CN110834750A - 端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置及成环穿越方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置及成环穿越方法，拾取夹持机构、绳体旋转成结机构和放置平台设置在底座上，拾取夹持机构、绳体旋转成结机构设于放置平台外侧，且两者分别设有夹爪组件、旋转机构；打结时，转臂驱动电机驱使内、外转臂自转，丝杠驱动电机驱使伸缩杆伸缩，夹爪组件拾取夹持绳体；由电机驱动同步带轮以使非完整空心齿轮盘旋转，绳带牵引杆带动挂在杆上的绳子绕中心绳旋转，形成绳环并穿越成结，中心绳沿非完整空心齿轮盘的V型缺口进入中心孔，端面凸轮靠台的支撑曲面为绳体提供多点支撑，避免绳结穿越时重复牵引导致打结失败；在拾取夹持机构夹住绳子后，实现自动挂绳、固定中心绳及拉紧功能，提高稳定性。

Description

端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置及成环穿越 方法

技术领域

本发明涉及工装设备技术领域，具体来说，是自动打结器。

背景技术

打结器是一种较为常见的小型机械设备，其中打结技术的应用范围也 较为广泛，如纺织行业的纱线连接；食品加工业的肠衣制作；农牧业的牧 草捆扎；医疗卫生业的手术缝合与结扎等。打结作为一种生产劳动，和其 它劳动一样，在打结器这一劳动工具还没有发明之前，是靠人的手工操作 来实现的。手工打结虽然原始、简单，但劳动强度大，劳动效率低，且质 量难以保证。由于绳体的柔性及其操作不确定性，绳体打结并没有一种通 用的技术。

现有的打结器比如国外的领结自动打结机，其结构运动所产生的结的 种类不尽相同，拆卸不方便；绳体穿越套筒成结的方式使其在打结过程中 运动受限；用于农业秸秆打结中的D型打结机，其结构运动所产生的结为死 结，并且打结时的松紧无法保证。

发明内容

本发明的目的是提供端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置 及成环穿越方法，该打结器运作所形成的绳结为活结，具有较大的可工作 空间区域，并可调节绳结的松紧程度。

本发明的目的是这样实现的：端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的 打结装置，包括如下部分：

底座，具有一竖直设置的中轴；

横向延伸的内支臂，其内侧端具有同轴转动、套接在中轴上的内支臂 基座，且该内支臂配置有设置在底座上、驱使其绕中轴轴线旋转的内支臂 旋转驱动单元；

横向延伸的外支臂，其内侧端具有同轴转动、套接在中轴上的外支臂 基座，该外支臂的长度大于内支臂的长度，且该外支臂配置有设置在底座 上、驱使其绕中轴轴线旋转的外支臂旋转驱动单元；

放置平台，该放置平台设置在中轴上；

两个各自水平转动的内旋臂，该内旋臂分别连接在内支臂外侧端、外 支臂外侧端并向上延伸，其上端设置拾取夹持机构，且该内旋臂配置有驱 使其绕连接处自转的内旋臂旋转驱动单元；

绳体旋转成结机构，该绳体旋转成结机构设置在内支臂上且位于内旋 臂和放置平台之间；

其中，上述绳体旋转成结机构包含支撑座、非完整空心齿轮盘、横梁、 成结座，所述支撑座连接在内支臂上做水平转动且配置有驱使其绕连接点 自转的支撑座旋转驱动单元，所述横梁横向延伸且其一端与支撑座固定相 连，所述横梁另一端安装成结座；所述非完整空心齿轮盘设置为齿圈结构 且其齿面处于外侧，所述非完整空心齿轮盘水平设置在成结座上且水平转 动，所述支撑座设置有用于驱使非完整空心齿轮盘进行自转的核心驱动单 元，所述非完整空心齿轮盘上表面具有向上延伸的、作为绕绳成结基准的 绳带牵引杆，且其上端具有能够限制绳带位置的防脱帽；所述非完整空心 齿轮盘具有中心孔以及与该中心孔接续的开放式缺口，所述中心孔的圆心 处于非完整空心齿轮盘的旋转轴线上；

所述成结座上侧设有向上延伸的立面凸轮靠台，所述立面凸轮靠台具 有滑移靠面，所述滑移靠面具有高于防脱帽的、有一定阻尼的上端面，且 具有分别与上端面两侧连接的两个过渡曲面，其中一个过渡曲面的最低端 与成结座上表面相切连接；

上述拾取夹持机构包括内转臂、夹爪组件、直线伸缩驱动组件、伸缩 杆、伸缩杆轴套，所述内转臂可纵向转动且一端连接在内旋臂上侧，所述 内旋臂设有用于驱使内转臂绕其连接处转动的内转臂驱动单元，所述伸缩 杆轴套横向延伸且一端固定在内转臂自由端上；所述伸缩杆一端套装在伸 缩杆轴套中做同轴伸缩运动且杆身由伸缩杆轴套开放端伸出，所述伸缩杆 另一端安装夹爪组件；所述直线伸缩驱动组件安装在内旋臂上，所述直线伸缩驱动组件通过设置在内转臂上的中继传动机构与伸缩杆传动连接；

所述夹爪组件包括同轴固定在伸缩杆上的固定杆、连接在固定杆上的 可转动夹片，所述固定杆上设有用于驱使夹片绕其连接点进行摆动的夹持 旋转驱动部。

进一步地，上述用于驱使非完整空心齿轮盘进行自转的核心驱动单元 包括核心驱动电机、带轮齿轮、传动齿轮，所述传动齿轮转动连接在成结 座上，所述核心驱动电机通过同步带传动机构与带轮齿轮传动连接，所述 带轮齿轮、传动齿轮、非完整空心齿轮盘依次传动啮合；上述与核心驱动 电机配套的同步带传动机构包括驱动带轮、同步带、从动带轮，所述同步 带套装在驱动带轮和从动带轮上，所述驱动带轮同轴套装在核心驱动电机的输出主轴上，所述从动带轮同轴套装在带轮齿轮的中心轴上。

进一步地，所述非完整空心齿轮盘的缺口为V形结构，所述传动齿轮设 有两个，两个传动齿轮与中心孔圆心形成的两根虚拟连线的夹角大于非完 整空心齿轮盘的缺口所形成的夹角。

进一步地，所述直线伸缩驱动组件包括丝杠驱动电机、驱动带轮、从 动带轮、驱动同步带，所述驱动同步带套装在驱动带轮和从动带轮上，所 述驱动带轮同轴套装在丝杠驱动电机的输出主轴上，上述组件在内转臂上 的中继传动机构包括带轮转轴、第一传动带轮、第二传动带轮、中继同步 带、丝杠，所述中继同步带套装在第一传动带轮和第二传动带轮上，所述 带轮转轴转动连接内转臂，所述带轮转轴的旋转中心轴线与内转臂的旋转 中心轴线重合，所述第一传动带轮同轴套装在带轮转轴上，且所述丝杠安 装在内转臂上做绕轴转动，所述第二传动带轮同轴套装在丝杠的输入段上， 所述丝杠的输出段与伸缩杆同轴穿装且与伸缩杆螺纹配合。

进一步地，上述用于驱使夹片绕其连接点进行摆动的夹持旋转驱动部 包括电磁铁、连杆，所述电磁铁固定安装在固定杆上，所述电磁铁的铁芯 通过连杆与夹片转动连接。

进一步地，所述成结座设有让位开口，所述让位开口的开口方向与非 完整空心齿轮盘处于起始位置的缺口开口方向一致，且让位开口的开口角 度与缺口的开口角度相适配。

进一步地，所述内转臂驱动单元包括转臂驱动电机、蜗杆、蜗轮、转 臂转轴，所述转臂驱动电机安装在内旋臂上；所述蜗杆、转臂转轴转动连 接在内旋臂上，所述蜗杆与转臂驱动电机的输出轴同轴对接，所述蜗轮同 轴套装在转臂转轴上，所述蜗杆、蜗轮相互啮合；所述内转臂下端固定安 装在转臂转轴上，所述内转臂的旋转轴线与转臂转轴的轴线重合。

进一步地，所述支撑座旋转驱动单元包括支撑座驱动电机、平旋驱动 齿轮、水平布置的成结定齿轮，所述成结定齿轮固定在内支臂上且中心轴 线与支撑座的旋转中心轴线重合，所述支撑座驱动电机安装在支撑座上， 所述平旋驱动齿轮同轴套装在支撑座驱动电机的输出主轴上，所述平旋驱 动齿轮与成结定齿轮啮合。

进一步地，所述内支臂旋转驱动单元包括内支臂驱动电机、内支臂驱 动齿轮、内支臂从动齿轮，所述内支臂驱动电机安装在底座上，所述内支 臂驱动齿轮同轴套装在内支臂驱动电机的输出主轴上，所述内支臂从动齿 轮套装在内支臂基座上，所述内支臂驱动齿轮与内支臂从动齿轮相互啮合； 所述外支臂旋转驱动单元包括外支臂驱动电机、外支臂驱动齿轮、外支臂 从动齿轮，所述外支臂驱动电机安装在底座上，所述外支臂驱动齿轮同轴套装在外支臂驱动电机的输出主轴上，所述外支臂从动齿轮套装在外支臂 基座上，所述外支臂驱动齿轮与外支臂从动齿轮相互啮合；所述内支臂从 动齿轮、外支臂从动齿轮的中心轴线与中轴的轴线重合。

端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置的成环穿越方法如 下：初始状态为外支臂和内支臂处于同一侧位置，两个拾取夹持机构的内 转臂处于竖直的状态；

在初始状态形成后按如下步骤进行操作：

(S1)打结准备步骤，将被打结物体放置在放置平台上，将绳带穿装 在被打结物体上，并使得绳带两端分别处于被打结物体的两侧；

(S2)挂绳步骤，启动内支臂上的拾取夹持机构，利用内转臂驱动单 元驱使内转臂向下旋转，使得该拾取夹持机构的夹爪组件接近并夹住绳带 一端，然后利用内转臂驱动单元驱使内转臂向上旋转，以牵引绳带一端在 成结座上方纵向缠绕，且使得绳带一端挂在靠台的上端面上，一端靠近绳 带牵引杆；

(S3)绕绳步骤，利用直线伸缩驱动组件驱使伸缩杆伸出，以牵引绳 带一端抵靠绳带牵引杆，然后利用内转臂驱动单元驱使内转臂进行纵向翻 转，使得绳带缠绕经过绳带牵引杆上并呈现U形状态，并使得绳带的两段均 搭靠在靠台的上端面上，然后内支臂的拾取夹持机构松开，内转臂驱动单 元驱使内转臂旋转，使得内支臂的拾取夹持机构处于与外支臂的拾取夹持 机构相错开的方位，并远离绳体旋转成结机构；

(S4)穿越准备步骤，外支臂的内转臂驱动单元驱使内转臂向下旋转， 利用外支臂的拾取夹持机构夹住绳带另一端，然后驱使内转臂向上旋转， 使得绳带另一端部穿越非完整空心齿轮盘并到达的中心孔，此时绳带另一 端部处于绷紧状态；

(S5)穿越步骤，驱使非完整空心齿轮盘进行旋转，绳带牵引杆牵引 绳带一端缠绕绳带另一端一周，以使得绳带一端部形成一个围绕其另一端 部的穿越环；

(S6)拉紧步骤，利用外支臂驱动单元驱使外支臂旋转直到外支臂与 内支臂分别处于放置平台两相反侧位置，然后同时牵引绳带一端部、绳带 另一端部沿相反方向拉紧，直到绳带的两端部头侧拉出以形成单层结，其 中，在拉紧绳带一端部的过程中，利用支撑座驱动单元驱使支撑座向外旋 转，利用绳带牵引杆勾住绳带一端部并拉紧，在拉紧绳带另一端部的过程 中，利用内转臂驱动单元驱使内转臂向下旋转压紧绳带，然后利用内旋臂驱动单元驱使内旋臂旋转，并且外支臂的内旋臂自转方向与内支臂上支撑 座的自转方向恰好相反，直到绳带另一端部处于紧绷状态；

上述S1-S6步骤完成后复位于初始状态。

本发明的有益效果在于：拾取夹持机构夹绳后，可实现自动挂绳、固 定中心绳以及拉紧的功能，提高了打结装置的工作稳定性；带有滑移靠面 的靠台的设置提高了打结动作的可靠性，正因如此，绳体旋转成结机构可 应用于各种旋转打结的场合。该打结装置可以完成日常所需的类似鞋带结 的交腕结，解决了生活中对此类绳结大部分的需求，而不是仅仅针对某些 专业领域或专业结。

附图说明

图1是本发明的立体示意图。

图2是本发明的总装结构关系示意图。

图3是本发明的使用状态示意图。

图4是夹爪组件的示意图。

图5是图2中的A部放大图。

图6是图2中的B部放大图。

图7是图2中的C部放大图。

图8是图1中的D部放大图。

图9是带轮齿轮、传动齿轮、非完整空心齿轮盘的传动关系示意图。

图10是打结准备步骤示意图。

图11是挂绳步骤示意图。

图12是绕绳步骤示意图一。

图13是绕绳步骤示意图二。

图14是穿越准备步骤示意图。

图15是穿越步骤示意图一。

图16是穿越步骤示意图二。

图17是拉紧步骤示意图一。

图18是拉紧步骤示意图二。

图19是拉紧步骤示意图三。

图20是单层结完成状态示意图。

图21是双层结拉紧过程示意图。

图22是双层结完成示意图。

图中，1拾取夹持机构，101夹片，102连杆，103电磁铁，103a铁芯， 104固定杆，105伸缩杆，106伸缩杆轴套，107丝杠，108带轮转轴，109丝 杠驱动电机，110驱动带轮，111从动带轮，112驱动同步带，113第一传动 带轮，114第二传动带轮，115中继同步带，116夹爪组件，2绳体旋转成结 机构，201支撑座，201a横梁，201b成结座，2011让位开口，2012圆弧转动导轨，202支撑座驱动电机，203平旋驱动齿轮，204成结定齿轮，205核心 驱动电机，206带轮齿轮，207传动齿轮，208非完整空心齿轮盘，208a中心 孔，208b缺口，208c圆弧定位板，209绳带牵引杆，209a防脱帽，210立面 凸轮靠台，210a滑移靠面，2101曲面过渡区域，2102上端面，211驱动带轮， 212同步带，213从动带轮，3内支臂，3a内支臂基座，4外支臂，4a外支臂基座，5中轴，6放置平台，7底座，8内支臂驱动电机，9内支臂驱动齿轮， 10内支臂从动齿轮，11外支臂驱动电机，12外支臂驱动齿轮，13外支臂从 动齿轮，14绳带，15被打结物体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

图1-9示出了该打结器的结构。

结合图1、2所示，端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置包 括如下部分：

底座7，具有一根竖直设置的中轴5；

横向延伸的内支臂3，其内侧端具有同轴转动、套接在中轴5上的内支 臂基座3a，且该内支臂3配置有设置在底座7上、驱使其绕中轴5轴线旋转的 内支臂旋转驱动单元；

横向延伸的外支臂4，其内侧端具有同轴转动、套接在中轴5上的外支 臂基座4a，该外支臂4的长度大于内支臂3的长度，且该外支臂4配置有设置 在底座7上、驱使其绕中轴5轴线旋转的外支臂旋转驱动单元；

放置平台6，该放置平台6设置在中轴5上,打结时将被打结物体放置在 放置平台6上；

两个各自水平转动的内旋臂15，该内旋臂15分别连接在内支臂3外侧 端、外支臂4外侧端并向上延伸，其上端设置拾取夹持机构1，且该内旋臂 15配置有驱使其绕连接处自转的内旋臂旋转驱动单元；

以及绳体旋转成结机构2，该绳体旋转成结机构2设置在内支臂3上且位 于内旋臂15和放置平台6之间。

其中，上述内支臂3、外支臂4均可围绕中轴5进行水平旋转，有利于减 小该打结器的整体布置空间。

上述绳体旋转成结机构2包含支撑座201、非完整空心齿轮盘208、横梁 201a、成结座201b，支撑座201连接在内支臂3上做水平转动，支撑座201配 置有驱使其绕连接点自转的支撑座旋转驱动单元，横梁201a横向延伸，且 横梁201a一端与支撑座201固定相连，横梁201a另一端安装成结座201b，非 完整空心齿轮盘208设置为齿圈结构且其齿面处于外侧，非完整空心齿轮盘 208水平设置在成结座201b上且水平转动，支撑座201设置有用于驱使非完 整空心齿轮盘208进行自转的核心驱动单元，非完整空心齿轮盘208上表面 具有向上延伸的、作为绕绳成结基准的绳带牵引杆209，且绳带牵引杆209 上端具有能够限制绳带位置的防脱帽209a，非完整空心齿轮盘208具有中心 孔208a以及与该中心孔208a接续的开放式缺口208b，中心孔208a的圆心处 于非完整空心齿轮盘208的旋转轴线上。

结合图1、2、8所示，上述用于驱使非完整空心齿轮盘208进行自转的 核心驱动单元包括核心驱动电机205、带轮齿轮206、传动齿轮207，传动齿 轮207转动连接在成结座201b上，核心驱动电机205通过同步带传动机构与 带轮齿轮206传动连接，带轮齿轮206、传动齿轮207、非完整空心齿轮盘208 依次传动啮合；上述与核心驱动电机205配套的同步带传动机构包括驱动带 轮211、同步带212、从动带轮213，同步带212套装在驱动带轮211和从动带 轮213上，驱动带轮211同轴套装在核心驱动电机205的输出主轴上，从动带 轮213同轴套装在带轮齿轮206的中心轴上。

结合图2、8、9所示，上述非完整空心齿轮盘208的缺口208b为V形结构， 传动齿轮207设有两个，两个传动齿轮207与中心孔208a圆心形成的两根虚 拟连线的夹角大于非完整空心齿轮盘208的缺口208b所形成的夹角，则两个 传动齿轮207可以不受缺口208b的影响并能够一直保持与非完整空心齿轮 盘208的啮合状态。其中非完整空心齿轮盘208的缺口208b的夹角为60°， 在打结时，即使绳体出现一定的位置偏移，绳体也可以顺着缺口208b的边 缘滑入中心孔208a，因此该缺口208b具有良好的位置容错性能。为了减小 非完整空心齿轮盘208在成结座201b上旋转时产生的摩擦力，非完整空心齿 轮盘208下侧设有向下延伸的、带有开口的圆弧定位板208c，成结座201b上 设置带有开口的圆弧转动导轨2012，圆弧转动导轨2012作为非完整空心齿 轮盘208的转动支承，非完整空心齿轮盘208的中心孔208a与圆弧转动导轨 2012、圆弧定位板208c同心设置，并且圆弧定位板208c与圆弧转动导轨2012 滑动配合，使得非完整空心齿轮盘208的旋转轨迹稳定地保持在圆形状态。

结合图1、2、9所示，上述成结座201b上侧设有向上延伸的立面凸轮靠 台210，立面凸轮靠台210可以设置为一块近似于C型的、向上延伸的板，立 面凸轮靠台210具有滑移靠面210a，滑移靠面210a处于立面凸轮靠台210的 上边缘，滑移靠面210a具有高于防脱帽209a的、有一定阻尼(存在一定摩 擦力以免绳子滑脱)的上端面2102，还具有分别接续在上端面2102两侧的 两个曲面过渡区域2101，其中一个曲面过渡区域2101的最低端与成结座201b上表面相接，使得绳体在穿越过程中便于靠着滑移靠面210a进行从上 到下的运动，具备良好的导向性。滑移靠面210a的上端面高于防脱帽209a， 可防止绳体在穿越过程中出现重复牵引的情况。

如图8所示，上述成结座201b设有让位开口2011，让位开口2011的开口 方向与非完整空心齿轮盘208的缺口208b处于起始位置的开口方向一致，且 让位开口2011的开口角度与缺口208b的开口角度相适配。打结时成结座 201b不阻碍绳体的运动。

如图1所示，上述拾取夹持机构1包括内转臂14、夹爪组件、直线伸缩 驱动组件、伸缩杆105、伸缩杆轴套106，内转臂14可纵向转动且一端连接 在内旋臂15上侧，内旋臂15设有用于驱使内转臂14绕其连接处转动的内转 臂驱动单元，伸缩杆轴套106横向延伸且一端固定在内转臂14自由端上，伸 缩杆105一端套装在伸缩杆轴套106中做同轴活动，且由伸缩杆轴套106另一 端活动穿出，伸缩杆105另一端安装夹爪组件，直线伸缩驱动组件安装在内旋臂15上，直线伸缩驱动组件通过设置在内转臂14上的中继传动机构与伸 缩杆105传动连接。

如图4所示，上述夹爪组件包括同轴固定在伸缩杆105上的固定杆104、 连接在固定杆104上的可转动夹片101，夹片101的夹持侧可贴装橡胶条增大 摩擦以防止绳体的滑脱，固定杆104上设有用于驱使夹片101绕其连接点进 行摆动的夹持旋转驱动部。该夹持旋转驱动部包括电磁铁103、连杆102， 电磁铁103固定安装在固定杆104上，电磁铁103的铁芯103a通过连杆102与 夹片101转动连接。电磁铁103通电后会导致铁芯103a伸缩，铁芯103a伸缩 带动连杆102进行旋转，从而驱动夹片101进行旋转以夹持或松开绳体。

上述内旋臂旋转驱动单元包括旋臂驱动电机21、旋臂驱动齿轮22、旋 臂定齿轮20，其中，处于内支臂3上的内旋臂旋转驱动单元的旋臂定齿轮20 固定设置在内支臂3上，处于外支臂4上的内旋臂旋转驱动单元的旋臂定齿 轮20固定设置在外支臂4上，旋臂驱动齿轮22同轴套装在旋臂驱动电机21的 输出主轴上，旋臂驱动齿轮22与旋臂定齿轮20相啮合。在需要驱使内旋臂 15进行自转时，旋臂驱动电机21驱使旋臂驱动齿轮22旋转，使得旋臂驱动 齿轮22绕着旋臂定齿轮20的齿面运动，从而内旋臂15实现自转。

结合图1、5、6所示，上述直线伸缩驱动组件包括丝杠驱动电机109、 驱动式带轮110、从动式带轮111、驱动同步带112，驱动同步带112套装在 驱动式带轮110和从动式带轮111上，驱动式带轮110同轴套装在丝杠驱动电 机109的输出主轴上，上述组件在内转臂14上的中继传动机构包括带轮转轴 108、第一传动带轮113、第二传动带轮114、中继同步带115、丝杠107，中 继同步带115套装在第一传动带轮113和第二传动带轮114上，带轮转轴108 转动连接内转臂14，带轮转轴108的旋转中心轴线与内转臂14的旋转中心轴 线重合，第一传动带轮113同轴套装在带轮转轴108上，且丝杠107安装在内 转臂14上做绕轴转动，第二传动带轮114同轴套装在丝杠107的输入段上， 丝杠107的输出段与伸缩杆105同轴穿装且与伸缩杆105螺纹配合。

上述直线伸缩驱动组件在驱使伸缩杆105进行伸缩时，丝杠驱动电机 109输出动力，使得驱动式带轮110旋转，并通过驱动同步带112传动到从动 式带轮111上，从动式带轮111带动带轮转轴108进行旋转，使得第一传动带 轮113进行同步旋转，第一传动带轮113通过中继同步带115带动第二传动带 轮114进行旋转，使得丝杠107产生绕轴自转动作，由于伸缩杆105与丝杠107 螺纹配合，在丝杠107旋转时可以带动伸缩杆105在伸缩杆轴套106中进行伸 缩活动，从而使得夹爪组件也能进行横向伸缩变位以便于定位夹持以及牵 引绳体。

如图5所示，上述内转臂驱动单元包括转臂驱动电机16、蜗杆17、蜗轮 18、转臂转轴19，转臂驱动电机16安装在内旋臂15上，蜗杆17、转臂转轴 19转动连接在内旋臂15上，蜗杆17与转臂驱动电机16的输出轴同轴对接， 蜗轮18同轴套装在转臂转轴19上，蜗杆17、蜗轮18相互啮合，内转臂14下 端固定安装在转臂转轴19上，内转臂14的旋转轴线与转臂转轴19的轴线重 合。

在需要驱使内转臂14围绕转臂转轴19进行自转时，转臂驱动电机16输 出动力，转臂驱动电机16、蜗杆17、蜗轮18依次传动，使得转臂转轴19带 动内转臂14围绕转臂转轴19进行自转，由于带轮转轴108转动连接内转臂 14，因此，在直线伸缩驱动组件驱使伸缩杆105进行伸缩时，内转臂14的自 转动作不会干涉带轮转轴108的旋转。

结合图1、7所示，上述支撑座旋转驱动单元包括支撑座驱动电机202、 平旋驱动齿轮203、水平布置的成结定齿轮204，成结定齿轮204固定在内支 臂3上且中心轴线与支撑座201的旋转中心轴线重合，支撑座驱动电机202安 装在支撑座201上，平旋驱动齿轮203同轴套装在支撑座驱动电机202的输出 主轴上，平旋驱动齿轮203与成结定齿轮204啮合。在支撑座驱动电机202的 驱使下，平旋驱动齿轮203围绕成结定齿轮204运动，从而带动整个支撑座 201进行自转。

如图1所示，上述内支臂旋转驱动单元包括依次传动配合的内支臂驱动 电机8、内支臂驱动齿轮9、内支臂从动齿轮10，内支臂驱动电机8安装在底 座7上，内支臂驱动齿轮9同轴套装在内支臂驱动电机8的输出主轴上，内支 臂从动齿轮10套装在内支臂基座4a上，内支臂驱动齿轮9与内支臂从动齿轮 10相互啮合；外支臂旋转驱动单元包括依次传动配合的外支臂驱动电机11、 外支臂驱动齿轮12、外支臂从动齿轮13，外支臂驱动电机11安装在底座7上， 外支臂驱动齿轮12同轴套装在外支臂驱动电机11的输出主轴上，外支臂从 动齿轮13套装在外支臂基座4a上，外支臂驱动齿轮12与外支臂从动齿轮13 相互啮合；内支臂从动齿轮10、外支臂从动齿轮13的中心轴线与中轴5的轴 线重合。

如图10-20示出了该打结装置用于制作单层结的使用方法，下面针对该 使用方法进行进一步的阐述。

该方法的初始状态为外支臂4和内支臂3处于同一侧位置，两个拾取夹 持机构1的内转臂14均处于竖直的状态。

在初始状态形成后按如下步骤进行操作：

打结准备步骤，如图10所示，将被打结物体15放置在放置平台6上，将 绳带14穿装在被打结物体15上，并使得绳带14两端分别处于被打结物体15 的两侧；

挂绳步骤，如图11所示，启动内支臂3上的拾取夹持机构1，利用内转 臂驱动单元驱使内转臂14向下旋转，使得该拾取夹持机构1的夹爪组件116 接近并夹住绳带14一端，然后利用内转臂驱动单元驱使内转臂14向上旋转， 以牵引绳带14一端在成结座201b上方纵向缠绕，且使得绳带14一端挂在立 面凸轮靠台210的上端面2102上，且使得绳带14一端靠近绳带牵引杆209；

绕绳步骤，结合图12-13所示，利用直线伸缩驱动组件驱使伸缩杆105 伸出，以牵引绳带14一端抵靠绳带牵引杆209，然后利用内转臂驱动单元驱 使内转臂14进行纵向翻转，使得绳带14一端缠绕经过绳带牵引杆209并呈现 U形状态，并使得绳带14一端绳体的两段均搭靠在立面凸轮靠台210的上端 面2102上，然后内支臂3的拾取夹持机构1松开，内转臂驱动单元驱使内转 臂14旋转，使得内支臂3的拾取夹持机构1处于与外支臂4的拾取夹持机构1 相错开的方位，并远离绳体旋转成结机构2；

穿越准备步骤，如图14所示，外支臂4的内转臂驱动单元驱使内转臂14 向下旋转，利用外支臂4的拾取夹持机构1夹住绳带14另一端，然后再驱使 内转臂14向上旋转，使得绳带14另一端穿越非完整空心齿轮盘208并到达中 心孔208a，此时绳带14另一端部处于绷紧状态；

穿越步骤，结合图15-16所示，驱使非完整空心齿轮盘208进行旋转， 绳带牵引杆209牵引绳带14一端缠绕绳带14另一端，以使得绳带14一端形成 一个围绕其另一端的穿越环；

拉紧步骤，结合图17-20所示，利用外支臂驱动单元驱使外支臂4旋转 直到外支臂4与内支臂3分别处于放置平台6两相反侧位置，然后同时牵引绳 带14一端部、绳带14另一端部沿相反方向拉紧，直到绳带14的两端部头侧 拉出以形成单层结，其中，在拉紧绳带14一端部的过程中，利用支撑座驱 动单元驱使支撑座201向外旋转，利用绳带牵引杆209勾住绳带14一端部并 拉紧，在拉紧绳带14另一端部的过程中，利用内转臂驱动单元驱使内转臂14向下旋转，然后利用内旋臂驱动单元驱使内旋臂15旋转，并且外支臂4的 内旋臂15自转方向与内支臂3上支撑座201的自转方向恰好相反，直到绳带 14另一端部处于紧绷状态。

上述步骤完成后打结器复位于初始状态。如图21-22所示，将上述步骤 重复一次可完成双层结的制作。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上 进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改 进都应当属于本发明要求保护范围之内。

Claims (10)

1.端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置，其特征在于，包括如下部分：

底座(7)，具有一根竖直设置的中轴(5)；

横向延伸的内支臂(3)，其内侧端具有同轴转动、套接在中轴(5)上的内支臂基座(3a)，且该内支臂(3)配置有设置在底座(7)上、驱使其绕中轴(5)轴线旋转的内支臂旋转驱动单元；

横向延伸的外支臂(4)，其内侧端具有同轴转动、套接在中轴(5)上的外支臂基座(4a)，该外支臂(4)的长度大于内支臂(3)的长度，且该外支臂(4)配置有设置在底座(7)上、驱使其绕中轴(5)轴线旋转的外支臂旋转驱动单元；

放置平台(6)，该放置平台(6)设置在中轴(5)上；

两个各自水平转动的内旋臂(15)，该内旋臂(15)分别连接在内支臂(3)外侧端、外支臂(4)外侧端并向上延伸，其上端设置拾取夹持机构(1)，且该内旋臂(15)配置有驱使其绕连接处自转的内旋臂旋转驱动单元；

绳体旋转成结机构(2)，该绳体旋转成结机构(2)设置在内支臂(3)上且位于内旋臂(15)和放置平台(6)之间；

其中，上述绳体旋转成结机构(2)包含支撑座(201)、非完整空心齿轮盘(208)、横梁(201a)、成结座(201b)，所述支撑座(201)连接在内支臂(3)上做水平转动且配置有驱使其绕连接点自转的支撑座旋转驱动单元，所述横梁(201a)横向延伸且其一端与支撑座(201)固定相连，所述横梁(201a)另一端安装成结座(201b)；所述非完整空心齿轮盘(208)设置为齿圈结构且其齿面处于外侧，所述非完整空心齿轮盘(208)水平设置在成结座(201b)上且水平转动；所述支撑座(201)设置有用于驱使非完整空心齿轮盘(208)进行自转的核心驱动单元；所述非完整空心齿轮盘(208)上表面具有向上延伸的、作为绕绳成结基准的绳带牵引杆(209)，且其上端具有能够限制绳带位置的防脱帽(209a)；所述非完整空心齿轮盘(208)具有中心孔(208a)以及与该中心孔(208a)接续的开放式缺口(208b)，所述中心孔(208a)的圆心处于非完整空心齿轮盘(208)的旋转轴线上；

所述成结座(201b)上侧设有向上延伸的立面凸轮靠台(210)，所述立面凸轮靠台(210)具有滑移靠面(210a)，所述滑移靠面(210a)具有高于防脱帽(209a)的、有一定阻尼的上端面(2102)，且具有分别与上端面(2102)两侧连接的两个过渡曲面(2101)，其中一个过渡曲面(2101)的最低端与成结座(201b)上表面相切连接；

上述拾取夹持机构(1)包括内转臂(14)、夹爪组件、直线伸缩驱动组件、伸缩杆(105)、伸缩杆轴套(106)，所述内转臂(14)可纵向转动且一端连接在内旋臂(15)上侧，所述内旋臂(15)设有用于驱使内转臂(14)绕其连接处转动的内转臂驱动单元，所述伸缩杆轴套(106)横向延伸且一端固定在内转臂(14)自由端上；所述伸缩杆(105)一端套装在伸缩杆轴套(106)中做同轴伸缩运动且杆身由伸缩杆轴套(106)开放端伸出，所述伸缩杆(105)另一端安装夹爪组件；所述直线伸缩驱动组件安装在内旋臂(15)上，所述直线伸缩驱动组件通过设置在内转臂(14)上的中继传动机构与伸缩杆(105)传动连接；

所述夹爪组件包括同轴固定在伸缩杆(105)上的固定杆(104)、连接在固定杆(104)上的可转动夹片(101)，所述固定杆(104)上设有用于驱使夹片(101)绕其连接点进行摆动的夹持旋转驱动部。

2.根据权利要求1所述的端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置，其特征在于：上述用于驱使非完整空心齿轮盘(208)进行自转的核心驱动单元包括核心驱动电机(205)、带轮齿轮(206)、传动齿轮(207)，所述传动齿轮(207)转动连接在成结座(201b)上，所述核心驱动电机(205)通过同步带传动机构与带轮齿轮(206)传动连接，所述带轮齿轮(206)、传动齿轮(207)、非完整空心齿轮盘(208)依次传动啮合；上述与核心驱动电机(205)配套的同步带传动机构包括驱动带轮(211)、同步带(212)、从动带轮(213)，所述同步带(212)套装在驱动带轮(211)和从动带轮(213)上，所述驱动带轮(211)同轴套装在核心驱动电机(205)的输出主轴上，所述从动带轮(213)同轴套装在带轮齿轮(206)的中心轴上。

3.根据权利要求2所述的端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置，其特征在于：所述非完整空心齿轮盘(208)的缺口(208b)为V形结构，所述传动齿轮(207)设有两个，两个传动齿轮(207)与中心孔(208a)圆心形成的两根虚拟连线的夹角大于非完整空心齿轮盘(208)的缺口(208b)所形成的夹角。

4.根据权利要求1所述的端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置，其特征在于：所述直线伸缩驱动组件包括丝杠驱动电机(109)、驱动带轮(110)、从动带轮(111)、驱动同步带(112)，所述驱动同步带(112)套装在驱动带轮(110)和从动带轮(111)上，所述驱动带轮(110)同轴套装在丝杠驱动电机(109)的输出主轴上；上述组件在内转臂(14)上的中继传动机构包括带轮转轴(108)、第一传动带轮(113)、第二传动带轮(114)、中继同步带(115)、丝杠(107)，所述中继同步带(115)套装在第一传动带轮(113)和第二传动带轮(114)上，所述带轮转轴(108)转动连接内转臂(14)，所述带轮转轴(108)的旋转中心轴线与内转臂(14)的旋转中心轴线重合；所述第一传动带轮(113)同轴套装在带轮转轴(108)上，且所述丝杠(107)安装在内转臂(14)上做绕轴转动，所述第二传动带轮(114)同轴套装在丝杠(107)的输入段上，所述丝杠(107)的输出段与伸缩杆(105)同轴穿装且与伸缩杆(105)螺纹配合。

5.根据权利要求1所述的端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置，其特征在于：上述用于驱使夹片(101)绕其连接点进行摆动的夹持旋转驱动部包括电磁铁(103)、连杆(102)，所述电磁铁(103)固定安装在固定杆(104)上，所述电磁铁(103)的铁芯(103a)通过连杆(102)与夹片(101)转动连接。

6.根据权利要求1所述的端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置，其特征在于：所述成结座(201b)设有让位开口(2011)，所述让位开口(2011)的开口方向与非完整空心齿轮盘(208)处于起始位置的缺口(208b)开口方向一致，且让位开口(2011)的开口角度与缺口(208b)的开口角度相适配。

7.根据权利要求1所述的端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置，其特征在于：所述内转臂驱动单元包括转臂驱动电机(16)、蜗杆(17)、蜗轮(18)、转臂转轴(19)，所述转臂驱动电机(16)安装在内旋臂(15)上；所述蜗杆(17)、转臂转轴(19)转动连接在内旋臂(15)上，所述蜗杆(17)与转臂驱动电机(16)的输出轴同轴对接，所述蜗轮(18)同轴套装在转臂转轴(19)上，所述蜗杆(17)、蜗轮(18)相互啮合；所述内转臂(14)下端固定安装在转臂转轴(19)上，所述内转臂(14)的旋转轴线与转臂转轴(19)的轴线重合。

8.根据权利要求1所述的端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置，其特征在于：所述支撑座旋转驱动单元包括支撑座驱动电机(202)、平旋驱动齿轮(203)、水平布置的成结定齿轮(204)，所述成结定齿轮(204)固定在内支臂(3)上且中心轴线与支撑座(201)的旋转中心轴线重合，所述支撑座驱动电机(202)安装在支撑座(201)上，所述平旋驱动齿轮(203)同轴套装在支撑座驱动电机(202)的输出主轴上，所述平旋驱动齿轮(203)与成结定齿轮(204)啮合。

9.根据权利要求1所述的端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置，其特征在于：所述内支臂旋转驱动单元包括内支臂驱动电机(8)、内支臂驱动齿轮(9)、内支臂从动齿轮(10)，所述内支臂驱动电机(8)安装在底座(7)上，所述内支臂驱动齿轮(9)同轴套装在内支臂驱动电机(8)的输出主轴上，所述内支臂从动齿轮(10)套装在内支臂基座(4a)上，所述内支臂驱动齿轮(9)与内支臂从动齿轮(10)相互啮合；所述外支臂旋转驱动单元包括外支臂驱动电机(11)、外支臂驱动齿轮(12)、外支臂从动齿轮(13)，所述外支臂驱动电机(11)安装在底座(7)上，所述外支臂驱动齿轮(12)同轴套装在外支臂驱动电机(11)的输出主轴上，所述外支臂从动齿轮(13)套装在外支臂基座(4a)上，所述外支臂驱动齿轮(12)与外支臂从动齿轮(13)相互啮合；所述内支臂从动齿轮(10)、外支臂从动齿轮(13)的中心轴线与中轴(5)的轴线重合。

10.如权利要求1-9所述的端面凸轮支撑和非完整空心齿轮纳绳的打结装置的成环穿越方法，其特征在于，该方法的初始状态为外支臂(4)和内支臂(3)处于同一侧位置，两个拾取夹持机构(1)的内转臂(14)处于竖直的状态；

在初始状态形成后按如下步骤进行操作：

(S1)打结准备步骤，将被打结物体(15)放置在放置平台(6)上，将绳带(14)穿装在被打结物体(15)上，并使得绳带(14)两端分别处于被打结物体(15)的两侧；

(S2)挂绳步骤，启动内支臂(3)上的拾取夹持机构(1)，利用内转臂驱动单元驱使内转臂(14)向下旋转，使得该拾取夹持机构(1)的夹爪组件(116)接近并夹住绳带(14)一端，然后利用内转臂驱动单元驱使内转臂(14)向上旋转，以牵引绳带(14)一端在成结座(201b)上方纵向缠绕，且使得绳带(14)一端挂在立面凸轮靠台(210)的上端面(2102)上，一端靠近绳带牵引杆(209)；

(S3)绕绳步骤，利用直线伸缩驱动组件驱使伸缩杆(105)伸出，以牵引绳带(14)一端抵靠绳带牵引杆(209)，然后利用内转臂驱动单元驱使内转臂(14)进行纵向翻转，使得绳带(14)缠绕经过绳带牵引杆(209)上并呈现U形状态，并使得绳带(14)一端绳体的两段均搭靠在立面凸轮靠台(210)的上端面(2102)上，然后内支臂(3)的拾取夹持机构(1)松开，内转臂驱动单元驱使内转臂(14)旋转，使得内支臂(3)的拾取夹持机构(1)处于与外支臂(4)的拾取夹持机构(1)相错开的方位，并远离绳体旋转成结机构(2)；

(S4)穿越准备步骤，外支臂(4)的内转臂驱动单元驱使内转臂(14)向下旋转，利用外支臂(4)的拾取夹持机构(1)夹住绳带(14)另一端，然后驱使内转臂(14)向上旋转，使得绳带(14)另一端部穿越非完整空心齿轮盘(208)并到达中心孔(208a)，此时绳带(14)另一端部处于绷紧状态；

(S5)穿越步骤，驱使非完整空心齿轮盘(208)进行旋转，绳带牵引杆(209)牵引绳带(14)一端缠绕绳带(14)另一端一周，以使得绳带(14)一端部形成一个围绕其另一端部的穿越环；

(S6)拉紧步骤，利用外支臂驱动单元驱使外支臂(4)旋转直到外支臂(4)与内支臂(3)分别处于放置平台(6)两相反侧位置，然后同时牵引绳带(14)一端部、绳带(14)另一端部沿相反方向拉紧，直到绳带(14)的两端部头侧拉出以形成单层结，其中，在拉紧绳带(14)一端部的过程中，利用支撑座驱动单元驱使支撑座(201)向外旋转，利用绳带牵引杆(209)勾住绳带(14)一端部并拉紧，在拉紧绳带(14)另一端部的过程中，利用内转臂驱动单元驱使内转臂(14)向下旋转压紧绳带，然后利用内旋臂驱动单元驱使内旋臂(15)旋转，并且外支臂(4)的内旋臂(15)自转方向与内支臂(3)上支撑座(201)的自转方向相反，直到绳带(14)另一端部处于紧绷状态；

上述S1-S6步骤完成后复位于初始状态。

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