CN110905895A - 一种基于绳索牵引的电动伸缩杆 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，其包括基座、固定杆、驱动组件和一级或二级滑动杆；基座固定在固定杆的底端，驱动组件安装在固定杆内腔中，一级滑动杆嵌套在固定杆上，二级滑动杆嵌套在一级滑动杆上，驱动组件中电机驱动同步带，同步带及两组滑轮同时驱动绳索，绳索带动一级滑动杆沿固定杆作直线运动，一级滑动杆通过绳索带动二级滑动杆作直线运动。本发明中电动伸缩杆具有伸缩行程大、定位准确且迅速、稳定性高、刚度大和结构紧凑的特点，可用于大型反射及收集系统的目标跟踪。

Description

一种基于绳索牵引的电动伸缩杆
技术领域
本发明属于机械驱动技术领域，涉及一种电动伸缩杆，具体涉及一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，可用于大型反射及收集系统的目标跟踪。
背景技术
大型反射及收集系统在通信、导航、探测、跟踪、测控等电子信息技术领域得到了广泛的应用，而且也在太阳能应用技术领域得到扩展和应用。大型反射及收集系统对目标进行跟踪时，需要跟踪机构对大型反射及收集系统的位姿进行调整，跟踪机构分为串联式和并联式。其中，串联式跟踪机构结构复杂、质量重、加工成本高、安装效率低及维护成本高，且累积误差难以消除；相较于串联式跟踪机构，并联式跟踪机构具有结构简单、重量轻、体积小、刚度大和跟踪精度高的特点，可以有效减少材料浪费和能源损耗，受到了研究人员和工程技术人员的关注和青睐。在并联式跟踪机构中用到的电动伸缩杆要求具有伸缩行程大、定位准确且迅速、稳定性高、刚度大和结构紧凑的特点。
常见的电动伸缩杆，按照驱动方式分为基于丝杠传动的电动伸缩杆和基于摩擦轮传动的电动伸缩杆，其中基于丝杠传动的电动伸缩杆具有结构紧凑、定位准确的优点，但伸缩行程受丝杠长度的限制，伸缩行程较小，无法胜任大行程的要求，同时丝杠驱动伸缩杆上升和下降的线性速度较慢。基于摩擦轮传动的电动伸缩杆具有伸缩行程大、升降速度快的优势，但传动精度低。比如，申请公布号为CN109296604A,名称为“大行程电动伸缩杆”的专利申请，公开了一种基于摩擦轮传动的大行程电动伸缩杆，该发明利用电机提供动力，通过摩擦轮机构驱动软轴作直线运动，软轴再驱动伸缩杆做直线伸缩运动，实现了大行程伸缩和快速升降，但其存在的缺陷是摩擦轮机构效率低，同时为保证足够大的摩擦力，必须采用结构复杂的压紧装置，导致结构尺寸较大，而且通过摩擦轮驱动软轴实现伸缩运动的过程中，软轴存在打滑现象，导致摩擦轮机构传动精度低、定位不精确。
综上所述，现有的电动伸缩杆均不能同时满足大型反射及收集系统跟踪机构对刚度、大行程伸缩以及定位精度的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，旨在保证电动伸缩杆的刚度和大行程伸缩的同时，提高其定位精度。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，包括基座1、固定杆2、驱动组件3和第一滑动杆组件4，其中：
所述基座1，采用顶端开口底端封闭的腔体结构，且底端设置有铰链孔；
所述固定杆2，采用横截面为正多边形环的管状结构；
所述驱动组件3，包括第一传动安装座31、第二传动安装座32、第一传动组件33、第二传动组件34、同步带35、滑块36、驱动绳索37和两个行程开关38，其中：
所述第一传动组件33，包括第一主传动轴331、固定在第一主传动轴331轴体上的第一同步带轮332和两端的第一主伞齿轮333；所述第一主传动轴331两个轴端附近各设置一个与该第一主传动轴331垂直布置的第一从传动轴334，该第一从传动轴334的轴体上固定有第一滑轮335，一端固定有与第一主伞齿轮333啮合的第二主伞齿轮336；
所述第二传动组件34，包括第二主传动轴341、固定在第二主传动轴341轴体上的第二同步带轮342和从动伞齿轮343、固定在第二主传动轴341两端的第三主伞齿轮344、电机345及固定在电机345输出轴上的主动伞齿轮346；所述第二主传动轴341两个轴端附近各设置一个与该第二主传动轴341垂直布置的第二从传动轴347，该第二从传动轴347的轴体上固定有第二滑轮348，一端固定有与第三主伞齿轮344啮合的第四主伞齿轮349；所述电机345的输出轴与第二主传动轴341垂直；所述主动伞齿轮346与从动伞齿轮343啮合；
所述滑块36，包括由滑块主体361和压块362拼接而成的组合体，该组合体的形状为横截面与固定杆2腔体横截面形状相同的多棱柱结构；所述滑块主体361的拼接面上设置有压紧槽361A，该滑块主体361的本体上设置有两个安装孔361C和用于同步带35通过的通孔361B，所述两个安装孔361C位于压紧槽361A与通孔361B的正中间，且该两个安装孔361C之间的连线与通孔361B的中心和压紧槽361A中心的连线垂直；所述两个安装孔361C中各设置有两个上下排列的第三滑轮363；
所述第一滑动杆组件4，包括第一滑动杆41、第一限位环42和限位块43，所述第一滑动杆41采用横截面为圆环形的管状结构；所述第一限位环42的内腔包括与第一滑动杆41一端管口固定的圆形上内腔和沿固定杆2滑动的正多边形下内腔；所述上内腔与下内腔交接的部位设置有用于与驱动绳索37连接、且呈180°分布的两个第一连接点421；所述限位块43与第一滑动杆41另一端管口固定安装；
所述基座1固定在固定杆2的底端；所述第一传动安装座31和第二传动安装座32分别安装在固定杆2顶端的管口位置和底端的管口位置；所述第一传动组件33安装在第一传动安装座31上；所述第二传动组件34安装在第二传动安装座32上；所述同步带35与第一同步带轮332和第二同步带轮342啮合；所述滑块36固定在同步带35上；所述驱动绳索37环绕第一主传动轴331两端附近设置的第一从传动轴334上的第一滑轮335、第二主传动轴341两端附近设置的第二从传动轴347上的第二滑轮348、滑块36上设置的第三滑轮363，形成绳索环；所述第一滑动杆41安装第一限位环42的一端嵌套在固定杆2上；所述第一限位环42上的两个第一连接点421分别与驱动绳索37环两侧连接；所述两个行程开关38分别固定在第一传动安装座31和第二传动安装座32上。
上述一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，所述基座1，其顶端开口的形状和尺寸与固定杆2的外形相同。
上述一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，所述固定杆2外形的尺寸与第一限位环42上正多边形下内腔的尺寸相同；所述固定杆2的外接圆的尺寸与第一滑动杆41内圆环尺寸相同。
上述一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，所述第一主传动轴331的轴线、第二主传动轴341的轴线和电机345输出轴的轴线共面。
上述一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，所述第一滑轮335和第二滑轮348尺寸相同；所述第一主伞齿轮333和第三主伞齿轮344尺寸相同；所述第二主伞齿轮336和第四主伞齿轮349尺寸相同；所述第一同步带轮332和第二同步带轮342尺寸相同；所述第一滑轮335、第二滑轮348、第一同步带轮332和第二同步带轮342的线速率相同。
一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，包括基座1、固定杆2、驱动组件3、第一滑动杆组件4和第二滑动杆组件5，其中：
所述基座1，采用顶端开口底端封闭的腔体结构，且底端设置有铰链孔；
所述固定杆2，采用横截面为正多边形环的管状结构；
所述驱动组件3，包括第一传动安装座31、第二传动安装座32、第一传动组件33、第二传动组件34、同步带35、滑块36、驱动绳索37和两个行程开关38，其中：
所述第一传动组件33，包括第一主传动轴331、固定在第一主传动轴331轴体上的第一同步带轮332和两端的第一主伞齿轮333；所述第一主传动轴331两个轴端附近各设置一个与该第一主传动轴331垂直布置的第一从传动轴334，该第一从传动轴334的轴体上固定有第一滑轮335，一端固定有与第一主伞齿轮333啮合的第二主伞齿轮336；
所述第二传动组件34，包括第二主传动轴341、固定在第二主传动轴341轴体上的第二同步带轮342和从动伞齿轮343、固定在第二主传动轴341两端的第三主伞齿轮344、电机345及固定在电机345输出轴上的主动伞齿轮346；所述第二主传动轴341两个轴端附近各设置一个与该第二主传动轴341垂直布置的第二从传动轴347，该第二从传动轴347的轴体上固定有第二滑轮348，一端固定有与第三主伞齿轮344啮合的第四主伞齿轮349；所述电机345的输出轴与第二主传动轴341垂直；所述主动伞齿轮346与从动伞齿轮343啮合；
所述滑块36，包括由滑块主体361和压块362拼接而成的组合体，该组合体的形状为横截面与固定杆2腔体横截面形状相同的多棱柱结构；所述滑块主体361的拼接面上设置有压紧槽361A，该滑块主体361的本体上设置有两个安装孔361C和用于同步带35通过的通孔361B，所述两个安装孔361C位于压紧槽361A与通孔361B的正中间，且该两个安装孔361C之间的连线与通孔361B的中心和压紧槽361A中心的连线垂直；所述两个安装孔361C中各设置有两个上下排列的第三滑轮363；
所述第一滑动杆组件4，包括第一滑动杆41、第一限位环42和限位块43；所述第一滑动杆41采用横截面为圆环形的管状结构；所述第一限位环42的内腔包括与第一滑动杆41一端固定的圆形上内腔和沿固定杆2滑动的正多边形下内腔，所述上内腔与下内腔交接的部位设置有用于与驱动绳索37连接、且呈180°分布的两个第一连接点421，该第一限位环42的环体上设置有呈180°分布的两个第四滑轮422，且两个第一连接点421之间的连线与两个第四滑轮422之间的连线的夹角为α，α＝180/N，N为正多边形边数；所述限位块43采用横截面与第二滑动杆51腔体横截面形状相同的多棱柱结构，其上设置有呈180°分布的两个第五滑轮431，且两个第五滑轮431与两个第四滑轮422共面；所述第四滑轮422与对应方向的第五滑轮431之间缠绕有环绳44；
所述第二滑动杆组件5，包括第二滑动杆51和第二限位环52、所述第二滑动杆51采用横截面为正多边形环且一端封闭的管状结构；所述第二限位环52的内腔包括与第二滑动杆51开口端固定的正多边形上内腔和沿第一滑动杆41滑动的圆形下内腔，所述上内腔与下内腔交接的部位设置有用于与两个环绳44连接、且呈180°分布的两个第二连接点521；
所述基座1固定在固定杆2的底端；所述第一传动安装座31和第二传动安装座32分别安装在固定杆2顶端的管口位置和底端的管口位置；所述第一传动组件33安装在第一传动安装座31上；所述第二传动组件34安装在第二传动安装座32上；所述同步带35与第一同步带轮332和第二同步带轮342啮合；所述滑块36固定在同步带35上；所述驱动绳索37环绕第一主传动轴331两端附近设置的第一从传动轴334上的第一滑轮335、第二主传动轴341两端附近设置的第二从传动轴347上的第二滑轮348、滑块36上设置的第三滑轮363，形成绳索环；所述第二滑动杆51的开口端嵌套在第一滑动杆41上，所述第一滑动杆41安装第一限位环42的一端嵌套在固定杆2上；所述第二限位环52上的两个第二连接点521分别与两个环绳44外侧环连接，所述第一传动安装座31分别与两个环绳44内侧环固接，所述第一限位环42上的两个第一连接点421分别与驱动绳索(37)环两侧连接；所述两个行程开关38分别固定在第一传动安装座31和第二传动安装座32上。
上述一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，所述基座1，其顶端开口的形状和尺寸与固定杆2的外形相同。
上述一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，所述固定杆2外形的尺寸与第一限位环42上正多边形下内腔的尺寸相同；所述固定杆2的外接圆的尺寸与第一滑动杆41内圆环尺寸相同；所述第二滑动杆51的内腔尺寸与限位块43的外形尺寸相同；所述第二滑动杆51的内切圆的尺寸与第一滑动杆41外圆环尺寸相同。
上述一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，所述第一主传动轴331的轴线、第二主传动轴341的轴线和电机345输出轴的轴线共面。
上述一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，所述第一滑轮335和第二滑轮348尺寸相同；所述第一主伞齿轮333和第三主伞齿轮344尺寸相同；所述第二主伞齿轮336和第四主伞齿轮349尺寸相同；所述第一同步带轮332和第二同步带轮342尺寸相同；所述第一滑轮335、第二滑轮348、第一同步带轮332和第二同步带轮342的线速率相同。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.本发明通过电机驱动同步带，同步带通过滑块直接带动驱动绳索运动；同时同步带通过第一传动组件中的第一主伞齿轮驱动第二主伞齿轮和第一滑轮转动，且同步带通过第二传动组件中第三主伞齿轮驱动第四主伞齿轮和第二滑轮转动，利用驱动绳索与第一滑轮和第二滑轮之间的摩擦力带动驱动绳索运动；驱动绳索在同步带牵引力和摩擦力的共同作用下，牵引第一滑动杆实现稳定升降。同步带和驱动绳索均可以实现伸缩杆的大行程运动，同时同步带可以保证伸缩杆定位准确且迅速。
2.本发明固定杆内嵌在第一滑动杆中，可以充分利用固定杆的内部空间，在内腔中安装驱动组件；同时利用固定杆的正多边形环横截面和第一滑动杆的圆形环横截面之间的间隙进行走绳布置；固定杆外形的尺寸与第一限位环上正多边形下内腔的尺寸相同，利用固定杆本身的多边形环横截面，防止第一滑动杆与固定杆之间的转动，避免了现有技术中需要通过限位导轨装置对相邻杆段进行周向转动限定的缺陷，使结构更为紧凑。
3.本发明固定杆的外接圆的尺寸与第一滑动杆内圆环尺寸相同，保证了伸缩杆在伸缩过程有足够的刚度。
附图说明
图1是本发明实施例1的整体结构示意图；
图2是本发明基座的结构示意图；
图3是本发明固定杆与第一传动安装座和第二传动安装座的安装示意图；
图4是本发明驱动组件的结构示意图；
图5是本发明第一传动组件在驱动组件中的A向结构示意图；
图6(a)是本发明第二传动组件在驱动组件中的正视图；
图6(b)是本发明第二传动组件在驱动组件中的A向结构示意图；
图7(a)是本发明滑块的结构示意图；
图7(b)是本发明滑块的B—B剖视图；
图8是本发明实施例1第一滑动杆的结构示意图；
图9(a)是本发明实施例1第一限位环的结构示意图；
图9(b)是本发明实施例1第一连接点的结构示意图；
图10是本发明实施例1限位块的结构示意图；
图11是本发明实施例2的整体结构示意图；
图12是本发明实施例2第一滑动杆的结构示意图；
图13(a)是本发明实施例2第一限位环的结构示意图；
图13(b)是本发明实施例2第一连接点的结构示意图；
图14是本发明实施例2限位块的结构示意图；
图15是本发明实施例2第二滑动杆的结构示意图；
图16(a)是本发明实施例2第二限位环的结构示意图；
图16(b)是本发明实施例2第二连接点的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1，本实施例为二级伸缩结构。
参照图1，一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，包括基座1、固定杆2、驱动组件3和第一滑动杆组件4；
所述基座1，其结构如图2所示，采用顶端开口底端封闭的腔体结构，基座1的腔体用于保护电机345；基座1顶端开口的形状和尺寸与固定杆2的外形相同，通过紧定螺钉将基座1固定在固定杆2的底端；基座1的底端设置有铰链孔，可以将铰链孔设置成转动副；
所述固定杆2，其结构如图3所示，采用钢材或工程塑料或碳纤维材质，为减轻电动伸缩杆的质量，本实施例采用碳纤维材质，形状为横截面为正六边形环的管状结构；第一传动安装座31和第二传动安装座32分别通过紧定螺钉安装在固定杆2顶端的管口位置和底端的管口位置；两个行程开关38分别固定在第一传动安装座31和第二传动安装座32上，当滑块36触碰到安装在第一传动安装座31上的行程开关38时，表示伸缩杆收拢动作已完成，当滑块36触碰到安装在第二传动安装座32上的行程开关38时，表示伸缩杆伸展动作已完成；
所述驱动组件3安装在固定杆2内腔中，将固定杆2内腔的空间充分利用，使结构更加紧凑，驱动组件3结构如图4所示，包括第一传动安装座31、第二传动安装座32、第一传动组件33、第二传动组件34、同步带35、滑块36、驱动绳索37和两个行程开关38，其中：
所述第一传动组件33，安装在第一传动安装座31内腔中，第一传动组件33结构如图5所示，包括第一主传动轴331、固定在第一主传动轴331轴体上的第一同步带轮332和两端的第一主伞齿轮333，第一同步带轮332两侧安装有用于支撑第一主传动轴331的两个轴承，第一同步带轮332和第一主伞齿轮333均通过紧定螺钉与第一主传动轴331连接；第一主传动轴331两个轴端附近各设置一个与该第一主传动轴331垂直布置的第一从传动轴334，该第一从传动轴334的轴体上固定有第一滑轮335，一端固定有与第一主伞齿轮333啮合的第二主伞齿轮336，该第一从传动轴334的两轴端安装有用于支撑第一从传动轴334的两个轴承，第二主伞齿轮336和第一滑轮335均通过紧定螺钉与第一从传动轴334连接；电机345的输出轴通过主动伞齿轮346与从动伞齿轮343啮合，同步带35与第一同步带轮332和第二同步带轮342啮合，将运动和扭矩传动至第一同步带轮332，第一同步带轮332通过第一主伞齿轮333和第二主伞齿轮336啮合，将运动和扭矩传动至第一滑轮335；
所述第二传动组件34，安装在第二传动安装座32内腔中，第二传动组件34结构如图6所示，包括第二主传动轴341、固定在第二主传动轴341轴体上的第二同步带轮342和从动伞齿轮343、固定在第二主传动轴341两端的第三主伞齿轮344、电机345及固定在电机345输出轴上的主动伞齿轮346，第二同步带轮342两侧安装有用于支撑第二主传动轴341的两个轴承，第二同步带轮342和从动伞齿轮343通过螺钉固定连接，第二同步带轮342和第三主伞齿轮344均通过紧定螺钉与第二主传动轴341连接，电机345输出轴通过平键和轴端端盖与主动伞齿轮346固定连接；第二主传动轴341两个轴端附近各设置一个与该第二主传动轴341垂直布置的第二从传动轴347，该第二从传动轴347的轴体上固定有第二滑轮348，一端固定有与第三主伞齿轮344啮合的第四主伞齿轮349，该第二从传动轴347的两轴端安装有用于支撑第二从传动轴347的两个轴承，第四主伞齿轮349和第二滑轮348均通过紧定螺钉与第二从传动轴347连接；电机345采用步进电机，其输出轴与第二主传动轴341垂直；电机345的输出轴通过主动伞齿轮346与从动伞齿轮343啮合，将运动和扭矩传动至第二同步带轮342，第二同步带轮342再通过第三主伞齿轮344和第四主伞齿轮349啮合，将运动和扭矩传动至第二滑轮348；
为保证驱动绳索37沿固定杆2方向的绳索与固定杆2轴线平行，需要第一滑轮335和第二滑轮348尺寸相同；为保证第一滑轮335和第二滑轮348具有相同的角速度，需要第一主伞齿轮333和第三主伞齿轮344尺寸相同，第二主伞齿轮336和第四主伞齿轮349尺寸相同；为保证同步带35与固定杆2轴线平行，且电机345的输出轴的轴线与固定杆2的轴线重合，需要第一同步带轮332和第二同步带轮342尺寸相同，且第一主传动轴331的轴线、第二主传动轴341的轴线和电机345输出轴的轴线共面；为实现第一滑轮335、第二滑轮348和同步带35同时带动驱动绳索37运动，需要保证第一滑轮335、第二滑轮348、第一同步带轮332和第二同步带轮342的线速率相同；
所述滑块36，其结构如图7所示，包括由滑块主体361和压块362通过螺钉连接而成的组合体，该组合体的形状为横截面与固定杆2腔体横截面形状相同的多棱柱结构；滑块主体361的拼接面上设置有压紧槽361A，滑块36通过压紧槽361A固定在同步带35上，滑块36在同步带35的带动下，在固定杆2内腔中上下滑动，该压紧槽361A上加工有与同步带35相同齿形的齿槽，压紧槽至少压紧6个同步带齿，以保证同步带35与滑块36有足够的连接强度；该滑块主体361的本体上设置有两个安装孔361C和用于同步带35通过的通孔361B，两个安装孔361C位于压紧槽361A与通孔361B的正中间，且该两个安装孔361C之间的连线与通孔361B的中心和压紧槽361A中心的连线垂直；两个安装孔361C中各设置有两个上下排列的第三滑轮363，该第三滑轮363通过安装在滑块主体361中的轴进行固定，滑块主体361在与两个安装孔361C垂直的方向上加工有一个穿过两个安装孔的通孔，用于驱动绳索37缠绕两个安装孔361C上排的第三滑轮363，且用于驱动绳索37缠绕两个安装孔361C下排的第三滑轮363；
驱动绳索37采用凯夫拉线，驱动绳索37环绕第一主传动轴331两端附近设置的第一从传动轴334上的第一滑轮335、第二主传动轴341两端附近设置的第二从传动轴347上的第二滑轮348、滑块36上设置的第三滑轮363，形成类H形绳索环。驱动绳索37具体缠绕顺序参照图4：依次缠绕左侧第一滑轮335、两个安装孔361C上排的两个第三滑轮363、右侧第一滑轮335、右侧第二滑轮348、两个安装孔361C下排的两个第三滑轮363、左侧第二滑轮348和左侧第一滑轮335；
所述第一滑动杆组件4，其结构如图8所示，包括第一滑动杆41、第一限位环42和限位块43；第一滑动杆41可采用钢材或工程塑料或碳纤维材质，为减轻电动伸缩杆的质量，本实施例采用碳纤维材质，第一滑动杆41采用横截面为圆环形的管状结构，其安装第一限位环42的一端嵌套在固定杆2上，固定杆2的外接圆的尺寸与第一滑动杆41内圆环尺寸相同，保证了伸缩杆滑动时有足够的刚度；所述第一限位环42，其结构如图9(a)所示，第一限位环42的内腔包括与第一滑动杆41一端管口通过紧定螺钉连接的圆形上内腔和沿固定杆2滑动的正六边形下内腔，固定杆2外形的尺寸与第一限位环42上正六边形下内腔的尺寸相同，第一限位环42沿固定杆2的外形上下滑动，且防止第一滑动杆41与固定杆2相对转动，避免了现有技术中需要通过限位导轨装置对相邻杆段进行周向转动限定的缺陷，使结构更为紧凑；第一限位环42的上内腔与下内腔交接的部位设置有用于与驱动绳索37连接、且呈180°分布的两个第一连接点421；所述第一连接点421，其结构如图9(b)所示，该第一连接点421与驱动绳索37环两侧通过弹簧进行连接，以保证驱动绳索37有足够的张力，两个第一连接点421呈180度布置，保证了驱动绳索37牵引第一滑动杆41时受力均匀；所述限位块43，其结构如图10所示，限位块43与第一滑动杆41另一端管口通过紧定螺钉连接。
本实施例的工作原理为：电机345驱动同步带35运动，同步带35通过滑块36直接带动驱动绳索37运动；同时同步带35通过第一传动组件33中的第一主伞齿轮333驱动第二主伞齿轮336和第一滑轮335转动，且同步带35通过第二传动组件34中第三主伞齿轮344驱动第四主伞齿轮349和第二滑轮348转动，利用驱动绳索37与第一滑轮335和第二滑轮348之间的摩擦力带动驱动绳索37运动；驱动绳索37在同步带35牵引力和摩擦力的共同作用下，通过第一限位环42上的两个第一连接点421牵引第一滑动杆41实现稳定平稳升降；同步带35和驱动绳索37均可以实现伸缩杆的大行程运动，同时同步带35可以保证伸缩杆定位准确且迅速。
实施例2，本实施例为三级伸缩结构，其与实例1中的基座1、固定杆2、驱动组件3结构相同，仅对第一滑动杆4和第二滑动杆5作详细说明。
所述第一滑动杆组件4，其结构如图12所示，包括第一滑动杆41、第一限位环42和限位块43；第一滑动杆41采用横截面为圆环形的管状结构，其安装第一限位环42的一端嵌套在固定杆2上，固定杆2的外接圆的尺寸与第一滑动杆41内圆环尺寸相同，保证了伸缩杆有足够的刚度；所述第一限位环42，其结构如图13(a)所示，第一限位环42的内腔包括与第一滑动杆41一端通过紧定螺钉连接的圆形上内腔和沿固定杆2滑动的正六边形下内腔，固定杆2外形的尺寸与第一限位环42上正六边形下内腔的尺寸相同，第一限位环42沿固定杆2的外形上下滑动，且防止第一滑动杆41与固定杆2相对转动，避免了现有技术中需要通过限位导轨装置对相邻杆段进行周向转动限定的缺陷，使结构更为紧凑；第一限位环42的上内腔与下内腔交接的部位设置有用于与驱动绳索37连接、且呈180°分布的两个第一连接点421，所述第一连接点421，其结构如图13(b)所示，该第一连接点421与驱动绳索37环两侧通过弹簧进行连接，以保证驱动绳索37有足够的张力，两个第一连接点421呈180度布置，保证了驱动绳索37牵引第一滑动杆41时受力均匀，该第一限位环42的环体上设置有呈180°分布的两个第四滑轮422，且两个第一连接点421之间的连线与两个第四滑轮422之间的连线的夹角α为30°，α＝180/N，N为正六边形边数，设置夹角α的目的，是为了使固定杆2横截面的正六边形边与第二滑动杆5横截面的正六边形角对应，以便留出足够的间隙，用于走绳布置；所述限位块43，其结构如图14所示，其采用横截面与第二滑动杆51腔体横截面形状相同的多棱柱结构，第二滑动杆51的内腔尺寸与限位块43的外形尺寸相同，限位块43在第二滑动杆51内腔中上下滑动，且防止第一滑动杆41与第二滑动杆51相对转动，避免了现有技术中需要通过限位导轨装置对相邻杆段进行周向转动限定的缺陷，使结构更为紧凑；限位块43上设置有呈180°分布的两个第五滑轮431，且两个第五滑轮431与两个第四滑轮422共面；第四滑轮422与对应方向的第五滑轮431之间缠绕有环绳44，第二限位环52上的两个第二连接点521分别与两个环绳44外侧环连接，第一传动安装座31分别与两个环绳44内侧环固接，环绳44采用凯夫拉线。
所述第二滑动杆组件5，其结构如图15所示，包括第二滑动杆51和第二限位环52；第二滑动杆51可采用钢材或工程塑料或碳纤维材质，为减轻电动伸缩杆的质量，本实施例采用碳纤维材质，第二滑动杆51采用横截面为正六边形环且一端封闭的管状结构，其开口端嵌套在第一滑动杆41上，第二滑动杆51的内切圆的尺寸与第一滑动杆41外圆环尺寸相同，保证了伸缩杆有足够的刚度；所述第二限位环52，其结构如图16(a)所示，其内腔包括与第二滑动杆51开口端通过紧定螺钉固定的正六边形上内腔和沿第一滑动杆41滑动的圆形下内腔，上内腔与下内腔交接的部位设置有用于与两个环绳44连接、且呈180°分布的两个第二连接点521，所述第二连接点521，其结构如图16(b)所示，两个第二连接点521与两个环绳44环外侧通过弹簧连接，以保证两个环绳44有足够的张力，且两个第二连接点521呈180度布置，以保证了两个环绳44牵引第二滑动杆51时受力均匀。
本实施例的工作原理为：固定杆2与第一滑动杆41的工作原理与实施例1相同，第一滑动杆41与第二滑动杆51的工作原理为：固定杆2与第一滑动杆41相互运动的同时，固定杆2通过第一传动安装座31牵引两个环绳44环内侧运动，两个环绳44环外侧通过第二限位环52上的两个第二连接点521牵引第二滑动杆51运动；第一滑动杆41与固定杆2相对运动时，第一滑动杆41与第二滑动杆51也作同步运动，保证了伸缩杆的快速定位。
以上描述仅是本发明的二个具体实例，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明的内容和原理后，都可能在不背离本发明的原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，其特征在于：包括基座(1)、固定杆(2)、驱动组件(3)和第一滑动杆组件(4)，其中：
所述基座(1)，采用顶端开口底端封闭的腔体结构，且底端设置有铰链孔；
所述固定杆(2)，采用横截面为正多边形环的管状结构；
所述驱动组件(3)，包括第一传动安装座(31)、第二传动安装座(32)、第一传动组件(33)、第二传动组件(34)、同步带(35)、滑块(36)、驱动绳索(37)和两个行程开关(38)，其中：
所述第一传动组件(33)，包括第一主传动轴(331)、固定在第一主传动轴(331)轴体上的第一同步带轮(332)和两端的第一主伞齿轮(333)；所述第一主传动轴(331)两个轴端附近各设置一个与该第一主传动轴(331)垂直布置的第一从传动轴(334)，该第一从传动轴(334)的轴体上固定有第一滑轮(335)，一端固定有与第一主伞齿轮(333)啮合的第二主伞齿轮(336)；
所述第二传动组件(34)，包括第二主传动轴(341)、固定在第二主传动轴(341)轴体上的第二同步带轮(342)和从动伞齿轮(343)、固定在第二主传动轴(341)两端的第三主伞齿轮(344)、电机(345)及固定在电机(345)输出轴上的主动伞齿轮(346)；所述第二主传动轴(341)两个轴端附近各设置一个与该第二主传动轴(341)垂直布置的第二从传动轴(347)，该第二从传动轴(347)的轴体上固定有第二滑轮(348)，一端固定有与第三主伞齿轮(344)啮合的第四主伞齿轮(349)；所述电机(345)的输出轴与第二主传动轴(341)垂直；所述主动伞齿轮(346)与从动伞齿轮(343)啮合；
所述滑块(36)，包括由滑块主体(361)和压块(362)拼接而成的组合体，该组合体的形状为横截面与固定杆(2)腔体横截面形状相同的多棱柱结构；所述滑块主体(361)的拼接面上设置有压紧槽(361A)，该滑块主体(361)的本体上设置有两个安装孔(361C)和用于同步带(35)通过的通孔(361B)，所述两个安装孔(361C)位于压紧槽(361A)与通孔(361B)的正中间，且该两个安装孔(361C)之间的连线与通孔(361B)的中心和压紧槽(361A)中心的连线垂直；所述两个安装孔(361C)中各设置有两个上下排列的第三滑轮(363)；
所述第一滑动杆组件(4)，包括第一滑动杆(41)、第一限位环(42)和限位块(43)，所述第一滑动杆(41)采用横截面为圆环形的管状结构；所述第一限位环(42)的内腔包括与第一滑动杆(41)一端管口固定的圆形上内腔和沿固定杆(2)滑动的正多边形下内腔；所述上内腔与下内腔交接的部位设置有用于与驱动绳索(37)连接、且呈180°分布的两个第一连接点(421)；所述限位块(43)与第一滑动杆(41)另一端管口固定安装；
所述基座(1)固定在固定杆(2)的底端；所述第一传动安装座(31)和第二传动安装座(32)分别安装在固定杆(2)顶端的管口位置和底端的管口位置；所述第一传动组件(33)安装在第一传动安装座(31)上；所述第二传动组件(34)安装在第二传动安装座(32)上；所述同步带(35)与第一同步带轮(332)和第二同步带轮(342)啮合；所述滑块(36)固定在同步带(35)上；所述驱动绳索(37)环绕第一主传动轴(331)两端附近设置的第一从传动轴(334)上的第一滑轮(335)、第二主传动轴(341)两端附近设置的第二从传动轴(347)上的第二滑轮(348)、滑块(36)上设置的第三滑轮(363)，形成绳索环；所述第一滑动杆(41)安装第一限位环(42)的一端嵌套在固定杆(2)上；所述第一限位环(42)上的两个第一连接点(421)分别与驱动绳索(37)环两侧连接；所述两个行程开关(38)分别固定在第一传动安装座(31)和第二传动安装座(32)上。
2.根据权利要求1所述的基于绳索牵引的电动伸缩杆，其特征在于，所述基座(1)，其顶端开口的形状和尺寸与固定杆(2)的外形相同。
3.根据权利要求1所述的基于绳索牵引的电动伸缩杆，其特征在于：所述固定杆(2)外形的尺寸与第一限位环(42)上正多边形下内腔的尺寸相同；所述固定杆(2)的外接圆的尺寸与第一滑动杆(41)内圆环尺寸相同。
4.根据权利要求1所述的基于绳索牵引的电动伸缩杆，其特征在于：所述第一主传动轴(331)的轴线、第二主传动轴(341)的轴线和电机(345)输出轴的轴线共面。
5.根据权利要求1所述的基于绳索牵引的电动伸缩杆，其特征在于：所述第一滑轮(335)和第二滑轮(348)尺寸相同；所述第一主伞齿轮(333)和第三主伞齿轮(344)尺寸相同；所述第二主伞齿轮(336)和第四主伞齿轮(349)尺寸相同；所述第一同步带轮(332)和第二同步带轮(342)尺寸相同；所述第一滑轮(335)、第二滑轮(348)、第一同步带轮(332)和第二同步带轮(342)的线速率相同。
6.一种基于绳索牵引的电动伸缩杆，其特征在于：包括基座(1)、固定杆(2)、驱动组件(3)、第一滑动杆组件(4)和第二滑动杆组件(5)，其中：
所述基座(1)，采用顶端开口底端封闭的腔体结构，且底端设置有铰链孔；
所述固定杆(2)，采用横截面为正多边形环的管状结构；
所述驱动组件(3)，包括第一传动安装座(31)、第二传动安装座(32)、第一传动组件(33)、第二传动组件(34)、同步带(35)、滑块(36)、驱动绳索(37)和两个行程开关(38)，其中：
所述第一传动组件(33)，包括第一主传动轴(331)、固定在第一主传动轴(331)轴体上的第一同步带轮(332)和两端的第一主伞齿轮(333)；所述第一主传动轴(331)两个轴端附近各设置一个与该第一主传动轴(331)垂直布置的第一从传动轴(334)，该第一从传动轴(334)的轴体上固定有第一滑轮(335)，一端固定有与第一主伞齿轮(333)啮合的第二主伞齿轮(336)；
所述第二传动组件(34)，包括第二主传动轴(341)、固定在第二主传动轴(341)轴体上的第二同步带轮(342)和从动伞齿轮(343)、固定在第二主传动轴(341)两端的第三主伞齿轮(344)、电机(345)及固定在电机(345)输出轴上的主动伞齿轮(346)；所述第二主传动轴(341)两个轴端附近各设置一个与该第二主传动轴(341)垂直布置的第二从传动轴(347)，该第二从传动轴(347)的轴体上固定有第二滑轮(348)，一端固定有与第三主伞齿轮(344)啮合的第四主伞齿轮(349)；所述电机(345)的输出轴与第二主传动轴(341)垂直；所述主动伞齿轮(346)与从动伞齿轮(343)啮合；
所述滑块(36)，包括由滑块主体(361)和压块(362)拼接而成的组合体，该组合体的形状为横截面与固定杆(2)腔体横截面形状相同的多棱柱结构；所述滑块主体(361)的拼接面上设置有压紧槽(361A)，该滑块主体(361)的本体上设置有两个安装孔(361C)和用于同步带(35)通过的通孔(361B)，所述两个安装孔(361C)位于压紧槽(361A)与通孔(361B)的正中间，且该两个安装孔(361C)之间的连线与通孔(361B)的中心和压紧槽(361A)中心的连线垂直；所述两个安装孔(361C)中各设置有两个上下排列的第三滑轮(363)；
所述第一滑动杆组件(4)，包括第一滑动杆(41)、第一限位环(42)和限位块(43)；所述第一滑动杆(41)采用横截面为圆环形的管状结构；所述第一限位环(42)的内腔包括与第一滑动杆(41)一端固定的圆形上内腔和沿固定杆(2)滑动的正多边形下内腔，所述上内腔与下内腔交接的部位设置有用于与驱动绳索(37)连接、且呈180°分布的两个第一连接点(421)，该第一限位环(42)的环体上设置有呈180°分布的两个第四滑轮(422)，且两个第一连接点(421)之间的连线与两个第四滑轮(422)之间的连线的夹角为α，α＝180/N，N为正多边形边数；所述限位块(43)采用横截面与第二滑动杆(51)腔体横截面形状相同的多棱柱结构，其上设置有呈180°分布的两个第五滑轮(431)，且两个第五滑轮(431)与两个第四滑轮(422)共面；所述第四滑轮(422)与对应方向的第五滑轮(431)之间缠绕有环绳(44)；
所述第二滑动杆组件(5)，包括第二滑动杆(51)和第二限位环(52)、所述第二滑动杆(51)采用横截面为正多边形环且一端封闭的管状结构；所述第二限位环(52)的内腔包括与第二滑动杆(51)开口端固定的正多边形上内腔和沿第一滑动杆(41)滑动的圆形下内腔，所述上内腔与下内腔交接的部位设置有用于与两个环绳(44)连接、且呈180°分布的两个第二连接点(521)；
所述基座(1)固定在固定杆(2)的底端；所述第一传动安装座(31)和第二传动安装座(32)分别安装在固定杆(2)顶端的管口位置和底端的管口位置；所述第一传动组件(33)安装在第一传动安装座(31)上；所述第二传动组件(34)安装在第二传动安装座(32)上；所述同步带(35)与第一同步带轮(332)和第二同步带轮(342)啮合；所述滑块(36)固定在同步带(35)上；所述驱动绳索(37)环绕第一主传动轴(331)两端附近设置的第一从传动轴(334)上的第一滑轮(335)、第二主传动轴(341)两端附近设置的第二从传动轴(347)上的第二滑轮(348)、滑块(36)上设置的第三滑轮(363)，形成绳索环；所述第二滑动杆(51)的开口端嵌套在第一滑动杆(41)上，所述第一滑动杆(41)安装第一限位环(42)的一端嵌套在固定杆(2)上；所述第二限位环(52)上的两个第二连接点(521)分别与两个环绳(44)外侧环连接，所述第一传动安装座(31)分别与两个环绳(44)内侧环固接，所述第一限位环(42)上的两个第一连接点(421)分别与驱动绳索(37)环两侧连接；所述两个行程开关(38)分别固定在第一传动安装座(31)和第二传动安装座(32)上。
7.根据权利要求6所述的基于绳索牵引的电动伸缩杆，其特征在于，所述基座(1)，其顶端开口的形状和尺寸与固定杆(2)的外形相同。
8.根据权利要求6所述的基于绳索牵引的电动伸缩杆，其特征在于：所述固定杆(2)外形的尺寸与第一限位环(42)上正多边形下内腔的尺寸相同；所述固定杆(2)的外接圆的尺寸与第一滑动杆(41)内圆环尺寸相同；所述第二滑动杆(51)的内腔尺寸与限位块(43)的外形尺寸相同；所述第二滑动杆(51)的内切圆的尺寸与第一滑动杆(41)外圆环尺寸相同。
9.根据权利要求6所述的基于绳索牵引的电动伸缩杆，其特征在于：所述第一主传动轴(331)的轴线、第二主传动轴(341)的轴线和电机(345)输出轴的轴线共面。
10.根据权利要求6所述的基于绳索牵引的电动伸缩杆，其特征在于：所述第一滑轮(335)和第二滑轮(348)尺寸相同；所述第一主伞齿轮(333)和第三主伞齿轮(344)尺寸相同；所述第二主伞齿轮(336)和第四主伞齿轮(349)尺寸相同；所述第一同步带轮(332)和第二同步带轮(342)尺寸相同；所述第一滑轮(335)、第二滑轮(348)、第一同步带轮(332)和第二同步带轮(342)的线速率相同。
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