超薄隐藏型多功能自动升降及照明装置的制作方法

本发明涉及机电领域的智能家居设备，特别涉及一种超薄隐藏型多功能自动升降及照明装置。基于WIFI网络模式的、可通过手机APP无线遥控升降、改变投影机投射角度、体积超薄、可隐藏安装于天花板内、并可模块化拼装，可用于自动投影机升降架或晾衣架等并兼照明功能。

背景技术：

随着科技的进步和居民生活水平的提高，基于WIFI网络无线化的智能家居设备已逐渐走进现代家装领域并受到追求生活品质人们的喜爱。目前，微型投影机家庭影院系统已成为大多数年轻人在进行家装设计时的一大需求，但是我国普通居民住宅举架的建筑标准为2.9米，除去楼板、地暖、地砖、地板等建筑层的厚度，室内举架净高一般仅剩约2.65米，因此，为避免压抑感，顶棚厚度设计标准一般不能大于15厘米。那么如何满足美观要求进行吊装投影机，成为家装天花板设计的一大问题。目前家用投影机一般采用支架吊装固定于天花板上，这样虽然减少了投影设备占用居者的活动空间，但是明装式吊架悬于客厅顶棚，会破坏整体家居设计风格，使得空间不够简洁通透。

目前，投影机吊架主要分为不可升降式吊架和可升降式吊架。不可升降式吊架只是一个投影机在天花板的安装固定装置，安装之后就不能再调整投影机的悬吊高度、角度和位置等。而可升降式投影机吊架，主要分为直线电机驱动套管式伸缩杆上下升降的类型，和通过电机驱动履带绳索带动剪叉式吊架实现投影机升降的类型。剪叉式收缩架上、下两端的一侧是活动安装，另一侧是固定铰接，在运行过程中不可避免的会产生往一侧倾斜的不稳定性，使投影机在升降过程中容易发生晃动。另一问题在于电机等驱动装置和投影机在空间上是上下布位连接，不管如何减小驱动装置的尺寸，加上投影机之后，整个设备在垂直方向上占用的空间高度最少为25厘米，尤其是套管伸缩杆式的驱动装置，除了直线电机等设备，还要加入套管的长度和所悬吊投影机的厚度，整个设备在垂直空间上所占用的高度甚至会超过40厘米，因此仅仅适用于空间宽敞、举架较高的工厂、会议室、教室、展示厅等场所，远远不能满足家装天花板内的隐藏安装需求。市面上的升降式投影机吊架，只解决了现有投影机吊架高度太高而影响教室内学生走动的难题，能实现升降收缩功能，但是加上投影机的厚度后，整个设备的垂直安装空间至少为40厘米；还有一种隐藏式投影机吊架，提供一种使用简单、节约室内空间的隐藏式投影机吊架，但是投影机是固定在天花板上的，不能升降，难以自动调整投影高度和投影角度，仅通过升降灯罩做到遮挡隐藏投影机的功能。

市场中现有的投影机自动升降架，不能实现在小于15厘米的超薄空间内隐藏安装，并且只能实现上下平动升降的单一功能，升降过程中也不能改变投影机的投射角度和投射方向。市场上还没有一款适合家庭装修中隐藏式安装的多功能自动升降架，在不失美观的同时，能够提供照明功能，WIFI网络无线控制功能，甚至通过简配模块安装，实现自动升降晾衣架功能，这些都是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种超薄隐藏型多功能自动升降及照明装置，解决了现有技术存在的上述问题。本发明基于手机APP通过WIFI网络遥控的家用多功能投影机自动升降、调整投射角及照明用的智能家居设备。一改传统升降设备与投影机上下布位的设计，通过投影机与升降设备嵌套并联布位，实现可在小于15厘米高度的空间内隐藏式模块化拼装自动投影机升降装置，解决在家庭装修中天花板下沉空间有限，又想安装隐藏式、无布线遥控式自动升降投影机的问题，达到简化和美化装修空间的目的。以电机作为直接动力源，通过四根滚珠三连套管作为升降连杆连接投影机承载台，实现投影机的升降和调整投射角度的功能。通过限位器调整上下限位，确定投影机升降的最高及最低位置，通过双头绕线自锁轮实现行程内任意位置停止投影机并稳定自锁的动能。本发明还可以简配模块安装，仅选用两套绕线齿轮与齿轮轨道，和下位相连的两根滚珠三连套管，即可实现自动升降晾衣架功能，做到一机多用。占用空间小、安装使用简单、又能满足通过手机APP软件和WIFI网络式无线遥控的投影机自动升降设备，通过模块化拼装于天花板内，实现平稳升降投影机的功能，加之美观的LED照明设计，既能满足家装设计的美化及照明要求，避免繁复的布线，又能实现一机多用，通过选配不同的安装模块，还可实现自动升降晾衣杆功能。该装置功能多样，造型美观，可完全解决家装设计中自动升降架占用体积大，功能单一，布线凌乱的问题，在家装市场中需要量巨大。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

超薄隐藏型多功能自动升降及照明装置，包括电机1、双头绕线自锁轮5、行程限位器4、绕线齿轮1306、第一钢丝6、第二钢丝17、齿轮轨道15、滚珠三连套管7、承载台9、模块封装盒16、LED灯和控制系统，所述电机1通过联轴器2与连杆轴3相连，带动两个双头绕线自锁轮5转动，同时同向地改变四个第一线轮508上四条第一钢丝6的缠绕长度，其中两条第一钢丝6通过对应的齿轮轨道15远端的第一定滑轮14改变方向后拉动对应的绕线齿轮1306，另两条第一钢丝6直接拉动对应的绕线齿轮1306，从而在齿轮轨道15安装平面内使同组绕线齿轮1306两两反向水平移动，进而带动相连的四根滚珠三连套管7改变上端的水平位置；绕线齿轮1306在水平移动的同时与对应的齿轮轨道15啮合而发生自转，从而改变第二钢丝17的绕线长度，第二钢丝17一端固定并缠绕在第二线轮1305上，另一端与滚珠三连套管7最内部的内套管703底端固连，从而拉动滚珠三连套管7改变其伸缩长度；四根滚珠三连套管7的底端外部通过可转动铰链8与承载台9固定，各端间距固定不变，至此，可实现每组两根滚珠三连套管7上端对向平移运动，下端间距不变，通过内部的第二钢丝17拉动而改变自身杆长的交叉运动，从而实现承载台9的升降功能；在投影机下降过程，电机1反转释放四根第一钢丝6，此时动力源来自投影机自身重力，各部件的运动情况和原理与上升过程相反；每组两根滚珠三连套管7存在长度差，而两组中对应位置的滚珠三连套管7长度相同，在承载台9下表面安装LED照明灯板，行程限位器4安装在连杆轴3上；卡槽轮组13通过螺丝固定在滚珠三连套管7的外套管701上端，之后与齿轮轨道15对位安装在模块封装盒16内，调整第一定滑轮14在模块封装盒16内上壁的安装位置并固定，改变对应第一钢丝6的方向，模块封装盒16下壁开槽，仅留滚珠三连套管7的外套管701的活动空间；在承载台9上设置投影机紧固位置调整槽10以及通过紧固螺钉11连接的可旋转轨槽12。

所述的双头绕线自锁轮5包括支撑底盘505、轴承504、两个棘轮507、两个棘爪509、两个爪簧506、两个自锁弹簧503、两个线轮固定圈501、两个拨叉轮轴502、两个第一线轮508，所述双头绕线自锁轮5封装以上各零件后，置于连杆轴3上，通过支撑底盘505固定在天花板上，自锁弹簧503紧配合于棘轮507的内衬内，第一线轮508与棘轮507上下设置且端部相对，自锁弹簧503的两端均为向弹簧里圈伸出的簧头，所述第一线轮508套设于自锁弹簧503内，有伸入自锁弹簧503内且与簧头相对的凸舌，其下部再套设拨叉轮轴502，其两个拨叉对应两个簧头；自锁弹簧503与棘轮507内衬紧密配合，连杆轴3带动拨叉轮轴502转动，拨叉轮轴502的拨叉通过簧头推动棘轮507与自锁弹簧503同步同向转动，棘爪509不阻挡棘轮507转动，第一线轮508的凸舌因簧头推动而转动，开始缠绕收起第一钢丝6，通过带动滚珠三连套管7向上提升承载台9；当连杆轴3带动拨叉轮轴502按反方向转动，这时，棘爪509阻挡棘轮507转动，拨叉轮轴502需克服自锁弹簧503与棘轮507内衬之间的摩擦力，推动自锁弹簧503与之同步转动，第一线轮508的凸舌也被簧头推动而反向转动，开始释放第一钢丝6，则承载台9开始下降运动；当在任意预想位置控制电机1停转后，承载台9及其上的投影机的重量都通过第二钢丝17经过第二线轮1305传导到第一钢丝6上进而拉紧第一线轮508，此时第一线轮508的凸舌簧头推动棘轮507与自锁弹簧503同步同向转动，棘爪509开始阻挡棘轮507转动而发生自锁，从而使承载台9在电机1停机后稳定的停留在预想的位置和投影角度；双头绕线自锁轮5同时实现双第一线轮508绕线和自锁功能，双头绕线自锁轮5中的线轮固定圈501、第一线轮508、拨叉轮轴502、棘轮507、自锁弹簧503、轴承504、支撑底盘505、棘爪509 依序封装后，通过线轮固定圈501固定在连杆轴3上，两个爪簧506分别安装在两个棘爪509上；轴承504设置在支撑底盘505圆圈内部，连杆轴3穿过轴承504轴心，减小棘轮507与支撑底盘505之间的摩擦。

所述的滚珠三连套管7装置包括外套管701、中间套管702、内套管703、滚珠704，所述外套管701上端与U型连接卡槽1303通过螺钉固连，中间预留圆孔，用于第二钢丝17通过第二定滑轮1304转向后穿过其中，再经过中间套管702和内套管703，与内套管703底端固连；在外套管701下端内侧，中间套管702上端外侧、下端内侧，内套管703上端外侧，分别设有一圈卡槽，并且在每个卡槽内三等分位置分别卡有三个滚珠704，各套管相接处通过滚珠704形成滚动连接。

所述的卡槽轮组13包括U型拉手1301、拉手固定轴1302、U型连接卡槽1303、第二定滑轮1304、第二线轮1305、绕线齿轮1306，所述第二线轮1305与绕线齿轮1306固定为一体，U型拉手1301通过拉手固定轴1302固定在U型连接卡槽1303上部的轴孔内，绕拉手固定轴1302转动；第二线轮1305与绕线齿轮1306并列放置在U型连接卡槽1303内部，并且固定在穿过轴心的拉手固定轴1302上；第二定滑轮1304直接固定在U型连接卡槽1303里面的下部，使第二钢丝17改变方向后进入滚珠三连套管7；通过螺丝固定在滚珠三连套管7的外套管701上端；U型拉手1301中间的圆孔与第一钢丝6固连，通过第一钢丝6的水平拉力带动卡槽轮组13在安装平面内水平运动；由于绕线齿轮1306在水平移动的同时与对应的齿轮轨道15啮合而发生自转，从而卷绕或者释放第二线轮1305上的第二钢丝17，达到拉伸滚珠三连套管7的目的。

所述的行程限位器4包括丝杠402、限位微动开关403、紧固螺丝405、内螺纹圆锤滑块404、封装盒401，所述内螺纹圆锤滑块404配装在丝杠402的中间位置，通过螺纹啮合，丝杠402转动迫使内螺纹圆锤滑块404在轴向上平动；丝杠402穿过封装盒401两侧中间位置的开孔，两个紧固螺丝405分别将两个限位微动开关403固定在封装盒401内壁的对角线位置；封装盒401安装在天花板上。

所述的控制系统由电控硬件设备和APP软件部分组成。

本发明的有益效果在于：实现在小于15厘米的超薄空间内隐藏安装，不仅能提供上下平动升降的功能，而且在升降过程中可以改变投影机的投射角度和投射方向，是一款适合家庭装修中隐藏式安装在小空间天花板内的多功能自动升降架，在不失美观的同时，能够提供照明功能，WIFI网络无线控制功能，甚至通过简配模块安装，实现自动升降晾衣架功能。并能在升降行程的上下限位自动停机，行程范围内任意位置随时稳定停机。本发明的超薄特性和多功能性填补了家装领域投影机智能升降设备的空白，通过手机APP基于WIFI网络模式的无线遥控功能和LED照明功能更是与时俱进，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明在承载台上升到行程上限时的等轴视图；

图2是本发明在承载台下降到行程下限时的等轴视图；

图3是本发明的滚珠三连套管局部放大剖视图；

图4是本发明的绕线齿轮装置局部结构等轴视图；

图5是本发明的双头绕线自锁轮结构爆炸图；

图6是本发明的双头绕线自锁轮结构剖视图；

图7是本发明的限位器剖视图；

图8是本发明的控制系统示意图。

图中：图中：1、电机；2、联轴器；3、连杆轴；4、行程限位器；5、双头绕线自锁轮；6、第一钢丝；7、滚珠三连套管；8、可转动铰链；9、承载台；10、投影机位置调整槽；11、投影机固定螺钉；12；投影机螺钉固定套；13、卡槽轮组；14第一定滑轮；15、齿轮轨道；16、模块封装盒；17、第二钢丝；401、封装盒；402、丝杠；403、限位微动开关；404、内螺纹圆锤滑块；405、紧固螺丝；501、线轮固定圈；502、拨叉轮轴；503、自锁弹簧；504、轴承；505、支撑底盘；506、爪簧；507、棘轮；508、第一线轮；509、棘爪；

701、外套管；702、中间套管；703、内套管；704、滚珠；1301、U型拉手；1302、拉手固定轴；1303、U型连接卡槽；1304、第二定滑轮；1305、第二线轮；1306、绕线齿轮。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。

参见图1及图2所示，本发明的超薄隐藏型多功能自动升降及照明装置，包括电机1、双头绕线自锁轮5、行程限位器4、绕线齿轮1306、第一钢丝6、第二钢丝17、齿轮轨道15、滚珠三连套管7、承载台9、模块封装盒16、LED灯和控制系统，所述在投影机上升过程中，电机1作为动力源通过联轴器2与连杆轴3相连，带动两个双头绕线自锁轮5转动，同时同向地改变四个第一线轮508上四条第一钢丝6的缠绕长度，其中两条第一钢丝6通过对应的齿轮轨道15远端的第一定滑轮14改变方向后拉动对应的绕线齿轮1306，另两条第一钢丝6直接拉动对应的绕线齿轮1306，从而在齿轮轨道15安装平面内使同组绕线齿轮1306两两反向水平移动，进而带动相连的四根滚珠三连套管7改变上端的水平位置；绕线齿轮1306在水平移动的同时与对应的齿轮轨道15啮合而发生自转，从而改变第二钢丝17的绕线长度，第二钢丝17一端固定并缠绕在第二线轮1305上，另一端与滚珠三连套管7最内部的内套管703底端固连，从而拉动滚珠三连套管7改变其伸缩长度；四根滚珠三连套管7的底端外部通过可转动铰链8与承载台9固定，各端间距固定不变，至此，可实现每组两根滚珠三连套管7上端对向平移运动，下端间距不变，通过内部的第二钢丝17拉动而改变自身杆长的交叉运动，从而实现承载台9的升降功能；在投影机下降过程，电机1反转释放四根第一钢丝6，此时动力源来自投影机自身重力，各部件的运动情况和原理与上升过程相反；另外，由于每组内左右分布的绕线齿轮1306和齿轮轨道15的啮合牙数存在数量差，致使两个绕线齿轮1306在被两根第一钢丝6以相同平动速度方向拉动时，自转速度并不相同，因此在相同的平移运动距离内，转过的圈数不同，使得绕过的第二钢丝17长度也不同，因此在升降过程中，每组两根滚珠三连套管7存在长度差，而两组中对应位置的滚珠三连套管7长度相同，这样使承载台9带动投影机实现升降的过程中会向一侧下摆倾斜，将投影机镜头安装朝向该侧，则可以实现改变投影机投射角度的功能，下降行程越多，镜头下摆的投射角越大。此外，通过行程限位器4的限位功能，在初始安装时根据投影机厚度和天花板可隐藏空间的高度，调整升降行程的初始和终了高度，达到上升行程边界时自动停机并由双头绕线自锁轮5锁死第一钢丝6，承载台9刚好盖住天花板边缘，避免超行程危险，行程下边界原理相同。双头绕线自锁轮5保证了投影机在升降行程内任意高度随时停机并能稳定自锁，安全停止在预想的控制位置和投射角度。在承载台9下表面安装LED照明灯板，当该设备上升到行程上界，使投影机隐藏于天花板内，外观只有LED照明灯板，起到简化空间和美化装修的作用。行程限位器4安装在连杆轴3上；卡槽轮组13通过螺丝固定在滚珠三连套管7的外套管701上端，之后与齿轮轨道15对位安装在模块封装盒16内，调整第一定滑轮14在模块封装盒16内上壁的安装位置并固定，改变对应第一钢丝6的方向，模块封装盒16下壁开槽，仅留滚珠三连套管7的外套管701的活动空间；通过简配模块安装，本装置还可以实现自动升降晾衣架功能，满足家装设计的美化及照明要求，通过控制系统和WIFI无线网络的配合，避免传统家装中繁复的布线，实现一机多用。在承载台9上设置投影机紧固位置调整槽10以及通过紧固螺钉11连接的可旋转轨槽12。

参见图5及图6所示，所述的双头绕线自锁轮5提供一种不易卡丝、可双头同时绕线和自锁的摇线装置。包括支撑底盘505、轴承504、两个棘轮507、两个棘爪509、两个爪簧506、两个自锁弹簧503、两个线轮固定圈501、两个拨叉轮轴502、两个第一线轮508，所述双头绕线自锁轮5封装以上各零件后，置于连杆轴3上，通过支撑底盘505固定在天花板上，自锁弹簧503紧配合于棘轮507的内衬内，第一线轮508与棘轮507上下设置且端部相对，自锁弹簧503的两端均为向弹簧里圈伸出的簧头，所述第一线轮508套设于自锁弹簧503内，有伸入自锁弹簧503内且与簧头相对的凸舌，其下部再套设拨叉轮轴502，其两个拨叉对应两个簧头；由于自锁弹簧503与棘轮507内衬紧密配合，两者之间有较大摩擦力，则当连杆轴3带动拨叉轮轴502按一定方向转动，拨叉轮轴502的拨叉通过簧头推动棘轮507与自锁弹簧503同步同向转动，棘爪509不阻挡棘轮507转动，第一线轮508的凸舌因簧头推动而转动，开始缠绕收起第一钢丝6，通过带动滚珠三连套管7向上提升承载台9；当连杆轴3带动拨叉轮轴502按反方向转动，这时，棘爪509阻挡棘轮507转动，拨叉轮轴502需克服自锁弹簧503与棘轮507内衬之间的摩擦力，推动自锁弹簧503与之同步转动，第一线轮508的凸舌也被簧头推动而反向转动，开始释放第一钢丝6，则承载台9开始下降运动；当在任意预想位置控制电机1停转后，承载台9及其上的投影机的重量都通过第二钢丝17经过第二线轮1305传导到第一钢丝6上进而拉紧第一线轮508，此时第一线轮508的凸舌簧头推动棘轮507与自锁弹簧503同步同向转动，棘爪509开始阻挡棘轮507转动而发生自锁，从而使承载台9在电机1停机后稳定的停留在预想的位置和投影角度；双头绕线自锁轮5通过简化设计，可同时实现双第一线轮508绕线和自锁功能，适用于本发明的升降自锁需求。双头绕线自锁轮5中的线轮固定圈501、第一线轮508、拨叉轮轴502、棘轮507、自锁弹簧503、轴承504、支撑底盘505、棘爪509 依序封装后，通过线轮固定圈501固定在连杆轴3上，两个爪簧506分别安装在两个棘爪509上；轴承504设置在支撑底盘505圆圈内部，连杆轴3穿过轴承504轴心，减小棘轮507与支撑底盘505之间的摩擦，较少电机转矩的消耗，增加构件的使用寿命。

参见图3所示，所述的滚珠三连套管7装置包括外套管701、中间套管702、内套管703、滚珠704，所述外套管701上端与U型连接卡槽1303通过螺钉固连，中间预留圆孔，用于第二钢丝17通过第二定滑轮1304转向后穿过其中，再经过中间套管702和内套管703，与内套管703底端固连；在外套管701下端内侧，中间套管702上端外侧、下端内侧，内套管703上端外侧，分别设有一圈卡槽，并且在每个卡槽内三等分位置分别卡有三个滚珠704，各套管相接处通过滚珠704形成滚动连接，极大减少了各套管间的摩擦，有利于每组滚珠三连套管7形成交叉运动时，自由灵活的实现各段套管的收缩与拉伸，这种滚珠设计在承载台9升至上限，滚珠三连套管7处于最大收缩状态而接近水平时，通过滚珠滚动减少套管间的摩擦显得尤为重要，是对套管间直接接触产生滑动摩擦的一大改进。

参见图4所示，所述的卡槽轮组13包括U型拉手1301、拉手固定轴1302、U型连接卡槽1303、第二定滑轮1304、第二线轮1305、绕线齿轮1306，所述第二线轮1305与绕线齿轮1306固定为一体，U型拉手1301通过拉手固定轴1302固定在U型连接卡槽1303上部的轴孔内，可以绕拉手固定轴1302灵活转动；第二线轮1305与绕线齿轮1306并列放置在U型连接卡槽1303内部，并且固定在穿过轴心的拉手固定轴1302上；第二定滑轮1304直接固定在U型连接卡槽1303里面的下部，可灵活转动，使第二钢丝17改变方向后进入滚珠三连套管7；通过螺丝固定在滚珠三连套管7的外套管701上端；U型拉手1301中间的圆孔与第一钢丝6固连，通过第一钢丝6的水平拉力带动卡槽轮组13在安装平面内水平运动；由于绕线齿轮1306在水平移动的同时与对应的齿轮轨道15啮合而发生自转，从而卷绕或者释放第二线轮1305上的第二钢丝17，达到拉伸滚珠三连套管7的目的。

参见图7所示，所述的行程限位器4包括丝杠402、限位微动开关403、紧固螺丝405、内螺纹圆锤滑块404、封装盒401，所述内螺纹圆锤滑块404配装在丝杠402的中间位置，通过螺纹啮合，丝杠402转动可以迫使内螺纹圆锤滑块404在轴向上平动；丝杠402穿过封装盒401两侧中间位置的开孔，两个紧固螺丝405分别将两个限位微动开关403固定在封装盒401内壁的对角线位置；封装盒401安装在天花板上，安转位置依照装修现场需要进行调整。在设备初始安装时，首先为升降装置的上下限位置进行校位。开动电机1，当承载台9上升到最高位置（上限位）时控制电机1停止工作，则双头绕线自锁轮5自锁，使承载台9停止在上限位置，然后调整安装在封装盒401内侧限位微动开关403的位置，使它被压在该位置时的内螺纹圆锤滑块404下，为电机断电。这样，每次承载台9运行到上限位置的时候，内螺纹圆锤滑块404都会因丝杠402的转动而运动到该位置碰触限位微动开关403使电机断电，承载台9则稳定的停止在上限位置，整个设备处于隐藏在天花板内的状态。当电机1反转时承载台9下降到最低位置（下限位），内螺纹圆锤滑块404因丝杠402的反向转动而运动到另外一侧，同样的方式调整好内螺纹圆锤滑块404和该侧限位微动开关403的接触关系，完成下限位的校正。本发明通过对以往限位器原理的逆向思考，采用调整限位微动开关403的位置而不是滑块的位置来进行校正上下限位，仅在丝杠402上配装了一个紧固螺丝405的内螺纹圆锤滑块404，并且丝杠与电机转子和整体的连杆轴同轴串联，节省了转向齿轮等零件，在保证功能性的前提下简化了传统限位器的设计。

参见图8所示，所述的控制系统由手机APP软件系统、Wifi网络功能处理与信号控制模块、电机、升降系统机械结构组成，所述手机APP软件系统连接Wifi网络功能处理与信号控制模块，Wifi网络功能处理与信号控制模块控制电机，电机带动升降系统机械结构。

以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。