CN110104362A - 一种云端储物柜用物料承载装置及其承载方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种云端储物柜用物料承载装置及其承载方法，包括载货台、伸缩组件、以及传动组件三部分。其中，载货台包括U形支撑架，固定在所述U形支撑架内部两侧的角钢，以及滑动设置在所述角钢上的中间板；伸缩组件包括通过传动组件与所述载货台滑动连接的伸缩板；传动组件包括连接所述伸缩板和载货台的至少一组双齿条齿轮机构，固定在所述U形支撑架一侧的伺服电机，以及与所述伺服电机串联的行星减速器；所述行星减速器与双齿条齿轮机构之间通过皮带轮组连接传动。本发明伸缩板的伸出和缩回受伺服电机转速控制，利用双齿条齿轮机构传动，传递动力大、能保证恒定的传动比，能够在均衡两端受力的情况下保证其直线运动精度。

Description

一种云端储物柜用物料承载装置及其承载方法

技术领域

本发明涉及一种承载装置，具体涉及一种云端储物柜用物料承载装置及其承载方法。

背景技术

储物柜用途广泛，当快递派送无人签收时，派件员通过储物柜临时存放；当人们外出游玩需要临时存放包裹时也可通过储物柜存储。储物柜广泛用于快递存储、个人临时存储等领域，极大地方便了人们的生活。

现有技术中承载物料的装置通常利用直线气缸或滚珠丝杆作为推动力将物料推送至相应区域。直线气缸由于利用气压传动，速度较快、受控性较弱；而滚珠丝杆受限于其工况，容易被外部沙砾侵入螺纹辊道内，在长距离重负载时强度不够，容易出现震动、压弯、抖动等情况。

发明内容

发明目的：提供一种云端储物柜用物料承载装置及其承载方法，将双齿条齿轮机构作为传动源，辅以伺服电机、伸缩板、中间板、U形支撑架，从而解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种云端储物柜用物料承载装置，包括载货台、伸缩组件、以及传动组件三部分。

其中，载货台，包括U形支撑架，固定在所述U形支撑架内部两侧的角钢，以及滑动设置在所述角钢上的中间板；

伸缩组件，包括通过传动组件与所述载货台滑动连接的伸缩板；

传动组件，包括连接所述伸缩板和载货台的至少一组双齿条齿轮机构，固定在所述U形支撑架一侧的伺服电机，以及与所述伺服电机串联的行星减速器；所述行星减速器与双齿条齿轮机构之间通过皮带轮组连接传动。

在进一步的实施例中，所述角钢的两个直角边处设有多个加强筋，所述加强筋之间的距离相等。鉴于角钢跨度大且需要承受中间板、伸缩板、以及物料的压力，结构件本身的连接面能承受的负荷有限，故需要设置加强筋对其结构进行加强。

在进一步的实施例中，相临两个加强筋之间设有第一滚子，所述第一滚子与所述角钢之间通过滚轮轴套连接，所述滚轮轴套内过盈配合安装有圆锥滚子轴承。第一滚子用于提供滚动摩擦，使得中间板能够在角钢上滑动顺畅；中间板架设在角钢上会形成正压力，此时对轴承的选型具有要求，当轴承承受径向负荷时，将会产生一个轴向分力，所以当需要另一个可承受反方向轴向力的轴承来加以平衡，故采用圆锥滚子轴承来承受径向负荷。

在进一步的实施例中，所述中间板的两端焊接有与之等长的H形支板，所述中间板通过H形支板的外侧滑动垫设在所述第一滚子上；所述伸缩板的下部固定安装有内侧支撑板，所述内侧支撑板上设有第二滚子，所述伸缩板第二滚子滑动垫设在所述H形支板的内侧。H形支板用于连接中间板、角钢、以及伸缩板，H形支板能够良好地垫设在第一滚子或第二滚子上，保证其接触良好、传动良好。

在进一步的实施例中，所述双齿条齿轮机构包括固定在所述U形支撑架底面处的下齿条，通过轴承座转动设置在所述中间板几何中心处的齿轮，以及固定在所述伸缩板底面处的上齿条；所述上齿条与下齿条的齿形、齿高、齿距相同，所述齿轮分别与所述上齿条和下齿条啮合。双齿条齿轮机构用于将电机输出的转动力变为齿条的直线运动力，相比于传统的滚珠丝杆或气缸传动，双齿条齿轮机构传动效率高、传动过程平稳，尤其在行程较长的场景下，双齿条齿轮机构能能够保证机构运行的直线度，上齿条和下齿条同时受力，也同时起到承接作用，不会造成下坠、压弯等现象。

在进一步的实施例中，所述皮带轮组包括固定在所述行星减速器输出轴一端的输出带轮，铰接在所述U形支撑架下底面处的输入带轮，套接在所述输出带轮和输入带轮上的皮带，与所述输入带轮同轴安装的转接齿轮，以及固定在所述中间板一侧的转接齿条，所述转接齿条的齿槽面朝向角钢的一侧，所述转接齿条与所述转接齿轮相互啮合。皮带轮组用于将伺服电机的动力传至中间板，由中间板上的齿轮与上齿条和下齿条配合，实现伸缩板的伸出和缩回动作。

有益效果：本发明涉及一种云端储物柜用物料承载装置及其承载方法，将双齿条齿轮机构作为传动源，其中双齿条齿轮机构的上齿条与伸缩板固定连接，下齿条与U形支撑架固定连接，齿轮转动连接在中间板上，依靠上齿条、下齿条、以及齿轮之间的配合，同时依靠第一滚子和第二滚子将伸缩板和中间板的滑动转变为滚子的滚动，提高其运动平滑性。相比于直线气缸，本发明受控性强，伸缩板的伸出和缩回由伺服电机的转速控制；相比于滚珠丝杆，本发明适用于外部环境，利用双齿条齿轮机构传动，传递动力大、能保证恒定的传动比，在传动距离增加的情况下不会影响传动精度与平稳性，也不会因沙砾进入影响传动平稳性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的侧向视图。

图3为本发明的仰视图。

图4为发明中双齿条齿轮机构的结构示意图。

图中各附图标记为：U形支撑架11、角钢12、加强筋13、中间板14、伸缩板15、上齿条16、下齿条17、齿轮18、H形支板19、转接齿条20、第一滚子21、伺服电机22、第二滚子23、输入带轮24、皮带25、转接齿轮26、输出带轮27。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图4所示，本发明公开了一种云端储物柜用物料承载装置及其承载方法，其中，一种云端储物柜用物料承载装置包括U形支撑架11、角钢12、中间板14、伸缩板15、双齿条齿轮18机构、伺服电机22、行星减速器、皮带25轮组。所述角钢12固定在所述U形支撑架11的内部两侧，所述中间板14滑动设置在所述角钢12上，所述伸缩板15通过传动组件与所述载货台滑动连接，所述双齿条齿轮18机构连接所述伸缩板15和载货台，所述伺服电机22固定在所述U形支撑架11的一侧，所述行星减速器与所述伺服电机22串联，所述行星减速器与双齿条齿轮18机构之间通过皮带25轮组连接传动。所述行星减速器包括外齿圈，转盘，转动设置在所述转盘中心处的太阳轮，以及转动设置在所述转盘边缘处的至少三个行星轮，所述行星轮分别与所述太阳轮和外齿圈啮合。所述角钢12的两个直角边处设有多个加强筋13，所述加强筋13之间的距离相等。相连两个加强筋13之间设有第一滚子21，所述第一滚子21与所述角钢12之间通过滚轮轴套连接，所述滚轮轴套内过盈配合安装有圆锥滚子轴承。所述中间板14的两端焊接有与之等长的H形支板19，所述中间板14通过H形支板19的外侧滑动垫设在所述第一滚子21上；所述伸缩板15的下部固定安装有内侧支撑板，所述内侧支撑板上设有第二滚子23，所述伸缩板15第二滚子23滑动垫设在所述H形支板19的内侧。所述双齿条齿轮18机构包括固定在所述U形支撑架11底面处的下齿条17，通过轴承座转动设置在所述中间板14几何中心处的齿轮18，以及固定在所述伸缩板15底面处的上齿条16；所述上齿条16与下齿条17的齿形、齿高、齿距相同，所述齿轮18分别与所述上齿条16和下齿条17啮合。鉴于角钢12跨度大且需要承受中间板14、伸缩板15、以及物料的压力，结构件本身的连接面能承受的负荷有限，故需要设置加强筋13对其结构进行加强。第一滚子21用于提供滚动摩擦，使得中间板14能够在角钢12上滑动顺畅；中间板14架设在角钢12上会形成正压力，此时对轴承的选型具有要求，当轴承承受径向负荷时，将会产生一个轴向分力，所以当需要另一个可承受反方向轴向力的轴承来加以平衡，故采用圆锥滚子轴承来承受径向负荷。H形支板19用于连接中间板14、角钢12、以及伸缩板15，H形支板19能够良好地垫设在第一滚子21或第二滚子23上，保证其接触良好、传动良好。双齿条齿轮18机构用于将电机输出的转动力变为齿条的直线运动力，相比于传统的滚珠丝杆或气缸传动，双齿条齿轮18机构传动效率高、传动过程平稳。行星齿轮18传动具有体积小，承载能力大，工作平稳的优点。皮带25轮组包括输出带轮27、输入带轮24、皮带25、转接齿轮26、转接齿条20，所述输出带轮27套设并固定在所述行星减速器的输出轴一端，所述输入带轮24转动设置在所述U形支撑架11的下底面的预定位置处，所述输出带轮27和输入带轮24位于同一平面，所述皮带25套接在所述输出带轮27和输入带轮24上并与之啮合，所述转接齿轮26与所述输入带轮24同轴安装，所述转接齿条20侧装在所述中间板14的一侧，即该转接齿条20的齿槽面朝向角钢12的一侧，所述转接齿条20和转接齿轮26相互啮合。

根据上述技术方案，本发明具体的工作过程如下：伺服电机22启动，动力经由行星减速器减速后传动至输出带轮27上，以图3中仰视图为例，若输出带轮27顺时针转动，则动力经由皮带25同步后输入带轮24也做顺时针转动，由于转接齿轮26与输入带轮24同轴安装，故此时转接齿轮26与输入带轮24同向、同速转动，即顺时针转动，转接齿轮26转动后带动转接齿条20直线运动，在上述转动方向的前提下，此时转接齿条20带动中间板14伸出U形支撑架11，此时位于中间板14中心处的齿轮18跟随中间板14转动，进而带动与之啮合的上齿条16直线运动，由于齿轮18同时与上齿条16和下齿条17啮合，而下齿条17为固定式，上齿条16为活动式，故此时上齿条16便会相对于下齿条17做出与中间板14运动方向相反的直线运动，进而带动伸缩板15做出与中间板14运动方向相反的直线运动，即此时伸缩板15缩回。在伸缩板15和中间板14直线运动的过程中，依靠滚子将滑动摩擦转变为滚动摩擦，具体的，相临两个加强筋13之间设有第一滚子21，所述第一滚子21与所述角钢12之间通过滚轮轴套连接，所述滚轮轴套内过盈配合安装有圆锥滚子轴承。第一滚子21用于提供滚动摩擦，使得中间板14能够在角钢12上滑动顺畅；中间板14架设在角钢12上会形成正压力，此时对轴承的选型具有要求，当轴承承受径向负荷时，将会产生一个轴向分力，所以当需要另一个可承受反方向轴向力的轴承来加以平衡，故采用圆锥滚子轴承来承受径向负荷。所述中间板14的两端焊接有与之等长的H形支板19，所述中间板14通过H形支板19的外侧滑动垫设在所述第一滚子21上；所述伸缩板15的下部固定安装有内侧支撑板，所述内侧支撑板上设有第二滚子23，所述伸缩板15第二滚子23滑动垫设在所述H形支板19的内侧。H形支板19用于连接中间板14、角钢12、以及伸缩板15，H形支板19能够良好地垫设在第一滚子21或第二滚子23上，保证其接触良好、传动良好。伸缩板15伸出或缩回由伺服电机22的转动方向控制，上述为伸缩板15缩回的具体工作方式，伸缩板15伸出仅需改变伺服电机22的转动方向，进而改变后续一连串齿轮18及齿条的运动方向，再次不再赘述。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (9)

1.一种云端储物柜用物料承载装置，其特征是包括：

载货台，包括U形支撑架，固定在所述U形支撑架内部两侧的角钢，以及滑动设置在所述角钢上的中间板；

伸缩组件，包括通过传动组件与所述载货台滑动连接的伸缩板；

传动组件，包括连接所述伸缩板和载货台的至少一组双齿条齿轮机构，固定在所述U形支撑架一侧的伺服电机，以及与所述伺服电机串联的行星减速器；所述行星减速器与双齿条齿轮机构之间通过皮带轮组连接传动。

2.根据权利要求1所述的一种云端储物柜用物料承载装置，其特征在于：所述角钢的两个直角边处设有多个加强筋，所述加强筋之间的距离相等。

3.根据权利要求2所述的一种云端储物柜用物料承载装置，其特征在于：相临两个加强筋之间设有第一滚子，所述第一滚子与所述角钢之间通过滚轮轴套连接，所述滚轮轴套内过盈配合安装有圆锥滚子轴承。

4.根据权利要求3所述的一种云端储物柜用物料承载装置，其特征在于：所述中间板的两端焊接有与之等长的H形支板，所述中间板通过H形支板的外侧滑动垫设在所述第一滚子上。

5.根据权利要求4所述的一种云端储物柜用物料承载装置，其特征在于：所述伸缩板的下部固定安装有内侧支撑板，所述内侧支撑板上设有第二滚子，所述伸缩板第二滚子滑动垫设在所述H形支板的内侧。

6.根据权利要求1所述的一种云端储物柜用物料承载装置，其特征在于：所述双齿条齿轮机构包括固定在所述U形支撑架底面处的下齿条，通过轴承座转动设置在所述中间板几何中心处的齿轮，以及固定在所述伸缩板底面处的上齿条；所述上齿条与下齿条的齿形、齿高、齿距相同，所述齿轮分别与所述上齿条和下齿条啮合。

7.根据权利要求1所述的一种云端储物柜用物料承载装置，其特征在于：所述皮带轮组包括固定在所述行星减速器输出轴一端的输出带轮，铰接在所述U形支撑架下底面处的输入带轮，套接在所述输出带轮和输入带轮上的皮带，与所述输入带轮同轴安装的转接齿轮，以及固定在所述中间板一侧的转接齿条，所述转接齿条的齿槽面朝向角钢的一侧，所述转接齿条与所述转接齿轮相互啮合。

8.一种云端储物柜用物料承载装置的承载方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、伺服电机启动，动力经由行星减速器减速后传动至输出带轮上；

S2、输出带轮的动力经由皮带同步至输入带轮；

S3、输入带轮带动与之同轴安装的转接齿轮转动；

S4、转接齿轮带动转接齿条直线运动；

S5、转接齿条带动中间板伸出U形支撑架，此时位于中间板中心处的齿轮跟随中间板转动，进而带动与之啮合的上齿条直线运动；

S6、上齿条相对于下齿条做出与中间板运动方向相反的直线运动，进而带动伸缩板做出与中间板运动方向相反的直线运动；

S7、伸缩板由上齿条控制完成伸缩功能。

9.根据权利要求8所述的一种云端储物柜用物料承载装置的承载方法，其特征在于：所述伸缩板的伸出与缩回动作由伺服电机的转向控制；所述伸缩板的伸出与缩回的速率由伺服电机的转速控制。