CN106348218A - 一种吊篮机构和起吊运输装置 - Google Patents

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赵景山
国汝君
王立平
关立文
郭立杰
南博华
张崇印
连爱珍
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Tsinghua University
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    • B66F11/00—Lifting devices specially adapted for particular uses not otherwise provided for
    • B66F11/04—Lifting devices specially adapted for particular uses not otherwise provided for for movable platforms or cabins, e.g. on vehicles, permitting workmen to place themselves in any desired position for carrying out required operations
    • B66F11/042—Lifting devices specially adapted for particular uses not otherwise provided for for movable platforms or cabins, e.g. on vehicles, permitting workmen to place themselves in any desired position for carrying out required operations actuated by lazy-tongs mechanisms or articulated levers
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种吊篮机构和起吊运输装置，包括：吊篮，底部与所述吊篮连接的纵向伸缩臂，底部与所述纵向伸缩臂连接的多级驱动机构，对所述多级驱动机构进行驱动的驱动模块；所述纵向伸缩臂在侧向上为超静定结构；所述超静定结构包括n面剪叉机构及连接每面剪叉机构铰接点的正多边形连接结构；所述多级驱动机构位于所述纵向伸缩臂内部中心，所述多级驱动机构的顶部与所述纵向伸缩臂的顶部连接；所述驱动模块设置于所述多级驱动机构的顶部。通过纵向伸缩臂在侧向上的超静定结构保证侧向刚度，通过多级驱动机构保证纵向刚度和定位精度，从而保证吊篮在移动时的平稳性和可靠性，可应用在飞机制造等需要大范围空间移动的领域。

Description

一种吊篮机构和起吊运输装置
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种吊篮机构和起吊运输装置。
背景技术
吊篮机构作为可以在大工作空间移动的空间工作平台，可以为飞机制造等需要大范围空间移动的工作领域提供很大的方便。工作过程中，吊篮不仅要完成空间位置的转换，还要保证在负载一定重量的前提下，能够保证平稳运行，这就要求其在纵向和侧向上有很大的刚度。
现存吊篮一般采用钢丝绳驱动和牵引，能够实现吊篮的升降，并配合移动副实现吊篮位置的改变；美国波音公司在飞机喷涂过程中使用的吊篮，其纵向伸缩臂为逐级伸缩的套筒结构，需要配合导向机构使用，其侧向刚度由导向机构保持，成本很高。
目前吊篮的纵向驱动主要由钢丝绳完成，没有相应的导向机构。导致其纵向上刚度难以保证，存在震颤现象；侧向上的刚度也无法保证，性能有待提升。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种吊篮机构和起吊运输装置。所述技术方案如下：
一种吊篮机构和起吊运输装置，包括：
吊篮，底部与所述吊篮连接的纵向伸缩臂，底部与所述纵向伸缩臂连接的多级驱动机构，对所述多级驱动机构进行驱动的驱动模块；
所述纵向伸缩臂在侧向上为超静定结构；所述超静定结构包括n面剪叉机构及连接每面剪叉机构铰接点的正n边形连接结构；
所述多级驱动机构位于所述纵向伸缩臂内部中心，所述多级驱动机构的顶部与所述纵向伸缩臂的顶部连接；
所述驱动模块设置于所述多级驱动机构的顶部。
可选地，所述纵向伸缩臂内设置有至少两层所述在侧向上的超静定结构；每层所述超静定结构通过所述n面剪叉机构及连接每面剪叉机构铰接点的正n边形连接结构组成。
可选地，所述剪叉机构包括：长连杆、短连杆、顶部转动副、端部转动副以及中部转动副；
所述顶部转动副设置于所述纵向伸缩臂的两端，与所述正n边形连接结构的一个顶点铰接；
两个所述短连杆通过顶部转动副铰接；两个所述长连杆的中点通过所述中部转动副交叉铰接；每层剪叉机构的长连杆的端点通过所述端部转动副铰接。
可选地，所述多级驱动机构为m级驱动机构，所给出的实施例为五级驱动机构，具体包括：
第一级驱动丝杆、第二级驱动丝杆、第三极驱动丝杆、第四级驱动丝杆、第五级驱动丝杆。
可选地，所述驱动模块包括：推力滚子轴承座、传动轴、推力滚子轴承、传动齿轮、第一圆柱滚子轴承以及第二圆柱滚子轴承；
所述推力滚子轴承的外圈与所述推力滚子轴承座的内壁为过渡配合；所述推力滚子轴承的内圈与所述传动轴的第二级台阶为过渡配合，并靠所述传动轴的第一级台阶进行定位，所述传动齿轮靠第二级台阶进行定位，并与之过盈配合，所述第一圆柱滚子轴承和所述第二圆柱滚轴承与所述传动轴的第三级台阶过渡配合。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明设计合理，结构简单，材料利用率高，有效降低了产品自重和制造成本，能够实现吊篮在纵向的大范围伸缩运动。运用功能独立化设计原理，通过纵向伸缩臂在侧向上的超静定结构保证侧向上的刚度，通过多级驱动机构保证纵向上的刚度，从而保证吊篮在移动时的平稳性，可应用在飞机制造等需要大范围空间移动的领域中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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是本发明实施例提供的一种吊篮机构和起吊运输装置的总体结构伸长状态图；
图2是本发明实施例提供的一种吊篮机构和起吊运输装置的总体结构收缩状态图；
图3是本发明实施例提供的多级丝杆驱动机构示意图；
图4是本发明实施例提供的驱动模块结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一层剪叉机构示意图；
图6是本发明实施例提供的一组剪叉串联机构示意图。
图中：1—吊篮；2—纵向伸缩臂；3—多级驱动机构；3a—第一级驱动丝杆；3b—第二级驱动丝杆；3c—第三级驱动丝杆；3d—第四级驱动丝杆；3e—第五级驱动丝杆；4—驱动模块；5—推力滚子轴承座；6—传动轴；7—推力滚子轴承；8—传动齿轮；9a—第一圆柱滚子轴承；9b—第二圆柱滚子轴承；10—顶部转动副；11—端部转动副；12—中部转动副；13—长连杆；14—短连杆；15—正多边形连接结构。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种吊篮机构和起吊运输装置，参见图1和图2，包括：
吊篮1，底部与所述吊篮连接的纵向伸缩臂2，底部与所述纵向伸缩臂2连接的多级驱动机构3，对所述多级驱动机构3进行驱动的驱动模块4；
所述纵向伸缩臂2在侧向上为超静定结构；所述超静定结构n(n≥3)面剪叉机构及连接每面剪叉机构铰接点的正n边形连接结构；
具体地，纵向伸缩臂2由n(n≥3)面剪叉机构(本实施例中为四面剪叉机构)及连接每面剪叉机构铰接点的正多边形连接结构15组成，形成侧向上的超静定结构；多级驱动机构3由m(m≥2)级丝杆螺母构成，位于纵向伸缩臂2内部中心，其顶部与纵向伸缩臂顶部连接。采用功能独立化思想进行设计，通过纵向伸缩臂2在侧向上形成的超静定结构提供侧向刚度保持作用，通过多级驱动机构3提供纵向刚度保持作用。本实施例中的正多边形连接结构为正四边形结构，并采用四面剪叉机构，可根据实际情况取三面或三面以上。
所述多级驱动机构3位于所述纵向伸缩臂2内部中心，所述多级驱动机构的顶部与所述纵向伸缩臂的顶部连接；
所述驱动模块4设置于所述多级驱动机构3的顶部。
可选地，参见图3，本实施例中，多级驱动机构3由5级丝杆螺母构成；
具体地，本实施例中，所述多级驱动机构3为五级驱动机构，包括：
第一级驱动丝杆3a、第二级驱动丝杆3b、第三极驱动丝杆3c、第四级驱动丝杆3d、第五级驱动丝杆3e；并与驱动模块4连接。
可选地，参见图4，所述驱动模块包括：推力滚子轴承座5、传动轴6、推力滚子轴承7、传动齿轮8、第一圆柱滚子轴承9a以及第二圆柱滚子轴承9b。
其中推力滚子轴承7的外圈与推力滚子轴承座5的内壁为过渡配合，推力滚子轴承7内圈与传动轴6的第二级台阶为过渡配合，并靠传动轴6的第一级台阶进行定位，传动齿轮8靠第二级台阶进行定位，两者为过盈配合，第一圆柱滚子轴承9a和第二圆柱滚轴承9b与传动轴6的第三级台阶过渡配合。
参见图5和图6，可选地，所述纵向伸缩臂2在侧向上为超静定结构；所述超静定结构包括n面剪叉机构(n≥3)及连接每面剪叉机构铰接点的正多边形连接结构15；本实施例中为四面剪叉机构；所述纵向伸缩2内设置有至少两层所述侧向上的超静定结构；每层所述超静定结构通过所述包括n(n≥3)面剪叉机构及连接每面剪叉机构铰接点的正n边形连接结构组成。
所述剪叉机构包括：长连杆13、短连杆14、顶部转动副10、端部转动副11以及中部转动副12；
所述顶部转动副10设置于所述纵向伸缩臂2的顶部，与所述正多边形连接结构15的一端铰接；
两个所述短连杆14通过所述顶部转动副10铰接；两个所述长连杆13的中点通过所述中部转动副12交叉铰接；每层剪叉机构的长连杆13的端点通过所述端部转动副11铰接。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明设计合理，结构简单，材料利用率高，有效降低了产品自重和制造成本，能够实现吊篮在纵向的大范围伸缩运动。运用功能独立化设计原理，通过纵向伸缩臂在侧向上的超静定结构保证侧向上的刚度，通过多级驱动机构保证纵向上的刚度，从而保证吊篮在移动时的平稳性，可应用在飞机制造等需要大范围空间移动的领域中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种吊篮机构和起吊运输装置，其特征在于，包括：
吊篮，底部与所述吊篮连接的纵向伸缩臂，底部与所述纵向伸缩臂连接的多级驱动机构，对所述多级驱动机构进行驱动的驱动模块；
所述纵向伸缩臂在侧向上为超静定结构；所述超静定结构包括n面剪叉机构及连接每面剪叉机构铰接点的正n边形连接结构；
所述多级驱动机构位于所述纵向伸缩臂内部中心，所述多级驱动机构的顶部与所述纵向伸缩臂的顶部连接；
所述驱动模块设置于所述多级驱动机构的顶部。
2.根据权利要求1所述的吊篮机构和起吊运输装置，其特征在于，
所述纵向伸缩臂内设置有至少两层所述在侧向上的超静定结构；每层所述超静定结构包括n面剪叉机构及连接每面剪叉机构铰接点的正n边形连接结构。
3.根据权利要求1所述的吊篮机构和起吊运输装置，其特征在于，
所述剪叉机构包括：长连杆、短连杆、顶部转动副、端部转动副以及中部转动副；
所述顶部转动副设置于所述纵向伸缩臂的顶部，与所述正n边形连接结构的一个顶点铰接；
所述两个短连杆通过所述顶部转动副铰接；两个所述长连杆的中点通过所述中部转动副交叉铰接；每层剪叉机构的长连杆的端点通过所述端部转动副铰接。
4.根据权利要求1所述的吊篮机构和起吊运输装置，其特征在于，所述多级驱动机构为m级驱动机构，所给出的实施例为五级驱动机构，具体包括：
第一级驱动丝杆、第二级驱动丝杆、第三极驱动丝杆、第四级驱动丝杆、第五级驱动丝杆。
5.根据权利要求1所述的吊篮机构和起吊运输装置，其特征在于，所述驱动模块包括：推力滚子轴承座、传动轴、推力滚子轴承、传动齿轮、第一圆柱滚子轴承以及第二圆柱滚子轴承；
所述推力滚子轴承的外圈与所述推力滚子轴承座的内壁为过渡配合；所述推力滚子轴承的内圈与所述传动轴的第二级台阶为过渡配合，并靠所述传动轴的第一级台阶进行定位，所述传动齿轮靠第二级台阶进行定位，并与之过盈配合，所述第一圆柱滚子轴承和所述第二圆柱滚轴承与所述传动轴的第三级台阶过渡配合。
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