CN106276691B - 机电升降系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了机电升降系统，其包括上平台、下平台、安装于下平台的驱动电机、安装于下平台并且输出端固定连接于上平台的柔性链传动装置、安装于上平台与下平台之间的四组折叠拉杆，四组折叠拉杆分别安装于升降系统的四个拐角处并且对称布置；驱动电机通过传动机构连接柔性链传动装置的柔性链输入轴，驱动电机连接传动机构的驱动件，传动机构的从动件连接柔性链输入轴；利用柔性链传动装置可将水平运动直接转化为垂直运动，这种运动形式运动平稳，重复定位精度高；使得设备在运动控制方面更加精确、可靠、有效；传动柱装置的压缩空间小，与电机减速机组合起来，占用空间小，有利于整体设备的移动，有助于提供更多的空间尺寸用于加强升降台系统的刚性。

Description

机电升降系统
技术领域
本发明涉及一种机电一体化控制的升降系统装置，具体地说是一种基于柔性链、剪刀撑、折叠拉杆、斜拉杆的升降设备。
背景技术
国际和国内使用的剪刀撑升降装置，大都有如下缺点：
1）采用液压方式作为驱动元件，而液压方式存在内泄和重复定位精度差的问题，另外便是在液压元件安装和维护时液压油的泄露和污染问题。
2）剪刀撑结构作为受力件和导向件，其装配间隙和变形量往往达不到技术指标（理论±10mm的晃动量目前国内剪刀撑升降设备生产厂家少有能达标的）。
3）剪刀撑升降机构大部分都用在室内环境下工作，其抗风能力较弱，环境适应性也差。
4）体积大，质量大，剪刀撑要承载力和导向因而做的很厚重。
5）晃动量指标较低，大于±10mm的晃动量。
本发明提供的升降设备主要用于中国第一架商用飞机C919的地面指挥、控制和数据的采集。该产品是为C919的地面指挥系统特别研制的，也是国内第一次使用该产品，它与以往的地面航空指挥用升降设备相比较，具有更高的安全性、稳定性、高精度重复定位性。
发明内容
为解决现有技术的不足以及填补国内市场的空白，本发明的目的是提供一种高稳定性、安全性和方便维护的升降系统设备。
为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下。
机电升降系统，其包括上平台、下平台、安装于下平台的驱动电机、安装于下平台并且输出端固定连接于上平台的柔性链传动装置、安装于上平台与下平台之间的四组折叠拉杆，四组折叠拉杆分别安装于升降系统的四个拐角处并且对称布置；
驱动电机通过传动机构连接柔性链传动装置的柔性链输入轴，驱动电机连接传动机构的驱动件，传动机构的从动件连接柔性链输入轴；
其中，折叠拉杆由两个活动连接的上拉杆、下拉杆组成，上拉杆与下拉杆的活动连接处安装有固定旋转轴，上拉杆、下拉杆可绕固定轴发生偏转，上/下拉杆上设置有可容置另一与之活动连接的拉杆的夹层；上拉杆的顶端铰接于上平台支耳，下拉杆的底部铰接于下平台支耳，上平台支耳与下平台支耳始终在一条直线上运动，上拉杆与下拉杆延伸状态下，上、下平台支耳与固定旋转轴的中心轴线不共线，并且固定旋转轴位于机电升降系统内侧。
上述技术方案的进一步改进。
上拉杆与下拉杆处于伸展状态下，上拉杆与下拉杆的连接位置处还安装有与固定旋转轴中心轴线处于同一水平面的定位件；定位件限制折叠拉杆继续选择，起到限位作用。
上述技术方案的进一步改进。
上平台与下平台之间还安装有两组剪刀撑，两组剪刀撑分别安装于升降系统的长度方向两端侧并且对称布置；剪刀撑由两个交叉连接的剪刀臂组成，两剪刀臂的中间交汇处安装有圆柱，安装于圆柱并且作为两剪刀臂旋转中心的固定轴，圆柱上还安装有套接于固定轴外部的第二铜衬套，第二铜衬套与圆柱连接位置处安装有密封圈；两交叉连接的剪刀臂的上端铰接于上平台，剪刀臂的下端部其中一端铰接于下平台，剪刀臂的下端部的另一端铰接于导向方向沿下平台长度方向延伸的导向机构，剪刀臂的下端部的另一端与导向机构的滑动件相连接。
上述技术方案的进一步改进。
上平台与下平台之间还安装有四组斜拉杆，四组斜拉杆分别安装于升降系统的宽度方向两端侧并且对称布置；斜拉杆呈交叉布置并且安装于升降系统的宽度方向两端面，斜拉杆由短段和长段组成，短段和长段的固定端均安装有挂钩，短段的连接端外部套接有螺纹衬套，螺纹衬套螺纹连接把手螺母的一端，把手螺母的另一端螺纹连接长段的连接端；短段与螺纹衬套之间还安装有尼龙衬套，短段内安装有用于将短段与把手螺母固定的螺钉。
上述技术方案的进一步改进。
驱动电机的输出端连接有一级减速机，一级减速机的输出端通过传动轴连接二级减速机的驱动端，一级减速机的输出轴与传动轴的驱动端通过十字万向联轴器连接，二级减速机的输出端连接对应端侧柔性链传动装置的柔性链输入轴，二级减速机的输出端通过刚性联轴器连接柔性链输入轴的驱动端。
上述技术方案的进一步改进。
一级减速机、二级减速机均为双向输出，一级减速机的双向输出即可驱动两端的二级减速机工作，二级减速机便可驱动升降系统前端以及后端的四个柔性链传动装置工作。
上述技术方案的进一步改进。
上拉杆与下拉杆的活动连接处安装有套接于固定旋转轴外部的第一铜衬套。
本发明的相对于现有技术取得的进步以及优点在于：
（1）利用柔性链传动装置可将水平运动直接转化为垂直运动，这种运动形式运动平稳，重复定位精度高；使得设备在运动控制方面更加精确、可靠、有效；传动柱装置的压缩空间小，与电机减速机组合起来，占用空间小，有利于整体设备的移动，有助于提供更多的空间尺寸用于加强升降台系统的刚性；传动柱装置的运动更加平稳，没有液压升降方式启动和暂停的冲击，有助于提高升降平台的稳定性。
（2）撤收时，固定旋转轴的中心轴线与上、下平台支耳中心组成三点，但三点不共线，因此在柔性柱拉力以及上平台压力、拉杆自重的影响下，使得上平台支耳的压力Fb和下平台支耳的支撑力Fc交汇到固定旋转轴处会产生有一个横向的力Fa，在Fa的作用下，折叠拉杆便会自动沿着撤收方向自动折叠；并且由于三点不共线，避免产生死点，保证机构的正常运行；
（3）晃动量指标小于±10mm。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是升降系统工作状态示意图。
图2是柔性链传动装置示意图。
图3是折叠拉杆结构示意图。
图4是剪刀撑结构示意图。
图5是斜拉杆结构示意图。
图6是升降系统运输状态示意图。
图7是驱动设备原理示意图。
图中1、上平台；2、下平台；3、柔性链存储箱；4、折叠拉杆；5、剪刀撑；6、斜拉杆；7、滑轨；8、驱动电机；9、二级减速机；10、十字万向联轴器；11、刚性联轴器；12、柔性链；13、柔性链输入轴；14、固定旋转轴； 16、定位件； 18、剪刀臂；19、圆柱；20、第二铜衬套；21、固定轴；22、密封圈；23、短段斜拉杆；24、长段斜拉杆；25、螺钉；26、尼龙衬套；27、螺纹衬套；28、把手螺母；29、锁定机构。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
如图1-7所示，机电升降系统，其包括上平台1、下平台2、安装于下平台的驱动电机8、安装于下平台2并且输出端固定连接于上平台1的柔性链传动装置、安装于上平台与下平台之间的四组折叠拉杆4、两组剪刀撑5、四组斜拉杆6，四组折叠拉杆分别安装于升降系统的四个拐角处并且对称布置，两组剪刀撑分别安装于升降系统的长度方向两端侧并且对称布置，四组斜拉杆分别安装于升降系统的宽度方向两端侧并且对称布置。
如图2所示，柔性链传动装置，由柔性链存储箱3、柔性链12及柔性链输入轴13组成，柔性链之间通过转轴相连，并可以顺着轨槽进入存储箱，柔性链12与柔性链输入轴13之间是齿轮啮合的接触形式，通过柔性链输入轴上的齿轮可以带动柔性链12的运动，即使得柔性链在水平与竖直方向之间进行切换；电机8的输出端连接柔性链输入轴13的驱动端，由电机8提供动力，既可以驱动柔性链传动装置的正常工作。申请人检索到现有技术柔性传动柱装置（ZL201010218464.1）中记载了柔性链传动装置的具体结构，故在本申请中不再进行赘述。
如图1所示，更为优化地，柔性链传动装置有四个并且对称布置于下平台2上，驱动电机8的输出端连接有一级减速机，一级减速机的输出端通过传动轴连接二级减速机的驱动端，一级减速机的输出轴与传动轴的驱动端通过十字万向联轴器10连接，二级减速机的输出端连接对应端侧柔性链传动装置的柔性链输入轴13，二级减速机的输出端通过刚性联轴器11连接柔性链输入轴13的驱动端。进一步的改进，一级减速机、二级减速机均为双向输出，一级减速机的双向输出即可驱动两端的二级减速机工作，二级减速机便可驱动升降系统前端以及后端的四个柔性链传动装置工作，从而保证上平台的受力平衡，保证升降机构的稳定性以及高精度。
如图3所示，折叠拉杆4，其由两个活动连接的上拉杆、下拉杆组成，上拉杆与下拉杆的活动连接处安装有固定旋转轴14，上拉杆、下拉杆可绕固定轴14发生偏转，其中，上/下拉杆上设置有可容置另一与之活动连接的拉杆的夹层，即上拉杆上设置有可容置下拉杆的夹层，或者下拉杆上设置有可容置上拉杆的夹层，优选地，上拉杆与下拉杆的活动连接处安装有套接于固定旋转轴14外部的第一铜衬套，降低旋转过程中造成的磨损，提高精准度；上拉杆的顶端铰接有上平台支耳，下拉杆的底部铰接有下平台支耳，上平台支耳与下平台支耳始终在一条直线上运动，上拉杆与下拉杆延伸状态下，上、下平台支耳与固定旋转轴的中心轴线不共线，并且固定旋转轴位于机电升降系统内侧。
上拉杆与下拉杆处于伸展状态下（即工作状态下），上拉杆与下拉杆的连接位置处还安装有与固定旋转轴14中心轴线处于同一水平面的定位件16，所述的定位件16可采用限位半圆轴与限位槽孔的匹配，具体地，限位半圆轴安装于上拉杆，下拉杆安装有与限位半圆轴相匹配并且对限位半圆轴导向限位的限位槽孔。撤收时，固定旋转轴的中心轴线与上、下平台支耳中心组成三点，但三点不共线，因此在柔性柱拉力以及上平台压力、拉杆自重的影响下，使得上平台支耳的压力Fb和下平台支耳的支撑力Fc交汇到固定旋转轴处会产生有一个横向的力Fa，在Fa的作用下，折叠拉杆便会自动沿着撤收方向自动折叠；并且由于三点不共线，避免产生死点，保证机构的正常运行。
如图4所示，剪刀撑5由两个交叉连接的剪刀臂18组成，两剪刀臂18的中间交汇处安装有圆柱19，安装于圆柱19并且作为两剪刀臂旋转中心的固定轴21，优选地，圆柱19上还安装有套接于固定轴21外部的第二铜衬套20，第二铜衬套与圆柱19连接位置处安装有密封圈22，用以提高装置的防护等级；两交叉连接的剪刀臂18的上端铰接于上平台，剪刀臂18的下端部其中一端铰接于下平台，剪刀臂18的下端部的另一端铰接于导向方向沿下平台长度方向延伸的导向机构，剪刀臂18的下端部的另一端与导向机构的滑动件相连接，具体地，剪刀臂18的下端部的另一端铰接有滑块，该滑块与导向方向与下平台长度方向相同的滑轨7相匹配。
如图1、5所示，斜拉杆6呈交叉布置并且安装于升降系统的宽度方向两端面，斜拉杆6由短段23和长段24组成，短段23和长段24的固定端均安装有挂钩，短段23的连接端外部套接有螺纹衬套27，螺纹衬套27螺纹连接把手螺母28的一端，把手螺母28的另一端螺纹连接长段24的连接端；优选地，短段23与螺纹衬套27之间还安装有尼龙衬套26，短段内安装有用于将短段与把手螺母28固定的螺钉25。当使用时，只需要将把手螺母旋上长段24的螺纹并拉紧即可。
如图6所述，上平台上安装有用于对机电升降系统进行锁紧的锁定机构29，该锁定机构可采用现有技术中已经存在的并且具备相同功能的设备来实现，在此不再赘述。
图7为驱动设备原理示意图。该方案驱动传动系统由一台380V交流电机驱动，电机直接带动一级减速机，一级减速机为同轴双向输出，通过两个十字万向联轴器带动二级减速机，二级减速由双向输出轴通过刚性联轴器带动柔性链升降。
举升时，必须先将整个升降系统调平（利用调平系统调平），然后解锁锁定机构29。通过人工按键向控制系统发送指令，指令通过PLC转化后传到驱动电机端，解锁双制动器，同时带动电机的转动。电机通过驱动设备带动柔性链的上升，柔性链顶着上平台再带动折叠拉杆4、剪刀撑5的向上运动（运动过程中斜拉杆6一直放置在上平台中间，且有信号接近开关进行检测，一旦挪动斜拉杆6所有动作立即停止）。当举升到位时（有接近开关电限位），系统停止动作，电机抱闸制动。此时，再将四组斜拉杆6取出，相互斜交叉挂在上下平台上对应支耳处。前后两组分布见图1所示。
撤收时，必须先将斜拉杆6拆下放入下平台对应的存放位置，当存放位置的接近开关点亮时，人工操作撤收系统才会有反应，否则系统不动作。当撤收到位时（也有接近开关点亮）系统停止动作，电机抱闸制动，最后锁上锁定机构29。
驱动电机在启动和停止时为了避免瞬间对升降系统的冲击，在控制系统中给电机增加了变频器，实现电机的软启动，保护系统，提高安全性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明；对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本发明中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或者范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限定于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.机电升降系统，其特征在于：其包括上平台、下平台、安装于下平台的驱动电机、安装于下平台并且输出端固定连接于上平台的柔性链传动装置、安装于上平台与下平台之间的四组折叠拉杆，四组折叠拉杆分别安装于升降系统的四个拐角处并且对称布置；
驱动电机通过传动机构连接柔性链传动装置的柔性链输入轴，驱动电机连接传动机构的驱动件，传动机构的从动件连接柔性链输入轴；
其中，折叠拉杆由两个活动连接的上拉杆、下拉杆组成，上拉杆与下拉杆的活动连接处安装有固定旋转轴，上拉杆、下拉杆可绕固定轴发生偏转，上/下拉杆上设置有可容置另一与之活动连接的拉杆的夹层；上拉杆的顶端铰接于上平台支耳，下拉杆的底部铰接于下平台支耳，上平台支耳与下平台支耳始终在一条直线上运动，上拉杆与下拉杆延伸状态下，上、下平台支耳与固定旋转轴的中心轴线不共线，并且固定旋转轴位于机电升降系统内侧；
上平台与下平台之间还安装有两组剪刀撑，两组剪刀撑分别安装于升降系统的长度方向两端侧并且对称布置；剪刀撑由两个交叉连接的剪刀臂组成，两剪刀臂的中间交汇处安装有圆柱，安装于圆柱并且作为两剪刀臂旋转中心的固定轴，圆柱上还安装有套接于固定轴外部的第二铜衬套，第二铜衬套与圆柱连接位置处安装有密封圈；两交叉连接的剪刀臂的上端铰接于上平台，剪刀臂的下端部其中一端铰接于下平台，剪刀臂的下端部的另一端铰接于导向方向沿下平台长度方向延伸的导向机构，剪刀臂的下端部的另一端与导向机构的滑动件相连接。
2.根据权利要求1所述的机电升降系统，其特征在于：上平台与下平台之间还安装有四组斜拉杆，四组斜拉杆分别安装于升降系统的宽度方向两端侧并且对称布置；斜拉杆呈交叉布置并且安装于升降系统的宽度方向两端面，斜拉杆由短段和长段组成，短段和长段的固定端均安装有挂钩，短段的连接端外部套接有螺纹衬套，螺纹衬套螺纹连接把手螺母的一端，把手螺母的另一端螺纹连接长段的连接端；短段与螺纹衬套之间还安装有尼龙衬套，短段内安装有用于将短段与把手螺母固定的螺钉。
3.根据权利要求1所述的机电升降系统，其特征在于：驱动电机的输出端连接有一级减速机，一级减速机的输出端通过传动轴连接二级减速机的驱动端，一级减速机的输出轴与传动轴的驱动端通过十字万向联轴器连接，二级减速机的输出端连接对应端侧柔性链传动装置的柔性链输入轴，二级减速机的输出端通过刚性联轴器连接柔性链输入轴的驱动端。
4.根据权利要求3所述的机电升降系统，其特征在于：一级减速机、二级减速机均为双向输出，一级减速机的双向输出即可驱动两端的二级减速机工作，二级减速机便可驱动升降系统前端以及后端的四个柔性链传动装置工作。
5.根据权利要求2、3、4中任意一项所述的机电升降系统，其特征在于：上拉杆与下拉杆的活动连接处安装有套接于固定旋转轴外部的第一铜衬套。
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