CN203620117U - 自行同步起缝机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机械自动化工程领域，具体地说是一种自行同步起缝机构，包括固定壳体、电机驱动机构、齿轮传动机构、上顶撑机构、下支撑机构及起缝板，上顶撑机构包括顶撑转动轴及上顶撑板，下支撑机构包括支撑转动轴及下支撑板，顶撑转动轴及支撑转动轴分别转动安装在固定壳体上，分别通过齿轮传动机构由安装在固定壳体上的电机驱动机构驱动同步旋转，顶撑转动轴及支撑转动轴上分别连动有组合偏心轮；上顶撑板与下支撑板相连、且分别开有与组合偏心轮相对应的开口槽，起缝板安装在上顶撑板上。本实用新型大大简化了设备的操作流程，对于救援人员应急反应、快速抵达灾难现场能够起到积极的作用。

Description

自行同步起缝机构

技术领域

本实用新型属于机械自动化工程领域，具体地说是一种自行同步起缝机构。

背景技术

中国是世界上受灾最严重的国家之一，我国位于太平洋与印度板块之间的环太平洋地震带和地中海喜马拉雅地震带上，地震活动频繁。在这些地质带附近发生的地震，震源浅强度大，可造成潜在的大面积破坏及伤亡。地震和次生灾害使很多人失去了生命，历史上唐山大地震、四川汶川地震、四川雅安地震等等都造成了巨大的破坏和经济损失。

我国的地震主要是板内地震，具有震源浅、频度高、强度大、分布广的特征。我国人口众多，建筑物抗震性能差，因而成灾率较高。据统计数据显示，虽然中国只占世界陆地面积的7%，但是20世纪世界范围内大约三分之一的地震发生在中国，多余50%的地震遇难者在中国。这意味着大约有60万人死于地震。

我国于2004年10月成立了中国地震应急搜救中心。目前，地震救援设备虽种类繁多，但是设备高大、沉重、需要过多地辅助设备等问题阻碍了救援设备的应用，设备的操作往往比较复杂，设备总体的性能质量还有提高。

目前，国内外能够应用于地震救援的起缝设备包括液压起缝器、日本的Baribari Ⅰ和Baribari Ⅱ机器人等救援设备；但上述设备大都是依靠液压、气压等作为动力进行驱动，配套设备多、体积大很难应用于救援现场。

实用新型内容

为了解决现有救援设备存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种自行同步起缝机构。该自行同步起缝机构为步进式运动，使用一台电池驱动的电机带动，无需发电机、液压泵等配套设备并大大简化了设备的操作流程，对于救援人员应急反应、快速抵达灾难现场能够起到积极的作用。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括固定壳体、电机驱动机构、齿轮传动机构、上顶撑机构、下支撑机构及起缝板，其中上顶撑机构包括顶撑转动轴及上顶撑板，所述下支撑机构包括支撑转动轴及下支撑板，该顶撑转动轴及支撑转动轴分别转动安装在所述固定壳体上，所述顶撑转动轴及支撑转动轴上分别连动有组合偏心轮；所述电机驱动机构安装在固定壳体上、通过安装在所述固定壳体上的齿轮传动机构分别驱动所述顶撑转动轴及支撑转动轴同步旋转，进而带动顶撑转动轴及支撑转动轴上的组合偏心轮同步转动；所述上顶撑板与下支撑板相连、且分别开有与顶撑转动轴及支撑转动轴上组合偏心轮相对应的开口槽，该组合偏心轮包括同轴设置的负责前进运动的第一偏心凸轮及负责支撑运动的第二偏心凸轮，所述上顶撑板及下支撑板上与第一偏心凸轮相对应的开口槽宽度与所述第一偏心凸轮的直径相同，所述上顶撑板、下支撑板上与第二偏心凸轮相对应的开口槽的上槽壁、下槽壁始终与所述第二偏心凸轮抵接，所述起缝板安装在上顶撑板上。

其中：所述第二偏心凸轮由两段曲线组成，每个曲线的弧度均对应180°角，其中一段曲线的圆心与顶撑转动轴或支撑转动轴同心，另一段曲线的圆心位于所述组合偏心轮圆心的上方；所述顶撑转动轴及支撑转动轴均为两根，每根顶撑转动轴上的组合偏心轮的数量相等、且等于每根支撑转动轴上的组合偏心轮的数量，两根顶撑转动轴上的组合偏心轮及两根支撑转动轴上的组合偏心轮均一一对应；任一顶撑转动轴或支撑转动轴上相邻两组合偏心轮之间的相位差为180°，两根顶撑转动轴上相对应的组合偏心轮共面、且相位相同，两根支撑转动轴上相对应的组合偏心轮共面、且相位相同；所述两根顶撑转动轴及两根支撑转动轴通过齿轮传动机构由一个电机驱动机构驱动同步转动，两根顶撑转动轴的旋转方向相同，两根支撑转动轴的旋转方向相同、并与所述两根顶撑转动轴的旋转方向相反；

所述电机驱动机构包括驱动电机、驱动电机固定座、驱动电机输出轴及电机输出齿轮，该驱动电机通过驱动电机固定座安装在所述固定壳体上，所述驱动电机的驱动电机输出轴上同轴设有两个电机输出齿轮，该两个电机输出齿轮分别位于所述固定壳体的内外两侧，分别通过与所述齿轮传动机构相啮合带动两根支撑转动轴及两根顶撑转动轴同步旋转；所述齿轮传动机构包括四个大齿轮、两个前进顶撑轴齿轮、两个前进支撑轴齿轮及三个传动齿轮，各齿轮的齿轮轴分别通过轴承转动安装在所述固定壳体上；所述四个大齿轮中的三个位于固定壳体的外侧，分别与所述驱动电机输出轴上位于固定壳体外侧的电机输出齿轮相啮合，另一个大齿轮位于固定壳体的内侧，与所述驱动电机输出轴上位于固定壳体内侧的电机输出齿轮相啮合；所述两个前进顶撑轴齿轮分别连接于两根顶撑转动轴上，并与位于固定壳体外侧的其中两个大齿轮啮合，位于固定壳体外侧的第三个大齿轮通过一个传动齿轮与连接于一根支撑转动轴上的前进支撑轴齿轮啮合；所述位于固定壳体内侧的另一个大齿轮通过同轴设置的两个传动齿轮与连接于另一根支撑转动轴上的前进支撑轴齿轮啮合；所述位于固定壳体外侧的三个大齿轮呈三角形布置，所述驱动电机输出轴上位于固定壳体外侧的电机输出齿轮处于三角形的中间；

所述上顶撑板与下支撑板的数量相同、均至少为三个，并上下一一对应，相对应的所述上顶撑板与下支撑板之间通过弹簧相连、同步运动；所述起缝板为台阶状、安装于上顶撑板的一端，与所述上顶撑板连动，相邻起缝板随所安装的上顶撑板一起交替步进运动；

所述固定壳体为U形框结构，包括左侧板、右侧板及后面板，所述电机驱动机构及齿轮传动机构分别安装在左侧板或右侧板上，所述固定壳体的高度小于上顶撑板上缘至下支撑板下缘的距离；所述左侧板与右侧板之间安装有防止固定壳体变形的加强杆。

本实用新型的优点与积极效果为：

1．本实用新型结构简单、紧凑，配套设备少且操作简单。本实用新型采用电池供电的单驱动电机，实现机构的前进、后退、起缝等功能，驱动电机不需要自动化设备的控制，一旦通电就能够实现前进、起缝等功能；本实用新型取消了以往救援起缝设备中发电机、液压泵、气压泵等辅助设备，对于救援人员应急反应、快速抵达灾难现场能够起到积极的作用。

2．本实用新型能够代替救援人员在废墟下开辟安全救援通道。通过本实用新型在通道前扩展通道，其它机器人在本实用新型后面对通道进行加固保护，本实用新型能够开辟通道并将救援急需物品带给被困人员，同时本实用新型能够对废墟下的环境进行录像并同步传输给救援人员，有效的防止废墟、建筑物等的二次坍塌对救援人员的伤害。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型电机驱动机构的结构示意图；

图3为本实用新型齿轮传动机构外侧的结构示意图；

图4为本实用新型齿轮传动机构内侧的结构示意图；

图5为本实用新型上顶撑机构的结构示意图；

图6为本实用新型上顶撑板与组合偏心轮正面的结构示意图；

图7为本实用新型上顶撑板与组合偏心轮背面的结构示意图；

图8为本实用新型下支撑机构的结构示意图；

图9为本实用新型固定壳体的结构示意图；

其中：1为驱动电机，2为驱动电机固定座，3为驱动电机输出轴，4为电机输出齿轮，5为支撑转动轴，6为顶撑转动轴，7为前进顶撑轴齿轮，8为大齿轮，9为左侧板，10为前进支撑轴齿轮，11为传动齿轮，12为起缝板，13为上顶撑板，14为组合偏心轮，15为下支撑板，16为加强杆，17为右侧板，18为后面板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1所示，本实用新型包括固定壳体、电机驱动机构、齿轮传动机构、上顶撑机构、下支撑机构及起缝板12，其中如图9所示，固定壳体为U形框结构，包括左侧板9、右侧板17、后面板18及加强杆16，电机驱动机构及齿轮传动机构分别安装在左侧板9或右侧板17上（本实施例安装在左侧板9上），固定壳体的左侧板9、右侧板17、及后面板18等高。在左侧板9与右侧板17之间固定有两根防止U形框的固定壳体变形的加强杆16。

如图2所示，电机驱动机构包括驱动电机1、驱动电机固定座2、驱动电机输出轴3及电机输出齿轮4，该驱动电机1安装在驱动电机固定座2上，驱动电机固定座2为圆环形状，在驱动电机固定座2的边缘处通过螺栓固定在左侧板9上。驱动电机1的驱动电机输出轴3上同轴设有两个电机输出齿轮4及一个轴承，该轴承与左侧板9转动连接，两个电机输出齿轮4型号相同，分别位于左侧板9的内外两侧（即轴承的两侧）。在驱动电机固定座2底边留有90°豁口，使驱动电机输出齿轮4能够与对应的齿轮相啮合。

如图3、图4所示，齿轮传动机构包括四个大齿轮8及七个小齿轮，七个小齿轮分别为两个前进顶撑轴齿轮7、两个前进支撑轴齿轮10及三个传动齿轮11，各齿轮的齿轮轴分别通过轴承转动安装在左侧板9上。四个大齿轮8中的三个位于左侧板9的外侧，呈三角形布置，分别与驱动电机输出轴3上位于左侧板9外侧的电机输出齿轮4相啮合，驱动电机输出轴3上位于左侧板9外侧的电机输出齿轮4处于三角形的中间；另一个大齿轮8位于左侧板9的内侧，与驱动电机输出轴3上位于左侧板9内侧的电机输出齿轮4相啮合。

如图5～8所示，上顶撑机构包括顶撑转动轴6及上顶撑板13，下支撑机构包括支撑转动轴5及下支撑板15，该顶撑转动轴6及支撑转动轴5均为两根，两根顶撑转动轴6相互平行、处于同一水平面，两端分别通过轴承转动安装在左侧板9及右侧板17上，并分别由左侧板9及右侧板17穿出；两根支撑转动轴5相互平行、处于同一水平面，并位于顶撑转动轴6的下方，两根支撑转动轴5的两端分别通过轴承转动安装在左侧板9及右侧板17上，并分别由左侧板9及右侧板17穿出。在顶撑转动轴6及支撑转动轴5上分别连动有多个组合偏心轮14，每根顶撑转动轴6上的组合偏心轮14的数量相等、且等于每根支撑转动轴5上的组合偏心轮14的数量，两根顶撑转动轴6上的组合偏心轮14及两根支撑转动轴5上的组合偏心轮14均一一对应；任一顶撑转动轴6或支撑转动轴5上相邻两组合偏心轮14之间的相位差为180°，两根顶撑转动轴6上相对应的组合偏心轮14共面、且相位相同，两根支撑转动轴5上相对应的组合偏心轮14共面、且相位相同；本实施的顶撑转动轴6及支撑转动轴5上各安装了七个组合偏心轮14。上顶撑板13及下支撑板15的数量相同、均至少为三个（本实施例的上顶撑板13及下支撑板15各为五个），并上下一一对应，相对应的上顶撑板13与下支撑板15之间通过弹簧相连、同步运动。相对应的上顶撑板13上缘至下支撑板15下缘的距离高于固定壳体的高度。

三个呈三角形布置的大齿轮8，两个在上、一个在下，两个前进顶撑轴齿轮7分别连接于两根顶撑转动轴6上、位于左侧板9的外侧，并与在上的两个大齿轮8相啮合；两个前进支撑轴齿轮10分别连接于两根支撑转动轴5上、位于左侧板9的外侧，其中一个前进支撑轴齿轮10通过一个传动齿轮11与在下的一个大齿轮8相啮合，另一个前进支撑轴齿轮10通过两个同轴设置的传动齿轮11与位于左侧板9内侧的大齿轮8相啮合，两个同轴的传动齿轮11分别位于左侧板9的内外两侧。通过一个驱动电机1即可以实现两个前进顶撑轴齿轮7及两个前进支撑轴齿轮10同步转动，进而带动两根顶撑转动轴6及两根支撑转动轴5同步转动，两根顶撑转动轴6的旋转方向相同，两根支撑转动轴5的旋转方向相同、并与两根顶撑转动轴6的旋转方向相反。

组合偏心凸轮14为双面结构，一面负责自行同步起缝机构前进运动的第一偏心凸轮，另一面为负责自行同步起缝机构支撑运动的第二偏心凸轮，两个偏心凸轮同轴设置。上顶撑板13与下支撑板15上分别加工有与顶撑转动轴6及支撑转动轴5上组合偏心轮14相对应的开口槽，每个开口槽均为组合结构，即开口槽的一面对应前进运动，另一面对应顶撑运动，上顶撑板13及下支撑板15上与第一偏心凸轮相对应的开口槽宽度与第一偏心凸轮的直径相同，上顶撑板13、下支撑板15上与第二偏心凸轮相对应的开口槽的上槽壁、下槽壁始终与第二偏心凸轮抵接。第二偏心凸轮由两段曲线组成，每个曲线的弧度均对应180°角，其中一段曲线的圆心与顶撑转动轴6或支撑转动轴5同心，当这段曲线与上顶撑板13的开口槽接触时，上顶撑板13上缘的高度不变；另一段曲线的圆心位于组合偏心轮14圆心的上方，当这段曲线与上顶撑板13的开口槽旋转接触时，上顶撑板13的开口槽上缘的高度首先逐渐下降然后逐渐上升，下降和上升的最大高度与这段曲线偏心距的大小相同。

因为顶撑转动轴6上相邻组合偏心轮14的180度相位差，所以实现了相邻上顶撑板13前进、顶撑的交替互动。起缝板12固定在上顶撑板13的一端，起缝板12为台阶状，与上顶撑板13连动，相邻起缝板12随所安装的上顶撑板13一起前进、顶撑的交替步进运动。

本实用新型的工作原理为：

当驱动电机1通电并顺时针转动时，通过电机输出齿轮4带动齿轮传动机构中的齿轮转动，实现两个前进顶撑轴齿轮7的同步顺时针转动。由于前进顶撑轴齿轮7和组合偏心凸轮14都与顶撑传动轴6固定连接，所以带动顶撑转动轴6上组合偏心轮14顺时针转动。由于上顶撑板13前进运动开口槽的宽度与前进运动的第一偏心凸轮的直径大小相同，所以组合运动偏心轮14顺时针转动推动对应开口槽的侧边向前运动。同时，驱动电机1通过齿轮传动机构将运动传递到两个前进支撑轴齿轮10上，实现两个前进支撑轴齿轮10的逆时针转动。由于前进支撑轴齿轮10、组合偏心凸轮14都与支撑转动轴5固定连接，所以带动支撑转动轴5上组合偏心轮14逆时针转动。由于下支撑板15前进运动开口槽的宽度与前进运动的偏心轮的直径大小相同，所以组合运动偏心轮14逆时针转动推动相应开口槽的侧边向前运动。

上顶撑机构和下支撑机构的顶撑、支撑运动都是建立在平行四边形机构的原理上的。两根顶撑转动轴6固定在固定壳体的左侧板9上，两个轴心之间的连线构成平行四边形机构的固定边；两根顶撑转动轴6上分别安装的组合偏心凸轮14结构大小相同，同一平面上两个组合偏心凸轮14的偏心距构成了平行四边形的两个摆动边；上顶撑板13两个前进运动开口槽中心线之间的连线构成了平行四边形机构的运动输出端。下支撑机构的原理与上顶撑机构相同。因为顶撑旋转轴6上相邻组合偏心凸轮14的180°相位差，所以实现了相邻上支撑板13前进、顶撑的交替互动，安装起缝板12后实现自行同步起缝机构一面向前运动一面起缝。

当驱动电机1逆时针转动，通过齿轮传动机构带动将运动传递给前进顶撑轴齿轮7和前进支撑轴齿轮10。前进顶撑轴齿轮7带动同轴的组合偏心凸轮14运动实现自行同步起缝机构的向后运动。

Claims (10)

1.一种自行同步起缝机构，其特征在于：包括固定壳体、电机驱动机构、齿轮传动机构、上顶撑机构、下支撑机构及起缝板（12），其中上顶撑机构包括顶撑转动轴（6）及上顶撑板（13），所述下支撑机构包括支撑转动轴（5）及下支撑板（15），该顶撑转动轴（6）及支撑转动轴（5）分别转动安装在所述固定壳体上，所述顶撑转动轴（6）及支撑转动轴（5）上分别连动有组合偏心轮（14）；所述电机驱动机构安装在固定壳体上、通过安装在所述固定壳体上的齿轮传动机构分别驱动所述顶撑转动轴（6）及支撑转动轴（5）同步旋转，进而带动顶撑转动轴（6）及支撑转动轴（5）上的组合偏心轮（14）同步转动；所述上顶撑板（13）与下支撑板（15）相连、且分别开有与顶撑转动轴（6）及支撑转动轴（5）上组合偏心轮（14）相对应的开口槽，该组合偏心轮（14）包括同轴设置的负责前进运动的第一偏心凸轮及负责支撑运动的第二偏心凸轮，所述上顶撑板（13）及下支撑板（15）上与第一偏心凸轮相对应的开口槽宽度与所述第一偏心凸轮的直径相同，所述上顶撑板（13）、下支撑板（15）上与第二偏心凸轮相对应的开口槽的上槽壁、下槽壁始终与所述第二偏心凸轮抵接，所述起缝板（12）安装在上顶撑板（13）上。

2.按权利要求1所述的自行同步起缝机构，其特征在于：所述第二偏心凸轮由两段曲线组成，每个曲线的弧度均对应180°角，其中一段曲线的圆心与顶撑转动轴（6）或支撑转动轴（5）同心，另一段曲线的圆心位于所述组合偏心轮（14）圆心的上方。

3.按权利要求1或2所述的自行同步起缝机构，其特征在于：所述顶撑转动轴（6）及支撑转动轴（5）均为两根，每根顶撑转动轴（6）上的组合偏心轮（14）的数量相等、且等于每根支撑转动轴（5）上的组合偏心轮（14）的数量，两根顶撑转动轴（6）上的组合偏心轮（14）及两根支撑转动轴（5）上的组合偏心轮（14）均一一对应；任一顶撑转动轴（6）或支撑转动轴（5）上相邻两组合偏心轮（14）之间的相位差为180°，两根顶撑转动轴（6）上相对应的组合偏心轮（14）共面、且相位相同，两根支撑转动轴（5）上相对应的组合偏心轮（14）共面、且相位相同。

4.按权利要求3所述的自行同步起缝机构，其特征在于：所述两根顶撑转动轴（6）及两根支撑转动轴（5）通过齿轮传动机构由一个电机驱动机构驱动同步转动，两根顶撑转动轴（6）的旋转方向相同，两根支撑转动轴（5）的旋转方向相同、并与所述两根顶撑转动轴（6）的旋转方向相反。

5.按权利要求3所述的自行同步起缝机构，其特征在于：所述电机驱动机构包括驱动电机（1）、驱动电机固定座（2）、驱动电机输出轴（3）及电机输出齿轮（4），该驱动电机（1）通过驱动电机固定座（2）安装在所述固定壳体上，所述驱动电机（1）的驱动电机输出轴（3）上同轴设有两个电机输出齿轮（4），该两个电机输出齿轮（4）分别位于所述固定壳体的内外两侧，分别通过与所述齿轮传动机构相啮合带动两根支撑转动轴（5）及两根顶撑转动轴（6）同步旋转。

6.按权利要求5所述的自行同步起缝机构，其特征在于：所述齿轮传动机构包括四个大齿轮（8）、两个前进顶撑轴齿轮（7）、两个前进支撑轴齿轮（10）及三个传动齿轮（11），各齿轮的齿轮轴分别通过轴承转动安装在所述固定壳体上；所述四个大齿轮（8）中的三个位于固定壳体的外侧，分别与所述驱动电机输出轴（3）上位于固定壳体外侧的电机输出齿轮（4）相啮合，另一个大齿轮（8）位于固定壳体的内侧，与所述驱动电机输出轴（3）上位于固定壳体内侧的电机输出齿轮（4）相啮合；所述两个前进顶撑轴齿轮（7）分别连接于两根顶撑转动轴（6）上，并与位于固定壳体外侧的其中两个大齿轮（8）啮合，位于固定壳体外侧的第三个大齿轮（8）通过一个传动齿轮（11）与连接于一根支撑转动轴（5）上的前进支撑轴齿轮（10）啮合；所述位于固定壳体内侧的另一个大齿轮（8）通过同轴设置的两个传动齿轮（11）与连接于另一根支撑转动轴（5）上的前进支撑轴齿轮（10）啮合。

7.按权利要求6所述的自行同步起缝机构，其特征在于：所述位于固定壳体外侧的三个大齿轮（8）呈三角形布置，所述驱动电机输出轴（3）上位于固定壳体外侧的电机输出齿轮（4）处于三角形的中间。

8.按权利要求1所述的自行同步起缝机构，其特征在于：所述上顶撑板（13）与下支撑板（15）的数量相同、均至少为三个，并上下一一对应，相对应的所述上顶撑板（13）与下支撑板（15）之间通过弹簧相连、同步运动；所述起缝板（12）为台阶状、安装于上顶撑板（13）的一端，与所述上顶撑板（13）连动，相邻起缝板（12）随所安装的上顶撑板（13）一起交替步进运动。

9.按权利要求1所述的自行同步起缝机构，其特征在于：所述固定壳体为U形框结构，包括左侧板（9）、右侧板（17）及后面板（18），所述电机驱动机构及齿轮传动机构分别安装在左侧板（9）或右侧板（17）上，所述固定壳体的高度小于上顶撑板（13）上缘至下支撑板（15）下缘的距离。

10.按权利要求9所述的自行同步起缝机构，其特征在于：所述左侧板（9）与右侧板（17）之间安装有防止固定壳体变形的加强杆（16）。

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