CN111039223A - 一种螺旋升降装置 - Google Patents

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郭昆
赵阳
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Abstract

本发明公开了一种螺旋升降装置，包含丝杠、阶梯螺母、阶梯轴、一对角接触轴承、套筒、齿轮、轴承套、上端盖和下端盖，丝杠竖直固定安装，阶梯螺母和阶梯轴依次套装在丝杠上并形成螺母‑阶梯轴；一对角接触轴承、套筒和齿轮依次设置在阶梯轴的各轴段上；阶梯轴上设置有环形凸台，所述一对角接触轴承背对背安装于环形凸台两侧；轴承套套装在所述一对角接触轴承上；上、下端盖分别与轴承套的上下端形成静联接。本发明螺旋升降装置通过角接触轴传递力载，实现旋转运动的隔离，当轴承部件做上下移动和旋转时，角接触轴承抵消旋转运动，轴承套只做上下移动，使轴承部件只需承受货物和升降台的重量，减少了受载，使工作更可靠。

Description

一种螺旋升降装置
技术领域
本发明涉及一种螺旋升降装置。
背景技术
随着空调、冰箱、洗衣机和汽车等的日益普及，家电销售商对重型家电智能存取系统的需求日益迫切；此外，汽车停车难的问题也日益突出，也急需开发其智能存取系统。对于空调、冰箱、洗衣机和汽车等重型货物的智能存取系统设计而言，首要考虑的是如何提高空间利用率，因此仓库通常设计成立体多层的形式，通过存取装置的升降平台实现重型货物的升降。
螺母丝杆螺旋装置具有自锁功能，用多个螺母丝杠螺旋副同步驱动升降平台，升降平台受力更加合理，承载能力更大，升降更加平稳，同时可以避免意外断电时升降平台自行坠落的风险。常见的螺母丝杠螺旋副驱动平台的升降是通过驱动丝杠旋转带动与平台静联接的螺母做升降运动来实现的，对于重型货物智能存储系统而言，为了提高空间利用率，需要增加立体多层仓库的层数，从而导致丝杠的尺寸大、重量重、惯量大。如果采用丝杠转动驱动升降平台的上下运动，那么支撑丝杠转动的轴承除了承受重型货物和升降台的重量外，还得承受丝杠的重量，容易导致支撑轴承受载过大而发生失效，一旦轴承失效整个系统就无法工作，而且更换失效的轴承很不方便，经济成本高。因此，通过丝杠旋转驱动螺母做升降运动的螺母丝杠螺旋副无法满足重型货物存取系统的升降平台的驱动需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种螺旋升降装置。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。
一种螺旋升降装置，包括丝杠、阶梯螺母、阶梯轴、第一角接触轴承、第二角接触轴承、套筒、齿轮、轴承套、上端盖和下端盖，所述丝杠竖直固定安装；所述阶梯螺母包括一体形成的阶梯螺母上部和阶梯螺母下部，所述阶梯螺母上部的外径大于阶梯螺母下部的外径，所述阶梯螺母和阶梯轴从上到下依次套装在丝杠上，阶梯螺母与丝杠螺纹连接，阶梯轴的内壁与阶梯螺母下部的外壁配合，阶梯螺母上部与阶梯轴的上端形成固定联接；所述阶梯轴的外周面形成两级环形台阶，且位于下部的环形台阶直径较小，在位于上部的第一环形台阶上向外凸出形成一环形凸台；所述套筒和齿轮由上至下安装在紧邻第一环形台阶的第二环形台阶上，且齿轮固定安装；所述第一、第二角接触轴承安装在阶梯轴上，且第一角接触轴承设置在所述环形凸台上，第二角接触轴承安装在所述环形凸台的下端面和套筒之间，所述第一、第二角接触轴承与阶梯轴过盈配合；所述轴承套套装在第一、第二角接触轴承外侧，所述轴承套与第一、第二角接触轴承小间隙配合；所述上端盖套装在阶梯螺母上部和阶梯轴上，并与轴承套的上端固定连接；所述上端盖的下端面设置有一上端盖环形凸台，所述上端盖环形凸台的外表面与轴承套的内孔形成轴孔间隙配合，所述上端盖环形凸台的下端面与第一角接触轴承的外圈大端面接触，即上端盖环形凸台的下端面与第一角接触轴承的外圈的上端面接触；所述上端盖的内孔直径大于阶梯螺母上部和阶梯轴的外直径，轴孔间存在间隙；所述下端盖套装在套筒上，并与轴承套的下端固定连接；所述下端盖的上端面设置有一下端盖环形凸台，所述下端盖环形凸台的外表面轴承套的内孔形成轴孔间隙配合，所述下端盖环形凸台的上端面与第二角接触轴承的外圈大端面接触，即下端盖环形凸台的上端面与第二角接触轴承的外圈的下端面接触；所述下端盖的内孔直径大于套筒的外直径，轴孔间存在间隙。所述轴承套的上端沿周向向外水平延伸形成有环形安装台。
优选地，所述阶梯螺母上部通过螺钉/螺栓与阶梯轴的上端固定连接；所述上端盖和下端盖分别通过螺钉/螺栓与轴承套的上下端固定连接。
在本发明的一个实施例中，所述阶梯螺母内壁设置有梯形内螺纹，其与丝杆上的梯形外螺纹形成传动螺旋副。
在本发明的一个实施例中，所述齿轮通过安装在阶梯轴底端的锁紧螺母进行轴向固定；所述阶梯轴下侧设置有键槽，所述键槽中设置有键，所述齿轮通过键与所述阶梯轴连接，进行周向固定。
优选地，所述上端盖和下端盖的内壁分别设置有上端盖毛毡圈安装槽和下端盖毛毡圈安装槽，在所述上端盖毛毡圈安装槽和下端盖毛毡圈安装槽内分别安装有防止灰尘进入的上密封毛毡圈和下密封毛毡圈。
本发明还公开了一种升降平台，包括至少两个上述螺旋升降装置以及由所述至少两个螺旋升降装置同步驱动的平台，所述平台上设置有通孔，所述每一个螺旋升降装置的上端盖装入所述通孔内，所述轴承套的环形安装台通过螺钉/螺栓与所述平台底部固定连接。
优选地，所述平台通过三个所述螺旋升降装置同步驱动。
本发明的工作原理：当螺旋升降装置工作时，丝杠固定不动，通过齿轮的转动带动阶梯轴和阶梯螺母沿固定不动的丝杠的轴线做上下升降并绕其做旋转运动，阶梯轴上背对背安装的一对角接触轴承起到旋转隔离作用，其内圈随阶梯轴做上下升降和旋转运动，由于内部钢珠的滚动，其外圈只随其做上下升降运动，从而带动轴承套做上下升降运动。将两个或两个以上本发明的螺旋升降装置通过螺钉/螺栓与高负荷升降平台连接，然后驱动各个螺旋升降装置的齿轮做同步转动，就可以使高负荷升降平台上下平稳升降。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种螺旋升降装置，所述螺旋升降装置的阶梯螺母、阶梯轴和轴承套之间通过两个标准角接触轴承背对背安装的简单结构传递力载，实现了旋转运动的隔离，当驱动齿轮旋转带动阶梯螺母和阶梯轴绕丝杠轴线做上下移动和旋转的复合运动时，由于角接触轴承抵消了绕丝杠轴线的旋转运动，轴承套只做上下移动的运动，使整个系统轴承部件只需承受重型货物和升降台的重量，与丝杠转动驱动升降平台上下运动的螺旋装置相比，轴承无需承受丝杠的重量，降低了轴承的受载，从而减小了整个装置的损耗和失效的风险，工作更可靠，经济成本更低；另外，阶梯螺母和阶梯轴与丝杠之间的螺旋具有自锁功能，在突发断电的情况下可以避免升降平台坠落恶性事故。
附图说明
图1是安装有本发明螺旋升降装置的升降平台的剖面结构示意图；
图2是本发明的阶梯螺母的剖面结构示意图；
图3是本发明的阶梯轴的剖面结构示意图；
图4是本发明的上端盖的剖面结构示意图；
图5是本发明的下端盖的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1至5所示，一种螺旋升降装置，包括丝杠1、阶梯螺母2、阶梯轴3、第一角接触轴承4a、第二角接触轴承4b、套筒5、齿轮6、轴承套9、上端盖12和下端盖10，所述丝杠1竖直固定安装；所述阶梯螺母2包括一体形成的阶梯螺母上部2-1和阶梯螺母下部2-2，阶梯螺母上部2-1的外径大于阶梯螺母下部2-2的外径，所述阶梯螺母2和阶梯轴3从上到下依次套装在丝杠1上，阶梯螺母2与丝杠1螺纹连接，阶梯轴3的内壁与阶梯螺母下部2-2的外壁配合，阶梯螺母上部2-1通过若干螺钉/螺栓和弹性垫圈与阶梯轴3的上端形成可拆卸静联接；所述阶梯轴3的外周面形成两级环形台阶，且位于下部的环形台阶直径较小，在位于上部的第一环形台阶上向外凸出形成一环形凸台3-1；所述套筒5和齿轮6由上至下安装在紧邻第一环形台阶的第二环形台阶上，且齿轮6固定安装；所述第一、第二角接触轴承4a、4b安装在阶梯轴3上，且第一角接触轴承4a设置在所述环形凸台3-1上，第二角接触轴承4b安装在所述环形凸台3-1的下端面和套筒5之间，所述第一、第二角接触轴承4a、4b与阶梯轴3过盈配合；所述轴承套9套装在第一、第二角接触轴承4a、4b外侧，所述轴承套9与第一、第二角接触轴承4a、4b小间隙配合；所述上端盖12套装在阶梯螺母上部2-1和阶梯轴3上，并通过若干螺钉/螺栓和弹性垫圈与轴承套9的上端形成可拆卸静联接；所述上端盖12的下端面设置有一上端盖环形凸台12-1，所述上端盖环形凸台12-1的外表面与轴承套9的内孔形成轴孔间隙配合，所述上端盖环形凸台12-1的下端面与第一角接触轴承4a的外圈大端面接触；所述上端盖12的内孔直径大于阶梯螺母上部2-1和阶梯轴3的外直径，轴孔间存在间隙；所述下端盖10套装在套筒5上，并通过若干螺钉/螺栓和弹性垫圈与轴承套9的下端固定连接；所述下端盖10的上端面设置有一下端盖环形凸台10-1，所述下端盖环形凸台10-1的外表面轴承套9的内孔形成轴孔间隙配合，所述下端盖环形凸台10-1的上端面与第二角接触轴承4b的外圈大端面接触；所述下端盖10的内孔直径大于套筒5的外直径，轴孔间存在间隙。所述轴承套9的上端沿周向向外水平延伸形成有环形安装台。
所述阶梯螺母2内壁设置有梯形内螺纹，其与丝杆1上的梯形外螺纹形成传动螺旋副。
所述齿轮6通过安装在阶梯轴3底端的锁紧螺母8进行轴向固定；所述阶梯轴3下侧设置有键槽3-3，所述键槽3-3中设置有键7，所述齿轮6通过键7与所述阶梯轴3连接，进行周向固定。
另外，所述上端盖12和下端盖10的内壁分别设置有上端盖毛毡圈安装槽12-2和下端盖毛毡圈安装槽10-2，在所述上端盖毛毡圈安装槽12-2和下端盖毛毡圈安装槽10-2内分别安装有防止灰尘进入的上密封毛毡圈13和下密封毛毡圈11。
本发明还提供了一种升降平台，包括至少两个上述螺旋升降装置以及由所述至少两个螺旋升降装置同步驱动的平台14，所述平台14上设置有通孔，所述每一个螺旋升降装置的上端盖12装入所述通孔内，所述轴承套9的环形安装台通过螺钉/螺栓与所述平台14底部固定连接。通常，所述平台14通过三个上述螺旋升降装置同步驱动，也可以根据实际需要设置多个螺旋升降装置。
本发明的工作原理如下：
当螺旋升降装置工作时，丝杠1固定不动，通过齿轮6的转动带动阶梯轴3和阶梯螺母2沿固定不动的丝杠1的轴线做上下升降并绕其做旋转运动，阶梯轴3上背对背安装的一对角接触轴承4a、4b起到旋转隔离作用，其内圈随阶梯轴3做上下升降和旋转运动，由于轴承内部滚动体的滚动，其外圈只随其做上下升降运动，从而带动轴承套9做上下升降运动。将两个或两个以上本发明的螺旋升降装置通过螺钉/螺栓与高负荷升降平台连接，然后驱动各个螺旋升降装置的齿轮做同步转动，就可以使高负荷升降平台受力更加合理，承载能力大幅提高，上下升降更加平稳。
本发明的螺旋升降装置的阶梯螺母、阶梯轴和轴承套之间通过两个标准角接触轴承背对背安装的简单结构传递力载，实现了旋转运动的隔离，当驱动齿轮旋转带动阶梯螺母和阶梯轴绕丝杠轴线做上下移动和旋转的复合运动时，由于角接触轴承抵消了绕丝杠轴线的旋转运动，轴承套只做上下移动的运动，与丝杠转动驱动升降平台上下运动的螺旋装置相比，系统的轴承部件只需承受重型货物和升降台的重量，无需承受丝杠的重量，降低了轴承的受载，从而减小了整个装置的损耗和失效的风险，工作更可靠，经济成本更低；另外，阶梯螺母和阶梯轴与丝杠之间的螺旋具有自锁功能，在突发断电的情况下可以避免升降平台坠落恶性事故。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种螺旋升降装置，其特征在于：包括丝杠(1)、阶梯螺母(2)、阶梯轴(3)、第一角接触轴承(4a)、第二角接触轴承(4b)、套筒(5)、齿轮(6)、轴承套(9)、上端盖(12)和下端盖(10)；
所述丝杠(1)竖直固定安装；
所述阶梯螺母(2)包括一体形成的阶梯螺母上部(2-1)和阶梯螺母下部(2-2)，所述阶梯螺母上部(2-1)的外径大于阶梯螺母下部(2-2)的外径，所述阶梯螺母(2)和阶梯轴(3)从上到下依次套装在丝杠(1)上，阶梯螺母(2)与丝杠(1)螺纹连接，阶梯轴(3)的内壁与阶梯螺母下部(2-2)的外壁配合，阶梯螺母上部(2-1)与阶梯轴(3)的上端形成静联接；
所述阶梯轴(3)的外周面形成两级环形台阶，且位于下部的环形台阶直径较小，在位于上部的第一环形台阶上向外凸出形成一环形凸台(3-1)；所述套筒(5)和齿轮(6)由上至下安装在紧邻第一环形台阶的第二环形台阶上，且齿轮(6)固定安装；
所述第一、第二角接触轴承(4a、4b)安装在阶梯轴(3)上，且第一角接触轴承(4a)设置在所述环形凸台(3-1)上，第二角接触轴承(4b)安装在所述环形凸台(3-1)的下端面和套筒(5)之间，所述第一、第二角接触轴承(4a、4b)与阶梯轴(3)过盈配合；
所述轴承套(9)套装在第一、第二角接触轴承(4a、4b)外侧，所述轴承套(9)与第一、第二角接触轴承(4a、4b)小间隙配合；
所述上端盖(12)套装在阶梯螺母上部(2-1)和阶梯轴(3)上，并与轴承套(9)的上端固定连接；所述上端盖(12)的下端面设置有一上端盖环形凸台(12-1)，所述上端盖环形凸台(12-1)的外表面与轴承套(9)的内孔形成轴孔间隙配合，所述上端盖环形凸台(12-1)的下端面与第一角接触轴承(4a)的外圈大端面接触；所述上端盖(12)的内孔直径大于阶梯螺母上部(2-1)和阶梯轴(3)的外直径，轴孔间存在间隙；
所述下端盖(10)套装在套筒(5)上，并与轴承套(9)的下端固定连接；所述下端盖(10)的上端面设置有一下端盖环形凸台(10-1)，所述下端盖环形凸台(10-1)的外表面轴承套(9)的内孔形成轴孔间隙配合，所述下端盖环形凸台(10-1)的上端面与第二角接触轴承(4b)的外圈大端面接触；所述下端盖(10)的内孔直径大于套筒(5)的外直径，轴孔间存在间隙。
2.根据权利要求1所述的螺旋升降装置，其特征在于：所述阶梯螺母(2)内壁设置有梯形内螺纹，其与丝杆(1)上的梯形外螺纹形成传动螺旋副。
3.根据权利要求1所述的螺旋升降装置，其特征在于：所述齿轮(6)通过安装在阶梯轴(3)底端的锁紧螺母(8)进行轴向固定。
4.根据权利要求1所述的螺旋升降装置，其特征在于：所述阶梯轴(3)下侧设置有键槽(3-3)，所述键槽(3-3)中设置有键(7)，所述齿轮(6)通过键(7)与所述阶梯轴(3)连接，进行周向固定。
5.根据权利要求1所述的螺旋升降装置，其特征在于：所述阶梯螺母上部(2-1)通过螺钉与阶梯轴(3)的上端固定连接。
6.根据权利要求1所述的螺旋升降装置，其特征在于：所述上端盖(12)和下端盖(10)分别通过螺钉与轴承套(9)的上下端固定连接。
7.根据权利要求1所述的螺旋升降装置，其特征在于：所述上端盖(12)和下端盖(10)的内壁分别设置有上端盖毛毡圈安装槽(12-2)和下端盖毛毡圈安装槽(10-2)，在所述上端盖毛毡圈安装槽(12-2)和下端盖毛毡圈安装槽(10-2)内分别安装有防止灰尘进入的上密封毛毡圈(13)和下密封毛毡圈(11)。
8.根据权利要求1-7任一项所述的螺旋升降装置，其特征在于：所述轴承套(9)的上端沿周向向外水平延伸形成有环形安装台。
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