防幼儿跌落窗户开度自动调整装置及方法与流程

本发明涉及一种安全保护装置，具体涉及一种防幼儿跌落窗户开度自动调整装置及方法。
背景技术：
：随着经济建设的发展，城市居民住房普遍为高楼建筑，近十年来，全国各地常有大人一时疏于照看、儿童找玩具、防盗窗未及时锁死或关闭等原因，导致2到9岁儿童爬窗坠楼造成死亡或重伤残废的事件发生，实为惋惜。据幼教专家表示，孩子从3岁到6岁，是孩子第一次自我意识的觉醒期。在这个阶段，他们心里充满了探索的欲望。他们的好动、好奇心特别强，然而对危险的感知能力特别差，无法判断危险程度，即使家长在日常生活中说教过，由于他们没有切身体会，所以也并不能意识到危险。目前各界人士已经提出不要让孩子离开视线，阳台地面不要堆放物品要清空等措施，但不足以完全避免儿童坠楼事件的发生。鉴于此，需要提供一种自动检测儿童靠近并自动调节窗户开口关闭的装置设计来防范坠楼恶性事件的发生，保障儿童的生命安全。因此，需要对现有技术进行改进。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种高效的防幼儿跌落窗户开度自动调整装置及方法。为解决上述技术问题，本发明提供一种防幼儿跌落窗户开度自动调整装置，被用于控制窗户：包括身高检测部分、丝杠传动部分和运动箱部分；所述身高检测部分包括两个身高检测杆，两个身高检测杆分别对称竖直布置在窗户两侧；所述身高检测杆上设置对射式光电传感器；所述丝杠传动部分包括两根配合使用的丝杠；两根丝杠位于同一水平面高度上，所述丝杠一端设置有圆柱斜齿齿轮，两根丝杠通过圆柱斜齿齿轮转动连接；所述运动箱部分包括运动支架、圆盘、连接销、开合螺母、上滑槽和下滑槽；所述圆盘转动设置在运动支架上，运动支架与窗户固定连接；所述圆盘上对称设置有两条圆盘滑槽，圆盘滑槽为圆弧状；从圆盘滑槽一端到圆盘滑槽另一端，其距离圆盘圆心的长度依次增大或减小；所述上滑槽位于丝杠正上方；所述下滑槽位于丝杠正下方；每根丝杠均与开合螺母配合使用，开合螺母包括两个对称设置的半开合螺母，一个半开合螺母位于丝杠和上滑槽之间，另一个半开合螺母位于丝杠和下滑槽之间；所述连接销的一端伸入圆盘滑槽中，另一端与半开合螺母固定连接；所述半开合螺母一端与丝杠啮合接触，半开合螺母另一端为t型滑柱，两个半开合螺母通过t型滑柱分别滑动设置在上滑槽和下滑槽中；所述t型滑柱的长度小于上滑槽和下滑槽的槽深。作为对本发明防幼儿跌落窗户开度自动调整装置的改进：所述运动支架上设置有与半开合螺母配合使用的运动支架竖直滑移槽。作为对本发明防幼儿跌落窗户开度自动调整装置的进一步改进：还包括限位开关；所述限位开关与圆盘信号连接。作为对本发明防幼儿跌落窗户开度自动调整装置的进一步改进：两个身高检测杆上设置两对对射式光电传感器；两对对射式光电传感器的高度分别为0.8m和1.3m。作为对本发明防幼儿跌落窗户开度自动调整装置的进一步改进：所述圆盘滑槽一端到圆盘圆心的距离与圆盘滑槽另一端到圆盘圆心的距离之差，t型滑柱的长度与上滑槽或下滑槽的槽深之差，两者相等。本发明还提供一种防幼儿跌落窗户开度自动调整装置使用方法，包括以下步骤：1)、在0.8m处的对射式光电传感器信号被遮挡且1.3m处对射式光电传感器未被遮挡时，丝杠旋转运动；2)、与丝杠啮合的半开合螺母受到丝杠运动牵引，同时半开合螺母的t型滑柱受到上滑槽或下滑槽约束，半开合螺母只能作沿着丝杠轴向的水平运动，丝杠依次通过半开合螺母、连接销、圆盘和运动支架带动窗户闭合；3)、当窗户运动至完全闭合位置时，限位开关输出运转信号给圆盘的电机，圆盘的电机带动圆盘逆时针旋转90°；连接销从圆盘滑槽距离圆盘圆心的最近的一端移动到圆盘滑槽距离圆盘圆心的最远的另一端，从而带动位于丝杠正上方和正下方的两个半开合螺母与丝杠分离，窗户停止运动。本发明防幼儿跌落窗户开度自动调整装置及方法的技术优势为：本发明与普通的电动窗户相比，具有自动检测是否有儿童靠近以及自动调节窗户开口闭合的特点。这对于儿童爬窗跌落的事故有相当大的预防作用。自动检测儿童靠近即身高检测部分的对射式光电传感器接收儿童靠近的信号并将该信号传递给异或门逻辑电路。自动调节窗户开口闭合即直流电机驱动丝杠旋转并带动开合螺母、运动箱部分与窗户向窗户闭合方向运动。本发明的开合螺母的分离与闭合是通过带有内槽的圆盘旋转，使嵌入槽内的连接销在竖直方向位置发生变化来实现的。而圆盘的旋转是通过内置电机的运转来实现的，这也是一个设计的创新点。同时，由于本发明使用的是丝杠与开合螺母传动，若出现窗户卡住等特殊情况，丝杠仍能保持旋转运动，电机正常输出，不会像其它电动窗户一样出现烧坏的情况，有效保护了电机的安全。本发明的设计目的是为了防止儿童爬窗跌落，保护儿童的生命安全。而其它专利的类似装置以电动窗户为主，多数为防雨、防烟、防盗等其它智能窗户的附带功能，防儿童坠楼的专业性和功能性不强。而且本发明采用对射式光电传感器与逻辑电路自动检测儿童的靠近，这种电路布置相比于其它专利装置中所采用的单片机更为简单。采用直流电机带动开合螺母丝杠传动来自动调节窗户开口闭合，其中开合螺母丝杠传动结构简单、经济成本低且工作寿命长。本发明从机械与控制的角度出发，设计了具有自动检测儿童靠近和自动调节窗户开口闭合功能的防儿童爬窗跌落装置，来避免儿童因各种原因爬出窗户掉下楼造成伤亡事件。该发明有助于增加家庭的安全感和幸福感，是现代社会楼房居民的优选窗户防护装置。附图说明下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。图1为本发明防幼儿跌落窗户开度自动调整装置的结构示意图；图2为图1中检测部分的结构示意图；图3为异或门逻辑电路示意图；图4为图1中丝杠传动部分的结构示意图；图5为图1中两根丝杠3通过圆柱斜齿齿轮31连接的结构示意图；图6为图1中运动箱部分的拆分结构示意图；图7为图6中圆盘4的结构示意图；图8为图1中运动箱部分的竖直滑移槽51示意图；图9为图1中运动箱部分的侧视图；图10为图1中限位开关10和手动开关11配合使用的结构示意图；图11为防幼儿跌落窗户开度自动调整装置使用方法的流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。实施例1、防幼儿跌落窗户开度自动调整装置，被用于控制窗户1，如图1-10所示，包括身高检测部分、丝杠传动部分、运动箱部分和限位开关10。身高检测部分包括两个身高检测杆2，两个身高检测杆2对称竖直布置在窗户1两侧，在两个身高检测杆2上竖直高度0.8m与1.3m处各布置一对配合使用的对射式光电传感器21(传感器21在身高检测杆2上的实际安装高度可根据幼儿的身高范围进行调节)，布置情况如图2。当有儿童或者成人靠近时，对射光被遮挡，对射式光电传感器21接收情况发生变化，经过异或门逻辑电路得到控制直流电机的输出信号。真值表如表1。表1异或门逻辑电路真值表0.8m1.3m输出110(电机不运转)011(电机运转)101(少见，电机运转)000(电机不运转)由真值表可以看出，正常情况下，没有人穿过对射式光电传感器21时，两对射式光电传感器21上均有光信号，它们的输入量均为1，输出控制电机的信号量为0，因此电机不运转；当身高不足1.3m的儿童穿过检测杆，0.8m的对射式光电传感器21上光信号被遮挡，它的输入量变为0，而1.3m的光电传感器未受到影响，输入量仍然为1，输入信号经过逻辑电路输出控制电机的信号量为1，电机开始运转；若是成年人穿过身高检测杆2，0.8m与1.3m的对射式光电传感器21上的信号均被遮挡，它的输入量均变为0，输入量经过异或门逻辑电路输出量为0，电机不运转。而0.8m对射式光电传感器21未被遮挡，而1.3m对射式光电传感器21被遮挡此类情况较为少见，不作具体分析。身高检测部分具有自动判断是否有儿童靠近的功能。丝杠传动部分包括两根丝杠3，其中一根丝杠3通过联轴器与直流电机的输出轴连接，直流电机内置于墙体内部，直流电机能带动该丝杠3转动。身高检测部分输出的信号即为直流电机的运转信号。当异或门逻辑电路输出信号为0时，该直流电机不运转。当异或门逻辑电路输出信号为1时，该直流电机运转。在使用时两根丝杠3的旋转运动方向相反。两根丝杠3均通过悬吊杆32固定在同一水平面高度上，一根丝杠3尾端安装有圆柱斜齿齿轮31，另一根丝杠3首端安装有圆柱斜齿齿轮31，两根丝杠3通过圆柱斜齿齿轮31啮合传动，传动比为1。丝杠3中间部分具有外螺纹。运动箱部分包括运动支架5、内置电机的圆盘4、连接销6、开合螺母、上滑槽8和下滑槽9。圆盘4中心位置开孔，通过轴承安装在运动支架5上，圆盘4可以绕其圆心旋转，运动支架5与窗户1固定连接。圆盘4上对称开有两个圆盘滑槽41。圆盘滑槽41为圆弧状，但圆盘滑槽41的圆心与圆盘4的圆心并不相同。从圆盘滑槽41一端到圆盘滑槽41另一端，其距离圆盘4圆心的长度依次增大或减小。即为圆盘滑槽41一端到圆盘4圆心的距离最近，距离为x；圆盘滑槽41另一端到圆盘4圆心的距离最远，距离为x+n。n与上滑槽8和下滑槽9的预留量相等。每根丝杠3均配置有一个开合螺母，开合螺母包括两个对称设置的半开合螺母7，半开合螺母7一端为弧形板，弧形板上设置有与丝杠3外螺纹配合使用的内螺纹，半开合螺母7另一端为t型滑柱71。这两个半开合螺母7分别位于丝杠3上下两侧，两者对称设置，半开合螺母7的弧形板与丝杠3接触。丝杠3上方的半开合螺母7的t型滑柱71滑动设置在上滑槽8中，丝杠3下方的半开合螺母7的t型滑柱71滑动设置在下滑槽9中。上滑槽8位于丝杠3正上方，下滑槽9位于丝杠3正下方。丝杠3、上滑槽8和下滑槽9平行设置。上滑槽8和下滑槽9在竖直方向的深度留有预留量，即为t型滑柱71的长度小于上滑槽8和下滑槽9的深度，两者之间的长度差作为预留量。t型滑柱71能带动半开合螺母7在上滑槽8或下滑槽9的竖直方向上运动。半开合螺母7分离的极限位置即t型滑柱71到达上滑槽8或下滑槽9的底部。连接销6的一端伸入圆盘滑槽41中，另一端与半开合螺母7固定连接。运动支架5上还设置有与半开合螺母7配合使用的运动支架竖直滑移槽51，运动支架竖直滑移槽51在水平方向与半开合螺母7抵接，使得半开合螺母7在分离或闭合时只能上下移动，不能在水平方向上移动。圆盘滑槽41沿圆盘4中心对称，起始位置距离圆心较近，圆盘滑槽41底部距离圆心较远，圆盘滑槽41分别占圆盘4的90°圆心角。当圆盘4内电机接收到运转信号，圆盘4旋转，使两根连接销6在该圆盘滑槽41位置发生变化，连接销6间距发生改变，从而达到分离或闭合两个配合使用的半开合螺母7的作用。当圆盘4逆时针旋转90°，即两个半开合螺母7分离动作，两根连接销6间距最大，两个半开合螺母7被分开。圆盘4顺时针转90°，即两个半开合螺母7闭合动作，两根连接销6间距最小，两个半开合螺母7被闭合。限位开关10安装在窗户1的内侧窗框上。当窗户1运动至完全闭合的位置时，限位开关10被触发，控制运动箱内的圆盘4电机运转，圆盘4电机带动圆盘4逆时针旋转90°，使两个半开合螺母7分离。同时，限位开关10还具有控制直流电机的作用，当窗户1运动至完全闭合处，限位开关10被触发，直流电机接收停止信号，直流电机停止运转，丝杠3旋转运动结束。窗边墙体部分安装有与圆盘4的电机信号连接的手动开关11，手动开关11上设置有打开与闭合两个按键。分别控制圆盘4电机的正反转，起到人为控制两个半开合螺母7分离与闭合的作用。本发明的使用方法：当有人靠近窗户1(即穿过身高检测杆2时)，会遮挡住对射式光电传感器21，在0.8m处的对射式光电传感器21信号被遮挡且1.3m处对射式光电传感器21未被遮挡时，向直流电机发送运转信号；其余情况下对射式光电传感器21均不发送运转信号；直流电机接收到运转信号后开始运转，带动丝杠3同步旋转运动，与丝杠3啮合的两个半开合螺母7受到丝杠3运动牵引，同时半开合螺母7的t型滑柱71受到上滑槽8或下滑槽9约束，只能作沿着丝杠3轴向的直线运动(水平运动)，丝杠3依次通过半开合螺母7、连接销6、圆盘4和运动支架5后带动窗户1闭合。当窗户1运动至完全闭合位置时，安装在窗户1上的限位开关10被触发，输出运转信号给圆盘4的电机，圆盘4的电机带动圆盘4逆时针旋转90°，连接销6在圆盘4圆盘滑槽41内位置发生改变，两根连接销6竖直方向的间距扩大，两个半开合螺母7在运动支架竖直滑移槽51的约束下只能沿着反方向竖直运动，上下两个半开合螺母7被分离并与丝杠3脱离啮合，运动箱与窗户1运动停止。同时输出直流电机停止信号，直流电机停止运转，丝杠3旋转运动停止。完成自动调节窗户1开口闭合的功能。若要使两个半开合螺母7闭合，只需要按下圆盘4电机手动开关11上的闭合键，圆盘4电机顺时针转90°，连接销6回到圆盘4圆盘滑槽41初始位置，两根连接销6间距缩小，两个半开合螺母7的t型滑柱71在运动支架竖直滑移槽51的约束下反方向竖直运动，上下两半开合螺母7闭合并与丝杠3重新啮合。最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。当前第1页12