一种双自由度晾衣装置的制作方法

本发明属于电动晾衣技术领域，尤其涉及一种双自由度晾衣装置。

背景技术：

随着人们生活质量的提高，传统的晾衣架已经渐渐无法满足人们日常需求，内置式的晾衣架无法使衣物充分受到阳光照射，而外置式的晾衣架，则需要人伸出阳台晾晒衣物，容易产生危险，并且不具备防雨功能。

目前一般的电动晾衣机构，往往只具备一个自由度，只能分别实现升降或者伸缩功能。因此设计一种同时具备这两种功能的晾衣装置是很有必要的。

传统的双自由度晾衣装置往往使用一个电机控制一个自由度，当晾衣杆下降时控制伸缩功能的电机和电线会一同下降，人们晾衣时很容易将水不小心滴到电机和电线上，这容易导致电机故障和漏电事故。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种双自由度晾衣装置，以解决现有晾衣装置电机等驱动部分随晾衣架升降导致易发生故障的问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

本发明的一种双自由度晾衣装置，包括支架、导向部、驱动部、升降部、平移部、控制部；其中，

所述导向部设于所述支架上；所述升降部滑动连接于所述导向部，用于沿着所述导向部上下滑动；所述平移部滑动连接于所述升降部，用于沿所述升降部水平移动；所述平移部上设有用于晾衣的晾衣单元；所述驱动部设于所述支架上，输出端与所述升降部相连，且所述升降部位于最高位置时，所述驱动部的输出端与所述平移部的输入端相连接；所述控制部分别与所述升降部、所述平移部和所述驱动部信号连接，用于接收外部控制信号并输出至所述驱动部；

所述升降部包括至少一个自锁单元、升降架、升降单元；所述升降架滑动连接于所述导向部；所述升降单元的输入端与所述驱动部的输出端相连，输出端与所述升降架相连，用于带动所述升降架上下滑动；所述自锁单元分别安装于所述升降架，用于实现自锁；

所述自锁单元包括自锁开关母头、自锁开关公头、第一弹簧、公头基座、第二弹簧、母头滑轨、行程开关；所述母头滑轨固定于所述支架上；所述自锁开关母头滑动连接于所述母头滑轨内，并设有所述第二弹簧分别连接母头滑轨和自锁开关母头；所述行程开关固定于所述母头滑轨内；所述公头基座固定于所述升降架上，所述自锁开关公头转动连接于所述公头基座；所述公头基座上设有所述第一弹簧以对所述自锁开关公头进行限位；所述自锁开关母头上设有用于使所述自锁开关公头插入并滑动的自锁滑槽，所述自锁滑槽的轨迹包括划入段、第一波峰段、第一波谷段、第二波峰段和滑出段，用于实现所述自锁开关公头与所述自锁开关母头之间的锁定与解锁

所述自锁单元锁定时，所述驱动部带动所述升降架上升，所述自锁开关公头向上滑入所述第一波峰段并推动所述自锁开关母头滑动至所述行程开关处，所述行程开关控制所述驱动部断电，所述自锁开关公头滑动至所述第一波谷段实现锁定；解锁时，所述驱动部带动所述升降架上升，所述自锁开关公头滑入所述第二波峰段并推动所述自锁开关母头滑动至所述行程开关处，所述行程开关控制所述驱动部反转，所述自锁单元公头沿所述滑出段滑出，完成解锁。

本发明的双自由度晾衣装置，所述升降单元包括升降绳、卷绳轮、两个导轮；所述卷绳轮转动连接于所述驱动部的输出端；所述升降绳绕设于所述卷绳轮，且所述升降绳的两端分别绕设位于两侧的两个所述导轮并分别与所述升降架的两侧相连。

本发明的双自由度晾衣装置，所述驱动部包括电机、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第一驱动轴、第二驱动轴；

所述第一驱动轴和所述第二驱动轴分别铰接于所述支架，所述第一驱动轴的输出端与所述升降单元的输入端相连，所述第二驱动轴的输出端与所述平移部的输入端相连；所述第二齿轮固定于所述第一驱动轴；所述第三齿轮固定于所述第二驱动轴并与所述第二齿轮啮合；

所述电机安装于所述支架上并与所述控制部信号连接，输出端上安装有所述第一齿轮；所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。

本发明的双自由度晾衣装置，所述驱动部还包括第一超越离合器、第二超越离合器；所述第一超越离合器的内圈固定于所述第一驱动轴上，外圈与所述升降单元的输入端相连；所述第二超越离合器的内圈固定于所述第二驱动轴上，外圈与所述平移部的输入端相连。

本发明的双自由度晾衣装置，所述平移部包括滑动架、伸缩单元、检测单元；

所述滑动架滑动连接于所述升降架；所述伸缩单元设于所述滑动架上，且输入端与所述驱动部的输出端相连，用于带动所述滑动架相对所述升降架滑动；所述检测单元设于所述滑动架上，用于检测所述滑动架的滑动位置；

其中，所述滑动架包括第一滑轨、第一滑块、第二滑块、第一圆柱导轨、第一限位块、第四弹簧、第五弹簧；所述第一滑轨安装于所述升降架上；所述第二滑块滑动连接于所述第一滑轨；所述晾衣单元安装于所述第二滑块；所述第一圆柱导轨安装于所述第二滑块上；所述第一滑块滑动连接于所述第一圆柱导轨；所述第一限位块安装于所述第一圆柱导轨上，用于限位所述第一滑块的滑动范围；所述第四弹簧的两端分别与所述第一限位块和所述第一滑块相连；所述第五弹簧的两端分别与所述升降架和所述第一限位块相连。

本发明的双自由度晾衣装置，所述伸缩单元包括若干传动圆柱、若干第三弹簧、异形齿轮；

所述第一滑块上开有一开口向上的导向槽；若干所述传动圆柱穿过所述第三弹簧并间隔与所述导向槽的底面相连，并与所述导向槽配合形成一环形导向空间，所述传动圆柱之间的空隙用于使所述异型齿轮的齿插入；所述异型齿轮的输入端安装于所述驱动部的输出端，并与所述环形导向空间相对应。

本发明的双自由度晾衣装置，所述导向槽内壁面的上端开有斜坡。

本发明的双自由度晾衣装置，所述检测单元包括光电开关与档条；所述光电开关设于所述升降板上；所述档条安装于所述第二滑块上，且所述第二滑块运动至最近端与最远端时均可穿过所述光电开关。

本发明的双自由度晾衣装置，所述导向部包括若干第二圆柱导轨，所述第二圆柱导轨分别安装于所述支架上，用于与所述升降架滑动连接并导向；且所述第二圆柱导轨上设有第二限位块，用于限位所述升降架的最低位置。

本发明的双自由度晾衣装置，所述升降绳为钢丝或绳子。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本发明一实施例通过在支架上设置导向部，由升降部滑动连接于导向部，平移部滑动连接于升降部，并由驱动部对升降部进行驱动，当升降部带动平移部上升至最高位置时，驱动部可与平移部相接并带动平移部相对升降部水平移动，从而实现晾衣单元的伸出和缩回，通过一个驱动部即可实现晾衣装置的升降和伸缩两个自由度，同时驱动部安装在支架上，不随升降部一同升降，解决了现有晾衣装置电机等驱动部分随晾衣架升降导致易发生故障的问题。

附图说明

图1为本发明的分解示意图。

图2为本发明中的晾衣杆下降到最低点的轴视图；

图3为本发明中的驱动部的装配关系图；

图4为本发明中的自锁单元的正视图；

图5为本发明中的自锁单元的轴视图；

图6为本发明中的自锁单元由解锁状态到自锁状态的过程图；

图7为本发明中的自锁单元由自锁状态到解锁状态的过程图；

图8为本发明中的伸缩单元进入啮合过程中的轴视图；

图9为本发明中的伸缩单元运动过程中的俯视图；

图10为本发明中的异形齿轮的轴视图；

图11为本发明中的第一滑块的轴视图；

图12为本发明中的晾衣杆进入自锁状态后的轴视图。；

图13为本发明中的晾衣杆完全伸出时的轴视图。

附图标记说明：1：支架；2：电机；3：电机支架；4：第一齿轮；5：第二齿轮；6：第三齿轮；7：第一驱动轴；8：第一超越离合器；9：卷绳轮；10：第一挡圈螺母；11：升降绳；12：升降架；13：自锁开关公头；14：第一弹簧；15：公头基座；16：自锁开关母头；17：行程开关；18：第二弹簧；19：母头滑轨；20：第二驱动轴；21：第二超越离合器；22：异形齿轮；23：第二挡圈螺母；24：传动圆柱；25：第三弹簧；26：第一滑块；27：第一限位块；28：第四弹簧；29：第一圆柱导轨；30：第二滑块；31：第一滑轨；32：第五弹簧；33：光电开关；34：档条；35：晾衣杆；36：第二圆柱导轨；37：第二限位块；38：导轮；39：第一波峰段；40：第一波谷段；41：第二波峰段。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种双自由度晾衣装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

参看图1，在一个实施例中，一种双自由度晾衣装置，包括支架1、导向部、驱动部、升降部、平移部、控制部。导向部设于支架1上。升降部滑动连接于导向部，用于沿着导向部上下滑动。平移部滑动连接于升降部，用于沿升降部水平移动。平移部上设有用于晾衣的晾衣单元。驱动部设于支架1上，输出端与升降部相连，且升降部位于最高位置时，驱动部的输出端与平移部的输入端相连接。控制部分别与升降部、平移部和驱动部信号连接，用于接收外部控制信号并输出至驱动部。

本实施例通过在支架1上设置导向部，由升降部滑动连接于导向部，平移部滑动连接于升降部，并由驱动部对升降部进行驱动，当升降部带动平移部上升至最高位置时，驱动部可与平移部相接并带动平移部相对升降部水平移动，从而实现晾衣单元的伸出和缩回，通过一个驱动部即可实现晾衣装置的升降和伸缩两个自由度，同时驱动部安装在支架1上，不随升降部一同升降，解决了现有晾衣装置电机2等驱动部分随晾衣架升降导致易发生故障的问题。

下面对本实施例的双自由度晾衣装置的具体结构进行进一步说明：

在本实施例中，升降部包括至少一个自锁单元、升降架12、升降单元。升降架12滑动连接于导向部。升降单元的输入端与驱动部的输出端相连，输出端与升降架12相连，用于带动升降架12上下滑动。自锁单元分别安装于升降架12，用于实现自锁。

其中，自锁单元具体则包括自锁开关母头16、自锁开关公头13、第一弹簧14、公头基座15、第二弹簧18、母头滑轨19、行程开关17。母头滑轨19固定于支架1上。自锁开关母头16滑动连接于母头滑轨19内，并设有第二弹簧18分别连接母头滑轨19和自锁开关母头16。行程开关17固定于母头滑轨19内并与控制部信号连接。公头基座15固定于升降架12上，自锁开关公头13转动连接于公头基座15。公头基座15上设有第一弹簧14以对自锁开关公头13进行限位。自锁开关母头16上设有用于使自锁开关公头13插入并滑动的自锁滑槽，自锁滑槽的轨迹包括划入段、第一波峰段39、第一波谷段40、第二波峰段41和滑出段，用于实现自锁开关公头13与自锁开关母头16之间的锁定与解锁。

当自锁单元锁定时，驱动部带动升降架12上升，自锁开关公头13向上滑入第一波峰段39并推动自锁开关母头16滑动至行程开关17处，行程开关17控制驱动部断电，自锁开关公头13滑动至第一波谷段40实现锁定。解锁时，驱动部带动升降架12上升，自锁开关公头13滑入第二波峰段41并推动自锁开关母头16滑动至行程开关17处，行程开关17控制驱动部反转，自锁单元公头13沿滑出段滑出，完成解锁。

升降单元则包括升降绳11、卷绳轮9、两个导轮38。卷绳轮9转动连接于驱动部的输出端。升降绳11绕设于卷绳轮9，且升降绳11的两端分别绕设位于两侧的两个导轮38并分别与升降架12的两侧相连。即两个导轮38分别安装在支架1的两侧，升降绳11分别穿过两个导轮38和卷绳轮9与升降架12相连，导轮38起导向作用，卷绳轮9可将升降绳11卷在其上，从而使得升降架12在导向部的引导下上下运动。

进一步地，升降绳11为钢丝或绳子，或其他可实现类似功能的绳状物品，在此不作具体限定。

参看图2，在本实施例中，驱动部包括电机2、第一齿轮4、第二齿轮5、第三齿轮6、第一驱动轴7、第二驱动轴20。

第一驱动轴7和第二驱动轴20分别铰接于支架1，第一驱动轴7的输出端与升降单元的输入端相连，第二驱动轴20的输出端与平移部的输入端相连。第二齿轮5固定于第一驱动轴7。第三齿轮6固定于第二驱动轴20并与第二齿轮5啮合。电机2通过电机支架3安装于支架1上并与控制部信号连接，输出端上安装有第一齿轮4，且第一齿轮4与第二齿轮5啮合。

进一步地，参看图3，驱动部还包括第一超越离合器8、第二超越离合器21。第一超越离合器8的内圈固定于第一驱动轴7上，外圈与卷绳轮9固定连接，当内圈以俯视方向顺时针转动时与外圈锁死，当内圈以俯视方向逆时针转动时与外圈解锁。第二超越离合器21的内圈固定于第二驱动轴20上，外圈与平移部的输入端相连。

同时还可在第一驱动轴7和第二驱动轴20上分别设置螺纹连接的第一挡圈螺母10和第二挡圈螺母23，用于防止其上的第一超越离合器8和第二超越离合器21轴向脱落。

在本实施例中，参看图8，平移部具体可包括滑动架、伸缩单元、检测单元。滑动架滑动连接于升降架12。伸缩单元设于滑动架上，且输入端与驱动部的输出端相连，用于带动滑动架相对升降架12滑动。检测单元设于滑动架上，用于检测滑动架的滑动位置。

参看图11，具体地，滑动架包括第一滑轨31、第一滑块26、第二滑块30、第一圆柱导轨29、第一限位块27、第四弹簧28、第五弹簧32。第一滑轨31安装于升降架12上。第二滑块30滑动连接于第一滑轨31。晾衣单元安装于第二滑块30。第一圆柱导轨29安装于第二滑块30上。第一滑块26滑动连接于第一圆柱导轨29。第一限位块27安装于第一圆柱导轨29上，用于限位第一滑块26的滑动范围。第四弹簧28的两端分别与第一限位块27和第一滑块26相连。第五弹簧32的两端分别与升降架12和第一限位块27相连。

具体地，伸缩单元则包括若干传动圆柱24、若干第三弹簧25、异形齿轮22。第一滑块26上开有一开口向上的导向槽。若干传动圆柱24穿过第三弹簧25并间隔与导向槽的底面相连，并与导向槽配合形成一环形导向空间，传动圆柱24之间的空隙用于使异型齿轮的齿插入。异型齿轮的输入端安装于驱动部的输出端，并与环形导向空间相对应。

进一步地，导向槽内壁面的上端开有斜坡，用于使得第一滑块26在随着升降架12向上移动时，异型齿轮和第二传动轴可顺利插入环形导向空间内并与传动圆柱24之间的空隙啮合。

参看图2，在本实施例中，检测单元包括光电开关33与档条34。光电开关33设于升降板上并与控制部相连。档条34安装于第二滑块30上，且第二滑块30运动至最近端与最远端时均可穿过光电开关33。具体地，档条34的数量可以是两根，分别安装在第二滑块30的最近端和最远端。即当第二滑块30运动到最远端时，第一根档条34能穿过光电开关33，当第二滑块30运动到最近端时，第二根档条34能穿过光电开关33，所述最远端是第二滑块30伸出时的极限位置，所述最近端是第二滑块30完全收回时的位置。

在本实施例中，导向部包括若干第二圆柱导轨36，第二圆柱导轨36分别安装于支架1上，用于与升降架12滑动连接并导向。且每一第二圆柱导轨36上均设有第二限位块37，且第二限位块37内设有与控制部相连的限位件，例如行程开关，用于限位升降架12的最低位置。优选地，支架1为方形，第二圆柱导轨36的数量为四根，分别设置在支架1的四个角上。

在本实施例中，晾衣单元即为晾衣杆35，安装于第二滑块30。

下面对本实施例的双自由度晾衣装置的工作原理进行进一步说明：

参阅图2和图12所示，分别为晾衣杆35下降到最低点的轴视图和晾衣杆35进入自锁状态后的轴视图，当挂好衣物后，以俯视方向为参考，需要上升晾衣杆35时，按下上升控制键，电机2通电，带动第一齿轮4逆时针转动，驱动与其啮合的第二齿轮5和第一驱动轴7顺时针转动，与第一驱动轴7固定安装的第一超越离合器8内圈也顺时针转动，由于内圈顺时针转速大于外圈，所以内圈与外圈锁死，内圈带动外圈一起顺时针转动，从而带动与第一超越离合器8外圈固定安装的卷绳轮9也顺时针转动，升降绳11被收卷，经过支架1两侧边的导轮38带动升降架12沿着第二圆柱导轨36上升，升降架12带动自锁开关公头13、第一弹簧14和公头基座15一起上升，自锁开关公头13与公头基座15铰接，第一弹簧14夹住自锁开关公头13使其在没有受到外力时只能保持竖直向上的方向，当自锁开关公头13上升到插入自锁开关母头16时，会顺着自锁滑槽顶住自锁开关母头16的第一波峰段39，从而带动自锁开关母头16克服第二弹簧18的推力顺着母头滑轨19向上滑动，当自锁开关母头16碰到行程开关17时，电机2断电，自锁开关公头13顺着自锁滑槽向下滑入自锁开关母头16的第一波谷段40，四个对称安装的自锁开关公头13勾住自锁开关母头16防止升降架12下降，上升完成。

参阅图8至图11所示，分别为伸缩单元进入啮合过程中的轴视图和伸缩单元运动过程中的俯视图以及第一滑块26的轴视图，异形齿轮22与传动圆柱24啮合的原理是：当升降架12上升时，带动第一滑块26一起上升，此时第一滑块26被第四弹簧28推着紧贴第一限位块27，第一限位块27被第五弹簧32拉住使第一圆柱导轨29、第一滑块26和第二滑块30在上升过程中始终保持在同一位置，因此第二驱动轴20在与第一滑块26刚接触时，其接触位置始终是同一位置，所以第二驱动轴20的前端能顺着第一滑块26的环形斜坡插入环形导向槽内，第一滑块26的环形导向空间能保证异形齿轮22与传动圆柱24啮合传动时的相对位置，并且异形齿轮22的轮齿下端进行了倒圆角处理，传动圆柱24的上端是半球形，传动圆柱24经过第三弹簧25竖直安装在第一滑块26的导向槽内，使传动圆柱24可以沿着第一滑块26上下运动，第三弹簧25使传动圆柱24在没有外力作用时始终保持在最高点，因此当啮合过程中异形齿轮22的轮齿与传动圆柱24垂直接触发生干涉时，传动圆柱24会克服第三弹簧25的推力向下运动，此时升降架12还处于上升过程中，以俯视方向为参考，第二驱动轴20和与其固定连接的第二超越离合器21内圈处于逆时针旋转状态，从而外圈在顺时针方向可以自由转动，外圈在逆时针方向速度不超过内圈速度时也能自由转动，同时因为第二驱动轴20的前端在顺着第一滑块26的斜坡插入环形槽的过程中，会驱使第一滑块26沿着克服第四弹簧28和第五弹簧32做功的方向运动一小段距离，那么异形齿轮22的轮齿与传动圆柱24的干涉接触会错位一小段距离，由于接触面是球面，则第三弹簧25向上推动传动圆柱24时会使异形齿轮22小范围转动，使其轮齿能插入传动圆柱24的间距内，直到上升过程结束，啮合完成。

参阅图12和图13所示，分别为晾衣杆35进入自锁状态后的轴视图和晾衣杆35完全伸出时的轴视图，当天气变化需要将晾衣杆35伸出或者收回阳台时，以俯视方向为参考，在升降架12进入自锁状态后，按下伸缩控制键，控制部接收信号并控制电机2通电，带动第一齿轮4顺时针转动，从而带动相互啮合的第二齿轮5和第一驱动轴7和第一超越离合器8内圈逆时针转动，第三齿轮6和第二驱动轴20和第二超越离合器21顺时针转动，此时第一超越离合器8外圈不会转动，第二超越离合器21外圈会被其内圈带动一起做顺时针运动，异形齿轮22会被第二超越离合器21外圈带动做顺时针运动，异形齿轮22与传动圆柱24啮合，第一滑块26的导向槽能保证异形齿轮22与传动圆柱24啮合传动时的相对位置，所以异形齿轮22顺时针转动时经过传动圆柱24驱使第一滑块26做往复运动，第一滑块26经过第一圆柱导轨29带动第二滑块30和晾衣杆35做往复直线运动，当伸出到最远端时，光电开关33第一次检测到档条34后，电机2断电，伸出完成，当再次按下伸缩控制键时，控制部接收信号并控制电机2再次通电，驱动第三齿轮6继续顺时针旋转，从而导致晾衣杆35继续做往复直线运动，当光电开关33再次检测到档条34后，电机2断电，收回完成。

参阅图4至图7所示，分别为自锁单元的正视图、自锁单元的轴视图、自锁单元由解锁状态到自锁状态的过程图、自锁单元由自锁状态到解锁状态的过程图，当需要将晾衣杆35下降时，以俯视方向为参考，按下下降控制键，升降架12此时处于自锁状态，需要先解除自锁，再下降，控制部控制电机2先通电逆时针转动，使升降架12继续上升，升降架12带动自锁开关公头13沿着自锁开关母头16的自锁滑槽继续向上运动，当自锁开关公头13顶住自锁开关母头16的第二波峰段41时，继续向上运动，会驱使自锁开关母头16沿着母头滑轨19克服第二弹簧18的推力向上运动，当压到行程开关17时，解锁完成，电机2开始反向通电驱使第一齿轮4顺时针旋转，从而驱动相互啮合的第二齿轮5和第一驱动轴7和第一超越离合器8内圈逆时针转动，第三齿轮6和第二驱动轴20和第二超越离合器21顺时针转动，由于升降架12已经解锁，所以由于升降架12的自身重力会带动升降绳11下降，从而带动卷绳轮9和第一超越离合器8外圈一起逆时针转动，由于第一超越离合器8的外圈逆时针转动速度无法超越其内圈逆时针转动速度，所以其外圈速度与内圈速度保持一致，因此升降架12下降的动力源为自身重力，但下降速度靠电机2控制，在下降过程中，当异形齿轮22和传动圆柱24离开啮合状态后，不管晾衣杆35是否伸出都会被第五弹簧32拉住，使晾衣杆35保持为收回状态，当升降架12碰到第二限位块37内置的行程开关17后，电机2断电，下降完成。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

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