快速联动收缩机构、收缩方法以及机构中零件加工设备

技术领域

本发明涉及展示设备技术领域,特别涉及一种快速联动收缩的户外展示设备及其自动化加工方法和设备。

本发明的快速联动收缩机构可实现展示框的快速折叠收纳,提高设备的抗风性能;配套的自动化加工设备实现了展示框安装座的高效、精确加工,大幅提升了制造效率。本发明集成运用了机械、自动化、材料等多项技术,为展示设备的抗风性能提升和制造效率大幅度改进提供了有效解决方案。

背景技术

随着智能化和模块化设计理念的推广,各类设备的快速安装和拆卸需求日益增加。例如,在户外活动、巡回演出等临时场景中,需要快速搭建并拆除智能展示设备。这类设备需要快速安装,同时在风力变化等外界环境影响下能实现自动收缩以保证结构稳定安全。

传统的户外展示设备多采用大体积的整体固定或手动折叠结构,如发明专利公开号CN 116072018 A的一种便于折叠收容的宣传展示架。该专利采用推送机构配合折叠机构实现对展示版面的调整,以适应不同的营销展示需求。但是这类展示架存在折叠收纳结构较复杂,抗风稳定性较差的问题。当遇到大风情况时,整个展示架可能会被风力吹倒,对周围的人员和设施造成二次伤害,无法保证使用安全性。

为解决这一问题,一种用于抗风展示设备的联动收缩机构被设计出来。该机构应用于户外展示设备中实现快速智能收缩,以保护展示设备。在整个联动收缩机构中的零部件,一部分是已知的可市场购买的模块,如多节支撑臂,另一部分是结构较小的零件,这类零件的加工容易实现自动化。还有各个别体积较大的零件，比如其中的展示框安装座,它整体体积较大,需要加工两侧的孔位和孔位中的固定螺丝装配,由于是位于两对侧,因此要实现流水线的自动化加工就需要较大的装置来完成,这样产线需要投入的成本大。

为降低展示框安装座的加工成本,需要设计一种针对展示框安装座加工的结构简单和高效的流水线。

发明内容

本发明针对上述问题，设计了一种快速联动收缩机构,可通过风力监测快速折叠收纳展示框,避免大风损坏;并配套设计了自动输送、定位夹紧、两面翻转加工的展示框安装座自动加工设备,实现了展示框的快速精确加工,大幅提高了展示框的抗风性能和制造效率。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：一种快速联动收缩机构,设置在由第一转臂、第二转臂和第三转臂组成的支撑臂组件中,包括:

翻转执行机构,设置在所述第三转臂末端,所述翻转执行机构包括:

1)展示框安装座;

2)弹性伸缩件,一端开有U形槽,另一端为过渡面;所述U形槽与第三转臂内的对应导槽滑配;

3)铰轴,中间部分设置在导槽内,两端与展示框安装座铰接;

4)限位连杆,一端与导槽滑动/锁定连接,另一端与展示框安装座铰接;

联动下降机构,用于控制第三转臂的下降,所述联动下降机构包括:

1)联动带,绕设置于第二转臂和第三转臂的铰链处;

2)延伸连接部,将联动带的一端连接到翻转机构;

3)止动块,设置在联动带下方,与第三转臂上的环绕啮合齿啮合;

4)弹簧片,用于使止动块向远端方向弹起；

所述快速联动收缩机构,通过翻转机构和联动下降机构的配合,实现对展示框安装座的快速定位调整。该快速联动收缩机构能够快速收纳展示框,避免遭受大风损坏,有效保护设备。

本发明针对上述问题，还提供了一种快速联动收缩机构的收缩方法,,所述快速联动收缩机构包括:支撑臂组件、翻转执行机构、联动下降机构,所述方法包括:

当风力达到预设阈值时,风力推动设置于翻转执行机构的弹性伸缩件收缩,带动铰轴及安装座进行快速翻转,实现展示框从竖立状态翻转至水平折叠状态。该方法通过监测风力触发收缩,能够有效避免展示框在大风条件下的结构损坏。

作为优选，所述翻转执行机构的铰轴两端与展示框安装座铰接,运动方向为绕Z轴转动;还设置有一端与导槽滑动连接、另一端与展示框安装座铰接的限位连杆,用于限位展示框安装座的转动。该限位连杆起到支撑作用的同时，能够准确控制展示框的收纳角度,避免翻转过度。

作为优选，所述快速联动收缩机构还包括:

所述展示框翻转至水平状态后,带动设置于联动下降机构的联动带从绷紧状态变为松弛状态,释放止动块,使支撑臂组件的第三转臂由锁定状态变为可下降状态;第三转臂在自重作用下迅速下降,带动联动带重新绷紧,实现展示框快速下移。该下降机构使展示框快速收纳至低位,减少风力影响。

作为优选，所述止动块通过设置在其周向不同位置的多片弹簧片的弹力实现脱离与第三转臂上的环绕啮合齿的啮合。该弹簧弹力设计使止动块顺畅脱开,实现快速收缩

作为优选，实现展示框折叠至低位竖直状态,避免翻倒,继续保持展示状态。实现展示框折叠至低位竖直状态,避免翻倒,继续保持展示状态。

本发明还提供了一种用于快速联动收缩机构中零件展示框安装座的加工设备,,包括:

工作台;

两组以直线排列的刀具自上而下进给的加工机器,每组加工机器对应加工展示框安装座一侧的孔位,每组加工机器包括钻孔机、攻丝机和拧螺丝机;

沿加工机器布置的与加工机器刀具中心共面的线性传送轨道;

以及设置于线性传送轨道端部的工件行进驱动组件、对应加工机器设置的工件夹紧组件、设置于两组加工机器中间的工件翻转组件和设置于两组加工机器中间的工件动态稳定组件。该加工设备能够自动化、高效率加工展示框安装座。

作为优选，线性传送轨道的主要工作面设置有支撑工件的滚柱,并在面向加工机器的一侧设有用于安装工件夹紧组件的轨道靠板。该轨道设计可平稳输送工件。

作为优选，工件夹紧组件通过气缸推进装置实现对工件的夹紧固定。该夹紧组件可提高加工精度。

作为优选，工件翻转组件通过安装架固定在工作台上,能够将工件从轨道取出并旋转°后放回。该翻转组件实现两面加工。

作为优选，工件动态稳定组件在传送轨道断开处对工件进行支撑,其接触面具有滚轮或滚珠以减小摩擦力。该动态组件可减小摩擦,稳定工件传输。

综上，本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.该快速联动收缩机构通过风力监测和弹性件触发,可快速折叠收纳设计,避免遭受大风损坏,并配合下降机构将展示框收藏至低位,全面保护设备安全。

该收缩机构采用铰轴及限位连杆设计,可准确控制展示框的翻转角度,避免过度翻转,并将展示框收纳至竖直状态,保持展示功能。

该加工设备采用自动输送、定位夹紧、两面翻转加工等设计,实现了对展示框安装座的高效率、精确加工,大幅提升了生产效率。

该设备的辅助组件如滚轮、气缸等,设计简单并可保证工件稳定传输、定位精确,从而提高加工质量。

该快速联动收缩机构与对应加工设备的配合,可实现对展示框的快速且精确的收纳与加工,大幅提高展示框的抗风性能与制造效率。

附图说明

图1为加工设备的结构示意图；

图2为加工设备的结构示意图，为便于观察将工作台的一部分进行了隐藏；

图3为工件翻转组件的结构示意图；

图4为工件行进驱动组件的结构示意图；

图5为图1中A处的局部放大图；

图6为工件动态稳定组件的结构示意图；

图7为展示框安装座的结构示意图；

图8为快速联动收缩机构在完全折叠状态的示意图；

图9为快速联动收缩机构在展示状态的示意图；

图10为受到强风将要开始翻转的示意图；

图11为完成翻转以及下降到低位展示的状态示意图；

图12为翻转执行机构、联动下降机构的相关部分部件的爆炸图；

图13为完成翻转以及下降到低位展示且为便于观察将展示框安装座进行隐藏后的的状态示意图；

图14为图9中B处的局部放大图；

图15为图10中C处的局部放大图；

图16为图2中D处的局部放大图；

图17为主要展示止动转轴、环绕啮合齿的结构。

图中标记：

滚柱01、安装架02、平行导槽06、滑移座07、；

支撑臂组件2、第一转臂21、第二转臂22、第三转臂23；

翻转执行机构3、展示框安装座31、孔位311；

弹性伸缩件32、转换过渡面321；

铰转安装轴33、限位连杆34；

联动下降机构4、联动带41、缺口42、延伸连接部43、止动块44、止动转轴45、环绕啮合齿451、止动块安装部46；

展示框5；

工作台100；

加工机器200、钻孔机210、攻丝机220、打螺丝机230；

线性传送轨道300、工件行进驱动组件310、工件夹紧组件320、工件翻转组件330、工件动态稳定组件340、轨道靠板301。

具体实施方式

实施例1

参照全部附图

本实施例的快速联动收缩机构，它设置在一个多节可改变高度和角度的支撑臂组件2中,通常支撑臂组件2的首节通过座体或架体固定在墙面或地面上，支撑臂组件2的末节通过支撑臂组件2中的部件安装展示框5。

快速联动收缩机构包括：

一个风力自适应翻转执行机构3。翻转执行机构3是该收缩机构的核心部件之一,它实现了对展示框5的安装和自动翻转功能；

一个联动下降机构4。当风力超过阈值,它可以迅速触发支撑臂组件收缩,使展示框下移至接近地面,大幅降低风载翻倒力臂。该机构与翻转机构配合,进一步增强对风力的响应能力,是实现快速智能抗风收缩的关键部件。

通过设置简单可靠的联动下降模块,与翻转模块配合,本实施例实现了对展示框的快速定位调整,使其在强风环境下保持稳定,避免翻倒。该双保险的设计确保了展示设备的安全。

支撑臂组件2由多节转臂串联铰接构成,包括第一转臂21、第二转臂22、第三转臂23。其中翻转执行机构3设置在第三转臂23中。为清晰描述翻转机构,本实施例建立了坐标系进行说明。

展示框安装座31,它安装在第三转臂23上,仅能绕Z轴转动;

2.一端开有U形槽的弹性伸缩件32,弹性伸缩件32的另一端为转换过渡面321，它可沿X轴相对第三转臂23滑移;该U形槽与第三转臂23内的对应导槽滑配,形成平行导槽06;弹性伸缩件32通过弹簧提供复位力;

3.铰轴33,其中间部分设置在平行导槽06内,两端外露并与展示框安装座31铰接,铰轴33可在X轴方向上滑移；

4.限位连杆34,一端通过设置滑移座07与平行导槽06可滑动/锁定连接,另一端与展示框安装座31铰接;它在展示状态和收缩状态限位展示框安装座31的转动。

该机构通过铰轴33、限位连杆34和平行导槽06实现安装座31的定向转动。向上翻转用于展示状态;向下翻转受限制,避免与其他部件碰撞。该简洁机构实现了对展示框的可控翻转。限位连杆34的作用是牵引或支撑展示框5,使铰转安装轴33保持在两个稳定位置；限位连杆34的设置位置使展示框5只能向上翻转。这是因为展示框5向下翻转时,需要铰转安装轴33在平行导槽06内向远端移动,而远端有通道封闭端的限制。这样的设计是因为,展示框5向下翻转的空间会被其他部件如第二转臂所限制,两者会发生碰撞,因此不能允许向下翻转。

翻转执行机构实现风力自适应翻转的关键在于各组件的匹配组装。在组装时,首先应使弹性伸缩件32处于完全伸出状态,并调节滑移座07,使铰转安装轴33位于导槽06的远端,转换过渡面321与展示框安装座31之间留出小间隙。

这样在正常环境下,弹性伸缩件32的弹力作用下,会使转轴33保持在远端位置,展示框安装座31处于竖立展示状态。当环境风力增大时,风力作用会克服弹力并推动弹性伸缩件32收缩,转轴33在导槽内移动,带动安装座31转动翻转到收缩折叠状态。

通过弹性伸缩件与转动机构的配合,实现了对环境风力的感应和机械响应,使展示框实现自动翻转收缩。该简约机制结构紧凑,运动可靠,是本实施例的核心所在。

该翻转执行机构的动作原理是:

正常状态下,弹性伸缩件32处于伸出状态,使转轴33固定在远端,展示框处于竖立展示位置。当风力增大,转动扭矩压缩弹簧04并推动弹性伸缩件32收缩,转轴33随之移动。随着风力增加,压缩量积累至一个临界值,弹簧松开时的回力快速带动转轴及安装座旋转翻转,展示框折叠至水平状态。此时限位连杆34进入转换面321的上边沿,防止完全脱离，风载荷大大减小。

该机构通过弹簧固位与快速释放翻转的配合,实现风力感应与机械响应,使展示框稳定可靠地折叠收缩。转换面设计有利于复位动作顺畅进行。该简洁机制是实现智能抗风收缩的关键。

联动下降机构4采用机械联动的方式实现对展示框5的快速下降定位。其包含环绕设置于第二转臂22与第三转臂23铰链处的柔韧弹性联动带41,联动带41的一端通过延伸连接部43连接于翻转机构3,另一端固定在第三转臂23上。还设置有位于联动带41下方的止动块44和对应的止动轴45。联动下降机构4更具体的结构还包括:缺口42:设置在第二转臂22与第三转臂23的铰接处,用于供联动带41穿绕；延伸连接部43:位于铰转安装轴33朝向转臂一侧,用于连接联动带41；联动带41的一端固定在第三转臂23,另一端穿过缺口42与延伸连接部43连接；止动块44:具有倒锥形,底部设有下压啮合齿441,中段设有向外延伸的弹簧片442；弹簧片442使止动块44向远端方向弹起,并使止动块44约束在一定活动空间内。止动块44位于联动带41下方；止动转轴45:固定在第三转臂23,其外圈上带有与下压啮合齿441配合的环绕啮合齿451；止动块安装部46:设置在第二转臂22上的固定部,与止动块44外形相匹配,还包含弹簧片442的安装部。其位置对应环绕啮合齿451。

展示框5处于竖向的展示状态时,参照图1-2,联动带41处于绷紧状态,此时,止动块44的啮合齿441与环绕啮合齿451啮合,使第三转臂23处于锁定的稳定状态。

当展示框5受风力作用翻转至水平状态时,铰转安装轴33向转臂一侧移动,带动延伸连接部43同步移动,使联动带41从原绷紧状态变为松弛。此时,止动块44在弹簧片442的作用下,脱离与环绕啮合齿451的啮合状态,第三转臂23也由锁定状态变为可转动状态。

在自重作用下,第三转臂23迅速绕铰接处下转。这一下转过程使松弛的联动带41再次绷紧,紧贴在铰接处周围。最终,展示框5下移至低位稳定状态,第三转臂23也再次被锁定。

这样,展示框5从高位水平状态快速下降至低位竖直状态,仍可继续展示,同时避免翻倒。

为了避免弹簧片442在多次使用后容易脱离,止动块44的中段可以从中间断开为两部分,即弹簧片442与止动块主体为分离结构。两者之间通过铰链等连接方式进行连接。这样当弹簧片442发生弹性变形时,不会导致整个止动块44发生位移,从而保证了弹簧片442的正常作用。

此外,关于弹簧片442,可以设置为多片分布的方式,即在止动块44周向不同位置设置多片弹簧片。这可以使止动块44具有更好的平衡性和稳定性。各弹簧片的弹力也可以通过设计优化平衡。

快速联动收缩机构的收缩方法步骤如下:

1.正常状态下,弹性伸缩件32处于伸出状态,使转轴33固定在远端,展示框处于竖立展示位置。

当风力增大时,风力作用会压缩弹簧04并推动弹性伸缩件32收缩,转轴33随之在平行导槽06内移动。

当风力增加到一个临界值时,弹簧松开的回力会快速带动转轴33及安装座31旋转翻转,展示框折叠至水平状态。

展示框翻转至水平状态的过程中,会使联动带41从原绷紧状态变为松弛状态。

止动块44在弹簧片442的作用下脱离与环绕啮合齿451的啮合,第三转臂23变为可转动状态。

在自重作用下,第三转臂23迅速绕铰接处下转,完成下降，同时也使松弛的联动带41再次绷紧。

展示框下移至低位稳定状态,第三转臂23再次被锁定。

最终,展示框从高位水平状态快速下降至低位竖直状态,实现了快速收缩。

一种用于快速联动收缩机构中零件展示框安装座31的加工设备,该设备采用线性传送方式,以使整体的加工流程便于通过添加载放与卸放机构而形成全自动的加工流水线。

该设备包括:

1、工作台100;

2、以直线排列的刀具自上而下进给的两组加工机器200,每组加工机器200分别对应加工展示框安装座一侧的孔位,一组加工机器分别包括钻孔机210、攻丝机220和打螺丝机230;

3、沿加工机器200的路线敷设且与加工机器200的刀具中心共面的线性传送轨道300;

4、还包括:

(1)在线性传送轨道300中起始端设置的工件行进驱动组件310,用于驱动工件在轨道上平稳传送;

(2)工件夹紧组件320,对应加工机器设置,用于精确夹紧工件;

(3)设置在两组加工机器200中间的工件翻转组件330,用于将工件翻转180度,以便两侧依次加工;

(4)工件动态稳定组件340,设置在两组加工机器200中间,用于稳定工件的传输。

线性传送轨道300,参照图5,其主要工作面也就是主要承受展示框安装座31重量的接触面,具有阵列的滚柱01;其面向加工机器刀具的一侧设有轨道靠板301,轨道靠板301在工件翻转组件330的位置段是断开且留出供展示框安装座31取出的空档的,同时,轨道靠板301也用于安装工件夹紧组件320;

展示框安装座31,参照图7所示,其两侧具有翻边,翻边处具有与展示框连接的用于定位的孔位311,一般在孔位中需要装入紧固螺栓,螺栓用于固定展示框;参照图1-2,展示框安装座31在进行流水加工时,多个展示框安装座31连续且紧挨的进入传送轨道300,其翻边与滚柱01抵触产生摩擦力,这样行进驱动组件310的驱动力能够轻松且顺滑地推进展示框安装座31。

工件行进驱动组件310,参照图4,其为两个伸缩气缸组成的十字滑架结构,即在X轴和Y轴方向均能独立移动,其中Y轴上的气缸伸缩端部具有真空吸盘,真空吸盘用于临时吸附展示框安装座31,以让对应驱动气缸在X轴方向上推动展示框安装座31间歇行进,行进的距离以相邻两块展示框安装座31的待加工孔位间距和单个展示框安装座31中待加工孔位的间距交替进给,由此配合工件翻转组件和两组加工机器200陆续完成加工,直至展示框安装座31从线性传送轨道300的另一端输出。

工件夹紧组件320,参照图2,其整体为可拆卸地安装在轨道靠板301上的结构,动力为气缸推进,用于对将要进行孔位加工的展示框安装座进行临时夹紧固定,以提高加工精度。

工件翻转组件330,参照图3,其通过设置与工作台固连的安装架02而整体稳定固定,能够通过吸附或夹持的方式对处于线性传送轨道300中的加工完一侧的展示框安装座进行临时连接,然后在Y轴方向上移动使其脱离线性传送轨道300,随后旋转180度,使未加工的一侧来到上方,再重新放回线性传送轨道300中,配合工件行进驱动组件310的驱动作用,完成翻转操作的展示框安装座被继续推动而进入下一组加工机器继续完成加工。

工件动态稳定组件340,参照图6,其设置在线性传送轨道300的断开处,与工件翻转组件330配合工作,其作用是对线性行进的展示框安装座进行抵触,以使其平稳进入下一个传送段落。抵触的接触面以具有滚珠或滚轮等方式实现减少摩擦力为佳。它能够根据翻转组件的工作时机主动离开或靠近传送轨道,与工件翻转组件330之间实现配合。

该加工设备的工作过程:

1.多个展示框安装座31连续排列进入线性传送轨道300;

2.工件行进驱动组件310通过真空吸盘吸住展示框安装座31,带动其在轨道300上间歇移动;

3.当展示框安装座31移至加工机器200对应位置时,工件夹紧组件320对其进行夹紧固定;

4.加工机器200对展示框安装座31一侧的孔位依次进行钻孔、攻丝和拧紧螺丝等加工;

5.加工完毕后,工件夹紧组件320松开,工件行进驱动组件310带动展示框安装座31继续移动;

6.当展示框安装座31移至工件翻转组件330处时,该组件将其从轨道300移出并旋转180度,然后放回轨道300;

7.工件动态稳定组件340帮助展示框安装座31平稳进入下一加工区段;

8.第二组加工机器200对另一侧的孔位进行加工;

9.加工结束的成品从轨道300端部输出。

整个过程实现了展示框安装座两侧的自动连续加工。

实施例2:

快速联动收缩机构在户外LED显示屏中的应用

本实施例的快速联动收缩机构应用于户外LED显示屏的抗风保护中。

显示屏主体安装在多节可调节角度的支撑臂上,支撑臂末端通过快速联动收缩机构与显示屏连接。收缩机构的结构与实施例1基本相同,主要由风力自适应翻转执行机构和联动下降机构组成。

显示屏正常工作时,支撑臂将其抬升至高位,风力自适应翻转执行机构保持显示屏竖立状态。当风力增大时,风力作用会使显示屏翻转至水平折叠状态;同时联动带带动支撑臂迅速下降,将显示屏下移至地面附近。

这样,显示屏可以避免在强风条件下翻转破坏,而快速放低高度则大大减少了风载翻倒力矩,确保了设备的安全。同时折叠状态下仍可继续播放广告或提示信息,保证了业务的连续性。

本实施例通过简单的机械动力学设计实现了显示屏的智能抗风保护,使设备可以适应更广泛的使用环境,提高了产品的市场适用性。

实施例3:

快速联动收缩机构在太阳能跟踪支撑系统中的应用

本实施例的快速联动收缩机构应用于太阳能发电的光伏支架系统中,实现对铰链式的太阳能板进行快速收缩和翻转。

太阳能板通过铰链式支撑臂抬升安装,支撑臂能够绕水平轴进行±60°的转动,以实现对太阳位置的跟踪,从而获得更高的发电效率。

在强风来临时,风力自适应翻转执行机构作用下,太阳能板平移并翻转到与地面平行的折叠状态;同时联动带带动支撑臂快速下转,将太阳能板靠近地面。

这样,太阳能板避免在大风中翻转破坏或吹落,同时也大大减小了风载翻倒力矩,保证了设备的安全。等风力减弱后,太阳能板可自动复位到工作状态。

本实施例为太阳能跟踪系统增加了对恶劣天气的适应能力,使其可以应用于更多环境条件苛刻的场所,提高了该设备的实用性。同时也增强了系统的安全性和可靠性。

实施例4:折叠车棚的快速收缩

该收缩机构可应用于折叠车棚中,实现对车棚的快速折叠收纳。

车棚顶盖通过多节铰链支架与地面连接。正常状态下,支架将顶盖抬高使用。当遇强风时,风力自适应翻转机构带动顶盖翻转到竖直收纳状态;同时联动机构带动支架快速下收,将顶盖收纳紧贴地面。

这样可避免大风吹袭下车棚被掀翻破坏,保证了结构安全。并实现了对车棚的快速收纳。

实施例5:折叠篷车的快速收纳

该收缩机构应用于折叠篷车中,实现对篷布的快速收纳。

车顶篷布通过多节活动骨架安装在车顶。正常状态下骨架将篷布抬起使用。遇强风时,翻转机构带动篷布折叠;联动机构带动骨架快速下转,将篷布收纳入车内。

这样可防止大风吹袭下篷布被吹坏,保证了车辆安全。并实现了对篷布的快速智能收纳。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。