CN104354942B - 一种非封闭式环形旋转体的柔性传动机构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非封闭式环形旋转体的柔性传动机构及其使用方法。本发明包括非封闭式环形旋转体、三个压紧轮、六个张紧轮、齿带、壳体和齿轮；压紧轮、张紧轮和齿轮的芯轴都固定在壳体的底板上；齿轮、第二张紧轮、第一张紧轮、第三张紧轮、第四张紧轮、第六张紧轮、第五张紧轮按顺时针排列，齿带的内侧与五个张紧轮的外侧贴合，形成一个封闭的环；齿带的外侧与齿轮、非封闭式环形旋转体的外齿形啮合；三个压紧轮与非封闭式环形旋转体的内侧相贴合。本发明能够使得自身与齿轮和非封闭式环形旋转体的啮合面积变大，增加啮合力；同时避免了与齿轮和非封闭式环形旋转体的刚性齿形产生干涉、卡死的现象。

Description

一种非封闭式环形旋转体的柔性传动机构及其使用方法

技术领域

本发明属于机械自动化领域，具体涉及一种非封闭式环形旋转体的柔性传动机构及其使用方法。本发明不用改变某物体的物理位置、几何关系、拓扑特性等，能让另一个非封闭式环形旋转体接近、咬进、围绕该物体进行持续旋转的一种柔性传动机构。

背景技术

在纺织行业，人们常将棉纱线、人造纤维线等绕制各种适合纺织机用的纱团、绽。在电子行业，电器产品通常需要用漆包铜线绕制成电感线圈，例如：各种电动机，日光灯镇流器，各种大小变压器，电视机和收音机用的中周、电感线圈，行输出变压器，电子点火器和灭蚊器上的高压线圈，喇叭，耳机，麦克风的音圈，各种电焊机等。在汽车行业，需要对各类线束进行胶带或无胶胶带封装，达到捆绑、防漏电、防老化、防腐蚀等效果。

可见，缠绕动作在人们的日常生活中、工业生产中的作用非常重要、应用十分广泛。为此，工程师发明了各式各样的缠绕机构。针对不同行业、不同情况，缠绕机构的设计往往不同。例如：漆包线的绕线机包括装有一根园形绕轴的单头机，依此类堆，还有双头机、三头机等。常用的绕线机按自动化程度又可分为简易型、半自动型、全自动型；按电子控制方式有数控式微电脑单片机及电脑控制之分；按安装方式有桌面式和落地式机等分类。

在汽车行业，工厂生产仍然采用人工绕线或绕胶带的方式对各类线束进行封装，达到捆绑、防漏电、防老化、防腐蚀等效果，劳动强度大、效率低，不利于现代化生产。因此，迫切需要发明一种适于产业工人使用的手持式自动绕线工具，改善工人的劳动强度，提高工厂的生产效率。受汽车行业具体需求的启发，并且考虑到有关绕线过程在各类生产、生活中的普遍存在性。人们设计了一种由电力驱动的绕线(或胶带)机器，具有自动绕线功能，结构紧凑，适于手持，可广泛使用，解决相关产业工人劳动强度大、生产效率低的瓶颈。该类发明必须采用一类非封闭式环形旋转体对物体进行绕线或包胶带。然而，传统机械传动方式与机构设计都是针对封闭式旋转体进行的设计。

目前，市场上缺乏一种适用于对非封闭式环形旋转体进行持续驱动的机构。为此，本发明公布一种柔性传动机构，它不但适用于非封闭式环形旋转体的驱动，还避免了常规机械传动使用刚性齿轮的齿形干涉等多种弊端，具有广泛的应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对现有机械自动化领域常需要缠绕动作的现状，提供一种非封闭式环形旋转体的柔性传动机构及其使用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种非封闭式环形旋转体的柔性传动机构，包括非封闭式环形旋转体、第一压紧轮、第一张紧轮、第二张紧轮、齿带、第三张紧轮、壳体、齿轮、第二压紧轮、第四张紧轮、第五张紧轮、第六张紧轮、第三压紧轮；

第一压紧轮、第一张紧轮、第二张紧轮、第三张紧轮、齿轮、第二压紧轮、第四张紧轮、第五张紧轮、第六张紧轮、第三压紧轮均有各自的芯轴，且所有芯轴都固定在壳体的底板上；齿轮、第二张紧轮、第一张紧轮、第三张紧轮、第四张紧轮、第六张紧轮、第五张紧轮按顺时针排列，齿轮介于第二张紧轮和第五张紧轮之间；齿带的内侧与第二张紧轮、第一张紧轮、第三张紧轮、第四张紧轮、第六张紧轮、第五张紧轮的外侧贴合，形成一个封闭的环；齿带的外侧与齿轮、非封闭式环形旋转体的外齿形啮合；第一压紧轮、第二压紧轮、以及第三压紧轮与非封闭式环形旋转体的内侧相贴合。

所述的任意三个毗邻的张紧轮，或任意三个毗邻的张紧轮和齿轮，均不在同一条直线上。

所述的第一压紧轮、第二压紧轮和第三压紧轮与非封闭式环形旋转体的内侧相贴合，增加了非封闭式环形旋转体与齿带的啮合点面积。

所述的齿带的外侧与非封闭式环形旋转体的外齿形啮合；若非封闭式环形旋转体的开口不与齿带相交，则啮合点有两处，分别位于第一张紧轮和第二张紧轮之间、第五张紧轮和第六张紧轮之间；若非封闭式环形旋转体的开口与齿带相交，则啮合点只有一处，位于第一张紧轮和第二张紧轮之间，或者位于第五张紧轮和第六张紧轮之间。

所述的传动过程如下：

所述的齿轮为动力来源；设齿轮按顺时针旋转，由于齿轮与齿带始终啮合，因此齿轮拖动齿带逆时针旋转；齿带的逆时针旋转能够带动非封闭式环形旋转体按顺时针旋转，非封闭式环形旋转体按顺时针旋转后，非封闭式环形旋转体的开口部分先后与齿带在第一张紧轮和第二张紧轮之间的部位、第六张紧轮和第五张紧轮之间的部位相交；鉴于齿带与非封闭式环形旋转体的啮合点位于第一张紧轮和第二张紧轮之间，或第六张紧轮和第五张紧轮之间，或第一张紧轮和第二张紧轮之间、第六张紧轮和第五张紧轮之间同时为啮合点，即使非封闭式环形旋转体的开口部分不能够与齿带任何部位啮合，但非封闭式环形旋转体的实体部分始终与齿带存在啮合点，因此非封闭式环形旋转体并不会脱离齿带的拖动；完成旋转后非封闭式环形旋转体的开口部分又回到其启动位置。

一种非封闭式环形旋转体的柔性传动机构的使用方法，具体包括如下步骤：

步骤1.将非封闭式环形旋转体的开口部分对准一个物体，然后推进壳体，使得物体被非封闭式环形旋转体包围；

步骤2.启动齿轮产生动力，令非封闭式环形旋转体旋转，非封闭式环形旋转体受齿带的传动作用，能够绕该物体持续旋转；

步骤3.当齿轮的动力消失且非封闭式环形旋转体的开口部分没有被壳体遮挡的时候，物体能够通过非封闭式环形旋转体的开口部分再次脱离开非封闭式环形旋转体，实现不改变该物体的物理或几何特性，令非封闭式环形旋转体绕着该物体持续旋转。

本发明的有益说明如下：

1）具有柔性的齿带能够产生具备变形，一方面能够使得自身与齿轮和非封闭式环形旋转体的啮合面积变大，增加啮合力；另一方面，避免了与齿轮和非封闭式环形旋转体的刚性齿形产生干涉、卡死的现象。

2）使用多个张紧轮或齿轮，能够大幅度地改变齿带在平面内的几何形状，使得齿带的工作部分能够按照非封闭式环形旋转体啮合过程进行布置。

3）使用多个压紧轮，能够在工作过程中始终压住与非封闭式环形旋转体的内侧，保证非封闭式环形旋转体与齿带的持续接触。

4）本传动机构保证了在齿轮的持续旋转运动下非封闭式环形旋转体也能够持续旋转。

针对人们在日常生活中、工业生产中，常常需要对某物体进行某种缠绕的动作，同时，不希望挪动或改变该物体的特性。本发明为人们提供了一种用于对物体缠绕动作的机械传动机构。基于本发明，可以设计并制作出用于缠绕各类塑料、PVC、棉、纱、毡等材料的工具或设备。因此，本发明的应用前景非常好。

附图说明

图1为本发明示意图。

图2为本发明的弧形啮合面示意图。

图3（a）、3（b）、3（c）、3（d）为本发明的传动过程示意图。

图4（a）、4（b）、4（c）、4（d）、4（e）、4（f）为本发明的使用方法示意图。

图中，非封闭式环形旋转体1、第一压紧轮2、第一张紧轮3、第二张紧轮4、齿带5、第三张紧轮6、壳体7、齿轮8、第二压紧轮9、第四张紧轮10、第五张紧轮11、第六张紧轮12、第三压紧轮13。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种非封闭式环形旋转体的柔性传动机构，包括非封闭式环形旋转体1、第一压紧轮2、第一张紧轮3、第二张紧轮4、齿带5、第三张紧轮6、壳体7、齿轮8、第二压紧轮9、第四张紧轮10、第五张紧轮11、第六张紧轮12、第三压紧轮13。

第一压紧轮2、第一张紧轮3、第二张紧轮4、第三张紧轮6、齿轮8、第二压紧轮9、第四张紧轮10、第五张紧轮11、第六张紧轮12、第三压紧轮13均有各自的芯轴，且所有芯轴都固定在壳体7的底板上。齿轮8、第二张紧轮4、第一张紧轮3、第三张紧轮6、第四张紧轮10、第六张紧轮12、第五张紧轮11按顺时针排列，齿轮8介于第二张紧轮4和第五张紧轮11之间。齿带5的内侧与第二张紧轮4、第一张紧轮3、第三张紧轮6、第四张紧轮10、第六张紧轮12、第五张紧轮11的外侧贴合，形成一个封闭的环；齿带5的外侧与齿轮8、非封闭式环形旋转体1的外齿形啮合。

所述的任意三个毗邻的张紧轮，或毗邻的张紧轮和齿轮，均不在同一条直线上，使得齿带5包络在所有张紧轮或齿轮上，从而令齿带5与所有张紧轮或齿轮充分接触，增大了接触面积。

所述的第一压紧轮2、第二压紧轮9和第三压紧轮13与非封闭式环形旋转体1的内侧相贴合，增加了非封闭式环形旋转体1与齿带5的啮合点面积。

所述的齿带5的外侧与非封闭式环形旋转体1的外齿形啮合；若非封闭式环形旋转体1的开口不与齿带5相交，则啮合点有两处，分别位于第一张紧轮3和第二张紧轮4之间、第五张紧轮11和第六张紧轮12之间；若非封闭式环形旋转体1的开口与齿带5相交，则啮合点只有一处，要么位于第一张紧轮3和第二张紧轮4之间，要么第五张紧轮11和第六张紧轮12之间。第一压紧轮2、第二压紧轮9、以及第三压紧轮13与非封闭式环形旋转体1的内侧相贴合，并增加了非封闭式环形旋转体1与齿带5的啮合点面积。

如图3所示，本发明的传动过程如下：

设齿轮8为动力来源；设齿轮8按顺时针旋转（当然，也可以逆时针旋转）。那么，齿轮8由于与齿带5始终啮合，拖动齿带5逆时针旋转。参考图3(a)，鉴于齿带5在第一张紧轮3和第二张紧轮4之间的部位、第六张紧轮12和第五张紧轮11之间的部位与非封闭式环形旋转体1的实体部分啮合的关系，齿带5的逆时针旋转能够带动非封闭式环形旋转体1按顺时针旋转。非封闭式环形旋转体1按顺时针旋转后，非封闭式环形旋转体1的开口部分先后与齿带5在第一张紧轮3和第二张紧轮4之间的部位、第六张紧轮12和第五张紧轮11之间的部位相交，参考图3(b)和3(c)。即使非封闭式环形旋转体1的开口部分不能够与齿带5任何部位啮合，但是非封闭式环形旋转体1的实体部分始终有一部分与齿带5的某一部位啮合，非封闭式环形旋转体1并不会脱离齿带5的拖动。最后，非封闭式环形旋转体1的开口位置又回到其启动位置，参考图3(d)。按照这样的传动原理，齿轮8的持续旋转能够带动非封闭式环形旋转体1的持续旋转。因此，本发明能够应对非封闭式环形旋转体1的非封闭特征，而保持传动过程的持续性。

其中，第一张紧轮3、第二张紧轮4、第三张紧轮6第四张紧轮10、第五张紧轮11、第六张紧轮12对齿带5保持了一种张力作用，使得齿带5按照六个张紧轮排列的几何形状而滚动。六个张紧轮的表面保持光滑，不需要齿形，从而避免了齿轮过多，啮合过程相互干涉的情况。类似地，第一压紧轮2、第二压紧轮9、第三压紧轮13主要起到限制非封闭式环形旋转体1脱离齿带5的作用，使得非封闭式环形旋转体1能够持续地按照三个压紧轮的外缘进行滚动。受第一张紧轮3、第二张紧轮4、第五张紧轮11、第六张紧轮12的外侧限制作用，以及第一压紧轮2、第二压紧轮9、第三压紧轮13内侧限制作用，非封闭式环形旋转体1只能够按照其轴心选择，且轴心与壳体7所在的平面的贯穿点保持固定。最终，使得非封闭式环形旋转体1在壳体7所在的平面内不停旋转，直到齿轮8制动、不再旋转。

如图4所示，本发明的使用方法具体如下：

本发明的主要作用是不用改变某物体的物理或几何特性（如：位置、拓扑关系等），让非封闭式环形旋转体1绕着该物体持续旋转。

步骤1.参考图4(a)和4(b)，将非封闭式环形旋转体1的开口部分对准一个物体，然后推进壳体7，使得物体被非封闭式环形旋转体1包围。

步骤2.启动齿轮8产生动力，令非封闭式环形旋转体1旋转，参考图4(c)、4(d)和4(e)，非封闭式环形旋转体1受齿轮8及其齿轮5的传动作用，能够绕该物体持续旋转。

步骤3.当齿轮8的动力消失且非封闭式环形旋转体1的开口部分没有被壳体7遮挡的时候，物体能够通过非封闭式环形旋转体1的开口部分再次脱离开非封闭式环形旋转体，参看图4（f）。最终，实现了不改变该物体的物理或几何特性，令非封闭式环形旋转体1绕着该物体持续旋转。

如图2所示，非封闭式环形旋转体1与齿带5的啮合原理具体如下：

以第一张紧轮3和第二张紧轮4之间的齿带5部位与非封闭式环形旋转体1的啮合原理为例对非封闭式环形旋转体1与齿带5的啮合原理进行阐述。第一张紧轮3和第二张紧轮4位于齿带5内侧，使得齿带5的齿形朝外；位于第一张紧轮3和第二张紧轮4之间的齿带5被非封闭式环形旋转体1压成凹形，致使非封闭式环形旋转体1的多个齿形与齿带5上的多个齿形相互啮合，形成一个啮合面；位于非封闭式环形旋转体1内侧的第一压紧轮2限制了非封闭式环形旋转体1脱离齿带5，从而保证了非封闭式环形旋转体1与齿带5的充分啮合。当然，上述陈述假定了非封闭式环形旋转体1的实体部分与齿带5的啮合状况；若非封闭式环形旋转体1的开口部分与齿带5相交，则假定第五张紧轮11和第六张紧轮12之间的齿带5仍然与非封闭式环形旋转体1的实体部分啮合；反之亦然。

在日常生活中、工业生产中，人们常需要对某物体进行某种缠绕的动作；同时，不希望挪动或改变该物体的特性。本发明为人们提供了一种用于对物体缠绕动作的机械传动机构。基于本发明，人们可以设计、制造用于缠绕动作的工具或设备。因此，本发明的应用前景非常好。

Claims (6)

1.一种非封闭式环形旋转体的柔性传动机构，其特征在于包括非封闭式环形旋转体、第一压紧轮、第一张紧轮、第二张紧轮、齿带、第三张紧轮、壳体、齿轮、第二压紧轮、第四张紧轮、第五张紧轮、第六张紧轮、第三压紧轮；

第一压紧轮、第一张紧轮、第二张紧轮、第三张紧轮、齿轮、第二压紧轮、第四张紧轮、第五张紧轮、第六张紧轮、第三压紧轮均有各自的芯轴，且所有芯轴都固定在壳体的底板上；齿轮、第二张紧轮、第一张紧轮、第三张紧轮、第四张紧轮、第六张紧轮、第五张紧轮按顺时针排列，齿轮介于第二张紧轮和第五张紧轮之间；齿带的内侧与第二张紧轮、第一张紧轮、第三张紧轮、第四张紧轮、第六张紧轮、第五张紧轮的外侧贴合，形成一个封闭的环；齿带的外侧与齿轮、非封闭式环形旋转体的外齿形啮合；第一压紧轮、第二压紧轮、以及第三压紧轮与非封闭式环形旋转体的内侧相贴合。

2.如权利要求1所述的一种非封闭式环形旋转体的柔性传动机构，其特征在于任意三个毗邻的张紧轮，或任意三个毗邻的张紧轮和齿轮，均不在同一条直线上。

3.如权利要求1所述的一种非封闭式环形旋转体的柔性传动机构，其特征在于所述的第一压紧轮、第二压紧轮和第三压紧轮与非封闭式环形旋转体的内侧相贴合，增加了非封闭式环形旋转体与齿带的啮合点面积。

4.如权利要求1所述的一种非封闭式环形旋转体的柔性传动机构，其特征在于所述的齿带的外侧与非封闭式环形旋转体的外齿形啮合；若非封闭式环形旋转体的开口不与齿带相交，则啮合点有两处，分别位于第一张紧轮和第二张紧轮之间、第五张紧轮和第六张紧轮之间；若非封闭式环形旋转体的开口与齿带相交，则啮合点只有一处，位于第一张紧轮和第二张紧轮之间，或者位于第五张紧轮和第六张紧轮之间。

5.如权利要求1所述的一种非封闭式环形旋转体的柔性传动机构，其特征在于传动过程如下：

所述的齿轮为动力来源；设齿轮按顺时针旋转，由于齿轮与齿带始终啮合，因此齿轮拖动齿带逆时针旋转；齿带的逆时针旋转能够带动非封闭式环形旋转体按顺时针旋转，非封闭式环形旋转体按顺时针旋转后，非封闭式环形旋转体的开口部分先后与齿带在第一张紧轮和第二张紧轮之间的部位、第六张紧轮和第五张紧轮之间的部位相交；鉴于齿带与非封闭式环形旋转体的啮合点位于第一张紧轮和第二张紧轮之间，或第六张紧轮和第五张紧轮之间，或第一张紧轮和第二张紧轮之间、第六张紧轮和第五张紧轮之间同时为啮合点，即使非封闭式环形旋转体的开口部分不能够与齿带任何部位啮合，但非封闭式环形旋转体的实体部分始终与齿带存在啮合点，因此非封闭式环形旋转体并不会脱离齿带的拖动；完成旋转后非封闭式环形旋转体的开口部分又回到其启动位置。

6.一种引用权利要求1所述的非封闭式环形旋转体的柔性传动机构的使用方法，其特征在于具体包括如下步骤：

步骤1.将非封闭式环形旋转体的开口部分对准一个物体，然后推进壳体，使得物体被非封闭式环形旋转体包围；

步骤2.启动齿轮产生动力，令非封闭式环形旋转体旋转，非封闭式环形旋转体受齿带的传动作用，能够绕该物体持续旋转；

步骤3.当齿轮的动力消失且非封闭式环形旋转体的开口部分没有被壳体遮挡的时候，物体能够通过非封闭式环形旋转体的开口部分再次脱离开非封闭式环形旋转体，实现不改变该物体的物理或几何特性，令非封闭式环形旋转体绕着该物体持续旋转。