CN110013118A - 一种多功能工程制图教学用桌 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能工程制图教学用桌，包括底座、上桌面、中桌面、抬高装置、倾斜装置、舵机和电机，所述底座的顶部安装有抬高装置，且所述抬高装置的顶部设有倾斜装置；所述抬高装置与所述底座之间通过电机连接；所述倾斜装置内部安装有舵机。本发明的有益效果是：本发明可调节高度，倾斜度，储物空间大小。桌腿、抽屉支撑处均采用可调节装置，这样不仅可以在平整度不高的平面使用的同时，还针对每个人身高的不同，有效的调节工程绘图用桌的高低，以及抽屉空间的大小；伸缩的桌面可以针对每个人的需求，有效的调节倾斜度的大小，切实保证了不同的需要对应着不同的调整空间。

Description

一种多功能工程制图教学用桌

技术领域

本发明涉及一种教学用桌，具体为一种多功能工程制图教学用桌，属于工程绘图应用技术领域。

背景技术

目前我国市面上从事机械，土木工程，电气电路，甚至产品艺术绘图的人员群体十分庞大，而却作为针对性的专用工具仅仅具有了非常有限的专业性质，而且自身也具有很多缺点。现在一般使用的用的工程图学桌笨重，功能简陋，不便于学生和工作者进行工程绘图这种精细的工作。在这种情况下，行业中迫切的需要出现一款新式工图绘图桌椅，来提供更好的工程绘图体验。而解决这个问题，试图制作出一款能取代原本工程绘图用桌。绘图用桌,又被称为制图用桌、绘图用台和制图用台。经常被应用于建筑室内室外设计、建筑工程制图、机械结构绘图、美术艺术创作等领域的专业使用的工作用桌。绘图用桌也常见于高等学校、院校的工图教室,设计教室,绘图用桌就是绘图人员用来进行作图与绘图,用来张贴图纸,以及其他类似相关的工作所需要的一种绘图器具。

虽然现在市场上流行使用电脑软件工具来制图,但是对于相关工作从业者,尤其是对于初学者来说,手绘制图可以培养出新人的空间感和层次感甚至线条感于色彩感,这是一条必经之路。同时对于建筑设计的从业者和室内设计的从业者来说,能够很快的在商业合作者、顾客面前将自己所设计的想法能够展现出来,使用手工制图也是必不可少的一个环节。工程制图是在所有的理工科专业中,都可以说一门非常重要的学科。甚至说,可以作为一种专业所专用的的语言。同时工程制图也是所有的理工科中都必须掌握而且最为主要的一门基础知识专业技术课程。它可以更快地的培养学生的逻辑思维、空间思维的能力，也可以让学生更有效地掌握绘图基本知识。为之后的使用工具制图一个打基础的作用。同时,这是也是广大学校师生多年愿望。一套较好的工程制图的教学工具,可以提供一个舒适的学习空间。有利于学校教学质量的拔高,以及教学计划的顺利实实施。

作为工程绘图专用桌椅，十分不舒适，下方的槽硌手，对地面的平整度要求也很高。调节高地与倾斜度的功能操作复杂，不方便调整，结构过于简单，十分容易损坏，不美观的同时也容易发出噪声，因此，针对上述问题提出一种多功能工程制图教学用桌。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种多功能工程制图教学用桌。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种多功能工程制图教学用桌，包括底座、上桌面、中桌面、抬高装置、倾斜装置、舵机和电机，所述底座的顶部安装有抬高装置，且所述抬高装置的顶部设有倾斜装置；所述抬高装置与所述底座之间通过电机连接；所述倾斜装置内部安装有舵机；其中，

所述抬高装置包括销二、第一支撑杆、销三、下杆、六角螺栓、第二支撑杆、轮子、销六，所述第一支撑杆之间通过销三转动连接，且其中一根所述第一支撑杆的底部通过销二安装在所述底座上，另外一根所述第一支撑杆的底部通过销六连接轮子与所述底座；

所述倾斜装置包括摆杆座、摆杆A、摆杆B、舵机轴座、第一四型十字螺钉、第二四型十字螺钉、销四、销七、舵机轴、第四四型十字螺钉、销八、舵机、第二六角薄螺栓，所述摆杆座上安装有摆杆A和摆杆B，且所述摆杆A与摆杆B之间通过销四转动连接；所述摆杆A与所述上桌面的底部之间通过销八转动连接，且所述摆杆B与安装在所述舵机上的舵机轴连接，且所述舵机轴安装在舵机轴座上；所述舵机轴与舵机轴座之间通过第一四型十字螺钉固定；所述舵机与所述中桌面之间通过第二六角薄螺栓连接；所述上桌面与中桌面之间通过销七转动连接，且所述摆杆B与上桌面之间通过第四四型十字螺钉连接，且安装摆杆座一端的所述上桌面与中桌面之间通过第一六角薄螺栓、十字螺钉连接；

所述第二支撑杆的中部通过六角螺栓连接下杆，且所述下杆连接有支撑柱；所述支撑柱的底部通过平面圆锥滚子轴承连接支撑座，且所述支撑座连接电机的输出轴，且所述电机通过第三四型十字螺钉安装在所述底座上；所述电机通过型十字螺钉安装在直线电机座上。

优选的，相邻所述第一支撑杆之间通过销五连接；底部一端的所述第一支撑杆与所述底座之间通过销一连接，且另一端所述第一支撑杆与所述底座之间通过角接触球轴承连接。

优选的，所述舵机旋转角度为0°至90°。

优选的，所述上桌面与中桌面之间抵触，且所述上桌面与中桌面转动角度为0°至60°。

优选的，所述第一支撑杆与所述第二支撑杆之间形成平行四边形结构。

本发明的有益效果是：

（1）本发明采用可调整式设计，可调节高度，倾斜度，储物空间大小。桌腿、抽屉支撑处均采用可调节装置，这样不仅可以在平整度不高的平面使用的同时，还针对每个人身高的不同，有效的调节工程绘图用桌的高低，以及抽屉空间的大小；伸缩的桌面可以针对每个人的需求，有效的调节倾斜度的大小，切实保证了不同的需要对应着不同的调整空间。

（2）在整体上，桌面采用三层结构，使用舵机电机进行抬升，用于调节倾斜度，同时增大桌面面积。桌腿拟采用剪式伸缩架结构，配合电控螺杆，实现手动电动双控制。

（3）倾斜度上，使用折展臂式升降台，使桌面倾斜。最大可倾斜60度，通过对桌体的整个重新设计，采用类升降台和舵机结构设计。主要解决了使用不便，对地面的平整度要求高，调节高地与倾斜度的功能操作复杂，十分容易损坏，容易发出噪声等缺点。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明的整体结构左视图；

图3为本发明的内部俯视图；

图4为本发明A-A示意图；

图5为本发明电机接线图；

图6为本发明电机电源原理图。

图中：1、摆杆座，2、销一，3、角接触球轴承，4、底座，5、销二，6、第一支撑杆，7、销三，8、下杆，9、六角螺栓，10、第一六角薄螺栓，11、十字螺钉，12、摆杆A，13、摆杆B，14、舵机轴座，15、上桌面，16、中桌面，17、第一四型十字螺钉，18、第二四型十字螺钉，19、销四，20、销五，21、第二支撑杆，22、电机，23、第三四型十字螺钉，24、轮子，25、销六，26、销七，27、舵机轴，28、第四四型十字螺钉，29、销八，30、舵机，31、第二六角薄螺栓，32、支撑柱，33、平面圆锥滚子轴承，34、支撑座，35、10型十字螺钉，36、直线电机座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6所示，一种多功能工程制图教学用桌，包括底座4、上桌面15、中桌面16、抬高装置、倾斜装置、舵机30和电机22，所述底座的顶部安装有抬高装置，且所述抬高装置的顶部设有倾斜装置；所述抬高装置与所述底座之间通过电机22连接；所述倾斜装置内部安装有舵机30；其中，

所述抬高装置包括销二5、第一支撑杆6、销三7、下杆8、六角螺栓9、第二支撑杆21、轮子24、销六25，所述第一支撑杆6之间通过销三7转动连接，且其中一根所述第一支撑杆6的底部通过销二5安装在所述底座4上，另外一根所述第一支撑杆6的底部通过销六25连接轮子24与所述底座4；

所述倾斜装置包括摆杆座1、摆杆A12、摆杆B13、舵机轴座14、第一四型十字螺钉17、第二四型十字螺钉18、销四19、销七26、舵机轴27、第四四型十字螺钉28、销八29、舵机30、第二六角薄螺栓31，所述摆杆座1上安装有摆杆A12和摆杆B13，且所述摆杆A12与摆杆B13之间通过销四19转动连接；所述摆杆A12与所述上桌面15的底部之间通过销八29转动连接，且所述摆杆B13与安装在所述舵机30上的舵机轴27连接，且所述舵机轴27安装在舵机轴座14上；所述舵机轴27与舵机轴座14之间通过第一四型十字螺钉17固定；所述舵机30与所述中桌面16之间通过第二六角薄螺栓31连接；所述上桌面15与中桌面16之间通过销七26转动连接，且所述摆杆B13与上桌面15之间通过第四四型十字螺钉28连接，且安装摆杆座1一端的所述上桌面15与中桌面16之间通过第一六角薄螺栓10、十字螺钉11连接；

所述第二支撑杆21的中部通过六角螺栓9连接下杆8，且所述下杆8连接有支撑柱32；所述支撑柱32的底部通过平面圆锥滚子轴承33连接支撑座34，且所述支撑座34连接电机22的输出轴，且所述电机22通过第三四型十字螺钉23安装在所述底座4上；所述电机22通过10型十字螺钉35安装在直线电机座36上。

作为本发明的一种技术优化方案，相邻所述第一支撑杆6之间通过销五20连接；底部一端的所述第一支撑杆6与所述底座4之间通过销一2连接，且另一端所述第一支撑杆6与所述底座4之间通过角接触球轴承3连接。

作为本发明的一种技术优化方案，所述舵机30旋转角度为0°至90°。

作为本发明的一种技术优化方案，所述上桌面15与中桌面16之间抵触，且所述上桌面15与中桌面16转动角度为0°至60°。

作为本发明的一种技术优化方案，所述第一支撑杆6与所述第二支撑杆21之间形成平行四边形结构。

本发明在使用时，本发明包括抬高装置、倾斜装置、尺寸调整装置、连杆机构、舵机和直线电机，直线电机采用螺纹抬升，伸长后，将双铰接剪叉式升降机构支撑开，将桌面抬起以调节桌面的高度。方便不同使用者和不同的绘图需求。舵机设置可旋转90度，旋转之后，连杆机构将桌面抬升，桌面将以左边支撑杆上的销旋转，最高可抬升至60度。当机构进行抬升时，为了避免机构发生支撑不稳定现象，连杆机构上设置有槽孔，槽孔内设有弹簧。使得连杆有一个可调动的范围。倾斜度调整机构—连杆机构设计，此平面连杆机构为两低副链接而成的机构。由于所有运动副均为低副，为面接触。所有也你笑，方便润滑，磨损较小。因此，此处连杆连接处设计加入一个垫圈即可。因此连杆结构的粘结表面为平面，几何形状简单，制造简单方便，容易获得较高的制造精度。而此连杆机构的运动速度较慢，惯性力和惯性力矩不需要做考虑。此连杆机构为曲柄摇杆机构，但仅需要运动半圈。而且不涉及到急回，死点等机构问题。倾斜度调整连杆机构是多功能工程制图教学用桌设计的一个重要机构，整个调整倾斜度分为两个阶段。由于舵机有寻位功能，角度确定后发生偏移会自动寻位，不需要重复的上电断电。舵机转动角度使用调整舵机控制信号脉宽。只需要将pwm脉宽调节到相应对应即可。大部分脉宽0.5~2ms对应0~180°。第一阶段，当需要调节角度时，电磁抱闸通电，舵机电机将摆臂A旋转，使连杆B向上运动。使整个桌面做定轴转动。从而将桌面调整倾斜。第二阶段，旋转至指定角度后，通过断开电磁抱闸电路，将轴抱紧以承受桌面重量。桌体抬高装置—此双铰接剪叉式升降机构为调节桌面高度设计，采用类曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构铰接而成的平面桁架结构。当下方的直线电机正向通电后，将连杆向上推。使双铰接剪叉式升降机构被撑开。达到调节桌面高度的效果。因为支撑结构是一对对称的结构，所以可以选取其中一组机构进行分析。左侧两端为固定铰支座，而右侧的上下两端为轮组，可以分别沿着底座轨道和升降台面的下方的轨道进行水平移动。由于采取了的支撑结构为相同结构，摩擦系数相同，取为f，而四根支撑杆件的长度也相同，可将其假设为无重力杆件进行计算。而四根杆相连接的两处铰接点皆为杆件的中心点，所承载的重力若为G，起作用线垂直向下，可知在升降的过程中，相对桌面不会产生位移。设载荷到两端的距离为p，杆长为l。此系统电气部分主要由主控板、丝杆步进电机、步进电机驱动、舵机、舵机驱动、限位开关、电源等模组构成。舵机主控板选用MCU采用st公司cortex-m3架构的arm处理器，预设16通道pwm，此设计仅用其中1~2个pwm通道控制舵机，其余通道复用为1路步进电机脉冲信号pul、1路步进电机方向信号dir、3路输入、2~3路限位。主板使用5v供电，板载3.3vdc转换。此款舵机主控尺寸为43.5mm*36mm，体积较小。舵机电源采用独立供电，可以避免一些干扰的情况，步进电机模块由步进电机及步进电机驱动构成。步进电机，选用57丝杆步进电机，电机型号为42BYGH40。步进电机驱动采用赛扬TB6600升级版步进电机驱动器，具体参数如下所列：1、9V-42V直流供电；选用24v电源；2、H桥双极恒相流驱动；3、最大4.0A的八种输出电流可选；选用3A；4、最大32细分的6种细分模式可选；由于平台运行速度要求缓慢，故选用32细分力求运行平稳。5、输入信号高速光电隔离；6、标准共阳单脉冲接口；7、脱机保持功能；8、半封闭式机壳可适应更严苛的环境；9、提供节能的半自动电流锁定功能;自动半流有降低电机锁相温升作用；10、内置温度保护和过流保护。提供了安全保障；11、重量201g。舵机电机，数字舵机内部伺服控制板采用单片机MCU控制，这是相对于传统的模拟舵机的主要区别，但是控制方式是相同的，都是PWM脉宽型调节角度，周期20ms，占空比0.5ms~2.5ms的脉宽电平对应舵机0度~180度角度范围，且成线性关系。可以保持位置并且带有锁定功能，是数字舵机与模拟舵机的最大区别。提供一次PWM脉宽，舵机便可旋转到指定角度，并且锁定，直到下次给不同的角度脉宽或者断电才可以改变角度。模拟舵机则不具有该功能,模拟舵机要锁定位置需要不停的提供pwm信号。数字舵机品质好的重要原因是其控制精细，精度高、性能曲线线性度好，与控制协议严格一致，输出角度准确而且响应快。通常为了将输出角度的占空比控制在0.5ms-2.5ms的范围内，舵机控制器常常采用500-2500数值来对应舵机控制。很多数字舵机的控制理论精度值可达到0.09度。实际上考虑到齿轮组间存在间隙，再加上机械效率的因素，舵机一般可以保持达到0.9度以下的控制精度。相对于上位机软件滑竿控制量的最小调节单元值为10，舵机才有明显的转动反应。限位开关，做电机极限位置闭环检测，防止电机失控或错位造成的超行程误动作，形成闭环反馈，增加可靠性，提高安全性。选用欧姆龙Z-15GQ-B型号限位，电源，由于需求较小选用明伟120W双路输出开关电源，其中5v为主控供电，24v为舵机、步进电机及驱动供电。输入用三路按钮分别接主控板输入端，作为电机控制。电源线路框图6所示。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种多功能工程制图教学用桌，其特征在于：包括底座（4）、上桌面（15）、中桌面（16）、抬高装置、倾斜装置、舵机（30）和电机（22），所述底座的顶部安装有抬高装置，且所述抬高装置的顶部设有倾斜装置；所述抬高装置与所述底座之间通过电机（22）连接；所述倾斜装置内部安装有舵机（30）；其中，

所述抬高装置包括销二（5）、第一支撑杆（6）、销三（7）、下杆（8）、六角螺栓（9）、第二支撑杆（21）、轮子（24）、销六（25），所述第一支撑杆（6）之间通过销三（7）转动连接，且其中一根所述第一支撑杆（6）的底部通过销二（5）安装在所述底座（4）上，另外一根所述第一支撑杆（6）的底部通过销六（25）连接轮子（24）与所述底座（4）；

所述倾斜装置包括摆杆座（1）、摆杆A（12）、摆杆B（13）、舵机轴座（14）、第一四型十字螺钉（17）、第二四型十字螺钉（18）、销四（19）、销七（26）、舵机轴（27）、第四四型十字螺钉（28）、销八（29）、舵机（30）、第二六角薄螺栓（31），所述摆杆座（1）上安装有摆杆A（12）和摆杆B（13），且所述摆杆A（12）与摆杆B（13）之间通过销四（19）转动连接；所述摆杆A（12）与所述上桌面（15）的底部之间通过销八（29）转动连接，且所述摆杆B（13）与安装在所述舵机（30）上的舵机轴（27）连接，且所述舵机轴（27）安装在舵机轴座（14）上；所述舵机轴（27）与舵机轴座（14）之间通过第一四型十字螺钉（17）固定；所述舵机（30）与所述中桌面（16）之间通过第二六角薄螺栓（31）连接；所述上桌面（15）与中桌面（16）之间通过销七（26）转动连接，且所述摆杆B（13）与上桌面（15）之间通过第四四型十字螺钉（28）连接，且安装摆杆座（1）一端的所述上桌面（15）与中桌面（16）之间通过第一六角薄螺栓（10）、十字螺钉（11）连接；

所述第二支撑杆（21）的中部通过六角螺栓（9）连接下杆（8），且所述下杆（8）连接有支撑柱（32）；所述支撑柱（32）的底部通过平面圆锥滚子轴承（33）连接支撑座（34），且所述支撑座（34）连接电机（22）的输出轴，且所述电机（22）通过第三四型十字螺钉（23）安装在所述底座（4）上；所述电机（22）通过10型十字螺钉（35）安装在直线电机座（36）上。

2.根据权利要求1所述的一种多功能工程制图教学用桌，其特征在于：相邻所述第一支撑杆（6）之间通过销五（20）连接；底部一端的所述第一支撑杆（6）与所述底座（4）之间通过销一（2）连接，且另一端所述第一支撑杆（6）与所述底座（4）之间通过角接触球轴承（3）连接。

3.根据权利要求1所述的一种多功能工程制图教学用桌，其特征在于：所述舵机（30）旋转角度为0°至90°。

4.根据权利要求1所述的一种多功能工程制图教学用桌，其特征在于：所述上桌面（15）与中桌面（16）之间抵触，且所述上桌面（15）与中桌面（16）转动角度为0°至60°。

5.根据权利要求1所述的一种多功能工程制图教学用桌，其特征在于：所述第一支撑杆（6）与所述第二支撑杆（21）之间形成平行四边形结构。