一种柔性多圈转角限位结构及自动绕线模块的制作方法

本发明涉及日常生活用品领域，特别是涉及一种应用于自动绕线模块的柔性多圈转角限位结构以及包含该限位结构的自动绕线模块。

背景技术：

随着人们生活水平的不断提高，具有自动绕线模块的生活用品非常广泛，如电动耳机收线器、电动收紧鞋带的鞋、电动收紧塑型文胸等。这类产品通常因便携需求需要自动绕线模块微小、轻便；自动绕线模块除了基本的收紧放松可微调功能外，通常还具有极限转角位置限位功能。有些高端产品还能够与手机交互，自适应收紧模式；另外由于主要应用于智能穿戴产品，产品的易耗性决定了产品对模块的成本非常敏感。这类产品往往需要辅助转角机械限位来帮助控制系统定义初始和极限转角位置。

申请号为us9,861,165b2的美国发明专利公开了一种自动鞋带收紧模块，该模块通过控制电机正反转通过一个方形金属平行轴齿轮箱及蜗杆斜齿传动减速后控制线轮正反转实现鞋带的收紧或放松。把自适应收紧模式转化成线轮转角，通过编码器对输出线轮旋转角度精确控制来实现自动收紧到记忆的编码器转角位置。为防止因编码器丢步造成收紧或放松过程种线轮过绕，带齿槽轮可起到对输出斜齿机械限位的作用，同时也可以帮助模块在安装线绳时找初始位置。这种结构的主要缺陷是对带齿槽轮机构的安装位置有要求，如果安装错齿将造成初始位置线轮入线槽与壳体出线孔不在水平一致位置。要解决这一问题要不需引入自动化装配，要不需要追加检测工序，这两种方式都将会导致装配成本增加。该方案采用的编码器、电机控制单元、电机驱动ic等也是导致成本高昂的主要原因。另外，该方案所采用的限位结构是刚性的，整个系统由运动到静止的时间会非常短，且限位结构作用力的力臂较小，根据转动动量定理，当堵转时将产生很大的堵转冲击力，因此，该方案对于整体结构及抗冲击要求有较高要求。为了保证结构的可靠性，往往会与旋转编码器结合使用，正常使用时只取整个行程中间的一段，只有当编码器丢步累积到一定程度需要重新定位时才会使用到结构限位找零位。

申请号为201910592887.0的中国发明专利公开了一种自动绕线组件，包括：绕线机构；电机，用以驱动所述绕线机构旋转；第一控制机构，用以控制所述电机正向旋转；第二控制机构，用以控制所述电机反向旋转。该方案通过设置第一控制机构及第二控制机构，控制自动绕线组件不同的旋转方向，以实现其收紧线绳或放松线绳的不同功能；并且通过第一通断机构及第二通断机构，使自动绕线组件在旋转至极限位置时自动停止旋转从而达到极限旋转限位的效果。该方案采用两个通断机构实现自动绕线组件的限位效果，其结构和组装难度较大，同时也具有安装时需要注意安装初始位置这一问题，组装效率低，组装成本较高。

技术实现要素：

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种对整体结构及抗冲击要求不高的柔性限位结构，不仅可以实现多圈机械限位，并且组装效率高，组装成本低。

本发明还提供一种包含该限位结构的自动绕线模块。

本发明采取的技术方案是，一种柔性多圈转角限位结构，包括动轮、盖板和线绳；所述盖板固定安装于所述动轮上，并形成绕线区域；所述线绳一端固定在所述盖板和动轮之间的线槽中，另一端固定于所述柔性多圈转角限位结构所安装的壳体上；所述线绳能够随着动轮转动一圈一圈地缠绕于绕线区域。

本发明提供一种多圈转角限位结构，采用两端分别固定的线绳作为主要的限位构件，线绳多圈缠绕于动轮和盖板之间形成的绕线区域中，由于线绳的长度一定，动轮转动的转动极限位置就是唯一的，因此可以很好地实现多圈限位效果。同时，由于线绳具有一定弹性，堵转时将带来一定缓冲时间，在相同转矩下，堵转冲击力将大大降低，因此对限位结构的整体结构强度以及抗冲击性能要求不高，在使用同等材质的情况下，本发明的使用寿命更长。本发明的所提供的限位结构的结构简单，组装效率高，不仅能实现多圈限位组装防呆，而且对结构材质要求不高，应用成本低廉。

作为一种优选的技术方案，所述动轮一面设有绕线轮；当所述盖板连接至所述动轮上后，所述盖板、所述绕线轮以及所述动轮表面形成一个绕线区域。优选地，所述绕线轮的直径为所述动轮直径的1/3～2/3。其中，所述绕线轮突出于动轮表面、与动轮同轴。本方案中设置绕线轮便于线绳缠绕，由于绕线轮的直径较大，相同转矩下，能够进一步降低堵转的冲击力。

作为一种优选的技术方案，所述绕线轮中部设有线绳安装槽和线绳通道，所述线绳通道将所述线绳安装槽与所述绕线区域连通；所述盖板设有与所述线绳安装槽相应的突出部；当所述盖板安装到所述动轮上时，所述线绳一端安装于所述线绳安装槽中，由所述突出部压紧固定。

作为一种优选的技术方案，所述动轮在设置有绕线轮的面还设有与所述动轮同心的挡边，所述挡边的直径大于所述绕线轮的直径。本方案设置挡边，能够将线绳保持在绕线区域内，当动轮更改转向时，线绳也不会脱出绕线区域，避免出现线绳缠绕其他部件引起故障的情况。

作为一种优选的技术方案，为了同时满足线绳的弹性以及限位的准确度，所述线绳由pe、尼龙、软钢丝、芳纶中的一种或多种制成。

一种自动绕线模块，包括上述的柔性多圈转角限位结构。

本发明提供了一种结构简单的自动绕线模块，其中限位结构仅包含3个构件，结构简单，不仅能实现多圈限位组装防呆，装配效率高，而且对结构材质要求不高，同时在实际使用时，限位结构可作为整体替换，大大降低了产品的维修难度和维修成本。

作为一种优选的技术方案，还包括上壳体、下壳体和线轴；所述上壳体和下壳体连接形成第一腔体和第二腔体，所述限位结构安装于所述第一腔体内，所述第二内腔设有驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述动轮转动；所述上壳体的外侧面还设有用于安装所述线轴的线轴安装槽，所述线轴安装槽与所述第一内腔连通，所述线轴与所述动轮固定连接。

作为一种优选的技术方案，所述上壳体的外侧面还设有鞋带通道，所述鞋带通道与所述线轴安装槽连通。

作为一种优选的技术方案，所述上壳体的内侧面设有第一腔体槽和第二腔体槽，所述下壳体的内侧面相应设有第一腔体槽和第二腔体槽；所述下壳体的第一腔体槽还设有用于安装线绳另一端的线槽。

作为一种优选的技术方案，所述动轮为齿轮，其一面与盖板连接，另一面设有突出的安装台，所述安装台用于与所述线轴固定连接。

作为一种优选的技术方案，所述线轴包括线轴上部、线轴中部以及用于与动轮连接的线轴下部，所述线轴中部的直径小于所述线轴上部以及线轴下部的直径；所述线轴上部设有贯穿所述线轴上部且将所述线轴上部平分的鞋带凹槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明采用两端分别固定的线绳作为主要的限位构件，由于线绳多圈缠绕于动轮和盖板之间形成的绕线区域中，且长度一定，因此动轮的转动极限位置唯一，可以很好地实现多圈限位组装防呆的效果。同时，由于线绳具有一定弹性，堵转时将带来一定缓冲时间，在相同转矩下，堵转冲击力将大大降低，因此对限位结构的整体结构强度以及抗冲击性能要求不高，在使用同等材质的情况下，本发明的使用寿命更长。本发明的所提供的限位结构的结构简单，组装效率高，不仅能实现多圈限位组装防呆，而且对结构材质要求不高，应用成本低廉。

附图说明

图1为实施例所提供的柔性多圈转角限位结构的爆炸结构图。

图2为实施例所提供的柔性多圈转角限位结构的装配结构图。

图3为实施例中动轮的结构示意图。

图4为实施例中线绳安装于动轮中的结构示意图。

图5为实施例所提供的自动绕线模块的爆炸结构图一。

图6为实施例所提供的自动绕线模块的爆炸结构图二。

图7为实施例所提供的自动绕线模块中第一腔体的装配截面图。

图8为实施例所提供的自动绕线模块中下壳体的第一腔体槽部分的俯视图。

附图说明：a.动轮；b.盖板；c.线绳；d.上壳体；e.下壳体；f.螺钉；1.第一线绳通道；2.线绳安装槽；3.挡边；4.绕线轮；5.螺纹孔；6.线槽；7.第二线绳通道；8.限位结构安装槽；9.凸轴；201.线轴安装槽；202.鞋带通道；203.通孔；301.鞋带凹槽。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例

如图1～2所示，本实施例提供了一种柔性多圈转角限位结构，包括动轮a、盖板b和线绳c，盖板b固定连接在动轮a上，且盖板b和动轮a之间形成绕线区域；线绳c两端固定，中间缠绕于绕线区域。其中，线绳c一端固定在动轮a与盖板b之间的连接处，另一端后续固定在限位结构所安装的壳体上。

具体的，动轮a的结构如图3所示，包括设于与动轮a同轴的挡边3和绕线轮4，绕线轮4上设有第一线绳通道1、线绳安装槽2和螺纹孔5。其中，绕线轮4的直径可以控制在动轮直径的1/3～2/3，优选，绕线轮4的直径为动轮直径的1/2。盖板b为圆片状，其上相应设置安装孔和突出部，安装孔对应动轮a上的螺纹孔，安装时，用螺钉f进行固定安装，突出部对应线绳安装槽2，压紧固定柱线绳c的一端。

装配时，线绳c的一端放置在线绳安装槽2中，经过第一线绳通道1后缠绕在绕线轮4上，线绳c的另一端则延伸至动轮a之外，后续可固定于限位机构所安装的壳体上，如图4所示。在实际应用时，线绳c的两端可以打结。便于后续安装固定。挡边3设置于动轮a的边缘，用于限制线绳c脱出绕线区域。

在本实施例中，动轮a和盖板b通过螺钉连接，在实际使用中，并不限于此，动轮a和盖板b之间还可通过超声焊、卡扣或打胶等方式固定。线绳c的材质通常是pe、尼龙、软钢丝、芳纶或这几种材质的混编线。

当动轮a顺时针转动时，如图4将带动线绳c在绕线轮4上缠绕，当线绳c绕满时，动轮a顺时针堵转。当动轮b逆时针转动时，将带动线绳c在绕线轮4上反向缠绕，当线绳c绕满时，动轮a逆时针堵转。

本实施例所提供的柔性多圈转角限位结构，采用两端分别固定的线绳作为主要的限位构件，由于线绳的长度一定，动轮转动的转动极限位置就是唯一的，因此可以准确地实现多圈限位效果。同时，由于线绳具有一定弹性，堵转时将带来一定缓冲时间，在相同转矩下，堵转冲击力将大大降低，因此大大降低了对限位结构的整体结构强度以及抗冲击性能要求，在使用同等材质的情况下，本发明的使用寿命更长。同时，本实施例所提供的柔性多圈转角限位结构可作为整体构件应用于自动绕线模块中，进一步降低了产品实际使用的维修难度和维修成本，是一种非常值得推广的限位结构。。

本实施例还提供了上述柔性多圈转角限位结构应用到自动绕线模块上的实例，如图5～7所示。该自动绕线模块包括：下壳体e、螺钉f、盖板b、线绳c、动轮a、上壳体d和线轴g。

其中，上壳体d包括上下两层结构，其上层设有用于安装线轴g的线轴安装槽201，线轴安装槽201两侧还设有鞋带通道202，其下层设有两个相互连通的第一腔体槽和第二腔体槽，第一腔体槽与线轴安装槽201之前通过一通孔203连通。下壳体e的内侧面相应设有第一腔体槽和第二腔体槽，其中第一腔体槽部分的结构如图8所示：下壳体e的第一腔体槽包括限位结构安装槽8，限位结构安装槽8中部设有凸轴9，其中凸轴用于安装盖板b。下壳体e的第一腔体槽侧边还设有用于安装线绳另一端的线槽6和第二线绳通道7。装配时，线绳c的另一端经由第二线绳通道7延伸放置于线槽6中，其中上壳体d在线槽6相应的位置设置凸起，装配时与线槽6配合压紧固定线绳c的另一端。

线轴g包括线轴上部、直径减小的线轴中间部分以及用于与动轮连接的线轴下部，线轴上部设有将所述线轴上部平分的鞋带凹槽。其中，线轴中间部分的直径小于线轴上部以及线轴下部。

如图7所示，动轮a与盖板b之间固定连接，线绳c一端固定在动轮a与盖板b之间的线绳安装槽2中，另一端固定在下壳体e的线槽6中，上壳体d盖上后，线绳c的另一端打结被固定在上壳体d与下壳体e之间；线绳c绕在动轮a与盖板b行程的绕线轮上，上壳体d的通孔与下壳体e的凸轴同心，动轮a的转轴与盖板b的突出部同心，动轮a可绕上壳体d的孔转动。

上壳体d和下壳体e连接形成第一腔体和第二腔体，其中第一内腔与线轴安装槽201通过通孔连通，第一内腔与第二内腔连通，所述的柔性多圈转角限位结构安装于第一内腔中，第二内腔设有驱动机构(图中未示出)，驱动机构为限位结构提供动力，用于驱动动轮a转动。在本实施例中，壳体d和下壳体e的装配方式可以是打螺丝、超声焊或打胶等。

其中，动轮a为齿轮，其一面与盖板b连接，另一面设有突出的安装台，装配时，安装台装设于上壳体d的通孔中，安装台上设有安装孔，线轴可通过螺钉安装的方式实现与动轮a的固定连接。在实际应用中，驱动机构可以采用通过蜗杆与动轮a啮合的方式带动动轮a转动。

在本实施例中，动轮a、下壳体e可以采用成型法加工，即线槽的位置固定。两端打结的线绳c往往会采用工装加工，即打结长度一定。因此只要将动轮a及盖板b装配到上壳体d及下壳体e之间，动轮a转动的转动极限位置就是唯一的。因此可以做到组装防呆，提高了组装效率。

由于线绳有一定弹性，堵转时将带来一定缓冲时间，并且绕线轮4的半径较大，在相同转矩下，堵转冲击力将大大降低，因此，在本实施例中动轮及上下壳体均还可采用塑胶成型工艺制作，并且堵转位置可以多次长时间使用，一方面降低了生产成本，同时大大提升了产品的使用寿命。

在实际使用时，以鞋带为例，需要实现自动绕线的鞋带延伸穿过鞋带通道202，进入鞋带凹槽301后再穿过鞋带通道202。当驱动驱动机构，线轴转动使得线绳缠绕于线轴上，同时由于线轴与限位机构直接相连(线轴与动轮固定连接)，由驱动机构带动线轴缠绕收紧或放松鞋带实现鞋带的自动收放，同时由于限位机构的限位作用实现了极限旋转限位，产品结构简单，组装效率高，既实现多圈限位组装防呆，且应用成本低。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。