CN101966045A - 抗震婴儿摇篮床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗震婴儿摇篮床，包括长方体外框、内层床身、弧形防护罩、旋转方框、触发装置和传动装置；长方体外框采用不锈钢管焊接成长方体框架，上表面有活动的可开合承重梁，长方体外框对称面的框架中部固定安装承重横梁，旋转方框相对的两边通过轴承安装在长方体外框的承重横梁上，内层床身相对的两边通过轴承安装在旋转方框上，承重横梁上的轴承与旋转方框上的轴承安装连线垂直相交；传动装置安装在内层床身下方，振动传感器的无线信号可启动传动系统将弧形防护罩及时关闭，触发装置中的振动传感器装在长方体外框底部；本发明利用自身稳定惯性系统和快速弹出的弧形防护罩对婴儿的地震灾害来临时起到全方位多层保护。

Description

抗震婴儿摇篮床
技术领域
本发明涉及一种抗震婴儿摇篮床，目的是起到在地震灾害发生时对婴儿的保护作用，属于机电一体化技术领域。
背景技术
地震是破坏力极大的自然灾害，由于唐山大地震和汶川大地震给人们造成的巨大悲痛，使国人在心理上不同程度地陷入恐惧。近来世界各地更是地震频发，尤其是七级以上特大地震，而我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带的世界两大地震带之间，防震抗震的形势更为严峻。从多次地震中的破坏看，建筑物倒塌是致人伤亡的主要原因，特别是在夜晚发生的地震伤亡情况更为严重。这是由于躺在床上的人们处于睡眠或放松状态，无任何准备，而建筑的毁坏或倒塌都是发生在极短的时间内，人们往往来不及逃生或采取自救措施就会因房屋倒塌或重物坠落而造成伤亡。特别在地震中，婴儿的防范自救能力很差，对突如其来的灾害毫无自我保护能力。
目前，国内主要有河北河间以及山东临沂地区部分厂商生产有“永固防震床”，它们大部分为木质材料或钢管结构，主要利用自身的结构和材料的特性来防御地震，结构简单，抗震性能较差；首先，这样的结构和材料只能针对低级别地震起防护作用，在人员伤亡最为惨重的特大地震中作用甚微，无法承受强烈的地震波冲击；其次，这样的结构相对于普通床只是多了顶层的防护，床体侧面空间很多部位都起不到保护作用，而地震中有很多人都是被较小的重物砸中要害部位而致命的，对于脆弱的婴儿来说，仍然很容易被砸伤甚至致死；最后，这样的结构很容易使人在地震中被甩出受伤。
国内外市场上的婴儿床、摇篮床都只有普通的摇篮功能，并不带有其他的保护装置，更没有能在地震中专门针对婴儿采取保护的婴儿抗震床。
发明内容
本发明提供一种抗震婴儿摇篮床，既具有普通婴儿摇篮床的功能，同时具备防止地震灾害的自动保护功能。
抗震婴儿摇篮床，包括长方体外框、内层床身、弧形防护罩、旋转方框、触发装置和传动装置；其中长方体外框采用高强度的不锈钢管焊接成长方体框架，上表面有活动的可开合承重梁，平时能够打开，方便将婴儿放入床中，长方体外框对称面的框架中部固定安装承重横梁，长方体外框底面上安装有球形万向轮；触发装置包括振动传感器、电磁铁、杠杆、锁销；传动装置包括弹簧、齿条、齿轮轴、主动链轮、从动链轮、导柱和四连杆机构；其连接关系为：旋转方框相对的两边通过轴承安装在长方体外框的承重横梁上，内层床身相对的两边通过轴承安装在旋转方框上，承重横梁上的轴承与旋转方框上的轴承安装连线垂直相交，长方体外框、旋转方框和内层床身构成二环二轴惯性系统；振动传感器安装在长方体外框底座的任意位置，内层床身的底部设置一个安装板，安装板的一端抵触安装一根弹簧，弹簧一侧安装板下方装有可复位的锁销，安装板下方另一侧装有电磁铁和杠杆，杠杆的一端伸入锁销中；齿条的一端固定连接一根带挡销的挡杆，挡杆插入弹簧中后挡销卡在锁销上，齿条正上方固定安装一根齿轮轴，齿轮轴上的齿轮与齿条啮合，齿轮轴的两端为固定连接的主动链轮，主动链轮上方由导柱连接从动链轮，一个弧形防护罩的两端与从动链轮的轮轴固定连接，另一个弧形防护罩的两端与从动链轮的轮轴为活动连接，四连杆机构能沿导柱上下滑动，其连接杆分别与两个弧形防护罩的侧面固定连接。
此外，在内层床身上设置一个报警器，在振动传感器发出无线脉冲信号后报警器可同时报警。
床体最外层的长方体框架作为第一道保护防线，能够利用其自身的材料力学性能和结构设计特性有效承受坍塌的墙体或大型重物的冲击，使其不直接作用于内层床身，增大床内婴儿的存活率。可开合承重梁设计为拱形，并配合承重横梁，能够更加有效的抵抗冲击、分散应力。侧面的八根立柱起主要的支撑作用，抗冲击性强，分布均匀对称，能保证其在受到重物冲击时，尽量均匀的分担应力。
弧形防护罩在内层床身上方形成弧形的内层保护，更为直接地制造一个相对安全的空间，防止掉落的碎石或其它重物砸伤婴儿身体的重要部位，更可靠地对婴儿进行进一步的保护。弧形防护罩采用力学性能很好的不锈钢丝网包裹在高强度的不锈钢骨架上，可适当变形以吸收能量，并更加有效地分散应力，增强其防护能力。床身中下部有一不锈钢板，用于将婴儿的活动空间与床底的控制系统分开，能有效地保证婴儿不会被床底的机构影响，安全可靠。
工作过程：当振动传感器感应到地震波时发出无线脉冲信号，无线脉冲信号使触发装置中的电磁铁通电吸合，当电磁铁通电迅速吸引在其下方的杠杆一端的铁块，杠杆另一端分别将两个锁销拉下，与齿条固连的挡杆脱离锁销的约束，从而使处于压缩状态的弹簧被释放，迅速弹出，推动齿条在水平槽中向前滑动，将弹簧释放的弹性势能即转化为传动系统的机械能，释放时的推力即为传动机构的动力；通过齿轮齿条的啮合传动将力和运动传递至齿轮，齿轮和主动链轮均与齿轮轴刚性固连，则当齿轮转动时通过与之刚性连接的齿轮轴将运动和力传递到齿轮轴两端的主动链轮，使主动链轮与齿轮轴以相同的角速度绕轴转动。一个弧形防护罩固连在从动链轮上，当主动链轮与齿轮轴一起转动时，以滚子链作为中间挠性件，靠滚子链与链轮轮齿的啮合来使动力从主动链轮传递到了从动链轮，从而带动一侧的防护罩迅速上合。同时，有四连杆机构的两个短连杆分别和两侧的弧形防护罩固定相连，相当于滑块作用的直线轴承在导柱的约束下在竖直方向做直线运动，这样，另一侧的弧形防护罩能够同时以此侧防护罩为主动力通过四连杆机构带动另一侧的弧形防护罩准确迅速运动闭合位置。这样，通过传动机构的运动，便可将弹簧释放的弹性势能转变为弧形防护罩上合的动能，快速准确，能使装置在地震中迅速开启完成防护过程。
振动传感器作为信号采集器，将地震纵波引起的地面振动信号转换为稳定电平信号输出由于地震引起的地面振动频率往往在2～8Hz之间，而日常生活所引起的振动一般都不在此范围之内，所以通过对传感器灵敏度的调节将传感器的检测频率调节在2～8Hz的低频范围，既可有效检测地震产生破坏之前传到地面的纵波引起的地面震动的信号，又可减少生活中引起的误操作现象的发生.；振动传感器内置放大电路和无线信号传输电路两个部分，放大电路将震动传感器所获得的小信号放大并驱动双触点继电器，使其中一个触点实现自锁，持续接通电路，保证后续电路的稳定；另一个触点接通无线信号传输电路并发出无线脉冲信号，无线脉冲信号使电磁铁通电吸合，同时报警器报警。
有益效果：本发明的内层床身可在任意停靠角度下保持水平，由于二环二轴惯性系统使床体能在三维空间中自由运动，从而使内层床身即使在地震中被重物击翻，但内层床身仍能保持相对水平，保证婴儿不会因惯性从床中被甩出，确保启动的防护罩能达到保护作用。另一方面，二环二轴惯性系统的设计使婴儿床具备了摇摆的功能。
以可储能的弹簧作为动力源，并配以助力弹簧，使动作迅速高效，同时采用非电能作为动力的设计更为适合运用在地震防护中。由于地震经常伴随整个供电系统的中断，采用可储存能量的弹簧作为动力源，节省了用电机带动时所消耗的电能。同时，助力弹簧的设计使防护罩上合动作十分迅速。另一方面，弹簧与传动系统的配合运动是可逆的，即弹簧释放带动传动系统工作使防护罩合上后，人为对防护罩施加较小的力即可使防护罩收回，弹簧重新收缩储存能量，重复利用。
本发明采用机电一体化技术，渗透声、电、磁控制技术，其中控制电路中采用了无线电遥控技术，解决了三维运动之间的联控技术问题；电路中接有报警器，对接收到的振动信号处理后使其开启，方便救援人员搜救，提高婴儿的获救概率；电磁铁配合杠杆应用于拔销系统中，在保证拉力的同时，保证了反应速度。
附图说明
图1是本发明抗震婴儿摇篮床的结构示意图
图2是本发明抗震婴儿摇篮床传动机构结构示意图
图3是本发明抗震婴儿摇篮床无传动机构的结构示意图
图4是本发明抗震婴儿摇篮床在非水平状态下的结构示意图
其中：1-长方体外框、2-可开合承重梁、3-承重横梁、4-旋转方框、5-内层床身、6-弧形防护罩、7-电磁铁、8-杠杆、9-锁销、10-弹簧、11-齿条、12-齿轮轴、13-主动链轮、14-从动链轮、15-导柱、16-四连杆机构
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如附图1所示，抗震婴儿摇篮床，包括长方体外框1、内层床身5、承重横梁3、弧形防护罩6、旋转方框4、触发装置和传动装置；其中长方体外框1采用高强度的不锈钢管焊接成长方体框架，上表面有活动的可开合承重梁2，平时能够打开，方便将婴儿放入床中，长方体外框1对称面的框架中部固定安装承重横梁3，长方体外框底面上安装有球形万向轮；如图2所示，触发装置包括振动传感器、电磁铁7、杠杆8、锁销9；传动装置包括弹簧10、齿条11、齿轮轴12、主动链轮13、从动链轮14、导柱15和四连杆机构16；其连接关系为：旋转方框4相对的两边通过轴承安装在长方体外框1的承重横梁上，内层床身5相对的两边通过轴承安装在旋转方框4上，承重横梁3上的轴承与旋转方框4上的轴承安装连线垂直相交，长方体外框1、旋转方框4和内层床身5构成二环二轴惯性系统；振动传感器安装在长方体外框1底座的任意位置，内层床身5的底部设置一个安装板，安装板的一端抵触安装一根弹簧10，弹簧10一侧安装板下方装有可复位的锁销9，安装板下方另一侧装有电磁铁7和杠杆8，杠杆8的一端伸入锁销9中；齿条11的一端固定连接一根带挡销的挡杆，挡杆插入弹簧10中后挡销卡在锁销9上，齿条11正上方固定安装一根齿轮轴，齿轮轴12上的齿轮与齿条11啮合，齿轮轴12的两端为固定连接的主动链轮13，主动链轮13上方由导柱15连接从动链轮14，一个弧形防护罩6的两端与从动链轮14的轮轴固定连接，另一个弧形防护罩6的两端与从动链轮14的轮轴为活动连接，四连杆机构16能沿导柱15上下滑动，其连接杆分别与两个弧形防护罩6的侧面固定连接。
此外，在内层床身5上设置一个报警器，在振动传感器发出无线脉冲信号后报警器可同时报警。
工作过程：当振动传感器感应到地震波时发出无线脉冲信号，无线脉冲信号使触发装置中的电磁铁7通电吸合，当电磁铁7通电迅速吸引在其下方的杠杆8一端的铁块，杠杆8另一端分别将两个锁销9拉下，与齿条11固连的挡杆脱离锁销9的约束，从而使处于压缩状态的弹簧10被释放，弹簧10推动齿条11在水平槽中向前滑动，将弹簧10释放的弹性势能即转化为传动系统的机械能，释放时的推力即为传动机构的动力；通过齿轮齿条11的啮合传动将力和运动传递至齿轮，齿轮和主动链轮13均与齿轮轴12刚性固连，则当齿轮转动时通过与之刚性连接的齿轮轴12将运动和力传递到两端的主动链轮13，使主动链轮13与齿轮轴以相同的角速度绕轴转动。一个弧形防护罩6固连在从动链轮14上，当主动链轮13与齿轮轴12一起转动时，以滚子链作为中间挠性件，靠滚子链与链轮轮齿的啮合来使动力从主动链轮13传递到了从动链轮14，从而带动一侧的弧形防护罩6迅速上合。同时，有四连杆机构16的两个短连杆分别和两侧的弧形防护罩固定相连，相当于滑块作用的直线轴承在导柱15的约束下在竖直方向做直线运动，这样，另一侧的弧形防护罩6能够同时以此侧弧形防护罩6为主动力通过四连杆机构16带动另一侧的弧形防护罩6准确迅速运动闭合位置。这样，通过传动机构的运动，便可将弹簧释放的弹性势能转变为弧形防护罩上合的动能，快速准确，能使装置在地震中迅速开启完成防护过程。
振动传感器作为信号采集器，将地震纵波引起的地面振动信号转换为稳定电平信号输出，由于地震引起的地面振动频率往往在2～8Hz之间，而日常生活所引起的振动一般都不在此范围之内，所以通过对传感器灵敏度的调节将传感器的检测频率调节在2～8Hz的低频范围，既可有效检测地震产生破坏之前传到地面的纵波引起的地面震动的信号，又可减少生活中引起的误操作现象的发生.；振动传感器内置放大电路和无线信号传输电路两个部分，放大电路将震动传感器所获得的小信号放大并驱动双触点继电器，使其中一个触点实现自锁，持续接通电路，保证后续电路的稳定；另一个触点接通无线信号传输电路并发出无线脉冲信号，无线脉冲信号使电磁铁通电吸合，同时报警器报警。

Claims (7)

1.抗震婴儿摇篮床，包括长方体外框(1)、内层床身(5)、承重横梁(3)、弧形防护罩(6)、旋转方框(4)、触发装置和传动装置；其特征在于，长方体外框(1)长方体框架结构，上端有活动的可开合承重梁(2)，长方体外框(1)对称面的框架中部固定安装承重横梁(3)，长方体外框(1)底面上安装有球形万向轮；触发装置包括振动传感器、电磁铁(7)、杠杆(8)和锁销(9)；传动装置包括弹簧(10)、齿条(11)、齿轮轴(12)、主动链轮(13)、从动链轮(14)、导柱(15)和四连杆机构(16)；其连接关系为：旋转方框(4)相对的两边通过轴承安装在长方体外框(1)的承重横梁上，内层床身(5)相对的两边通过轴承安装在旋转方框(4)上，承重横梁(3)上的轴承与旋转方框(4)上的轴承安装连线垂直相交；振动传感器安装在长方体外框(1)底座上，内层床身(5)的底部设置一个安装板，安装板的一端抵触安装一根弹簧(10)，弹簧(10)一侧安装板下方装有可复位的锁销(9)，安装板下方另一侧装有电磁铁(7)和杠杆(8)，杠杆(8)的一端伸入锁销(9)中；齿条(11)的一端固定连接一根带挡销的挡杆，挡杆插入弹簧(10)中后挡销卡在锁销(9)上，齿条(11)正上方固定安装一根齿轮轴(12)，齿轮轴(12)上的齿轮与齿条(11)啮合，齿轮轴(12)的两端为固定连接的主动链轮(13)，主动链轮(13)上方由导柱(15)连接从动链轮(14)，一个弧形防护罩(6)的两端与从动链轮(14)的轮轴固定连接，另一个弧形防护罩(6)的两端与从动链轮(14)的轮轴为活动连接，四连杆机构(16)能沿导柱(15)上下滑动，其连接杆分别与两个弧形防护罩(6)的侧面固定连接。
2.根据权利要求1所述的抗震婴儿摇篮床，其特征在于：在内层床身上设置一个报警器，在振动传感器发出无线脉冲信号后报警器同时报警。
3.根据权利要求1所述的抗震婴儿摇篮床，其特征在于：弧形防护罩采用力学性能很好的不锈钢丝网包裹在高强度的不锈钢骨架上。
4.根据权利要求1所述的抗震婴儿摇篮床，其特征在于：床身中下部有一不锈钢板，用于将婴儿的活动空间与床底的控制系统分开。
5.根据权利要求1所述的抗震婴儿摇篮床，其特征在于：信号采集器通过对传感器灵敏度的调节将传感器的检测频率调节在2～8Hz的低频范围。
6.根据权利要求1或5所述的抗震婴儿摇篮床，其特征在于：振动传感器内置放大电路和无线信号传输电路两个部分，放大电路将震动传感器所获得的小信号放大并驱动双触点继电器，使其中一个触点实现自锁，持续接通电路，保证后续电路的稳定；另一个触点接通无线信号传输电路并发出无线脉冲信号，无线脉冲信号使电磁铁通电吸合，同时报警器报警。
7.据权利要求1所述的抗震婴儿摇篮床，其特征在于：工作过程为：当振动传感器感应到地震波时发出无线脉冲信号，无线脉冲信号使触发装置中的电磁铁(7)通电吸合，当电磁铁(7)通电迅速吸引在其下方的杠杆(8)一端的铁块，杠杆(8)另一端分别将两个锁销(9)拉下，与齿条(11)固连的挡杆脱离锁销(9)的约束，从而使处于压缩状态的弹簧(10)被释放，弹簧(10)推动齿条(11)在水平槽中向前滑动，将弹簧(10)释放的弹性势能即转化为传动系统的机械能，释放时的推力即为传动机构的动力；通过齿轮齿条(11)的啮合传动将力和运动传递至齿轮，齿轮和主动链轮(13)均与齿轮轴(12)刚性固连，则当齿轮转动时通过与之刚性连接的齿轮轴(12)将运动和力传递到两端的主动链轮(13)，使主动链轮(13)与齿轮轴以相同的角速度绕轴转动；一个弧形防护罩(6)固连在从动链轮(14)上，当主动链轮(13)与齿轮轴(12)一起转动时，以滚子链作为中间挠性件，靠滚子链与链轮轮齿的啮合来使动力从主动链轮(13)传递到了从动链轮(14)，从而带动一侧的弧形防护罩(6)迅速上合；同时，有四连杆机构(16)的两个短连杆分别和两侧的弧形防护罩固定相连，相当于滑块作用的直线轴承在导柱(15)的约束下在竖直方向做直线运动，这样，另一侧的弧形防护罩(6)能够同时以此侧弧形防护罩(6)为主动力通过四连杆机构(16)带动另一侧的弧形防护罩(6)准确迅速运动闭合位置；这样，通过传动机构的运动，便可将弹簧释放的弹性势能转变为弧形防护罩上合的动能，快速准确，能使装置在地震中迅速开启完成防护过程。
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