CN114129383B - 一种便于机械手行走的渐开线齿形链轨道的可展平按摩椅 - Google Patents
一种便于机械手行走的渐开线齿形链轨道的可展平按摩椅 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种便于机械手行走的渐开线齿形链轨道的可展平按摩椅，包括靠背架、座架和机械手，所述靠背架安装在座架上，还包括有齿形链，齿形链的一端安装在靠背架上，齿形链的另一端安装在座架上，所述的齿形链包括若干个链齿板，各链齿板的头尾处分别设置有两个齿形部，其中沿齿形链长度方向上的相邻两个链齿板的头尾齿部错开铰接配合，所述机械手上设置有与齿形链啮合的链轮。通过采用上述方案，其能实现链轮和齿形链的恒节距啮合，机械手运行更加稳定，具有结构简单、传递力矩较大，以及良好的消音作用。
Description
技术领域
本发明涉及按摩椅技术领域，尤其是一种便于机械手行走的渐开线齿形链轨道的可展平按摩椅。
背景技术
随着按摩椅产业的发展，以及市场需求的不断提高，按摩椅出现了由初期的坐式功能到靠式，再到“零重力”躺式功能的发展。目前各单位研发机构正着力对按摩椅实现展平，以使人体既能满足躺睡的需求，同时还要进一步保证机械手的从头到脚正常运行的工况需要。
现有的一种方案是：采用了分段齿条结构，在座椅躺平或抬升的过程中，便于按摩机构在各齿条之间行走，但其分段处不恒定的分度圆节距，也就不可避免的导致脱齿、跳齿等质量问题的发生；现有的另一方案：采用避免机械手通过分段处的方法，而必须采用的双机械手，所带来的成本额外的增加，以及其难以规避的按摩盲区的发生。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种便于机械手行走的渐开线齿形链轨道的可展平按摩椅，其能实现链轮和齿形链的恒节距啮合，机械手运行更加稳定，具有结构简单、传递力矩较大，以及良好的消音作用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种便于机械手行走的渐开线齿形链轨道的可展平按摩椅，包括靠背架、座架和机械手，所述靠背架安装在座架上，还包括有齿形链，齿形链的一端安装在靠背架上，齿形链的另一端安装在座架上，所述的齿形链包括若干个链齿板，各链齿板的头尾处分别设置有两个齿形部，其中沿齿形链长度方向上的相邻两个链齿板的头尾齿部错开铰接配合，所述机械手上设置有与齿形链啮合的链轮。
通过采用上述方案，齿形链作为按摩椅靠背架动端与座架静端的过渡连接段，在链条同链轮的啮合过程中，是链条链板的外侧直线齿廓线同链轮的直齿或渐开线齿形的齿廓相啮合，形成单片链齿两外侧“弓嵌”于链轮“跨”齿间两槽的渐开线弧面上，由于无链轮齿侧隙，所以该啮合方式具有弹性缓冲与消音的作用，由于其链齿啮合是一种相对静态的黏合过程，无动态渐开线啮合展开的运动，故其相对于两齿轮的动态渐开线曲线的交替式啮合过程，以实现恒定的传动比，链轮和齿形链的恒节距啮合，机械手运行更加稳定，具有结构简单、传递力矩较大，该齿形链并不限于应用于按摩椅，还可用于其它座椅或睡床躺卧的搭桥技术。
本发明的进一步设置是：还包括有弹性衬底，所述靠背架上设置有第一齿条，所述座架上设置有第二齿条，弹性衬底分别与第一齿条和第二齿条固定或一体设置，齿形链置于弹性衬底的上表面处，齿形链的一端连接在第一齿条上，齿形链的另一端连接第二齿条上，链轮上同步转动设置有齿轮，第一齿条上设置有与齿轮相啮合的第一齿，第二齿条上设置有与齿轮相啮合的第二齿，第一齿条上设置有供链轮活动的第一过道，第二齿条上设置有供链轮活动的第二过道。
通过采用上述方案，弹性衬底为塑料件，其材料可组合注塑方式，其底身材料可用PP、PVC、PE等易变形塑料或硅胶橡胶等，第一齿条和第二齿条可采用POM、PA等有韧性、抗变形较高的材料，弹性衬底、第一齿条和第二齿条可以是一体式结构，也可以是分体结构，由于齿形链的一端连接在第一齿条上，齿形链的另一端连接第二齿条上，齿形链被设计成三折段形式，这样能加大防卡榫角值，避免“渐开线齿形链最小折弯半径”而发生链轮被链条榫角卡死的现象，当齿形链与链轮啮合时，不会干涉齿轮活动，当齿轮与第一齿或第二齿啮合时，第一过道和第二过道不会干涉链轮活动，结构简单，设计合理。
本发明的进一步设置是：所述齿形链设置有一条，并位于弹性衬底的中间处，与之对应的链轮设置有一个，所述的齿轮设置有两个，并且分别位于链轮的两侧，所述的第一过道位于第一齿条的中间处，第一齿条在第一过道的两侧分别设置有一列第一齿，所述的第二过道位于第二齿条的中间处，第二齿条在第二过道的两侧分别设置有一列第二齿。
通过采用上述方案，结构简单，设计合理。
本发明的进一步设置是：所述齿形链设置有两条，与之对应的链轮设置有两个，所述的齿轮设置有一个，并且位于两个链轮之间，两条齿形链之间设置有供齿轮活动的第三过道，所述的第一齿条在其中间处设置有一列第一齿，第一齿条在第一齿的两侧分别设置有一个第一过道，所述的第二齿条在其中间处设置有一列第二齿，第二齿条在第二齿的两侧分别设置有一个第二过道。
通过采用上述方案，结构简单，设计合理。
本发明的进一步设置是：还包括有位于齿形链上方的弹性压条，弹性压条的一端固定设置在靠背架或座架上，弹性压条的另一端通过第三拉簧与座架或靠背架连接，弹性压条与齿形链之间可供链轮行走的活动腔，弹性压条通过连杆结构与弹性衬底连接，从而保持弹性压条与齿形链之间距离。
通过采用上述方案，机械手在活动腔行走时，弹性压条可限制机械手脱离，弹性压条为钢压条，弹性压条一端固定在靠背架上，弹性压条的另一端通过第三拉簧与座架连接，形若吊索桥结构，连杆结构包括若干个连杆，各连杆的一端设置有铰接轴，各连杆的另一端设置有压轴，铰接轴与弹性衬底铰接配合，压轴抵设在弹性压条的上表面，弹性衬底发生变形时，连杆会发生偏转，弹性压条随之发生伸缩变形，从而保持弹性压条与齿形链之间距离。
本发明的进一步设置是：所述齿形链的一旁还设置有导板，导板安装在弹性衬底上。
通过采用上述方案，导板夹设在齿形链和弹性衬底之间，导板上凸设置，导板可止挡齿形链的侧面，防止齿形链工作时发生侧向窜动，导板有内导板和外导板之分，内导板齿形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的链轮结构简单。
本发明的进一步设置是：还包括有底座，座架安装在底座上，所述底座沿前后方向设置有第一轨道槽，底座沿上下方向设置有第二轨道槽，靠背架上设置有与第一轨道槽配合的第一导向轴或第一导向轮，靠背架上设置有与第二轨道槽配合的第二导向轴或第二导向轮，底座上设置有驱动靠背架躺倒或抬升的驱动件。
通过采用上述方案，轨道槽采用卧式结构，避免齿形链展平时齿形链两端距离缩小而导致齿形链发生翘曲变形，或避免齿形链两端距离拉大，造成对齿形链发生破坏性拉扯现象，使得齿形链展开时其齿形链过渡段应保持恒弧长展开，驱动件可为电动推杆。
本发明的进一步设置是：还包括有底座，座架安装在底座上，所述底座沿上下方向设置有第三轨道槽，靠背架上设置有与第三轨道槽配合的第三导向轴或第三导向轮，底座上设置有驱动靠背架躺倒或抬升的驱动件。
通过采用上述方案，轨道槽采用立式结构，避免齿形链展平时齿形链两端距离缩小而导致齿形链发生翘曲变形，或避免齿形链两端距离拉大，造成对齿形链发生破坏性拉扯现象，使得齿形链展开时其齿形链过渡段应保持恒弧长展开，驱动件可为电动推杆。
本发明的进一步设置是：还设有防止齿形链椭垂的连板组件，连板组件包括至少两个连板，各连板的端部彼此铰接连接，各连板位于齿形链的下方，其中靠近座架一侧的连板的端部通过第一拉簧与座架连接，其中靠近靠背架一侧的连板的端部通过第二拉簧与靠背架连接。
通过采用上述方案，座架上固定设置有第一连接座，靠背架上固定设置有第二连接座，第一拉簧可设置一个或两个及以上，第一拉簧分别连接在第一连接座和连板上，第二拉簧可设置一个或两个及以上，第二拉簧分别连接在第二连接座和连板上，当齿形链和弹性衬底受垂直作用力时，各连板可承接弹性衬底，并且拉伸拉簧，起到承接缓冲作用，防止齿形链椭垂。
本发明的更进一步设置是：所述座椅架在连板的下方还固定设置有承接底板。
通过采用上述方案，承接底板可用于承接连板，在规定的垂直受力的作用下（人体体重），起到齿形链防‘椭垂’效果的作用。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构示意图；
图2为齿形链与双齿轮单链轮的配合结构示意图；
图3为图2的A部放大示意图；
图4为图2的B部放大示意图；
图5为齿形链、弹性衬底、第一齿条和第二齿条的配合结构示意图；
图6为链齿板的结构示意图；
图7为圆销式齿形链示意图；
图8为轴瓦式齿形链示意图；
图9为滚柱式齿形链示意图；
图10为齿形链与链轮的啮合方式示意图；
图11为‘两折板一齿链’的塔桥形式示意图；
图12为销轴托底式三折板结构塔桥形式示意图；
图13为共轴钢圈或共轴钢板式三折板塔桥形式示意图；
图14为弹性支撑静音式三折板塔桥形式示意图；
图15为双链轮单齿轮的非标渐开线齿形链示意图；
图16为r(θ)轨道槽钢卧式结构示意图；
图17为r(θ)轨道槽钢立式结构示意图；
图18为心形展开线得到的靠背翻转示意图；
图19为心形展开线与其对应的圆心位置变化示意图；
图20为弹性压条的结构示意图
图21为连杆的结构示意图
图22为连板组件的结构示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-图22所示，一种便于机械手行走的渐开线齿形链轨道的可展平按摩椅，包括靠背架1、座架2和机械手3，靠背架1安装在座架2上，还包括有齿形链4，齿形链4的一端安装在靠背架1上，齿形链4的另一端安装在座架2上，齿形链4包括若干个链齿板41，各链齿板41的头尾处分别设置有两个齿形部411，其中沿齿形链41长度方向上的相邻两个链齿板41的头尾齿部错开通过销轴42铰接配合，该铰接配合可以是如图7所示的圆销式连接，也可是如图8所示的轴瓦式连接，还可以是如图9所示的滚柱式连接，机械手3上设置有与齿形链3啮合的链轮31。
齿形链的啮合方式：在链条同链轮的啮合过程中，是链条链板的外侧直线齿廓线同链轮的直齿或渐开线齿形的齿廓相啮合，形成单片链齿两外侧“弓嵌”于链轮“跨”齿间两槽的渐开线弧面上，扼要其啮合过程是：链轮转动过程中，链条一侧30°外斜直边无侧隙与渐开线链轮接触，并按其渐开线滑动，当链轮滚动到链条另一侧30°外斜直边，并与链轮另一跨齿侧“弓跨”式滑动贴合在一起的过程，其啮合与刀具加工轨迹完全相重合。由于无链轮齿侧隙，所以该啮合方式具有弹性缓冲与消音的作用。由于其链齿啮合是一种相对静态的黏合过程，无动态渐开线啮合展开的运动，故其相对于‘两齿轮的动态渐开线曲线的交替式啮合过程，以实现恒定的传动比’来说，由于链条包络线是多条折边的多边形弧线，故其旋转是存在一定的较小非连续性的传动过程，所以渐开线齿形链是一种准共轭啮合关系。齿形链与链轮的啮合方式如图10所示。
由于上述的齿形链啮合关系，故齿形链又称无声链，是一组链齿板铰接而成。工作时链齿板与链轮轮齿相啮合而传递运动，齿形链4的一旁还设置有导板6，导板6安装在弹性衬底51上，以防止链条工作时发生侧向窜动。导板有内导板和外导板之分。内导板齿形链导向性好，工作可靠；外导板齿形链的链轮结构简单。其与常规滚子链相比，齿形链形成的包络线在齿轮齿顶圆，而滚子链包络线却在齿根圆处，故齿形链啮入过渡段长且啮入初始段间隙异常大，这样的目的可保证滚子链滚动方向的末端的齿形可顺利啮合，这些弊端使滚子链不适合短包络线或单齿进行动力传递。故齿形链无间隙传动的工作方式，具有平稳无噪声承受冲击性能好，工作可靠。
齿形链恒节距特性实现的准共轭啮合关系，几乎可保证链轮与齿形链从啮合开始到啮合完均可保持较为恒定的传动比关系，且啮合过程中均为恒节距啮合的过程。
在本实施例中，还包括有弹性衬底51，靠背架1上设置有第一齿条52，座架2上设置有第二齿条53，弹性衬底51分别与第一齿条52和第二齿条53固定或一体设置，齿形链4置于弹性衬底41的上表面处，齿形链4的一端通过销轴42连接在第一齿条52上，齿形链4的另一端通过销轴42连接第二齿条53上，链轮31上同步转动设置有齿轮32，第一齿条52上设置有与齿轮32相啮合的第一齿521，第二齿条53上设置有与齿轮32相啮合的第二齿531，第一齿条52上设置有供链轮31活动的第一过道522，第二齿条53上设置有供链轮31活动的第二过道532。其中该齿形链被设计成三折段形式，这样能加大防卡榫角值，避免“渐开线齿形链最小折弯半径”而发生链轮被链条榫角卡死的现象。当然该三折断的方式还有多种实施方式：如图11所示‘两折板一齿链’的塔桥形式，如图12所示销轴托底式三折板结构塔桥形式，如图13所示共轴钢圈或共轴钢板式三折板塔桥形式，如图14所示弹性支撑静音式三折板塔桥形式。
根据《GBT 10855-2003齿形链和链轮》标准，经对链条的抗拉强度评估，决定选取节距的SC3型号齿形链条，该链轮压力角为30°，节距p =9.52mm的基本参数值，其抗拉强度参考了《GB/T 10855-1989传动用齿形链及链轮》，其SC3对应该标准的CL06型号，见下表1：
表1齿形链的基本参数和尺寸 (mm)
查得该链号对应最小链宽13.5mm的最小抗拉强度Qmin=10(KN)=102Kg进行核算，按摩椅两侧链条则总计为204 Kg，远大于亚洲最大标准体重77 Kg，加上按摩机械手最大重量约15 Kg总计92 Kg，其安全系数高达为2.2倍，故强度已足能满足设计要求。
其中齿轮和链轮具有两种组合方式：
一、双齿轮单链轮：齿形链4设置有一条，并位于弹性衬底51的中间处，与之对应的链轮31设置有一个，齿轮32设置有两个，并且分别位于链轮31的两侧，第一过道522位于第一齿条52的中间处，第一齿条52在第一过道522的两侧分别设置有一列第一齿51，第二过道532位于第二齿条53的中间处，第二齿条53在第二过道532的两侧分别设置有一列第二齿531。
二、双链轮单齿轮：齿形链4设置有两条，与之对应的链轮31设置有两个，齿轮32设置有一个，并且位于两个链轮31之间，两条齿形链4之间设置有供齿轮32活动的第三过道43，第一齿条52在其中间处设置有一列第一齿521，第一齿条52在第一齿521的两侧分别设置有一个第一过道522，第二齿条53在其中间处设置有一列第二齿531，第二齿条53在第二齿531的两侧分别设置有一个第二过道532。
当然也可采用单齿轮链轮的结构。
在本实施例中，还包括有位于齿形链4上方的弹性压条C1，弹性压条C1为钢压条，弹性压条C1的一端固定设置在靠背架1，弹性压条C1的另一端通过第三拉簧C2与座架2连接，形若吊索桥结构，弹性压条C1与齿形链4之间可供链轮31行走的活动腔C3，弹性压条C1通过连杆结构与弹性衬底51连接，连杆结构包括若干个连杆C4，各连杆C4的一端设置有铰接轴C41，各连杆C4的另一端设置有压轴C42，铰接轴C41与弹性衬底51铰接配合，弹性衬底51上设置有供铰接轴C41安装的铰接座511，压轴C42抵设在弹性压条C1的上表面，弹性衬底51发生变形时，连杆C4会发生偏转，弹性压条C1随之发生伸缩变形，从而保持弹性压条C1与齿形链4之间距离。当然也可以弹性压1的一端固定设置在座架上，弹性压条的另一端通过第三拉簧与靠背架连接。
为避免链条展平时链条两端距离缩小而导致链条发生翘曲变形，或避免链条两端距离拉大，造成对链条发生破坏性拉扯现象，那么链条展开时理论上其链条过渡段应保持恒弧长展开。则以此建立数模，可得展开线是一条r=a(1+cosθ) 心形曲线，式中a为中性层弧长；θ为展开角度；r为中性层末点（即靠背的s点位处）扫过的弧长。其中r(θ)轨道槽钢依据心形展开曲线r=a(1+cosθ)，可设计成立式、卧式、上置式与斜式等多种。
在本实施例中采用卧式和立式：
一、卧式如图16所示：还包括有底座7，座架2安装在底座7上，底座7沿前后方向设置有第一轨道槽71，底座7沿上下方向设置有第二轨道槽72，靠背架1上设置有与第一轨道槽71配合的第一导向轮11，靠背架1上设置有与第二轨道槽72配合的第二导向轴12，底座7上设置有驱动靠背架1躺倒或抬升的驱动件8，驱动件8可为电动推杆等伸缩件。
二、立式如图17所示：还包括有底座7，座架2安装在底座7上，底座7沿上下方向设置有第三轨道槽73，靠背架1上设置有与第三轨道槽73配合的第三导向轮13，底座7上设置有驱动靠背架1躺倒或抬升的驱动件8，驱动件8可为电动推杆等伸缩件。
在本实施例中，还设有防止齿形链4椭垂的连板组件9，连板组件9包括至少两个连板91，各连板91的端部彼此铰接连接，各连板91位于齿形链4和弹性衬底51的下方，其中靠近座架2一侧的连板91的端部通过第一拉簧92与座架2连接，其中靠近靠背架1一侧的连板91的端部通过第二拉簧93与靠背架1连接，座架2上固定设置有第一连接座94，靠背架1上固定设置有第二连接座95，第一拉簧92可设置一个或两个及以上，第一拉簧92分别连接在第一连接座94和连板91上，第二拉簧93可设置一个或两个及以上，第二拉簧93分别连接在第二连接座95和连板91上。
在本实施例中，座架2在连板91的下方还固定设置有承接底板10。
以上实施例，只是本发明优选地具体实施例，本领域技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种便于机械手行走的渐开线齿形链轨道的可展平按摩椅，包括靠背架、座架和机械手，所述靠背架安装在座架上，其特征在于：还包括有齿形链，齿形链的一端安装在靠背架上，齿形链的另一端安装在座架上，所述的齿形链包括若干个链齿板，各链齿板的头尾处分别设置有两个齿形部，其中沿齿形链长度方向上的相邻两个链齿板的头尾齿部错开铰接配合，所述机械手上设置有与齿形链啮合的链轮；
还包括有弹性衬底，所述靠背架上设置有第一齿条，所述座架上设置有第二齿条，弹性衬底分别与第一齿条和第二齿条固定或一体设置，齿形链置于弹性衬底的上表面处，齿形链的一端连接在第一齿条上，齿形链的另一端连接第二齿条上，链轮上同步转动设置有齿轮，第一齿条上设置有与齿轮相啮合的第一齿，第二齿条上设置有与齿轮相啮合的第二齿，第一齿条上设置有供链轮活动的第一过道，第二齿条上设置有供链轮活动的第二过道；
所述齿形链设置有一条，并位于弹性衬底的中间处，与之对应的链轮设置有一个，所述的齿轮设置有两个，并且分别位于链轮的两侧，所述的第一过道位于第一齿条的中间处，第一齿条在第一过道的两侧分别设置有一列第一齿，所述的第二过道位于第二齿条的中间处，第二齿条在第二过道的两侧分别设置有一列第二齿；或，所述齿形链设置有两条，与之对应的链轮设置有两个，所述的齿轮设置有一个，并且位于两个链轮之间，两条齿形链之间设置有供齿轮活动的第三过道，所述的第一齿条在其中间处设置有一列第一齿，第一齿条在第一齿的两侧分别设置有一个第一过道，所述的第二齿条在其中间处设置有一列第二齿，第二齿条在第二齿的两侧分别设置有一个第二过道。
2.根据权利要求1所述的一种便于机械手行走的渐开线齿形链轨道的可展平按摩椅，其特征在于：还包括有位于齿形链上方的弹性压条，弹性压条的一端固定设置在靠背架或座架上，弹性压条的另一端通过第三拉簧与座架或靠背架连接，弹性压条与齿形链之间可供链轮行走的活动腔，弹性压条通过连杆结构与弹性衬底连接，从而保持弹性压条与齿形链之间距离。
3.根据权利要求1所述的一种便于机械手行走的渐开线齿形链轨道的可展平按摩椅，其特征在于：所述齿形链的一旁还设置有导板，导板安装在弹性衬底上。
4.根据权利要求1所述的一种便于机械手行走的渐开线齿形链轨道的可展平按摩椅，其特征在于：还包括有底座，座架安装在底座上，所述底座沿前后方向设置有第一轨道槽，底座沿上下方向设置有第二轨道槽，靠背架上设置有与第一轨道槽配合的第一导向轴或第一导向轮，靠背架上设置有与第二轨道槽配合的第二导向轴或第二导向轮，底座上设置有驱动靠背架躺倒或抬升的驱动件。
5.根据权利要求1所述的一种便于机械手行走的渐开线齿形链轨道的可展平按摩椅，其特征在于：还包括有底座，座架安装在底座上，所述底座沿上下方向设置有第三轨道槽，靠背架上设置有与第三轨道槽配合的第三导向轴或第三导向轮，底座上设置有驱动靠背架躺倒或抬升的驱动件。
6.根据权利要求1所述的一种便于机械手行走的渐开线齿形链轨道的可展平按摩椅，其特征在于：还设有防止齿形链椭垂的连板组件，连板组件包括至少两个连板，各连板的端部彼此铰接连接，各连板位于齿形链的下方，其中靠近座架一侧的连板的端部通过第一拉簧与座架连接，其中靠近靠背架一侧的连板的端部通过第二拉簧与靠背架连接。
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