实现升降旋转动作的机械机构及其构成的压页设备制造技术

本发明专利技术涉及一类单一动力机实现升降旋转动作的机械机构，包括基座、螺杆和螺套；该类机械机构具有平动和转动两个功能。使此类机械机构的螺纹升角大于当量摩擦角，且在此类机械机构上增加压点连接杆和压点，可形成一类单一动力机实现升降旋转动作且综合自锁的机械装置。在设定的触发逻辑下，由四个此类机械装置为基础组成的压页设备，可跟随翻页手做出相应的升降旋转动作以避让翻动的书页，并使打开的左右两侧书页的任何一侧书页在翻页过程中的任何时刻均被至少一个机械装置的压点压紧在背板上，翻页时无翻页障碍，翻页和非翻页时书本及其书页均能保持稳定。

【技术实现步骤摘要】
实现升降旋转动作的机械机构及其构成的压页设备
本专利技术属于传动设备设计制造领域，具体涉及一类使用单一动力机实现上升—正向旋转—反向旋转—下降的高机械耦合机械机构和以此类机械机构为基础构成的一类单一动力机实现上升—正向旋转—反向旋转—下降—综合自锁的高机械耦合机械装置。
技术介绍
随着科技日益进步，电子书的阅读越来越大众化，电子书具备携带方便、书籍存储量大、翻页方便等优点。但纸质书也有长期存在的必要性。由于版权问题导致很多书籍只有纸质版，人们对于长期使用、需认真阅读的书籍，仍旧偏好纸质书籍；电子书屏幕尺寸较小、字体较小，阅读起来眼睛容易疲劳；尤其是乐器演奏者在面对乐谱演奏时，眼睛相对于乐谱是动态的且距离较远，眼睛更容易疲劳，更加需要纸质的乐谱书。通过调研发现，目前纸质书在学校、乐器演奏等场合，经典阅读或研读等情况下还是主流。总的来说，在未来较长时期内，纸质书阅读仍将是基本的阅读方式。但纸质书阅读有时需要用手稳定书本，长时间阅读手会比较累。乐器演奏时，乐谱书直立在谱台上,书页失去重力作用需要固定；但现有的各种固定方法又造成了翻页困难，需双手的几个动作才能完成翻页。因此，市场上需要一种具备书页固定功能、翻页更方便的设备。市场调查结果显示，目前市场上没有针对普通纸质书的这类设备，同时在市场调查中发现，即使手动翻页，只要设备能够自动完成对书页的施压、解除施压状态、避让翻动的书页等机械动作，保持在翻页前、翻页过程中和翻页后书本的稳定，实现类似书页在没有任何翻页障碍下的自然手动翻页过程，就能获得市场需求。考虑到手动翻页过程中，压页设备的压点不能对手及书页有干涉，技术方案中对压点的动作要求是：直线上升—正向旋转90°后停止（此时手和翻动的书页越过压页设备某压点的运动范围）—反向旋转90°—直线下降—下压并保持压力；压点的机械响应要快，能够跟随翻页手及时动作。本人专利技术专利“一种实现升降旋转动作的机械机构”（ZL201310490632.6）中的机械机构，能够满足直线上升—正向旋转90°后停止—反向旋转90°—直线下降这部分功能要求。另外通过调研发现，目前存在的机械设备，要实现上升—正转—反转—下降动作，并在断开动力后实现位置锁定及对施力对象作用力的保持，都是使用导轨+自锁螺杆+转台+动力机、导轨+非自锁螺杆+转台+动力机+刹车、导轨+液气动力机+转台+刹车的方案。这些方案有这些优点：第一，如使用直线导轨进行导向、滚珠丝杠传动、驱动电机带码盘，定位精度很高；第二，由于使用导轨进行导向及承载，负载能力高；第三，由于使用独立的转台实现旋转功能，精度和负载能力高。技术问题由于现有机械设备要实现升降旋转两个维度的机械运动，基本上是在平移运动中使用导轨，在旋转运动中使用转台；这增加了设备的体积、复杂程度和成本，降低了设备的可靠性。现有设备如果要在无动力状态下保持对施力对象的作用力，则会带来另外一些问题。如使用非自锁螺杆传动，则有下列缺点：第一，需要添加刹车装置及其控制装置，需要额外的安装空间；第二，刹车装置由刹车状态到解除刹车状态的相互转换过程，需要几十毫秒或更长时间，不能满足较高的时间响应要求且增加了运行功耗；第三，需要定期维护，以保证稳定性和可靠性；第四，刹车装置增加了设备的复杂程度和成本。如使用自锁螺杆传动，螺纹升角应小于当量摩擦角，但此时螺杆传动效率较低，且在对施力对象施加作用力后，动力机必须输出比施加作用力的转矩更大的反转转矩才能使螺套脱离自锁状态反转上升，这提高了对动力机功率、性能的要求，也提高了对动力机的驱动、控制装置的要求，从而导致设备体积、运行功耗和成本的增加。因此，在要求毫秒级时间响应，传动效率较高，对施力对象施加作用力且动力机停止动力输出后能够自锁、施加小于施压转矩的反向转矩就能解除自锁状态的应用场合，例如，设计制造压页设备，就需要研发一种新的机械装置，来满足这些要求。技术解决方案为了在同一动力机驱动下实现不同的平移运动时间响应和旋转运动时间响应，在本人完成专利技术专利“一种实现升降旋转动作的机械机构”（ZL201310490632.6）后，继续研发了“全轨道融合体（基座一+相应螺杆机构）”、“轨道+螺套挡圈（基座二+相应螺杆机构）”这两种单一动力机实现升降旋转动作的机械机构。本专利技术分别在本人专利技术专利“一种实现升降旋转动作的机械机构”（ZL201310490632.6）、“全轨道融合体（基座一+相应螺杆机构）”、“轨道+螺套挡圈（基座二+相应螺杆机构）”基础上增加压点连接杆和压点，构成一类单一动力机实现直线上升—正向旋转—反向旋转—直线下降—综合自锁以在无动力状态下保持对施力对象作用力的机械装置，并以此类机械装置为基础，增加传感器和电控装置，构成压页设备。本专利技术的实现升降旋转动作的机械机构一，其包括基座一、螺杆和螺套；该机械机构具有平动和转动两个功能，平动功能实现螺套的平移升降，转动功能实现螺套的旋转，两个功能的动作平滑过渡；其中，基座一上有一道由平面一、平面二、螺旋面一及螺旋面二组成的轨道槽一，平面一、平面二分别与螺杆轴线平行或相交于螺杆轴线，平面一与螺旋面二、平面二与螺旋面一均为平滑过渡，螺套上有一个圆柱凸台、圆柱凸台轴线与螺套轴线垂直且相交；基座一、螺杆和螺套之间由三个运动副构成运动关系，第一个是连接于基座一与螺杆之间的转动副，第二个是连接于螺杆与螺套之间的螺旋副，第三个是连接于基座一与螺套之间的摩擦副；螺杆通过转动副安装在基座一上，螺杆与螺套通过螺旋配合安装，螺套的圆柱凸台的圆柱面通过摩擦副与基座一的轨道槽一其中一侧接触；在螺杆上施加正向转矩时，螺杆推动螺套沿着轨道槽一的平面一上升，当上升到平面一顶端时，螺套的圆柱凸台的圆柱面与螺旋面一接触，螺杆对螺套产生的围绕螺杆轴线的旋转分力与螺旋面一对螺套产生的围绕螺杆轴线的旋转分力同向，形成螺套的旋转力，螺杆对螺套产生的螺杆轴向分力克服螺旋面一对螺套产生的螺杆轴向分力,形成螺套的轴向力，在旋转力和轴向力的综合作用下，螺套沿着螺旋面一正向旋转上升到螺旋面一和螺旋面二的交汇处停止；在螺杆上施加反向转矩时，其运动原理与施加正向转矩的运动原理相同，螺杆推动螺套沿着螺旋面二反转下降，当脱离螺旋面二并接触上平面二后，沿着平面二下降。本专利技术的实现升降旋转动作的机械机构二，其包括基座二、螺杆、螺套挡圈和螺套；该机械机构具有平动和转动两个功能，平动功能实现螺套的平移升降，转动功能实现螺套的旋转，两个功能的动作平滑过渡；其中，基座二上有一道由平面一、平面二、平面三及螺旋面二组成的轨道槽二，平面一、平面二分别与螺杆轴线平行或相交于螺杆轴线，平面一与螺旋面二平滑过渡，螺套上有一个圆柱凸台,圆柱凸台轴线与螺套轴线垂直且相交；基座二、螺杆和螺套之间由三个运动副构成运动关系，第一个是连接于基座二与螺杆之间的转动副，第二个是连接于螺杆与螺套之间的螺旋副，第三个是连接于基座二与螺套之间的摩擦副；螺杆通过转动副安装在基座二上，螺杆与螺套通过螺旋配合安装，螺套的圆柱凸台的圆柱面通过摩擦副与基座二的轨道槽二其中一侧接触，螺套挡圈同轴固定在螺杆的螺纹尽头处；在螺杆上施加正向转矩时，螺杆推动螺套沿着轨道槽二的平面一上升，当上升到平面一顶端时解除约束，螺套同时正转及上升，由于螺旋面二关于螺杆轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一类实现升降旋转动作的机械机构一，其包括基座一、螺杆和螺套；该机械机构具有平动和转动两个功能，平动功能实现螺套的平移升降，转动功能实现螺套的旋转，两个功能的动作平滑过渡；其特征在于，基座一上有一道由平面一、平面二、螺旋面一及螺旋面二组成的轨道槽一，平面一、平面二分别与螺杆轴线平行或相交于螺杆轴线，平面一与螺旋面二、平面二与螺旋面一均为平滑过渡，螺套上有一个圆柱凸台、圆柱凸台轴线与螺套轴线垂直且相交；基座一、螺杆和螺套之间由三个运动副构成运动关系，第一个是连接于基座一与螺杆之间的转动副，第二个是连接于螺杆与螺套之间的螺旋副，第三个是连接于基座一与螺套之间的摩擦副；螺杆通过转动副安装在基座一上，螺杆与螺套通过螺旋配合安装，螺套的圆柱凸台的圆柱面通过摩擦副与基座一的轨道槽一其中一侧接触；在螺杆上施加正向转矩时，螺杆推动螺套沿着轨道槽一的平面一上升，当上升到平面一顶端时，螺套的圆柱凸台的圆柱面与螺旋面一接触，螺杆对螺套产生的围绕螺杆轴线的旋转分力与螺旋面一对螺套产生的围绕螺杆轴线的旋转分力同向，形成螺套的旋转力，螺杆对螺套产生的螺杆轴向分力克服螺旋面一对螺套产生的螺杆轴向分力,形成螺套的轴向力，在旋转力和轴向力的综合作用下，螺套沿着螺旋面一正向旋转上升到螺旋面一和螺旋面二的交汇处停止；在螺杆上施加反向转矩时，其运动原理与施加正向转矩的运动原理相同，螺杆推动螺套沿着螺旋面二反转下降，当脱离螺旋面二并接触上平面二后，沿着平面二下降。...

【技术特征摘要】
1.一类实现升降旋转动作的机械机构一，其包括基座一、螺杆和螺套；该机械机构具有平动和转动两个功能，平动功能实现螺套的平移升降，转动功能实现螺套的旋转，两个功能的动作平滑过渡；其特征在于，基座一上有一道由平面一、平面二、螺旋面一及螺旋面二组成的轨道槽一，平面一、平面二分别与螺杆轴线平行或相交于螺杆轴线，平面一与螺旋面二、平面二与螺旋面一均为平滑过渡，螺套上有一个圆柱凸台、圆柱凸台轴线与螺套轴线垂直且相交；基座一、螺杆和螺套之间由三个运动副构成运动关系，第一个是连接于基座一与螺杆之间的转动副，第二个是连接于螺杆与螺套之间的螺旋副，第三个是连接于基座一与螺套之间的摩擦副；螺杆通过转动副安装在基座一上，螺杆与螺套通过螺旋配合安装，螺套的圆柱凸台的圆柱面通过摩擦副与基座一的轨道槽一其中一侧接触；在螺杆上施加正向转矩时，螺杆推动螺套沿着轨道槽一的平面一上升，当上升到平面一顶端时，螺套的圆柱凸台的圆柱面与螺旋面一接触，螺杆对螺套产生的围绕螺杆轴线的旋转分力与螺旋面一对螺套产生的围绕螺杆轴线的旋转分力同向，形成螺套的旋转力，螺杆对螺套产生的螺杆轴向分力克服螺旋面一对螺套产生的螺杆轴向分力,形成螺套的轴向力，在旋转力和轴向力的综合作用下，螺套沿着螺旋面一正向旋转上升到螺旋面一和螺旋面二的交汇处停止；在螺杆上施加反向转矩时，其运动原理与施加正向转矩的运动原理相同，螺杆推动螺套沿着螺旋面二反转下降，当脱离螺旋面二并接触上平面二后，沿着平面二下降。2.一类实现升降旋转动作的机械机构二，其包括基座二、螺杆、螺套挡圈和螺套；该机械机构具有平动和转动两个功能，平动功能实现螺套的平移升降，转动功能实现螺套的旋转，两个功能的动作平滑过渡；其特征在于，基座二上有一道由平面一、平面二、平面三及螺旋面二组成的轨道槽二，平面一、平面二分别与螺杆轴线平行或相交于螺杆轴线，平面一与螺旋面二平滑过渡，螺套上有一个圆柱凸台,圆柱凸台轴线与螺套轴线垂直且相交；基座二、螺杆和螺套之间由三个运动副构成运动关系，第一个是连接于基座二与螺杆之间的转动副，第二个是连接于螺杆与螺套之间的螺旋副，第三个是连接于基座二与螺套之间的摩擦副；螺杆通过转动副安装在基座二上，螺杆与螺套通过螺旋配合安装，螺套的圆柱凸台的圆柱面通过摩擦副与基座二的轨道槽二其中一侧接触，螺套挡圈同轴固定在螺杆的螺纹尽头处；在螺杆上施加正向转矩时，螺杆推动螺套沿着轨道槽二的平面一上升，当上升到平面一顶端时解除约束，螺套同时正转及上升，由于螺旋面二关...

【专利技术属性】
技术研发人员：段沧桑，
申请(专利权)人：段沧桑，
类型：发明
国别省市：北京,11