智能升降課桌椅的制作方法

本發明涉及學生學習用具，特別是一種智能升降課桌椅。

背景技術：

學生的大部分時間是在課桌椅前度過的。學生每天伏案學習時間長，同時又處于身體發育的關鍵時期。坐姿不正確，輕者會引起脖頸不舒服、頭腦發昏、視物模糊、四肢無力、疲勞困乏等癥狀，重者引起近視、駝背、腦血管痙攣及脊柱彎曲異常等疾病。 合適、健康的課桌椅是培養學生良好坐姿的重要外界環境。

現有的桌椅大多是固定高度的課桌椅，不能適應不同身高學生的使用需求，例如身高較高的同學使用時可能會出現弓腰駝背的現象，身高較矮的同學使用時眼睛距離桌面過近可能誘發近視。

市面上也有一些可手動調節高度的桌椅，在桌子(或椅子)兩側增加豎直布置的滑槽和滑軌，并從上至下設置一組銷孔，通過將銷插入不同位置的銷孔中達到調節桌子(或椅子)的高度的目的。但這類桌椅調節比較麻煩，并且調節時通常是憑個人經驗或肉眼觀測進行調節，并不能準確調節到最適合自己身高的高度。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術的不足，而提供一種智能升降課桌椅。它解決了現有的課桌椅高度調節不方便，且難以調節到最適合自己身高的高度的問題。

本發明的技術方案是：智能升降課桌椅，包括桌子、椅子、控制器及輸入面板；

桌子包括下桌體、上桌體及桌子升降機構；下桌體包括底板和固接在底板上端的支架A；桌子升降機構包括同步電機A、傳動軸A、傳動軸B、絲杠A、絲杠B、齒輪A、齒輪B、錐齒輪A、錐齒輪B、錐齒輪C、錐齒輪D、螺母A和螺母B；同步電機A安裝在底板上，其電機軸與傳動軸A關聯；傳動軸A兩端活動安裝在底板上；傳動軸B兩端活動安裝在底板上；絲杠A下端活動安裝在底板上，上端活動安裝在支架A上，并呈豎直狀態；絲杠B下端活動安裝在底板上，上端活動安裝在支架A上，并呈豎直狀態；齒輪A固定安裝在傳動軸A上；齒輪B固定安裝在傳動軸B上并與齒輪A嚙合；錐齒輪A和錐齒輪B分別固接在傳動軸B的兩端；錐齒輪C和錐齒輪D分別固接在絲杠A和絲杠B的下端，并分別與錐齒輪A和錐齒輪B嚙合；螺母A和螺母B分別與絲杠A和絲杠B旋配；上桌體包括桌面板和支架B；支架B下端固接在螺母A和螺母B上，上端固接在桌面板下端；

椅子包括座椅、底座和椅子升降機構；座椅下端固接有滑槽；底座上端固接有滑桿；底座通過滑桿安裝在座椅的滑槽內，從而與座椅上下滑動配合；椅子升降機構包括同步電機B、減速器、絲杠C、螺母C及菱形活動架；同步電機B直接或間接固定安裝在減速器的外殼上；減速器的外殼與菱形活動架活動連接；絲杠C一端與減速器的動力輸出件關聯，另一端為懸出端；螺母C與絲杠C旋配并與菱形活動架活動連接，其可在絲杠C上移動進而帶動菱形活動架做變形運動；菱形活動架上端連接在座椅下端，下端連接在底座上，一側端連接在減速器外殼上，另一側端連接在螺母C上；

控制器分別與同步電機A同步電機B電連接；

輸入面板與控制器電連接或通信方式連接。

本發明進一步的技術方案是：桌子還包括遮擋片A和多組對射式光電傳感器；對射式光電傳感器與控制器電連接；多組對射式光電傳感器從上至下間隔安裝在支架A上，每一組對射式光電傳感器之間均形成光通路；遮擋片A直接或間接固接在螺母A上并可隨螺母A上下移動，其在移動過程中阻斷對射式光電傳感器的光通路；

椅子還包括遮擋片B和多組對射式光電開關；對射式光電開關與控制器電連接；多組對射式光電開關從上至下間隔安裝在底座的滑桿上，每一組對射式光電開關之間均形成光通路；遮擋片B直接或間接固接在座椅的滑槽上并可隨滑槽上下移動，其在移動過程中阻斷對射式光電開關的光通路。

本發明進一步的技術方案是：菱形活動架包括舉臂A、舉臂B、舉臂C、舉臂D、上連接座及下連接座；上連接座固接在座椅下端；下連接座固接在底座上；舉臂A和舉臂B的一端均通過轉軸活動連接在螺母C上，另一端分別通過轉軸活動連接在上連接座和下連接座上；舉臂C和舉臂D一端均活動連接在減速器的外殼上，另一端分別活動連接在上連接座和下連接座上。

本發明進一步的技術方案是：桌面板下端連接有儲物倉。

本發明進一步的技術方案是：錐齒輪C與錐齒輪A的嚙合位置在錐齒輪A的下端，錐齒輪D與錐齒輪B的嚙合位置在錐齒輪B的上端。

本發明進一步的技術方案是：減速器包括外殼、輸入軸、輸入齒輪、中間傳遞軸、第一傳遞齒輪、第二傳遞齒輪、輸出齒輪及輸出軸；輸入軸活動安裝在外殼上，其一端從外殼內伸出，并與同步電機B的機軸連接；輸入齒輪固接在輸入軸上并位于外殼內；中間傳遞軸活動安裝在外殼內；第一傳遞齒輪和第二傳遞齒輪均固接在中間傳遞軸上并分別與輸入齒輪和輸出齒輪嚙合；輸出齒輪固接在輸出軸上；輸出軸活動安裝在外殼上，其一端從外殼內伸出，并與絲杠C連接；輸出軸為減速器的動力輸出件；

減速器的外殼與同步電機B的外殼固接為一個整體。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

結合了機械機構和微電子技術實現桌椅自動升降，用戶通過輸入面板輸入身高值，桌子和椅子即可分別自動調節到合適的高度，結構穩定可靠，操作簡單便捷。可供不同年齡，不同身高的學生使用，利于保持舒適健康的坐姿，可有效地預防由于坐姿不適引起的近視、頸椎與腰椎疼痛。

以下結合圖和實施例對本發明作進一步描述。

附圖說明

圖1為本發明的立體結構示意圖；

圖2為桌子升降機構立體結構示意圖；

圖3為桌子升降機構另一視角下的立體結構示意圖；

圖4為椅子升降機構立體結構示意圖；

圖5為椅子上的對射式光電開關及遮擋片B的分布位置示意簡圖；

圖6為圖5的俯視圖；

圖7為桌子上的對射式光電傳感器及遮擋片A的分布位置示意簡圖；

圖8為圖7的A-A局部剖視圖。

說明：圖1-3中的桌子上的對射式光電傳感器及遮擋片A省略未繪出,圖1中椅子上的對射式光電開關及遮擋片B未繪出。

具體實施方式

實施例1：

如圖1-8所示，智能升降課桌椅，包括桌子、椅子、控制器7及輸入面板8。

桌子包括下桌體、上桌體、桌子升降機構、遮擋片A91及多組對射式光電傳感器92。

下桌體包括底板11和固接在底板11上端的支架A12。

桌子升降機構包括同步電機A31、傳動軸A32、傳動軸B33、絲杠A34、絲杠B35、齒輪A36、齒輪B37、錐齒輪A38、錐齒輪B39、錐齒輪C30、錐齒輪D301、螺母A302和螺母B303。同步電機A31安裝在底板11上，其電機軸通過聯軸器與傳動軸A32連接。傳動軸A32兩端通過軸承和軸承座活動安裝在底板11上。傳動軸B33兩端通過軸承和軸承座活動安裝在底板11上。絲杠A34下端活動安裝在底板11上，上端活動安裝在支架A12上，并呈豎直狀態。絲杠B35下端活動安裝在底板11上，上端活動安裝在支架A12上，并呈豎直狀態。齒輪A36固定安裝在傳動軸A32上。齒輪B37固定安裝在傳動軸B33上并與齒輪A36嚙合。錐齒輪A38和錐齒輪B39分別固接在傳動軸B33的兩端。錐齒輪C30和錐齒輪D301分別固接在絲杠A34和絲杠B35的下端，并分別與錐齒輪A38和錐齒輪B39嚙合。螺母A302和螺母B303分別與絲杠A34和絲杠B35旋配。

上桌體包括桌面板21和支架B22。支架B22下端固接在螺母A302和螺母B303上，上端固接在桌面板21下端。

對射式光電傳感器92與控制器7電連接。多組對射式光電傳感器92從上至下間隔安裝在支架A12的安裝板121上(安裝板121焊接固定在支架A12上，安裝板121在圖1-3中省略未繪出)，每一組對射式光電傳感器92之間均形成光通路。遮擋片A91固接在螺母A302上并可隨螺母A302上下移動，其在移動過程中阻斷對射式光電傳感器92的光通路。

椅子包括座椅4、底座5、椅子升降機構、遮擋片B93及多組對射式光電開關94。

座椅4下端固接有滑槽41。

底座5上端固接有滑桿51。底座5通過滑桿51安裝在座椅4的滑槽41內，從而與座椅4上下滑動配合。

椅子升降機構包括同步電機B61、減速器62、絲杠C63、螺母C64及菱形活動架65。同步電機B61固定安裝在減速器62的外殼621上。減速器62的外殼621與菱形活動架65活動連接。絲杠C63一端與減速器62的動力輸出件關聯，另一端為懸出端。螺母C64與絲杠C63旋配并與菱形活動架65活動連接，其可在絲杠C63上移動進而帶動菱形活動架65做變形運動，菱形活動架65通過變形運動帶動座椅4升降。菱形活動架65包括舉臂A651、舉臂B652、舉臂C653、舉臂D654、上連接座655及下連接座656。上連接座655固接在座椅4下端；下連接座656固接在底座5上；舉臂A651和舉臂B652的一端均通過轉軸活動連接在螺母C64上，另一端分別通過轉軸活動連接在上連接座655和下連接座656上；舉臂C653和舉臂D654一端均活動連接在減速器62的外殼上，另一端分別活動連接在上連接座655和下連接座656上。

對射式光電開關94與控制器7電連接。多組對射式光電開關94從上至下間隔安裝在底座5的滑桿51上，每一組對射式光電開關94之間均形成光通路。遮擋片B93焊接在座椅4的滑槽41上并可隨滑槽41上下移動，其在移動過程中阻斷對射式光電開關94的光通路。

控制器7分別與同步電機A31和同步電機B61電連接。控制器7內設有可編程單片機和優先編碼芯片。

輸入面板8與控制器7電連接或通信方式連接。

本實施例中的減速器62為齒輪減速器。減速器62包括外殼621、輸入軸622、輸入齒輪623、中間傳遞軸624、第一傳遞齒輪625、第二傳遞齒輪626、輸出齒輪627及輸出軸628。輸入軸622活動安裝在外殼621上，其一端從外殼621內伸出，并與同步電機B61的機軸連接；輸入齒輪623固接在輸入軸622上并位于外殼621內；中間傳遞軸624活動安裝在外殼621內；第一傳遞齒輪625和第二傳遞齒輪626均固接在中間傳遞軸624上并分別與輸入齒輪623和輸出齒輪627嚙合；輸出齒輪627固接在輸出軸628上；輸出軸628活動安裝在外殼621上，其一端從外殼621內伸出，并與絲杠C63連接；輸出軸628為減速器62的動力輸出件。

優選，桌面板21下端連接有儲物倉23。

優選，錐齒輪C30與錐齒輪A38的嚙合位置在錐齒輪A38的下端，錐齒輪D301與錐齒輪B39的嚙合位置在錐齒輪B39的上端。該結構可保證桌子升降機構在運動停止時保持自鎖不下滑。

優選，減速器62的外殼621與同步電機B61的外殼固接為一個整體。

簡述對射式光電開關和對射式光電傳感器在椅子和桌子上作用：

對射式光電傳感器92和對射式光電開關94分別用于桌子升降機構和椅子升降機構的運動位置及方向辨識開關。桌子升降機構(椅子升降機構)在運動過程中，帶動遮擋片A91(遮擋片B93)一起運動，當遮擋片A(遮擋片B)運動到對射式光電傳感器(對射式光電開關)的位置時，會觸發對射式光電傳感器(對射式光電開關)進行動作，根據不同的位置光電開關的被觸發信號，通過優先編碼芯片(型號為74LS148)進行編碼，再將編碼后的信息傳輸給控制器7內的可編程單片機，從而完成對桌子升降機構(椅子升降機構)運動信息的獲取。

簡述桌子升降機構的傳動路線：

同步電機A31的動力依次通過傳動軸A32、齒輪A36、齒輪B37，傳遞至傳動軸B33上，傳動軸B33轉動帶動錐齒輪A38和錐齒輪B39同步轉動。錐齒輪A38依次帶動錐齒輪C30和絲杠A34轉動，進而帶動螺母A302升降。錐齒輪B39依次帶動錐齒輪D301和絲杠B35轉動，進而帶動螺母B303升降。螺母A302和螺母B303同步升降從而帶動上桌體升降。

簡述椅子升降機構的傳動路線：

同步電機B61的動力通過減速器62傳遞至絲杠C63，再傳遞至螺母C64，螺母C64在絲杠C63上移動，帶動菱形活動架65做變形運動，進而帶動座椅4升降。

簡述本發明的工作過程：

1、接通電源后通過操作面板8啟動系統,控制器7分別通過對射式光電傳感器92及對射式光電開關94獲取桌子和椅子的當前位置信息，并以此為初始化時的位置參考基準，并設備初始運動方向均設置為向下運動(每次執行按鍵設置動作后會自動更新運動方向)，并清零設備狀態位(設備狀態位用于判斷本次設置是否已經完成)，作為當前設備處于關閉狀態的軟件聲明。

2、用戶通過輸入面板8輸入身高信息并確認后，控制器7通過軟件換標將用戶輸入的身高信息轉化為桌子和椅子的高度信息，并寫入緩存。

3、控制器7將轉化后的桌椅高度信息與桌椅當前高度信息(通過對射式光電傳感器及對射式光電開關獲取)進行對比，判斷兩者是否一致。

若一致，則設備停止運行(不產生動作)。

若不一致，則根據兩者之間的大小關系分別判斷桌子和椅子是向上運動還是向下運動。然后分別控制同步電機A31和同步電機B61啟動，將桌椅分別升降至轉化后的桌椅高度值。

4、設備停止運行，程序運行終止，等待下一次按鍵動作輸入。

桌子升降機構(椅子升降機構)在運行過程中，按鍵輸入功能繼續有效。但當系統響應按鍵中斷時，所有的正在運行的機構會自動停止，按鍵輸入確認后，控制器7會更新輸入的預設位置信息，并重新判斷是否啟用設備以及桌椅的運動方向。