CN111675164A - 可自动升降的载重装置及应用其的幕墙机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可自动升降的载重装置，包括：杠杆力臂支撑板，由对称的两片组成，杠杆力臂支撑板呈弧形，其中部靠上方位置设有力臂支撑点；第一从动双排链轮及第二从动双排链轮，分别固定在杠杆力臂支撑板的上方及下方；侧支架，其上端部铰接在力臂支撑点，其下部用于钩挂载重；主动提升轮，安装在侧支架轴心位置；环形双排链条，其内侧与第一从动双排链轮、第二从动双排链轮啮合，其中部外侧与主动链轮啮合；支撑骨架，设置于环形双排链条内侧并固定在杠杆力臂支撑板上；伺服组件，与主动提升轮轴接；力臂导向组件，包括两片导向板及若干传动轮；绳体，其一端为固定端，另一端从侧支架下方伸出。本发明还公开了应用上述载重装置的幕墙机器人，本发明可实现自动张紧，承受较大力矩。

Description

可自动升降的载重装置及应用其的幕墙机器人

技术领域

本发明涉及一种载重装置，尤其是一种可自动升降的载重装置，以及应用该装置的幕墙机器人。

背景技术

幕墙机器人在高空工作时，为了保证安全性，在机器人本体上都需要设置保险绳。公开号为CN208769680U的专利公开了幕墙机器人与多功能缆绳同步升降控制系统，通过在建筑物上设置卷扬机，卷杨机上设置编码器，从而实现幕墙机器人与缆绳的同步升降控制。该方案中，需要事先在建筑物上安装卷扬机、屋面控制箱等装置，使用时操作繁锁。

公开号为CN101823677B的专利公开了自升降载重装置，双排链轮与支架固定，双排链条通过链条张紧装置进行张紧，链条运行时由浮动装置自行张紧，当承载重物过重时，其张紧力可能不足，当承载重物较轻或者过重时，可能出现打滑现象，打紧效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可自动升降的载重装置，以及应用可自动升降的载重装置的幕墙机器人，以实现较佳的张紧效果。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

可自动升降的载重装置，包括：杠杆力臂支撑板，由对称的两片组成，所述的杠杆力臂支撑板呈弧形，其中部靠上方位置设有力臂支撑点；第一从动双排链轮及第二从动双排链轮，分别固定在杠杆力臂支撑板的上方及下方；侧支架，其上端部铰接在杠杆力臂支撑板的力臂支撑点，所述的侧支架下部用于钩挂载重；主动提升轮，安装在侧支架轴心位置，其包括两个主动链轮及设置于主动链轮之间的耐磨绳索夹层；环形双排链条，其上方内侧与第一从动双排链轮啮合，其下方内侧与第二从动双排链轮啮合，其中部外侧与主动链轮啮合；支撑骨架，设置于环形双排链条内侧并固定在两片杠杆力臂支撑板上；伺服组件，与主动提升轮轴接，驱动主动提升轮旋转；力臂导向组件，包括对称的两片导向板及安装于导向板之间的若干传动轮，所述的两片导向板一端分别与两片杠杆力臂支撑板固接，或者两片导向板与两片杠杆力臂支撑板一体成型；绳体，其一端为固定端，另一端从传动轮连至耐磨绳索夹层周向并从侧支架下方伸出。

进一步地，还包括壳体，所述的壳体由对称的两片组装而成，所述的壳体设置于杠杆力臂支撑板外部，所述的壳体至少包覆环形双排链条外侧。

优选地，所述的耐磨绳索夹层为塑料材质的齿形轮，所述的绳体与齿形轮接触。

优选地，所述的齿形轮的齿形边缘中部设有与绳体配合的圆弧槽。

其中，所述的侧支架包括对称设置两片侧板、连接两片侧板的连接支架，所述的侧板上端部设有突出的固定孔用于铰接安装于力臂支撑点，所述的连接支架下部设置用于钩挂载重的挂钩。

优选地，所述的侧支架的下方设置有固接于连接支架上的导向夹，所述的导向夹上设置有供绳体伸出的导向槽。

其中，所述的伺服组件包括电机及联轴器，所述的联轴器一端与电机连接，一端与主动提升轮轴接。

进一步地，设定载重的质量为a kg，则所有传动轮到力臂支撑点的力矩之和为(0.8a～0.9a)kg.cm。

优选地，所述的传动轮设置有两个，两个传动轮上下错位设置，所述的绳体缠绕于两个传动轮之间。

本发明还公开了一种幕墙机器人，包括机器人本体，设置于机器人本体上方的可自动升降的载重装置，所述的可自动升降的载重装置为上述的结构，所述的侧支架下部钩挂所述的机器人本体，所述的绳体的固定端固定于建筑物上方。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、本发明设置侧支架端部铰接在弧形的杠杆力臂支撑板上部，伺服组件固定在侧支架上，使得吊重时，杠杆力臂支撑板在铰接处形成一个杠杆的支点，而杠杆力臂支撑板的两端根据杠杆原理受力旋转，环形双排链条与主动提升轮自动压紧，从而实现张紧，张紧效果好，可承受较大力矩。本专利采用杠杆原理，通过改变力臂长短以及合力方向角度的方式将环形双排链条张紧力放大，保证了不同重量载重时最佳的张紧力，实现了设备整体的轻量化、较轻物体的载重拉升以及瞬间坠落的过载张紧，并且由于采用适当的张紧力，大大的减小了本装置对绳子自身的磨损，大大的延长了绳子的使用寿命。

2、主动提升轮中间同轴设置有塑料材质齿形轮，使得绳体与齿形轮接触，可减少绳体磨损。

3、设置导向夹供绳体穿出，可防止绳体错位，避免绳体卡于环形双排链条或主动提升轮上，并且使得当绳子下部发生拖拽时不会影响力臂受力的效果。

4、力臂导向组件可以通过力臂计算，角度计算等理论计算以及实验测试，得到一个最佳角度受力组合，即使得传动轮到力臂支撑点的力矩之和为(0.8a～0.9a)kg.cm(a为载重的质量)，若力矩过大，则要求的电机功率高，且绳子磨损程度大，而力矩过小则容易打滑。通过力矩之和的限定，使得在同等杠杆力臂下实现张紧效果好，可承受较大力矩，且利于提高整个装置的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图(图中隐去绳体)。

图2是图1的C向剖视示意图。

图3是图2的左视示意图。

图4是图1的分解示意图。

图5是实施例一隐去壳体、伺服组件、环形双排链轮及支撑骨架的结构示意图。

图6是图5中导向板与两片杠杆力臂支撑板一体成型的示意图。

图7是图5的分解示意图。

图8是实施例一隐去壳体、伺服组件、主动提升轮一侧的结构示意图。

图9是图8的B处放大示意图。

图10是实施例一使用时旋转的示意图。

图11是实施例一各支点的受力分析示意图。

图12是实施例二的幕墙机器人爬行状态示意图。

主要组件符号说明:

1：壳体，2：杠杆力臂支撑板，31：

第一从动双排链轮，

32：第二从动双排链轮，4：侧支架，41：侧板，42：连接支架，43：挂钩，44：导向夹，45：导向槽，46：固定孔，5：主动提升轮，51：齿形轮，52：圆弧槽，53：主动链轮，6：环形双排链条，7：支撑骨架、8：伺服组件，81：电机，82：联轴器，9：力臂导向组件，91：导向板，92：传动轮，10：绳体，11：机器人本体。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。

实施例一

如图1～10所示，本实施例公开了可自动升降的载重装置，包括：壳体1、杠杆力臂支撑板2、第一从动双排链轮31、第二从动双排链轮32、侧支架4、主动提升轮5、齿形轮51、环形双排链条6、支撑骨架7、伺服组件8、力臂导向组件9及绳体10。

杠杆力臂支撑板2，由对称的两片组成，杠杆力臂支撑板2呈弧形，杠杆力臂支撑板的中部靠上方位置设有力臂支撑点A，如图1、7所示。壳体1由对称的两片组成，壳体1设置于杠杆力臂支撑板2外部。壳体1包覆环形双排链条6外侧。

结合图2所示，第一从动双排链轮31及第二从动双排链轮32，分别固定在两组杠杆力臂支撑板2的上方及下方。

结合图7所示，侧支架4包括对称设置两片侧板41及连接两片侧板41的连接支架42，连接支架42下部设置用于钩挂载重的挂钩43。侧板41的上端部设有突出的固定孔46用于铰接安装于力臂支撑点A。如图8所示，侧支架4的下方设置有固接于连接支架42上的导向夹44，导向夹44上设置有供绳体10伸出的导向槽45。

主动提升轮5安装在侧板41的轴心位置。主动提升轮5包括两个主动链轮53及设置于主动链轮53之间的耐磨绳索夹层。本实施例中耐磨绳索夹层为一齿形轮51，齿形轮51的材料为塑料，比如：POM材料、尼龙等。齿形轮51的齿形边缘中部设有圆弧槽52，绳体10嵌于齿形轮51的圆弧槽52内，如图7所示。

环形双排链条6上方内侧与第一从动双排链轮31啮合，其下方内侧与第二从动双排链轮32啮合，其中部外侧与主动链轮53啮合。

支撑骨架7设置于环形双排链条6内侧并固定在两片杠杆力臂支撑板2上。支撑骨架7起支撑环形双排链条6的作用。

伺服组件8包括电机81及联轴器82，联轴器82一端与电机81连接，一端与主动提升轮5轴接。电机81驱动主动提升轮5旋转。主动提升轮5旋转后带动环形双排链条6旋转，环形双排链条6带动第一从动双排链轮31和第二从动双排链轮32旋转。

力臂导向组件9包括对称的两片导向板91及安装于导向板91之间的两个传动轮92。两片导向板91一端分别与两片杠杆力臂支撑板2固接，或者如图6所示，两片导向板91一端与两片杠杆力臂支撑板2直接一体成型。传动轮92设置有两个，两个传动轮92上下错位设置。两个传动轮的位置，根据力臂计算，角度计算等理论计算以及实验测试，得到一个最佳角度受力组合，本申请两个传动轮的位置设置如图10所示。

绳体10其一端为固定端，另一端从两个传动轮92之间连至齿形轮51的圆弧槽52内，然后从侧支架4下方的导向夹44的导向槽45中伸出。

如图10所示，本发明使用时，杠杆力臂支撑板2以力臂支撑点A为杠杆的支点，杠杆力臂支撑板2的两端根据杠杆原理受力旋转，杠杆力臂支撑板2下端向主动提升轮5方向旋转，使得环形双排链条6自动压紧绳体10，从而实现自动张紧。

设定载重的质量为a kg，则两个传动轮到力臂支撑点的力矩之和应为(0.8a～0.9a)kg.cm。如图11所示，假设吊重的载重物体的质量为100kg，通过对两个传动轮设置较佳的角度可以计算载重装置的力矩。本实施例中力矩通过以下公式计算：

F_合1＝2FCOS36°＝160kgf，F_合2＝2FCOS68°＝148kgf；

T₁＝F_合1Sin18°×1.5＝72kg.cm，T₂＝F_合2Sin3°×1.6＝11.84kg.cm；

则力矩T＝T₁+T₂＝83.84kg.cm。

即力矩之和在上述范围内。可见，本发明结构可以承受较大的力矩。

实施例二

本实施例公开了一种幕墙机器人，包括机器人本体11，设置于机器人本体11上方的可自动升降的载重装置，可自动升降的载重装置为实施例一的结构。

如图12所示，侧支架4下部钩挂机器人本体11，绳体10的固定端固定于建筑物上方。初始状态时，机器人本体11位于幕墙底部，此时，绳体的自由端较短。机器人本体11向上爬行，可自动升降的载重装置同步向上移动，此时绳体10下方的自由端逐渐变长。当机器人本体11正常爬行时，可自动升降的载重装置同步进行升降移动，若机器人本体11发生故障无法吸附幕墙时，载重装置勾挂悬吊住机器人本体11，避免机器人本体11坠落，保障安全性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.可自动升降的载重装置，其特征在于，包括：

杠杆力臂支撑板，由对称的两片组成，所述的杠杆力臂支撑板呈弧形，其中部靠上方位置设有力臂支撑点；

第一从动双排链轮及第二从动双排链轮，分别固定在杠杆力臂支撑板的上方及下方；

侧支架，其上端部铰接在杠杆力臂支撑板的力臂支撑点，所述的侧支架下部用于钩挂载重；

主动提升轮，安装在侧支架的轴心位置，其包括两个主动链轮及设置于主动链轮之间的耐磨绳索夹层；

环形双排链条，其上方内侧与第一从动双排链轮啮合，其下方内侧与第二从动双排链轮啮合，其中部外侧与主动链轮啮合；

支撑骨架，设置于环形双排链条内侧并固定在两片杠杆力臂支撑板上；

伺服组件，与主动提升轮轴接，驱动主动提升轮旋转；

力臂导向组件，包括对称的两片导向板及安装于导向板之间的若干传动轮，所述的两片导向板一端分别与两片杠杆力臂支撑板固接，或者两片导向板与两片杠杆力臂支撑板一体成型；

绳体，其一端为固定端，另一端从传动轮连至耐磨绳索夹层周向并从侧支架下方伸出。

2.如权利要求1所述的可自动升降的载重装置，其特征在于：还包括壳体，所述的壳体由对称的两片组装而成，所述的壳体设置于杠杆力臂支撑板外部，所述的壳体至少包覆环形双排链条外侧。

3.如权利要求1或2所述的可自动升降的载重装置，其特征在于：所述的耐磨绳索夹层为塑料材质的齿形轮，所述的绳体与齿形轮接触。

4.如权利要求3所述的可自动升降的载重装置，其特征在于：所述的齿形轮的齿形边缘中部设有与绳体配合的圆弧槽。

5.如权利要求1所述的可自动升降的载重装置，其特征在于：所述的侧支架包括对称设置两片侧板、连接两片侧板的连接支架，所述的侧板上端部设有突出的固定孔用于铰接安装于力臂支撑点，所述的连接支架下部设置用于钩挂载重的挂钩。

6.如权利要求1所述的可自动升降的载重装置，其特征在于：所述的侧支架的下方设置有固接于连接支架上的导向夹，所述的导向夹上设置有供绳体伸出的导向槽。

7.如权利要求1所述的可自动升降的载重装置，其特征在于：所述的伺服组件包括电机及联轴器，所述的联轴器一端与电机连接，一端与主动提升轮轴接。

8.如权利要求1所述的可自动升降的载重装置，其特征在于：设定载重的质量为a kg，则所有传动轮到力臂支撑点的力矩之和为(0.8a～0.9a)kg.cm。

9.如权利要求8所述的可自动升降的载重装置，其特征在于：所述的传动轮设置有两个，两个传动轮上下错位设置，所述的绳体缠绕于两个传动轮之间。

10.一种幕墙机器人，其特征在于：包括机器人本体，设置于机器人本体上方的可自动升降的载重装置，所述的可自动升降的载重装置为权利要求1～9任一项所述的结构，所述的侧支架下部钩挂所述的机器人本体，所述的绳体的固定端固定于建筑物上方。

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