生较大的冲击，对于使用该限位块机构的人体或机器人会产生潜在的伤害。

机电限位装置通常包括霍尔元件、机械限位块、动环、旋转环等部件。使用时，几个部件通过霍尔效应来进行限位。但是，机电限位装置在使用时仍然会产生较大的冲击。

因此，本领域中需要一种限位过程中具有缓冲效应的限位装置。

实用新型内容

以下提供一个或多个方面的简要概述以提供对本实用新型公开的多个方面的基本理解。然而，应当注意，以下概述不是构想到的所有方面的详尽综述，并且既不旨在陈述本实用新型公开所有方面的关键性或决定性要素，也不试图限定本实用新型公开的任何或所有方面的范围。相反，以下概述的唯一目的在于，以简化形式给出本实用新型公开的一个或多个方面的一些概念，以作为稍后阐述的具体实施方式的前序。

为了提供一种防止在限位过程中因过大和过快的限位运动而产生的较大的冲击，提供本实用新型。

根据一个实施例，提供一种对限位对象进行限位的限位装置，所述限位对象包括第一部分和第二部分，所述第二部分相对于所述第一部分是可转动的，其中，所述限位装置包括有一个以上的缓冲机构，所述缓冲机构包括有气弹簧体，所述气弹簧体的两端分别与所述限位对象的第一部分和第二部分枢转连接。

在进一步的实施例中，所述限位装置还包括转动机构，所述转动机构包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件与所述限位对象的第一部分连接，所述第二连接件与所述限位对象的第二部分连接，并且所述第二连接件相对于所述第一连接件绕一转动轴线转动。

在进一步的实施例中，所述缓冲机构还包括两个枢转连接组件，所述气弹簧体的两端分别通过枢转连接组件与所述限位对象的第一部分和第二部分枢转连接。

在进一步的实施例中，所述枢转连接组件为球面副组件，所述球面副组件包括约束元件、与所述约束元件连接并相对于约束元件进行转动的运动元件，所述约束元件分别与所述限位对象的第一部分和第二部分固定，所述运动元件分别与所述气弹簧体的两端固定。

在进一步的实施例中，所述缓冲机构的数量为两个，所述两个缓冲机构在所述转动轴线的两侧对称地布置。

在进一步的实施例中，所述缓冲机构在自由状态时与所述转动轴线成15-30°的夹角。

在进一步的实施例中，所述缓冲机构在自由状态时与所述转动轴线成20°或25°的夹角。

在进一步的实施例中，所述第二连接件包括固定部件和转动部件，所述固定部件与所述限位对象的第二部分固定，并且在所述转动轴线的方向上与所述转动部件固定，所述转动部件相对于所述第一连接件绕所述转动轴线转动。

在进一步的实施例中，所述第一连接件包括穿孔或凹陷部，所述固定部件的下端面与所述第一连接件的上端面接触，所述转动部件的至少一部分伸入所述穿孔或凹陷部，并且所述转动轴线垂直于所述固定部件的下端面；或者所述第一连接件包括凹陷部，所述转动部件的外侧面与所述凹陷部的内表面接触，所述转动部件的底端与所述凹陷部的底端接触，并且所述转动轴线平行于所述转动部件的外侧面；或者所述转动机构还包括滚珠轴承，所述第一连接件包括穿孔或凹陷部，所述转动部件的外侧面与所述滚珠轴承的轴承内圈接触，所述第一连接件的所述穿孔或凹陷部的内表面与所述滚珠轴承的轴承外圈接触，所述转动轴线平行于所述转动部件的外侧面。

根据另一实施例，提供一种腰部限位装置，所述腰部限位装置包括腰部托架、背部固定架和一个以上的缓冲机构；所述腰部托架为上述任一实施例中所述的限位对象的第一部分，所述背部固定架为上述任一实施例中所述的限位对象的第二部分，所述缓冲机构为上述任一实施例中所述的缓冲机构。

在进一步的实施例中，所述背部固定架为平板或曲面板。

本实用新型公开的限位装置以及腰部限位装置使用气弹簧体，通过气弹簧体在拉伸、压缩过程中限位效果随行程的增加而增加的特性，有效地防止过度和过快的限位运动造成的伤害。

附图说明

在结合以下附图阅读对本实用新型公开的多个实施例的详细描述之后，能够更好地理解本实用新型公开的上述特征和优点。在附图中，以相同或类似的附图标记来指定各附图所共有的相同或类似的元件。

图1A和图1B分别示出根据本实用新型公开的一些实施例的限位装置100的后视图和立体图。

图2示出根据本实用新型公开的一些实施例的缓冲机构140的结构示意图。

图3和图4分别示出根据本实用新型公开的一些实施例的枢转连接组件142的结构示意图。

图5A和5B示出转动机构130的一个实施例的部分的截面图。

图6示出转动机构130的另一实施例的部分的截面图。

图7A示出转动机构130的又一实施例的装配示意图。

图7B示出图7A中所示的实施例中使用的滚珠轴承730的示意性俯视图。

图8示出根据本实用新型公开的另一些实施例的限位装置840的示意图。

图9A和图9B分别示出根据本实用新型公开的另一些实施例的限位装置900的后视图和立体图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型公开进行详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本实用新型公开的保护范围进行任何限制。

在以下描述和所附权利要求书中，使用术语“可操作地”来表示本实用新型要求保护的主题的一部分在操作状态下与其他部件之间的关系，而并不表示所述主题包含所述其他部件。例如，“主题A可操作地与限位对象B连接”表示主题A(或其任何部件)在操作时可与限位对象B连接，而主题A(或其任何部件)不一定包括限位对象B。

图1A和图1B分别示出根据本实用新型公开的一些实施例的限位装置100的后视图和立体图。如图所示，限位装置100包括托架110、板120、转动机构130和至少一个缓冲机构140。

托架110可用于与限位对象的一部分接触。在一个实施例中，限位对象的一部分可以是人体或机器人的腰部。相应地，托架110可具有符合人体或机器人的腰部轮廓的曲线形状。

板120可用于与限位对象的另一部分接触。在一个实施例中，限位对象的另一部分可以是人体或机器人的背部。相应地，板110可以是平板，或可以是曲面板。

转动机构130可包括第一连接件131和第二连接件132。第一连接件131可以与托架110固定。第二连接件132可以与板120固定，并且与第一连接件131连接成使得第二连接件132可相对于第一连接件131绕一转动轴线150转动。

第二连接件132可包括固定部件132a和转动部件132b。固定部件132a可与板120固定，并且可在沿转动轴线150的方向上与转动部件132b固定。在一些实施例中，固定部件132a与转动部件132b的固定位置在沿转动轴线150的方向上是可调节的。

转动机构130的上述设置方式有助于将限位对象的运动约束为仅可绕固定轴转动。作为特定示例，在人体的背部抵靠板120且腰部由托架110托住的情况下，转动机构130的上述设置方式可将人体腰部的运动约束为仅可绕转动轴线150转动。因此，对于在腰椎康复等腰部康复应用中，可避免弯腰等不利动作，从而有效提高康复效率。

在图1A和图1B中所示的实施例中，缓冲机构140的上端、下端可以分别与板120与托架110枢转连接。

缓冲机构140可包括气弹簧体141和枢转连接组件142。在图1A和图1B中所示的实施例中，枢转连接组件142的一端可连接至气弹簧体141，另一端可连接托架110或板120。

如图1A和图1B中所示，在一些实施例中，缓冲机构140为两个，其中的每一个缓冲机构都包括气弹簧体141以及在该气弹簧体141两端的两个枢转连接组件142。在优选实施例中，这两个缓冲机构布置在转动轴线150的两侧，并且相对于转动轴线150对称地布置。在进一步的实施例中，缓冲机构140与板120连接的位置相比于与托架110连接的位置距转动轴线150更远。

图2示出根据本实用新型公开的一些实施例的缓冲机构140的结构示意图。如图2所示，缓冲机构140可包括气弹簧体141和枢转连接组件142。

气弹簧体141可包括气缸210、活塞杆220和活塞230。气缸210在第一端210a处开有孔。活塞杆220可经由该孔进入气缸210。活塞杆220在第二端220b处与活塞230固定。气缸210内充有气体(例如，氮气)，并且在靠近开口侧210a处具有密封部240。在操作时，通过推入和拉出活塞杆220，可增加或减小活塞杆220的行程S，从而改变气弹簧体141的总长L。在本实用新型中，术语“行程”(S)是指活塞杆220的第一端220a与气缸210的第一端210a之间的距离，而术语“总长”(L)是指活塞杆220的第一端220a与气缸210的第二端210b之间的距离。在活塞杆220的驱动下，活塞230推动气缸210内部的气体而运动。在推动过程中，活塞230会受到推动面上气体的阻力而使活塞230的推进受到阻碍，从而形成缓冲效应。此外，行程S的变化量越大，这种缓冲效应就越明显。因此，使用气弹簧体141不仅可约束活塞杆220的运动，而且在行程S的增大或减小的过程中还具有不断增加的缓冲效应。

在一些实施例中，可合适地选择以下一个或多个参数，使得缓冲机构140在操作时不会接触到托架110：气弹簧体141的行程S、总长L、气缸210的外径等。

作为一个特定示例，限位装置可对人体腰部的转动限位。具体而言，人体的背部可倚靠在板120上。人体的腰部扭动时会使板120转动，从而驱动转动机构130绕转动轴线150转动。在板120绕转动轴线150转动的过程中，至少一个缓冲机构140将板120的转动限定在一定范围内。转动的范围可由缓冲机构140的气弹簧体141的行程S的变化范围确定。此外，如上文中结合图2所讨论，行程S的变化越大，气弹簧体141的缓冲效应就越显著。因此，在此应用中，限位装置100可有效避免人体的腰部过度、过快的扭动，从而避免腰部受到伤害。

在进一步的实施例中，两个气弹簧体在都处于平衡状态下时，各自与转动轴线150所呈的角度范围为15-30°。有益的是，此角度范围既可为需限位的腰部提供灵活的转动，又可防止转动过度来提供保护。在特定实施例中，此角度为30°。作为示例，可在两个气弹簧体141都处于平衡状态下时将它们安装到托架110和板120上。在此示例中，当将托架110设置为处于水平平面内时，气弹簧131的竖直高度可以是130mm，而水平投影距离可以是52mm，使得板120的转动范围被限制在±10°(即，往每个方向上最大为10°)范围内。对于腰部限位的应用，认为±10°的限位范围可符合人体扭腰动作的需要。在进一步的实施例中，此角度可以是20°或25°，不同的角度可对应于不同的限位范围，从而对于需要不同保护等级的腰部提供不同等级的限位保护(例如，受伤较严重的腰部被限定的活动范围更小)。

在本实用新型中，气弹簧体的“平衡状态”是指气弹簧体既不拉伸、也不压缩的状态(即，气弹簧体不产生限位作用的状态)。

图3和图4分别示出根据本实用新型公开的一些实施例的枢转连接组件142的结构示意图。在这些实施例中，枢转连接组件142可以是球面副(sphericalpair)组件。如图3和图4中所示，球面副组件可由约束元件(例如，图3中的310或图4中的410)和运动元件(例如，图3中的320或图4中的420)构成，其中，约束元件310、410的一端可以与托架110或板120固定。

图3示出根据本实用新型公开的一些实施例的枢转连接组件142的结构示意图。在这些实施例中，约束元件310可包括第一连接杆311和球体312。第一连接杆311的第一端311a可以与托架110或板120固定，第二端311b可与球体312固定。运动元件320可包括第二连接杆321和罩体322。第二连接杆321的第一端321a可与图2中所示的气缸210的第二端210b固定，第二端321b可与罩体322固定。罩体322罩在球体312的外部。球体312的至少一部分与罩体322接触，并且罩体322可相对于球体312转动。罩体322相对于球体312的转动使得气弹簧体141进行的限位不限于活塞杆220的行程S的方向。

图4示出根据本实用新型公开的另一些实施例的枢转连接组件142的结构示意图。在这些实施例中，约束元件410可包括第一连接杆411和罩体412。第一连接杆411的第一端411a可以与托架110或板120固定，第二端411b可与罩体412固定。运动元件420可包括第二连接杆421和球体422。第二连接杆421的第一端421a可与图2中所示的气缸210的第二端210b固定，第二端421b可与球体422固定。球体422可被罩在罩体412内。球体422的至少一部分与罩体412接触，并且球体422可相对于罩体412转动。球体422相对于罩体412的转动使得气弹簧体141进行的限位不限于活塞杆220的行程S的方向。

图5A-图7B示出根据本实用新型公开的一些实施例的转动机构130(或其部分)的各种实施例。具体而言，图5A-图7B示出转动机构130的第二连接件132与第一连接件131的转动式连接的各种实施例。

图5A示出转动机构130的一个实施例的部分的截面图。如图5A所示，转动机构130的第一连接件131可以是中空的圆柱形套筒。第二连接件132可包括固定部件510和转动部件520。固定部件510可具有与第一连接件131接触的端面530。转动部件520的上端在端面530处与固定部件510固定，并且转动部件520伸入第一连接件131的中空部分。在一个实施例中，转动部件520可以是圆柱体，该圆柱体的直径可基本上等于(例如，略小于)第一连接件131的中空部分的直径。按此方式，第二连接件132相对于第一连接件131可绕转动轴线150转动。可以理解，在此实施例中，转动轴线150基本上垂直于端面530。

图5B示出与图5A中的转动机构130类似的转动机构的替代实施例的截面图。与图5A中的实施例相比，区别仅在于第一连接件131可具有圆柱形凹陷部(即，第一连接件131是具有底部而非通孔)。第二连件132的转动部件520可容纳在第一连接件131的凹陷部内。转动部件520的底部可以接触或可以不接触第一连接件131的底部。

图6示出转动机构130的另一实施例的部分的截面图。在此实施例中，第一连接件131可以具有圆柱形凹陷部。第二连接件(未示出)的转动部件620可以是圆柱体。转动部件620的底端可接触第一连接件131的底面。转动部件620的直径可以基本上等于(例如，略小于)第一连接件131的凹陷部的直径。转动部件620的至少一部分可以在第一连接件131的凹陷部外面，以供与第二连接件(未示出)的固定部件(未示出)固定。在此实施例中，上述转动的转动轴线150平行于转动部件620的侧面。

图7A示出转动机构130的又一实施例的装配示意图。在此实施例中，第一连接件130还可包括至少一个滚珠轴承730。图7B示出滚珠轴承730的一个实施例的示意性俯视图。如图7B所示，滚珠轴承730包括轴承内圈731、轴承外圈732以及位于两个表面之间的一组滚珠733。在图7A所示的实施例中，第二连接件(未示出)的转动部件720可以是圆柱体，第一连接件131可以具有圆柱形凹陷部或圆柱形中空部。转动部件720的直径可以基本上与滚珠轴承的内径相等，使得转动部件720的外侧可与滚珠轴承730的内表面接触。第一连接件131的凹陷部或中空部的直径可以基本上与滚珠轴承730的外径相等，使得滚珠轴承730的外侧732可与第一连接件131的凹陷部或中空部接触。由此，转动部件720和第一连接件131各自相对于滚珠轴承730是固定的，但滚珠轴承730的轴承内圈731和轴承外圈732可通过位于其间的一组滚珠733相对转动，进而实现了转动部件720相对于第一连接件131的转动。在此实施例中，上述转动的转动轴线150平行于转动部件720的侧面。

图8示出根据本实用新型公开的另一些实施例的限位装置840的示意图。限位装置840适用于对于限位对象进行限位。具体而言，该限位对象具有第一部分以及相对于该第一部分可转动的第二部分。此限位装置840的两端可分别与限位对象的第一部分与第二部分枢转连接。此限位装置可以是上文中参照图1A、1B所述的限位装置140。相应地、限位装置840的组成、结构等各方面可以与上文中所述的限位装置140的组成和结构相同或类似，在此不再赘述。

图9A和9B示出进一步的实施例。在此进一步的实施例中，限位装置900可包括转动机构930和缓冲机构940。与图1A和图1B中所示的限位装置100不同，限位装置900不包括托架和板。但是，转动机构930的结构和设置可以与转动机构130相同或类似，缓冲机构940的结构和设置可以与缓冲机构140相同或类似。

限位装置900适用于对于限位对象进行限位。具体而言，该限位对象具有第一部分以及相对于该第一部分可转动的第二部分。通过与限位装置100对比，限位对象的第一部分可对应于托架110，而限位对象的第二部分可对应于板120。相应地，转动机构930和缓冲机构940分别可操作地与限位对象的第一部分和第二部分枢转连接。作为示例，限位对象可以是机器人，相应地，第一部分可以是机器人的腰部，而第二部分可以是机器人的背部。对于该示例，限位装置900的转动机构930和缓冲机构940可直接与机器人的腰部和背部连接以实现限位，而不再需要托架和背板。本领域技术人员将会理解，上文中针对100所描述的各种组件(包括但不限于转动机构130、缓冲机构140)、这些组件的子组件以及组件(或子组件)之间的连接方式可同样地或类似地适用于限位装置900。

上文中已针对根据本实用新型公开的各实施例描述了本实用新型公开的多个方面，应当理解，以上各实施例仅是示例性而非限制性的，并且可组合以上多个实施例以形成新的替代实施例，或者可仅执行一个实施例的子集来实践本实用新型公开。

提供对本实用新型公开的以上描述是为使本领域任何技术人员都能够实践或使用本实用新型公开。然而，对以上描述作出的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体中而不背离本实用新型公开的精神或范围。由此，本实用新型公开不旨在限于本文中所描述的多个实施例，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (12)

1.一种对限位对象进行限位的限位装置，所述限位对象包括第一部分和第二部分，所述第二部分相对于所述第一部分是可转动的，其特征在于，所述限位装置包括有一个以上的缓冲机构，所述缓冲机构包括有气弹簧体，所述气弹簧体的两端分别与所述限位对象的第一部分和第二部分枢转连接。

2.如权利要求1所述的限位装置，其特征在于，所述限位装置还包括转动机构，所述转动机构包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件与所述限位对象的第一部分连接，所述第二连接件与所述限位对象的第二部分连接，并且所述第二连接件相对于所述第一连接件绕一转动轴线转动。

3.如权利要求1或2所述的限位装置，其特征在于，所述缓冲机构还包括两个枢转连接组件，所述气弹簧体的两端分别通过枢转连接组件与所述限位对象的第一部分和第二部分枢转连接。

4.如权利要求3所述的限位装置，其特征在于，所述枢转连接组件为球面副组件，所述球面副组件包括约束元件、与所述约束元件连接并相对于约束元件进行转动的运动元件，所述约束元件分别与所述限位对象的第一部分和第二部分固定，所述运动元件分别与所述气弹簧体的两端固定。

5.如权利要求2所述的限位装置，其特征在于，所述缓冲机构的数量为两个，两个缓冲机构在所述转动轴线的两侧对称地布置。

6.如权利要求5所述的限位装置，其特征在于，所述缓冲机构在自由状态时与所述转动轴线成15-30°的夹角。

7.如权利要求6所述的限位装置，其特征在于，所述缓冲机构在自由状态时与所述转动轴线成20°或25°的夹角。

8.如权利要求2所述的限位装置，其特征在于，所述第二连接件包括固定部件和转动部件；所述固定部件与所述限位对象的第二部分固定，并且在所述转动轴线的方向上与所述转动部件固定；所述转动部件相对于所述第一连接件绕所述转动轴线转动。

9.如权利要求8所述的限位装置，其特征在于，所述固定部件与所述转动部件的固定位置处沿所述转动轴线的方向上是可调的。

10.如权利要求8或9所述的限位装置，其特征在于，所述第一连接件包括穿孔或凹陷部，所述固定部件的下端面与所述第一连接件的上端面接触，所述转动部件的至少一部分伸入所述穿孔或凹陷部，并且所述转动轴线垂直于所述固定部件的下端面；或者

所述第一连接件包括凹陷部，所述转动部件的外侧面与所述凹陷部的内表面接触，所述转动部件的底端与所述凹陷部的底端接触，并且所述转动轴线平行于所述转动部件的外侧面；或者

所述转动机构还包括滚珠轴承，所述第一连接件包括穿孔或凹陷部，所述转动部件的外侧面与所述滚珠轴承的轴承内圈接触，所述第一连接件的所述穿孔或凹陷部的内表面与所述滚珠轴承的轴承外圈接触，所述转动轴线平行于所述转动部件的外侧面。

11.一种腰部限位装置，其特征在于，包括：

腰部托架；

背部固定架；以及

一个以上的缓冲机构；所述腰部托架为权利要求1-10中的任一项所述的限位对象的第一部分，所述背部固定架为权利要求1-10中的任一项所述的限位对象的第二部分，所述缓冲机构为权利要求1-10中的任一项所述的缓冲机构。

12.如权利要求11所述的腰部限位装置，其特征在于，所述背部固定架为平板或曲面板。