物件的支承结构、支承结构的安装方法、以及支承托架

摘要

本发明涉及一种用于物件的支承结构。具体地说，本发明涉及一种用于把显示器单元之类的模块化物件安装在墙壁上的支承结构。这种支承结构包括支承托架(1)，该托架有至少一个开口(15)，该开口的尺寸定为可接纳固定件(4)，用该固定件可将支承托架(1)固定于墙壁(3)，所述开口大于所述固定件，从而可相对于固定件(4)调整支承托架(1)的位置。这种支承结构还包括支承零件(2)，该支承零件具有大于开口(15)的尺寸(d)，该支承零件具有穿通其自身的固定孔(14)，固定孔(14)和支承零件(2)的周边之间的距离是不均一的。支承托架(1)有一个构造成可与支承零件(2)的周边啮合的支承表面(12)。本发明还提供一种安装所述支承结构的方法以及一种用在所述结构和方法中的支承托架。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于物件的支承结构、支承结构的安装方法、以及用在这 种支承结构和安装方法中的一种支承托架。具体地说，本发明涉及一种用于支 承诸如显示器单元之类的模块化物件的结构和方法，尤其是这类物件往墙壁上 的安装。下列描述将主要是涉及这种应用，但是应能理解，本发明也可用于其 它应用场合。

背景技术

前已点明，本发明尤其涉及用于把显示器单元之类的物件(例如LED、CRT 或等离子电视机)安装到墙壁上的支承结构。在这样的应用场合，墙壁通常是 用砖、其它块状物之类的东西筑成的固定结构。但是，这一专利说明书中所用 的“墙壁”这个词应该被更宽泛地解读，就是说，它包括其上可安装物件的任何 永久性和临时性表面。在某些应用场合，墙壁可以是被竖立起来用于接纳物件 的一块板或一组板。

为了用本发明的支承结构把一个物件安装到墙壁上，需要在墙壁上做出， 且恰当的是，钻出多个墙孔，供对应的螺钉之类的固定件插入其中，借以定位 并紧固这种支承结构。

众所周知，在墙壁上特别是砖块或混凝土筑成的墙壁上要精确地定位钻孔 是很难的。用于钻孔的钻具通常是用手握着的，众所周知，在钻孔操作过程中 钻头往往会偏离或移离所选定的位置。钻头的偏移往往是由于钻具没有对准和 /或墙壁材料的成分差异而产生的。

在必须钻许多墙孔且一组墙孔中的每个孔的位置都预先确定时，墙壁上各 钻好的墙孔的错位就更加剧了。要安装一个大的或重的物件，诸如一台电视机， 通常需要钻一组位置精确的孔，因为单个固定件一般不能支承这类物件的重 量。

要支承多个模块化的物件，通常需要一个大的墙孔阵列。多个模块化的物 件往墙壁上的安装要求各个墙孔有更精确的位置，因为各个模块化物件是单独 的，而通常要求把各毗邻的物件安装成相对精确地定位。由于通常是不把各物 件本身直接地互相连接，因而就必须把各支承结构精确地安装在墙壁上，以便 能够精确地定位每个模块化物件。

诸如平板电视的显示器物件往往是安装成一个模块化显示器阵列，以便为 向公众播放和类似用途提供大面积的显示器。采用这种模块化显示器，各毗邻 的显示器模块的相对定位对观看者的观赏享受是至关重要的，因为由每个显示 器模块提供的电视图像必须与它的各毗邻者正确地对准。不可以有毗邻电视图 像的搭叠，而且各毗邻电视图像之间的任何明显的空隙都很容易被看出来而有 损于整个大的显示图像。

如果要安装上模块化物件的墙壁是砖块、块状物或混凝土筑成的，完全平 整的墙面几乎是很少见的。墙壁表面的高低不平是使得在实践中更难做到各模 块化物件的正确对准排列的另一个因素。

要求各钻出的墙孔正确地对准排列是不言而喻的，因而安装结构件的制造 商一般都力求克服上述问题。搁板式托架之类的东西通常要求有一组钻出的墙 孔，这些墙孔必须正确定位且互相之间相对位置精确，而且众所周知，托架上 要有开口，且它要比固定件大一些，以允许对搁板式托架的位置做某些调整， 借以补偿任何钻错位置的孔。

模块化结构诸如显示器台架的制造商也面临着模块化结构的各个部分的 正确对准排列问题。本专利申请人的专利文件WO2011/012286提供了一种可用 于把一个显示器结构的各支承侧面互相连接起来的隔垫板，这种隔垫板允许调 整各毗邻的侧面，而能较好地确保它们可被正确地对准。

美国专利申请2008/0083865披露了一种用于把单个物件特别是平板电视 机安装到墙壁上的支承结构。钻出的墙孔的正确定位是电视机的精确安装的首 要条件，而且那一专利申请包括采用模板来验证每个固定孔的位置。其中没有 披露能够对钻孔偏离其预定位置进行补偿的任何措施。

用于准确排列一个物件阵列的另一个已知方法要求每个物件个体可相对 于其毗邻者进行调整。通常是，安装者先把全部物件安装成阵列，而后选择其 中之一(往往是角落处的一个)固定就位于支承结构上。然后安装者相对于被 固定了的那个物件调整一个毗邻物件的位置，调整至正确时就将其固定在位。 需要以这种方式依序调整每一个物件，这对一个熟练的安装者来说也是很耗时 的，而一个不熟练的安装者可能总是达不到要求的安装精度。

美国专利8,007,121致力于把多个毗邻的物件准确排列成一个模块化阵列 的问题。该专利提出的办法是把每一对毗邻的物件用各自的扣钩互相连接。扣 钩会增加支承结构的成本和复杂性，还会明显地拉长组装物件阵列所占用的时 间。

发明内容

本发明的一个目的是，提供一种便于以可调整的方式安装物件的支承结构 的机械的办法。本发明的另一个目是，提供一种支承结构的各零件的位置调整， 这样的调整足以允许把一个物件精确地安装在一个预定的地方。本发明的再一 个目的是，要在基本上一单次操作中做到一个或多个支承托架的精确对准以及 一个或多个支承托架在墙壁上的固定。本发明的再一个目的是，提供一种支承 结构和一种用起来相当简单便捷的安装方法，用这种方法，即使是一个几乎或 根本没有经验的人，也能很容易地且精确地把支承结构安装在一个墙壁上。本 发明的再一个目的是，做到一个物件阵列的精确安装，而不要求各个物件之间 的直接连接。

本发明提供一种支承结构，它包括：

支承托架，该支承托架有至少一个开口，该开口的尺寸定为可接 纳一个固定件，用该固定件可将该支承托架固定于一个墙壁，该开口 大于该固定件，从而可相对于该固定件调整该支承托架的位置；

支承零件，该支承零件具有大于所述开口的尺寸，该支承零件具 有穿通其自身的固定孔，该固定孔和该支承零件的周边之间的距离是 不均一的；

所述支承托架具有构造成可与所述支承零件的周边啮合的支承 表面。

支承零件首先是作为固定件和支承托架之间的“垫圈”，支承零件跨越支承 托架上的开口而允许固定件把支承托架固定于墙壁。开口的尺寸比固定件的杆 身的直径大，这一情况允许在拧紧固定件之前先相对于墙壁调整支承托架的位 置。借此可补偿可能因例如钻头偏移引起的在墙壁上钻出的墙孔的定位偏差。

但是，与常规的垫圈不同，支承零件还借助支承表面起直接支承所述支承 托架的作用。因此，在装上固定件的过程中，支承零件是定位成使它的周边啮 合于所述支承表面。

本发明便于把几个单独的支承托架精确地安装在墙壁上，或精确地安装单 个支承托架的各单独零件，或精确地安装一个支承托架网格，那种情况都行。 安装精确的一个或多个支承托架可接纳诸多模块化的物件，诸如显示器单元阵 列之类。

一个或多个支承托架可包括一个或多个构造成可供物件的直接安装的导 轨、导槽或某种结构，或可包括一些允许把一个中间载体安装到随后被安装的 物件上的必要零件。不管物件是被直接安装在支承托架上，还是被通过一个中 间载体间接地安装，这都将取决于被安装的物件。

优选的是，支承零件是大体上圆形的，或者，支承零件可以是多边形的， 例如八边形的，或是椭圆形的或卵圆形的。

希望的是，支承表面由支承托架上的导槽提供，导槽还有一个与支承表面 有间距的辅助表面。支承表面和辅助表面之间的距离可匹配于支承零件的尺 寸，借此，在使用中，支承零件的周边啮合于支承表面和辅助表面。在支承零 件为圆形的实施例中，支承零件的周边可啮合于支承表面和辅助表面，而不管 支承零件是什么取向。在支承零件不是圆形的实施例中，在使用中，支承零件 的周边可能不啮合于辅助表面。

通常，在使用中，支承表面是大体上水平的。

因为支承零件上的固定孔相对于支承零件的周边是偏置的，所以应能理 解，支承零件的取向影响着固定孔(进而固定件)和支承表面之间的距离。调 整支承零件的取向可借以调整支承托架相对于固定件的位置。在支承表面大体 上为水平的典型安排中，这可允许支承托架在垂直方向(或说是在y方向)的 精确调整。

此外，调整支承零件的取向就可调整支承托架在平行于墙壁的水平方向 (或说是在x方向)的位置。支承托架上的相对较大的开口也允许支承托架在 这一水平方向的调整。

通过在支承托架和墙壁之间塞进隔垫件，还可调整支承托架在z方向即垂 直于墙壁平面的方向的位置。众所周知，墙面很少是平坦的，最好是采取某种 措施使安装到墙壁上的支承托架是平直的，而不管墙面有怎样的不平度。用隔 垫件来塞充通常会出现在支承托架和墙面之间的间隙，可允许把固定件充分拧 紧，而不会引起支承托架的不希望发生的扭曲。

支承托架理想地是一个挤压成形件，并切割成所需要的长度，以适应要安 装的物件或物件阵列。或者，如果物件阵列特别大，支承托架可包括至少一个 能够接纳一个对准构件的对准导槽。在使用中，对准构件可跨接两个毗邻支承 托架的对准导槽之间的接合面而使两个毗邻的支承托架对准。

还提供了一种把支承托架安装到墙壁上的方法，这种方法包括下列步骤：

i    提供一个支承托架，该支承托架有至少一个开口，该至少一个开口的 尺寸定为可接纳固定件，用该固定件可将该支承托架固定于墙壁，该 至少一个开口大于该固定件，从而可相对于该固定件调整该支承托架 的位置，该支承托架有一个毗邻于该开口的支承表面；

ii   给所述至少一个开口提供一个支承零件，该支承零件有一个大于所述 开口的尺寸，该支承零件具有穿通其自身的固定孔，该固定孔和该支 承零件的周边之间的距离是不均一的；

iii  在墙壁上的基本上预定的位置打出若干个墙孔；

iv   把所述支承托架定位在墙壁上，让所述至少一个开口重叠于一个对应 的墙孔；

v    把所述支承零件定位成毗邻所述支承托架，使所述固定孔对准所述开 口，并使所述支承零件的所述周边啮合于所述支承表面；

vi   将固定件穿过所述固定孔而插入一个对应的墙孔，随后部分地拧紧该 固定件；

vii  绕所述固定件转动所述支承零件，借以调整所述支承托架在平行于墙 壁的平面内的位置；以及

viii 拧紧所述固定件而把所述支承托架固定于所述墙壁。

优选的是，这种方法还包括另外一个步骤，就是把至少一个隔垫件塞进所 述支承托架和所述墙壁之间，借以充填两者之间的任何间隙。同样优选的是， 把该至少一个隔垫件塞进到毗邻于所述固定件所在的位置。

希望的是，对于后续的支承托架的安装，按此方法重复地进行就可安装成 一个支承托架阵列或网格。一个阵列里的各支承托架可以是独立的并定位成有 预定的间距，或者可以互相连接起来。

这种方法可用于安装单个物件，但优选的是用于把单独的模块化的物件安 装成一个阵列。

附图说明

下面通过例子参照附图详细说明本发明，各附图中：

图1是本发明的一个支承托架的立体图，该支承托架有三个开口和三个支 承零件；

图2是支承托架的一部分和一个支承零件的详细视图；

图3是一个切过墙壁的垂向剖视图，表示出本发明的一个支承托架处于安 装过程中；

图4演示本发明的支承托架的调整可能性；

图5表示出用两个隔垫件补偿墙壁表面的不平度；以及

图6表示出两个毗邻的支承托架的端部以及起互连作用的对准构件。

发明的详细说明

下面结合特定的实施例并参照附图描述本发明，但本发明不限于这些描述 而是由权利要求书来限定。各附图仅是示意性的而非限制性的。各附图中，各 零件的某些尺度可能被夸大了，而非按比例绘制的，用于图示说明是目的。尺 寸和相对尺寸不是对应于本发明的实践的真实缩小。

还有，本说明书和权利要求书中的‘第一’、‘第二’和‘第三’等词语是用于各 类似要素之间的区分而未必是用于或时间地、空间地、按级别地或以任何其他 方式描述某种顺序。应能理解，如此应用的这些词语在适当的情况下是可以互 换的，还应理解，本文描述的本发明的各实施例可以用不同于这里所描述的或 所图示的顺序的其它顺序来实现。

在以下描述中，表示方向和取向的词语，诸如“顶”、“垂向的”、“向上”、 等等，若无另外说明，都是与图3所示的结构处于其常态的使用取向相关。

如图1-3所示，支承托架1是设计成可被安装到墙壁3上，尤其是可被多 个固定件4借助于各自的支承零件2紧固于墙壁3。每个固定件4可被紧固于 在墙壁3上成形的(最好是钻出的)墙孔5内。本发明设计成可做到支承托架 1的精确定位，而不管钻出的墙孔5有任何定位差错。

支承托架1可以是任何适当型式的起支承作用的托架或导轨，但在这一优 选的实施例中，是一个挤压成形的铝型材。支承托架1有一个特定的形状，其 被选择为适应于将被安装在其上的一个或多个物件(未示)。在这一实施例中， 支承托架1是设计为能够安装成使其纵向轴线L-L为水平的，而物件是用几个 栓销(未示)来安装，而各栓销是沿着导轨7上的导槽6定位在各个预定的位 置。

应能理解，对某些将被安装到支承结构上的物件，可先将一个中间的载体 (未示)安装在一个或多个支承托架1上，然后把物件安装在中间载体上。是 否需要有一个中间载体，取决于被安装物件，这不影响本发明。

支承托架1有一个可接纳支承零件2的导槽8。在使用中导槽8的腹板9 提供一个被压紧于墙壁3的表面。在这一优选实施例中，腹板9有两个可产生 线载荷的纵向筋条10，借以增强支承托架1和墙壁3之间的摩擦接合。此外， 腹板9还有两个纵向筋条11，其可增强支承托架1和支承零件2之间的摩擦接 合。所以，在支承托架1被固定于墙壁3并且各固定件4被至少部分地拧紧时， 筋条10和11能阻止支承托架1的相对运动。

导槽8还有一个支承表面12和一个辅助表面13。在这一实施例中，支承 表面12和辅助表面13之间的距离对应于圆形支承零件2的直径d。因此，支 承零件2可就位在导槽8内，以其周边啮合于支承表面12和辅助表面13，而 不管支承零件2的取向如何。

应能理解，在其它实施例中，支承零件2可以不是圆形的，例如可以是多 边形的(诸如八边形的)或卵圆形的。尽管非圆形的支承零件不是优选的，但 其仍可用于本发明。在采用非圆形的支承零件时，支承表面12和辅助表面13 之间的距离最好是设计成匹配于支承零件的最大尺寸，以便支承零件可在导槽 8内被转到任一所要求的取向。在大多数取向上，非圆形的支承零件的周边只 能啮合于支承表面12而不能啮合于辅助表面13，支承托架1受重力作用而向 下坠，因此支承表面12靠在支承零件2的周边上。但优选的是用圆形的支承 零件2，因为它能提供支承零件2对支承表面12和辅助表面13的确实的啮合， 而不管支承零件2的取向如何。这种确实的啮合可阻止支承托架1意外地发生 向上或向下的移动。

图1和2表示得最清楚，穿通支承零件2的固定孔14是偏心的，因此固 定孔14的中心和支承零件2的周边之间的距离是不均一的。所以，支承零件2 的周边相对于固定件4形成一个凸轮表面。

特别是从图2应能理解，腹板9上的开口15比固定件4的杆身大得多。 所以，在平行于墙壁3的平面内，支承托架1相对于尚未拧紧的固定件4有相 当大的运动自由度。或者说，开口15可给安装者提供一个相当大的打钻墙孔5 的范围，便于安装者精确地安装支承托架1，只要钻出的孔5，在支承托架1 已被正确定位时，是处于开口15的投影内的某个地方。

固定孔14的尺寸被确定为恰好紧密地接纳固定件4，特别是小于固定件4 的头部。应能理解，支承零件2的第一个功能是作为跨越开口15的垫圈，使 固定件4能借以把支承托架1的腹板9压紧于墙壁3。

固定孔14的偏心定位使支承零件2有了第二个功能，就是相对于固定件4 调整支承托架1的(垂向)位置。应能理解，通过绕固定件4转动支承零件2， 可调整支承托架1相对于固定件4的垂向(以及水平)位置。

支承零件2设有一个槽形切口16，这个切口可接纳螺丝刀之类工具的端头， 借以绕固定件4转动支承零件2。在这一实施例中，切口与支承零件2的周边 相交，但不必一定如此，在其它实施例中，这个槽形切口可设置在支承零件2 的体内。为了适应不同类型的工具，切口可以是其它形状的，例如花瓣形的槽 (torx-slot)。尽管切口16破坏了支承零件2的周边连续性，但为了简便，仍 说它是“圆形的”。

因此，用支承零件2可对支承托架1做垂直和水平(y和x方向)调整， 继而加以固定。支承零件2最好是一个相对较厚的圆盘(例如4-5mm厚)并且 是用铝或钢之类的金属制成的，以便其能够承受由固定件4施加的载荷而不会 产生断裂或明显的变形。

在所示的这一优选实施例中，支承零件2是圆形的，利用其周边可逐渐地 或连续可变地调整支承托架1的垂向(y方向)位置。应能理解，一个稍欠优 的多边形支承零件2可提供逐级增量的调整。

虽然支承零件2的转动也将引起支承托架1在其纵向轴线L-L方向(x方 向)的对应调整，但优选的是，通过纵向地滑动支承托架1(即相当于固定件 4在开口15范围内移动)来实现x方向的调整。这是因为支承托架1在x方向 的定位通常没有其在y方向的定位那么重要。所以优选的是，应将通过转动支 承零件2实现的精细调整主要地用于垂向(y方向)的调整。

为适应具体的应用场合，特别是为适应将被安装在支承托架1上的物件的 重量，配用于一个特定的支承托架1的支承零件2的数目以及沿着支承托架1 各开口15之间的间距可有所不同。

对某些应用场合，单一一个支承托架1可能就够用了。在采用单个短支承 托架1的应用场合，用一个常规的固定件紧固支承托架1的一端，并利用本发 明来调整支承托架1的另一端的位置(高度)，这样做就行了。但是，可预料 的是，在大多数应用场合需要为每个支承托架1配用多个支承零件2。

利用本发明可做到支承托架1的高度精确的定位，包括为使支承托架1达 到水平而对其进行高度精确地调平。而且，利用本发明还可做到一组单独的或 互相连接的支承托架在墙壁上的高度精确的固定，同时只采用相对很少的几个 零件，并且可避免复杂的固定用具和方法。

应能理解，如果一组支承托架中的每个支承托架都精确地定位了，那么安 装在其上的那些物件也就同样地精确定位了，从而不必调整物件个体，也不必 把各物件个体互相连接来确保它们的相对准确排列。

支承结构件的这种安装方法用起来相当容易，不够熟练的和没有经验的安 装者也能用好。在用于包括一个电视机屏幕阵列的显示器时，可以精确地控制 各电视机屏幕的相对位置，可使各毗邻电视机屏幕之间的空隙达到很小且均 匀。

为达到支承托架1对墙壁3的精确定位和固定，必须包容和补偿所有制造 允差。制造允差通常包括：

·开口15在支承托架1上的位置允差；

·支承零件2的固定孔14的直径允差；

·固定件4的杆身的直径允差；

·支承零件2的周边尺寸允差；

·在墙壁3上钻出的墙孔5的位置允差。

前已指出，在墙壁3上钻出的墙孔5的位置允差似乎是需要被补偿的最大 单个因素并且是这些允差中唯一一个处于支承结构制造商的管控之外的允差。

图4表示出用本发明很容易做到的几种可能的调整情形。第一个即最顶上 那个例子演示用支承零件2a可把支承托架1a的左端的高度固定到位，然后其 右端的高度可用支承零件2b和2c来调整。利用本发明可做到的支承托架1a 右端高度的精细调整对由纵向箭头所示的纵向的调整也伴随有影响。

第二个例子表示，可通过提升(或降低)支承托架1b来直接地调整其垂 向位置。这样的调整将引起支承零件2d-f的对应转动，并可用于初始的粗调， 然后再通过转动支承零件2，如图3所示那样，进行精细调整。

第三个例子表示出通过转动支承零件2h-i进行支承托架1c在x和y方向 的位置调整

应能理解，图4所示的所有调整都应在各固定件4拧紧得足以保持支承托 架1相对于墙壁3的位置的情况下进行，但也要足够松，以允许所希望的运动 (例如支承零件2的转动)。在实践中这可以这样来做到：先部分地拧紧固定 件4，待将支承托架1精确地定位之后，再把固定件4充分地拧紧。

除在平行于墙壁3的平面内(即在x和y方向)的调整之外，通常安装者 还得对付墙壁3的墙面平整度欠缺。应能理解，支承托架1是制造成在纵向轴 线L-L方向基本上直的。但是，在使支承托架1紧贴于高低不平的墙面时，它 可能被扭曲。很明显，支承托架1的任何扭曲都将导致物件安装不良，因而应 尽可能避免。所以应该在支承托架1和墙壁3之间存在的任何间隙(特别是毗 邻固定件4的间隙)处塞充一个隔垫件，以免支承托架1被迫向间隙里变形。

在垂直于墙壁3的方向(z方向)的调整可以用隔垫件26来达到，这种零 件是建筑行业常用于这种目的的(现在，一种适用的隔垫件26以‘Millimax’商 标销售，其有一系列不同的厚度)。存在于支承托架1和墙壁3之间且毗邻固 定件4的任何间隙都应该用适当的隔垫件加以充实，如图5所示。图5还表示 出测垂线17的应用，其可用于验明需要装隔垫件之处的墙面起伏，还可用于 使两个毗邻的支承托架1d和1e的互相对齐。(应能理解，许多墙面基本上都 是不平的，每米墙面尺度内z方向达10mm的起伏度颇为常见)。

本发明可处理所有上述允差问题，因而可保证安装者精确地安装成一组支 承托架1，进而安装成一个包括一个或多个支承托架的结构骨架，以供安装物 件。所以，安装业的设计者可以以合理的成本设计例如一套显示系统，预料可 以避免昂贵的安装调整费用。

图6表示出可用于将两个邻接的支承托架1f和1g对准的两个对准构件18。 对特别大的显示器，不可能提供长得足以接纳所有物件的整根支承托架1，在 这种应用场合，就得把两根(或多根)支承托架1端对端地接起来。支承托架 1的导槽6可接纳两个对准构件18之一，而一个类似地成形的对准导槽19可 接纳另一个对准构件18。最好是用两个对准构件18，但应能理解，在其它实 施例中，可以只用一个或用不只两个对准构件，将其设在各自的对准导槽内。

如图3所示，支承托架1有一个大体上封闭的盒形断面20，但沿着它的长 度它设有多个周期性间隔的开口(未示)，这些开口用于敷设电缆。在被安装 物件是用电工作的实施例中，大多数电缆可敷设在盒形断面20里，因而不会 被看到，也被保护而免遭意外损伤。

已经发现，本发明提供的支承结构基本上不受诸如可能由物件例如电视机 的工作引起的温度变化的影响。热况变化不会严重影响支承托架1的安装，因 而也不会影响其正确定位。

应能理解，很容易从面对墙壁3的方向接近安装好了的支承托架1，这就 便于较为容易地安装选定的物件。这种支承结构相当简单且价廉，而且是无缝 的，因为在使用中你看不见接缝，并且允许把被安装物件安装得非常靠近。

本发明的想法是，将这种支承结构永久性地固定于墙壁3，而不是将支承 托架1暂时地固定使用，然后拆下来做后续的再利用。当然，如果愿意，也可 以把支承托架1拆下来做可能的再利用。

本发明也可配用于有关节的或有角度的物件，诸如我们的申请 WO2010/094712中所描述的那些。