CN106495051A - 一种用于大负载小空间的二级电动升降机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大负载小空间的二级电动升降机构，由电机、传动齿轮对、立轴、内丝杠螺杆、内丝杠螺母、外丝杠螺杆、外丝杠螺母、内套筒、中套筒、外套筒、一级导轨、一级滑块、二级导轨、二级滑块组成。所述机构传动原理为电机带动传动齿轮对转动，传动齿轮对带动立轴转动，内丝杠螺杆与内丝杠螺母产生相对滑动，使内丝杠螺杆上升。当内丝杠螺杆上升至顶端时，外套筒上的挡块与中套筒上凸出的挡块相接触，外丝杠螺杆带动内丝杠螺杆、内丝杠螺母、中套筒和外套筒同时上升。当外套筒下降时，内丝杆螺杆先下降，外丝杠螺杆再下降。本发明相比现有技术，采用电机驱动，占用空间体积小、产生推力大。

Description

一种用于大负载小空间的二级电动升降机构

技术领域

本发明涉及机械结构领域，尤其涉及一种用于大负载小空间的二级电动升降机构。

背景技术

目前，一些主要的升降机构包括导轨升降机构、折臂式升降机构、剪叉式升降机构、螺旋式升降机构和机械式多级升降机构等。导轨升降机构、折臂式升降机构承载能力较小，所需空间较大。剪叉式升降机构横向尺寸较大，需要的横向空间较大，而螺旋式升降机构在高度方向尺寸较大。传统的机械式多级升降机构一般采用三立柱式或四立柱式结构，通过传动轴、转向箱的联动，保证所有立柱同时升降，而这对加工精度和安装精度带来较高的要求，同时三立柱或四立柱升降机构所占的空间较大。

现有的大负载升降机构多采用液压缸驱动，动力充沛，动作灵活，但液压缸的密封件均为塑胶产品，易老化，容易造成漏油失压的危险。也有一部分采用气动推杆驱动，造价低、动作灵活、适于装配，但是故障率较高，对缸体的密封系统要求很高，稍有质量瑕疵，即出现高压气体泄露情况。因此现有技术存在的主要缺陷是大负载升降结构所需空间大；采用液压和气压等驱动装置，故障率较高，易出现漏油失压和高压气体泄露等问题。故需要一种方案解决上述缺陷。

发明内容

技术问题：为了解决大负载升降结构需要空间大，驱动装置易出现漏油失压和高压气体泄露的问题，本发明提出了一种用于大负载小空间的二级电动升降机构。

技术方案：本发明的一种用于大负载小空间的二级电动升降机构，该机构包括电机、传动齿轮对、立轴、内丝杠螺杆、内丝杠螺母、外丝杠螺杆、外丝杠螺母、内套筒、中套筒、外套筒、一级导轨、一级滑块、二级导轨、二级滑块组成；

内套筒、中套筒、外套筒分别为中空结构，中套筒套设于内套筒外表面且其活动连接，外套筒套设于中套筒外表面且其活动连接；电机、传动齿轮对、立轴、内丝杠螺杆、内丝杠螺母、外丝杠螺杆、外丝杠螺母设置在内套筒内部；

电机与传动齿轮对活动连接，传动齿轮对中的大齿轮固定在立轴上；传动齿轮对转动，带动立轴转动；

内丝杠螺杆和外丝杠螺杆分别设置于立轴上，且外丝杠螺杆套设于内丝杠螺杆外表面；外丝杠螺母固定在立轴上部，内丝杠螺母固定在外丝杠螺杆上部；外丝杠螺杆与外丝杠螺母之间的螺纹摩擦力矩大于内丝杠螺杆与内丝杠螺母之间的摩擦力矩，内丝杠螺杆与内丝杠螺母先相对运动，然后外丝杠螺杆与外丝杠螺母之间再产生相对运动；

内丝杠螺杆的顶端与外套筒上部的下表面接触，当电机正转时，电机通过减速换向齿轮对带动立轴转动，使内丝杠螺杆转动，内丝杠螺杆顶着外套筒上升；内丝杠螺杆螺纹长度与外套筒的最大行程相同，当外套筒中部向内凸出的挡块与中套筒上部向外凸出的挡块接触时，内丝杠螺杆上升至螺纹终止处，内丝杠螺杆停止转动，由于外丝杠螺母固定，外丝杠螺杆开始上升；内丝杠螺母固定在外丝杠螺杆上，此后内丝杠螺杆与外丝杠螺杆之间没有相对运动，外丝杠螺杆带动内丝杠螺母、内丝杠螺杆、外套筒和中套筒同时上升，最终带动固定在外套筒上的工作平台实现上升运动；

当电机反转时，电机通过减速换向齿轮对带动立轴转动，使内丝杠螺杆下降；外套筒由于重力作用随着内丝杠螺杆一起下降，当内丝杠螺杆下降至螺纹终止处时，外套筒上端面压在中套筒上部向外凸出的挡块上；此后外丝杠螺开始转动并向下运动，同时带动内丝杠螺母、内丝杠螺杆一起下降，外套筒和中套筒在重力作用下也随着一起下降；

一级导轨固定在中套筒的外侧，一级滑块固定在外套筒的内侧；二级导轨固定在内套筒7的外侧，二级滑块固定在中套筒的内侧；一级导轨和一级滑块对称分布于中套筒筒壁的两侧，二级导轨和二级滑块对称分布于内套筒7筒壁的两侧。

优选的，外套筒上端封闭或半封闭结构，上升或下降过程中，外套筒的上端内表面与内丝杠螺杆上端面均保持接触；内套筒下部为中空结构，上部为部分挖空，立轴、内丝杠螺杆、内丝杠螺母、外丝杠螺杆和外丝杠螺母穿过内套筒挖空处。

优选的，中套筒上部有向外凸出的挡块，外套筒中部有向内凸出的挡块，当外套筒上的挡块与中套筒上的挡块相接触时，外丝杠螺杆与外丝杠螺母之间产生相对运动。

优选的，内丝杠螺杆先上升/下降，外丝杆螺杆再上升/下降。

有益效果：

1.本发明采用两级传动机构，由内丝杠螺杆、内丝杠螺母、外丝杠螺杆、外丝杠螺母组成。外丝杠螺母固定在立轴内，内丝杠螺母固定在外丝杠螺杆内，根据内外丝杠螺母与螺杆摩擦力的不同，内丝杠螺杆先运动，外丝杠螺杆再运动，在保证上升高度的同时，极大的降低了高度空间。

2.本发明采用二级导向机构，一级导轨和一级滑块位于外套筒与中套筒之间，分布在筒壁的左右两侧，二级导轨和二级滑块位于中套筒与内套筒之间，分布在筒壁的前后两侧，这四个平面分别平行直立使用2根导轨，每根导轨用2个滑块，使二级电动升降机构具有较高的刚度，在升降过程中运行平稳。

3.中套筒上和外套筒均有挡块，在上升或下降运动过程中，挡块接触时，能实现两级传动机构级数的转换。

4.本发明的内套筒下部为中空结构，可放置驱动元件及控制单元等。上部为部分挖空，立轴、内丝杠螺杆、内丝杠螺母、外丝杠螺杆和外丝杠螺母穿过内套筒挖空处，极大地节省了空间。

5.本发明采用电机驱动，克服液压和气压驱动装置易出现漏油失压和高压气体泄露等缺陷。

附图说明

图1是二级电动升降机构的A-A剖视图。

图2是二级电动升降机构中套筒挡块与外套筒挡块接触示意图。

图3是二级电动升降机构的仰视图。

图4是二级电动升降机构的三维结构图。

图5是二级电动升降机构的除去外套筒后的左视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施实例对本发明进一步说明。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

请参阅图1至图5所示，本发明提供的用于大负载小空间的二级电动升降机构，其特征在于：该机构包括电机2、传动齿轮对4、立轴3、内丝杠螺杆1、内丝杠螺母10、外丝杠螺杆8、外丝杠螺母9、内套筒7、中套筒6、外套筒5、一级导轨11、一级滑块12、二级导轨13、二级滑块组成14；

内套筒7、中套筒6、外套筒5分别为中空结构，中套筒6套设于内套筒7外表面且其活动连接，外套筒5套设于中套筒6外表面且其活动连接；电机2、传动齿轮对4、立轴3、内丝杠螺杆1、内丝杠螺母10、外丝杠螺杆8、外丝杠螺母9设置在内套筒7内部；

电机1与传动齿轮对4活动连接，传动齿轮对4中的大齿轮固定在立轴3上；传动齿轮对4转动，带动立轴3转动；

内丝杠螺杆1和外丝杠螺杆8分别设置于立轴3上，且外丝杠螺杆8套设于内丝杠螺杆1外表面；外丝杠螺母9固定在立轴3上部，内丝杠螺母10固定在外丝杠螺杆8上部；外丝杠螺杆8与外丝杠螺母9之间的螺纹摩擦力矩大于内丝杠螺杆1与内丝杠螺母10之间的摩擦力矩，内丝杠螺杆1与内丝杠螺母10先相对运动，然后外丝杠螺杆8与外丝杠螺母9之间再产生相对运动；

内丝杠螺杆1的顶端与外套筒5上部的下表面接触，当电机2正转时，电机2通过减速换向齿轮对4带动立轴3转动，使内丝杠螺杆1转动，内丝杠螺杆1顶着外套筒5上升；内丝杠螺杆螺纹长度1与外套筒5的最大行程相同，当外套筒5中部向内凸出的挡块与中套筒6上部向外凸出的挡块接触时，内丝杠螺杆1上升至螺纹终止处，内丝杠螺杆1停止转动，由于外丝杠螺母9固定，外丝杠螺杆8开始上升；内丝杠螺母10固定在外丝杠螺杆8上，此后内丝杠螺杆1与外丝杠螺杆8之间没有相对运动，外丝杠螺杆8带动内丝杠螺母10、内丝杠螺杆1、外套筒5和中套筒6同时上升，最终带动固定在外套筒5上的工作平台实现上升运动；

当电机2反转时，电机2通过减速换向齿轮对4带动立轴3转动，使内丝杠螺杆1下降；外套筒5由于重力作用随着内丝杠螺杆1一起下降，当内丝杠螺杆1下降至螺纹终止处时，外套筒5上端面压在中套筒6上部向外凸出的挡块上；此后外丝杠螺杆8开始转动并向下运动，同时带动内丝杠螺母10、内丝杠螺杆1一起下降，外套筒5和中套筒6在重力作用下也随着一起下降；

一级导轨11固定在中套筒6的外侧，一级滑块12固定在外套筒5的内侧；二级导轨13固定在内套筒7的外侧，二级滑块14固定在中套筒6的内侧；一级导轨11和一级滑块12对称分布于中套筒6筒壁的两侧，二级导轨13和二级滑块14对称分布于内套筒7筒壁的两侧。

外套筒5上端封闭或半封闭结构，在运动过程中，上升或下降过程中，外套筒5的上端内表面与内丝杠螺杆1上端面均保持接触；内套筒5下部为中空结构，上部为部分挖空，立轴3、内丝杠螺杆1、内丝杠螺母10、外丝杠螺杆8和外丝杠螺母9穿过内套筒7挖空处。

中套筒6上部有向外凸出的挡块，外套筒5中部有向内凸出的挡块，当外套筒5上的挡块与中套筒6上的挡块相接触时，外丝杠螺杆8与外丝杠螺母9之间产生相对运动。在运动过程中，内丝杠螺杆1先上升(下降)，外丝杆螺杆8再上升(下降)。

参阅图1，所述二级电动升降机构是由电机1进行驱动，电机竖直放置，倒置固定在立柱下方的挡板上，位于立柱的左后侧。电机轴通过平键带动位于立柱下方的传动齿轮对4转动，传动齿轮对4的传动比为1：2，传动齿轮对4中的小齿轮通过挡圈和螺钉固定在电机轴上，传动齿轮对4中的大齿轮通过轴用弹性挡圈和圆螺母固定在立轴3上。传动齿轮对4转动，带动立轴3转动。外丝杠螺母9通过螺钉固定在立轴3上部，内丝杠螺母10通过螺钉固定在外丝杠螺杆8上部。由于外丝杠螺杆8与外丝杠螺母9之间的螺纹摩擦力矩大于内丝杠螺杆1与内丝杠螺母10之间的摩擦力矩，因此内丝杠螺杆1与内丝杠螺母10先相对运动，然后外丝杠螺杆8与外丝杠螺母9之间再产生相对运动。

参阅图1和图2，当内丝杠螺杆1螺旋上升时，由于内丝杠螺杆1的顶端与外套筒5上部的下表面接触，内丝杠螺杆1顶着外套筒5上升。内丝杠螺杆螺纹长度与外套筒5的最大行程相同，当外套筒5中部向内凸出的挡块与中套筒6上部向外凸出的挡块接触时，内丝杠螺杆1上升至螺纹终止处，内丝杠螺杆1停止转动，由于外丝杠螺母9固定，外丝杠螺杆8开始上升。由于内丝杠螺母10固定在外丝杠螺杆8上，此后内丝杠螺杆1与外丝杠螺杆8之间没有相对运动，外丝杠螺杆8带动内丝杠螺母10、内丝杠螺杆1、外套筒5和中套筒6同时上升，最终带动固定在外套筒5上的工作平台实现上升运动。当电机2反转时，电机2通过减速换向齿轮对4带动立轴3转动，使内丝杠螺杆1下降。外套筒5由于重力作用随着内丝杠螺杆1一起下降，当内丝杠螺杆1下降至螺纹终止处时，外套筒5上端面压在中套筒6上部向外凸出的挡块上。此后外丝杠螺杆8开始转动并向下运动，同时带动内丝杠螺母10、内丝杠螺杆1一起下降，外套筒5和中套筒6在重力作用下也随着一起下降。

参阅图1，中套筒6和外套筒5内部均为中空结构，外套筒5上端封闭或半封闭结构，但在运动过程中，外套筒5的上端内表面与内丝杠螺杆1的上端面保持接触。内套筒7下部为中空结构，上部为部分挖空，立轴3、内丝杠螺杆1、内丝杠螺母10、外丝杠螺杆8和外丝杠螺母9穿过内套筒7挖空处，所述套筒及整个二级升降机构均竖直放置。

参阅图3至图5，一级导轨11和二级导轨13均为4个，一级滑块12和二级滑块14均为8个，每根导轨使用2个滑块。一级导轨11固定在中套筒6的左右两侧，一级滑块12固定在外套筒5的左右两侧。二级导轨13固定在内套筒7的前后两侧，二级滑块14固定在中套筒6的前后两侧。一级导轨11和一级滑块12对称分布于中套筒6筒壁的两侧，二级导轨13和二级滑块14对称分布于内套筒7筒壁的两侧。一级导轨11、二级导轨13与一级滑块12、二级滑块14作为导向装置，用于限定中套筒6和外套筒5沿导轨方向运动。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。例如，电机1可以竖直放置也可以水平放置，当电机1水平放置时，可通过锥齿轮换向，带动立轴3运动；外套筒5上表面可以是平面，也可以是凹凸结构，可以根据实际需要添加、连接、固定、安装其他附件及装置，实现所需的功能。

Claims (4)

1.一种用于大负载小空间的二级电动升降机构，其特征在于：该机构包括电机(2)、传动齿轮对(4)、立轴(3)、内丝杠螺杆(1)、内丝杠螺母(10)、外丝杠螺杆(8)、外丝杠螺母(9)、内套筒(7)、中套筒(6)、外套筒(5)、一级导轨(11)、一级滑块(12)、二级导轨(13)、二级滑块组成(14)；

内套筒(7)、中套筒(6)、外套筒(5)分别为中空结构，中套筒(6)套设于内套筒(7)外表面且其活动连接，外套筒(5)套设于中套筒(6)外表面且其活动连接；电机(2)、传动齿轮对(4)、立轴(3)、内丝杠螺杆(1)、内丝杠螺母(10)、外丝杠螺杆(8)、外丝杠螺母(9)设置在内套筒(7)内部；

电机(2)与传动齿轮对(4)活动连接，传动齿轮对(4)中的大齿轮固定在立轴(3)上；传动齿轮对(4)转动，带动立轴(3)转动；

内丝杠螺杆(1)和外丝杠螺杆(8)分别设置于立轴(3)上，且外丝杠螺杆(8)套设于内丝杠螺杆(1)外表面；外丝杠螺母(9)固定在立轴(3)上部，内丝杠螺母(10)固定在外丝杠螺杆(8)上部；外丝杠螺杆(8)与外丝杠螺母(9)之间的螺纹摩擦力矩大于内丝杠螺杆(1)与内丝杠螺母(10)之间的摩擦力矩，内丝杠螺杆(1)与内丝杠螺母(10)先相对运动，然后外丝杠螺杆(8)与外丝杠螺母(9)之间再产生相对运动；

内丝杠螺杆(1)的顶端与外套筒(5)上部的下表面接触，当电机(2)正转时，电机(2)通过减速换向齿轮对(4)带动立轴(3)转动，使内丝杠螺杆(1)转动，内丝杠螺杆(1)顶着外套筒(5)上升；内丝杠螺杆(1)螺纹长度与外套筒(5)的最大行程相同，当外套筒(5)中部向内凸出的挡块与中套筒(6)上部向外凸出的挡块接触时，内丝杠螺杆(1)上升至螺纹终止处，内丝杠螺杆(1)停止转动，由于外丝杠螺母(9)固定，外丝杠螺杆(8)开始上升；内丝杠螺母(10)固定在外丝杠螺杆(8)上，此后内丝杠螺杆(1)与外丝杠螺杆(8)之间没有相对运动，外丝杠螺杆(8)带动内丝杠螺母(10)、内丝杠螺杆(1)、外套筒(5)和中套筒(6)同时上升，最终带动固定在外套筒(5)上的工作平台实现上升运动；

当电机(2)反转时，电机(2)通过减速换向齿轮对4带动立轴(3)转动，使内丝杠螺杆(1)下降；外套筒(5)由于重力作用随着内丝杠螺杆(1)一起下降，当内丝杠螺杆(1)下降至螺纹终止处时，外套筒(5)上端面压在中套筒(6)上部向外凸出的挡块上；此后外丝杠螺杆(8)开始转动并向下运动，同时带动内丝杠螺母(10)、内丝杠螺杆(1)一起下降，外套筒(5)和中套筒(6)在重力作用下也随着一起下降；

一级导轨(11)固定在中套筒(6)的外侧，一级滑块(12)固定在外套筒(5)的内侧；二级导轨(13)固定在内套筒(7)的外侧，二级滑块14固定在中套筒(6)的内侧；一级导轨(11)和一级滑块(12)对称分布于中套筒(6)筒壁的两侧，二级导轨(13)和二级滑块(14)对称分布于内套筒(7)筒壁的两侧。

2.如权利要求1所述的用于大负载小空间的二级电动升降机构，其特征在于：外套筒(5)上端封闭或半封闭结构，上升或下降过程中，外套筒(5)的上端内表面与内丝杠螺杆(1)上端面均保持接触；内套筒(5)下部为中空结构，上部为部分挖空，立轴(3)、内丝杠螺杆(1)、内丝杠螺母(10)、外丝杠螺杆(8)和外丝杠螺母(9)穿过内套筒(7)挖空处。

3.如权利要求1所述的用于大负载小空间的二级电动升降机构，其特征在于：

中套筒(6)上部有向外凸出的挡块，外套筒(5)中部有向内凸出的挡块，当外套筒(5)上的挡块与中套筒(6)上的挡块相接触时，外丝杠螺杆(8)与外丝杠螺母(9)之间产生相对运动。

4.如权利要求1所述的用于大负载小空间的二级电动升降机构，其特征在于：内丝杠螺杆(1)先上升/下降，外丝杆螺杆8再上升/下降。