CN203503195U - 一种新型diy创新制作平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型DIY创新制作平台。该平台主要包括自锁刀架机构、KT板后处理机构.自锁刀架机构包括静摩擦力自锁齿轮、单自由度数控进给机构和刀架，KT板后处理机构包含胶水工具盒、切槽工具盒、碳杆存放盒，通过旋转支架呈圆周分布，可实现切割后的kt板后处理。旋转支架可在箱体内部自转，实现粘胶、切槽、插杆交替工作。在箱体上表面，通过活动支架搭出刀具的工作架，静摩擦力自锁齿轮与工作架上的齿条相啮合，刀架1与上位机支架铰接，上位机支架上固接上位机，刀架1与刀架2、刀架2与刀架3通过静摩擦力自锁齿轮相铰接，单自由度数控进给机构位于刀架3的滑槽内。通过自锁刀架机构和可单自由度数控进给机构实现各种图案的加工。

Description

一种新型DIY创新制作平台

技术领域

本实用新型涉及一种DIY加工平台，尤其是涉及一种实现单自由度数控切割任意图案，完成DIY创作的平台。

背景技术

制作模型可以很好的训练制作者的空间想象力，解决纯手工工艺难度大，周期长等缺点，现有快速成型技术或者数控加工技术以电脑完全代替人工，不能有效提高制作者的动手能力和空间想象力。

发明内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的课堂角色定位不佳，互动效果差、实用性差等问题、提供一种师生使用方便、互动效果好、功能完善的新型助教机器人。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述的技术方案得以解决的：一种能够实现合理定位师生角色、情感表达丰富、互动效果好、实用性强的新型助教机器人：其特征在于该机器人包含有复合铰链机构、手臂联动机构、演示台升降机构、桌面伸缩机构、履带行走机构和多媒体设备，可实现多功能、效果佳的辅助教学。演示台升降机构通过剪式升降机构与滑槽相连接，滑槽固接在履带行走机构上的底板上，支撑杆下端同时铰接在底板上，支撑杆上端与连接显示屏杆、连接头部杆、连接桌面杆通过复合铰链连接，手臂与位于连接头部杆上的手臂铰链相连，同时手臂铰链左右两端分别通过杆件1、2与限位杆1、2相接触，限位杆1、2与杆件3、4分别铰接在杆件3、4上，杆件3、4末端分别与杆件5、6铰接，杆件5与换向盘上底盘铰接、杆件6与换向盘下底盘铰接，换向盘通过控制换向盘上底盘与杆件5的铰链和换向盘下底盘与杆件6的铰链所夹的圆心角来实现手臂的左右摆动，手臂铰链通过杆件7、8分别与限位杆3的左右两端相接触，通过控制限位杆3的转动来实现手臂的上下摆动。连接显示屏杆末端与显示屏铰接，连接头部杆末端与头部相连，连接桌面杆与可伸缩桌面背面的圆盘铰接，通过摇杆(56)的转动来实现桌面的伸缩。

上述方案中，复合铰链机构主要由复合铰链包含转轴、内齿轮、外齿轮、弹簧以及轴套，内齿轮安装于铰链内，外齿轮与内齿轮啮合，通过弹簧丝杆机构有效的将动力输出到铰链上，从而保证机器人能够实现连接桌面杆、连接显示屏杆，连接头部杆不同姿态的变换。动力齿轮8通过齿轮5带动转轴转动；齿轮6一侧开有键槽，可以与转轴上的键啮合；弹簧与轴套相连，当转轴转动一定的角度，与之相连的弹簧则发生扭转，侧向伸长一定的距离，使轴上的键通过旋转移入键槽中，实现转轴带动齿轮6转动，从而带动与之啮合的内齿轮2转动，使连接头部杆能够旋转到各个方位；连接桌面杆、连接显示屏杆的转动原理与连接头部杆相同，只需通过计算，使各个弹簧伸缩量不同即可。

上述方案中，手臂联动机构主要由换向盘、杆件、限位杆、手臂铰链等组成。换向盘转动，带动杆件5、6，从而引起杆件3、4摆动，带动限位杆1,2运动，从而使得杆件1、2运动，带动手臂铰链转动，引起手臂的左右摆动，通过控制换向盘上底盘与杆件5的铰链和换向盘下底盘与杆件6的铰链所夹的圆心角来实现手臂的左右同步或异步摆动;所成的圆心角为180°时，手臂实现异步摆动，所成的圆心角为0°时，手臂实现同步摆动。

上述方案中，演示台升降机构主要由演示台、并联升降机构、限位杆、演示台转盘、剪式升降机构组成，上转盘转动推动并联升降机构实现演示台升降，两侧的限位拉杆可以限制演示台转动，使其只做上升下降的运动，演示台下转盘的转动可使支撑整个演示台上部的剪式升降机构运动，使演示空间更大化。

 上述方案中，桌面伸缩机构主要由摇杆、桌面支撑杆、卡块、桌面等组成，当摇杆转动时，桌面支撑杆在摇杆的推动下就相向滑出展开，展开后由卡块来调整桌面支撑杆的上下位置，从而使桌面在同一个水平面内。

本实用新型相较于现有技术的助教机器人，提出了一种功能完善、实用性强的新型助教机器人，包含有该机器人包括复合铰链机构、手臂联动机构、演示台升降机构、桌面伸缩机构、履带行走机构和多媒体设备，有效解决了传统助教机器人存在的问题，具有良好的推广价值和教育意义。

与现有设备相比，本实用新型的优点：

（1）机构巧妙，联动适宜，控制简单，可实现性较强。

（2）该助教机器人集传授知识，部件变换为课堂上的常用机械于一体，扩大了助教的服务范围。 

（3）机械式的表情及肢体动作丰富，互动效果显著。

附图说明

图1为本实用新型的整体示意图；

图2为本实用新型的静摩擦力自锁齿轮示意图；

图3为本实用新型的静摩擦力自锁齿轮剖示意视图；

图4为本实用新型的静摩擦力自锁齿轮爆炸示意图；

图5为本实用新型的单自由度数控进给机构示意图；

图6为本实用新型的铣刀示意图；

图7为本实用新型的KT板后处理机构示意图；

图中：1-上位机，2-刀架2，3- 单自由度数控进给机构，4-刀架3，5-KT板后处理机构，6-机箱，7-活动支架，8-刀架1，9-静摩擦力自锁齿轮，10-上位机支架，11-推力弹簧1，12-铰链齿轮，13-推力弹簧2，14-摩擦盘，15-约束盘，16-棘轮1，17-棘轮2，18-推力弹簧3，19-推力弹簧4，20-外壳，21-刀具座，22-进给电机，23-铣刀电机，24-钢丝绳，25-刀架3，26-编码器，27-铣刀夹具，28-铣刀，29-胶水工具盒，30-胶水管，31-碳杆存放盒，32-碳杆释放孔，33-旋转支架，34-切槽工具盒，35-刀座电机，36-切槽刀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本实用新型。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本实用新型的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

本实用新型的工作过程如下：

静摩擦力自锁齿轮中的铰链齿轮（12）不转动的时候，摩擦盘（14）被推力弹簧2（13）压迫，摩擦盘（14）与铰链齿轮（12）互相挤压，在接触面存在很大的正压力，则有很大的最大静摩擦力。当加载铰链齿轮上的力矩不够大时，铰链处于自锁状态。由于手动施力缘故，铰链齿轮（12）上加载了很大的力矩，齿轮克服最大静摩擦力，产生很小的转动位移。推力弹簧2（13）与摩擦棘轮1（16）相固定，推力弹簧3（18）与摩擦棘轮2（17）相固定。摩擦棘轮2（17）,3（18）转动方向相反。与摩擦棘轮2（17）,3（18）相连的弹簧必然一个产生推力，一个随齿轮和棘轮转动而不产生拉力。产生推力的弹簧将摩擦棘轮推出，摩擦棘轮又将摩擦盘推开，则摩擦盘与铰链齿轮直接不再接触，则自锁解除，铰链齿轮可以灵活转动了。一旦手动施力结束，齿轮停止转动，推力弹簧回复，摩擦盘又与铰链齿轮(12)接触，则又回到自锁状态。从而实现静摩擦力自锁解锁。刀架1（8）与刀架2（2）通过静摩擦力自锁齿轮相铰接，刀架2（2）与刀架3（4）也通过静摩擦力自锁齿轮相铰接，从而实现有有一定力作用时，刀架之间会比较稳定的形成转角，无力作用时，会保持相应转角不变。

单自由度数控进给机构中的主运动为铣刀(28)绕电机轴线的旋转运动，进给运动是刀具沿刀架3的运动。刀具座（21）与进给小轮固定在一起，当进给电机（220转动时，带动进给小轮转动，进给小轮上绕了一圈钢丝绳（24），钢丝绳两头系在刀架3(4)的两端。当进给小轮转动后，刀具座（21）沿着钢丝绳（24）运动，则铣刀进行进给运动。编码器(26)在刀架3(4)内侧沿着内壁转动，则编码器将位移信号转换为电信号作为反馈供上位机处理信号。从而实现单自由度的数控进给切割。

当使用自锁刀架机构加工圆形零件或者直杆形零件时，把刀架3的端部放置在圆形零件的圆心处，手工转动刀架3，单自由度数控进给机构3在刀架3（4）上运动。上位机1为单自由度数控进给机构3上的进给电机（22）提供控制信号。当切割异形图案时，关闭进给电机（22），手动移动刀架3。通过手工移动刀架3使铣刀切除所需的板材。

 KT板后处理机构中的旋转支架（33）与胶水工具盒（29）、切槽工具盒（34）、碳杆存放盒（31）固定在一起，当旋转支架（33）转动起来时，带动工具盒转动，各个工具盒的工作位置在水平位置。胶水罐子可以在盒子内水平运动，一边运动可以可以从胶水管（30）输送胶水。当切槽工具盒（34）工作时，刀座电机（35）在盒子内来回往复运动，刀座带动切槽刀（36），在KT板上切出V型槽。当碳杆存放盒(31)处于工作位置时，在KT板的V型槽处，从碳杆释放孔中放置一根碳杆。

Claims (5)

1.一种新型DIY创新制作平台，其特征在于该机器主要包括自锁刀架机构、KT板后处理机构（5）， 而自锁刀架机构包括静摩擦力自锁齿轮（9）、单自由度数控进给机构（3）和刀架（2、4、8）、KT板后处理机构（5）包含胶水工具盒、切槽工具盒、碳杆存放盒等，可实现KT板在切割后的处理过程，胶水工具盒（29）、碳杆存放盒（31）和切槽工具盒（34）三部分通过旋转支架（33）呈圆周分布，而旋转支架（33）可在箱体（6）内部自转，实现粘胶、切槽、插杆之间的交替工作，在箱体上表面，通过活动支架（7）搭出刀具的工作架，静摩擦力自锁齿轮（9）与工作架上的齿条相啮合，刀架1（8）与上位机支架铰接，上位机支架（10）上固接上位机（1），刀架1（8）与刀架2（2）通过静摩擦力自锁齿轮相铰接，刀架2（2）与刀架3（4）也通过静摩擦力自锁齿轮相铰接，单自由度数控进给机构（3）位于刀架3（4）的滑槽内，通过自锁刀架机构与可单自由度数控进给机构实现各种零件的加工。

2.根据权利要求1所述的新型DIY创新制作平台，其特征在于：当使用自锁刀架机构加工圆形零件或者直杆形零件时，把刀架3(4)的端部放置在圆形零件的圆心处，手工转动刀架3(4)，单自由度数控进给机构(3)在刀架3（4）上运动，上位机(1)为单自由度数控进给机构(3)上的进给电机(22)提供控制信号，当切割异形图案时，关闭进给电机(22)，手动移动刀架3(4)，通过手工移动刀架3(4)使铣刀切除所需的板材。

3.根据权利要求1所述的新型DIY创新制作平台，其特征在于：静摩擦力自锁齿轮中的铰链齿轮(12)不转动的时候，摩擦盘(14)被推力弹簧2（13）压迫，摩擦盘(14)与铰链齿轮(12)互相挤压，在接触面存在很大的正压力，则有很大的最大静摩擦力，当加载铰链齿轮上的力矩不够大时，铰链处于自锁状态，由于手动施力的缘故，铰链齿轮（12）上加载了很大的力矩，齿轮克服最大静摩擦力，产生很小的转动位移，推力弹簧2（13）与摩擦棘轮1（16）相固定，推力弹簧3（18）与摩擦棘轮2（17）相固定，摩擦棘轮2（17）,3（18）转动方向相反，与摩擦棘轮2（17）,3（18）相连的弹簧必然一个产生推力，一个随齿轮和棘轮转动而不产生拉力，产生推力的弹簧将摩擦棘轮推出，摩擦棘轮又将摩擦盘推开，则摩擦盘与铰链齿轮直接不再接触，则自锁解除，铰链齿轮可以灵活转动了，一旦手动施力结束，齿轮停止转动，推力弹簧回复，摩擦盘又与铰链齿轮（12）接触，则又回到自锁状态，从而实现静摩擦力自锁解锁。

4.根据权利要求1所述的新型DIY创新制作平台，其特征在于：单自由度数控进给机构中的主运动为铣刀（28）绕电机轴线的旋转运动，进给运动是刀具沿刀架3的运动，刀具座（21）与进给小轮固定在一起，当进给电机22转动时，带动进给小轮转动，进给小轮上绕了一圈钢丝绳（24），钢丝绳两头系在刀架3(4)的两端，当进给小轮转动后，刀具座（21）沿着钢丝绳（24）运动，则铣刀进行进给运动，编码器（26）在刀架3(4)内侧沿着内壁转动，则编码器将位移信号转换为电信号作为反馈供上位机处理信号，从而实现单自由度的数控进给切割。

5.根据权利要求1所述的新型DIY创新制作平台，其特征在于：KT板后处理机构中的旋转支架（33）与胶水工具盒（29）、切槽工具盒（34）、碳杆存放盒（31）固定在一起，当旋转支架（33）转动起来时，带动工具盒转动，各个工具盒的工作位置在水平位置，胶水罐子可以在盒子内水平运动，一边运动可以从胶水管(30)输送胶水，当切槽工具盒(34)工作时，刀座电机35在盒子内来回往复运动，刀座带动切槽刀(36)，在KT板上切出V型槽，当碳杆存放盒31处于工作位置时，在KT板的V型槽处，从碳杆存放盒中释放孔中放置一根碳杆。

Images