CN108275570A - 电气混动全铝节能搬运提升主机 - Google Patents

Abstract

本发明提供电气混动全铝节能搬运提升主机，包括一内筒和外筒，内筒为铝合金内筒，铝合金内筒为一次挤压成型的气缸结构，外筒是由铝合金材质挤压成型的外筒，外筒通过左右对称的两个连接座拼接而成，外筒通过导轮或者滑轨滑块与内筒连接；内筒内设有一活塞杆，活塞杆通过外套筒连接组件与外筒的顶部相连，内筒的下端部连接一旋转法兰；外筒的侧面安装有伺服电机，内筒上嵌有一齿条，伺服电机连接一传动齿轮组，传动齿轮组与齿条啮合。首先通过气缸气动平衡功能，平衡掉工件的重量，然后通过小功率伺服电机转动驱动齿轮组的转动，传动齿轮与齿条的啮合实现该机构内筒的上下运动，实现工件搬运。

Description

电气混动全铝节能搬运提升主机

技术领域

本发明涉及机械设备，具体涉及电气混动全铝节能搬运提升主机。

背景技术

在生产制造过程中，物料搬运是常见的一道工序，在自动化搬运过程中，针对重物的提升，常见的提升方式主要是以电动机为动力的提升搬运方式，即以电机作为主要驱动力通过齿轮啮合齿条来提升工件进行搬运，这种常见的重物提升的方式有以下缺点：

1、由于电机的刚性连接，在重物提升和搬运过程中，存在较大的刚性冲击，在上升下降过程中搬运机械手的本体、传动机构、齿轮组、齿条易受到较大冲击，容易损坏，为克服这种缺陷，在机械手制造过程中一般采用钢制的本体，结构庞大，由于本体较重、升降惯性大，因此在设计过程中对本体结构要求高，且机械手在启动停止过程中需要配备较大功率的电机，从而增加能耗；

2、钢制的机械手属于非标定制设备，除非标设计外，在制作过程中需经过焊接、车、铣、表面处理等金属加工工艺，制造周期长，制造成本高；

3、钢制的设备，在制造过程中，需经过发黑、电镀等表面处理，易对环境造成污染，需加大对环护方面的投入；

4、电动提升方式在能源消耗没有优势，例如我们假设提升的重物为150Kg，提升速度为 0.4m/s，则功率μ＝F*v＝1500*0.4＝600W，根据实际需要，需选型1000W的电机，能耗高，不利于节能需求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供电气混动全铝节能搬运提升主机，以解决上述至少一种技术问题。

本发明的技术方案是：电气混动全铝节能搬运提升主机，包括包括一内筒和外筒，所述内筒为铝合金内筒，所述铝合金内筒为一次挤压成型的气缸结构，所述外筒是由铝合金材质挤压成型的外筒，所述外筒通过左右对称的两个连接座拼接而成，所述外筒通过导轮或者滑轨滑块与内筒连接；

所述内筒内设有一活塞杆，所述活塞杆通过外套筒连接组件与所述外筒的顶部相连，所述内筒的下端部连接一旋转法兰；

所述外筒的侧面安装有伺服电机，所述内筒上嵌有一齿条，所述伺服电机连接一传动齿轮组，所述传动齿轮组与所述齿条啮合。

通过伺服电机转动来驱动齿轮组的转动，通过传动齿轮与齿条的啮合实现内筒的上下运动，从而实现被提升物体上升和下降。本发明整体采用铝合金模块化设计，制造、加工难度低、周期短，采用搭积木的制造方式，代替传统的钢制非标机械手，不需要表面处理，使整个作业环境安全、清洁、节能、环保。本发明可实现提升重物使的自动化控制，达到无人操作的目的，提高了重物提升的自动化水平，提高工作效率，通过改进以后整体节能可达40％。

所述外筒的外侧安装有至少四个侧导轮或者滑块。用于增加导向的灵活性。

所述外筒的外壁安装有一连接装置，所述外筒通过所述连接装置与一滑车连接。通过滑车能够使本发明在铝合金轨道上滑动，实现整体的水平方向移动。

所述活塞杆的下端部套设有一活塞环。能够保证气密性，减少活塞管滑动时的摩擦力。

所述活塞环是聚氨酯或者聚四氟乙烯制成的活塞环。

所述活塞环的上方设有一缓冲垫块。能够对活塞环进行缓冲。

所述活塞杆的顶部设有一活塞杆端头板，所述活塞杆端头板与所述外套筒连接组件连接。

所述活塞杆包括活塞杆接头，所述活塞杆接头下方设有一推力轴承。能够提高活塞杆的运动速度，减少阻力。

所述内筒包括一内筒盖板，所述活塞杆穿过所述内筒盖板的中央，所述内筒盖板与所述内筒可拆卸连接。通过打开内筒盖板将内筒内的杂质进行清理，避免影响使用。

所述内筒连接一气控系统，所述气控系统包括手动截止阀、继动阀、单向节流阀、手动控制阀，所述手动截止阀、所述继动阀、所述手动控制阀和所述单向节流阀依次串联，所述继动阀的控制端连接所述内筒，所述单向节流阀的输出端连接所述内筒。

所述手动截止阀连接气源。

手动控制阀打开，继动阀工作，提升主机将载荷提升，接通手动截止阀，整个气控系统供气，可以开始工作，当操作手动控制阀上升时，供气系统给提升主机送入压缩空气，这个时候，提升主机内的压缩空气的压力通过管路反馈给继动阀，继动阀根据反馈的压力来自动增加送入的压缩气体的压力，从而保证整个提升过程的平稳上升；当操作手动控制阀下降时，单向节流阀这是会对排出的气体进行节流，控制气体排出的速度，从而保证提升主机整个下降过程是匀速平稳的，同时这个压力会反馈到继动阀，从而保证当要操作控制阀5上升时的送入空气压力也降低，保证运行平稳。

所述传动齿轮组包括至少两个齿轮和一罩体，所述伺服电机固定在所述罩体的外壁，所述罩体的内壁设有一隔音层。能够减少传动齿轮工作时发出的噪音。

所述隔音层是包括石膏板和隔音毡，所述隔音毡贴合在所述罩体的内壁，所述石膏板覆盖在所述隔音毡的外侧。本发明通过两种隔音材料能够更好的起到隔音的效果。通过石膏板覆盖在隔音毡的外侧能够防止隔音毡上有杂质掉落影响传动齿轮的运作。

所述罩体的外壁还固定有一储存润滑油的储油罐，所述储油罐连接一出油管，所述出油管穿过所述罩体，且所述出油管穿过所述隔音层，所述出油管的另一端固定有一喷头，所述喷头朝向所述至少两个齿轮。本发明通过喷头喷洒润滑油是齿轮始终保持润滑状态，不容易产生摩擦影响传动齿轮组的运作。

所述喷头是一雾化喷头。能够使喷出的润滑油更加的细腻。

所述出油管与所述罩体的连接处设有一密封环，所述密封环是由橡胶制成的密封环。

还包括一信号接口，所述信号接口与一PLC系统相连，可实现上升下降过程中的自动化准确控制

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的局部结构示意图。

图中：1、推力轴承；2、活塞杆端头板；3、活塞杆接头；4、外套筒连接组件；5、内筒盖板；6、活塞杆；7、滑车；8、连接装置；9、外筒；10、伺服电机；11、传动齿轮组；12、侧导轮；13、齿条；14、旋转法兰；15、活塞环；16、缓冲垫块；17、内筒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1、图2所示，电气混动全铝节能搬运提升主机，包括包括一内筒17和外筒9，内筒为铝合金内筒，铝合金内筒为一次挤压成型的气缸结构，外筒是由铝合金材质挤压成型的外筒，外筒通过左右对称的两个连接座拼接而成，外筒通过导轮或者滑轨滑块与内筒连接；内筒内设有一活塞杆6，活塞杆通过外套筒连接组件4与外筒的顶部相连，内筒的下端部连接一旋转法兰14；外筒的侧面安装有伺服电机10，内筒上嵌有一齿条13，伺服电机连接一传动齿轮组11，传动齿轮组与齿条啮合。通过伺服电机转动来驱动齿轮组的转动，通过传动齿轮与齿条的啮合实现内筒的上下运动，从而实现被提升物体上升和下降。本发明整体采用铝合金模块化设计，制造、加工难度低、周期短，采用搭积木的制造方式，代替传统的钢制非标机械手，不需要表面处理，使整个作业环境安全、清洁、节能、环保。本发明可实现提升重物使的自动化控制，达到无人操作的目的，提高了重物提升的自动化水平，提高工作效率，通过改进以后整体节能可达40％。

功率消耗的理论计算如下：

假设提升负载为150Kg，速度v＝0.4m/s，气缸直径D＝63mm，行程s为800mm，工作气压为P＝0.5Mp，功率μ＝F.V＝150*10*0.4＝600W；根据实际需要，我们选型的电机为1000W。假如我们用平衡气路：同样是150Kg负载，当重物被吊起后处于平衡状态，是因为我们使用了二个先导阀控制一个减压阀，所以实现空载和负载的平衡，要破坏这种平衡，需要一个很小的外力就能实现。假如重力平衡后，我们选择450W电机，根据机械设计手册，气缸耗气量公式，假定气缸每分钟运行一次。则：Q(max)＝0.047*D*D*S*(p+1)/0.1*1/t＝15L/min，按照一个螺杆压缩机的规格：0.8Mp，7.5Kw,出气量Q＝1.10立方/分钟；则经计算平均功率p＝0.1Kw，此时实际功率仅为550W，因此通过改进以后整体节能可达40％。

外筒的外侧安装有至少四个侧导轮12或者滑块。用于增加导向的灵活性。外筒的外壁安装有一连接装置8，外筒通过连接装置与一滑车7连接。通过滑车能够使本发明在铝合金轨道上滑动，实现整体的水平方向移动。活塞杆的下端部套设有一活塞环15。能够保证气密性，减少活塞管滑动时的摩擦力。活塞环是聚氨酯或者聚四氟乙烯制成的活塞环。活塞环的上方设有一缓冲垫块16。能够对活塞环进行缓冲。活塞杆的顶部设有一活塞杆端头板2，活塞杆端头板与外套筒连接组件连接。活塞杆包括活塞杆接头3，活塞杆接头下方设有一推力轴承1。能够提高活塞杆的运动速度，减少阻力。内筒包括一内筒盖板5，活塞杆穿过内筒盖板的中央，内筒盖板与内筒可拆卸连接。通过打开内筒盖板将内筒内的杂质进行清理，避免影响使用。内筒连接一气控系统，气控系统包括手动截止阀、继动阀、单向节流阀、手动控制阀，手动截止阀、继动阀、手动控制阀和单向节流阀依次串联，继动阀的控制端连接内筒，单向节流阀的输出端连接内筒。手动截止阀连接气源。

手动控制阀打开，继动阀工作，提升主机将载荷提升，接通手动截止阀，整个气控系统供气，可以开始工作，当操作手动控制阀上升时，供气系统给提升主机送入压缩空气，这个时候，提升主机内的压缩空气的压力通过管路反馈给继动阀，继动阀根据反馈的压力来自动增加送入的压缩气体的压力，从而保证整个提升过程的平稳上升；当操作手动控制阀下降时，单向节流阀这是会对排出的气体进行节流，控制气体排出的速度，从而保证提升主机整个下降过程是匀速平稳的，同时这个压力会反馈到继动阀，从而保证当要操作控制阀5上升时的送入空气压力也降低，保证运行平稳。

传动齿轮组包括至少两个齿轮和一罩体，伺服电机固定在罩体的外壁，罩体的内壁设有一隔音层。能够减少传动齿轮工作时发出的噪音。隔音层是包括石膏板和隔音毡，隔音毡贴合在罩体的内壁，石膏板覆盖在隔音毡的外侧。本发明通过两种隔音材料能够更好的起到隔音的效果。通过石膏板覆盖在隔音毡的外侧能够防止隔音毡上有杂质掉落影响传动齿轮的运作。罩体的外壁还固定有一储存润滑油的储油罐，储油罐连接一出油管，出油管穿过罩体，且出油管穿过隔音层，出油管的另一端固定有一喷头，喷头朝向至少两个齿轮。本发明通过喷头喷洒润滑油是齿轮始终保持润滑状态，不容易产生摩擦影响传动齿轮组的运作。喷头是一雾化喷头。能够使喷出的润滑油更加的细腻。出油管与罩体的连接处设有一密封环，密封环是由橡胶制成的密封环。还包括一信号接口，信号接口与一PLC系统相连，可实现上升下降过程中的自动化准确控制

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.电气混动全铝节能搬运提升主机，包括包括一内筒和外筒，所述内筒为铝合金内筒，所述铝合金内筒为一次挤压成型的气缸结构，所述外筒是由铝合金材质挤压成型的外筒，所述外筒通过左右对称的两个连接座拼接而成，所述外筒通过导轮或者滑轨滑块与内筒连接；

所述内筒内设有一活塞杆，所述活塞杆通过外套筒连接组件与所述外筒的顶部相连，所述内筒的下端部连接一旋转法兰；

所述外筒的侧面安装有伺服电机，所述内筒上嵌有一齿条，所述伺服电机连接一传动齿轮组，所述传动齿轮组与所述齿条啮合；

通过伺服电机的转动来驱动传动齿轮组的转动，通过传动齿轮组与齿条的啮合实现所述内筒的上下运动，从而实现被提升物体上升和下降。

2.根据权利要求1所述的电气混动全铝节能搬运提升主机，其特征在于：所述外筒的外侧安装有至少四个侧导轮或者滑块。

3.根据权利要求1所述的电气混动全铝节能搬运提升主机，其特征在于：所述外筒的外壁安装有一连接装置，所述外筒通过所述连接装置与一滑车连接。

4.根据权利要求1所述的电气混动全铝节能搬运提升主机，其特征在于：所述活塞杆的下端部套设有一活塞环。

5.根据权利要求4所述的电气混动全铝节能搬运提升主机，其特征在于：所述活塞环的上方设有一缓冲垫块。

6.根据权利要求1所述的电气混动全铝节能搬运提升主机，其特征在于：所述活塞杆的顶部设有一活塞杆端头板，所述活塞杆端头板与所述外套筒连接组件连接。

7.根据权利要求6所述的电气混动全铝节能搬运提升主机，其特征在于：所述活塞杆包括活塞杆接头，所述活塞杆接头下方设有一推力轴承。

8.根据权利要求1所述的电气混动全铝节能搬运提升主机，其特征在于：所述内筒包括一内筒盖板，所述活塞杆穿过所述内筒盖板的中央，所述内筒盖板与所述内筒可拆卸连接。

9.根据权利要求1所述的电气混动全铝节能搬运提升主机，其特征在于：所述内筒连接一气控系统，所述气控系统包括手动截止阀、继动阀、单向节流阀、手动控制阀，所述手动截止阀、所述继动阀、所述手动控制阀和所述单向节流阀依次串联，所述继动阀的控制端连接所述内筒，所述单向节流阀的输出端连接所述内筒。

10.根据权利要求1所述的电气混动全铝节能搬运提升主机，其特征在于：还包括一信号接口，所述信号接口与一PLC系统相连，可实现上升下降过程中的自动化准确控制。