CN110356988A - 一种伺服提升装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伺服提升装置，包括箱体、伺服电机、驱动器、蜗轮减速箱、卷筒、轴承、吊带和压带限位装置；所述箱体主体形状为一直立的矩形管；所述蜗轮减速箱位于驱动器下方，并和驱动器一同固定于箱体内侧壁一；所述伺服电机垂直安装于蜗轮减速箱的输入端；所述卷筒和轴承依次套装于蜗轮减速箱的输出端；所述轴承固定于箱体侧壁二；所述吊带卷绕于卷筒；所述压带限位装置固定于箱体内侧壁三。本发明有益效果为：结构简单、紧凑，同等最大负荷，本发明体积约为行星减速箱伺服智能提升机的1/2；可悬吊于轨道小车或行车下，也可固定安装，配合外部控制手柄可实现对重物的柔性提升。

Description

一种伺服提升装置

技术领域

本发明涉及一种起重机械，尤其涉及一种伺服助力提升装置。

背景技术

目前，小吨位助力提升机市场以环链葫芦为多，其特点是升降速恒定，速度慢(通常小于10米/分钟)、控制方式和行车相同，多采用开关来控制升降。由于一些特殊场合的应用，如精密加工或精密装配，需要对工件“轻拿轻放”，以避免因按下升降开关后，电机突然启动或停止对工件所造成的磕碰而造成加工或装配质量问题。为此，在起重行业内衍生出一种双速电机，通过两种速度切换，适应一部分慢速应用需求。但这种慢速起重设备无法适应现代化高效率的装配线。

多年前，从国外流行到国内的一种伺服智能提升机(也称柔性提升机)，因为其提升速度可在0-30米/分(甚至更高)范围内实现无极变速，加上操控性好，引起了行业内的关注。这种伺服智能提升机采用钢丝绳提升重物，使用行星减速箱减速，行星减速箱和电机轴线呈水平方向，钢丝绳在卷筒的一侧，设备的重心无法做到和钢丝绳轴线的重合。因此，为了避免钢丝绳在卷绕时的错位，需要和小车刚性连接，来保持提升机姿态的稳定。另外这种智能提升机体积较大，对于一些安装空间有限的场合，使用受到一定限制。同时，由于其价格较高，这对于国内已经安装了行车，但又想满足柔性装配需求的用户来说，是一笔不小的经济负担。

发明内容

本发明的目的在于提供一种经济的，体积较小，可固定安装于悬臂(附图9)，也可悬吊于轨道小车(附图7)或行车吊钩之上的伺服提升装置，配合柔性控制手柄(专利号：ZL2018 2 0072432.7)来满足用户对起重设备效率、体积、柔性提升、经济性要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种伺服提升装置，包括箱体单元、上盖和下盖，还包括置于箱体单元内的伺服电机、驱动器、蜗轮减速箱、卷筒、吊带、压带限位装置；

所述上盖设有吊钩，还设有4个固定安装孔；

所述下盖设有开口，所述开口可以是圆形，也可以是矩形，其内侧设有适配的钢环；

所述蜗轮减速箱和驱动器固定于箱体内侧壁一；所述蜗轮减速箱位于驱动器下方；所述伺服电机输出轴垂直向下布置，和蜗轮减速箱输入端相连；所述蜗轮减速箱输出轴上分别套有卷筒和轴承；所述轴承固定于箱体侧壁二；所述吊带一端卷绕于卷筒，另一端从下盖开口中穿出；

所述压带限位装置包括：滚轮、摆臂、支架、扭簧、销一、销二；所述支架连接于箱体内侧壁三；所述摆臂一端和支架连接于销一；另一端和滚轮连接于销二；所述扭簧套于销一；所述支架上设有电子限位信号板；所述电子限位信号板和驱动器电连接；所述滚轮受扭簧作用紧压于卷筒，当卷筒卷绕吊带，直径发生变化时，电子限位信号板检测摆臂摆动角度，向驱动器发出限位信号；

进一步地，所述下盖还设有接口电路板，所述接口电路板用以连接外部控制器手柄和内部驱动器。

当外部控制信号通过接口电路板传递给驱动器，驱动器驱动电机以控制信号所限定的速度和方向转动，从而控制减速箱输出轴的转速和方向，卷绕在卷筒上的吊带的卷绕直径发生变化，推动摆臂摆动，设置在支架上的电子信号限位板根据角度变化输出限位信号，从而控制吊带最高和最低限位高度。

本发明的有益效果为：1.安装方式多样，可以使用吊钩悬挂于轨道小车或行车吊钩上，也可以采用固定孔固定安装；2.使用吊带来提升重物，安装维护简单；3.内部紧凑，整机体积小巧；

由于所采用蜗轮减速箱布置于箱体下方，吊钩位于箱体上方，无论所提升的重物重量大小，都能保证本发明在竖直方向上的平衡，维持姿态的稳定；另外由于本发明采用吊带来提升重物，由于吊带的挠度远小于钢丝绳，因此，可大大减小卷筒体积，可使内部空间布置的极为紧凑，同等载重条件下，本发明体积约为市场上同类伺服智能提升机体积的1/2，满足了市场上一部分对设备体积小型化的需求。另外，市面上现有伺服起重产品均采用钢丝绳来起吊重物，钢丝绳单层卷绕在卷筒之上，由于钢丝绳挠度较大，为了防止钢丝绳松散带来的故障，需要用专门的预压机构来使钢丝绳紧贴卷筒；而本发明所采用吊带可多层叠绕，压带机构也简单，且和电子限位板完美结合，制造成本也大为降低。

附图说明

图1是本发明内部构造布置图；

图2是本发明箱体单元分解图；

图3是本发明压带限位装置整体结构图；

图4是本发明动力传递路线示意图

图5是本发明卷筒结构示意图

图6是本发明吊带固定方式及卷绕引起摆臂摆角变化原理示意图

图7是本发明悬吊应用方式及受力示意图

图8是市场上现有伺服提升机和小车固定连接方式示意图

图9是本发明在折臂悬臂吊上固定安装应用方式示意图

1.箱体单元、2.伺服电机、3.蜗轮减速箱、4.卷筒、5.轴承、6.吊带、7.压带限位装置、8.驱动器、9.导轨、9-1.L弯、10.小车、10-1.滚轮、11.立柱、12.一级臂、13.二级臂、14.控制线、15.控制手柄

101.吊钩、102.上盖、102-1.固定安装孔、103.箱体、103-1.侧壁一、103-2.侧壁二、103-3.侧壁三、103-4.侧壁四、104.接口电路板、105.钢环、106.下盖、106-1.开口、301.蜗轮减速箱输出轴、401.挡板、402.卷筒套、402-1.腰形槽、402-2.内部空腔、601.挡销、701.支架、702扭簧、703.销一、704.电子限位信号板、705.摆臂、706.压带轮、707.销二

具体实施方式

下面结合附图1-9和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。图中103-1、103-2、103-3、103-4为对本发明采用箱体四个侧面之定义，仅为更加清楚的描述本发明内部布置的方位关系，该方位关系可直观明示本发明结构之紧凑原因，而不能以此来限制本发明所采用箱体形状的保护范围。

本发明具体实施的技术方案是：

如图1、2、4所示，一种伺服提升装置，包括箱体单元(1)，还包括置于箱体单元(1)内的伺服电机(2)、驱动器(8)、蜗轮减速箱(3)、卷筒(4)、轴承(5)、吊带(6)和压带限位装置(7)；所述驱动器(8)和蜗轮减速箱(3)固定于箱体(103)内侧壁一(103-1)；所述卷筒(4)和轴承(5)套装于蜗轮减速箱输出轴(301)；所述轴承(5)固定于箱体侧壁二(103-2)；所述伺服电机(2)垂直布置于箱体单元(1)内，并连接于蜗轮减速箱(3)的输入端；所述压带限位装置(7)固定于箱体(103)内的侧壁三(103-3)；所述吊带(6)卷绕于卷筒(4)，并和压带限位装置(7)上的压带轮(706)相触。

进一步地，所述箱体单元(1)包括上盖(102)、箱体(103)和下盖(106)；所述上盖(102)上连接有吊钩(101)；所述箱体(103)的主体形状优选为直立放置的矩形管道；所述下盖(106)设有开口(106-1)，还设有接口电路板(104)；所述开口(106-1)内置有钢环(105)，用以隔离吊带(6)对下盖(106)的磨擦；

进一步地，所述钢环(105)可以是圆形，也可以是矩形，其形状和开口(106-1)适配。

如图3、5、6所示，所述压带限位装置(7)包括：支架(701)、扭簧(702)、电子限位信号板(704)、摆臂(705)和压带轮(706)；所述摆臂(705)、支架(701)和扭簧(702)连接于销一(703)；所述摆臂(705)和压带轮(706)连接于销二(707)；所述电子限位信号板固定于支架(701)；所述摆臂(705)受扭簧(702)作用，将压带轮(706)紧压于卷筒套(402)表面；

如图5、6所示，所述卷筒(4)包括卷筒套(402)以及固定在两端的挡板(401)；所述卷筒套(402)内孔的两端和蜗轮减速箱输出轴(301)适配，中间直径略大，形成内部空腔(402-2)；所述卷筒套(402)上还设有腰形槽(402-1)；所述吊带(6)一端缝制成扣形，并在其内置入挡销(601)，另一端从腰形槽(402-1)穿入沿蜗轮减速箱输出轴(301)和卷筒套(402)形成的环形内部空腔(402-2)一周，再由腰形槽(402-1)穿出；收紧吊带(6)，使得挡销(601)落入腰形孔(402-1)；当卷筒(4)转动，吊带(6)在卷筒套(402)上卷绕层叠加或减少，使得卷绕直径发生变化，继而带动摆臂(705)角度发生变化，触发电子限位信号板(704)上的传感器发出控制信号。

图7、图8是本发明和现有智能提升机应用场景之一，图中所示“前”、“后”、“左”、“右”仅为下面表述方便而定义。

轨道(9)小车(10)和都是标准产品，在此不做赘述；图中G为本发明所受重力，ΔT为重物通过吊带对本发明施加的力，F为小车对本发明施加的拉力(为了不影响看图，图中将F力作用点从吊钩与小车接触处移至外侧)；根据牛顿第三运动定律，显而易见F＝G+ΔT，由于力G和ΔT的方向均垂直于地面，故力F的方向也垂直于地面。

当本发明悬挂于小车(9)下，由于吊钩(101)和小车(10)接触处近似一绞支点，当力ΔT发生变化，仅会使本发明发生轻微偏转，以使力G和ΔT达到平衡，力F的大小始终等于G+ΔT，力F方向始终和地面垂直。由于小车对本发明施加的力F(＝G+ΔT)和本发明对小车施加的力是一对平衡力，且作用点在小车(10)左右两侧滚轮(10-1)之间，最终，力(G+ΔT)被均匀分摊到导轨(9)下方两侧的L弯(9-1)处；也就是说，无论ΔT如何变化，导轨(9)左右两侧受力是大致相等的，大小约为(G+ΔT)/2。

如图8所示，而目前市场上已有的伺服智能提升设备，由于采用钢丝绳单层卷绕的方式来提升重物，为防止钢丝绳错位，需要保持提升设备姿态的稳定，也就是需要将提升机和小车(10)刚性连接；这样一来，当钢丝绳卷绕时，由于重物对提升机施加的力(ΔT)位置会随着卷筒(4)转动而发生变化，小车(10)对导轨(9)左右两侧L弯(9-1)处所分别施加力的大小也会发生差异；导轨(9)左右方向某一侧的L弯(9-1)，可能需要承受的力接近(G+ΔT)。这种由于刚性连接造成的导轨(9)左右两侧受力不均，为了保证导轨的安全性，往往需要导轨有足够的安全承载裕量。而本发明采用可悬挂的安装方式，导轨(9)两侧受力均匀，可降低对导轨的承载要求。

图9是本发明在折臂悬臂吊上固定安装应用方式示意图。图中，二级臂(13)可以绕一级臂(12)旋转；一级臂(12)可以绕立柱(11)旋转；控制手柄(15)通过吊带(6)和本发明相连，并通过控制线(14)给本发明传递控制信号；

由于本发明采用蜗轮减速箱下置方式，使用吊带来提升重物，因吊带的挠度远小于钢丝绳，故卷筒尺寸可以更小，从而使得本发明内部空间紧凑，体积和自重大为减少；参照现有技术，本发明体积和重量仅相当于同等负荷情况下，行星减速智能伺服提升机的一半左右。

拆除吊钩(101)，利用本发明上盖(102)上面的固定孔(102-1)可以方便的和二级臂(13)端部直连，因此无需对市面上现有支架做特别改动，吊钩式和固定孔式两种连接方式，即可和市面上绝大部分支架、导轨实现对接。

另外，由于本发明采用吊带来提升重物，当吊带(6)发生磨损需要更换时，只需松放开吊带(6)，用钩状工具拽出内置挡销(601)的一端，再按上文中的方法重新更换新吊带即可，无需拆开卷筒(4)，维护简单。

以上所述及图示仅是本发明的较佳实施例而已，任何熟悉本专利的技术人员，在不脱离本发明技术构思方案范围内，对于本发明创意做出些许更动或修饰行为，均仍属于本发明创意方案的范围。

Claims (9)

1.一种伺服提升装置，其特征在于，包括箱体单元、还包括置于箱体单元内的伺服电机、驱动器、蜗轮减速箱、卷筒、轴承、吊带和压带限位装置；

所述箱体单元包括箱体、上盖和下盖；

所述驱动器、蜗轮减速箱固定于箱体内侧壁一；

所述伺服电机垂直固定于蜗轮减速箱的输入端，所述卷筒、轴承依次套装于蜗轮减速箱输出轴；所述轴承固定于箱体侧壁二；

所述卷筒包括卷筒套和挡板；

所述压带限位装置包括：支架、摆臂、扭簧和压带轮；所述支架固定于箱体内侧壁三；所述摆臂、扭簧、支架连接于销一；所述压带轮和摆臂连接于销二；

所述吊带一端卷绕于卷筒并和压带限位装置上的滚轮相触。

2.根据权利要求1所述的一种伺服提升装置，其特征在于：所述上盖上设有吊钩，还设有多个固定安装孔。

3.根据权利要求1所述的一种伺服提升装置，其特征在于：所述箱体主体形状优选为直立放置的矩形管道，即水平截面优选为矩形。

4.根据权利要求1所述的一种伺服提升装置，其特征在于：所述下盖开口设有与开口形状相适配的钢环。

5.根据权利要求1所述的一种伺服提升装置，其特征在于：所述卷筒套内孔两端和蜗轮减速箱输出轴适配，中间直径略大，并和蜗轮减速箱输出轴一同形成一环形内部空腔。

6.根据权利要求5所述的一种伺服提升装置，其特征在于：所述卷筒套上还设有腰型槽。

7.根据权利要求1所述的一种伺服提升装置，其特征在于：所述压带限位装置上设有检测摆臂角度变化的电子限位信号板；所述电子限位信号板和驱动器电连接。

8.根据权利要求1所述的一种伺服提升装置，其特征在于：所述吊带一端缝制成扣形，并在扣内置有挡销；所述挡销可以是圆柱形，也可以是锲形等其他形状。

9.根据权利要求1所述的一种伺服提升装置，其特征在于：所述蜗轮减速箱位于所述箱体内下部区域。