CN104274985B - 能实现三维空间运动的飞行装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能实现三维空间运动的飞行装置，包括：具有同一平面纵向平行安装的两条导轨的导轨组件；两组纵向水平运动机构，分别安置于两条导轨上；两组竖直升降驱动机构，每组竖直升降驱动机构中的每个竖直升降驱动机构固装在每组纵向水平运动机构中对应的一个纵向水平运动机构下方，且每个竖直升降驱动机构分别连接一根或两根钢丝绳，且每根钢丝绳的自由端具有套环；多个套环连接件，每个套环连接件至少将一组竖直升降驱动机构的一个竖直升降驱动机构上的一根或两根钢丝绳与另一组竖直升降驱动机构的一个竖直升降驱动机构上的一根或两根钢丝绳连接在一起。本发明的飞行装置可以实现三维空间运动，结构简单，使用方便，表演效果好。

Description

能实现三维空间运动的飞行装置

技术领域

本发明涉及一种用于表演时产生特技效果用的飞行装置，尤其涉及一种能实现三维空间运动的飞行装置。

背景技术

空中飞行表演已广泛应用于舞台表演、体育场馆表演等领域，俗称威亚装置。目前常用的威亚装置通常是将移动小车吊挂在钢索上或行走支架上，通过卷扬机设备驱动移动小车的纵向水平移动和实现演员或吊装重物的竖直方向移动，由于沿竖直方向移动和纵向水平移动只能使演员或重物实现二维方向的运动，因此表演效果不佳。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的问题，提供能实现三维空间运动的飞行装置，其通过连接两个二维运动的装置而使吊装的演员或重物实现三维的空间运动，结构简单，使用方便，表演效果好。

为实现本发明的上述目的，本发明的能实现三维空间运动的飞行装置包括：导轨组件，包括在同一水平面上纵向平行安装的两条导轨；两组纵向水平运动机构，分别安置于两条导轨上且沿导轨方向纵向水平移动；两组竖直升降驱动机构，每组竖直升降驱动机构中的每个竖直升降驱动机构固定安装在每组纵向水平运动机构中对应的一个纵向水平运动机构的下方，并且每个竖直升降驱动机构分别连接一根或两根钢丝绳，且每根钢丝绳的自由端具有套环；多个套环连接件，其每个套环连接件至少将一组竖直升降驱动机构中的一个竖直升降驱动机构上的一根或两根钢丝绳与另一组竖直升降驱动机构中的一个竖直升降驱动机构上的一根或两根钢丝绳连接在一起，从而使所述套环连接件随着钢丝绳的伸缩而在两条导轨之间移动。

优选地，导轨组件还包括：固定安装在栅顶上的两条型钢；间隔设置在每条型钢下的多个导轨固定架，所述每个导轨固定架的上部固定连接对应的型钢，下部固定连接对应的导轨；固定安装在每条导轨上的供电部，所述供电部具有与固定电源相连通的导电槽。

优选地，每个纵向水平运动机构包括：安装在相应的导轨上的运行小车；其一端固定连接所述运行小车的滑导线组件、其另一端滑动连接所述导电槽。

优选地，所述滑导线组件包括：与所述导电槽滑动接触的集电刷；其一端与所述集电刷连接的滑导线、其另一端与所述运行小车连接，以便为运行小车提供电能。

优选地，每个运行小车包括：驱动小车，包括驱动电机、其输入端与所述驱动电机的输出轴连接的传动机构、与所述传动机构的输出端连接的驱动轮以及小车架体，所述驱动电机和传动机构均固定在小车架体上，所述驱动轮安置在导轨的上表面，所述驱动电机通过传动机构将动力传递给驱动轮，从而使驱动小车沿导轨方向纵向水平移动；与所述驱动小车通过连接梁连接的从动小车，包括从动轮和小车架体，所述从动轮安置在导轨的上表面，所述从动小车在驱动小车的带动下沿导轨方向纵向水平移动。

优选地，所述传动机构包括：与所述驱动电机的输出轴固定连接的蜗杆；与所述蜗杆连接的蜗轮；其一端与所述蜗轮固定连接的传动轴，其另一端与所述驱动轮固定连接；其中，所述小车架体上固定安装有用于固定所述传动轴的轴承座，且所述小车架体的上下端部分别安装有两排行走轮，所述两排行走轮分别与导轨的两侧接触，且每排行走轮包括两个行走轮。

优选地，每个竖直升降驱动机构固定连接在相应的所述连接梁的下方，每个竖直升降驱动机构包括：固定连接在所述连接梁下方的升降吊架；通过连接件固定连接在所述升降吊架上的电机架体；固定安装在所述电机架体上的电机驱动机构；与所述电机驱动机构连接的卷筒组件。

优选地，所述电机驱动机构具有两根输出轴，且所述输出轴为同轴输出；所述卷筒组件具有两个卷筒，所述每一个卷筒与所述电机驱动机构的一根输出轴固定连接；其中，每个所述卷筒上缠绕着一根钢丝绳，且所述钢丝绳自由端的套环位于所述升降吊架的下方，通过所述电机驱动机构的两根输出轴带动两个卷筒同步正转和反转，使缠绕在所述两个卷筒上的钢丝绳同步下降和上升。

优选地，所述两个卷筒分别为第一卷筒和第二卷筒，位于所述第一卷筒的一侧且在所述升降吊架上固定安装有一个凸轮行程开关，所述凸轮行程开关的凸轮轴通过联轴器与所述第一卷筒固定连接。

优选地，所述升降吊架的下端至少安装有一个接近开关组件，所述接近开关组件包括：固定安装在所述升降吊架下端的固定部，其上设置有接近开关；转动安装在所述升降吊架下端的转动部，其上设置有钢丝绳穿过的小孔，且所述小孔孔径小于套环的外径。

与现有技术相比，本发明的能实现三维空间运动的飞行装置具有如下突出的优点：

1）本发明的飞行装置由两组可以实现二维运动的飞行装置组成，因此结构简单，使用方便；

2）本发明飞行装置中的套环连接件可在三维空间内运动，因此可使吊挂于其下的飞行件实现三维空间内的运动，因此运动效果好，增加了表演的可观性；

3）可以采用本发明的套环连接件，将现有技术中可以实现二维空间运动的两组飞行装置中的套环连接，从而实现三维空间的运动，因此改造成本低，大量减少了研发与制造的费用。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明能实现三维空间运动的飞行装置的结构示意图；

图2是图1所示A部分放大图；

图3是图1所示的A部分放大图的侧视图；

图4是图2所示B部分放大图；

图5是图3所示C部分放大图；

图6是本发明的套环连接件的结构示意图。

附图标记说明：1-导轨组件；11-导轨；12-型钢；13-导轨固定架；14-供电部；141-导电槽；2-纵向水平运动机构；21-运行小车；211-驱动小车；2111-驱动电机；2112-驱动轮；2113-小车架体；2114-蜗杆；2115-蜗轮；2116-传动轴；2117-轴承座；2118-行走轮；212-从动小车；213-连接梁；22-滑导线组件；221-集电刷；3-竖直升降驱动机构；31-升降吊架；32-电机架体；33-电机驱动机构；34-卷筒组件；341-第一卷筒；342-第二卷筒；35-钢丝绳；351-套环；36-凸轮行程开关；37-联轴器；38-接近开关组件；381-固定部；382-转动部；4-套环连接件；41-本体；41a、41b-弯折部；42-压板；43-螺母；5-栅顶；6-连接件。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种能够在三维空间内运动的飞行装置，其结构简单，运动效果好，并且可采用现有的二维飞行装置进行改造，改造成本低。

需要指出的是，本文中涉及的上、下、左、右等方位词是以图1至图6中零部件位于图中及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表述技术方案的清楚及方便。应当理解，本文所采用的方位词不应限制本申请文件请求保护的范围。

需要指出的是，本发明的实施方式中功能相同或相通的结构或构件在图中用相同的标记进行标示。

本发明的能实现三维空间运动的飞行装置包括：导轨组件1，包括在同一水平面上纵向平行安装的两条导轨11；两组纵向水平运动机构2，分别安置于两条导轨11上且沿导轨方向纵向水平移动；两组竖直升降驱动机构3，每组竖直升降驱动机构中的每个竖直升降驱动机构固定安装在每组纵向水平运动机构2中对应的一个纵向水平运动机构的下方，并且每个竖直升降驱动机构分别连接一根或两根钢丝绳，且每根钢丝绳的自由端具有套环；多个套环连接件4，其每个套环连接件至少将一组竖直升降驱动机构中的一个竖直升降驱动机构上的一根或两根钢丝绳与另一组竖直升降驱动机构中的一个竖直升降驱动机构上的一根或两根钢丝绳连接在一起，从而使所述套环连接件随着钢丝绳的伸缩而在两条导轨之间移动；其中，当所述竖直升降驱动机构随着与其连接的纵向水平运动机构纵向水平移动时，其上连接的钢丝绳带动套环连接件进行纵向水平移动，并且当所述竖直升降驱动机构伸缩钢丝绳时，使得套环连接件在两条导轨之间移动，从而实现套环连接件的三维空间运动。

每组纵向水平运动机构至少包括一个纵向水平运动机构，下面的实施例通过从每组纵向水平运动机构选用一个纵向水平运动机构为例，来详细介绍本发明的能实现三维空间运动的飞行装置。

如图1所示，本实施例的能实现三维空间运动的飞行装置包括：具有两条导轨的导轨组件1，所述两条导轨在同一水平面上纵向平行安装；两个纵向水平运动机构2，分别安置于两条导轨上；两个竖直升降驱动机构3，分别对应地固定安装在每个纵向水平运动机构2的下方，并且每个竖直升降驱动机构分别连接两根钢丝绳，且每根钢丝绳的自由端具有套环；一个套环连接件4，其将一个竖直升降驱动机构上的两根钢丝绳与另一个竖直升降驱动机构上的两根钢丝绳连接在一起。

其中，每个纵向水平运动机构2沿导轨方向纵向水平移动时，与每个纵向水平运动机构2固定连接的对应的竖直升降驱动机构3也沿导轨方向纵向水平移动，其上连接的钢丝绳35带动套环连接件4进行纵向水平移动，并且当竖直升降驱动机构3同时伸缩钢丝绳35时，套环连接件4在两条导轨之间的三维空间运动。

下面对本发明实现三维运动的飞行装置的各组件详细描述。

如图1、2、3所示，导轨组件1包括：两条纵向平行安装的导轨11；固定安装在栅顶5上的两条型钢12，所述型钢优选为H型钢；等间距间隔设置在每条型钢12下的多个导轨固定架13，其每个导轨固定架的上部固定连接对应的型钢12，下部固定连接对应的导轨11；固定安装在每条导轨11上并且与该导轨等长铺设的供电部14，用于为纵向水平运动机构2提供电能，具体地，如图4所示，供电部14具有与固定电源相连通的导电槽141。

如图2、3、4所示，每个纵向水平运动机构2包括：安装在相应的导轨11上的运行小车21；其一端固定连接运行小车21的滑导线组件22，其另一端滑动连接导电槽141。具体地，如图4所示，滑导线组件22包括集电刷221和滑导线，集电刷221与导电槽141滑动接触，以便集取运行小车纵向水平移动的电能；滑导线一端与集电刷221连接，另一端与运行小车连接（图中未示出），以便为运行小车纵向水平移动传输电能。

纵向水平运动机构2实现沿导轨方向纵向水平移动的原理如下：固定铺设在导轨上的供电部由于与固定电源连接，因此其导电槽内具有电能，运行小车在初始动能的作用下带动与其连接的滑导线组件运动，从而滑导线组件的集电刷与导电槽滑动接触来不断获取电能，而滑导线将获取的电能传输给运行小车，为运行小车的运动提供持续动力。

如图3所示，运行小车21包括驱动小车211和从动小车212，从动小车通过连接梁213与驱动小车211连接，并且从动小车在驱动小车的带动下沿导轨方向纵向水平移动。运行小车移动时，间隔安置在导轨上的驱动小车和从动小车可起到相互配重平衡的作用，使运行小车平稳地沿导轨移动。

如图3、4、5所示，驱动小车211包括驱动电机2111、其输入端与驱动电机的输出轴连接的传动机构、与传动机构的输出端连接的驱动轮2112以及小车架体2113，驱动电机和传动机构均固定在小车架体上。具体的，如图5所示，传动机构包括：与驱动电机2111的输出轴固定连接的蜗杆2114；与蜗杆连接的蜗轮2115；传动轴2116，如图4所示，传动轴的一端与蜗轮固定连接，另一端与驱动轮2112固定连接。优选的，传动轴与蜗轮和驱动轮均通过平键固定连接，并且为了使传动轴能够平稳传递动力，在小车架体上固定安装有用于固定传动轴2116的轴承座2117。

如图4所示，驱动小车沿导轨方向纵向水平移动时，驱动轮2112安置在导轨上表面上并在传动轴的驱动下沿导轨上表面滚动，为了使驱动轮沿导轨上表面平稳运行，不发生横向偏移而脱轨，在小车架体的上下端部并且对应于导轨的上下端分别安装有两排行走轮2118，每排行走轮包括两个行走轮，两排行走轮分别与导轨的横向两侧滚动接触，这样两排行走轮在顺着轨道两侧滚动的同时，保证了驱动轮沿导轨上表面的运行轨迹。

如图3所示，从动小车212包括从动轮和小车架体，从动小车在驱动小车带动下同时沿导轨方向纵向水平移动，同样从动轮也安置在导轨上表面上并沿导轨上表面滚动，为了使从动轮沿导轨上表面直线运行，不发生横向偏移而脱轨，在小车架体的上下端部并且对应于导轨的上下端分别安装有两排行走轮。

如图2、3所示，每个纵向水平运动机构2的下方固定连接一个竖直升降驱动机构3，具体的，每个竖直升降驱动机构3固定连接在相应的连接梁213的下方，且每个竖直升降驱动机构3包括：固定连接在连接梁下方的升降吊架31；通过连接件6固定连接在升降吊架31上的电机架体32，连接件6选用槽钢，其上端固定在升降吊架上，下端与电机架体固定连接；固定安装在电机架体上的电机驱动机构33；与电机驱动机构连接的卷筒组件34。

如图3所示，电机驱动机构33具有两根输出轴，且这两根输出轴为同轴输出；相应的，卷筒组件34具有两个卷筒，每一个卷筒与电机驱动机构的一根输出轴固定连接，优选地，卷筒与电机驱动机构的输出轴通过平键连接，当电机驱动机构的两根输出轴同时正转和反转时，可带动两个卷筒同步正转和反转。其中，如图3所示，每个卷筒上缠绕着一根钢丝绳35，且每根钢丝绳自由端的套环351位于升降吊架31的下方并处于同一高度，当两个卷筒在电机驱动机构的驱动下同步转动时，两根钢丝绳随着两个卷筒的转动而同步伸缩，本发明为了更加安全平稳的悬吊重物，两根钢丝绳同时悬挂一个重物，这样悬吊的重物随着两根钢丝绳的同步伸缩而在同一竖直方向上平稳升降，实现在竖直方向上的运动。

如图3所示，两个卷筒分别为第一卷筒341和第二卷筒342，为了控制钢丝绳悬吊的重物升降的位置，位于第一卷筒的一侧且在升降吊架31上固定安装有一个凸轮行程开关36，该凸轮行程开关的凸轮轴通过联轴器37与第一卷筒341固定连接；其中，凸轮行程开关36内设置有钢丝绳下降的行程数，第一卷筒带动与其连接的凸轮轴正转时，钢丝绳下降，当钢丝绳下降到规定高度时，凸轮轴端的凸轮触动凸轮行程开关的微动开关，电机驱动机构停转，悬吊重物停在指定位置。

如图3所示，升降吊架31的下端至少安装有一个接近开关组件38，以一个接近开关组件为例，该接近开关组件对应于左侧的一根钢丝绳35安装在升降吊架的左下端，且该接近开关组件包括：固定安装在升降吊架31左下端的固定部381，其上设置有接近开关；对应于上述固定部转动安装在升降吊架左下端的转动部382，其上设置有钢丝绳可穿过的小孔，且小孔孔径小于套环的外径，钢丝绳可通过该小孔自由伸缩，套环不能穿过该小孔。左侧卷筒反转时，钢丝绳上升，当套环被小孔卡住时，上升的钢丝绳便带动转动部一起上升，当转动部接近接近开关时，接近开关动作，电机驱动机构停转，悬吊重物停在指定位置。优选地，为了控制可靠，也可在升降吊架的右下端对应于右侧的一根钢丝绳35安装一个接近开关组件，其结构原理同左下端安装的接近开关组件，不再赘述。

本实施例中，安装在一条导轨上的一个纵向水平运动机构2和与其连接的竖直升降驱动机构3可实现在二维空间内运动，如果将分别位于两条导轨上的两个竖直升降驱动机构3所驱动的套环通过套环连接件4连接起来，可实现套环连接件4在两条导轨之间的三维空间内运动。如图6所示，套环连接件4包括：本体41；安装于本体41上的连接组件，从竖直升降驱动机构上取出的套环通过连接组件安装在本体41上。其中，本体41上设有两个向下的弯折部41a、41b；连接组件具有将套环分别别固定在两个弯折部41a、41b的弯折处的压板42和将压板42固定于两个弯折部41a、41b的螺母43。

下面对本实施例的三维空间运动进行详细描述，如图1所示，假设图中虚线所示是套环连接件4的初始位置，此时，如果两个纵向水平运动机构分别沿两条导轨纵向水平移动时，并且对应的两个竖直升降驱动机构3驱动钢丝绳进行相应卷缩，位于左侧的钢丝绳卷缩长度长于右侧的钢丝绳，则连接左右两侧钢丝绳的套环连接件将到达如图1中实线所示的位置。也就是说，通过纵向水平运动机构和竖直升降驱动机构的配合动作，可以使套环连接件实现在导轨之间的三维空间内的运动，从而使吊装于套环连接件下方的重物实现三维空间内的运动。

在本发明中，每组纵向水平运动机构包括多个纵向水平运动机构，根据现场的实际情况，可以从每组纵向水平运动机构中选取一个纵向水平运动机构，再将分别与两个纵向水平运动机构连接的两个竖直升降驱动机构下的套环采用套环连接件连接在一起；也可以从每组纵向水平运动机构中选取多个纵向水平运动机构，再将分别与每两个纵向水平运动机构连接的两个竖直升降驱动机构下的套环采用套环连接件连接在一起，从而可以通过多个套环连接件悬吊多个用于表演的重物，并使多个重物实现三维空间内的运动，从而极大增强演出的视觉效果。

尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种能实现三维空间运动的飞行装置，其特征在于，包括：

导轨组件，包括在同一水平面上纵向平行安装的两条导轨；

两个纵向水平运动机构，分别安置于所述的在同一水平面上纵向平行安装的两条导轨上，且沿导轨方向纵向水平移动；

两个竖直升降驱动机构，分别地固定安装在每个纵向水平运动机构的下方，并且每个竖直升降驱动机构分别连接一根或两根钢丝绳；

多个套环连接件，其每个套环连接件至少将一个竖直升降驱动机构上的一根或两根钢丝绳与另一个竖直升降驱动机构上的一根或两根钢丝绳连接在一起，从而使所述套环连接件随着钢丝绳的伸缩而在两条导轨之间移动；

其中，每根连接所述竖直升降驱动机构的钢丝绳的自由端具有套环；

其中，位于两条导轨上的两个竖直升降驱动机构所驱动的套环通过套环连接件连接起来；

其中，当所述竖直升降驱动机构随着与其连接的纵向水平运动机构纵向水平移动时，其上连接的钢丝绳带动套环连接件进行纵向水平移动，并且当所述竖直升降驱动机构伸缩钢丝绳时，使得套环连接件在两条导轨之间移动，从而实现套环连接件的三维空间运动。

2.根据权利要求1所述的能实现三维空间运动的飞行装置，其特征在于，导轨组件还包括：

固定安装在栅顶上的两条型钢；

间隔设置在每条型钢下的多个导轨固定架，所述每个导轨固定架的上部固定连接对应的型钢，下部固定连接对应的导轨；

固定安装在每条导轨上的供电部，所述供电部具有与固定电源相连通的导电槽。

3.根据权利要求2所述的能实现三维空间运动的飞行装置，其特征在于，每个纵向水平运动机构包括：

安装在相应的导轨上的运行小车；

其一端固定连接所述运行小车的滑导线组件、其另一端滑动连接所述导电槽。

4.根据权利要求3所述的能实现三维空间运动的飞行装置，其特征在于，所述滑导线组件包括：

与所述导电槽滑动接触的集电刷；

其一端与所述集电刷连接的滑导线、其另一端与所述运行小车连接，以便为运行小车提供电能。

5.根据权利要求4所述的能实现三维空间运动的飞行装置，其特征在于，每个运行小车包括：

驱动小车，包括驱动电机、其输入端与所述驱动电机的输出轴连接的传动机构、与所述传动机构的输出端连接的驱动轮以及小车架体，所述驱动电机和传动机构均固定在小车架体上，所述驱动轮安置在导轨的上表面，所述驱动电机通过传动机构将动力传递给驱动轮，从而使驱动小车沿导轨方向纵向水平移动；

与所述驱动小车通过连接梁连接的从动小车，包括从动轮和小车架体，所述从动轮安置在导轨的上表面，所述从动小车在驱动小车的带动下沿导轨方向纵向水平移动。

6.根据权利要求5所述的能实现三维空间运动的飞行装置，其特征在于，所述传动机构包括：

与所述驱动电机的输出轴固定连接的蜗杆；

与所述蜗杆连接的蜗轮；

其一端与所述蜗轮固定连接的传动轴、其另一端与所述驱动轮固定连接；

其中，所述小车架体上固定安装有用于固定所述传动轴的轴承座，且所述小车架体的上下端部分别安装有两排行走轮，所述两排行走轮分别与导轨的两侧接触，且每排行走轮包括两个行走轮。

7.根据权利要求6所述的能实现三维空间运动的飞行装置，其特征在于，每个竖直升降驱动机构固定连接在相应的所述连接梁的下方，每个竖直升降驱动机构包括：

固定连接在所述连接梁下方的升降吊架；

通过连接件固定连接在所述升降吊架上的电机架体；

固定安装在所述电机架体上的电机驱动机构；

与所述电机驱动机构连接的卷筒组件。

8.根据权利要求7所述的能实现三维空间运动的飞行装置，其特征在于，所述电机驱动机构具有两根输出轴，且所述输出轴为同轴输出；所述卷筒组件具有两个卷筒，所述每一个卷筒与所述电机驱动机构的一根输出轴固定连接；

其中，每个所述卷筒上缠绕着一根钢丝绳，且所述钢丝绳自由端的套环位于所述升降吊架的下方，通过所述电机驱动机构的两根输出轴带动两个卷筒同步正转和反转，使缠绕在所述两个卷筒上的钢丝绳同步下降和上升。

9.根据权利要求8所述的能实现三维空间运动的飞行装置，其特征在于，所述两个卷筒分别为第一卷筒和第二卷筒，位于所述第一卷筒的一侧且在所述升降吊架上固定安装有一个凸轮行程开关，所述凸轮行程开关的凸轮轴通过联轴器与所述第一卷筒固定连接。

10.根据权利要求9所述的能实现三维空间运动的飞行装置，其特征在于，所述升降吊架的下端至少安装有一个接近开关组件，所述接近开关组件包括：

固定安装在所述升降吊架下端的固定部，其上设置有接近开关；

转动安装在所述升降吊架下端的转动部，其上设置有钢丝绳穿过的小孔，且所述小孔孔径小于套环的外径。