CN108217492A - 一种卷线致动升降装置及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷线致动升降装置及其运行方法，装置包括底座、伸缩机构和驱动机构，伸缩机构包括三组卷轴和三条钢带，从三组卷轴伸出的三条钢带的侧边缘相互咬合形成截面为三角形的机械臂，机械臂顶端设置有固定座，驱动机构包括驱动电机、传动机构和驱动芯轴，驱动电机通过传动机构驱动驱动芯轴转动，驱动芯轴表面设置有能与钢带表面的斜长孔相互啮合的外螺纹。本发明通过三条钢带持续咬合形成机械臂，伸出时具有较高的刚性，钢带收回时重新变为柔性钢带缠绕在卷轴上，实现了刚性和柔性的完美转换，可在较小的体积下实现对相机、发射接收器、天线等执行装置的快速灵活升降。

Description

一种卷线致动升降装置及其运行方法

技术领域

本发明涉及升降装置技术领域，具体涉及一种卷线致动升降装置及其运行方法。

背景技术

现有市场上具有许多形式的升降装置，其驱动形式多种多样，有多级液压缸驱动、多级气动缸驱动、多级电动缸驱动等，所有这些升降装置的最大伸出长度通常依靠装置本身结构的固有行程来实现，由于其轴向尺寸较大，难以实现大的行程，伸缩比较小，伸缩比一般小于5:1，而且结构复杂、占地空间大，存在效率低、操作维修复杂的问题，对一些相机、发射接收器、天线等执行装置并不适用，同时这些升降装置涉及到的油气燃烧还会产生有害气体和废弃物等，造成环境污染。

本发明提供了一种卷线致动升降装置及其运行方法，可在较小的体积下实现对相机、发射接收器、天线等执行装置的快速灵活升降，三条钢带伸出足够长度时形成具有较高刚性的机械臂，钢带缩回时重新变为柔性被缠绕，实现了刚性和柔性的完美转换，伸缩比可达50:1，伸缩比高、结构紧凑、体积小、质量轻、操作简便、成本低、无污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卷线致动升降装置及其运行方法，用以解决现有的升降装置伸缩比小、结构复杂、占地空间大、效率低、操作维修复杂、污染环境等问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：所述卷线致动升降装置包括底座、伸缩机构和驱动机构，所述伸缩机构包括三组卷轴和三条钢带，所述卷轴两端通过侧板可旋转地固定在底座上，三条钢带分别缠绕在三组卷轴上，所述钢带表面沿纵向均匀开设有多条相互平行的斜长孔，从三组卷轴伸出的三条钢带的侧边缘相互咬合形成截面为三角形的机械臂，所述机械臂的顶端设置有固定座，所述驱动机构包括驱动电机、传动机构和驱动芯轴，所述驱动电机安装在底座上，所述驱动电机通过传动机构驱动驱动芯轴转动，所述驱动芯轴设置于机械臂的中心，所述驱动芯轴表面设置有能与钢带表面的斜长孔相互啮合的外螺纹，所述驱动芯轴通过轴承座组件与底座固定连接。

优选的，所述传动机构设置在底座下方，所述传动机构包括主动轮和从动轮，所述主动轮连接驱动电机的电机轴，所述从动轮安装在驱动芯轴下端，所述主动轮和从动轮通过链条或皮带传动连接。

优选的，所述钢带的两侧边缘上沿纵向设置有交替排布的能相互配合的槽孔和凸缘。

优选的，所述卷轴前端设置有导向轮，所述导向轮可旋转的安装在固定卷轴的两侧板之间，所述钢带上端从卷轴伸出后先绕过导向轮再相互咬合形成机械臂。

优选的，所述导向轮为细腰形或腰鼓形。

优选的，所述卷轴内安装有涡卷弹簧。

优选的，所述钢带表面的相邻两斜长孔间的中心距为驱动芯轴外螺纹螺距的n倍，其中n为正整数。

优选的，所述底座下方安装有电缆自动收放装置，所述驱动芯轴为中空结构，所述电缆自动收放装置上缠绕的电缆从驱动芯轴的中空处伸出连接放置于固定座上的执行装置。

优选的，所述驱动电机上连接有编码器。

本发明还提出了一种卷线致动升降装置的运行方法，所述运行方法包括：

开启驱动电机正转，驱动电机通过传动机构带动驱动芯轴正转；

驱动芯轴正转带动与驱动芯轴相互啮合的钢带沿轴向上升，钢带拉动卷轴旋转，缠绕在卷轴上的钢带被释放，卷轴旋转带动卷轴内的涡卷弹簧被拉伸；

由卷轴释放的三条钢带经导向轮导向后其侧边缘持续相互咬合使得机械臂的长度不断延长，安装在固定座上的执行装置在机械臂的举升作用下不断被提升；

开启驱动电机反转，驱动电机通过传动机构带动驱动芯轴反转；

驱动芯轴反转带动与驱动芯轴相互啮合的钢带沿轴向下降，相互咬合的三条钢带在进入导向轮时相互分离，机械臂的长度不断减小，安装在固定座上的执行装置在机械臂的带动下不断下降；

卷轴在涡卷弹簧的拉力作用下反向旋转使得钢带重新被缠绕在卷轴上。

本发明具有如下优点：

本发明提出的一种卷线致动升降装置，通过三条钢带持续咬合形成刚性的机械臂，伸出行程大，伸缩比可达50:1，伸出足够长度时具有较高的刚性，钢带收回时相互分离重新变为柔性钢带缠绕在卷轴上，实现了刚性和柔性的完美转换，大大降低了装置缩回时所占用的空间，结构紧凑；不涉及复杂的传动和驱动机构，传动机构使用传统的方法加工，成本低，加工和组装效率高，可以做到使用过程免维护，安装和操作方便，自动化程度高，实现了对相机、发射接收器、天线等执行装置的快速升降，灵活机动，可大大节省人力投入；同时不会产生有害气体和废弃物等，不会造成环境污染。

附图说明

图1为本发明的一种卷线致动升降装置的结构示意图。

图2为本发明的一种卷线致动升降装置的工作状态示意图。

图3为本发明的一种卷线致动升降装置的传动机构结构示意图。

图4为本发明的一种卷线致动升降装置的钢带结构示意图。

图5为本发明的一种卷线致动升降装置的机械臂结构示意图。

图6为本发明的一种卷线致动升降装置的细腰形导向轮结构示意图。

图7为本发明的一种卷线致动升降装置的腰鼓形导向轮结构示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提出了一种卷线致动升降装置，可用于对相机、发射接收器、天线等执行装置进行升降操作，该装置包括底座1、伸缩机构2和驱动机构3。

如图1、图2和图4所示，伸缩机构2包括三组卷轴21和三条钢带22，卷轴21两端通过侧板24可旋转地固定在底座1上，卷轴21内安装有涡卷弹簧，三条钢带22分别缠绕在三组卷轴21上，钢带22表面沿纵向均匀开设有多条相互平行的斜长孔221，钢带22的两侧边缘上沿纵向设置有交替排布的能相互配合的槽孔222和凸缘223，从三组卷轴21伸出的三条钢带22的侧边缘相互咬合形成截面为三角形的机械臂4，钢带22的厚度在0.15mm-1mm之间，钢带22优选301不锈钢，其硬度范围为HRC40-60之间，卷轴21前端设置有导向轮23，导向轮23可旋转的安装在固定卷轴21的两侧板24之间，钢带22上端从卷轴21伸出后先绕过导向轮23再相互咬合形成机械臂4，如图5。

如图1和图2所示，驱动机构3包括驱动电机31、传动机构和驱动芯轴32，驱动电机31安装在底座1上，驱动电机31通过传动机构驱动驱动芯轴32转动，驱动芯轴32设置于机械臂4的中心，驱动芯轴32表面设置有能与钢带22表面的斜长孔221相互啮合的外螺纹321，驱动芯轴32通过轴承座组件35与底座1固定连接，驱动电机31上还连接有编码器36，以实现对钢带22的伸出长度控制及检测。

如图1和图3所示，传动机构设置在底座1下方，传动机构包括主动轮33和从动轮34，主动轮33连接驱动电机31的电机轴，从动轮34安装在驱动芯轴32下端，主动轮33和从动轮34可通过链条或皮带传动连接，在本实施例中为链条37传动，主动轮33和从动轮34均为链轮。

如图4所示，钢带22表面的相邻两斜长孔221间的中心距为驱动芯轴外螺纹321螺距的n倍，其中n为正整数，以实现驱动芯轴32与钢带22的持续啮合，n的优选数为1。

导向轮23的形状可为细腰形(如图6)或腰鼓形(如图7)，使得三条钢带22在驱动芯轴32和导向轮23的共同作用下使钢带在咬合前形成外凸三角形或内凹三角形，其优选为外凸三角形，如图6所示，更利于钢带22侧边缘之间的相互咬合。

如图1和图2所示，机械臂4的顶端设置有固定座5，可用于固定相机、发射器或其它执行装置，底座1下方安装有电缆自动收放装置6，驱动芯轴32为中空结构，电缆自动收放装置6上缠绕的电缆7由驱动芯轴32的中空处伸出连接放置于固定座5上的执行装置，可实现执行装置电缆7的自动跟随。

本实施例的一种卷线致动升降装置的运行方法为：开启驱动电机31正转，驱动电机31通过传动机构带动驱动芯轴32正转；驱动芯轴32正转带动与驱动芯轴32相互啮合的钢带22沿轴向上升，钢带22拉动卷轴21旋转，缠绕在卷轴21上的钢带22被释放，卷轴21旋转带动卷轴21内的涡卷弹簧被拉伸；由卷轴21释放的三条钢带22经导向轮23导向后其侧边缘持续相互咬合使得机械臂4的长度不断延长，安装在固定座5上的执行装置在机械臂4的举升作用下不断被提升；开启驱动电机31反转，驱动电机31通过传动机构带动驱动芯轴32反转；驱动芯轴32反转带动与驱动芯轴32相互啮合的钢带22沿轴向下降，相互咬合的三条钢带22在进入导向轮23时相互分离，机械臂4的长度不断减小，安装在固定座5上的执行装置在机械臂4的带动下不断下降；卷轴21在涡卷弹簧的拉力作用下反向旋转使得钢带22重新被缠绕在卷轴21上。

本发明提出的一种卷线致动升降装置，通过三条钢带的持续咬合形成刚性的机械臂，伸出行程大，伸缩比可达50:1，伸出足够长度时具有较高的刚性，钢带收回时相互分离重新变为柔性钢带缠绕在卷轴上，实现了刚性和柔性的完美转换，大大降低了装置缩回时所占用的空间，结构紧凑；不涉及复杂的传动和驱动机构，传动机构使用传统的方法加工，成本低，加工和组装效率高，可以做到使用过程免维护，安装和操作方便，自动化程度高，实现了对相机、发射接收器、天线等执行装置的快速升降，灵活机动，可大大节省人力投入；同时不会产生有害气体和废弃物等，不会造成环境污染。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种卷线致动升降装置，其特征在于，所述卷线致动升降装置包括底座、伸缩机构和驱动机构，所述伸缩机构包括三组卷轴和三条钢带，所述卷轴两端通过侧板可旋转地固定在底座上，三条钢带分别缠绕在三组卷轴上，所述钢带表面沿纵向均匀开设有多条相互平行的斜长孔，从三组卷轴伸出的三条钢带的侧边缘相互咬合形成截面为三角形的机械臂，所述机械臂的顶端设置有固定座，所述驱动机构包括驱动电机、传动机构和驱动芯轴，所述驱动电机安装在底座上，所述驱动电机通过传动机构驱动驱动芯轴转动，所述驱动芯轴设置于机械臂的中心，所述驱动芯轴表面设置有能与钢带表面的斜长孔相互啮合的外螺纹，所述驱动芯轴通过轴承座组件与底座固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种卷线致动升降装置，其特征在于，所述传动机构设置在底座下方，所述传动机构包括主动轮和从动轮，所述主动轮连接驱动电机的电机轴，所述从动轮安装在驱动芯轴下端，所述主动轮和从动轮通过链条或皮带传动连接。

3.根据权利要求1所述的一种卷线致动升降装置，其特征在于，所述钢带的两侧边缘上沿纵向设置有交替排布的能相互配合的槽孔和凸缘。

4.根据权利要求1所述的一种卷线致动升降装置，其特征在于，所述卷轴前端设置有导向轮，所述导向轮可旋转的安装在固定卷轴的两侧板之间，所述钢带上端从卷轴伸出后先绕过导向轮再相互咬合形成机械臂。

5.根据权利要求4所述的一种卷线致动升降装置，其特征在于，所述导向轮为细腰形或腰鼓形。

6.根据权利要求1所述的一种卷线致动升降装置，其特征在于，所述卷轴内安装有涡卷弹簧。

7.根据权利要求1所述的一种卷线致动升降装置，其特征在于，所述钢带表面的相邻两斜长孔间的中心距为驱动芯轴外螺纹螺距的n倍，其中n为正整数。

8.根据权利要求1所述的一种卷线致动升降装置，其特征在于，所述底座下方安装有电缆自动收放装置，所述驱动芯轴为中空结构，所述电缆自动收放装置上缠绕的电缆从驱动芯轴的中空处伸出连接放置于固定座上的执行装置。

9.根据权利要求1所述的一种卷线致动升降装置，其特征在于，所述驱动电机上连接有编码器。

10.根据权利要求1-9中任一所述的一种卷线致动升降装置的运行方法，其特征在于，所述运行方法包括：

开启驱动电机正转，驱动电机通过传动机构带动驱动芯轴正转；

驱动芯轴正转带动与驱动芯轴相互啮合的钢带沿轴向上升，钢带拉动卷轴旋转，缠绕在卷轴上的钢带被释放，卷轴旋转带动卷轴内的涡卷弹簧被拉伸；

由卷轴释放的三条钢带经导向轮导向后其侧边缘持续相互咬合使得机械臂的长度不断延长，安装在固定座上的执行装置在机械臂的举升作用下不断被提升；

开启驱动电机反转，驱动电机通过传动机构带动驱动芯轴反转；

驱动芯轴反转带动与驱动芯轴相互啮合的钢带沿轴向下降，相互咬合的三条钢带在进入导向轮时相互分离，机械臂的长度不断减小，安装在固定座上的执行装置在机械臂的带动下不断下降；

卷轴在涡卷弹簧的拉力作用下反向旋转使得钢带重新被缠绕在卷轴上。