CN103342310B - 一种升降承重装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种升降承重装置，该升降承重装置包括升降部、支撑部和动力部，所述升降部包括升降架、底座、张紧轮组，所述升降架活动连接在底座上，所述张紧轮组固定安装在底座上，所述底座活动连接在支撑部上，所述支撑部上设有两个动力部，所述动力部位于升降部两侧，所述升降部与动力部之间通过一根同步带连接，所述同步带与动力部之间啮合连接，所述同步带与升降架一端活动连接，与升降架另一端固定连接，所述同步带穿过张紧轮组呈纵横分布。通过优化传动机构，采用同步带传动，使升降承重装置能够基于一套传动机构就能实现在水平方向和竖直方向上的位移动作。工作过程中噪音低，能耗小；不同动作之间的转换连贯，工作效率高。

Description

一种升降承重装置

技术领域

本发明涉及一种具有升降和平移功能的升降承重装置。

背景技术

在灌装包装领域中需要将物品在竖直方向和水平方向上进行搬运，以便完成包装、装箱、输送等操作。现有技术中常采用机器人和具备升降平移功能的升降承重装置来完成搬运。机器人具有多轴转向功能，能在空间内形成立体的运动轨迹，但机器人价格高，编程、调试和保养维护困难，在灌装包装领域机器人应用范围比较窄，常被应用在同步抓取操作技术中，即在两个同步运动的设备之间进行物品搬运操作，在此使用环境下机器人的功能用尽。因此在竖直方向和水平方向上进行搬运的使用环境中采用机器人未能达到最佳的设计方案。升降承重装置结构简单，功能单一，可以完全适用于竖直方向和水平方向的搬运操作。现有技术中该升降承重装置包括两个部分，水平移动部和竖直升降部。水平移动部分由链条、机架、电机、链轮、滑动组件组成。机架上设有两个链轮，每个链轮上安装一个电机，链条安装在链轮上支撑展开，滑动组件与链轮固定连接、还与机架活动连接，链条运动时滑动组件跟随链条一起水平直线运动。竖直升降部同样也由链条、机架、电机、链轮、滑动组件组成，链条运动时该处的滑动组件同能与链条一起竖直直线运动，区别与前者，该处滑动组件上安装有载物机构，例如载物箱、挂钩、吸盘等。工作时水平移动部工作带动竖直升降部在水平方向上直线运动，当水平移动部暂停后竖直升降部工作带动载物机构在竖直方向上直线运动。

虽然现有技术中的升降承重装置能够适用于竖直方向和水平方向的搬运操作，但是在实际使用过程中存在使用缺陷，动作慢，这与该设备采用链条传动有关。另外，水平移动部需要克服由于竖直升降部产生的摩擦力，竖直升降部重量大，导致水平移动部在电机选型时必须选用比竖直升降部所用电机的功率大的电机，以保证整个设备正常运作，该设计缺陷导致该装置还存在能耗大的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是通过采用同步带传动机构，解决动作慢和能耗大的问题，本发明的目的在于提供一种工作效率高、噪音低、能耗低的升降承重装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：该升降承重装置包括升降部、支撑部和动力部，所述升降部包括升降架、底座、张紧轮组，所述升降架活动连接在底座上，所述张紧轮组固定安装在底座上，所述底座活动连接在支撑部上，所述支撑部上设有两个动力部，所述动力部位于升降部两侧，所述升降部与动力部之间通过一根同步带连接，所述同步带与动力部之间啮合连接，所述同步带与升降架一端活动连接，与升降架另一端固定连接，所述同步带穿过张紧轮组呈纵横分布。

整个升降承重装置的升降部与动力部之间只用一根同步带传动连接，同步带缠绕形成十字型。通过动力部进行同向运转和反向运转来驱使同步带工作，最终形成水平位移动作和竖直位移动作。该升降承重装置的结构中只有位于支撑部上的两个动力部，支撑部在搬运动作中处于静止状态，而升降部结构简单，重量非常轻，所以动力部只需提供相对较小的驱动力即可驱动整个装置。

升降部结构简单、重量轻，作为本发明的优选，所述升降架包括四根导柱、顶板、带轮和安装板，所述导柱一端与顶板固定连接，另一端与安装板固定连接，所述导柱在顶板与安装板之间呈矩阵排列，所述带轮活动安装在顶板上，所述同步带与带轮之间啮合连接，所述同步带与安装板之间固定连接，所述底座上设有四个通孔，所述通孔呈矩阵排列在底座上，所述升降架通过导柱安装在通孔内与底座活动连接。

升降部整个类似框架结构，它在同步带的拉动作用下随同步带顺势运动。但是升降部只能在同一时间内做水平位移动作或者竖直位移动作，因为同步带由一套驱动机构驱动即两个动力部，动力部都输出同向的动力时升降部做水平位移动作，动力部输出反向的动力时升降部做竖直位移动作。

由于升降部结构简单、重量轻，故升降部在水平位移动作和竖直位移动作之间过渡所需时间极小，能够形成从水平位移动作到竖直位移动作的连贯转变，也可以形成从竖直位移动作到水平位移动作的连贯转变。

同步带的纵横分布结构是升降承重装置实现水平和竖直运动的关键结构。该纵横分布结构包括两种形式，一种是指同步带整体呈平行四边形，另一种是指同步带整体呈十字形。本技术方案中优选十字形的同步带，它的四端中有三端都是和带轮啮合，剩下一端固定在升降架上。十字形的分布结构通过张紧轮组的导向作用实现，作为本发明的优选，所述张紧轮组包括四个张紧轮，所述张紧轮呈矩阵排列，所述四个张紧轮都与同步带活动连接。同步带光滑面与张紧轮接触，相对于整个张紧轮组，每个张紧轮与同步带的接触面都位于张紧轮组的内侧。张紧轮组位于运动轨迹的中心位置，也是升降部主要受力部位。

升降部与支撑部之间的连接方式为活动连接，作为本发明的优选，所述底座与支撑部之间通过滑道机构活动连接。

滑道机构具有最佳的直线运动特性，它确保升降部可以在支撑部上做直线位移运动，从而为水平位移动作的线性特征提供保障。作为本发明的优选，所述滑道机构包括导轨和滑块，所述导轨嵌入在滑块内并与滑块活动连接。滑块与导轨之间滑动摩擦。该滑道机构还可以为滚轮和导轨的组合结构，滚轮与导轨之间滚动摩擦，但是该结构体积比本发明的优选方案大。

升降部在同步带的拉动作用下，可以做水平位移的距离最多为两个动力部之间的距离。为使升降部在做水平位移动作时脱离滑道机构，作为本发明的优选，所述导轨长度大于两个动力部之间的间距。这样确保了升降部与支撑部之间始终能通过滑道机构活动连接。

为使支撑部受力更加平稳，作为本发明的优选，所述支撑部至少包括两根横梁，所述横梁之间平行，所述横梁位于底座的两侧。这样支撑部在对称位置上受到支撑力，使支撑部处于受力平衡的状态。

动力部是该升降承重装置唯一的动力来源，动力提供过程中需要满足水平位移动作和竖直位移动作的加速要求，作为本发明的优选，所述动力部包括电机和减速器，所述电机与减速器固定连接，所述电机通过减速器固定在支撑部上。该电机可以采用在速度、加速度、减速度等方面能够精确控制的伺服电机。

根据动力部的布置，作为本发明的优选，所述张紧轮组位于升降架内部。这样便于同步带能处于同一竖直工作面内。

为增加该升降承重装置的动作可靠性，作为本发明的优选，所述底座上设有限位传感器Ⅰ，所述支撑部上设有两个限位传感器Ⅱ。基于限位传感器可实现反馈控制功能，反馈控制功能限定动作范围，因而可以增加动作可靠性。

本发明采用上述技术方案：通过优化传动机构，采用同步带传动，使升降承重装置能够基于一套传动机构就能实现在水平方向和竖直方向上的位移动作。工作过程中噪音低，能耗小；不同动作之间的转换连贯，工作效率高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步具体说明。

图1为本发明一种升降承重装置的结构示意图Ⅰ；

图2为本发明一种升降承重装置的结构示意图Ⅱ。

具体实施方式

如图1、2所示，升降承重装置包括升降部、支撑部和动力部。升降部包括了升降架、底座1、张紧轮组；升降架为框架结构，包括顶板2、安装板3、导柱4和带轮5，导柱4两端分别固定安装和顶板2，并且在安装板3和顶板2之间固定有四根导柱4，导柱4呈矩阵排列。顶板2上设有通孔，带轮5通过转轴固定安装在顶板2上并且位于该通孔内，带轮5表面设有传动直齿。底座1上设有四个对应于导柱4的通孔，该通孔呈矩阵分布在底座1上，导柱4安装在通孔内，使得导柱4可以在底座1上相对底座1滑动，进而形成升降架与底座1活动连接的连接关系。张紧轮组包括两块侧板6和四个张紧轮7，侧板6位于张紧轮7两端，四个张紧轮7在侧板6之间呈矩阵排列；张紧轮组固定在底座1的下部，它还位于升降架内部。支撑部包括两根横梁8，横梁8之间呈平行的位置关系；横梁8位于底座1的下部。横梁8与底座1之间都设有滑道机构，该滑道机构包括滑块9和导轨10，滑块9上设有与导轨10横截面相同的滑槽，导轨10嵌入滑槽内与滑块9活动连接。滑块9固定在底座1上，导轨10固定在横梁8上。底座1两侧都通过滑道机构与支撑部活动连接。动力部包括伺服电机11和减速器12，伺服电机11与减速器12固定连接在一起，电机通过减速器12固定在横梁8上，减速器12的动力输出端设有表面带直齿的带轮。在横梁8的两端分别安装有一个动力部，两个动力部上的带轮都处于同一工作平面内。

升降部与动力部之间通过一根同步带13连接，它在张紧轮组的导向作用下形成朝向四个方向伸出的形状。张紧轮7与同步带13的背面接触，同步带13的背面没有设置传动直齿,其另一面设有传动直齿。每个张紧轮7与同步带13的接触面都位于整个张紧轮组的内侧。底座1上开设有便于同步带13通过的通孔，故同步带13的一端缠绕经过顶板2处的带轮5，并且同步带13与带轮5之间啮合连接；同步带13一端与安装板3固定连接；同步带13剩余两端缠绕经过动力部的带轮并与该带轮啮合连接。由此，同步带13在升降部、动力部之间展开形成十字形。

导轨10长度大于两个动力部上的带轮之间的距离，升降部可以沿导轨10滑道至任意动力部所在位置。为了能限定升降部在导轨10上的运动范围，在横梁8上安装有两个限位传感器Ⅱ15，一个限位传感器Ⅱ15位于导轨10的一端，另一个限位传感器Ⅱ15位于同一根导轨10的另一端，两个限位传感器Ⅱ15之间的距离就是该升降部在导轨10上的运动范围。在底座1上还设有限位传感器Ⅰ14，限位传感器Ⅰ14所在位置在顶板2的运动范围内，当顶板2处于限位传感器Ⅰ14的检测区时限位传感器Ⅰ14即可发出信号。

初始状态时升降架位于一侧，该侧刚好是其中一个限位传感器Ⅱ15的检测区，升降架处于高位。使用时升降承重装置要在安装板3下部固定吸盘，吸盘作用在于吸取物品部件。工作时，升降部需要下降至低位，以便吸盘靠近并接触吸取物品，为此两个伺服电机11逆向同速转动，使得升降架左侧的带轮逆时针转动、升降架右侧的带轮顺时针转动。这样，升降架两侧的同步带13都向下运动，同步带13向横梁8下部集中。最后，升降架完成下降运动。底座1处于限位传感器Ⅰ14时，限位传感器Ⅰ14发出信号，以便伺服电机11在此时暂停转动。待吸取物品后两个伺服电机11逆向转动，但与此前转动方向相反，升降架左侧的带轮顺时针转动、升降架右侧的带轮逆时针转动。升降架两侧的同步带13都向上运动，同步带13向横梁8上部集中；升降架完成上升运动后处于高位。

竖直升降运动即竖直位移运动完成后，吸取物品的升降架需要做水平位移动作来搬运物品，此时两个伺服电机11同向转动，升降架左侧的伺服电机11逆时针转动，升降架右侧的伺服电机11也逆时针转动。由于升降架一端通过带轮5与同步带13连接，另一端与同步带13固定连接，故同步带13整体做逆时针转动，升降架向右方移动。移动过程中升降部通过滑道机构在支撑部上做水平位移动作。当滑块9进入处于另一端的限位传感器Ⅱ15的检测区时，限位传感器Ⅱ15发出信号，以便两个伺服电机11暂停工作。升降架到达预定工位后经过一个竖直升降运动过程，将吸取的物品放置在预定区域。接着，两个伺服电机11做与此前相反方向的转动，使升降架向左侧运动，直至升降架回到初始状态。

重复上述竖直位移运动和水平位移运动即可完成物品搬运操作。在此过程中只通过两个伺服电机11的转动方向即可控制升降架的工作位置，相比现有技术中需要两套独立的动力机构才能完成搬运操作，该升降承重装置明显具有结构简单的特征，由此，还具有了动作速度快、能耗低的优点，可以有效提高工作效率和节约生产成本。

Claims (9)

1.一种升降承重装置，其特征在于：所述升降承重装置包括升降部、支撑部和动力部，所述升降部包括升降架、底座(1)、张紧轮组，所述升降架活动连接在底座(1)上，所述张紧轮组固定安装在底座(1)上，所述底座(1)活动连接在支撑部上，所述支撑部上设有两个动力部，所述动力部位于升降部两侧，所述升降部与动力部之间通过一根同步带(13)连接，所述同步带(13)与动力部之间啮合连接，所述同步带(13)与升降架一端活动连接，与升降架另一端固定连接，所述张紧轮组包括四个张紧轮(7)，所述张紧轮(7)呈矩阵排列，所述四个张紧轮(7)都与同步带(13)活动连接，所述同步带(13)穿过张紧轮组呈纵横分布，所述同步带(13)缠绕形成十字型。

2.根据权利要求1所述升降承重装置，其特征在于：所述升降架包括四根导柱(4)、顶板(2)、带轮(5)和安装板(3)，所述导柱(4)一端与顶板(2)固定连接，另一端与安装板(3)固定连接，所述导柱(4)在顶板(2)与安装板(3)之间呈矩阵排列，所述带轮(5)活动安装在顶板(2)上，所述同步带(13)与带轮(5)之间啮合连接，所述同步带(13)与安装板(3)之间固定连接，所述底座(1)上设有四个通孔，所述通孔呈矩阵排列在底座(1)上，所述升降架通过导柱(4)安装在通孔内与底座(1)活动连接。

3.根据权利要求1所述升降承重装置，其特征在于：所述底座(1)与支撑部之间通过滑道机构活动连接。

4.根据权利要求3所述升降承重装置，其特征在于：所述滑道机构包括导轨(10)和滑块(9)，所述导轨(10)嵌入在滑块(9)内并与滑块(9)活动连接。

5.根据权利要求4所述升降承重装置，其特征在于：所述导轨(10)长度大于两个动力部之间的间距。

6.根据权利要求1所述升降承重装置，其特征在于：所述支撑部至少包括两根横梁(8)，所述横梁(8)之间平行，所述横梁(8)位于底座(1)的两侧。

7.根据权利要求1所述升降承重装置，其特征在于：所述动力部包括电机和减速器(12)，所述电机与减速器(12)固定连接，所述电机通过减速器(12)固定在支撑部上。

8.根据权利要求1所述升降承重装置，其特征在于：所述张紧轮组位于升降架内部。

9.根据权利要求1所述升降承重装置，其特征在于：所述底座(1)上设有限位传感器Ⅰ(14)，所述支撑部上设有两个限位传感器Ⅱ(15)。