一种可翻转与平移的三棱柱黑板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种可平移与翻转的三棱柱单元及三棱柱黑板，属于教学设备领域。本发明通过拉动链条做回转平移运动，实现三棱柱组合的平移；通过控制开关销以及拉动同步带的回转运动，从而实现书写面区域三棱柱单元的同步翻转；利用自锁机构，能够保证书写面区域三棱柱黑板能循环地做同步翻转和单独翻转；利用互锁机构，实现三棱柱组合的回转运动与书写面区域三棱柱单元的同步翻转运动产生互锁，能够相互制约。
【专利说明】—种可翻转与平移的三棱柱黑板
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可翻转与平移的三棱柱黑板，通过自锁和互锁机构，可实现三棱柱组合的书写面平移、三棱柱单元的同步翻面和单独翻面，可以在有限的空间内把黑板书写平面转换成多个空间平面的组合，增加黑板的有效书写面积，属于教学设备领域。
【背景技术】
[0002]黑板是现代教学必不可少的设备，教学黑板按其结构分为平面黑板、弧形黑板、支架活动书写板、升降黑板、组合推拉黑板等。其中，组合推拉黑板因使用方便而得到越来越多的应用，但是还存在一些缺陷:1)需要较大的平面或空间；2)不利于书写，太高和太低的地方不能得到充分的利用；3)板书内容不灵活，不利于突出重点；4)有些内容上课时还要继续使用，但由于黑板使用面积有限，写满时必须马上擦除才能继续使用，给上课带来不便，而且上课时擦黑板费时费力、粉尘飞扬影响教学效果。
[0003]中国发明型专利《升降黑板》(申请号201210271866.7)公开了一种升降黑板，在黑板上设有左右两个滑轮组，左右两个滑轮组上分别设有左动滑轮、左定滑轮、右动滑轮和右定滑轮，滑轮组连接方式为在动滑轮位置正上方的墙壁上固定上定滑轮，绳子固定端固定在定滑轮轴上，自由端依次绕过动滑轮和定滑轮，通过滑轮组和摇手上的卡口调节黑板的高度，其不足之处为:黑板可操作使用面积较少，只实现了黑板的升降，使用功能单一；发明专利申请《一种黑板》(申请号201210074809.X)带状黑板缠绕在两根中轴上形成了放带轮和收带轮，收带轮和放带轮中间是书写区黑板，当此区文字书写满了时，转动中轴使收带轮将该部分收起缠绕在收带轮上，同时带动放带轮释放新的书写区黑板。其不足之处在于它只能一面书写，而且在收卷过程中会导致原来的板书模糊不清，不能使已写板书回放，导致学生不易做笔记；实用新型专利《旋转式黑板》(申请号:201220592850.1)利用若干竖向的三棱柱状翻板排列在一起，通过链条两两连接，用手轮控制黑板面整体转动，其不足之处在于不能单独控制每块三棱柱黑板的翻面，而且其回转功能不强。
[0004]综上所述，目前还没有一种可翻转与平移的三棱柱黑板，通过自锁和互锁机构，实现三棱柱组合的书写面平移、三棱柱单元的同步翻面和单独翻面，以增加黑板面使用面积的黑板。
【发明内容】
[0005]本发明针对【背景技术】所述的不足之处，提出一种可翻转与平移的三棱柱黑板，可实现三棱柱组合回转平移运动、书写面区域三棱柱单元的同步翻转和单独翻面。通过拉动链条做回转平移运动，实现三棱柱组合的平移；通过控制开关销以及拉动同步带的回转运动，从而实现书写面区域三棱柱单元的同步翻转；利用自锁机构，能够保证书写面区域三棱柱黑板能循环地做同步翻转和单独翻转；利用互锁机构，实现三棱柱组合的回转平移运动与书写面区域三棱柱单元的同步翻转运动产生互锁，能够相互制约。
[0006]本发明的技术方案是: 一种可翻转的三棱柱单元，由黑板面、两个带轴端盖、同步带轮、开关销、轴套、垫圈、套环、弹簧、滚珠和两个带销轴的轴筒组成，其中轴套远离带轴端盖的端盖部分设有三个互成120度的销孔，其上安装开关销，带轴端盖的轴上对应处设有三个互成120度的销孔，其特征在于:所述的轴套固定在同步带轮的内圈上，带销轴的轴筒是由销轴与轴筒焊接而成，其销轴和轴筒分别与带轴端盖的轴和链条连接，垫圈放在轴套的右侧，起轴向固定作用，带销轴的轴筒上设有互成120度的孔其内安装有套环，弹簧，滚珠，带销轴的轴筒设有长销轴，在带轴端盖的轴上对应的位置安装有互成120度的3个与滚珠配合的孔。
[0007]—种可翻转与平移的三棱柱黑板，包括控制部分、书写面部分、支撑部分，其特征在于:所述的控制部分包括回转平移机构、翻转机构、自锁机构与互锁机构，书写面部分包括两个三棱柱组合，每个三棱柱组合包括多个如上所述的三棱柱单元，可旋转的多个三棱柱单元黑板面组成平面作为板书的平台。
[0008]如上所述的三棱柱黑板，其特征在于:所述的支撑部分由带槽右端面和与左右对称的链传动组成，其中带槽右端面由两层板粘合而成，里面的板上有与链条轨迹重合的槽，外面的板在竖直的地方有一段打通的开口槽，使弹簧手柄在与链条轨迹重合的槽内被压缩，在开口槽内弹开。
[0009]如上所述的三棱柱黑板，其特征在于:所述的翻转机构由同步带轮、开关销、弹片、同步带、手柄组成，拉动手柄，带动同步带的平移、同步带轮的旋转。
[0010]如上所述的三棱柱黑板，其特征在于:所述的回转平移机构由带轴端盖、弹簧手柄、滚子、链轮、链条、直槽口挡板、挡板组成，拉动弹簧手柄，带动链条绕着链轮做回转平移运动，从而使三棱柱组合做回转平移运动。
[0011]如上所述的三棱柱黑板，其特征在于:所述的自锁机构由带轴端盖、开关销、轴套、弹片、挡片，其中挡片固定在直槽口挡板上。
[0012]如上所述的三棱柱黑板，其特征在于:所述的互锁机构由弹簧、滚珠、链轮、直槽口挡板、挡板、带槽右端面，链轮上有环形均匀分布的弧形凹槽，与安装在带槽右端面上孔内的弹簧相接的滚珠可在凹槽内卡住。
[0013]本发明的有益效果是:多块书写面区域三棱柱单元的同步翻转可将传统黑板的可用面积增大数倍，同时多三棱柱单元的单独翻面极大地增加了课堂的便利性及灵活性；另外自锁与互锁机构能保证翻转与回转平移运动的连续性和可行性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为黑板正视面示意图；
图2 (a)为单个三棱柱黑板单元主视图；
图2 (b)为单个三棱柱黑板单元左视图；
图3为单块三棱柱黑板组合示意图；
图4为多三棱柱黑板组合局部示意图；
图5为翻转机构示意图；
图6为回转平移机构示意图；
图7为自锁机构A向放大示意图；
图8为互锁机构B向放大示意图； 图9 (a)为右端面不意图；
图9 (b)为右端面局部放大图。
【具体实施方式】
[0015]附图标记说明:
附图1中:控制部分101、书写面部分102、支撑部分103、包装部分21、带槽右端面22 ；附图2中:黑板面1、带轴端盖2、同步带轮3、开关销4、轴套5、垫圈6、套环7、弹簧8、滚珠9、带销轴的轴筒10 ；
附图4中，弹簧8、滚珠9、弹簧手柄11、滚子12、链轮13、链条14、弹片15、直槽口挡板16、挡片17、挡板18、同步带19、手柄20、支撑轴24 ；
附图5中，黑板面1、同步带轮3、开关销4、链条14、弹片15、挡片17、同步带19、手柄
20 ；
附图6中，开关销4、弹簧8、弹簧手柄11、链轮13、链条14、直槽口挡板16、挡板18、后包装板23 ；
附图7中，黑板面1、同步带轮3、开关销4、弹片15、挡片17、同步带19、手柄20 ；
附图8中，弹簧8、滚珠9、直槽口挡板16、挡板18 ；
附图9 (a)、9 (b)中，带槽右端面22。
[0016]以下结合本发明实施例作进一步说明:
如附图1所示，一种可翻转与平移的三棱柱黑板，包括控制部分101、书写面部分102、支撑部分103。其中控制部分包括回转平移机构、翻转机构、自锁与互锁机构，其作用是控制单个三棱柱单元或同时控制多个三棱柱单元翻转运动以及整个三棱柱组合的回转平移运动；书写面部分102包括两个三棱柱组合，每个三棱柱组合包括多个三棱柱单元，可旋转的多个三棱柱单元黑板面I可组成平面作为板书的平台。本实施实例中一个三棱柱组合由22个三棱柱单元组成，每个三棱柱组合的书写面区域有10个三棱柱单元。支撑部分103由带槽右端面22和与左右对称的链传动组成，其中带槽右端面22由两层板粘合而成，里面的板上有与链条14轨迹重合的槽，外面的板在竖直的地方有一段打通的开口槽，使弹簧手柄11在与链条14轨迹重合的槽内被压缩，在开口槽内弹开，弹出的弹簧手柄11便于人为拉动链条。其有益效果在于:通过槽约束，限制黑板除沿槽方向以外的其他方向的自由度，在板书时起到稳定和垂直于书写面支撑黑板的作用；采用滚子12在槽内滚动的方式可以减小摩擦提高使用寿命，方便移动；通过弹簧手柄11的弹开与压缩，保证每次开口槽内都有弹簧手柄11，便于人为操作，使黑板做整体平移运动。
[0017]如附图2 (a)、图2 (b)所示，每块三棱柱单元由黑板面1、两个带轴端盖2、同步带轮3、开关销4、轴套5、垫圈6、套环7、弹簧8、滚珠9和两个带销轴的轴筒10组成，其中轴套5远离带轴端盖2的端盖部分设有三个互成120度的销孔，用于安装开关销4，按压开关销4，则开关销中的销插入带轴端盖2的轴上对应的互成120度的销孔内，实现轴套与轴的连接，再次按压开关销4，则开关销中的销弹起，回到轴套的销孔内，轴套与轴脱离，如此循环，使开关销起到控制轴套与轴连接的作用。轴套5靠近带轴端盖2的端盖部分套在同步带轮3的内圈上，并焊接固连，无法相对转动，其作用是可以通过控制轴套5与带轴端盖2上的轴的配合来间接控制同步带轮3与带轴端盖2上的轴的配合。带销轴的轴筒10是由两部分焊接而成的，一部分是和链条14上销轴等直径的长销轴，另一部分是轴筒。其中长销轴部分安装在链条14上，安装方法是:将链条上对应处的销轴取下(一般买回来的链条自带销轴，不过较短，不能使用，需要换成较长的销轴)，然后将带销轴的轴筒10的长销轴部分安装在链条上；轴筒部分则套在带轴端盖2的轴上，可以相对转动，这样可以联接带轴端盖2的轴和链条，通过链条起竖直支撑作用。垫圈6放在轴套5的右侧，起轴向固定作用。带销轴的轴筒10上也开有互成120度的孔其内安装有套环7，弹簧8，滚珠9，在带轴端盖的轴上对应的位置安装有互成120度的3个与滚珠配合的孔，每当三棱柱单元翻转时，滚珠就会先被挤压，弹簧压缩，当其翻转到120度时碰到下一个孔时，弹簧释放，滚珠和孔配合，使得每次刚好翻转120度。
[0018]附图3为三棱柱黑板组合示意图，图4为多三棱柱黑板组合局部示意图，包括弹簧手柄11、滚子12、链轮13、链条14、弹片15、直槽口挡板16、挡板17、同步带19、手柄20。弹簧手柄11焊接在链条14的右边单个链结的外链板上，能够在带槽右端面22的开口槽内弹开，使得人能够拉动弹簧手柄11，从而拉动链条14带动与链条配合的三棱柱单元做回转平移运动。带销轴的轴筒10的长销轴伸出链条部分套有滚子12，滚子12在带槽右端面22的第一层槽内滚动，通过槽约束能起到限制轴筒10的前后、左右方向的运动的作用，从而间接的实现与轴筒10配合的三棱柱单元的定位支撑作用。支撑轴24通过轴承连接在左右带槽端面上，其上左右两端通过键连接安装有链轮。弹片15焊接固连在链条14左端的外链板上，并平均分布在三棱柱单元轴线的左右两边，当三棱柱单元做翻转运动时，开关销4经过弹片上的突起时被按压，若初始状态时开关销插入到带轴端盖2的轴上对应的销孔，则经过按压过后销弹起，反之若插入的销，经过按压后插入轴上的销孔内。直槽口挡板16通过螺钉固定在三棱柱组合的上下边框和后包装板23上，挡板18通过滑槽与直槽口挡板16配合，能够人为的左右移动，两个挡板同时作用能够限制三棱柱单元在回转平移运动过程中发生翻转。同步带19与同步带轮3配合，其上钻孔用螺栓安装有手柄20，能够拉动手柄20带动同步带19的平移，从而实现三棱柱单元的翻转运动。
[0019]如附图5所示，翻转机构由同步带轮3、开关销4、弹片15、同步带19、手柄20组成。拉动手柄20，带动同步带19的平移、同步带轮3旋转。由于开关销4中正对书写面的销是配合的，其余的销未配合，使得所有同步带轮旋转时只有书写面区域的三棱柱单元翻转，未配合部分的不翻转，这样能够实现书写面区域三棱柱单元的整体翻转运动。轴套有一定的厚度，开关销的外壳与轴套固连，开关销在未按下时，内部的销只能伸到轴套的销孔里，没能伸到带轴端盖的销孔内。当按下开关销4正对书写面的销时，同步带轮3与带轴端盖2的轴脱离配合，可手动控制三棱柱单元的单个翻转。翻转运动是在回转运动不动的情况下，三棱柱单元绕着自身的带轴端盖2轴的轴线旋转的运动(可视为自转)，当书写面区域的开关销上的销都与带轴端盖2轴上对应的销孔配合时，拉动同步带可以控制书写面区域的三棱柱单元做整体翻转运动，当人为的按压开关销使销弹起时，可以人为的使该处三棱柱单元做单独翻转运动。
[0020]如附图6所示，回转平移机构由带轴端盖2、弹簧手柄11、滚子12、链轮13、链条
14、直槽口挡板16、挡板18组成。拉动弹簧手柄11，带动链条14绕着链轮13做回转平移运动，又三棱柱单元与链条通过带销轴的套筒10上的销轴与链条联接，从而使三棱柱组合做回转平移运动，使书写面区域内的三棱柱单元做平移运动。回转平移运动是跑道形的，分为直线段和半圆段，通过链条的回转平移运动带动三棱柱组合内的三棱柱单元做回转平移运动(可视为周转)，从而使书写面区域内的三棱柱单元做平移运动，且做平移运动的过程中通过互锁机构使黑板不能做翻转运动。
[0021]如附图7所示，自锁机构由带轴端盖2、开关销4、轴套5、弹片15、挡片17。其中挡片17固定在直槽口挡板16上，初始状态时，书写面区域的三棱柱单元中开关销4正对书写面的销是配合的，其余的销未配合，另外非书写面区域的三棱柱单元中所有销都是未配合的，当三棱柱组合做回转平移运动，进入黑板里面的三棱柱单元经过上挡片17时，通过挡片17按压开关销，使其配合的销脱离配合、出来的三棱柱单元的未配合的一个销经过下挡片17按压时配合，最终使得在回转运动中，始终保持为初始状态，保证当三棱柱组合做整体翻转运动时，只有书写面区域的三棱柱单元能够翻转，可实现回转平移运动时自锁的功能。当书写面区域三棱柱单元做翻转运动，经过安装在链条上的三棱柱单元轴线左右的弹片时，通过弹片的按压，使得进入黑板内的配合的销脱离配合，未配合的两个中出黑板的那个销配合，另外的一个未配合的销保持不变，保证销的配合状态不变，使得翻转运动能够持续进行，实现翻转运动时自锁的功能。
[0022]如图8、图9 (a)、图9 (b)所示，互锁机构由弹簧8、滚珠9、链轮13、直槽口挡板
16、挡板18、带槽右端面22。链轮13上有环形均匀分布的与链轮齿数相等个数的弧形凹槽，与安装在带槽右端面22上突出的孔内的弹簧8相接的滚珠9可在凹槽内卡住。当书写面区域三棱柱单元做翻转运动时，向右推动挡板18,拉动同步带19,使同步带轮转动，由于开关销的配合使书写面区域的三棱柱单元做整体翻转运动，此时链轮13上的弧形凹槽被滚珠9锁合了，由于翻转运动的是作用在同步带上的，然后通过齿形啮合将力转换成力矩作用在同步带轮上使同步带轮转动，故其竖直方向作用在三棱柱单元轴线上的力很小，其在链轮上产生的力矩很小，不足以将滚珠顶起，使滚珠在链轮面上滑动，进而使链轮旋转，故链轮不会旋转，三棱柱组合不会做回转平移运动，此时就可实现三棱柱单元的单独翻转。
[0023]当三棱柱组合做回转平移运动时，向左推动挡板18，拉动链轮13，此时拉动链条14的力间接作用在链轮13的力矩足够使得滚珠9脱离弧形凹槽的约束，由于直槽口挡板16和挡板18形成形锁合，保证三棱柱组合不会做翻转运动。从而实现了翻转运动，回转平移运动互锁的功能。互锁机构是指翻转运动和回转平移运动之间的互锁，两个运动互相不干涉，做翻转运动时需要拉开限制书写面区域三棱柱单元翻转的挡板，通过滚珠和弧形凹槽的锁合，使得其不能做回转平移运动；做回转平移运动时，就需要将挡板推回来，配合直槽口型挡板，构成形锁合，限制三棱柱单元的翻转运动。
【权利要求】
1.一种可翻转的三棱柱单元，由黑板面(I)、两个带轴端盖(2)、同步带轮(3)、开关销(4)、轴套(5)、垫圈(6)、套环(7)、弹簧(8)、滚珠(9)和两个带销轴的轴筒(10)组成，其中轴套(5)远离带轴端盖(2)的端盖部分设有三个互成120度的销孔，其上安装开关销(4)，带轴端盖的轴上对应处设有三个互成120度的销孔，其特征在于:所述的轴套(5)固定在同步带轮(3)的内圈上，带销轴的轴筒(10)是由销轴与轴筒焊接而成，其销轴和轴筒分别与带轴端盖(2)的轴和链条连接，垫圈(6)放在轴套(5)的右侧，起轴向固定作用，带销轴的轴筒(10)上设有互成120度的孔其内安装有套环(7)，弹簧(8)，滚珠(9)，带销轴的轴筒设有长销轴，在带轴端盖(2)的轴上对应的位置安装有互成120度的3个与滚珠配合的孔。
2.一种可翻转的三棱柱黑板，包括控制部分(101)、书写面部分(102)、支撑部分(103)，其特征在于:所述的控制部分(101)包括回转平移机构、翻转机构、自锁机构与互锁机构，书写面部分(102)包括两个三棱柱组合，每个三棱柱组合包括多个如上所述的三棱柱单元，可旋转的多个三棱柱单元黑板面组成平面作为板书的平台。
3.如权利要求2所述的三棱柱黑板，其特征在于:所述的支撑部分(103)由带槽右端面(22)和与左右对称的链传动组成，其中带槽右端面(22)由两层板粘合而成，里面的板上有与链条(14)轨迹重合的槽，外面的板在竖直的地方有一段打通的开口槽，使弹簧手柄(11)在与链条(14)轨迹重合的槽内被压缩，在开口槽内弹开。
4.如权利要求2或3所述的三棱柱黑板，其特征在于:所述的翻转机构由同步带轮(3)、开关销(4)、弹片(15)、同步带(19)、手柄(20)组成，拉动手柄(20)，带动同步带(19)的平移、同步带轮(3)的旋转。
5.如权利要求2或3所述的三棱柱黑板，其特征在于:所述的回转平移机构由带轴端盖⑵、弹簧手柄(11)、滚子(12)、链轮(13)、链条(14)、直槽口挡板(16)、挡板(18)组成，拉动弹簧手柄(11)，带动链条(14)绕着链轮(13)做回转平移运动，从而使三棱柱组合做回转平移运动。
6.如权利要求2或3所述的三棱柱黑板，其特征在于:所述的自锁机构由带轴端盖(2)、开关销(4)、轴套(5)、弹片(15)、挡片(17)，其中挡片(17)固定在直槽口挡板(16)上。
7.如权利要求2或3所述的三棱柱黑板，其特征在于:所述的互锁机构由弹簧(8)、滚珠(9)、链轮(13)、直槽口挡板(16)、挡板(18)、带槽右端面(22)，链轮(13)上有环形均匀分布的弧形凹槽，与安装在带槽右端面(22)上孔内的弹簧(8)相接的滚珠(9)可在凹槽内卡住。
【文档编号】B43L1/04GK103862952SQ201410058938
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】陈水胜, 梅志雄, 平豪, 丰锐, 孙金伟, 肖凯, 王为 申请人:湖北工业大学