一种自动伸缩晾衣架的制作方法

本发明涉及一种智能家具领域，尤其是涉及一种自动伸缩晾衣架。

背景技术：

户外晾衣架是日常生活中必不可少的工具之一，当今市场衣架种类繁多，但是基本功能都是为了实现将晾晒于晾衣杆上的衣物伸出户外晾晒后再收回家中。而在这个伸缩的过程中操作工序较为烦琐。

现有市场上所售卖的衣架均为手动产品，智能化与集成度均不高，除了晾衣与收衣时费时费力，也无防雨和监测天气的功能。而且如果在晾衣时天气骤变，且此时家里没有人的情况下，也无法保证及时将晾洗的衣服回收，这无疑给用户带来了很大的困扰。即便有些产品加入电机实现了智能化，但是为了达到所需效果，设计者大多使用了双电机或是多电机结构进行驱动。这种设计虽然有效，但是使用多个电机的设计让成本与能源的消耗提高，多线路的布置，增大了危险系数。双电机或多电机的使用，不方便设备后续的维护与更新。

为了有效改善这一情况，提高衣架的使用效率，更好的保证衣物晾洗的质量，且在大幅度提高智能与集成化的情况下保证安全需要，使操作设备可以根据天气情况与用户的实际需求，自主选择更优的一种晾晒方式。开发出一种能依靠一个电机驱动来保证安全性，并可以自主判断来回收衣物的晾衣架，是一种符合市场需求与广大用户利益的选择。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自动伸缩晾衣架。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自动伸缩晾衣架，包括晾衣架主体、驱动模块和控制模块，控制模块通过驱动模块连接晾衣架主体，所述晾衣架主体包括矩形框架、晾衣杆和衣架皮带轮，所述矩形框架包括互相连接的两根衣架横杆和两根衣架竖杆，其中一根衣架横杆作为基座固定在阳台窗沿，两根衣架竖杆上设有衣架轨道，所述晾衣杆的两端通过滑块机构连接衣架轨道，所述衣架皮带轮的转向轮设置在其中一根衣架竖杆的两端，所述滑块机构连接衣架皮带轮的皮带，还包括伸缩式雨棚模块，其中：

所述伸缩式雨棚模块包括两根雨棚竖杆、防雨布、雨布支撑杆和雨棚皮带轮，伸缩式雨棚模块安装在晾衣架主体上方，所述两根雨棚竖杆对应位于两根衣架竖杆的上方，雨棚竖杆倾斜设置，其靠近阳台窗沿的一端高于远离阳台窗沿的一端，所述雨布支撑杆的两端滑动连接雨棚竖杆，所述防雨布安装在雨布支撑杆上，所述雨棚皮带轮的转向轮安装在其中一根雨棚竖杆的两端，所述雨布支撑杆连接雨棚皮带轮的皮带；

所述驱动模块包括电机、主动轴、第一换挡机构、第二换挡机构和从动轴，所述电机安装在基座的中间并且连接控制模块，所述主动轴平行安装在基座的一侧，并且连接电机，主动轴的两端分别设有连接控制模块的第一换挡机构和第二换挡机构，所述第一换挡机构连接衣架皮带轮的转向轮，所述从动轴平行安装在主动轴的上方，该从动轴连接雨棚皮带轮的转向轮，所述第二换挡机构连接从动轴。

进一步地，所述的第一换挡机构包括电磁铁、侧轴、两个花键、花键套、滑动块和磁铁，所述侧轴和主动轴共线设置，侧轴和主动轴靠近的两端上分别安装花键，两个花键间隔一定距离，所述的花键套通过滑动块安装在基座上，该花键套的宽度大于两个花键的间隔，所述磁铁安装在滑动块的一端，所述电磁铁安装在基座上，位于磁铁一侧，所述侧轴连接衣架皮带轮的转向轮；

当电磁铁通电时，电磁铁吸合磁铁，磁铁带有滑动块和花键套移动，使花键套只套在主动轴的花键上；当电磁铁反向通电时，电磁铁排斥磁铁，磁铁带有滑动块和花键套移动，使花键套同时套在两个花键上；

所述的第二换挡机构和第一换挡机构的结构相同，还包括第二传动皮带轮，侧轴通过第二传动皮带轮连接从动轴。

进一步地，所述的第一换挡机构和第二换挡机构还包括限位块，用于限制滑动块的滑动距离。

进一步地，驱动模块还包括同步轴、两个同步齿轮、两个惰轮和侧轴齿轮，所述两个惰轮固定在支柱25上，所述同步轴安装在主动轴的一侧，所述两个同步齿轮安装在同步轴的两端，一端的同步齿轮通过惰轮连接侧轴齿轮，另一端的同步齿轮通过惰轮连接衣架皮带轮的转向轮，所述侧轴齿轮安装在第一换挡机构的侧轴上。

进一步地，滑动块与下方的基座等宽，滑动块底部平行装有两个滑轮，滑轮与基座接触。

进一步地，所述晾衣架主体包括三根平行设置的晾衣杆，相邻的晾衣杆通过绳索连接。

进一步地，所述雨布支撑杆主体包括三根平行设置的雨布支撑杆。

进一步地，所述主动轴通过轴轮和支座平行安装在基座的一侧；所述电机和主动轴通过第一传动皮带轮相连接。

进一步地，所述滑块机构包括滑块本体和设置于滑动本体下方的三个滚轮，所述滑块本体与衣架皮带轮的皮带连接，所述三个滚轮连接衣架轨道。

进一步地，所述控制模块包括计算机，以及分别连接计算机的雨水传感器和多个位置传感器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明不同于传统的单一晾衣架，将雨棚和晾衣架有机的进行了整合，通过伸缩式雨棚模块兼顾了晾衣、防雨、防止阳光暴晒等功能。控制模块通过驱动模块对晾衣架主体和伸缩式雨棚模块进行自动化的控制，允许系统根据不同的天气状况，选择不同的操作模式进行应对处理，精准的处理了目前户外晾衣仍待解决的重要问题。驱动模块中设置了第一换挡机构和第二换挡机构，实现了通过单一电机的设计实现雨棚和晾衣机的独立或者共同运动，便于自动化控制的实施。同时，单一的电机设计既能够降低了成本与能源消耗又减小了产品结构尺寸，降低整体质量，方便设备的安装和维护。

2、本发明的第一换挡机构和第二换挡机构中采用了由电磁铁和磁铁控制的花键连接结构，精简了驱动模块的整体结构和控制系统。单一通过电机的转动圈数控制驱动模块往往缺乏可靠性和稳定性，容易发生电机的锁死和过热，电机通过一系列传动后对雨棚和晾衣架的控制精确度也进一步降低。本发明通过电磁铁和磁铁互相吸附和分离，在不影响电机自身工作状态的情况下，断开或者连接其对皮带轮的控制，不易发生电机或者驱动模块的过量运动，防止损害的发生。电磁铁的控制方法简单直接，即使断电状态下，磁铁也能够吸附不带电的电磁铁，使换挡机构断开，工作的稳定性和安全性进一步提高。

3、本发明通过同步轴和惰轮，能够使衣架皮带轮任意设置在一侧的衣架竖杆上，而且减少传动过程中的能量损失。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明另一角度的结构示意图。

图3为伸缩式雨棚模块的结构示意图。

图4为伸缩式雨棚模块的后端局部示意图。

图5为伸缩式雨棚模块的前端局部示意图。

图6为驱动模块的部分结构示意图。

图7为电机和主动轴的连接结构示意图。

图8为换挡机构脱离状态的结构示意图。

图9为换挡机构闭合状态的结构示意图。

图10为传动轴和惰轮的整体结构示意图。

图11为传动轴和惰轮的局部结构示意图。

图12为滑动机构的结构示意图。

附图标记：1、晾衣架主体，11、矩形框架，12、晾衣杆，13、衣架皮带轮，14、滑块机构，141、滑块本体，142、滚轮，15、基座，2、伸缩式雨棚模块，21、雨棚竖杆，22、雨布支撑杆，23、雨棚皮带轮，231、雨棚皮带轮的转向轮，232、雨棚皮带轮的皮带，24、套筒，25、支柱，26、吊环，31、电机，32、主动轴，321、轴轮，322、支座，33、第一换挡机构，331、电磁铁，332、侧轴，333、花键，334、花键套，335、滑动块，336、磁铁，337、滑轮，34、第二换挡机构，341、第二传动皮带轮，35、从动轴，36、第一传动皮带轮，41、同步轴，42、同步齿轮，43、惰轮，44、侧轴齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种自动伸缩晾衣架，由晾衣架主体1、驱动模块、控制模块和伸缩式雨棚模块2组成。

晾衣架主体1包括矩形框架11、晾衣杆12和衣架皮带轮13。矩形框架11被设计成四棱柱体，包括两根衣架横杆和两根衣架竖杆，其中一根衣架横杆作为基座15固定在阳台窗沿。两根衣架竖杆上设有衣架轨道，组成晾衣杆12移动的轨道，另一根衣架横杆铺设在两根衣架竖杆的前端。晾衣杆12的两端通过滑块机构14连接衣架轨道，一共为三根晾衣杆12平行排列，相邻的晾衣杆12通过绳索连接。衣架皮带轮13的转向轮设置在一根衣架竖杆的两端，滑块机构14连接皮带轮的皮带。最前方的晾衣杆12被固定在皮带上，在衣架皮带轮13运动后，三根互相通过绳索连接的晾衣杆由最前方的晾衣杆12带动前进。

如图1～图5所示，伸缩式雨棚模块2包括两根雨棚竖杆21、防雨布(图中未示出)、雨布支撑杆22和雨棚皮带轮23。伸缩式雨棚模块2通过四根支柱25安装在晾衣架主体1上方。两根雨棚竖杆21对应安装在两根衣架竖杆的上方，雨棚竖杆21倾斜设置，其靠近阳台窗沿的一端高于远离阳台窗沿的一端。雨布支撑杆22的两端通过套筒24滑动连接雨棚竖杆21，一共为三根雨布支撑杆22平行排列，分别固定在雨棚竖杆21的最前端与两个三等分点处。其中阳台窗沿最远端的雨布支撑杆22会根据不同防雨布材料适当的增加重量。防雨布安装在三根雨布支撑杆22上。雨棚皮带轮的转向轮231安装在一根雨棚竖杆21的两端，最远端的雨布支撑杆22通过吊环26连接雨棚皮带轮的皮带232，在雨棚皮带轮23和雨布支撑杆22自身重力的作用下，三根雨布支撑杆22能够沿着雨棚竖杆21滑动实现防雨布的展开和收拢。

如图2、图6和图7所示，驱动模块包括电机31、主动轴32、第一换挡机构33、第二换挡机构34和从动轴35。电机31安装在基座15的中间并且连接控制模块。主动轴32通过轴轮321和支座322平行安装在基座15的一侧。电机31和主动轴32通过第一传动皮带轮36相连接。主动轴32的两端分别设有连接控制模块的第一换挡机构33和第二换挡机构34。第一换挡机构33连接衣架皮带轮13的转向轮，从动轴35平行安装在主动轴32的上方，该从动轴35连接雨棚皮带轮的转向轮231，第二换挡机构34连接从动轴35。

如图8所示，第一换挡机构包括电磁铁331、侧轴332、两个花键333、花键套334、滑动块335和磁铁336。侧轴332和主动轴32共线设置，侧轴332和主动轴32靠近的两端分别安装花键333，两个花键333间隔一定距离，本实施例中采用10mm。花键套334通过滑动块335安装在基座15上，该花键套334的宽度大于两个花键333的间隔。磁铁336安装在滑动块335的一端，电磁铁331安装在基座15上，位于磁铁336一侧。侧轴332连接衣架皮带轮13的转向轮。滑动块335与下方的基座15等宽，底部平行装有两个滑轮337，滑轮337与基座15接触，以此来对花键套334进行支撑与运动。第一换挡机构33和第二换挡机构34还包括限位块(图中未示出)，设置在滑动块335的另一端，用于限制滑动块335的滑动距离。

当电磁铁331未通电时，此时电磁铁331可视为一个铁块，电磁铁331吸合磁铁336，磁铁336带动滑动块335和花键套334移动，使花键套334只套在主动轴32的花键333上。

如图9所示，当电磁铁331通电时，电磁铁331排斥磁铁336，磁铁336带动滑动块335和花键套334移动，使花键套334同时套在两个花键333上。电磁铁331也可反向通电，增加电磁铁331和磁铁336之间的吸合力，便于侧轴332上的花键333和花键套334脱离。

第二换挡机构34和第一换挡机构33的结构相同，其区别在于第二换挡机构34还包括第二传动皮带轮341，如图6所示。侧轴332通过传动皮带轮连接从动轴35。因此，第一换挡机构33负责晾衣杆12的前进和后退，第二换挡机构34负责上方的防雨棚的放下与回收。

如图10和图11所示，驱动模块还包括同步轴41、两个同步齿轮42、两个惰轮43和侧轴齿轮44。两个惰轮43固定在支柱25上，同步轴41安装在主动轴的一侧，两个同步齿轮42安装在同步轴41的两端，一端的同步齿轮42通过惰轮43连接侧轴齿轮44，另一端的同步齿轮42通过惰轮43连接衣架皮带轮(13)的转向轮。侧轴齿轮44安装在第一换挡机构的侧轴332上。

本结构的作用是能够将第一换挡机构33的动力从一侧转移到另一侧，能够便于衣架皮带轮13能够设置在任一衣架竖杆上。

如图12所示，滑块机构14包括滑块本体141和设置于滑动本体下方的三个滚轮142，滑块本体141被设计成矩形，在矩形的一侧有槽型结构通过螺丝固定，并由槽型结构外侧的圆柱体与晾衣杆12连接。矩形下方以三角形方式安装有三个横向的滚轮142，通过滚轮142与衣架轨道连接。滑块本体141的顶部通过卡扣结构连接衣架皮带轮13的皮带。

控制模块包括计算机，以及分别连接计算机的雨水传感器和多个位置传感器，所述多个位置传感器分别设置于衣架竖杆和雨棚竖杆21的两端。当其被触碰后，触发第一换挡机构33和第二换挡机构34变化状态，电机31会停止转动。

计算机由树莓派单片机、wifi模块和显示屏幕组成。基于将由树莓派控制器与天气数据api互连的设备，连接专业的商业气象数据网站，此网站所提供api接口，数据稳定，更新及时，并能提供国内多个城市的实时天气实况，同时预测未来3天的天气。经过单片机处理把天气信息应用在显示设备之上，然后基于安置在框架上的多个位置传感器，将晾衣架附近天气的具体数值整合在屏幕上。使用api接口与雨水传感器结合的监测天气方式，通过此“双保险”系统，增大了整个系统的准确性，让系统与用户的使用更加简单方便。同时保证了及时在用户不在家或者因其他情况下天气突变却无法及时回收衣物的情况下衣物的晾晒状况，提高了系统的灵活性。

本实施例的工作原理为：

控制模块会根据api汇总天气数据结合雨水传感器判断系统所在区域天气情况进行晾衣架的控制。

当打开晾衣架时：

系统传输命令，负责第一换挡机构33的电磁铁331接到命令后产生与磁铁336相同的极性进而产生斥力，推动花键套334在基座15上移动。在花键套334移动时，电机31保持缓慢的转动，进而主动轴32上的花键套334能够套入侧轴332上的花键333完成啮合。在花键套334与花键333结构的啮合作用下，侧轴332开始转动带动侧轴齿轮44转动，侧轴齿轮44进一步地通过惰轮43和同步轴41带动位于另一侧的同步齿轮42和惰轮43转动，惰轮43带动该侧的衣架皮带轮13转动。

位于最远端的晾衣杆12在在衣架皮带轮13的带动下运动，带动第二与第三根晾衣杆12向前运动。当最远端的晾衣杆12碰触位于衣架轨道前端的位置传感器时，第一换挡机构33电磁铁331断开电源，因为斥力的消失，磁铁336会主动吸附电磁铁331断开主动轴32的花键套334和侧轴332上花键333连接，同时电机31停止转动。

当收起晾衣架时：

同上方步骤相反，第一换挡机构33的花键套334被推出，与花键333啮合，电机31反向转动，带动晾衣架向后运动。

当打开防雨棚时：

第二换挡机构34的电磁铁331接到命令后产生与磁铁336相同的极性进而产生斥力，推动花键套334沿基座15移动。在花键套334移动时，电机31保持缓慢的转动，进而主动轴32上的花键套334能够套入侧轴332上的花键套334完成啮合。第二换挡机构34的侧轴332转动带动第二传动皮带轮341，从而使从动轴35转动。此时最远端的雨棚支撑杆的重力与绳子拉力的结合，将防雨棚拉下。

当回收防雨棚时：

电机31反方向转动，通过绳子的拉力将防雨棚拉回。其内部工作原理和打开过程相反，因此不再赘述。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。