一種閉合環嵌套轉輪演示設備的製作方法

2023-07-27 03:43:01 3

專利名稱：一種閉合環嵌套轉輪演示設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種閉合環嵌套轉輪的演示設備，特別適用於科教、魔術領域，屬機電一體化領域。
背景技術：
目前，科教、魔術領域尚無此閉合環嵌套轉輪的演示設備，填補該領域空白。 發明內容
本發明的目的在於提供一種閉合環嵌套轉輪的演示設備，懸吊的閉合金屬環圍繞轉輪分別從左右方向進行嵌套，做直線和旋轉運動。
本發明解決技術問題所採用的技術方案是吊環懸掛部件固定在櫃體的上部，轉輪部件安裝在櫃體的內部。
所述的吊環懸掛部件的結構如下
相互平行且結構相同的兩個X方向的直線單元分別固定聯接在櫃體中上部的兩骨架上，其中，X方向的直線單元之一的端部設有電機；上述每一 X方向的直線單元的兩端各安裝有一同步帶輪，其中的一端同步帶輪與電機的電機軸相聯接，同步帶將兩同步帶輪相連，同步帶通過與之固定連接的同步帶壓板與滑塊相聯接，滑塊與導軌滑動聯接，導軌固定在導軌支撐上。
位於Y方向的連接軸將上述兩直線單元中的各一個同步帶輪相聯接，通過上述電機的運轉帶動各個同步帶輪的聯動，從而帶動兩直線單元上的滑塊同步在X方向作直線運動。
Y方向的直線單元的結構同X方向的直線單元。
Y方向的直線單元的兩端各安裝有一同步帶輪，該直線單元中設有與X方向的直線單元中的滑塊相同結構的滑塊，Y方向的直線單元通過兩個連接件固定聯接在與兩X方向直線單元分別滑動聯接的滑塊上；Y方向直線單元的電機運轉帶動其兩個同步帶輪旋轉，帶動Y方向直線單元上的滑塊在Y方向作直線運動。
旋轉單元包括支架、電機以及吊環，支架通過連接件固定在與Y方向直線單元滑動聯接的滑塊上，支架上安裝有電機，吊環的上中部與電機的電機軸固定聯接；電機轉動時帶動電機軸轉動，從而帶動吊環轉動。
所述的轉輪部件包括轉輪、曲軸轉動部件、自轉運動部件和固定支座；曲軸轉動部件的外軸套由螺釘固定在固定支座上，自轉運動部件固定在曲軸轉動部件前端的連接板上，轉輪由螺釘固定在自轉運動部件的轉輪軸上，固定支座通過螺栓固定聯接在底座上，底座通過地腳螺栓固定在地面上。
上述的自轉運動部件的結構為電機軸和轉輪軸上分別安裝有一同步帶輪，該兩同步帶輪通過同步帶相連接；電機通過電機轉接板與外軸套相連，外軸套由螺釘固定在電機連接板上。電機轉動時，帶動電機軸轉動，電機軸上的同步帶輪轉動通過同步帶帶動轉輪軸上的同步帶輪轉動，從而帶動轉輪軸和轉輪轉動。連接板、連杆、連接板和轉軸固定聯接而成曲軸，電機的電機軸與轉軸固定聯接。電機轉動時帶動曲軸旋轉。
所述的櫃體由若干骨架焊接組成，櫃體的外表面為由螺釘固定的若干裝飾板；由中部裝飾板、左右磨砂玻璃板分割而成演示室；演示室後面的設備間內為轉輪的後部相關結構部分和電源箱，演示室左右兩側的頂部安裝有照明燈，演示室的前部由螺釘固設有防護玻璃，在防護玻璃旁邊的前部裝飾板上設有按鈕。
安裝在櫃體上的吊環懸掛運動部件帶動吊環做直線和旋轉運動，轉輪部件中的曲軸轉動與吊環運動相配合。
本發明的有益效果是直線運動部分採用本公司自主研發的標準直線運動單元， 安裝靈活，組合方便，定位精度高。控制部分採用伺服電機驅動，實現了多軸聯動，操作方便，實用性強。本發明作為魔術展品用於科技館教學，展示了機電技術的神奇，能充分激發參觀者的學習興趣，為科普、科教開闢了一條新思路。
本發明是一種高精度，高穩定性的機電一體化設備。演示室為獨立空間，觀眾在前面只能看到轉輪和嵌套轉輪做直線運動和轉動的吊環，轉輪中間為圓孔，觀眾可從圓孔內看到嵌套轉輪做直線運動的吊環後側切割轉輪中心軸線，曲軸配合吊環運動進行轉動，觀眾看不到支撐轉輪的曲軸，給人以轉輪空中懸浮的假象，增加了魔術效果。


下面結合附圖對本發明作進一步說明。
圖1是本發明的總體結構圖。
圖2是吊環懸掛運動部件的結構圖。
圖3a是X方向的直線單元1的結構圖。
圖北是圖3a的俯視圖。
圖如是X方向的直線單元2的結構圖。
圖4b是圖如的俯視圖。
圖fe是Y方向的直線單元3的結構圖。
圖恥是圖fe的俯視圖。
圖6是旋轉單元5的結構圖。
圖7是轉輪運動部件的結構圖。
圖8a是轉輪的結構圖。
圖8b是圖8a中的A-A剖視圖。
圖9a是轉輪部件中自轉運動部件的結構圖。
圖9b是圖9a的俯視圖。
圖10是轉輪部件中曲軸旋轉部件的結構圖。
圖11是櫃體的結構圖。
圖12a-圖12i是本發明的運動幀圖。
圖13是本發明的電氣控制原理圖。
圖中標記
吊環懸掛運動部件001，轉輪部件002，櫃體003
X方向的直線單元1，X方向的直線單元2，Y方向的直線單元3，連接軸4，旋轉單元 5，滑塊 6、7、8，連接件 6'、7'、8'，吊環 9，同步帶輪 10、10 『 UOlUOl' ,102,102'，同步帶11，導軌12，導軌支撐12'，同步帶壓板13，電機14、14' ,15 ；
轉輪16，曲軸轉動部件17，自轉運動部件18，支座19，底座19'；
連接板20，電機軸21，轉輪軸22，同步帶23，同步帶輪24，同步帶輪25，電機26，電機連接板27，外軸套28 ；軸套四，連杆30，連接板31，轉軸32，電機33 ；
骨架34，外部裝飾板35，內部裝飾板36，左磨砂玻璃板37，右磨砂玻璃板37'，電器箱38，照明燈39，防護玻璃40，按鈕41，演示室42，設備間43，支架51。
具體實施方式
參見圖1，本發明的主體結構為吊環懸掛部件001固定在櫃體003的上部，轉輪部件002安裝在櫃體003的內部。
參見圖2至圖6，本發明的吊環懸掛部件001的結構如下
參見圖2、圖3a、圖北，相互平行且結構相同的X方向的直線單元1和X方向的直線單元2分別固定聯接在櫃體003中上部的兩骨架34上；直線單元1的兩端各安裝有一同步帶輪10和同步帶輪10'，同步帶輪10'與電機14的電機軸相聯接，同步帶11將同步帶輪10和同步帶輪10'相連；同步帶11通過與之固定連接的同步帶壓板13與滑塊6相聯接；滑塊6與導軌12滑動聯接，導軌12固定在導軌支撐12'上。
參見圖4a、圖4b，直線單元2的結構同直線單元1 即直線單元2的兩端各安裝有一同步帶輪101和同步帶輪101 『，滑塊7亦同滑塊6，僅是直線單元2上不設電機，其餘結構同直線單元1，不再贅述。
Y方向的連接軸4將直線單元1中的同步帶輪10和直線單元2的同步帶輪101相聯接，通過電機14的運轉帶動同步帶輪10'、10與同步帶輪101、101'的聯動，從而帶動直線單元1上的滑塊6和直線單元2上的滑塊7同步在X方向作直線運動；
參見圖5a、圖5b，Y方向的直線單元3的結構同X方向的直線單元1 直線單元3 的兩端各安裝有一同步帶輪102和同步帶輪102'，直線單元3中設有與直線單元1相同結構的滑塊8;直線單元3通過連接件6'和連接件7'，分別固定在與直線單元1滑動聯接的滑塊6和與直線單元2滑動連接的滑塊7上；直線單元3上的電機14'運轉帶動同步帶輪102和同步帶輪102'旋轉，從而帶動直線單元3上的滑塊8在Y方向作直線運動；
旋轉單元5包括支架51、電機15以及吊環9，支架51通過連接件8'由螺釘固定在與直線單元3滑動聯接的滑塊8上，電機15固定安裝在支架51上，吊環9的上中部與電機15的電機軸固定聯接。
電機15轉動時帶動電機軸轉動，從而帶動吊環9轉動。
參見圖7至圖10，本發明的轉輪部件002包括轉輪16、曲軸轉動部件17、自轉運動部件18和固定支座19 ；曲軸轉動部件17的軸套四由螺釘固定在固定支座19上，自轉運動部件18固定在曲軸轉動部件17前端的連接板20上，轉輪16由螺釘固定在自轉運動部件18的轉輪軸22上，固定支座19通過螺栓固定聯接在底座19'上，底座19'通過地腳螺栓固定在地面上。
自轉運動部件18的結構為電機軸21和轉輪軸22上分別安裝有同步帶輪M和同步帶輪25，同步帶輪M和同步帶輪25通過同步帶23相連接；電機沈通過電機轉接板 27與外軸套觀相連，外軸套觀由螺釘固定在電機連接板20上。電機沈轉動時，帶動電機軸21轉動，電機軸21上的同步帶輪M轉動通過同步帶23帶動同步帶輪25轉動，從而帶動轉輪軸22和轉輪16轉動。
連接板20、連杆30、連接板31和轉軸32固定聯接而成曲軸，電機33的電機軸與轉軸32固定聯接。電機33轉動時帶動曲軸旋轉。
參見圖11，本發明的櫃體003由若干骨架34焊接組成，櫃體003的外表面為由螺釘固定的若干裝飾板35 ；由中部裝飾板36、左右磨砂玻璃板37、37'分割而成演示室42 ； 演示室42後面的設備間43內為轉輪16的後部相關結構部分和電源箱38，演示室42左右兩側的頂部安裝有照明燈39，演示室42的前部由螺釘固設有防護玻璃40，在防護玻璃40 旁邊的前部裝飾板上設有按鈕41。
參見圖12a-圖12i，演示時，操作者按下啟動按鈕41，轉輪部件002的電機沈啟動，帶動轉輪16勻速轉動。吊環懸掛運動部件001按照設定程序，通過電機14、14'、15的運轉帶動吊環9嵌套轉輪16進行直線和旋轉運動。曲軸轉動單元按照設定程序通過電機 33的運轉配合吊環9的運動進行轉動。吊環9圍繞轉輪16完成一次左右嵌套後回到原位， 程序終止，演示完成。
電氣控制原理
見圖13，本發明是一款5軸4聯動的機電設備，由外部輸入部分、控制部分、電機驅動器、電機傳動部分組成。外部控制由用戶操作按鈕將指令發送給多軸驅動控制電路，再由自主研發的多軸驅動控制電路裝置將所需要運行的指令發送給各個電機驅動器，再由驅動器發送信號驅動控制電機，按照指定的程序運行。
權利要求
1.一種閉合環嵌套轉輪演示設備，其特徵在於，吊環懸掛部件(001)固定在櫃體(003) 的上部，轉輪部件(00 安裝在櫃體(003)的內部。
2.根據權利要求1所述的演示設備，其特徵在於，所述的吊環懸掛部件(001)的結構為相互平行且結構相同的X方向的直線單元(1)和X方向的直線單元(2)分別固定聯接在櫃體(003)中上部的兩骨架(34)上，其中，直線單元(1)的端部設有電機(14)；直線單元(1)的兩端各安裝有一同步帶輪(10)和同步帶輪(10')，同步帶輪(10') 與電機(14)的電機軸相聯接，同步帶(11)將同步帶輪(10)和同步帶輪(10')相連，同步帶(11)通過與之固定連接的同步帶壓板(13)與滑塊(6)相聯接，滑塊(6)與導軌(12)滑動聯接，導軌(12)固定在導軌支撐(12')上；直線單元O)的兩端各安裝有一同步帶輪(101)和同步帶輪(101')，直線單元(2) 中設有與直線單元(1)中滑塊(6)相同結構的滑塊(7)；位於Y方向的連接軸⑷將直線單元⑴中的同步帶輪(10')和直線單元(2)的同步帶輪(101)相聯接，電機(14)的運轉帶動同步帶輪(10'、10)及同步帶輪(101、101') 聯動，帶動直線單元(1)上的滑塊(6)和直線單元(2)上的滑塊(7)同步在X方向作直線運動；位於Y方向的直線單元(3)的結構同直線單元(1)；直線單元(3)的兩端各安裝有一同步帶輪(102)和同步帶輪(102')，直線單元(3)中設有與直線單元(1)中滑塊(6)相同結構的滑塊(8)，直線單元(3)通過連接件(6')和連接件O')，分別固定在與直線單元(1)滑動聯接的滑塊(6)和與直線單元( 滑動連接的滑塊(7)上；直線單元(3)的電機(14')運轉帶動同步帶輪(102)和同步帶輪(102') 旋轉，帶動直線單元(3)上的滑塊(8)在Y方向作直線運動；旋轉單元(5)包括支架(51)、電機(15)以及吊環(9)，支架(51)通過連接件(8')固定在與直線單元C3)滑動聯接的滑塊(8)上，電機(1 固定安裝在支架(51)上，吊環(9) 的上中部與電機(15)的電機軸固定聯接。
3.根據權利要求1或2所述的演示設備，其特徵在於，所述的轉輪部件(00 包括轉輪 (16)、曲軸轉動部件(17)、自轉運動部件(18)和固定支座(19)；曲軸轉動部件(17)的外軸套09)由螺釘固定在固定支座(19)上，自轉運動部件(18)固定在曲軸轉動部件(17)前端的連接板00)上，轉輪(16)由螺釘固定在自轉運動部件(18)的轉輪軸0 上，固定支座(19)通過螺栓固定聯接在底座(19')上，底座(19')通過地腳螺栓固定在地面上；自轉運動部件(18)的結構為電機軸和轉輪軸02)上分別安裝有同步帶輪04) 和同步帶輪(25)，同步帶輪04)和同步帶輪0 通過同步帶相連接；電機06)通過電機轉接板咖與外軸套08)相連，外軸套08)由螺釘固定在電機連接板00)上；連接板(20)、連杆(30)、連接板(31)和轉軸(3 固定聯接而成曲軸，電機(3 的電機軸與轉軸(3 固定聯接。
4.根據權利要求3所述的演示設備，其特徵在於，櫃體(003)的結構為櫃體部件 (003)由骨架(34)焊接而成，櫃體(003)的外表面為由螺釘固定的裝飾板(3 ；由中部裝飾板(36)、左右磨砂玻璃板(37、37')分割而成演示室0 ；演示室0 後面的設備間 (43)內為轉輪(16)的後部相關結構部分和電源箱(38)，演示室02)左右兩側的頂部安裝有照明燈(39)，演示室02)的前部由螺釘固設有防護玻璃(40)，在防護玻璃00)旁邊的前部裝飾板上設有按鈕Gl)。
全文摘要
本發明一種閉合環嵌套轉輪演示設備，吊環懸掛部件固定在櫃體的上部，轉輪部件安裝在櫃體的內部。轉輪中心為圓孔，通過曲軸連接固定在支座上，由螺釘安裝在曲軸前端支撐板上的轉輪自轉運動部件，帶動轉輪勻速轉動。懸吊的閉合金屬環嵌套轉輪做直線和旋轉運動，曲軸轉動與吊環運動相配合，觀測者從轉輪的中心孔可看到切割轉輪中心軸線做直線運動的吊環，看不到曲軸，給人以轉輪空中懸浮的感覺，增強了魔術效果。
文檔編號G09B23/06GK102542878SQ20121002915
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月10日 優先權日2012年2月10日
發明者袁國術 申請人:袁國術