专利名称：一种遥控自动调节跨栏架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种遥控自动调节跨栏架，该跨栏架融无线通信、自动控制、微计算机、机械设计与制造等多种先进技术于一体，属于体育用品先进技术领域。
背景技术：
目前跨栏架的高度普遍是靠人工手动调节，存在着高度调节不连续、不准确，难于适应训练与比赛过程中，对不同高度的及时性、准确性控制需求。运动场上栏架布局范围大、数量多(一般80支)，靠人工调节每一个栏架的高度，不仅调节工作量大、费时、费力，而且也存在着拖延比赛时间，难于满足现代训练与高标准竞技比赛的需求。
发明内容
本发明的目的主要是用于运动员训练与竞赛的一种遥控自动调节跨栏架，通过手中的遥控器可以远程控制跨栏架自动升降和配重物等比例伸缩。本发明采取的技术方案为一种遥控自动调节跨栏架，包括跨栏挡板、支撑跨栏挡板的两个竖杆、基座连接杆、两个配重调节底板，竖杆、基座连接杆、配重调节底板都为中空，基座连接杆两端与竖杆连接处的内部分别设有一个涡轮蜗杆换向传动机构，涡轮蜗杆换向传动机构连有步进电机，步进电机连有控制其开启的遥控自动控制系统。所述的涡轮蜗杆换向传动机构包括设在竖杆内的升降螺杆、与升降螺杆同轴的涡轮和与涡轮啮合的蜗杆。所述的蜗杆一端与步进电机相连，另一端通过两个相互垂直啮合的锥齿轮驱动伸缩螺杆，伸缩螺杆上带有蓄电池配重物。所述的蓄电池配重物，是将蓄电池置于电池盒内，除给遥控自动控制系统供电外， 兼做“配重砣”用。所述的遥控自动控制系统包括与步进电机相连的步进电机驱动器，步进电机驱动器通过系统控制器与无线通信控制器相连。所述的遥控自动控制系统与蓄电池配重物内的蓄电池相连。所述的步进电机、遥控自动控制系统优选设在基座连接杆内。所述的涡轮蜗杆换向传动机构优选共用一个步进电机，且传动比例相同。竖杆内部设有升降螺杆，升降螺杆与涡轮同轴，由与步进电机同轴的蜗杆驱动，实现竖杆的升降；配重调节底板内部有伸缩螺杆，伸缩螺杆一端是蓄电池配重物，另一端是锥齿轮。通过两个垂直锥齿轮的啮合，驱动伸缩螺杆带动蓄电池配重物随竖杆的升降相应地等比例自动调整其伸缩。所述的遥控自动控制系统系统控制器能够按照无线通信控制器传送的控制命令， 通过控制步进电机驱动系统带动蜗杆旋转，实现跨栏挡板高度和蓄电池配重物前后位移的协调运动。
可见，该跨栏架的传动系统包括两部分垂直上下运动系统和水平伸缩系统。两个方向的运动通过转向机构进行解耦，分别实现跨栏架竖杆升降和相应底板配重物位置前后调节。根据跨栏架自身的重心和跨栏架稳定性要求，可以设计出两个方向传动机构的传动比，从机械上保证了系统调节的同步性和位移精度。涡轮蜗杆换向传动机构能够同时实现两个竖直方向的竖杆同步升降和两个底板水平方向上的蓄电池配重块的协调平移。为了降低升降驱动系统的功耗、节约控制器及步进电机数量和成本，采用单电机驱动转向机构。步进电机控制精度高，螺杆的螺距较小，易实现跨栏高度的精确调节。设螺距为N厘米，步进电机步进精度为每周M步运动，则跨栏升降高度为N/M厘米。如N= 1cm， M = 600，则调节高度为0. 016mm。改变M可以改变高度调节精度。通常跨栏架摆放位置区域较广、数量多(一般80支)，人工调节工作量大，工作效率低。而通过远距离无线遥控通信装备，可以减少跨栏架调节工作量。考虑到比赛时所用跨栏架的高度要求相同，可以用同一种频率和编解码控制处理器进行同时、统一高度调节， 效率高。本发明集成了紧凑型涡轮蜗杆及锥齿轮精密机械结构、步进电机精确传动系统、 无线数字通信遥控技术、自动控制技术和巧妙的电池配重系统构思，实用新颖，易于工程实现，使用方便，能够满足不同跨栏比赛项目训练与竞赛所需跨栏架自动调节需求，系统调节精度高，劳动强度低，工作效率高。它的广泛应用必将极大地改善运动员训练与竞赛所需器材设备条件。
图1为本发明总体结构图。图2为跨栏架内部涡轮蜗杆换向传动机构图。图3为配重调节底板内部结构图。图4为遥控自动控制系统部件图。其中，1.跨栏挡板，2.竖杆，3.基座连接杆，4.配重调节底板，5.遥控自动控制系统，6.涡轮蜗杆换向传动机构，7.升降螺杆，8.蜗杆，9.涡轮，10.锥齿轮a，ll.锥齿轮 b，12.伸缩螺杆，13.蓄电池配重物，14.手持遥控器，15.步进电机，16.步进电机驱动器， 17.无线通信控制器，18.系统控制器。
具体实施例方式一种遥控自动调节跨栏架，包括跨栏挡板1、支撑跨栏挡板的两个竖杆2、基座连接杆3、两个配重调节底板4，竖杆2、基座连接杆3、配重调节底板4都为中空，基座连接杆 3两端与竖杆2连接处的内部分别设有一个涡轮蜗杆换向传动机构6，涡轮蜗杆换向传动机构6连有步进电机15，步进电机15连有控制其开启的遥控自动控制系统5。所述的涡轮蜗杆换向传动机构6包括设在竖杆2内的升降螺杆7、与升降螺杆7同轴的涡轮9和与涡轮9啮合的蜗杆8。所述的蜗杆8 一端与步进电机15相连，另一端通过两个垂直啮合的锥齿轮10、11 驱动伸缩螺杆12，伸缩螺杆12上带有蓄电池配重物13。所述的遥控自动控制系统5包括与步进电机15相连的步进电机驱动器16，步进电机驱动器16通过系统控制器18与无线通信控制器17相连。竖杆2内部设有升降螺杆7，升降螺杆7与涡轮9同轴，由与步进电机15同轴的蜗杆8驱动，实现竖杆2的升降；配重调节底板4内部有伸缩螺杆12，伸缩螺杆12 —端是蓄电池配重物13，另一端是锥齿轮。通过两个垂直锥齿轮10、11的啮合，驱动伸缩螺杆12带动蓄电池配重物13随竖杆2的升降相应地等比例自动调整其伸缩。所述的遥控自动控制系统5系统控制器18能够按照无线通信控制器传送的控制命令，通过控制步进电机驱动系统带动蜗杆8旋转，实现跨栏挡板高度和蓄电池配重物前后位移的协调运动。所述的蓄电池配重物13，是将蓄电池置于电池盒内，除给遥控自动控制系统供电外，兼做“配重砣”用。由于基座连接杆3两端的涡轮蜗杆换向传动机构6完全相同，现以跨栏左侧驱动系统为例说明系统工作原理利用步进电机驱动蜗杆8旋转，通过涡轮9蜗杆8的啮合，竖杆2中与涡轮同轴的升降螺杆7在涡轮9的作用下做垂直上下运动，从而实现跨栏挡板1 的高度调节；蜗杆8端部锥齿轮10与伸缩螺杆12端部锥齿轮11啮合，驱动配重调节底板 4中的蓄电池配重物13前后移动，以保证跨栏架的稳定性。系统中的涡轮蜗杆传动系统具有机械自锁功能，可以防止跨栏挡板自由滑动。涡轮蜗杆运行系统由步进电机驱动，步进电机由遥控自动调节系统控制。该遥控控制系统能够接收特定频率下的远程无线信号，通过解码得到遥控器发出的高度调节指令，控制步进电机旋转的角度；同时由机械系统同步调节水平蓄电池配重装置前后移动，以满足跨栏架稳定性标准要求。此外，该跨栏架内嵌的控制器还能够将当前所处的位置、运动位移信息反馈给遥控器，以便于操作人员掌控。系统供电由配重装置中的蓄电池供给。
权利要求
1.一种遥控自动调节跨栏架，包括跨栏挡板、支撑跨栏挡板的两个竖杆、基座连接杆， 其特征是，竖杆、基座连接杆都为中空，基座连接杆两端与竖杆连接处的内部分别设有一个涡轮蜗杆换向传动机构，涡轮蜗杆换向传动机构连有步进电机，步进电机连有控制其开启的遥控自动控制系统。
2.根据权利要求1所述的遥控自动调节跨栏架，其特征是，所述的涡轮蜗杆换向传动机构包括设在竖杆内的升降螺杆、与升降螺杆同轴的涡轮和与涡轮啮合的蜗杆。
3.根据权利要求2所述的遥控自动调节跨栏架，其特征是，所述的蜗杆一端与步进电机相连，另一端通过两个相互垂直啮合的锥齿轮驱动伸缩螺杆，伸缩螺杆上带有蓄电池配重物。
4.根据权利要求3所述的遥控自动调节跨栏架，其特征是，所述的蓄电池配重物是装有蓄电池的电池盒。
5.根据权利要求1所述的遥控自动调节跨栏架，其特征是，所述的遥控自动控制系统包括与步进电机相连的步进电机驱动器，步进电机驱动器通过系统控制器与无线通信控制器相连。
6.根据权利要求5所述的遥控自动调节跨栏架，其特征是，所述的遥控自动控制系统与蓄电池配重物内的蓄电池相连。
7.根据权利要求1所述的遥控自动调节跨栏架，其特征是，所述的步进电机、遥控自动控制系统设在基座连接杆内。
8.根据权利要求1所述的遥控自动调节跨栏架，其特征是，所述的涡轮蜗杆换向传动机构共用一个步进电机，且传动比例相同。
全文摘要
本发明涉及一种遥控自动调节跨栏架，包括跨栏挡板、支撑跨栏挡板的两个竖杆、基座连接杆、两个配重调节底板，竖杆、基座连接杆、配重调节底板都为中空，基座连接杆两端与竖杆连接处的内部分别设有一个涡轮蜗杆换向传动机构，涡轮蜗杆换向传动机构连有步进电机，步进电机连有控制其开启的遥控自动控制系统。通过步进电机的遥控自动控制系统，能够同时满足跨栏架垂直“高度升降”和配重底板中蓄电池水平方向“前后伸缩”的协调控制。本发明集涡轮蜗杆及锥齿轮的转向机构、步进电机传动系统、无线数字通信遥控和自动控制于一体，具有使用方便，调节灵活等特点，不仅能够满足不同跨栏比赛项目训练与比赛所需的高度调节需求，而且提高了调节精度，降低了安装调节劳动量，更能够改善运动员训练与竞赛所需器材设备的条件。
文档编号A63K3/04GK102179054SQ20111008717
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者刘璇, 吕伟, 周永辉, 张瑞林, 杜春水 申请人:山东大学, 山东省体育用品制造工程技术研究院, 泰山体育产业集团有限公司