CN102934914A - 由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅及其运动原点确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅及其运动原点确定方法，包括座椅平台、底座平台、带减速功能的曲柄连杆驱动机构，在所述座椅平台和底座平台之间设置三个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构，所述曲柄连杆驱动机构包括机座、曲柄、支撑连杆和减速机，所述减速机固定在机座上，所述支撑连杆的一端通过万向联轴器与座椅平台连接，所述支撑连杆的另一端通过连接轴与曲柄连接，曲柄带动座椅平台上下移动；本发明结构简单，高刚性，抗冲击力强，超长寿命，运行噪音低，节能，干净，操作维护简单；在复杂的环境下工作只需要定期的注脂润滑，并无易损件需要维护更换，对比现有技术减少了大量的元器件和售后服务成本。
Description
技术领域
本发明涉及影视动漫、文化娱乐设备领域，特别涉及一种由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅及其原点确定方法，通过控制多个带减速功能的曲柄连杆机构带动座椅上下运动，结构简单，易于维护和操作。
背景技术
目前3D、4D、5D、6D等娱乐设施为了使人更加感觉身临其境，普遍采用了动感座椅配合3D立体电影的效果，然而目前的动感座椅普遍采用的是气动或者液压驱动方式结构，带来的问题是气路、油路连接管路多连接容易漏气、漏油、控制复杂，并且气泵、油泵的使用增加了现场的噪声，要消除噪声还需要配备隔音房，占地面积大、投入大，不环保，为了克服上述缺点人们使用了伺服电动缸，虽然伺服电动缸具有占地面积小、无噪声，环保节能，但其控制线路复杂，元器件成本高，出了问题不易维修的问题影响了产品的推广，并且伺服电动缸加高了座椅，需要制作加高的座椅平台，增加了对于现有剧场改造的成本，只适合于几十人的小剧场。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题而提出一种由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅及其运动原点确定方法，通过控制多个带减速功能的曲柄连杆机构带动座椅上下运动，结构简单，易于维护和操作。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅，包括座椅平台、底座平台和控制器，在所述座椅平台和底座平台之间设置有辅助支撑，所述电动动感座椅还包括有多个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构，所述多个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构环绕辅助支撑设置在座椅平台和底座平台之间；所述带有减速功能的曲柄连杆驱动机构包括机座、曲柄、支撑连杆和减速机，所述减速机包括减速器和与减速器输入轴连接的伺服电机，所述机座固定在底座平台上，所述减速器固定在机座上，所述曲柄通过在曲柄上设置的曲柄轴孔连接在减速器的输出轴上，所述支撑连杆的一端通过万向联轴器与座椅平台连接，所述支撑连杆的另一端通过万向联轴器连接在曲柄的一端，在座椅平台和底座平台之间设置有曲柄运动限位传感器，所述传感器信号连接至控制器，控制器的驱动信号连接至减速机的伺服电机。
进一步是：所述多个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构是三个，所述三个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构在所述座椅平台和底座平台之间呈三角形设置。
进一步是：所述曲柄包括前后两块长条形钢板，两块长条形钢板的中间设置有通孔，一个带有曲柄轴孔的曲柄轴套穿过通孔将两块长条形钢板固定连接在一起，所述的万向联轴器在长条形钢板的一端侧，并固定在两块长条形钢板之间。
进一步是：所述传感器是接近开关，接近开关设置在带减速功能的曲柄连杆驱动机构的机座上。
方案的一种由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅，包括座椅平台、底座平台，在所述座椅平台和底座平台之间设置至少三个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构，所述曲柄连杆驱动机构包括机座、曲柄、支撑连杆和减速机，所述减速机包括减速器和与减速器输入轴连接的伺服电机，所述机座固定在底座平台上，所述减速器固定在机座上，所述曲柄通过在曲柄上设置的曲柄轴连接在减速器的输出轴上，所述支撑连杆的一端通过万向联轴器与座椅平台连接，所述支撑连杆的另一端通过连接轴与曲柄连接，曲柄带动座椅平台上下移动。
进一步是：所述曲柄包括前后两块钢板，所述支撑连杆的另一端通过十字连接轴连接在两块钢板之间，所述曲柄轴分为两段分别设置在两块钢板上，两块钢板通过各自的曲柄轴同心转动设置在所述机座上，所述十字连接轴围绕曲柄轴从0度至360度之间无旋转死角。
进一步是：所述座椅平台和底座平台之间设置三个所述曲柄连杆驱动机构，所述三个曲柄连杆驱动机构在座椅平台上的三个支撑呈等腰三角形设置，其中，在座椅平台前侧的支撑是等腰三角形顶角，等腰三角形顶角支撑的曲柄旋转面垂直于两底角支撑的连接直线，等腰三角形底角支撑的曲柄旋转面与顶角支撑的曲柄旋转面的夹角是在30度至60度之间。
进一步是：所述底角支撑的曲柄旋转面与顶角支撑的曲柄旋转面的夹角是45度。
一种电动动感座椅运动原点确定方法，所述方法是基于由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅的动态起始点确定方法，包括座椅平台、底座平台和控制器，在所述座椅平台和底座平台之间设置三个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构，所述曲柄连杆驱动机构包括机座、曲柄、支撑连杆和减速机，所述减速机包括减速器和与减速器输入轴连接的伺服电机，所述机座固定在底座平台上，所述减速器固定在机座上，所述曲柄通过在曲柄上设置的曲柄轴连接在减速器的输出轴上，所述支撑连杆的一端通过万向联轴器与座椅平台连接，所述支撑连杆的另一端通过连接轴连接在曲柄上，控制器的驱动信号连接至减速机的伺服电机，所述的动感座椅动态起始点确定方法是：切断减速机伺服电机的电源，动感座椅通过自重压迫支撑连杆下沉至物理原点；接通减速机伺服电机电源，启动伺服电机，将控制器接收到的伺服电机编码器从物理原点送出的第一个信号确定为动感座椅动态起始原点信号。
方法进一步是：所述曲柄包括前后两块钢板，所述支撑连杆的一端通过十字连接轴连接在两块钢板之间，所述曲柄轴分为两段分别设置在两块钢板上，两块钢板通过各自的曲柄轴同心转动设置在所述机座上，所述十字连接轴围绕曲柄轴从0度至360度之间无旋转死角；所述三个曲柄连杆驱动机构在座椅平台上的三个支撑呈等腰三角形设置，其中，在座椅平台前侧的支撑是等腰三角形顶角，等腰三角形顶角支撑的曲柄旋转面垂直于两底角支撑的连接直线，等腰三角形底角支撑的曲柄旋转面与顶角支撑的曲柄旋转面的夹角是在30度至60度之间。
本发明的有益效果是：结构简单，高刚性，抗冲击力强，超长寿命，运行噪音低，节能，干净，操作维护简单；在复杂的环境下工作只需要定期的注脂润滑，并无易损件需要维护更换，对比现有技术减少了大量的元器件和售后服务成本，另一个大优点是本发明与现有剧场座椅高度一致，因此只是简单地更换既可以使用，节省了场地的改造，易推广。
下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1结构示意图；
图2为本发明图1的A向视图；
图3为本发明图1的侧向视图；
图4为本发明实施例2结构平面布局示意图；
图5为本发明实施例2曲柄连杆驱动机构整体图；
图6为本发明实施例2曲柄连杆驱动机构局部示意图。
具体实施方式
实施例1：
一种由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅，参见图1至图3，所述电动动感运动台包括座椅平台1、底座平台2和控制器（图中未示出），在所述座椅平台和底座平台之间设置有辅助支撑4，其中，所述电动动感座椅还包括有多个带减速功能的曲柄连杆驱动机构3，所述多个带减速功能的曲柄连杆驱动机构环绕辅助支撑设置在座椅平台和底座平台之间；所述带减速功能的曲柄连杆驱动机构包括机座3-1、曲柄3-2、支撑连杆3-3和减速机3-4，所述减速机包括减速器3-4-1和与之输入轴连接的伺服电机3-4-2，所述机座固定在底座平台上，所述减速器固定在机座上，所述曲柄通过在曲柄上设置的曲柄轴孔连接在减速器的输出轴3-4-3上，所述支撑连杆的一端通过万向联轴器5与座椅平台连接，所述支撑连杆的另一端通过另一个万向联轴器6连接在曲柄偏离曲柄轴孔的一端，在座椅平台和底座平台之间设置有曲柄运动限位传感器7，所述传感器信号连接至控制器，控制器的驱动信号连接至减速机的伺服电机。
实施例中的曲柄包括前后两块长条形钢板，两块长条形钢板的中间设置有通孔，一个带有曲柄轴孔的曲柄轴套8穿过通孔将两块长条形钢板固定连接在一起，所述的万向联轴器在长条形钢板的一端侧，并固定在两块长条形钢板之间。
本实施例的工作原理是：控制器驱动伺服电机, 伺服电机带动减速器的输入轴转动，减速器的输出轴带动曲柄转动，由于限位传感器的作用，减速器的输出轴只能在一定行程范围内带动曲柄做上下的摆动，同时与曲柄连接的支撑连杆带动座椅平台做上下移动的动作。实施例中的减速器的减速比采用的是1:70。
实施例中所述万向联轴器是一种成熟技术，它包括有十字轴式、球笼式、球叉式、凸块式、球销式、球铰式、球铰柱塞式、三销式、三叉杆式、三球销式、铰杆式，实施例中所述万向联轴器是其中的一种，由于主要支撑是由辅助支撑来完成，支撑连杆与座椅平台的连接起到的支撑的作用要小于辅助支撑，所以本实施例万向联轴器采用的是结构相对简单的球销式万向联轴器。
所述多个帯减速功能的曲柄连杆驱动机构可以是两个，辅助支撑是一个，两个帯减速功能的曲柄连杆驱动机构设置在一个辅助支撑的两侧，此种结构可以做到座椅平台两边倾斜。本实施例所述多个帯减速功能的曲柄连杆驱动机构是三个，辅助支撑是一个，所述三个帯减速功能的曲柄连杆驱动机构在所述座椅平台和底座平台之间呈三角形设置；三个帯减速功能的曲柄连杆驱动机构可以做到电动动感座椅上下左右前后摇摆以及上升下降的功能；所述辅助支撑包括底座滑套4-1和在底座滑套中做上下垂直运动的活塞式支撑轴4-2，辅助支撑底座滑套固定在底座平台上，所述活塞式支撑轴上支点与座椅平台通过十字轴式万向联轴器9相互连接，而十字轴式万向联轴器具有结构简单、刚性好，抗冲击力强的特点；活塞式支撑轴与底座滑套之间通过花键径向定位，使支撑轴在滑套中只可以上下滑动而不能转动。其中，当采用三个多个帯减速功能的曲柄连杆驱动机构时，所述底座滑套固定于底座平台三个帯减速功能的曲柄连杆驱动机构的曲柄轴孔连线形成的三角形中心。
实施例中，所述传感器是接近开关，接近开关设置在帯减速功能的曲柄连杆驱动机构的机座上，其作用是在曲柄转动接近死点时或者是座椅平台下降到最低点或上升到最高点时，向控制器发送一个信号，起到限位的作用，保护机械结构。
实施例中所述控制器是一种成熟技术的控制器，控制器中包括与计算机连接的微处理机，微处理器连接有限位传感器信号输入电路以及伺服电机驱动电路。
实施例2：
本实施例是在实施例1的基础上进行的改进，本实施例中与实施例1相同的部分，请参照实施例1中公开的内容进行理解。
本实施例中，参见图4、图5和图6；一种由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅，包括座椅平台1、底座平台2，在所述座椅平台和底座平台之间设置至少三个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构501，所述曲柄连杆驱动机构包括机座5011、曲柄5012、支撑连杆5013和减速机5014，所述减速机包括减速器50141和与减速器输入轴连接的伺服电机50142，所述机座固定在底座平台上，所述减速器固定在机座上，所述曲柄通过在曲柄上设置的曲柄轴5015连接在减速器的输出轴上，所述支撑连杆的一端通过万向联轴器5016与座椅平台连接，所述支撑连杆的另一端通过连接轴5017与曲柄连接，曲柄带动座椅平台上下移动。
实施例中，所述的万向联轴器采用的是十字轴式万向联轴器，减速机使用的与实施例1相同。
实施例中，所述曲柄包括前后两块钢板50121和50122，所述支撑连杆的另一端通过十字连接轴连接在两块钢板之间（此处的十字连接轴是定向方式，保证了座椅上下移动时的稳定），所述曲柄轴分为两段50151和50152分别设置在两块钢板上，两块钢板通过各自的曲柄轴同心转动设置在所述机座上，此种结构保证了曲柄可以做360度的无阻碍旋转，因此，所述十字连接轴围绕曲柄轴从0度至360度之间无旋转死角，保证了即使在控制系统出现故障（飞车）也不会造成对设备的损坏，保证了安全运行。
实施例中，所述座椅平台和底座平台之间只设置三个所述曲柄连杆驱动机构而无其它辅助支撑，因此，为了保证座椅在动感时的稳固，如图4所示，图中曲柄连杆驱动机构在底座平台的位置是在座椅平台的镜像位置，所述三个曲柄连杆驱动机构在座椅平台上的三个支撑呈等腰三角形设置，其中，在座椅平台前侧的支撑是等腰三角形顶角，等腰三角形顶角支撑的曲柄旋转面401垂直于两底角支撑的连接线402，等腰三角形底角支撑的曲柄旋转面403与顶角支撑的曲柄旋转面的夹角是在30度至60度之间。
实施例中：所述底角支撑的曲柄旋转面与顶角支撑的曲柄旋转面的最佳夹角是45度。
实施例3；
一种电动动感座椅运动原点确定方法，所述方法是基于一种由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅的动态起始点确定方法，包括座椅平台、底座平台和控制器，在所述座椅平台和底座平台之间设置三个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构，所述曲柄连杆驱动机构包括机座、曲柄、支撑连杆和减速机，所述减速机包括减速器和与减速器输入轴连接的伺服电机，所述机座固定在底座平台上，所述减速器固定在机座上，所述曲柄通过在曲柄上设置的曲柄轴连接在减速器的输出轴上，所述支撑连杆的一端通过万向联轴器与座椅平台连接，所述支撑连杆的另一端通过连接轴连接在曲柄上，控制器的驱动信号连接至减速机的伺服电机，所述的动感座椅动态起始点确定方法是：切断减速机伺服电机的电源，动感座椅通过自重压迫支撑连杆下沉至物理原点；接通减速机伺服电机电源，启动伺服电机，将控制器接收到的伺服电机编码器从物理原点送出的第一个信号确定为动感座椅动态起始原点信号，然后控制器根据已知的减速器参数计算出座椅的动态数据进行座椅的动感控制。
此种方法改变了传统的传感器定位的控制模式，控制更加可靠、方便，不易出事故。
所述方法中，对结构的进一步要求是，所述曲柄包括前后两块钢板，所述支撑连杆的一端通过十字连接轴连接在两块钢板之间，所述曲柄轴分为两段分别设置在两块钢板上，两块钢板通过各自的曲柄轴同心转动设置在所述机座上，所述十字连接轴围绕曲柄轴从0度至360度之间无旋转死角；所述三个曲柄连杆驱动机构在座椅平台上的三个支撑呈等腰三角形设置，其中，在座椅平台前侧的支撑是等腰三角形顶角，等腰三角形顶角支撑的曲柄旋转面垂直于两底角支撑的连接线，等腰三角形底角支撑的曲柄旋转面与顶角支撑的曲柄旋转面的夹角是在30度至60度之间。
Claims (10)
1.由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅，包括座椅平台、底座平台和控制器，在所述座椅平台和底座平台之间设置有辅助支撑，其特征在于，所述电动动感座椅还包括有多个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构，所述多个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构环绕辅助支撑设置在座椅平台和底座平台之间；所述带有减速功能的曲柄连杆驱动机构包括机座、曲柄、支撑连杆和减速机，所述减速机包括减速器和与减速器输入轴连接的伺服电机，所述机座固定在底座平台上，所述减速器固定在机座上，所述曲柄通过在曲柄上设置的曲柄轴孔连接在减速器的输出轴上，所述支撑连杆的一端通过万向联轴器与座椅平台连接，所述支撑连杆的另一端通过万向联轴器连接在曲柄的一端，在座椅平台和底座平台之间设置有曲柄运动限位传感器，所述传感器信号连接至控制器，控制器的驱动信号连接至减速机的伺服电机。
2.根据权利要求1所述的由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅，其特征在于，所述多个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构是三个，所述三个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构在所述座椅平台和底座平台之间呈三角形设置。
3.根据权利要求1所述的由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅，其特征在于，所述曲柄包括前后两块长条形钢板，两块长条形钢板的中间设置有通孔，一个带有曲柄轴孔的曲柄轴套穿过通孔将两块长条形钢板固定连接在一起，所述的万向联轴器在长条形钢板的一端侧，并固定在两块长条形钢板之间。
4.根据权利要求1所述的由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅，其特征在于，所述传感器是接近开关，接近开关设置在带减速功能的曲柄连杆驱动机构的机座上。
5.由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅，包括座椅平台、底座平台，其特征在于，在所述座椅平台和底座平台之间设置至少三个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构，所述曲柄连杆驱动机构包括机座、曲柄、支撑连杆和减速机，所述减速机包括减速器和与减速器输入轴连接的伺服电机，所述机座固定在底座平台上，所述减速器固定在机座上，所述曲柄通过在曲柄上设置的曲柄轴连接在减速器的输出轴上，所述支撑连杆的一端通过万向联轴器与座椅平台连接，所述支撑连杆的另一端通过连接轴与曲柄连接，曲柄带动座椅平台上下移动。
6.根据权利要求5所述的由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅，其特征在于，所述曲柄包括前后两块钢板，所述支撑连杆的另一端通过十字连接轴连接在两块钢板之间，所述曲柄轴分为两段分别设置在两块钢板上，两块钢板通过各自的曲柄轴同心转动设置在所述机座上，所述十字连接轴围绕曲柄轴从0度至360度之间无旋转死角。
7.根据权利要求5所述的由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅，其特征在于，所述座椅平台和底座平台之间设置三个所述曲柄连杆驱动机构，所述三个曲柄连杆驱动机构在座椅平台上的三个支撑呈等腰三角形设置，其中，在座椅平台前侧的支撑是等腰三角形顶角，等腰三角形顶角支撑的曲柄旋转面垂直于两底角支撑的连接直线，等腰三角形底角支撑的曲柄旋转面与顶角支撑的曲柄旋转面的夹角是在30度至60度之间。
8.根据权利要求5所述的由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅，其特征在于，所述底角支撑的曲柄旋转面与顶角支撑的曲柄旋转面的夹角是45度。
9.一种电动动感座椅运动原点确定方法，其特征在于，所述方法是基于由曲柄连杆机构带动的电动动感座椅的动态起始点确定方法，包括座椅平台、底座平台和控制器，在所述座椅平台和底座平台之间设置三个带有减速功能的曲柄连杆驱动机构，所述曲柄连杆驱动机构包括机座、曲柄、支撑连杆和减速机，所述减速机包括减速器和与减速器输入轴连接的伺服电机，所述机座固定在底座平台上，所述减速器固定在机座上，所述曲柄通过在曲柄上设置的曲柄轴连接在减速器的输出轴上，所述支撑连杆的一端通过万向联轴器与座椅平台连接，所述支撑连杆的另一端通过连接轴连接在曲柄上，控制器的驱动信号连接至减速机的伺服电机，所述的动感座椅动态起始点确定方法是：切断减速机伺服电机的电源，动感座椅通过自重压迫支撑连杆下沉至物理原点；接通减速机伺服电机电源，启动伺服电机，将控制器接收到的伺服电机编码器从物理原点送出的第一个信号确定为动感座椅动态起始原点信号。
10.根据权利要求9所述的一种电动动感座椅运动原点确定方法，其特征在于，所述曲柄包括前后两块钢板，所述支撑连杆的一端通过十字连接轴连接在两块钢板之间，所述曲柄轴分为两段分别设置在两块钢板上，两块钢板通过各自的曲柄轴同心转动设置在所述机座上，所述十字连接轴围绕曲柄轴从0度至360度之间无旋转死角；所述三个曲柄连杆驱动机构在座椅平台上的三个支撑呈等腰三角形设置，其中，在座椅平台前侧的支撑是等腰三角形顶角，等腰三角形顶角支撑的曲柄旋转面垂直于两底角支撑的连接直线，等腰三角形底角支撑的曲柄旋转面与顶角支撑的曲柄旋转面的夹角是在30度至60度之间。
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