一种旋转重力补偿装置

技术领域

本发明涉及重力补偿装置技术领域，特别是涉及一种旋转重力补偿装置。

背景技术

回转器是一种在地面模拟生物体微重力效应的装置。回转器模拟微重力效应的原理是，回转时受试生物为参照，重力方向不断改变，在一个回转周期内重力矢量和为零。于是，对重力敏感的生物体就表现出在微重力条件下的生物学效应。

常用的重力补偿方法有被动重力补偿和主动重力补偿。被动重力补偿即通过使用配重块、弹簧等储能器件抵消设备自重在关节上产生的力矩。主动重力补偿即通过电机输出反向力矩，以平衡设备自重在关节上产生的力矩，使设备达到平衡状态。

现有技术中尚且缺乏具备重力补偿功能的回转器，无法降低旋转过程中重力对回转器的影响，从而影响整体旋转的稳定性，降低回转器进行微重力培养微生物的效率。

因此，亟需一种旋转重力补偿装置，用来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转重力补偿装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种旋转重力补偿装置，包括：

回转器本体，放置在工作台顶端用于对微生物进行微重力培养，所述回转器本体包括底座，所述底座顶端固定连接有支撑架，所述支撑架上安装有第一旋转框，所述第一旋转框内安装有第二旋转框；

第一重力补偿组件，包括第一补偿件和第一对应件，所述第一补偿件设置在所述支撑架上，所述第一对应件设置在所述第一旋转框上，所述第一补偿件与所述第一对应件对应设置且用于实现对所述第一旋转框的重力补偿；

第二重力补偿组件，包括第二补偿件和第二对应件，所述第二补偿件设置在所述底座上，所述第二对应件设置在所述第二旋转框上，所述第二补偿件和所述第二对应件对应设置且用于实现对所述第二旋转框的重力补偿。

优选的，所述第一补偿件包括转动连接在所述支撑架外侧壁顶部的连接柱，所述连接柱上固定连接有支撑框，所述支撑框上固定连接有连接杆的一端，所述连接杆的另一端套设有连接管的一端，所述连接管另一端与所述第一对应件对应设置，所述连接管和所述连接杆上套设有第一弹簧，所述第一弹簧两端分别与所述连接杆和所述连接管固定连接。

优选的，所述第一旋转框相对两外侧壁两端分别开设有滑道，所述第一对应件包括滑动连接在所述滑道内的圆杆，所述连接管远离所述连接杆的一端开设有卡槽，所述圆杆一端伸出所述滑道与所述卡槽对应设置，所述第一旋转框内两端均设置有控制件，所述控制件与所述圆杆另一端对应设置。

优选的，所述控制件包括转动连接在所述第一旋转框内的转动轴，所述转动轴两端分别伸入到两所述滑道内且与所述圆杆螺纹连接，所述第一旋转框内固定连接有第一电机，所述第一电机的输出轴上固定连接有第一齿轮，所述转动轴上同轴固定连接有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。

优选的，所述底座顶端两侧均开设有凹槽，所述第二补偿件包括设置在所述凹槽内的支撑块，所述支撑块顶端固定连接有第一电磁装置，所述第一电磁装置与所述第二对应件对应设置，所述凹槽内设置有缓冲件，所述缓冲件与所述支撑块对应设置。

优选的，所述第二对应件包括固定连接在所述第二旋转框两端的两第二电磁装置，所述第一电磁装置与所述第二电磁装置对应设置。

优选的，所述缓冲件包括固定连接在所述凹槽内底部的支撑杆，所述支撑杆上套设有两圆盘，所述圆盘上固定连接有第一连接杆的一端，所述第一连接杆另一端铰接有第二连接杆的一端，所述第二连接杆另一端铰接有第三连接杆的一端，所述第三连接杆另一端与所述支撑块底端固定连接，所述圆盘与所述支撑杆之间设置有发条弹簧，所述发条弹簧两端分别与所述圆盘和所述支撑杆固定连接。

优选的，所述凹槽内固定连接有横板，所述横板位于所述圆盘上方，所述第三连接杆贯穿所述横板与所述支撑块固定连接，所述第三连接杆上套设有第二弹簧，所述第二弹簧两端分别与所述支撑块底端和所述横板顶端固定连接。

优选的，所述连接杆与所述支撑架之间设置有扭力弹簧，所述扭力弹簧的两端分别与所述连接杆和所述支撑架固定连接。

优选的，所述第一电磁装置、所述第二电磁装置为电磁线圈，所述第一电磁装置和所述第二电磁装置的电流方向相反。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

本发明提供的一种旋转重力补偿装置，回转器本体放置在工作台上进行微生物的微重力培养，第一旋转框和第二旋转框同时转动产生微重力，转动时第一补偿件与第一对应件共同作用实现对第一旋转框的重力补偿，第二补偿件和第二对应件实现对第二旋转框的微重力补偿，实现了整个回转器本体转动过程中的重力补偿，降低了旋转过程中重力对旋转电机的影响，保证回转器转动的稳定，从而提高了微生物在稳定微重力环境下的高效培养。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明图1中A处局部放大图；

图3为本发明第一旋转框重力补偿状态示意图；

其中，1、工作台；2、底座；3、支撑架；4、第一旋转框；5、第二旋转框；6、连接柱；7、支撑框；8、连接杆；9、连接管；10、第一弹簧；11、滑道；12、圆杆；13、卡槽；14、转动轴；15、第一电机；16、第一齿轮；17、第二齿轮；18、凹槽；19、支撑块；20、第一电磁装置；21、第二电磁装置；22、支撑杆；23、圆盘；24、第一连接杆；25、第二连接杆；26、第三连接杆；27、发条弹簧；28、横板；29、第二弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1-图3，本发明提供一种旋转重力补偿装置，包括：

回转器本体，放置在工作台1顶端用于对微生物进行微重力培养，回转器本体包括底座2，底座2顶端固定连接有支撑架3，支撑架3上安装有第一旋转框4，第一旋转框4内安装有第二旋转框5；

第一重力补偿组件，包括第一补偿件和第一对应件，第一补偿件设置在支撑架3上，第一对应件设置在第一旋转框4上，第一补偿件与第一对应件对应设置且用于实现对第一旋转框4的重力补偿；

第二重力补偿组件，包括第二补偿件和第二对应件，第二补偿件设置在底座2上，第二对应件设置在第二旋转框5上，第二补偿件和第二对应件对应设置且用于实现对第二旋转框5的重力补偿。

参考图3，进一步优化方案，第一补偿件包括转动连接在支撑架3外侧壁顶部的连接柱6，连接柱6上固定连接有支撑框7，支撑框7上固定连接有连接杆8的一端，连接杆8的另一端套设有连接管9的一端，连接管9另一端与第一对应件对应设置，连接管9和连接杆8上套设有第一弹簧10，第一弹簧10两端分别与连接杆8和连接管9固定连接。

通过设置的连接管9在连接杆8上滑动同时第一弹簧10产生的弹性作用力实现对第一旋转框4的重力补偿。

参考图2，进一步优化方案，第一旋转框4相对两外侧壁两端分别开设有滑道11，第一对应件包括滑动连接在滑道11内的圆杆12，连接管9远离连接杆8的一端开设有卡槽13，圆杆12一端伸出滑道11与卡槽13对应设置，第一旋转框4内两端均设置有控制件，控制件与圆杆12另一端对应设置。

控制件控制圆杆12与卡槽13对接，对接时第一旋转框4与连接杆8、连接管9为倾斜设置，通过设置的第一弹簧10实现对第一旋转框4的重力补偿。

进一步优化方案，控制件包括转动连接在第一旋转框4内的转动轴14，转动轴14两端分别伸入到两滑道11内且与圆杆12螺纹连接，第一旋转框4内固定连接有第一电机15，第一电机15的输出轴上固定连接有第一齿轮16，转动轴14上同轴固定连接有第二齿轮17，第一齿轮16与第二齿轮17啮合。

通过设置的第一电机15带动第一齿轮16和第二齿轮17转动，转动时带动螺纹连接的圆杆12进行滑动，使其与卡槽13对接或分离，对接时实现对第一旋转框4的重力补偿。

参考图2，进一步优化方案，底座2顶端两侧均开设有凹槽18，第二补偿件包括设置在凹槽18内的支撑块19，支撑块19顶端固定连接有第一电磁装置20，第一电磁装置20与第二对应件对应设置，凹槽18内设置有缓冲件，缓冲件与支撑块19对应设置。

第一电磁装置20位于底座2上且位于第二旋转框5下方，当第二旋转框5跟随第一旋转框4转动时，第一电磁装置20与第二对应件相对应，实现对第二旋转框5的磁性重力补偿。

进一步优化方案，第二对应件包括固定连接在第二旋转框5两端的两第二电磁装置21，第一电磁装置20与第二电磁装置21对应设置。

通过设置的第一电磁装置20和第二电磁装置21进行同性相斥，实现对第二旋转框5的重力补偿。

进一步优化方案，缓冲件包括固定连接在凹槽18内底部的支撑杆22，支撑杆22上套设有两圆盘23，圆盘23上固定连接有第一连接杆24的一端，第一连接杆24另一端铰接有第二连接杆25的一端，第二连接杆25另一端铰接有第三连接杆26的一端，第三连接杆26另一端与支撑块19底端固定连接，圆盘23与支撑杆22之间设置有发条弹簧27，发条弹簧27两端分别与圆盘23和支撑杆22固定连接。

设置的发条弹簧27产生的回转弹性作用力配合圆盘23实现缓冲作用，实现对支撑块19的缓冲，提高重力补偿效果。

进一步优化方案，凹槽18内固定连接有横板28，横板28位于圆盘23上方，第三连接杆26贯穿横板28与支撑块19固定连接，第三连接杆26上套设有第二弹簧29，第二弹簧29两端分别与支撑块19底端和横板28顶端固定连接。

第二弹簧29产生的弹性作用力作用于支撑块19，使支撑块19具备缓冲作用，进一步保证第一电磁装置20和第二电磁装置21之间的缓冲作用，提高重力补偿效果。

进一步优化方案，连接杆8与支撑架3之间设置有扭力弹簧，扭力弹簧的两端分别与连接杆8和支撑架3固定连接。

通过在连接杆8和支撑架3之间设置扭力弹簧，一方面扭力弹簧产生的作用力用于与第一弹簧10配合共同实现对第一旋转框4的重力补偿，另一方面，扭力弹簧产生的作用力使圆杆12与卡槽13分离时连接杆8能够进行复位，便与第一旋转框4转动后再次与卡槽13对接，进行下次的重力补偿，保证持续稳定。

进一步优化方案，第一电磁装置20、第二电磁装置21为电磁线圈。

通过控制电磁线圈的电流方向，通电后使两电磁线圈产生同性相斥的作用，下方的电磁线圈对上方的电磁线圈产生排斥力抵消第二旋转框5的重力，对第二旋转框5跟随第一旋转框4转动时进行重力补偿。

本申请重力补偿原理，针对第一旋转框4的转动，转动过程中与卡槽13对接后，对接部位的重力向下，第一弹簧10的弹性作用力向上，两者抵消部分作用力实现对第一旋转框4的重力补偿，针对第二旋转框5，一方面第二旋转框5跟随第一旋转框4进行圆周运动，圆周运动过程中产生的重力向下，同性相斥的排斥力向上，排斥力抵消部分重力，实现对第二旋转框5的重力补偿，同时针对第二旋转框5跟随第一旋转框4转动，额外实现对第一旋转框4的部分重力补偿，针对第二旋转框5在第一旋转框4内的转动，设置的第一电磁装置20和第二电磁装置21根据相对位置进行电流方向的变化，使两者时刻保持排斥力，从而保证稳定的重力补偿。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。