CN108840274A - 一种可拆式电动升降模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可拆式电动升降模块，属于升降器领域，包括：载物模块：用于提供物体重量，并具有超重报警功能；升降模块：用于实现载物模块上下升降；固定模块：用于实现与移动设备固定；储能模块：用于储存物体下降时产生的液压能，并降低升降模块承受力；本发明的装置具有双升降机构，升降快速、精准、无震动，传动部件磨损率低，还可有效提高机械效率或能源利用率，具备称重和超重报警功能。

Description

一种可拆式电动升降模块
技术领域
本发明属于升降器领域，具体涉及一种可拆式电动升降模块。
背景技术
目前轮式小车用于辅助人力进行平地搬运货物已经成为普遍现象，常常搬运的货物包括家电或货物等，但家电中存在一些大型或贵重家电，有时也会搬运一些较为贵重的货物，例如，家具的材质多为木质、体积庞大等，因此在家具搬运途中容易磕碰，造成家具表面损伤影响美观，而且体积大造成搬运困难。在实践中，人们搬运家具采用带轮的平板车运输家具。具体操作过程是：将家具抬起，放在平板车上，运送至目的地后，再将家具从平板车上抬下来。这种运输家具的方法虽然比仅仅依靠人力搬运要轻松，但是在搬运过程中仍然有抬起和放下的过程，此过程要消耗大量的体力，费时费力，且存在安全隐患。
现有技术如中国发明授权专利文献，申请号：CN201310542503.7，该发明涉及一种家具搬运车，包括左支架以及与左支架相连接的右支架，所述左支架及右支架的底部的两侧分别设有万向轮，所述左支架包括左支架底座以及连接在左支架底座上侧的左支架基座，所述右支架包括右支架底座以及连接在右支架底座上侧的右支架基座，所述左支架基座以及右支架基座上两相对的面上分别设有向对方伸出的台阶面，所述左支架底座与左支架基座之间以及右支架底座与右支架基座之间分别设有高度调节装置，所述左支架基座与右支架基座之间设有宽度调节装置。优点是：造价成本低，装卸方便，工作的效率高，且省时省力，但是该搬运车在搬运超重物品时由于缺少报警设备，可能会存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供具有双升降机构，升降快速、精准、无震动，传动部件磨损率低，还可有效提高机械效率或能源利用率，具备称重和超重报警功能的一种可拆式电动升降模块。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种可拆式电动升降模块，包括：
载物模块：用于提供物体重量，并具有超重报警功能；
升降模块：用于实现载物模块上下升降；
固定模块：用于实现与移动设备固定；
储能模块：用于储存物体下降时产生的液压能，并降低升降模块承受力；
设置载物模块可以对货物的重量称重并显示，当承载货物超重时具备报警功能，解决在常规载物过程中承载物体过重造成设备的疲劳强度下降或者设备零部件的直接损伤的问题，通过固定模块将本设备固定于常用运输工具上，例如平板车或推车，便于搬运和移动物品，利用升降模块解决搬运过程中存在的抬起和放下的过程中需消耗大量的体力，费时费力，且存在安全隐患的问题，升降模块的设置不仅用于卸货还可用于装货，在装卸货物过程中储能模块利用液压原理储存货物的重力势能，提高能源的利用率和机械效率，并且降低升降模块对货物的承重力，降低升降模块的疲劳损耗。
作为优选，载物模块包括载物台，载物台中部设有内凹槽，槽体内置有用于获取放置载物扭矩信号的悬臂架和应变片，物体放置到载物台上时，悬臂架受到压力，使得应变片发生形变，从而测得扭矩信号。
作为优选，应变片与载物台下方的单片机连接，且单片机与载物台表面的数显板和蜂鸣器连接，测得的扭矩信号可传输至单片机，单片机对数据经线处理并将数据通过数显板显示，当物体超重时，蜂鸣器进行报警，避免机构损坏造成货物的损坏或者机构中的零部件疲劳强度下降。
作为优选，升降模块设置于载物模块与固定模块之间，升降模块包括双头的丝杆，丝杆两端分别连接有可相对运动且交错设置的横杆a和横杆b，横杆a和横杆b通过剪叉连接，丝杆一端通过联轴器与电机连接，横杆a和横杆b内上设置有与丝杆相配合的螺纹，选择丝杆传动的方式实现升降动作可有效保证升降反应速度、精准性，利于降低传动部件的磨损，在升降过程中震动少有益保证物体在升降过程中的稳定性，利用螺纹自锁性有效保证物体在升降过程中的安全，通过控制电机的转动可实现横杆a和横杆b在丝杆上呈水平状态下做相对运动使剪叉的夹角产生变化实现升降功能，使载物模块进行上下升降。
作为优选，电机下方连接有滑轨，滑轨通过轴承座分别与横杆a和横杆b连接，滑轨为三段滑轨，滑轨底面与底盘表面连接，将滑轨与横杆a和横杆b连接，可在保证各横杆自由地做水平运动的前提下，电机在运作时电机机身不会产生旋转运动，实现单自由度限制，解决电机自由度的问题。
作为优选，丝杆为双头梯形螺纹丝杆，丝杆的螺纹面上均布有轴线与丝杆轴线相互垂直的滚柱，选择双头梯形螺纹丝杆可实现丝杆转动和横杆在丝杆上呈水平状态下做相对运动使剪叉的夹角产生变化，滚柱的设置改变了原有梯形螺纹传动过程中内外螺纹以锥面贴紧进行传动的方式，均布的滚柱可使梯形螺纹在传动过程中在面接触和线接触的方式中进行切换，提高梯形螺纹的传动效率，并且传动平稳，传动过程中无震动，还有益于降低传动磨损量，保证长期使用中传动精准性，延长丝杆使用寿命。
作为优选，滚柱包括内部中空的柱体，柱体中部贯穿连接有可转动的转轴且连接处设有轴承，柱体两侧面设有槽体，槽体内置若干直径大于槽体槽深的滚球，滚球端点至丝杆螺纹面的间距为丝杆牙槽底宽的0.01-0.05倍，利用转轴和轴承可使柱体在螺纹传动过程中产生旋转运动，柱体在旋转运动的同时滚球的设置可使螺纹传动过程中与滚柱相配合的螺纹表面在线接触的同时存在点接触，大大降低梯形螺纹传动过程中的滑动摩擦系数，进而使摩擦表面间接触微区内的力学作用降低，降低传动过程中传动部件的磨损率，通过计算螺纹牙的剪切强度，公式为(τ为螺纹牙的剪切强度，τp为螺纹牙的许用剪切强度，d为螺杆公称直径，b为螺纹牙底宽度，z为旋合圈数，k为出滚球端点至丝杆螺纹面的间距)得出滚球端点至丝杆螺纹面的间距为丝杆牙槽底宽的0.01-0.05倍，易于降低摩擦副的磨损，长时间保持螺纹牙强度，降低螺纹磨损。
作为优选，固定模块包括底盘，底盘表面四个方向上安置有滑块，滑块上配合连接有可外伸于底盘侧边的导轨，导轨端部通过元宝螺母连接有卡箍，本装置需要与手推车进行连接时，根据手推车尺寸移动导轨，旋开元宝螺母，卡箍便会解开，将卡箍固定于手推车底座相应的杆上，并旋紧元宝螺母，即可实现模块装配，该组装方式便于与移动设备连接或拆卸，便于修理或更换，有益节约成本。
作为优选，储能模块由液压杆组成，液压杆安置在底盘中部，液压杆端部连接于载物台底面中部，由于物体在储能模块上下降时具有较大的重力势能，为防止剪叉机构承受较大的应力并且利用货物的重力势能设置储能模块，当物体下降时，利用液压杆将物体的能量转化为液压能，卸货后重力减少，液压杆会将压力能会使载物台受到向上的力，减少装置自重对丝杆螺纹的破坏，而且液压杆同时具备升降功能与升降模块可形成双升降机构，对承载物品的支撑、减震及缓冲效果得到明显提升。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明设置载物模块可以对货物的重量称重并显示，当承载货物超重时具备报警功能，解决在常规载物过程中承载物体过重造成设备的疲劳强度下降或者设备零部件的直接损伤的问题，通过固定模块将本设备固定于常用运输工具上，例如平板车或推车，便于搬运和移动物品，利用升降模块解决搬运过程中存在的抬起和放下的过程中需消耗大量的体力，费时费力，且存在安全隐患的问题，升降模块的设置不仅用于卸货还可用于装货，在装卸货物过程中储能模块利用液压原理储存货物的重力势能，提高能源的利用率和机械效率，并且降低升降模块对货物的承重力，降低升降模块的疲劳损耗。
本发明采用了上述技术方案提供一种可拆式电动升降模块，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。
附图说明
图1为本发明一种可拆式电动升降模块结构示意图；
图2为丝杆局部放大图；
图3为滚柱正视图；
图4为滚柱剖视图。
附图标记说明：1.轴承座；2.数显板；3.蜂鸣器；4.悬臂架；5.应变片；6.载物台；7.剪叉；8.丝杆；801.滚柱；801a.滚球；801b.柱体；801c.转轴；801d.槽体；801e.轴承；9.连轴器；10.电机；11.卡箍；12.元宝螺母；13.导轨；14.滑块；15.底盘；16.液压杆；17.滑轨；18.横杆a；19.横杆b。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：
实施例1：
如图1所示，一种可拆式电动升降模块，包括：
载物模块：用于提供物体重量，并具有超重报警功能；
升降模块：用于实现载物模块上下升降；
固定模块：用于实现与移动设备固定；
储能模块：用于储存物体下降时产生的液压能，并降低升降模块承受力；
设置载物模块可以对货物的重量称重并显示，当承载货物超重时具备报警功能，解决在常规载物过程中承载物体过重造成设备的疲劳强度下降或者设备零部件的直接损伤的问题，通过固定模块将本设备固定于常用运输工具上，例如平板车或推车，便于搬运和移动物品，利用升降模块解决搬运过程中存在的抬起和放下的过程中需消耗大量的体力，费时费力，且存在安全隐患的问题，升降模块的设置不仅用于卸货还可用于装货，在装卸货物过程中储能模块利用液压原理储存货物的重力势能，提高能源的利用率和机械效率，并且降低升降模块对货物的承重力，降低升降模块的疲劳损耗。
载物模块包括载物台6，载物台6中部设有内凹槽，槽体内置有用于获取放置载物扭矩信号的悬臂架4和应变片5，物体放置到载物台6上时，悬臂架4受到压力，使得应变片5发生形变，从而测得扭矩信号。应变片5与载物台6下方的单片机连接，且单片机与载物台6表面的数显板2和蜂鸣器3连接，测得的扭矩信号可传输至单片机，单片机对数据经线处理并将数据通过数显板2显示，当物体超重时，蜂鸣器3进行报警，避免机构损坏造成货物的损坏或者机构中的零部件疲劳强度下降。
升降模块设置于载物模块与固定模块之间，升降模块包括双头的丝杆8，丝杆8两端分别连接有可相对运动且交错设置的横杆18a和横杆19b，横杆18a和横杆19b通过剪叉7连接，丝杆8一端通过联轴器9与电机10连接，横杆18a和横杆19b内上设置有与丝杆8相配合的螺纹，选择丝杆传动的方式实现升降动作可有效保证升降反应速度、精准性，利于降低传动部件的磨损，在升降过程中震动少有益保证物体在升降过程中的稳定性，利用螺纹自锁性有效保证物体在升降过程中的安全，通过控制电机10的转动可实现横杆18a和横杆19b在丝杆8上呈水平状态下做相对运动使剪叉7的夹角产生变化实现升降功能，使载物模块进行上下升降。电机10下方连接有滑轨17，滑轨17通过轴承座1分别与横杆18a和横杆19b连接，滑轨17为三段滑轨，滑轨17底面与底盘15表面连接，将滑轨17与横杆18a和横杆19b连接，可在保证各横杆自由地做水平运动的前提下，电机10在运作时电机10机身不会产生旋转运动，实现单自由度限制，解决电机10自由度的问题。
固定模块包括底盘15，底盘15表面四个方向上安置有滑块14，滑块14上配合连接有可外伸于底盘15侧边的导轨13，导轨13端部通过元宝螺母12连接有卡箍11，本装置需要与手推车进行连接时，根据手推车尺寸移动导轨13，旋开元宝螺母12，卡箍11便会解开，将卡箍11固定于手推车底座相应的杆上，并旋紧元宝螺母12，即可实现模块装配，该组装方式便于与移动设备连接或拆卸，便于修理或更换，有益节约成本。
储能模块由液压杆16组成，液压杆16安置在底盘15中部，液压杆16端部连接于载物台6底面中部，由于物体在储能模块上下降时具有较大的重力势能，为防止剪叉机构承受较大的应力并且利用货物的重力势能设置储能模块，当物体下降时，利用液压杆16将物体的能量转化为液压能，卸货后重力减少，液压杆16会将压力能会使载物台6受到向上的力，减少装置自重对丝杆螺纹的破坏，而且液压杆16同时具备升降功能与升降模块可形成双升降机构，对承载物品的支撑、减震及缓冲效果得到明显提升。
剪叉7顶部连接于载物台6下表面，剪叉7底部连接于底盘15表面，液压杆16设置于底盘15表面中心，底部与底盘15表面固定连接，端部与载物台6底面中部连接，剪叉7与液压杆16位置关系互不干扰。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上进一步优化方案为：如图2-4所示，丝杆8为双头梯形螺纹丝杆，丝杆8的螺纹面上均布有轴线与丝杆8轴线相互垂直的滚柱801，选择双头梯形螺纹丝杆可实现丝杆8转动18a和横杆19b在丝杆8上呈水平状态下做相对运动使剪叉7的夹角产生变化，滚柱801的设置改变了原有梯形螺纹传动过程中内外螺纹以锥面贴紧进行传动的方式，均布的滚柱801可使梯形螺纹在传动过程中在面接触和线接触的方式中进行切换，提高梯形螺纹的传动效率，并且传动平稳，传动过程中无震动，还有益于降低传动磨损量，保证长期使用中传动精准性，延长丝杆8使用寿命。
滚柱801包括内部中空的柱体801b，柱体801b中部贯穿连接有可转动的转轴801c且连接处设有轴承801e，柱体801b两侧面设有槽体801d，槽体801d内置若干直径大于槽体801d槽深的滚球801a，滚球801a端点至丝杆8螺纹面的间距为丝杆8牙槽底宽的0.01-0.05倍，利用转轴801c和轴承801e可使柱体801b在螺纹传动过程中产生旋转运动，柱体801b在旋转运动的同时滚球801a的设置可使螺纹传动过程中与滚柱801相配合的螺纹表面在线接触的同时存在点接触，大大降低梯形螺纹传动过程中的滑动摩擦系数，进而使摩擦表面间接触微区内的力学作用降低，降低传动过程中传动部件的磨损率，通过计算螺纹牙的剪切强度，公式为(τ为螺纹牙的剪切强度，τp为螺纹牙的许用剪切强度，d为螺杆公称直径，b为螺纹牙底宽度，z为旋合圈数，k为出滚球801a端点至丝杆8螺纹面的间距)得出滚球801a端点至丝杆8螺纹面的间距优选为丝杆8牙槽底宽的0.03倍，易于降低摩擦副的磨损，长时间保持螺纹牙强度，降低螺纹磨损。
上述滚球801a由以下步骤制备得到：按重量份将180份废钢、24份铬铁合金、55份稀土合金、铝粉21份、62份生铁、12份镍铜合金、42份镁锭、17份钛锭、34份碳粉进行熔炼、浇注、热处理得到滚球801a，滚球801a在浇注过程中，合金液的出炉温度为2800℃，浇注温度为2650℃，最后冷却至250℃，在合金液箱模具中浇注过程中在模具中放置0.3重量份的金属酞和0.4重量份的金属锇，通过上述方法制备的滚球801a的密度高，具有较强的冲击韧性和耐磨性，并且在浇注过程中使用的金属酞和金属锇可避免在浇注过程中铝粉产生膨胀开裂的，解决铝粉在浇注过程中造成浇注体膨胀开裂，导致浇注体结构强度降低的问题，有效提高了所制备的球体801a的体积密度，保证球体801a的冲击韧性和耐磨性，进而降低螺纹传动的磨损率并保持螺纹传动效率。
实施例3：
本发明的一种可拆式电动升降模块实际使用时，先将本装置与手推车连接，根据手推车尺寸移动导轨13，旋开元宝螺母12，卡箍11便会解开，将卡箍11固定于手推车底座相应的杆上，并旋紧元宝螺母12，实现本装置与手推车的连接，当物体放置在载物台6上时，悬臂架4受到压力，使得应变片5发生形变，从而测得扭矩信号传输至单片机，单片机对数据经线处理并将数据通过数显板2显示，当物体超重时，蜂鸣器3进行报警，避免机构损坏造成货物的损坏或者机构中的零部件疲劳强度下降，在需要对物体升降时，控制电机10的转动可实现横杆18a和横杆19b在丝杆8上呈水平状态下做相对运动使剪叉7的夹角产生变化实现升降功能，使载物模块进行上下升降，并且在剪叉机构升降的同时，利用液压杆16配合剪叉机构升降，液压杆16将物体的能量转化为液压能，卸货后重力减少，液压杆16会将压力能会使载物台6受到向上的力，减少装置自重对丝杆螺纹的破坏，液压杆16剪叉机构—即升降模块形成双升降机构，对承载物品的支撑、减震及缓冲效果得到明显提升，有效解决了搬运过程中存在的抬起和放下的过程中需消耗大量的体力，费时费力，且存在安全隐患的问题。
搬运对比试验：
试验对象：本发明的一种可拆式电动升降模块(试验组1)，采用四个千斤顶辅助和手推车进行搬运(试验组2)；
搬运物：三开门冰箱，216升，重量为60kg；
试验流程：将三开门冰箱从1.5米的高处搬下，并移动10米，其余条件一致，例如搬运所用人力，计算两组所用时间。
结果：试验组1用时1分14秒，三开门冰箱无损坏，移动过程中未出现位置偏移，操作人员无费力现象；
试验组2用时4分23秒，三开门冰箱无损坏，移动过程中出现位置偏移需人员手扶复位，操作人员有明显费力现象。
螺纹传动试验：
试验对象：本发明设有滚柱801的丝杆8(试验组3)，常规梯形螺纹丝杆(试验组4)；
传递轴向载荷F＝1000N，工作时间1000h；试验组3、4丝杆的材质、公称直径、螺纹牙底宽度、螺纹牙距、旋合圈数、螺纹工作高度等参数均一致；
结果：试验组3螺纹磨损率0.03％，试验组4螺纹磨损率0.14％。
上述实施例中涉及的常规技术为现有技术，故在此不再详细赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可拆式电动升降模块，包括：
载物模块：用于提供物体重量，并具有超重报警功能；
升降模块：用于实现载物模块上下升降；
固定模块：用于实现与移动设备固定；
储能模块：用于储存物体下降时产生的液压能，并降低升降模块承受力。
2.根据权利要求1所述的，一种可拆式电动升降模块，其特征在于：所述载物模块包括载物台(6)，所述载物台(6)中部设有内凹槽，槽体内置有用于获取放置载物扭矩信号的悬臂架(4)和应变片(5)。
3.根据权利要求2所述的，一种可拆式电动升降模块，其特征在于：所述应变片(5)与载物台(6)下方的单片机连接，且单片机与载物台(6)表面的数显板(2)和蜂鸣器(3)连接。
4.根据权利要求1所述的，一种可拆式电动升降模块，其特征在于：所述升降模块设置于载物模块与固定模块之间，所述升降模块包括双头的丝杆(8)，所述丝杆(8)两端分别连接有可相对运动且交错设置的横杆a(18)和横杆b(19)，所述横杆a(18)和横杆b(19)通过剪叉(7)连接，丝杆(8)一端通过联轴器(9)与电机(10)连接。
5.根据权利要求4所述的，一种可拆式电动升降模块，其特征在于：所述电机(10)下方连接有滑轨(17)，所述滑轨(17)通过轴承座(1)分别与横杆a(18)和横杆b(19)连接。
6.根据权利要求4所述的，一种可拆式电动升降模块，其特征在于：所述丝杆(8)为双头梯形螺纹丝杆，丝杆(8)的螺纹面上均布有轴线与丝杆(8)轴线相互垂直的滚柱(801)。
7.根据权利要求6所述的，一种可拆式电动升降模块，其特征在于：所述滚柱(801)包括内部中空的柱体(801b)，柱体(801b)中部贯穿连接有可转动的转轴(801c)且连接处设有轴承(801e)，柱体(801b)两侧面设有槽体(801d)，槽体(801d)内置若干直径大于槽体(801d)槽深的滚球(801a)，滚球(801a)端点至丝杆(8)螺纹面的间距为丝杆(8)牙槽底宽的0.01-0.05倍。
8.根据权利要求1所述的，一种可拆式电动升降模块，其特征在于：所述固定模块包括底盘(15)，所述底盘(15)表面四个方向上安置有滑块(14)，所述滑块(14)上配合连接有可外伸于底盘(15)侧边的导轨(13)，所述导轨(13)端部通过元宝螺母(12)连接有卡箍(11)。
9.根据权利要求1或2或8所述的，一种可拆式电动升降模块，其特征在于：所述储能模块由液压杆(16)组成，所述液压杆(16)安置在底盘(15)中部，所述液压杆(16)端部连接于载物台(6)底面中部。
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