CN109463862A - 一种户外伞自动转向折角装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种户外伞自动转向折角装置，通过折角机构和旋转机构实行户外伞的朝向调整，其折角机构是电机带动锥齿轮将水平转动转化为圆柱齿轮和折角齿轮之间的反向相对旋转运动，其旋转机构是电机带动行星齿轮和与行星齿轮相配合的齿轮套的旋转，从而带动与齿轮套相连的装有折角机构的中柱上部转动。折角机构和旋转机构均由CPU进行控制，CPU根据安装在伞骨上的光传感器接收到的信号做出阳光位置判断，再对折角机构和旋转机构的电机发出动作指令，从而实现户外伞的自动追光功能。同时在伞顶上还设有风速传感器和震动传感器，在检测到风力或震动频率达到设定值时，能自动摆正并关伞，从而起到保护作用。

Description

一种户外伞自动转向折角装置

技术领域

本发明涉及户外伞技术领域，尤其涉及一种户外伞自动转向折角装置。

背景技术

户外伞常用于遮阳遮风挡雨，下雨时，雨会随着风向改变下落的方向，晴天时，太阳也会随着时间的变化而改变照射的角度，因此适时的调整户外伞的伞面朝向是非常有必要的。现有的调整方式以手动调整为主，利用转动把手带动伞柄和伞面转动，转动把手突出于伞柄杆面，存在安全隐患，且不利于收纳，同时把手力臂短，操作时较费力，且旋转后不易固定，容易倾倒，抗风性能较差。由于户外伞底座固定，重量大难以轻易移动，阳光照射的角度又是不固定的，如通过手动调整角度和伞面朝向是不可能完全满足要求的，因此需要发明一种能自动判断阳光照射的角度，自动旋转和折角的户外伞。

发明内容

本发明的目的在于提供一种户外伞自动转向折角装置，以实现在水平圆周面上，根据太阳的位置，自动轻松的调整户外伞的角度和方向，从而达到斜阳的效果。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种户外伞自动转向折角装置，其特征是：包括折角机构、旋转机构和自动控制系统，所述折角机构设置在旋转机构的上方；所述折角机构包括折角电机和锥齿轮组件，由折角电机控制锥齿轮组件实现上下两段连接管路的相对折角，所述旋转机构包括旋转电机和行星齿轮组件，所述旋转电机带动固定在中柱内的行星齿轮组件转动，所述折角机构与旋转机构之间通过上下管件连接固定；

所述自动控制系统用于实现自动折角和自动旋转，所述自动控制系统由数据采集模块、CPU和运动模块组成，所述数据采集模块采集阳光或风速数据，传递给CPU，所述CPU根据根据采集到的数据发出动作指令至运动模块；所述运动模块包括折角电机驱动模块、旋转电机驱动模块和开伞电机驱动模块；所述折角电机驱动模块连接折角电机，旋转电机驱动模块连接旋转电机，开伞电机驱动模块连接开伞电机。

优选的，所述折角机构包括折角电机、锥齿轮组件和固定套管，所述折角电机的电机输出轴连接锥齿轮组件，锥齿轮组件包括上锥齿轮、左右锥齿轮、圆柱齿轮和折角齿轮，所述上锥齿轮连接电机输出轴，左右锥齿轮有两个，分别连接圆柱齿轮的左右轴，并与上锥齿轮啮合，从而将上锥齿轮的水平旋转运动转化为圆柱齿轮的竖直旋转运动，所述折角齿轮上部为弧面齿轮，所述圆柱齿轮与折角齿轮啮合后，在折角齿轮的弧面上滚动；所述固定套管由过渡管、上折角管和下折角管组成，所述过渡管与上中柱相连，内装有折角电机，下方连接上折角管，所述上折角管与下折角管形成球面副，所述圆柱齿轮固定于上折角管内，折角齿轮固定于下折角管内，所述上折角管在电机带动下相对下折角管摆动；所述下折角管为连接旋转机构的上管件。

优选的，所述旋转机构包括行星齿轮组件、齿轮套、旋转电机和安装板，所述行星齿轮组件包括齿圈、小齿轮和齿轮轴，所述小齿轮有3个，均布的与齿圈内侧相啮合，所述齿轮轴置于齿圈中心，与各小齿轮均啮合，所述齿圈插入齿轮套内，齿轮轴穿过齿轮套与旋转电机的电机输出轴相连，所述齿轮套为连接折角机构的下管件，所述齿轮套连接固定套管的下折角管，旋转电机启动时带动折角机构旋转，所述旋转电机通过安装板与齿轮套连接固定，所述安装板同时连接户外伞的下中柱。

优选的，所述下折角管下端设有内螺纹，齿轮套外设有外螺纹，二者可拧紧固定。

优选的，所述安装板上还设有导电接口，装有PCB导电板，由绝缘垫圈、平面导通接触板、探针、导通接触板尼龙垫组成，用于导通上下段中柱的电路。

优选的，所述自动控制系统还包括控制按键，用户可以通过控制按键输入到CPU，控制折角的弯折和伸直，或者实现旋转的正转或反转。

优选的，所述CPU为单片机。

优选的，所述数据采集模块通过设置在伞骨上方的上下阳光传感器和左右阳光传感器采集阳光数据，所述上下阳光传感器给折角电机提供动作数据，所述左右阳光传感器给旋转电机提供动作数据。

优选的，所述数据采集模块还包括设置在伞盘顶部的风速传感器和震动传感器，所述CPU根据检测到的风速传感器和震动传感器的数据控制折角电机和开伞电机的动作。

本发明通过折角机构和旋转机构实行户外伞的朝向调整，其折角机构是电机带动锥齿轮将水平转动转化为圆柱齿轮和折角齿轮之间的反向相对旋转运动，其旋转机构是电机带动行星齿轮和与行星齿轮相配合的齿轮套的旋转，从而带动与齿轮套相连的装有折角机构的中柱上部转动。折角机构和旋转机构均由CPU进行控制，CPU根据安装在伞骨上的光传感器接收到的信号做出阳光位置判断，再对折角机构和旋转机构的电机发出动作指令，从而实现户外伞的自动追光功能。同时在伞顶上还设有风速传感器和震动传感器，在检测到风力或震动频率达到设定值时，能自动摆正并关伞，从而起到保护作用。本发明用于智能伞上，可远端遥控、近端伞旁操作，通过电机输出实现旋转折角功能，省时省力，结合自动感应控制技术，实现户外伞的智能化。

附图说明

图1是本发明折角机构的结构示意图。

图2是本发明旋转机构的结构示意图。

图3是本发明模块连接示意图。

图4是折角机构的锥齿轮组件结构示意图。

图5是旋转机构的行星齿轮组件结构示意图。

图中，1折角机构、2旋转机构、11折角电机、12锥齿轮组件、13固定套管、121上锥齿轮、122左右锥齿轮、123圆柱齿轮、124折角齿轮、131过渡管、132上折角管、133下折角管、21行星齿轮组件、22齿轮套、23旋转电机、24安装板、25PCB导电板、211齿圈、212小齿轮、213齿轮轴。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述，但本发明的实施方式不限于此。

图1～5是本发明的优选方案，包括折角机构1和旋转机构2，折角机构1设置在旋转机构2的上方，折角机构1与旋转机构2之间通过上下管件连接固定。

折角机构1包括折角电机11、锥齿轮组件12和固定套管13，由折角电机11控制锥齿轮组件12实现上下两段连接管件的相对折角，折角电机11的电机输出轴连接锥齿轮组件12，锥齿轮组件12包括上锥齿轮121、左右锥齿轮122、圆柱齿轮123和折角齿轮124，上锥齿轮121连接电机输出轴，左右锥齿轮122有两个，分别连接圆柱齿轮123的左右轴，并与上锥齿轮121啮合，从而将上锥齿轮121的水平旋转运动转化为圆柱齿轮123的竖直旋转运动，折角齿轮124上部为弧面齿轮，圆柱齿轮123与折角齿轮124啮合后，即可在折角齿轮124的弧面上滚动。固定套管13由过渡管131、上折角管132和下折角管133组成，过渡管131与上中柱相连，内装有折角电机11，下方连接上折角管132，上折角管132与下折角管133形成球面副，将圆柱齿轮123固定于上折角管132内，折角齿轮124固定于下折角管133内，即使得上折角管132在电机带动下相对下折角管133摆动。下折角管133为连接旋转机构2的上管件。折角电机11为带刹车自锁功能的电机，可在折角齿轮124的0～35°弧面范围内实现任意角度的停止。

旋转机构2包括行星齿轮组件21、齿轮套22、旋转电机23和安装板24，旋转电机23带动固定在中柱内的行星齿轮组件21转动，行星齿轮组件21包括齿圈211、小齿轮212和齿轮轴213，小齿轮212有多个(两个以上，本实施例为3个)，均布的与齿圈211内侧相啮合，齿轮轴213置于齿圈中心，与各小齿轮212均啮合，齿圈211插入齿轮套22内，齿轮轴213则穿过齿轮套22与旋转电机23的电机输出轴相连，齿轮套22为连接折角机构1的下管件，连接固定套管13的下折角管133，则旋转电机23启动时即可带动折角机构1旋转，本实施例中，下折角管133下端设有内螺纹，齿轮套22外设有外螺纹，二者可拧紧固定。旋转电机23通过安装板24与齿轮套22连接固定，安装板24同时连接户外伞的下中柱，安装板24上还设有导电接口，装有PCB导电板25，由绝缘垫圈、平面导通接触板、探针、导通接触板尼龙垫组成，用于导通上下段中柱的电路，包括折角机构1和旋转机构2的电路。

本发明通过自动控制系统实现自动折角和自动旋转，自动控制系统是由数据采集模块、CPU、控制按键和运动模块组成的，数据采集模块采集阳光或风速数据，传递给CPU，CPU根据根据采集到的数据发出动作指令至运动模块。运动模块包括折角电机驱动模块、旋转电机驱动模块和开伞电机驱动模块，折角电机驱动模块连接折角电机11，旋转电机驱动模块连接旋转电机23，开伞电机驱动模块连接开伞电机。

用户可以通过控制按键输入到CPU，控制折角的弯折和伸直，或者实现旋转的正转或反转。CPU可以是单片机控制器，也可以是PLC控制器或其他控制模块，本实施例采用单片机控制。

数据采集模块通过设置在伞骨上方的上下阳光传感器和左右阳光传感器采集阳光数据，上下阳光传感器给折角电机11提供动作数据，左右阳光传感器给旋转电机23提供动作数据。当太阳照射角度上下偏差，上下阳光传感器信号跟着偏差，信号送到CPU，CPU输出折角驱动信号，驱动折角电机正转或反转，当CPU检测到上下阳光传感器没有偏差时候，停止输出驱动信号，折角电机停止。当太阳照射角度左右偏差，左右阳光传感器信号跟着偏差，信号送到CPU，CPU输出旋转驱动信号，驱动折旋转电机正转或反转，当CPU检测到左右传感器没有偏差时候，停止输出驱动信号，则旋转电机停止。

数据采集模块还包括设置在伞盘顶部的风速传感器和震动传感器，CPU根据检测到的风速传感器和震动传感器的数据控制折角电机11和开伞电机的动作。当风吹动伞导致震动，或者风速传感器输出风速信号，CPU收到震动传感器或风速传感器的信号，CPU折角反转控制端口输出高电平给折角电机驱动模块，折角电机驱动模块驱动折角电机反转，伞骨变直，经过一段时间当伞骨完全直立，CPU关伞端口输出高电平给开伞电机驱动模块，开伞电机反转，伞关闭。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，仍属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种户外伞自动转向折角装置，其特征是：包括折角机构、旋转机构和自动控制系统，所述折角机构设置在旋转机构的上方；所述折角机构包括折角电机和锥齿轮组件，由折角电机控制锥齿轮组件实现上下两段连接管路的相对折角，所述旋转机构包括旋转电机和行星齿轮组件，所述旋转电机带动固定在中柱内的行星齿轮组件转动，所述折角机构与旋转机构之间通过上下管件连接固定；

所述自动控制系统用于实现自动折角和自动旋转，所述自动控制系统由数据采集模块、CPU和运动模块组成，所述数据采集模块采集阳光或风速数据，传递给CPU，所述CPU根据根据采集到的数据发出动作指令至运动模块；所述运动模块包括折角电机驱动模块、旋转电机驱动模块和开伞电机驱动模块；所述折角电机驱动模块连接折角电机，旋转电机驱动模块连接旋转电机，开伞电机驱动模块连接开伞电机。

2.根据权利要求1所述的一种户外伞自动转向折角装置，其特征在于：所述折角机构包括折角电机、锥齿轮组件和固定套管，所述折角电机的电机输出轴连接锥齿轮组件，锥齿轮组件包括上锥齿轮、左右锥齿轮、圆柱齿轮和折角齿轮，所述上锥齿轮连接电机输出轴，左右锥齿轮有两个，分别连接圆柱齿轮的左右轴，并与上锥齿轮啮合，从而将上锥齿轮的水平旋转运动转化为圆柱齿轮的竖直旋转运动，所述折角齿轮上部为弧面齿轮，所述圆柱齿轮与折角齿轮啮合后，在折角齿轮的弧面上滚动；所述固定套管由过渡管、上折角管和下折角管组成，所述过渡管与上中柱相连，内装有折角电机，下方连接上折角管，所述上折角管与下折角管形成球面副，所述圆柱齿轮固定于上折角管内，折角齿轮固定于下折角管内，所述上折角管在电机带动下相对下折角管摆动；所述下折角管为连接旋转机构的上管件。

3.根据权利要求2所述的一种户外伞自动转向折角装置，其特征在于：所述旋转机构包括行星齿轮组件、齿轮套、旋转电机和安装板，所述行星齿轮组件包括齿圈、小齿轮和齿轮轴，所述小齿轮有3个，均布的与齿圈内侧相啮合，所述齿轮轴置于齿圈中心，与各小齿轮均啮合，所述齿圈插入齿轮套内，齿轮轴穿过齿轮套与旋转电机的电机输出轴相连，所述齿轮套为连接折角机构的下管件，所述齿轮套连接固定套管的下折角管，旋转电机启动时带动折角机构旋转，所述旋转电机通过安装板与齿轮套连接固定，所述安装板同时连接户外伞的下中柱。

4.根据权利要求3所述的一种户外伞自动转向折角装置，其特征在于：所述下折角管下端设有内螺纹，齿轮套外设有外螺纹，二者可拧紧固定。

5.根据权利要求3所述的一种户外伞自动转向折角装置，其特征在于：所述安装板上还设有导电接口，装有PCB导电板，由绝缘垫圈、平面导通接触板、探针、导通接触板尼龙垫组成，用于导通上下段中柱的电路。

6.根据权利要求1所述的一种户外伞自动转向折角装置，其特征在于：所述自动控制系统还包括控制按键，用户可以通过控制按键输入到CPU，控制折角的弯折和伸直，或者实现旋转的正转或反转。

7.根据权利要求1所述的一种户外伞自动转向折角装置，其特征在于：所述CPU为单片机。

8.根据权利要求1所述的一种户外伞自动转向折角装置，其特征在于：所述数据采集模块通过设置在伞骨上方的上下阳光传感器和左右阳光传感器采集阳光数据，所述上下阳光传感器给折角电机提供动作数据，所述左右阳光传感器给旋转电机提供动作数据。

9.根据权利要求8所述的一种户外伞自动转向折角装置，其特征在于：所述数据采集模块还包括设置在伞盘顶部的风速传感器和震动传感器，所述CPU根据检测到的风速传感器和震动传感器的数据控制折角电机和开伞电机的动作。