CN109052257B - 一种立体空间布局的升降机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种立体空间布局的升降机构,该机构包括支撑底座、直线导轨、水平移动滑块、升降平台、球铰、定长连杆以及水平布置的液压驱动装置。其中,升降平台与支撑底座和水平移动滑块之间并联连接有六根以上立体布置的定长连杆,定长连杆两端均为被动球铰,水平移动滑块与直线导轨直接相连,液压驱动装置的伸缩杆与水平移动滑块相连以控制机构的升降。该升降机构属于并联机构,与传统平面结构的升降机构相比,其受力状态良好,具有良好的空间刚度尤其是侧向刚度,承载能力更大,安全性更好。
Description
技术领域
本发明属于升降机技术领域,具体涉及一种立体空间布局的升降机构。
背景技术
升降作业平台是一种多功能升降机械设备,可分为固定式和移动式、导轨式、曲臂式,剪叉式、链条式、装卸平台等。其中,最常用的是剪叉式升降机,如授权公告号为CN2064776705U、CN206359216U等中国专利,广泛用于高空作业。其中剪叉结构使升降台起升有较高的稳定性、宽大的作业平台和较高的承载能力,使高空作业范围更大并适合多人同时作业,提高了工作效率。
虽然剪叉结构升降台有众多优点,但是该结构仍然存在一些问题。首先,由于该结构的核心是由平面机构组成,使得升降机的空间刚度不高,尤其在垂直于运动平面的方向上,存在明显的不足;其次,该结构的被动运动副主要是转动副,运动构件除了受到拉压力作用之外,还受到弯矩的作用,这就使构件材料的力学性能得不到充分的发挥,并进一步制约了升降机的刚度及安全性的提升。正因如此,现有其他专利CN106315456A采用了多个剪叉结构并联,以提高设备的刚度及承载能力。虽然一定程度上可以改善设备的刚度及承载能力,但是该设备的核心运动机构还是平面布局的运动机构,垂直于运动平面的刚度还是不高。
发明内容
本发明为解决传统升降机存在的构件材料的力学性能发挥不充分、空间刚度尤其是侧向刚度不高、安全性不高以及承载能力不足等问题,提出一种含空间机构的升降设备主运动机构。
为了解决上述技术问题,本发明提出的一种立体空间布局的升降机构,包括支撑底座、直线导轨、水平移动滑块、升降平台、球铰、定长连杆以及水平布置的液压驱动装置;支撑底座固定在地面或移动小车上,支撑底座上装有水平布置的直线导轨,直线导轨上装有水平移动滑块;液压驱动装置的不动部分与支撑底座固定连接,液压驱动装置的伸缩杆与水平移动滑块直接相连;升降平台布置在上面,支撑底座和水平移动滑块布置在下面,升降平台与支撑底座和水平移动滑块之间并联连接有六根以上立体布置的定长连杆;
定长连杆与升降平台之间通过球铰相连,定长连杆与支撑底座之间通过球铰相连,定长连杆与水平移动滑块之间也是通过球铰相连;
并联连接在支撑底座和升降平台之间的定长连杆在直线导轨轴线所在垂面上的投影线长度相等且相互平行或者重合且长度相等;
并联连接在水平移动滑块和升降平台之间的定长连杆在直线导轨轴线所在垂面上的投影线相互平行或者重合且长度相等;
并联连接在支撑底座和升降平台之间的定长连杆与并联连接在水平移动滑块和升降平台之间的定长连杆在直线导轨轴线所在垂面上的投影线不平行也不重合;
并联连接在支撑底座和升降平台之间的定长连杆的轴线在垂直于直线导轨轴线的平面上的投影线及其延长线之间至少要有一个交点,并联连接在水平移动滑块和升降平台之间的定长连杆的轴线在垂直于直线导轨的平面上的投影线或其延长线之间至少要有一个交点;
通过液压装置驱动的伸缩杆推动与之相连的水平移动滑块做水平运动,连接在水平移动滑块的定长连杆就可以带动升降平台调整高低的位置,从而实现升降运动。
本发明与现有技术相比,其显著优点在于:本发明立体布局的升降机构属于空间并联机构,升降平台与支撑底座和水平移动滑块之间并联连接的多根立体布置的定长连杆两端都是被动球铰,因此定长杆为二力杆构件,不承受附加弯矩,可以使构件材料的力学性能得到充分发挥;此外,各定长杆为空间布置,升降平台的受力状态良好,因此具有良好的空间刚度尤其是侧向刚度,承载能力更大,安全性更好。
附图说明
图1为本发明实施例1的3-3布置升降设备的结构示意图。其中,图1(a)是实例1的立体视图,图1(b)是实例1的主视图,图1(c)是实例1的侧视图。
图2为本发明实施例2的2-4布置升降设备的结构示意图。其中,图2(a)是实例2的立体视图,图2(b)是实例2的主视图,图2(c)是实例2的侧视图。
图3为本发明实施例3的4-2布置升降设备的结构示意图。其中,图3(a)是实例3的立体视图,图3(b)是实例3的主视图,图3(c)是实例3的侧视图。
图4为本发明实施例4的4-3布置升降设备的结构示意图。其中,图4(a)是实例4的立体视图,图4(b)是实例4的主视图,图4(c)是实例4的侧视图。
图5为本发明实施例5的4-4布置升降设备的结构示意图。其中,图5(a)是实例5的立体视图,图5(b)是实例5的主视图,图5(c)是实例5的侧视图。
具体实施方式
容易理解,依据本发明的技术方案,在不变更本发明的实质精神的情况下,本领域的一般技术人员可以想象出本发明的多种实施方式。因此,以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明,而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。
结合图1(a),本发明立体空间布局的升降机构,包括支撑底座1、直线导轨、水平移动滑块3、升降平台4、球铰、定长连杆以及液压驱动装置8。支撑底座1固定不动,直线导轨水平固定在支撑底座1上,水平移动滑块3设置在直线导轨21、22上,液压驱动装置8水平设置在支撑底座1上,液压驱动装置8的不动部分与支撑底座1固定连接,液压驱动装置8的伸缩杆与水平移动滑块3直接相连;升降平台4布置在上面,支撑底座1和水平移动滑块3布置在下面,六根以上的定长连杆的两端分别通过球铰并联连接在升降平台4与支撑底座1和水平移动滑块3之间。
如图1(b)所示,并联连接在支撑底座1上的定长连杆在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影线相互平行或者重合且长度相等,并联连接在水平移动滑块3上的定长连杆在直线21、22轴线所在垂面上的投影线相互平行或者重合且长度相等;并联连接在支撑底座1上的定长连杆6在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影线与并联连接在水平移动滑块3上的定长连杆在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影线不平行也不重合。
如图1(c)所示,并联连接在支撑底座1上的定长连杆的轴线在垂直于直线导轨轴线的平面上的投影线及其延长线相交,并联连接在水平移动滑块3上的定长连杆的轴线在垂直于直线导轨轴线的平面上的投影线或其延长线相交。
本发明通过液压装置8驱动水平移动滑块3水平运动,并通过定长连杆带动升降平台4上下平移运动,从而实现升降平台4的升降。
实施例1
本实施例的结构如图1(a)所示,除了上述结构特点外,本实施例采用3-3布置,即在支撑底座1和升降平台4之间并联连接3根定长连杆61、62、63,在升降平台4和水平移动滑块3之间并联连接3根定长连杆64、65、66。定长连杆61、62、63分别通过球铰71、72、73与升降平台4相连,定长连杆61、62、63分别通过球铰51、52、53与支撑底座1相连;定长连杆64、65、66分别通过球铰74、75、76与升降平台4相连,定长连杆64、65、66分别通过球铰54、55、56与支撑底座1相连。
如图1(b)所示,并联连接在支撑底座1和升降平台4之间的定长连杆61、62、63在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影线相互平行并且长度相等,并联连接在水平移动滑块3和升降平台4之间的定长连杆64、65、66在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影线相互平行并且长度相等。
如图1(b)所示,并联连接在支撑底座1和升降平台4之间的定长连杆61、62、63与并联连接在水平移动滑块3和升降平台4之间的定长连杆64、65、66在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影相交。
如图1(c)所示,为进一步提高结构的稳定性及刚度,定长连杆61、64以及定长连杆63、66在垂直于直线导轨21、22轴线的平面上的投影相交。
实施例2
本实施例的结构如图2(a)所示,不同于实施例1,本实施例采用2-4布置,即在在支撑底座1和升降平台4之间并联连接2根定长连杆61、62,在升降平台4和水平移动滑块3之间并联连接4根定长连杆63、64、65、66。定长连杆61、62分别通过球铰71、72与升降平台4相连,定长连杆61、62分别通过球铰51、52与支撑底座1相连;定长连杆63、64、65、66分别通过球铰73、74、75、76与升降平台4相连,定长连杆63、64、65、66分别通过球铰53、54、55、56与支撑底座1相连。
如图2(b)所示,并联连接在支撑底座1和升降平台4之间的定长连杆61、62在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影线相互平行并且长度相等;并联连接在水平移动滑块3和升降平台4之间的定长连杆64、65在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影线相互重合,定长连杆63、64(65)、66在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影线相互平行并且长度相等。
如图2(b)所示,并联连接在支撑底座1和升降平台4之间的定长连杆61、62与并联连接在水平移动滑块3和升降平台4之间的定长连杆63、64、65、66在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影相交。
如图2(c)所示,定长连杆62、65、66以及定长连杆61、63、64在垂直于直线导轨21、22轴线的平面上的投影相交。
实施例3
本实施例的结构如图3(a)所示,本实施例与实施例2的区别在于:采用4-2布置,即在在支撑底座1和升降平台4之间并联连接4根定长连杆61、62、63、64,在升降平台4和水平移动滑块3之间并联连接2根定长连杆65、66。定长连杆61、62、63、64分别通过球铰71、72、73、74与升降平台4相连,定长连杆61、62、63、64分别通过球铰51、52、53、54与支撑底座1相连;定长连杆65、66分别通过球铰75、76与升降平台4相连,定长连杆65、66分别通过球铰55、56与水平移动滑块3相连。由于水平移动滑块3上运动支链少,因而本实施例安装较为方便。
如图3(b)所示,并联连接在支撑底座1和升降平台4之间的定长连杆62、63在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影线相互重合并且长度相等,定长连杆61、62(63)、64在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影线相互平行并且长度相等;并联连接在水平移动滑块3和升降平台4之间的定长连杆65、66在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影线相互平行并且长度相等。
如图3(b)所示,并联连接在支撑底座1和升降平台4之间的定长连杆61、62、63、64与并联连接在水平移动滑块3和升降平台4之间的定长连杆65、66在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影相交。
如图3(c)所示,定长连杆61、62、63、64以及定长连杆65、66在垂直于直线导轨21、22轴线的平面上的投影线呈对称分布,并且定长连杆61、65以及定长连杆64、66在垂直于直线导轨21、22轴线的平面上的投影相交。
实施例4
本实施例的结构如图4(a)所示,本实施例与实施例3的区别在于,采用4-3布置,即在在支撑底座1和升降平台4之间并联连接4根定长连杆61、62、63、64,在升降平台4和水平移动滑块3之间并联连接3根定长连杆65、66、67。定长连杆61、62、63、64分别通过球铰71、72、73、74与升降平台4相连,定长连杆61、62、63、64分别通过球铰51、52、53、54与支撑底座1相连;定长连杆65、66、67分别通过球铰75、76、77与升降平台4相连,定长连杆65、66、67分别通过球铰55、56、57与水平移动滑块3相连。
如图4(b)所示,水平移动滑块3和升降平台4之间增加的定长连杆66与定长连杆65、67在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影线相互平行并且长度相等。
如图4(b)所示,并联连接在支撑底座1和升降平台4之间的定长连杆61、62、63、64与并联连接在水平移动滑块3和升降平台4之间的定长连杆65、66、67在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影相交。
如图4(c)所示,定长连杆61、62、63、64以及定长连杆65、66、67在垂直于直线导轨21、22轴线的平面上的投影线呈对称分布,并且定长连杆61、65以及定长连杆64、67在垂直于直线导轨21、22轴线的平面上的投影相交。
实施例5
本实施例的结构如图5(a)所示,本实施例与实施例4的区别在于,采用4-4布置,即在在支撑底座1和升降平台4之间并联连接4根定长连杆61、62、63、64,在升降平台4和水平移动滑块3之间并联连接4根定长连杆65、66、67、68。定长连杆61、62、63、64分别通过球铰71、72、73、74与升降平台4相连,定长连杆61、62、63、64分别通过球铰51、52、53、54与支撑底座1相连;定长连杆65、66、67、68分别通过球铰75、76、77、78与升降平台4相连,定长连杆65、66、67、68分别通过球铰55、56、57、58与水平移动滑块3相连。
如图5(b)所示,水平移动滑块3和升降平台4之间增加的定长连杆68与定长连杆65在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影线相互重合并且长度相等。
如图5(b)所示,并联连接在支撑底座1和升降平台4之间的定长连杆61、62、63、64与并联连接在水平移动滑块3和升降平台4之间的定长连杆65、66、67、68在直线导轨21、22轴线所在垂面上的投影相交。
如图5(c)所示,定长连杆65、66、67、68在垂直于直线导轨21、22轴线的平面上的投影线呈W形分布,并且定长连杆61、65以及定长连杆64、68在垂直于直线导轨21、22轴线的平面上的投影相交。
Claims (7)
1.一种立体空间布局的升降机构,其特征在于:包括支撑底座(1)、直线导轨、水平移动滑块(3)、升降平台(4)、球铰、定长连杆以及液压驱动装置(8);两条直线导轨(21、22)设置在支撑底座(1)上且轴线相互平行,水平移动滑块(3)设置在直线导轨(21、22)上,伸缩驱动装置(8)用于驱动水平移动滑块(3)沿直线导轨(21、22)移动,升降平台(4)与支撑底座(1)之间以及升降平台(4)与水平移动滑块(3)之间并联连接有多根定长连杆;定长连杆(6)与升降平台(4)之间、定长连杆与支撑底座(1)之间以及定长连杆与水平移动滑块(3)之间均通过球铰相连;
并联连接在支撑底座(1)和升降平台(4)之间的定长连杆在直线导轨轴线所在垂面上的投影线相互平行或者重合并且长度相等,并联连接在水平移动滑块(3)和升降平台(4)之间的定长连杆在直线导轨轴线所在垂面上的投影线相互平行或者重合并且长度相等;
并联连接在支撑底座(1)和升降平台(4)之间的定长连杆与并联连接在水平移动滑块(3)和升降平台(4)之间的定长连杆在直线导轨轴线所在垂面上的投影线不平行也不重合;
并联连接在支撑底座(1)和升降平台(4)之间的定长连杆的轴线在垂直于直线导轨(2)轴线的平面上的投影线及其延长线之间至少要有一个交点,并联连接在水平移动滑块(3)和升降平台(4)之间的定长连杆的轴线在垂直于直线导轨(2)轴线的平面上的投影线或其延长线之间至少要有一个交点。
2.根据权利要求1所述的升降机构,其特征在于:并联连接在支撑底座(1)和升降平台(4)之间的定长连杆与并联连接在水平移动滑块(3)和升降平台(4)之间的定长连杆在直线导轨(2)轴线所在垂面上的投影相交。
3.根据权利要求1所述的升降机构,其特征在于:并联连接在升降平台(4)与支撑底座(1)和水平移动滑块(3)之间的定长连杆的总数量为6个或6个以上,其中,并联连接在升降平台(4)与水平移动滑块(3)之间的定长连杆的数量2个或2个以上,并联连接在升降平台(4)与支撑底座(1)之间的定长连杆的数量为2个或2个以上。
4.根据权利要求1所述的升降机构,其特征在于:在支撑底座(1)和升降平台(4)之间并联连接的定长连杆包括定长连杆一(61)、定长连杆二(62)以及定长连杆三(63),在升降平台(4)和水平移动滑块(3)之间并联连接的定长连杆包括定长连杆四(64)、定长连杆五(65)以及定长连杆六(66);
定长连杆一(61)、定长连杆二(62)以及定长连杆三(63)在直线导轨轴线所在垂面上的投影线相互平行并且长度相等,定长连杆四(64)、定长连杆五(65)以及定长连杆六(66) 在直线导轨轴线所在垂面上的投影线相互平行并且长度相等;
定长连杆一(61)、定长连杆二(62)以及定长连杆三(63)与定长连杆四(64)、定长连杆五(65)以及定长连杆六(66)在直线导轨轴线所在垂面上的投影相交;
定长连杆一(61)与定长连杆四(64)在垂直于直线导轴线的平面上的投影相交;定长连杆三(63)与定长连杆六(66)在垂直于直线导轨轴线的平面上的投影相交。
5.根据权利要求1所述的升降机构,其特征在于:在支撑底座(1)和升降平台(4)之间并联连接的定长连杆包括定长连杆一(61)、定长连杆二(62),在升降平台(4)和水平移动滑块(3)之间并联连接的定长连杆包括定长连杆三(63)、定长连杆四(64)、定长连杆五(65)、定长连杆六(66);
定长连杆一(61)、定长连杆二(62)在直线导轨轴线所在垂面上的投影线相互平行并且长度相等;定长连杆四(64)、定长连杆五(65)在直线导轨轴线所在垂面上的投影线相互重合,定长连杆三(63)、定长连杆四(64)、定长连杆五(65)、定长连杆六(66)在直线导轨轴线所在垂面上的投影线相互平行并且长度相等;
定长连杆一(61)、定长连杆二(62)与定长连杆三(63)、定长连杆四(64)、定长连杆五(65)、定长连杆六(66)在直线导轨轴线所在垂面上的投影相交;
定长连杆二(62)、定长连杆五(65)以及定长连杆六(66)之间在垂直于直线导轨轴线的平面上的投影相交;定长连杆一(61)、定长连杆三(63)以及定长连杆四(64) 之间在垂直于直线导轨轴线的平面上的投影相交。
6.根据权利要求1所述的升降机构,其特征在于:在支撑底座(1)和升降平台( 4) 之间并联连接的定长连杆包括定长连杆一(61)、定长连杆二(62)、定长连杆三(63)、定长连杆四(64),在升降平台(4)和水平移动滑块(3) 之间并联连接的定长连杆包括定长连杆五(65)、定长连杆六(66)、定长连杆七(67);
定长连杆六(66)与定长连杆五(65)、定长连杆七(67)在直线导轨轴线所在垂面上的投影线相互平行并且长度相等;
定长连杆一(61)、定长连杆二(62)、定长连杆三(63)、定长连杆四(64)与定长连杆五(65)、定长连杆六(66)、定长连杆七(67)在直线导轨轴线所在垂面上的投影相交;
定长连杆一(61)、定长连杆二(62)、定长连杆三(63)以及定长连杆四(64)在垂直于直线导轨轴线的平面上的投影线呈对称分布,定长连杆五(65)、定长连杆六(66)以及定长连杆七(67)在垂直于直线导轨轴线的平面上的投影线呈对称分布,并且定长连杆一(61)与定长连杆五(65)在垂直于直线导轨轴线的平面上的投影相交;定长连杆四(64)与定长连杆七(67)在垂直于直线导轨轴线的平面上的投影相交。
7.根据权利要求1所述的升降机构,其特征在于:在支撑底座(1)和升降平台(4)之间并联连接的定长连杆包括定长连杆一(61)、定长连杆二(62)、定长连杆三(63)、定长连杆四(64),在升降平台(4)和水平移动滑块(3)之间并联连接的定长连杆包括定长连杆五(65)、定长连杆六(66)、定长连杆七(67)以及定长连杆八(68);
定长连杆八(68)与定长连杆五(65)在直线导轨轴线所在垂面上的投影线相互重合并且长度相等;
定长连杆一(61)、定长连杆二(62)、定长连杆三(63)、定长连杆四(64)与定长连杆五(65)、定长连杆六(66)、定长连杆七(67)、定长连杆八(68)在直线导轨轴线所在垂面上的投影相交;
定长连杆五(65)、定长连杆六(66)、定长连杆七(67)、定长连杆八(68)在垂直于直线导轨轴线的平面上的投影线呈W形分布,并且定长连杆一(61)、定长连杆五(65)以及定长连杆四(64)、定长连杆八(68)在垂直于直线导轨轴线的平面上的投影相交。
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