CN107215806B - 基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台，包括顶板、底板、三个臂杆、三根丝杠以及中央齿轮组；臂杆两端与顶板、底板铰链配合；臂杆包括上臂连杆、下臂连杆和肘形支架，肘形支架中部与丝杠配合，当丝杠转动时，能够带动肘形支架移动，使上臂连杆和下臂连杆在转动过程中作剪刀式运动；中央齿轮组包括两个六角形环和六个斜齿轮；两个六角形环同轴嵌套组装，并将六个斜齿轮夹持在两个六角形环之间，相邻的斜齿轮相互啮合；三根丝杠与间隔分布的三个斜齿轮对应同轴固定连接，其余三个斜齿轮中，一个斜齿轮与外部动力源连接，另外两个斜齿轮为传动齿轮。本发明可用于手动或电动操作，具有更好的稳定性和更高的工作效率。

Description

基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，具体为一种基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台。

背景技术

升降平台是一种特殊类型的设备，通常用于工业和军事目的的重载垂直升降和高度调节。也可用于医疗升降床，病人轮椅，机器人基座，起重车辆，或作为测量设备和方位对准装置的可变高度平台。

目前基于剪刀式的升降平台具有较大的折叠比，结构紧凑，承载能力强，能够自锁，工作平台较大等特点。然而，现有的剪刀式的提升装置大多都是基于单个丝杠的驱动装置，需要耗费很大的力来驱动整个机构，这样的升降平台结构非常不利于手动操作或需大功率电机控制。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台，可用于手动或电动操作，具有更好的稳定性和更高的工作效率。

本发明的技术方案为：

所述一种基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台，其特征在于：

包括顶板、底板、三个臂杆、三根丝杠以及中央齿轮组；

所述臂杆包括上臂连杆、下臂连杆和肘形支架；上臂连杆上端与顶板转动配合，上臂连杆下端与肘形支架一端转动配合，肘形支架另一端与下臂连杆上端转动配合，下臂连杆下端与底板转动配合；同一臂杆上的四个转动轴相互平行，且三个臂杆的转轴沿圆周方向均匀分布；

所述肘形支架中部开有螺纹孔；所述丝杠穿过肘形支架中部螺纹孔并与肘形支架螺纹配合；当丝杠转动时，能够带动肘形支架移动，使上臂连杆和下臂连杆在转动过程中作剪刀式运动，且剪刀口朝向外侧；

所述中央齿轮组包括两个六角形环和六个斜齿轮；两个六角形环同轴嵌套组装，并将六个斜齿轮夹持在两个六角形环之间，六角形环的每个边对应一个斜齿轮，相邻的斜齿轮相互啮合；

三根丝杠分别穿过外侧六角形环中间隔分布的三个边，并与六个斜齿轮中间隔分布的三个斜齿轮对应同轴固定连接，丝杠与外侧六角形环间隙配合；其余三个斜齿轮中，一个斜齿轮通过穿过外侧六角形环的输入轴与外部动力源连接，并能够由外部动力源驱动转动；另外两个斜齿轮为传动齿轮，所述传动齿轮通过穿过侧六角形环的销钉轴向固定。

进一步的优选方案，所述一种基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台，其特征在于：顶板顶面以及底板地面布置有凹槽；所述凹槽分布形状为同心圆形或螺旋形。

进一步的优选方案，所述一种基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台，其特征在于：上臂连杆和下臂连杆采用矩形截面连杆；顶板底部沿圆周方向均布三个上连接槽，每个上连接槽与一个上臂连杆的上端通过销轴实现转动配合；底板上部沿圆周方向均布三个下连接槽，每个下连接槽与一个下臂连杆的下端通过销轴实现转动配合；肘形支架两端开有矩形槽，肘形支架两端的矩形槽分别与上臂连杆下端以及下臂连杆上端通过销轴实现转动配合。

进一步的优选方案，所述一种基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台，其特征在于：六个斜齿轮具有相同数量的齿数，且采用直齿斜齿轮。

进一步的优选方案，所述一种基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台，其特征在于：顶板和底板的形状为圆形、三角形或星形。

有益效果

本发明具有以下效果：

1.本发明中，负载的重量分给三个臂杆共同承载，能够通过输入较小的力而提升更重的负载，从而更有利于平台提升或支撑重物。

2.与常规齿轮相比，倾角斜齿轮具有更大的弹性和强度。

3.本发明通过丝杆以及斜齿轮设计，能够具有液压和气动平台所没有的自锁能力，能够很好的防止负载漂移。

4.现有的基于剪刀式的平台不能实现臂杆的完全折叠，但在本发明中可以实现，在完全升起的条件下，丝杠不承受任何负载，仅起到自锁作用。

5.本发明较宽的底座为机构提高了稳定性，并有助于在泥沙和沙质等不平坦表面提升载荷。本平台可作为测量设备(如经纬仪)、方位对准装置(基于陀螺仪，基于光学的军事应用等)的支撑平台，适用于手动操作或可变高度的现场应用，可用作水平调准设备或类似于汽车用于提升的升降平台，也可应用于其它军事工作。

6.顶板和底版设计成圆形、三角形和星形等多种不同形状，以便在不同的应用中使用本发明。

7.本发明可以通过电机提供平稳可控的升降功能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的主视图。

图2是本发明全部拉伸时的示意图。

图3是顶板和底板的多种选择的结构示意图。

图4是除了中心齿轮组之外的结构分解图。

图5是本发明的中央齿轮组的示意图。

图6是中央齿轮组的构件的结构图。

图7是本发明的驱动电机连接示意图。

具体实施方式

本发明提出的基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台包括由三个臂杆支撑的顶板和底板。顶板和底板具有相同的尺寸和形状。平板外表面上的螺旋图案设计以增大与地面和提升表面的牵引力和摩擦力。对于顶板和底板的形状，提出了圆形、三角形和星形等多个设计。

顶板和底板均具有三个铰链接触点用来连接平板和臂杆。每个臂杆由上下两个连杆组成，上臂连杆将顶板连接到肘形支架的上槽，下臂连杆将肘形支架的下槽连接到底板。平台顶部的载荷由三个臂杆和肘部支架承载。臂杆可以通过折叠形成剪刀式运动，负责升降平台的升降运动。

此外，三个肘形支架通过螺纹连接丝杠实现连接到中央齿轮组中相应的主动齿轮上。三个主动齿轮在中央齿轮组中间隔120°放置，形成Y形结构。当外部动力输入第四个主动齿轮旋转时，带动三个主动齿轮同时围绕它们各自的轴线旋转，使得肘形支架沿螺旋轴进行水平运动。

中央齿轮组包括嵌套这些齿轮的两个六角形环结构和六个斜齿轮。两个尺寸不等的六角环形结构嵌套成环并将六个齿轮夹在中间。环形结构上设计有相隔60°的六个孔，三个丝杠可穿过孔连接到对应的主动齿轮上，外部动力输入主动齿轮的螺旋轴可穿过孔与外部手柄或电机连接，两个传动齿轮可通过在孔中插入销钉来固定。

齿轮组件包括六个倾角斜齿轮，其中，四个齿轮负责在中央齿轮组和平台臂杆之间主动地传递动力，并向中央齿轮组输入动力，称为主动齿轮。其它两个齿轮仅起到传动能量的作用，称为被动齿轮。在四个主动齿轮中，其中三个齿轮与丝杠对应配合，相对位置成120°，在中央齿轮组中形成Y形结构。另一个主动齿轮为外部动力输入主动齿轮。

当外部动力输入主动齿轮通过手动或电动进行逆时针旋转时，其它三个主动齿轮同时围绕其轴线顺时针旋转来起降负载。基于齿轮联动的三臂式升降平台的基本思想就是将旋转运动转换为平移运动并产生升降运动。当平台需要手动操作时，操作者可以将外部动力输入主动齿轮的螺旋轴连接到外部手柄上，通过旋转手柄来控制升降平台。如果需要使用电力控制，可以安装符合电源和功率要求的电机。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外、术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1,2和7所示，可用于升降负载的齿轮联动的三臂式升降平台包括由三个臂杆支撑的顶板1和底板8。顶板和底板都有螺旋图案(2和9)，用于增加与地面和负载之间的摩擦力。图3展示了圆形1，三角形3和星形4等多种形状设计，为用户提供了多种选择可能性。每个臂杆都由上下两个连杆和连接它们的肘形支架构成。上臂连杆13,14和15分别固定在顶板1的槽5,6和7上，下臂连杆16,17和18分别固定在底板8的槽10,11和12处。上臂连杆13连接到肘形支架19的上槽21，下臂连杆16连接到下槽22，形成臂杆；类似地，上臂连杆14连接到肘形支架23的上槽25，下臂连杆17连接到下槽26；上臂连杆15连接到肘形支架27的上槽29，下臂连杆18联接到下槽30，从而形成三个臂杆。平台顶板载荷由六个臂连杆和三个肘形支架承载。臂杆可以绕肘行支架进行折叠，作出剪刀式运动。臂杆中的转轴通过锁销组件53和54实现。

如图5和图6所示，丝杠31,32和33分别穿过螺纹孔20,24和28与三个肘形支架19,23和27通过螺纹配合。三个丝杠(31,32和33)的尾端分别连接到中央齿轮组内部的齿轮组件(34,35和36)上，在中央齿轮组中相对120°放置形成Y形结构。当动力被施加到齿轮组件时，三个主动齿轮同时围绕它们各自的轴线旋转，使得肘形支架在丝杠上的作水平向外或向内滑动，从而产生平台的升降运动。

中央齿轮组包括两个六角形环结构和六个倾角斜齿轮组件。两个尺寸不等的六角环形结构(48和50)嵌套成环并将六个齿轮夹在中间。其中，两个环形结构上均有相隔60°的六个孔，三个丝杠(31,32,33)可穿过孔连接到齿轮上，外部动力输入主动齿轮的螺旋轴42可穿过孔与外部手柄或电机连接，两个传动齿轮(37和39)可通过在孔中插入销钉(44和46)来固定。

齿轮组件包括啮合在一起的六个倾角斜齿轮(34,35,36,37,39和41)。倾角斜齿轮具有相同数量的齿数，不具有增加或降低速度的能力，仅用于改变传动方向。为了齿轮啮合简单起见，设计直齿斜齿轮以便在齿轮之间传递动力，同时也可以提供更好的牵引力。

如图5所示，在六个倾角斜齿轮中，其中四个齿轮(34,35,36和41)负责将动力从中央齿轮组传递到丝杠上，称为主动齿轮。操作者通过手柄43输入动力到主动齿轮41，手柄43逆时针旋转以提升平台，顺时针旋转以下降平台。外部动力输入主动齿轮41位于两个反转齿轮(34和36)之间。齿轮35放置在齿轮(34和36)另一侧，使得三个齿轮(34,35和36)彼此成120°，在中央齿轮组中形成Y形结构。齿轮37放置在齿轮34和齿轮35之间，齿轮39放置在齿轮35和齿轮36之间。这两个齿轮(37和39)仅起到传递能量的作用，称为被动齿轮。销钉44通过插入齿轮37的钻孔38和内外环(48和50)的安装孔中来固定齿轮。同样地，另一个销钉46用来固定齿轮39，销钉44和销钉46分别固定在槽45和47中。

当外部动力输入主动齿轮41通过手动或电动逆时针旋转时，如图7所示，三个主动齿轮同时围绕其轴线顺时针旋转来提升负载。当平台需要进行手动操作时，操作者可以将螺旋轴42连接到手柄43，通过旋转手柄来控制升降平台。如果需要使用电力控制，则可以将电机52安装在螺旋轴42上，所用电机应符合电源和功率设计要求。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台，其特征在于：

包括顶板、底板、三个臂杆、三根丝杠以及中央齿轮组；

所述臂杆包括上臂连杆、下臂连杆和肘形支架；上臂连杆上端与顶板转动配合，上臂连杆下端与肘形支架一端转动配合，肘形支架另一端与下臂连杆上端转动配合，下臂连杆下端与底板转动配合；同一臂杆上的四个转动轴相互平行，且三个臂杆的转轴沿圆周方向均匀分布；

所述肘形支架中部开有螺纹孔；所述丝杠穿过肘形支架中部螺纹孔并与肘形支架螺纹配合；当丝杠转动时，能够带动肘形支架移动，使上臂连杆和下臂连杆在转动过程中作剪刀式运动，且剪刀口朝向外侧；

所述中央齿轮组包括两个六角形环和六个锥齿轮；两个六角形环同轴嵌套组装，并将六个锥齿轮夹持在两个六角形环之间，六角形环的每个边对应一个锥齿轮，相邻的锥齿轮相互啮合；

三根丝杠分别穿过外侧六角形环中间隔分布的三个边，并与六个锥齿轮中间隔分布的三个锥齿轮对应同轴固定连接，丝杠与外侧六角形环间隙配合；其余三个锥齿轮中，一个锥齿轮通过穿过外侧六角形环的输入轴与外部动力源连接，并能够由外部动力源驱动转动；另外两个锥齿轮为传动齿轮，所述传动齿轮通过穿过外侧六角形环的销钉轴向固定。

2.根据权利要求1所述一种基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台，其特征在于：顶板顶面以及底板底面布置有凹槽；所述凹槽分布形状为同心圆形或螺旋形。

3.根据权利要求1所述一种基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台，其特征在于：上臂连杆和下臂连杆采用矩形截面连杆；顶板底部沿圆周方向均布三个上连接槽，每个上连接槽与一个上臂连杆的上端通过销轴实现转动配合；底板上部沿圆周方向均布三个下连接槽，每个下连接槽与一个下臂连杆的下端通过销轴实现转动配合；肘形支架两端开有矩形槽，肘形支架两端的矩形槽分别与上臂连杆下端以及下臂连杆上端通过销轴实现转动配合。

4.根据权利要求1所述一种基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台，其特征在于：六个锥齿轮具有相同数量的齿数，且采用直齿锥齿轮。

5.根据权利要求2所述一种基于齿轮联动的单螺旋控制三臂式升降平台，其特征在于：顶板和底板的形状为圆形、三角形或星形。