CN111776979B - 高速大行程升降机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高速大行程升降机，其中：驱动系统装配于机身组件的机身上，由伺服电机通过同步带提升机构带动装配于同步带前侧的输送台组件升降，由配重组件形成对输送台组件升降时自重的平衡，并是依靠断带检测机构检测同步带是否断带；升到位与降到位的输送台组件是以输送线体分别与外部高空平台线体及地面线体接驳，输送台组件是依靠机械互锁机构形成升降过程中对工件托盘的防掉落限位；同步带提升机构的一对从动带轮安装座上呈左右对称安装一对跳齿检测机构，用于对同步带提升机构跳齿的检测。本发明能够实现对工件托盘高效、平稳、安全的升降输送。

Description

高速大行程升降机

技术领域

本发明涉及一种高速大行程升降机。

背景技术

在新能源汽车动力总成装配线项目的规划实施过程中，整线占用空间大，工件托盘需要跨通道和线体输送，为了满足整线输送工件托盘的工作需求设置了高空平台，高空平台的高度往往超过4米，行程大，因此需要一种高速大行程升降机将工件托盘从地面提升到高空平台输送，然后再将工件托盘从高空平台降至地面输送。

现有的技术方案分为以下几大类，一类是人工利用转运小车进行线体-线体间的工件托盘流转输送。这种方案成本投入小，但人为因素影响大，时间节拍不能稳定有效可控，占用人工资源量大，且生产效率低，不利于规模化生产。第二类是采用AGV自动导引运输车在线体-线体之间转运工件托盘。此方案虽然转运节拍可控，可以保证输送效率，但此方案存在一次性固定投入极大，成本高，与输送线的接驳精度达不到汽车装备制造行业物流输送的输送精度，工件托盘卡滞不畅，且一定程度的占用物流消防通道，存在交通管制限制的弊端，另外跨线体输送工件托盘时不能使用这种方案，适用范围小。第三类采用桁架式机械手点对点进行工件托盘输送，此方案输送效率高，占地空间小，但此方案空间限制性大，不能用于跨距大、非直线路径转运的工况，适用范围极小，且现场安装施工难度大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提出一种高速大行程升降机。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高速大行程升降机，其结构特点是：

驱动系统装配于机身组件的机身上，是由伺服电机提供驱动力，通过同步带提升机构带动装配于同步带前侧的输送台组件依靠滑块沿着机身前侧的直线导轨升降，由安装于同步带后侧的配重组件形成对输送台组件升降时自重的平衡，并依靠输送台组件的升降台架上的断带检测机构形成对同步带断带的检测；

升到位与降到位的输送台组件是以安装于升降台架上的输送线体分别对应与外部高空平台线体及地面线体接驳，输送台组件是依靠机械互锁机构形成升降过程中对输送线体上工件托盘的防掉落限位，升到位时是依靠输送线体上的止回器形成对工件托盘运行方向的单向限制；

所述同步带提升机构的从动带轮的从动轴左右两轴端分别由轴承支承于一对从动带轮安装座上，在所述一对从动带轮安装座上呈左右对称安装一对跳齿检测机构，分别配合检测于所在侧从动带轮外圆面上沿周向等距开设的一圈跳齿检测圆孔，形成对同步带提升机构跳齿的检测。

本发明的结构特点也在于：

所述机身组件前侧设有所述直线导轨与输送台组件升降台架背部的滑块滑动配合，背部设有一对竖向导槽，所述配重组件中的配重框架上下端两侧的导向轮相适配地滚动配合于所在侧的所述竖向导槽中；

所述配重组件的配重块内置于所述配重框架中，由螺杆压紧，通过配重框架顶部的连接座安装于所述同步带的后侧，随所述同步带运行的所述配重组件与所述输送台组件所处高度位置始终呈上下相对分布。

所述断带检测机构是依靠安装于所述升降台架顶部的滚轮摆臂型行程开关以摆臂臂端的滚轮以轮周面接触于同步带前侧的皮带面，形成对同步带的实时断带检测。

所述机械互锁机构安装在输送线体与地面线体相接位置处，与止回器分处于输送线体的左右侧，结构设置为：

解锁组件安装在地面线体上，解锁板通过解锁安装板固装于地面线体端部上端面，于顶部弯折形成水平板端；

摆杆组件安装在输送线体上，摆杆安装板安装在输送线体端部上端面，摆杆通过转轴安装在所述摆杆安装板上，能够在外力作用下绕转轴转动，杆体以转轴处为界划分为长杆段与短杆段，于长杆段的杆端安装凸轮随动器；

处于自由状态的所述摆杆在自重作用下呈长杆段朝下的垂落姿态，短杆段朝上露出，并高于输送线体上工件托盘的上端面所在高度，形成对输送线体上工件托盘的防掉落限位，并由安装在摆杆安装板上的接近开关形成对处于自由状态的摆杆的在位检测；随输送台组件下行的所述摆杆能够以凸轮随动器的滚轮轮周面与解锁板的水平板端上板面相接触，由所述解锁板以水平板端抵托于凸轮随动器的滚轮，使所述摆杆绕转轴转动直至呈水平姿态，形成对机械互锁机构防掉落限位的解除，使输送线体上的工件托盘能够输送至地面线体上。

每个跳齿检测机构与所在侧从动带轮外圆面的配合形式相同，均是设置为：

所述从动带轮外圆面上沿周向等距开设多个跳齿检测圆孔，所述跳齿检测机构的一对跳齿检测开关通过安装支架安装在所在侧从动带轮安装座上，一对跳齿检测开关的位置按照相邻两个跳齿检测圆孔的位置分布对应布置，分别正对随从动带轮回转通过的相邻两个跳齿检测圆孔，用于检测通过的跳齿检测圆孔的离返信号。

还设有二次到位复检机构，在输送台组件升到位与降到位时利用光电开关检测升降台架的到位信号，所述光电开关通过安装支板固定在升降台架的边缘，在所述机身前侧的上下端部，对应于光电开关所在侧分别设置上感应支板与下感应支板，升到位或降到位的输送台组件上的光电开关能够分别对应检测到所在高度的上感应支板或下感应支板的信号，形成对输送台组件的二次到位复检。

还设有维修安全插销组件，由安全插销、插销座、维修检测开关组成；

配重框架顶部的连接座上设有横向贯通的第一插销孔，机身顶部左右侧对称设置一对插销座，并于插销座所在位置开设横向贯通的第二插销孔，所述输送台组件呈降到位时，所述配重组件位于上方，且连接座上的第一插销孔与所述第二插销孔呈同轴布置，形成供所述安全插销插设的横向孔道，插设于所述横向孔道中时的安全插销两端能够露出于机身外；

所述机身顶部上端面边缘设有竖向插销孔，并在所述竖向插销孔的外围安装所述维修检测开关，用于检测安全插销插设于竖向插销孔中时的在位信号。

所述输送台组件升到位时，输送线体是以设有止回器的一侧与外部高空平台线体接驳，工件托盘的单向运行方向是自高空平台线体向输送线体上运输。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、现有技术的升降机仅仅具有升降到位输送托盘物料的功能，对其安全的防护没有很好的解决办法。同步带作为保障升降的重关件，本发明中为同步带设置有断带检测机构，用于实时检测同步带是否断裂，防止升降机在同步带断裂后在极不安全的状态下继续运行，同理可应用于链条传动的实施方案上；并设有跳齿检测机构以判断是否出现跳齿现象，用于保证同步带张紧力可靠及升降机的平稳升降，有效防止升降过程中出现同步带跳齿抖动造成工件托盘掉落的风险；此外，还设有机械互锁机构，在升降过程中起到防护工件托盘避免其掉落的作用，另设二次到位复检机构，为升降机的安全运行提供进一步的保障；

2、本发明采用伺服电机提供动力，伺服电机高速性能好，升降工件托盘快，大大降低了节拍，提高生产效率；同时伺服电机可以实现位置、速度和力矩的闭环控制，在高速的情况下也能够保证位置准确和升降平稳，且适用升降行程大的工况。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是机身组件的结构示意图；

图3是驱动系统的结构示意图；

图4是输送台组件的结构示意图；

图5是图4另一视角的结构示意图；

图6是机械互锁机构呈互锁时的结构示意图

图7是图6中摆杆组件的摆杆呈自由状态时的结构示意图；

图8是配重组件与机身上竖向导槽的配合关系示意图；

图9是配重组件的结构示意图；

图10是配重组件的侧视结构示意图；

图11是跳齿检测机构的结构示意图；

图12是从动带轮上跳齿检测圆孔的分布示意图；

图13是断带检测机构的结构示意图；

图14是二次到位复检机构的结构示意图；

图15是维修安全插销组件的结构示意图(安全插销插设于竖向插销孔中时)；

图16是维修安全插销组件另一作业状态的结构示意图(安全插销插设于横向孔道中时)。

图中，1驱动电机；2减速机；3驱动轴；4主动带轮；5同步带；6从动带轮；7从动轴；8从动带轮安装座；9跳齿检测圆孔；10机身；11直线导轨；12竖向导槽；13安装地脚；14配重框架；15配重块；16连接座；17导向轮；18第一插销孔；19升降台架；20输送线体；21止回器；22机械互锁机构；23解锁安装板；24解锁板；25摆杆安装板；26摆杆；27转轴；28凸轮随动器；29接近开关；30光电开关；31安装支板；32上感应支板；33下感应支板；34安装支架；35跳齿检测开关；36安全插销；37插销座；38维修检测开关；39第二插销孔；40竖向插销孔；41滚轮摆臂型行程开关；42安装板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术存在诸如自动化程度低、生产节拍不能控制、占用空间、适用范围小、不满足输送精度无法使用等弊端，如果为了达到自动化、提高生产效率则需要一次性投入过大。本发明是为了在经济性和实用性方面达到平衡，更好地完成工件托盘的输送规模化转运。请参照图1至图16，本实施例的高速大行程升降机的结构设置如下：

驱动系统装配于机身组件的机身10上，包括伺服电机、减速机2、同步带提升机构、跳齿检测机构，是由伺服电机经减速机2提供驱动力，通过同步带提升机构带动装配于同步带5前侧的输送台组件依靠滑块沿着机身10前侧的直线导轨11升降，由安装于同步带5后侧的配重组件形成对输送台组件升降时自重的平衡，并依靠输送台组件的升降台架19上的断带检测机构形成对同步带5断带的检测；

升到位与降到位的输送台组件是以安装于升降台架19上的输送线体20分别对应与外部高空平台线体及地面线体接驳，用于工件托盘于外部高空平台与地面线体之间的接驳输送，输送台组件是依靠机械互锁机构22形成升降过程中对输送线体20上工件托盘的防掉落限位，升到位时是依靠输送线体20上的止回器21形成对工件托盘运行方向的单向限制；

同步带提升机构的从动带轮6的从动轴7左右两轴端分别由轴承支承于一对从动带轮安装座8上，在一对从动带轮安装座8上呈左右对称安装一对跳齿检测机构，分别配合检测于所在侧从动带轮6外圆面上沿周向等距开设的一圈跳齿检测圆孔9，形成对同步带提升机构跳齿的检测。

具体实施中，相应的结构设置也包括：

驱动系统的减速机2输出轴通过联轴器与驱动轴3相联接，同步带提升机构的主动带轮4安装在驱动轴3上，驱动轴3又通过安装轴承支承于机身10底部，从动带轮6安装在从动轴7上，设置在机身10的顶部。

机身组件的机身10通过安装地脚13固定在地面，前侧设有直线导轨11与输送台组件升降台架19背部的滑块滑动配合，背部设有一对竖向导槽12，配重组件中的配重框架14上下端两侧的导向轮17相适配地滚动配合于所在侧的竖向导槽12中；

配重组件的配重块15内置于配重框架14中，由螺杆压紧，通过配重框架14顶部的连接座16安装于同步带5的后侧，随同步带5运行的配重组件与输送台组件所处高度位置始终呈上下相对分布，用于平衡输送台组件的自重，使输送台组件升降时需要的扭矩大大减小，减少驱动电机1的负载，提高升降速度，保证升降平稳无冲击负载。

断带检测机构是依靠通过安装板42安装于升降台架19顶部的滚轮摆臂型行程开关41以摆臂臂端的滚轮以轮周面接触于同步带5前侧的皮带面，形成对同步带5的实时断带检测。当同步带5断开时，滚轮摆臂型行程开关41的摆臂无受力作用，则失去信号，视为同步带5断裂，可设置系统报警并停止运行。

机械互锁机构22安装在输送线体20与地面线体相接位置处，与止回器21分处于输送线体20的左右侧，结构设置为：

解锁组件安装在地面线体上，解锁板24通过解锁安装板23固装于地面线体端部上端面，于顶部弯折形成水平板端；

摆杆26组件安装在输送线体20上，摆杆安装板25安装在输送线体20端部上端面，摆杆26通过转轴27安装在摆杆安装板25上，能够在外力作用下绕转轴27转动，杆体以转轴27处为界划分为长杆段与短杆段，于长杆段的杆端安装凸轮随动器28；

处于自由状态的摆杆26在自重作用下呈长杆段朝下的垂落姿态，短杆段朝上露出，并高于输送线体20上工件托盘的上端面所在高度，形成对输送线体20上工件托盘的防掉落限位，并由安装在摆杆安装板25上的接近开关29形成对处于自由状态的摆杆26的在位检测；随输送台组件下行的摆杆26能够以凸轮随动器28的滚轮轮周面与解锁板24的水平板端上板面相接触，由解锁板24以水平板端抵托于凸轮随动器28的滚轮，提供向上的力，使摆杆26绕转轴27转动直至呈水平姿态，形成对机械互锁机构22防掉落限位的解除，使输送线体20上的工件托盘能够输送至地面线体上。

机械互锁机构22设置接近开关29可以检测摆杆26的位置，摆杆26处于自由状态下，接近开关29有检测信号，机械互锁机构22对输送线体20上的工件托盘起到安全保护的作用，在降到位时，摆杆26处于水平状态，接近开关29没有信号，托盘可以由输送线体20向地面线体顺利输送。

每个跳齿检测机构与所在侧从动带轮6外圆面的配合形式相同，均是设置为：

从动带轮6外圆面上沿周向等距开设多个跳齿检测圆孔9，跳齿检测机构的一对跳齿检测开关35通过安装支架34及螺钉安装在所在侧从动带轮安装座8上，一对跳齿检测开关35的位置按照相邻两个跳齿检测圆孔9的位置分布对应布置，分别正对随从动带轮6回转通过的相邻两个跳齿检测圆孔9，用于检测通过的跳齿检测圆孔9的离返信号。

本发明实施例为从动带轮6两侧外圆面分别配置两个跳齿跳齿检测开关35来检测所在侧跳齿检测圆孔9的离返信号，在跳齿检测机构检测到的离返信号的基础上，通过离返频率计算对比主轴的转速，来判定是否出现跳齿现象，防止同步带5的张紧力过小。具体示例如下：

伺服电机额定转速2000rpm，减速机2速比i＝30，主动带轮4与从动带轮6比是1:1；对应转速为66.67r/min；

从动带轮6的各跳齿检测圆孔9的中心圆直径φ＝180mm，相邻两跳齿检测圆孔9的弧长是56.5487mm；

计算得出，正常工作时跳齿检测开关35的离返信号离返频率(从一跳齿检测圆孔9到下一个跳齿检测圆孔9的时间)是0.9s/次。则，可在电控系统中设置监控离返频率的装置转换成转速，对比主动带轮4的转速时，离返频率一旦超出这个频率(离返信号的时间差)，则判定同步带5在传动时出现跳齿现象。

还设有二次到位复检机构，在输送台组件升到位与降到位时利用光电开关30检测升降台架19的到位信号，光电开关30通过安装支板31固定在升降台架19的边缘，在机身10前侧的上下端部，对应于光电开关30所在侧分别设置上感应支板32与下感应支板33，升到位或降到位的输送台组件上的光电开关30能够分别对应检测到所在高度的上感应支板32或下感应支板33的信号，视为当前位置是预设的工作高度，形成对输送台组件的二次到位复检，保障工件托盘的安全、顺利输送。

还设有维修安全插销36组件，由安全插销36、插销座37、维修检测开关38组成，为便于维修而设置，防止配重组件下坠出现安全事故；

配重框架14顶部的连接座16上设有横向贯通的第一插销孔18，机身10顶部左右侧对称设置一对插销座37，并于插销座37所在位置开设横向贯通的第二插销孔39，输送台组件呈降到位时，配重组件位于上方，且连接座16上的第一插销孔18与第二插销孔39呈同轴布置，形成供安全插销36插设的横向孔道，插设于横向孔道中时的安全插销36两端能够露出于机身10外；

机身10顶部上端面边缘设有竖向插销孔40，并在竖向插销孔40的外围安装维修检测开关38，用于检测安全插销36插设于竖向插销孔40中时的在位信号；

维修安全插销36组件的作业原理是，当升降机正常运行时，安全插销36的初始位置如图15所示以虚线表示，是插设于竖向插销孔40中，并由维修检测开关38检测安全插销36是否在位，有在位信号则升降机可以正常运行，没有则升降机不能运行；当需要维护升降机时，安全插销36的工作位置如图16所示，是插设于横向孔道中，保障维修作业的安全。

输送台组件升到位时，输送线体20是以设有止回器21的一侧与外部高空平台线体接驳，工件托盘的单向运行方向是自高空平台线体向输送线体20上运输。

本实施例高速大行程升降机的动作流程如下：

由降到位的输送台组件以输送线体20接收地面线体的工件托盘，之后由驱动系统驱动，通过同步带提升机构带动输送台组件上升，上升过程中，机械互锁机构22能够保证工件托盘在升降过程中不会出现掉落风险，升到位后，输送线体20上的工件托盘向止回器21所在侧送出，输送至外部高空平台线体上；之后，驱动系统驱动使输送台组件下行到位。至此，整个升降动作流程完成。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种高速大行程升降机，其特征是：

驱动系统装配于机身组件的机身上，是由伺服电机提供驱动力，通过同步带提升机构带动装配于同步带前侧的输送台组件依靠滑块沿着机身前侧的直线导轨升降，由安装于同步带后侧的配重组件形成对输送台组件升降时自重的平衡，并依靠输送台组件的升降台架上的断带检测机构形成对同步带断带的检测；

升到位与降到位的输送台组件是以安装于升降台架上的输送线体分别对应与外部高空平台线体及地面线体接驳，输送台组件是依靠机械互锁机构形成升降过程中对输送线体上工件托盘的防掉落限位，升到位时是依靠输送线体上的止回器形成对工件托盘运行方向的单向限制；

所述机械互锁机构安装在输送线体与地面线体相接位置处，与止回器分处于输送线体的左右侧，结构设置为，解锁组件安装在地面线体上，解锁板通过解锁安装板固装于地面线体端部上端面，于顶部弯折形成水平板端；摆杆组件安装在输送线体上，摆杆安装板安装在输送线体端部上端面，摆杆通过转轴安装在所述摆杆安装板上，能够在外力作用下绕转轴转动，杆体以转轴处为界划分为长杆段与短杆段，于长杆段的杆端安装凸轮随动器；

所述同步带提升机构的从动带轮的从动轴左右两轴端分别由轴承支承于一对从动带轮安装座上，在所述一对从动带轮安装座上呈左右对称安装一对跳齿检测机构，分别配合检测于所在侧从动带轮外圆面上沿周向等距开设的一圈跳齿检测圆孔，形成对同步带提升机构跳齿的检测。

2.根据权利要求1所述的高速大行程升降机，其特征是：

所述机身组件前侧设有所述直线导轨与输送台组件升降台架背部的滑块滑动配合，背部设有一对竖向导槽，所述配重组件中的配重框架上下端两侧的导向轮相适配地滚动配合于所在侧的所述竖向导槽中；

所述配重组件的配重块内置于所述配重框架中，由螺杆压紧，通过配重框架顶部的连接座安装于所述同步带的后侧，随所述同步带运行的所述配重组件与所述输送台组件所处高度位置始终呈上下相对分布。

3.根据权利要求1所述的高速大行程升降机，其特征是：所述断带检测机构是依靠安装于所述升降台架顶部的滚轮摆臂型行程开关以摆臂臂端的滚轮以轮周面接触于同步带前侧的皮带面，形成对同步带的实时断带检测。

4.根据权利要求1所述的高速大行程升降机，其特征是所述机械互锁机构中：

处于自由状态的所述摆杆在自重作用下呈长杆段朝下的垂落姿态，短杆段朝上露出，并高于输送线体上工件托盘的上端面所在高度，形成对输送线体上工件托盘的防掉落限位，并由安装在摆杆安装板上的接近开关形成对处于自由状态的摆杆的在位检测；随输送台组件下行的所述摆杆能够以凸轮随动器的滚轮轮周面与解锁板的水平板端上板面相接触，由所述解锁板以水平板端抵托于凸轮随动器的滚轮，使所述摆杆绕转轴转动直至呈水平姿态，形成对机械互锁机构防掉落限位的解除，使输送线体上的工件托盘能够输送至地面线体上。

5.根据权利要求1所述的高速大行程升降机，其特征是每个跳齿检测机构与所在侧从动带轮外圆面的配合形式相同，均是设置为：

所述从动带轮外圆面上沿周向等距开设多个跳齿检测圆孔，所述跳齿检测机构的一对跳齿检测开关通过安装支架安装在所在侧从动带轮安装座上，一对跳齿检测开关的位置按照相邻两个跳齿检测圆孔的位置分布对应布置，分别正对随从动带轮回转通过的相邻两个跳齿检测圆孔，用于检测通过的跳齿检测圆孔的离返信号。

6.根据权利要求1所述的高速大行程升降机，其特征是：还设有二次到位复检机构，在输送台组件升到位与降到位时利用光电开关检测升降台架的到位信号，所述光电开关通过安装支板固定在升降台架的边缘，在所述机身前侧的上下端部，对应于光电开关所在侧分别设置上感应支板与下感应支板，升到位或降到位的输送台组件上的光电开关能够分别对应检测到所在高度的上感应支板或下感应支板的信号，形成对输送台组件的二次到位复检。

7.根据权利要求2所述的高速大行程升降机，其特征是：

还设有维修安全插销组件，由安全插销、插销座、维修检测开关组成；

配重框架顶部的连接座上设有横向贯通的第一插销孔，机身顶部左右侧对称设置一对所述插销座，并于插销座所在位置开设横向贯通的第二插销孔，所述输送台组件呈降到位时，所述配重组件位于上方，且连接座上的第一插销孔与所述第二插销孔呈同轴布置，形成供所述安全插销插设的横向孔道，插设于所述横向孔道中时的安全插销两端能够露出于机身外；

所述机身顶部上端面边缘设有竖向插销孔，并在所述竖向插销孔的外围安装所述维修检测开关，用于检测安全插销插设于竖向插销孔中时的在位信号。

8.根据权利要求1所述的高速大行程升降机，其特征是：所述输送台组件升到位时，输送线体是以设有止回器的一侧与外部高空平台线体接驳，工件托盘的单向运行方向是自高空平台线体向输送线体上运输。

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