CN100460849C - 一种门窗试验机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种门窗试验机，包括机架、门窗框架、机械手，所述机械手包括转动装置、推动装置和摆动装置，摆动装置包括以安装在门窗框架旁的转动支点为中心摆动的摆臂，该摆臂由直臂和与转动支点连接的支撑臂组成；转动装置包括依次连接的在直臂上安装的第一驱动装置，通过直臂前部与其连接的柔性连接机构带动把手夹旋转；推动装置包括水平旋转架、第二驱动装置、丝杠及套设在丝杠上的联接座，第二驱动装置可通过丝杠、联接座带动摆臂以转动支点为中心摆动。本发明门窗试验机利用转动装置转动把手，利用推动装置并经摆动装置传动后拉动门窗作90度的旋转开关动作，同时还可实现上悬开关动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种门窗试验机，尤其涉及一种能够模拟门窗旋转开关动作和上悬开关动作的试验机。
背景技术
为了测试门窗及其五金件的质量，现有技术中采用门窗试验机来模拟人开启关闭门窗的动作，进行门窗性能试验，将门窗正常启闭的次数作为衡量门窗及其五金件质量的一个指标。
中国专利02288594.3中公开了一种旋转门窗试验机，包括机架、气缸以及摇臂，机架上安装门窗枢轴一侧的外侧面设有支架，气缸铰接在支架外侧面的后部，摇臂以可转动的方式水平地设在所述支架前端部；气缸的活塞杆端部与所述摇臂的短臂端铰接，所述摇臂的长臂的端部与门窗拉手之间通过连杆铰接在一起。
这种试验机通过活塞杆的伸缩带动摇臂旋转，推拉门窗做旋转动作，但是没有设置旋转门窗把手的装置，不能对该动作进行模拟，因而不能同时模拟旋转开关和上悬开关动作，不能用于对平开上悬门窗的全面测试。
中国专利02288595.1中公开了另一种平开上悬门窗的试验机，其机械手由机架上固定的推动装置和转动装置组成。推动装置主要包括第一伺服电机，传动丝杠、带传动丝母的活动轴承座、拖板等，用于完成门窗的小幅度旋转开、关动作。转动装置主要包括固定在拖板上的第二伺服电机、旋转主轴、第一万向节、联杆、第二万向节及把手夹等，用于完成对门窗的把手的旋转动作。
这种试验机虽然能够完成对门窗把手的旋转动作和上悬开关的测试，但由于该试验机的机械手位于门窗所在平面的前方，推动装置的轴向垂直于门窗平面，拉动时是向后平移，依靠万向节的扭动实现30度左右的旋转动作，但不能完成对门窗的90度旋转。
上述两种门窗试验机都难以真正地实现对门窗旋转开关的模拟，影响了试验的效果。
此外，中国专利02288594.3中公开的旋转门窗试验机的机架由门窗框架和支撑框架的两个支腿组成，落地部分通过支座螺固到地面上。这种机架结构只适应于固定位置的安装，如果需要移动进行演示，由于门窗框架较大，搬移就十分不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种门窗试验机，可以实现门窗的90度旋转开关和上悬开关动作。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种门窗试验机，包括机架、门窗框架、固定在所述机架上包括转动装置和推动装置的机械手，其特征在于，所述机械手还包括摆动装置，其中：
所述摆动装置包括通过第一转动支点固定在机架上的摆臂，该摆臂包括平行于门窗平面的直臂部分和从直臂部分侧面延伸出的与所述第一转动支点连接的支撑臂部分，所述摆臂可以所述第一转动支点为中心摆动；
所述转动装置包括依次连接的第一驱动装置、柔性连接机构和把手夹，所述第一驱动装置安装在所述直臂上，通过在所述直臂前部与其连接的所述柔性连接机构带动所述把手夹旋转；
所述推动装置包括通过第二转动支点固定在机架上的水平旋转架，安装在所述旋转架上的相互连接的第二驱动装置和丝杠，以及通过丝母套设在所述丝杠上的联接座，所述联接座与所述直臂后端固定连接；
所述第一支点在所述门窗框架的枢轴旁并朝向门窗开启一侧，所述第二驱动装置带动所述丝杠旋转时，所述联接座沿丝杠轴向运动，通过相连的所述直臂后端带动所述摆臂以所述第一转动支点为中心摆动，所述水平旋转架同时以所述第二转动支点为中心转动。
所述门窗试验机还可具有以下特点：所述第一和第二转动支点包括固定在机架上具有垂直套筒的支座，以及通过轴承垂直安装在所述套筒内的转轴，所述支撑臂部分和旋转架分别套接在所述第一、第二转动支点的转轴上。
所述门窗试验机还可具有以下特点：所述柔性连接机构由分别与所述输出轴和把手夹固连的两个万向节，以及连接所述两个万向节的连接件组成。
所述门窗试验机还可具有以下特点：所述推动装置还包括限位机构，包含固定在所述旋转架上用于安装所述第二驱动装置和丝杠的摆动座，在所述摆动座轴向上延伸的滑轨，以及套设在所述滑轨上的滑块，所述滑块固定连接到所述联接座上。
所述门窗试验机还可具有以下特点：所述直臂后端具有一个通孔，一个摆轴穿过该通孔，并在下端通过调心轴承与所述联接座连接。
所述门窗试验机还可具有以下特点：所述第一驱动装置为顺序连接的电机、联轴器和减速器，通过所述减速器上从所述直臂前部垂直伸出的输出轴与所述柔性连接机构连接。
所述门窗试验机还可具有以下特点：所述第二驱动装置包括相互连接的电机和联轴器。
所述门窗试验机还可具有以下特点：所述丝杠的轴向在门窗关闭时垂直于所述直臂。
所述门窗试验机还可具有以下特点：所述门窗框架也固定在所述机架上，所述机架进一步地固定在一升降小车的升降座上。
所述门窗试验机还可具有以下特点：所述门窗框架上还安装有可调节位置的副框架。
综上所述，将本发明门窗试验机的机械手的转动轴固定在门窗的安装枢轴旁，利用转动装置可以转动把手，利用推动装置并经摆动装置传动，因而可以拉动门窗作90度的旋转开关动作，同时还可实现上悬开关动作。真正地实现对门窗旋转开关的模拟，可以取得很好的试验效果。进一步通过将门窗框架也固定在机架上并将机架固定到小车上，使得本发明的试验机可以很方便地移动。
附图说明
图1是本发明实施例试验机机械手和机架的主视图；
图2是本发明实施例试验机机械手和机架的俯视图；
图3是本发明实施例试验机机械手和机架的右视图；
图4是本发明实施例试验机机械手、机架、门窗框架和小车组合后的结构图。
具体实施方式
如图4所示，本实施例的门窗试验机由机械手1、机架2、门窗框架3和小车4组成。机械手1和门窗框架3安装在机架2上，机架2进一步安装在小车4上。
图1、图2和图3所示是本实施例机械手和机架组合在一起的视图。如图所示，机械手1由固定在机架2上的摆动装置、转动装置和推动装置组成。
所述机架2由四根型材连接而成的上、下矩形台面101、102及上下矩形台面101、102四角之间的四个连接腿103构成。下矩形台面102的四角还与底部有带安装螺孔的四个支腿104焊接。用于为摆动装置和推动装置提供足够的支点，在机架2的相应位置还设置了固定用的竖杆105和横杆106。不过本发明并不对机架的具体结构做限定。
如图1所示，所述摆动装置包括摆臂座11、定位套筒12、转动轴13、摆臂14。其中，摆臂座11固定在机架2的上矩形台面101上，一侧与垂直安装的定位套筒12连接为一体，转动轴13套置在定位套筒12两端的滑动轴承121内，上端轴承同时起到轴向定位的作用，请同时参照图2，摆臂14由一体制成或连接而成的前臂141、后臂142和支撑臂143组成，前臂141和后臂142在一条直线上，支撑臂143从前、后臂的结合部延伸而出，并在端部开有垂直方向的第一通孔144，利用该第一通孔144将支撑臂14套入所述转动轴13，并在上端用销钉(未示出)将两者键接，下端则压抵在定位套筒12上端的滑动轴承上，使得摆臂14可以转动轴13为中心摆动。后臂142的端部也在垂直方向上开有第二通孔145，用于和推动装置的连接。
如图2所示，所述转动装置由第一电机21、联轴器22、减速箱23、第一万向节24、扭力夹25、第二万向节26和把手夹27组成。其中顺序相连的第一电机21、联轴器22和减速箱23安装在前臂141前部的凹槽中，减速箱23在垂直于前臂141的轴向上输出的传动轴与第一万向节24固连，该传动轴与前臂141的侧壁之间通过轴承定位。第一、第二万向节24、26之间通过扭力夹25连接，共同构成了一种柔性的连接机构，该扭力夹25由夹头251和夹套252组成，夹头251上的轴与夹套252上的轴套嵌入式配合，并通过螺钉调节两者之间的摩擦力使两者紧固在一起，这样在事故情况下可以脱出，避免对门窗或机械手的损坏。第二万向节26与把手夹27伸出的卡轴固连。两个万向节组成的连接机构在拉紧时垂直于门窗所在平面。
第一电机21可正反转，依序将转动的动力传递到把手夹27上，带动把手夹27顺时针或逆时针转动，同时，由于两个万向节具有一定的扭动自由度，在前臂141以转动轴13为中心旋转一定角度时，如果把手处于上悬开启的状态，也会受到向外的拉动而实现门窗上悬开、关的动作。
请参照图3和图1，推动装置包括支撑机构、限位机构和推动机构，其中支撑机构包括固定在机架2上的转轴座31，通过滑动轴承套接固定在转轴座31中的旋转轴32、由套接在旋转轴32上部的套筒和水平方向的固定板组成的旋转架33。所述的限位机构和驱动机构都安装在旋转架33上，并可以旋转轴32为中心转动。
限位机构包括固定在旋转架33上水平的长条形摆动座34，沿摆动座34轴向延伸的滑轨35，以及嵌套在滑轨35上的滑块36。摆动座34的轴向在门窗关闭状态时是垂直于所述前、后摆壁141、142轴线的。
推动机构主要包括轴向连接的可调速的第二电机41、联轴器42和丝杠43，以及通过内丝母套接在丝杠43上的联接座44，在摆动座34上固定有电机支座45和两个轴承支座46，第二电机41通过电机支座45固定，丝杠43两端套置在两个轴承支座46上安装的轴承47内，联接座44通过两侧的联接板48与滑块36固连，其上部则固定有一个调心轴承49。摆轴50穿过后臂142端部的第二通孔145后，套接在该调心轴承49内，上端通过销钉和后臂142键接，用于将动力从推动装置传递摆动装置。
工作时，请参照图2，推动机构的第二电机41正转或反转，带动丝杠43旋转，从而使联接座44沿丝杠43的轴向前后运动，由于联接座44又与后臂142相连，因而会带动整个摆臂以转动轴13为中心摆动，对于后臂142与联接座44的连接点来说，它的摆动轨迹只能是以转动轴13为圆心的圆弧，这就使得联接座44在丝杠43轴向上移动的同时，和摆动座34一起发生以旋转轴32为中心的摆动，从而达到了将联接座44的直线运动转化为前臂圆弧运动的效果。从图2可以看出，摆动座34只需要作小幅度的旋转，就可以实现摆臂90度的旋转运动。
调心轴承49的设置是为了使摆轴50与联接座44的连接具有一定的柔性，以减小对零件加工的精度要求和运动过程中的干涉，而限位机构的作用在于使联接座44只能沿着滑轨移动，加强了运动的稳定性，并减少了作用在丝杠上的扭矩。
如图4所示，门窗框架3和实际的框架结构相同，一般制作的比较大一些，再在中间固定一些位置可以调节的水平和竖直方向的辅助框301，这样就可以满足不同规格的门窗的安装需要了。本发明将门窗框架3也固定在机架2的侧面上，并使所述转动轴13位于门窗枢轴302朝向开启方向的附近，使所述前臂141前端的运动轨迹与门窗开启侧的轨迹一致。为了满足方便移动的需要，利用机架2上的支腿104将其固定在升降小车4的升降座上，这样就可以方便地整个试验机抬起、放下和移动了。
综上所述，将本发明机械手的转动轴13固定在门窗枢轴302外侧附近，利用转动装置转动把手，利用推动装置并经摆动装置传动，可以拉动门窗作90度的旋转开关动作，或者上悬开关动作。假定门窗把手处于水平位置并朝向右侧时为锁紧状态，转到朝上位置可上悬开启，转到朝下位置可旋转开启，具体的试验过程可以按以下步骤进行：
初始状态下，门窗和门窗把手处于关闭和锁紧状态；
将门窗把手逆时针旋转90度；
驱动摆臂向后作小幅度摆动，拉动门窗使其完成上悬开启动作；
驱动摆臂向前归位，推动门窗关闭；
将门窗把手顺时针旋转180度；
驱动摆臂旋转90度，使门窗作90度的旋转开启动作；
驱动摆臂向前归位，推动门窗关闭；
再重复上述步骤，即可以多次地自动完成人开关门窗时动作的真实模拟，达到很好的试验效果。
在本发明基本方案的基础上还可以有多种变换，例如：
摆臂座和转轴座对转动轴和旋转轴的定位不一定要采用套筒加轴承来实现，也可以在垂直方向上设置两个轴承座来安装轴承并套入所述的转动轴和旋转轴。而摆臂和水平旋转架也可以采用其它的转动支点结构，另外，水平旋转架和摆动座也可以做成一体的；
所述柔性连接机构并不限定于用两个万向节来实现，只要能传递旋转运动并有一个的空间自由度就可以；两个万向节之前也可以直接用连杆连接起来，只是扭力夹可以在故障情况下自动脱开，有保护减速器的作用；
所述支撑臂和转动轴之间不限于采用实施例的套接方式，只要能一起转动就可以，而后臂和联接座之间的连接可以也采用固定连接的方式，因为两者之间不一定要产生相对的转动。
Claims (10)
1.一种门窗试验机，包括机架、门窗框架、固定在所述机架上包括转动装置和推动装置的机械手，其特征在于，所述机械手还包括摆动装置，其中：
所述摆动装置包括通过第一转动支点固定在机架上的摆臂，该摆臂包括平行于门窗平面的直臂部分和从直臂部分侧面延伸出的与所述第一转动支点连接的支撑臂部分，所述摆臂可以所述第一转动支点为中心摆动；
所述转动装置包括依次连接的第一驱动装置、柔性连接机构和把手夹，所述第一驱动装置安装在所述直臂部分上，通过在所述直臂部分的前部与其连接的所述柔性连接机构带动所述把手夹旋转；
所述推动装置包括通过第二转动支点固定在机架上的水平旋转架，安装在所述旋转架上的相互连接的第二驱动装置和丝杠，以及通过丝母套设在所述丝杠上的联接座，所述联接座与所述直臂部分的后端固定连接；
所述第一转动支点在所述门窗框架的枢轴旁并朝向门窗开启一侧，所述第二驱动装置带动所述丝杠旋转时，所述联接座沿丝杠轴向运动，通过相连的所述直臂部分的后端带动所述摆臂以所述第一转动支点为中心摆动，所述水平旋转架同时以所述第二转动支点为中心转动。
2.如权利要求1所述的门窗试验机，其特征在于，所述第一和第二转动支点包括固定在机架上具有垂直套筒的支座，以及通过轴承垂直安装在所述套筒内的转轴，所述支撑臂部分和旋转架分别套接在所述第一、第二转动支点的转轴上。
3.如权利要求1所述的门窗试验机，其特征在于，所述柔性连接机构由分别与垂直于所述直臂部分的前部轴向上的输出的传动轴和与所述把手夹固连的两个万向节，以及连接所述两个万向节的连接件组成。
4.如权利要求1所述的门窗试验机，其特征在于，所述推动装置还包括限位机构，包含固定在所述旋转架上用于安装所述第二驱动装置和丝杠的摆动座，在所述摆动座轴向上延伸的滑轨，以及套设在所述滑轨上的滑块，所述滑块固定连接到所述联接座上。
5.如权利要求1所述的门窗试验机，其特征在于，所述直臂部分的后端具有一个通孔，一个摆轴穿过该通孔，并在下端通过调心轴承与所述联接座连接。
6.如权利要求1所述的门窗试验机，其特征在于，所述第一驱动装置为顺序连接的电机、联轴器和减速器，通过所述减速器上从所述直臂部分的前部垂直伸出的输出轴与所述柔性连接机构连接。
7.如权利要求1所述的门窗试验机，其特征在于，所述第二驱动装置包括相互连接的电机和联轴器。
8.如权利要求1所述的门窗试验机，其特征在于，所述丝杠的轴向在门窗关闭时垂直于所述直臂部分。
9.如权利要求1所述的门窗试验机，其特征在于，所述门窗框架也固定在所述机架上，所述机架进一步地固定在一升降小车的升降座上。
10.如权利要求1所述的门窗试验机，其特征在于，所述门窗框架上还安装有可调节位置的副框架。
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