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 一种二级同步带升降机构及其升降方法

 
【申请公布号:CN109052233A;申请权利人:华南理工大学;发明设计人: 张东; 吴伟锋; 赵世杰; 孔令镇; 杨远海; 陈文辉;】
 
摘要:
 
本发明涉及一种二级同步带升降机构,包括机座、二级框架、导向机构、电机、二级升降电机、一级同步带机构、二级同步带机构、抬升块、二级抬升块;二级框架通过导向机构沿着机座上下滑移;电机和一级同步带机构安装在机座上,电机通过一级同步带机构带动抬升块升降,抬升块与二级框架固定连接;二级升降电机和二级同步带机构安装在二级框架上,二级升降电机通过二级同步带机构带动二级抬升块升降。还涉及一种二级同步带升降机构的升降方法。本发明结构简单、经济实用、结构不易损坏、控制简单可靠、制造成本低,属于升降机构技术领域。 
 
主权项:
 
1.一种二级同步带升降机构,其特征在于:包括机座、二级框架、导向机构、电机、二级升降电机、一级同步带机构、二级同步带机构、抬升块、二级抬升块;二级框架通过导向机构沿着机座上下滑移;电机和一级同步带机构安装在机座上,电机通过一级同步带机构带动抬升块升降,抬升块与二级框架固定连接;二级升降电机和二级同步带机构安装在二级框架上,二级升降电机通过二级同步带机构带动二级抬升块升降。 
 
要求:
 
1.一种二级同步带升降机构,其特征在于:包括机座、二级框架、导向机构、电机、二级升降电机、一级同步带机构、二级同步带机构、抬升块、二级抬升块;二级框架通过导向机构沿着机座上下滑移;电机和一级同步带机构安装在机座上,电机通过一级同步带机构带动抬升块升降,抬升块与二级框架固定连接;二级升降电机和二级同步带机构安装在二级框架上,二级升降电机通过二级同步带机构带动二级抬升块升降。
 
2.按照权利要求1所述的一种二级同步带升降机构,其特征在于:还包括沿着左右方向延伸的主动同步轮轴;一级同步带机构的数量为两组,左右对称设置,每组一级同步带机构包括主动同步轮、从动同步轮、开环同步带;两个主动同步轮安装在主动同步轮轴的左右两端,电机驱动主动同步轮轴转动,从动同步轮安装在对应组主动同步轮正上方,每根开环同步带的两端均固定在一个抬升块上,开环同步带的中段缠绕在主动同步轮和从动同步轮上。
 
3.按照权利要求2所述的一种二级同步带升降机构,其特征在于:抬升块的内侧设有两个圆槽、一个条形槽,抬升块的外侧设有一个方槽;两个圆槽上下排列,开环同步带的两端分别固定在两个圆槽内,开环同步带的连续侧穿过条形槽;二级框架固定在方槽内。
 
4.按照权利要求2所述的一种二级同步带升降机构,其特征在于:还包括电机同步轮、传动同步轮、闭环同步带;电机同步轮与电机的输出轴相接,传动同步轮安装在主动同步轮轴上,闭环同步带缠绕在电机同步轮和传动同步轮上。
 
5.按照权利要求1所述的一种二级同步带升降机构,其特征在于:还包括沿着左右方向延伸的二级主动同步轮轴;二级同步带机构的数量为两组,左右对称设置,每组二级同步带机构包括二级主动同步轮、二级从动同步轮、二级开环同步带;两个二级主动同步轮安装在二级主动同步轮轴的左右两端,二级升降电机驱动二级主动同步轮轴转动,二级从动同步轮安装在对应组二级主动同步轮正下方,每根二级开环同步带的两端均固定在一个二级抬升块上,二级开环同步带的中段缠绕在二级主动同步轮和二级从动同步轮上。
 
6.按照权利要求5所述的一种二级同步带升降机构,其特征在于:二级抬升块的内侧设有两个圆槽、一个条形槽,两个圆槽上下排列,二级开环同步带的两端分别固定在两个圆槽内,二级开环同步带的连续侧穿过条形槽;两个二级抬升块的外侧均连接滑车连接板,滑车连接板沿着二级框架上下滑移。
 
7.按照权利要求5所述的一种二级同步带升降机构,其特征在于:还包括二级电机同步轮、二级传动同步轮、二级闭环同步带;二级电机同步轮与二级升降电机的输出轴相接,二级传动同步轮安装在二级主动同步轮轴上,二级闭环同步带缠绕在二级电机同步轮和二级传动同步轮上。
 
8.按照权利要求7所述的一种二级同步带升降机构,其特征在于:还包括安装在二级框架上端的电机固定板;二级升降电机与电机固定板相接。
 
9.按照权利要求1所述的一种二级同步带升降机构,其特征在于:机座和二级框架均为框架结构,均包括多根方管;导向机构包括多个固定滑车和多个动滑车;固定滑车与机座固定连接,套接在二级框架的方管外沿着该方管滑移;动滑车与二级框架固定连接,套接在机座的方管外沿着该方管滑移。
 
10.一种二级同步带升降机构的升降方法,采用权利要求1-9中任一项所述的一种二级同步带升降机构,其特征在于:升降方式有两种,一种是抬升块和二级抬升块同步升降,一种是先升降抬升块,再升降二级抬升块。
 
一种二级同步带升降机构及其升降方法
技术领域
 
本发明涉及一种升降机构,具体涉及一种二级同步带升降机构及其升降方法。
 
背景技术
 
如今,工业生产发展迅速,各式各样的搬运机械应运而生,它们在工业生产中充当着重要的角色,帮助工人把货物、零件搬运到仅凭人工到达不了的位置。
 
升降机构是最重要的搬运机构之一,人的高度有限,但有些零件、货物需要放置的高度较高,十几米甚至几十米,这就需要升降机构的帮助。比如现今用得最为广泛的立体仓库,它就需要配备升降机构才能发挥出立体仓库节省空间的优点。现有的大部分升降机构为了能有一定的负载能力,采用丝杆为动力元件,这样做的缺点在于升降速度相对较慢,对于轻小的货物显得大材小用,降低了生产效率。因此,需要设计一种升降速度快,稳定性高的升降机构。
 
发明内容
 
针对现有技术中存在的技术问题,本发明的目的是:提供一种升降速度快的二级同步带升降机构及其升降方法。
 
为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
 
一种二级同步带升降机构,包括机座、二级框架、导向机构、电机、二级升降电机、一级同步带机构、二级同步带机构、抬升块、二级抬升块;二级框架通过导向机构沿着机座上下滑移;电机和一级同步带机构安装在机座上,电机通过一级同步带机构带动抬升块升降,抬升块与二级框架固定连接;二级升降电机和二级同步带机构安装在二级框架上,二级升降电机通过二级同步带机构带动二级抬升块升降。
 
作为一种优选,一种二级同步带升降机构还包括沿着左右方向延伸的主动同步轮轴;一级同步带机构的数量为两组,左右对称设置,每组一级同步带机构包括主动同步轮、从动同步轮、开环同步带;两个主动同步轮安装在主动同步轮轴的左右两端,电机驱动主动同步轮轴转动,从动同步轮安装在对应组主动同步轮正上方,每根开环同步带的两端均固定在一个抬升块上,开环同步带的中段缠绕在主动同步轮和从动同步轮上。
 
作为一种优选,抬升块的内侧设有两个圆槽、一个条形槽,抬升块的外侧设有一个方槽;两个圆槽上下排列,开环同步带的两端分别固定在两个圆槽内,开环同步带的连续侧穿过条形槽;二级框架固定在方槽内。
 
作为一种优选,一种二级同步带升降机构还包括电机同步轮、传动同步轮、闭环同步带;电机同步轮与电机的输出轴相接,传动同步轮安装在主动同步轮轴上,闭环同步带缠绕在电机同步轮和传动同步轮上。
 
作为一种优选,一种二级同步带升降机构,还包括沿着左右方向延伸的二级主动同步轮轴;二级同步带机构的数量为两组,左右对称设置,每组二级同步带机构包括二级主动同步轮、二级从动同步轮、二级开环同步带;两个二级主动同步轮安装在二级主动同步轮轴的左右两端,二级升降电机驱动二级主动同步轮轴转动,二级从动同步轮安装在对应组二级主动同步轮正下方,每根二级开环同步带的两端均固定在一个二级抬升块上,二级开环同步带的中段缠绕在二级主动同步轮和二级从动同步轮上。
 
作为一种优选,二级抬升块的内侧设有两个圆槽、一个条形槽,两个圆槽上下排列,二级开环同步带的两端分别固定在两个圆槽内,二级开环同步带的连续侧穿过条形槽;两个二级抬升块的外侧均连接滑车连接板,滑车连接板沿着二级框架上下滑移。
 
作为一种优选,一种二级同步带升降机构,还包括二级电机同步轮、二级传动同步轮、二级闭环同步带;二级电机同步轮与二级升降电机的输出轴相接,二级传动同步轮安装在二级主动同步轮轴上,二级闭环同步带缠绕在二级电机同步轮和二级传动同步轮上。
 
作为一种优选,一种二级同步带升降机构,还包括安装在二级框架上端的电机固定板;二级升降电机与电机固定板相接。
 
作为一种优选,机座和二级框架均为框架结构,均包括多根方管;导向机构包括多个固定滑车和多个动滑车;固定滑车与机座固定连接,套接在二级框架的方管外沿着该方管滑移;动滑车与二级框架固定连接,套接在机座的方管外沿着该方管滑移。
 
一种二级同步带升降机构的升降方法,升降方式有两种,一种是抬升块和二级抬升块同步升降,一种是先升降抬升块,再升降二级抬升块。
 
总的说来,本发明具有如下优点:
 
1.采用带传动作为本发明的传动机构,升降速度快。
 
2.采用滑车与方管配合式导向机构,保证机构运行平稳。
 
3.采用特别设计的抬升块和二级抬升块结构,使其适用于带传动方式。
 
4.结构简单、经济实用、结构不易损坏、控制简单可靠、制造成本低。
 
附图说明
 
一种二级同步带升降机构及其升降方法
图1是本发明的立体图。
 
一种二级同步带升降机构及其升降方法
图2是第一级升降机构的立体图。
 
一种二级同步带升降机构及其升降方法
图3是第二级升降机构的立体图。
 
一种二级同步带升降机构及其升降方法
图4是提升块的立体图。
 
一种二级同步带升降机构及其升降方法
图5是提升块的另一个视角的立体图。
 
图中所示:1-机座,2-电机同步轮,3-闭环同步带,4-轴承座,5-轴承,6-抬升块,7-动滑车,8-传动同步轮,9-固定滑车,10-从动同步轮,11-开环同步带,12-主动同步轮,13-主动轮同步轮轴,14-电机,15-连接板,16-方管,17-滑车连接板,18-二级电机同步轮,19-电机固定板,20-二级传动同步轮,21-二级闭环同步带,22-二级升降电机,23-二级主动同步轮轴,24-二级主动同步轮,25-二级抬升块,26-二级开环同步带,27-二级从动同步轮。
 
具体实施方式
 
下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
 
一种二级同步带升降机构,包括第一级升降机构和第二级升降机构。
 
如图1和图2所示,第一级升降机构包括第一级升降框架、第一级同步带传动机构;如图1和图3所示,第二级升降机构包括第二级升降框架、第二级同步带传动机构。
 
下面分别对各组成部分进行介绍:
 
一、第一级升降框架
 
如图2所示,第一级升降框架包括机座、固定滑车总成、动滑车总成、同步轮座总成。以下对其组成部分进行详细介绍。
 
机座:机座是铝焊架,是平面对称的结构,由竖直方向的方管及水平方向的方管焊接而成,放置在地面上。
 
固定滑车总成:包括4个固定滑车,4个固定滑车分别沿对称平面对称固定在机座的4根竖直方向上的方管的顶部的外侧。滑车包括四块玻璃纤维板、螺钉、轴承,四块玻璃纤维板拼接成载体,螺钉将轴承和玻璃纤维板连接,方管与轴承以滚动摩擦的形式相对运动从而滑车构成直线运动中的滑块。滑车安装在机座上时,其开口朝上下方向。
 
动滑车总成:包括2个动滑车,动滑车分别安装在机座的左右两侧且对称分布,并套在机座的两边中部的竖直方向的方管上,构成移动副。动滑车的滑车结构同固定滑车。
 
同步轮座总成:包括4个轴承座以及与轴承座对应配合的轴承。机座的左右两侧各安装一对轴承座,每一对轴承座中的两个分别在机座一侧的顶部和底部,竖直方向上在一条直线上,两对轴承座左右对称设置,轴承与轴承座上预留的孔过盈配合。
 
二、第一级同步带传动机构
 
如图2所示,第一级同步带传动机构包括:电机、电机同步轮、传动同步轮、主动同步轮轴、主动同步轮、从动同步轮轴、从动同步轮、闭环同步带、抬升块、开环同步带。以下对其组成部分进行详细介绍。
 
从动同步轮轴:安装在机座顶部的两个轴承座上。
 
从动同步轮:与从动同步轮轴过盈配合。
 
主动同步轮轴:贯穿安装在机座底部的两个轴承座上,中部还有一个支架支撑。
 
主动同步轮:嵌在机座底部的两个轴承座中且通过紧定螺钉安装在主动同步轮轴上。
 
电机同步轮:与电机的输出轴过盈配合。
 
传动同步轮:通过紧定螺钉安装在主动同步轮轴上,与电机同步轮相邻且两者轮心在同一直线上。
 
闭环同步带:绕在传动同步轮和电机同步轮上,用于两者之间的传动。
 
抬升块:形状如图4和图5,图4所示的两个圆槽用于与开环同步带的两端固定。具体做法是开环同步带的一端卷绕在圆槽中,用螺钉拧压紧,从而达到固连作用;而右边的条形槽是为了避免开环同步带在抬升块的上下位移过程中产生干涉而设的,开环同步带的中段穿过条形槽。
 
图5中抬升块的方槽卡住第二级升降机构的方管,然后通过螺钉连接,使抬升块与第二级升降框架固连,因而当开环同步带带动抬升块上升时,也就同时带动第二级升降机构上升。
 
开环同步带:开环同步带的一端固定于抬升块的圆槽中,绕过主动同步轮和从动同步轮后,另一端再固定于抬升块的另一圆槽中,使抬升块固定在开环同步带的某一位置,开环同步带属于拉紧的状态。
 
三、第二级升降框架
 
如图3所示,第二级升降框架包括有:二级框架、二级同步轮座总成、二级滑车总成。以下对其组成部分进行详细介绍。
 
二级框架:由竖直方向的管、水平方向的管和连接板组接成,为左右对称结构,其对称平面与第一级升降机构中的机座的对称平面一致,二级框架与机座相贴合,电机固定板安装在第二级升降框架的顶部。
 
二级同步轮座总成:包括两对(4个)轴承座(轴承座与第一级升降机构中的同步轮座总成所用的是相同类型的)以及与轴承座对应配合的轴承。两对轴承座沿对称平面对称安装在二级框架的左右两侧,一对轴承座中的两个分别在二级框架一侧的顶部和底部,且竖直方向上在一条直线上,轴承与特制轴承座上预留的孔过盈配合。
 
二级滑车总成:包括4个动滑车、2个动滑车连接板、螺钉。其中,4个滑车沿中心对称平面两个一组左右对称安装,套在二级框架的两边的竖直方向的方管上,并与二级框架构成移动副,动滑车连接板把同一侧的两个动滑车连接起来,使两滑车上下运动的过程中在同一水平线上;另外动滑车连接板的内侧固定有二级抬升块。动滑车与第一级升降机构的动滑车的组成一样,仅仅是在规格上为了实际上的配合而存在大小或长度不一样。
 
四、第二级同步带传动机构
 
如图3所示,第二级同步带传动机构包括:二级升降电机、二级电机同步轮、二级传动同步轮、二级闭环同步带、二级主动同步轮轴、二级主动同步轮、二级从动同步轮轴、二级从动同步轮、二级开环同步带、二级抬升块。以下对其组成部分进行介绍。
 
二级升降电机:固定在二级框架上端的电机固定板的下面。
 
二级电机同步轮:固定在二级升降电机的输出轴上。
 
二级主动同步轮轴:贯穿二级框架上部的两个轴承座上,中部还有一个支架支撑,支架固定在电机固定板上。
 
二级主动同步轮:嵌在二级框架顶部左右两个轴承座中且通过紧定螺钉安装在二级主动同步轮轴上。
 
二级从动同步轮轴:分别安装在二级框架底部的两个轴承中。
 
二级从动同步轮:与二级从动同步轮轴过盈配合。
 
二级传动同步轮:通过紧定螺钉安装在二级主动同步轮轴上,与二级电机同步轮相邻且两者轮心在同一直线上。
 
二级闭环同步带:绕在二级主动同步轮与二级传动同步轮上,用于两者之间的传动。
 
二级抬升块:二级抬升块与第一级升降机构的抬升块的结构形状一样,仅仅是在规格上为了实际上的配合而存在大小的不一样。另外,二级抬升块固定在第二级升降机构的滑车连接板的内侧。实现对二级滑车总成的上下移动的控制。
 
二级开环同步带:二级开环同步带的一端固定于二级抬升块的圆槽中,绕过二级主动同步轮和二级从动同步轮后,另一端再固定于二级抬升块的另一圆槽中,使二级抬升块固定在二级开环同步带的某一位置,二级开环同步带属于拉紧的状态。
 
传动过程如下:
 
上电前,二级框架、二级滑车总成复位到行程的最低点。固定滑车总成与机座固定连接,并与二级框架的方管构成移动副,从而二级框架通过该移动副相对于机座的平移进行导向。动滑车总成与二级框架固定连接,并与机座的方管构成移动副,从而二级框架通过该移动副相对于机座的平移进行导向。
 
第一级升降机构的电机(即下方的电机)开始转动,带动电机同步轮转动,通过闭环同步带的传动,安装在主动同步轮轴上的传动同步轮开始转动,进而带动主动同步轮轴以及主动同步轮的转动,在主动同步轮的带动下,从动同步轮转动,开环同步带也开始运动,进而带动抬升块上下平移,通过电机转动的方向(顺时针或逆时针)来控制抬升块的运动方向(向上或者向下)。
 
因为抬升块方槽与二级框架的下部的水平方向的方管固定连接,当抬升块上升或下降时,也同时带动了二级框架上升或下降。
 
同理,二级升降电机开始转动,带动二级电机同步轮转动,通过二级闭环同步带的传动,安装在二级主动同步轮轴上的二级传动同步轮开始转动,进而带动二级主动同步轮轴以及二级主动同步轮的转动,在二级主动同步轮的带动下,二级从动同步轮转动,二级开环同步带也开始运动,进而带动二级抬升块的上下位移,通过电机转动的方向(顺时针或逆时针)来控制二级抬升块的运动方向(向上或者向下)。
 
因二级抬升块固定于滑车连接板,故二级抬升块的上下运动能带动二级滑车总成的上下运动。
 
整个二级升降机构,实现了二级滑车总成上下的位移,通过二级滑车总成的带动对外做功。
 
此外,该机构可加入控制系统。
 
上电前,二级框架和二级滑车总成均复位到行程的最低位置。上电后,控制系统会标定最低点位置,只需往控制系统输入所需升高的高度,控制系统就会控制机构进行升降。使用控制系统控制机构升降的方式有两种:逐级升降、同步升降,可在控制系统中设置。
一种二级同步带升降机构的升降方法,升降方式有两种,一种是抬升块和二级抬升块同步升降,一种是先升降抬升块,再升降二级抬升块。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
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