一种用于运输机器人的储物间升降门的制作方法

本发明属于升降门技术领域，尤其涉及一种用于运输机器人的储物间升降门。

背景技术：

现有门防夹通常使用红外传感器，当中间光束被挡，接收端收不到发射的光束，就反应到控制器和主板，门就被打开。早期机械式设计门两边有活动的摆臂，活动摆臂受外力后回缩，触动开关并反应到控制器和主板，门就被打开。综上所述方案，涉及到传感器，控制器、主板、摆臂，触动开关等，对安装使用条件有较大限制。

因此，针对以上不足，本发明急需提供一种用于运输机器人的储物间升降门。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于运输机器人的储物间升降门，以至少解决现有技术中存在的便于安装和使用的防夹伤升降门问题。

本发明的目的在于提供一种用于运输机器人的储物间升降门，其技术方案如下：

一种用于运输机器人的储物间升降门，包括:固定组件和运动组件，所述运动组件包括门板、丝杆、光轴导轨和升降支撑板，所述门板与所述升降支撑板固定连接，所述升降支撑板分别与所述丝杆、所述光轴导轨连接，所述丝杆通过齿轮与舵机连接，用于通过丝杆的转动实现门板沿所述光轴导轨进行升降；所述舵机设有圆柱健齿，所述圆柱健齿与所述三角健齿配合，所述三角健齿的末端设有弹簧，用于通过弹簧的伸缩控制所述圆柱健齿与所述三角健齿的啮合和断开；所述光轴导轨与所述固定组件连接。

如上述的用于运输机器人的储物间升降门，进一步优选为：所述三角健齿放置在所述齿轮内部，所述三角健齿的外壁与所述齿轮的内壁贴合，用于实现通过三角健齿的转动实现所述齿轮的转动。

如上述的用于运输机器人的储物间升降门，进一步优选为：所述固定组件包括门框和定位板，所述门框与所述定位板固定连接。

如上述的用于运输机器人的储物间升降门，进一步优选为：所述定位板包括上定位板、下定位板，所述上定位板、所述下定位板分别与所述光轴导轨固定连接。

如上述的用于运输机器人的储物间升降门，进一步优选为：所述定位板还包括中定位板，所述上定位板、所述中定位板、所述下定位板分别与门框固定连接。

如上述的用于运输机器人的储物间升降门，进一步优选为：所述丝杆与丝杆轴承连接，所述丝杆轴承与所述升降支撑板固定连接。

如上述的用于运输机器人的储物间升降门，进一步优选为：所述门板与直线光轴固定连接，所述直线光轴与所述光轴导轨套接。

如上述的用于运输机器人的储物间升降门，进一步优选为：所述齿轮包括大齿轮和小齿轮，所述大齿轮与小齿轮啮合。

如上述的用于运输机器人的储物间升降门，进一步优选为：所述丝杆设有丝杆键槽，所述丝杆键槽与齿轮平键配合，所述齿轮平键与所述大齿轮啮合。

如上述的用于运输机器人的储物间升降门，进一步优选为：所述舵机设有舵机支架。

分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

一、本发明提供的一种用于运输机器人的储物间升降门，通过弹簧的伸缩控制圆柱健齿与三角健齿的啮合和断开，当人体接触到运动过程的门板，人体给门板的力会通过舵机反作用到弹簧上，进而压缩弹簧，导致圆柱健齿与三角健齿断开，进而齿轮停止转动，门板停止运动，当解除人体阻力后，门板恢复运动状态，进而本发明的防夹伤结构和原理简单，能很好地实现防夹伤的效果，并且便于安装和使用。

二、本发明提供的一种用于运输机器人的储物间升降门，三角健齿放置在小齿轮的内部，三角健齿的外壁与圆柱健齿的内壁贴合，圆柱健齿固定安装在舵机上，三角健齿在正常工作状态保持啮合的状态，当舵机工作时，舵机带动圆柱健齿进行转动，进而三角健齿开始转动并带动小齿轮转动，改变了1级齿轮与舵机轴直锁的传动方式。

三、本发明提供的一种用于运输机器人的储物间升降门，大齿轮与小齿轮啮合，进而通过小齿轮带动大齿轮进行转动，大齿轮带动丝杆进行转动，丝杆轴承收到丝杆转动产生的推力，进而实现门板精准、稳定地升降。

附图说明

图1为本发明一种用于运输机器人的储物间升降门的立体装配结构示意图；

图2为本发明一种用于运输机器人的储物间升降门的背面立体结构示意图；

图3为本发明一种用于运输机器人的储物间升降门的正面立体结构示意图；

图4为本发明一种用于运输机器人的储物间升降门的立体舵机、齿轮、丝杆连接的剖面结构示意图；

图5为本发明一种用于运输机器人的储物间升降门的小齿轮的结构示意图；

图6为本发明一种用于运输机器人的储物间升降门的圆柱健齿的结构示意图；

图7为本发明一种用于运输机器人的储物间升降门的三角健齿的结构示意图；

图8为本发明一种用于运输机器人的储物间升降门的关门状态的门框立体结构示意图；

图9为本发明一种用于运输机器人的储物间升降门的关门状态的升降门立体结构示意图；

图10为本发明一种用于运输机器人的储物间升降门的半开门状态的门框立体结构示意图；

图11为本发明一种用于运输机器人的储物间升降门的半开门状态的升降门立体结构示意图；

图12为本发明一种用于运输机器人的储物间升降门的开门状态的门框立体结构示意图；

图13为本发明一种用于运输机器人的储物间升降门的开门状态的升降门立体结构示意图；

图中:1-m4机牙螺丝；2-上定位板；3-第一直线光轴；4-第一光轴导轨；5-中定位板；6-丝杆轴承；7-升降支撑板；8-第一舵机支架；9-舵机；10-圆柱健齿；11-m3机牙螺丝；12-小齿轮；13-滚针轴承；14-三角健齿；15-弹簧；16-第二直线光轴；17-门板；18-第二光轴导轨；19-第一深沟球轴承；20-丝杆；21-第二舵机支架；22-齿轮平键；23-大齿轮；24-第二深沟球轴承；25-下定位板。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图1-13所示，本发明提供一种运输机器人的储物间升降门，其包括固定组件和运动组件，运动组件包括门板17、丝杆20、光轴导轨和升降支撑板7，门板17与升降支撑板7固定连接，升降支撑板7分别与丝杆20、光轴导轨连接，丝杆20通过齿轮与舵机9连接，用于通过丝杆20的转动产生的推力实现门板17沿光轴导轨稳定、精准地进行升降；在舵机9上固定安装有圆柱健齿10，圆柱健齿10与三角健齿14配合，三角健齿14的末端设有弹簧15，用于通过弹簧15的伸缩控制圆柱健齿10与三角健齿14的啮合和断开，为了便于弹簧的安装，在轴承槽底部设有弹簧座；固定组件包括门框和定位板，定位板包括上定位板2、中定位板5、下定位板25，上定位板2、下定位板25分别设有定位孔并通过定位孔分别与光轴导轨固定连接；上定位板2、中定位板5、下定位板25分别与门框固定连接；丝杆20与丝杆20丝杆20轴承6连接，丝杆轴承6与升降支撑板7固定连接，用于通过丝杆20的转动产生的推力实现门板17的升降；门板17与直线光轴固定连接，直线光轴与光轴导轨套接；齿轮包括大齿轮23和小齿轮12，大齿轮23与小齿轮12啮合；丝杆20设有丝杆20键槽，丝杆20键槽与齿轮平键22配合，齿轮平键22与大齿轮23啮合；三角健齿14放置在小齿轮12内部，三角健齿14的外壁与小齿轮12的内壁贴合，用于实现通过舵机9带动圆柱健齿10的转动，圆柱健齿10与三角健齿14啮合，进而实现通过三角健齿14带动小齿轮12的转动，改变了1级齿轮与舵机9轴直锁的传动方式；为了实现通过密码控制开关机，在门框的上设有显示屏；为了实现从储物间取物，在门框上设有入口；为了便于控制舵机的启闭，在门框的内壁上设有上触控开关、下触控开关，上、下触控开关设置为叶片开关；为了便于上、下触控开关控制门板17的升降，门板17的边缘设有凸沿；为了便于舵机9的固定和安装，设有第一舵机支架8和第二舵机21支架。

具体安装方式：如图1-7所示，将丝杆轴承6旋进丝杆20，用m4机牙螺丝1把0丝杆20轴承6固定安装在升降支撑板7上，丝杆键槽端压入齿轮平键22，并装上大齿轮23，保持大齿轮23的键槽与齿轮平键22啮合，把第一深沟球轴承19和第二深沟球轴承24分别安装在丝杆20的两端，把第一光轴导轨4和第二光轴导轨18分别穿进升降支撑板7、定位板两端的定位孔，把第一直线光轴3和第二直线光轴16分别对应套进第一光轴导轨4、第二光轴导轨18，使用m4机牙螺丝1将第一光轴导轨4和第二光轴导轨18与上定位板2、下定位板25固定安装，形成一个平行的支撑架，把丝杆20压进中定位板5、下定位板25，并使丝杆轴承6嵌入下定位板25的轴承槽内，把小齿轮12套进滚针轴承13，并连同滚针轴承13压进下定位板25的滚针轴承槽，并保持大齿轮23和小齿轮12啮合，把弹簧15从小齿轮12的中心孔放进下定位板25的轴承槽底部的弹簧座上，再把三角健齿14，齿端朝上放进小齿轮12的中心孔，使三角健齿14的外壁与小齿轮12中心孔的内壁贴合，且弹簧15抵顶在三角健齿14的末端，用m3机牙螺丝11把圆柱健齿10，齿端朝下固定安装在舵机9上，用第一舵机支架8和第二舵机支架21把舵机9固定安装在下定位板25上，并使三角健齿14与圆柱健齿10啮合，同时对三角健齿14末端的弹簧15产生推力，把门板17的边缘用m4机牙螺丝1分别与第一直线光轴3、第二直线光轴16对应固定安装，把门板17底部用m4机牙螺丝1固定安装在升降支撑板7上，把上定位板2、中定位板5、下定位板25分别用m4机牙螺丝1固定安装在门框上。

具体工作原理：如图8-13所示，当需要从储物间取物时，工作人员在显示屏上输入开机密码，通过app发送动态指令控制门板17下降，上触控开关通过数字电路接收到高电平信号，并将高电平信号传送给舵机9，舵机9开始工作，通过三角健齿14和圆柱健齿10的啮合进而带动齿轮进行转动，齿轮带动丝杆20转动，丝杆20与丝杆轴承6发生相对滑动，门板17开始沿着第一光轴导轨4和第二光轴导轨18下降，上触控开关的叶片打开，当门板17的凸沿触动到下触控开关，下触控开关的叶片闭合，下触控开关通过数控电路将低电平信号传送舵机9，舵机9停止工作，门板17停止下降，工作人员可以通过门框的入口取物。

当需要将门框的入口关上时，工作人员在显示屏上输入开机密码，通过app发送动态指令控制门板17上升，下触控开关通过数字电路接收到高电平信号，并将高电平信号传送给舵机9，舵机9开始工作，通过三角健齿14和圆柱健齿10的啮合进而带动齿轮开始进行转动，齿轮带动丝杆20转动，丝杆20与丝杆20丝杆20轴承6发生相对滑动，门板17开始沿着第一光轴导轨4和第二光轴导轨18上升，下触控开关的叶片打开，当门板17的凸沿触动到上触控开关，上触控开关的叶片闭合，上触控开关通过数控电路将低电平信号传送给舵机9，舵机9停止工作，门板17停止上升，门框的入口被关上，无法再从储物间取物。

在门板17上升或下降的过程中，当人体接触到了门板17，人体给门板17的力，会通过门板17反作用到舵机9，舵机9在外界阻力作用下会加大对弹簧15的压缩，弹簧15的推力会断开圆柱健齿10与三角健齿14的啮合，进而通过阻止小齿轮12的转动，迅速阻止丝杆20转动，最终实现阻止门板17的继续运动，当解除人体阻力后，弹簧15复位，圆柱健齿10与三角健齿14重新啮合，从而门板17恢复运动状态，达到了防夹伤的目的。

实施例2

为了实现升降门的升降，本发明提供的一种用于运输机器人的储物间升降门，采用舵机9驱动，舵机9转速200rpm,舵机9输出端配直齿(i12＝22/13≈1.7)，1204滚珠丝杆20传动，直线光轴导向，升降速度960mm/min,理想安装，垂直匀速负载总质量2kg的门板17和升降支撑板7。

根据以上条件，丝杆20所需推力的驱动扭矩

ta＝(f×pb)/(2π×η)

f＝fa+mg(sin90+μcos90),设丝杆20轴向切削力不考虑，综合摩擦系数μ＝0.1，得f＝2×9.8＝19.6n.m

ta＝(f×pb)/(2π×η)，设定给丝杆20的正效率η＝0.9

得ta＝19.6×0.004/2×3.14×0.9≈0.0139nm≈0.142kgf.cm

丝杆20减速比的计算

200÷1.7×4÷960≈0.49

舵机9扭矩的计算

0.142÷0.49≈0.29kgf.cm

实施例3

为了实现舵机9在传动过程正常工作，本发明提供的一种用于运输机器人的储物间升降门，采用以下方式选择适合的舵机9：

设定齿轮加工精度7级，大齿轮23与小齿轮12、小齿轮12与滚针轴承13综合传动效率0.9，舵机9工作效率选型安全系数1.8，舵机9实现升、降门的必须扭矩为：

0.29÷0.9×1.8≈0.58kgf.cm

设防夹伤的外部阻止力为6n，则舵机9克服外部阻力必须扭矩为：

0.58÷20/26＝0.754kgf.cm

设定舵机9额定电压4v，最大6v，额定电流600ma,最大1000ma,转速200rmp,可知，舵机9额定输出扭矩：

t＝9550×p/n＝9500×0.0024/200＝0.114n.m≈1.14kgf.cm

实施例4

为了实现通过弹簧15的伸缩达到避免舵机9堵塞或防夹伤的效果，本发明提供的一种用于运输机器人的储物间升降门，通过弹簧15张力保持门板17升降过程中工作齿轮的“啮合”状态，弹簧15承受的力大于门板17的反作用力，设定门板17的质量为2kg,设定弹簧15承受的反作用力为21-25n区间,压缩行程(l-h1)为2mm。门运动过程中受到外界阻止力(设定为6n，允许最大6n)，压缩弹簧15使工作齿轮“断开”，弹簧15承受的合力小于26n，压缩行程(l-h2)为2.5mm。据以上需求确定弹簧15的材质swpb(刚性模数g为8000)，中径dm为7.9mm，线径d为1.2mm，原始长度l为14mm,有效圈数nc为6圈。代入验证：

弹簧15常数：k＝(g×d⁴)/(8×dm³×nc)≈1.0154kgf.mm

无外界阻力时的总压力：f1＝k×(l-h1)≈20.61n

受到外界阻力时的总压力：f2＝k×(l-h2)≈25.76n

实施例5

为了优化防夹伤的技术效果，本发明提供的一种用于运输机器人的储物间升降门，在门框根据需要可以设有语音控制模块，在取物过程中出现错误指令时，也可以实现在外部阻力不大于6n时，通过控制弹簧15的伸缩控制三角健齿14和圆柱健齿10的啮合和断开，进而达到防夹伤的目的，此外，在舵机9失控、电流过大的状态下也可以通过控制弹簧15的伸缩控制三角健齿14和圆柱健齿10的啮合和断开，进而达到防夹伤的目的。

分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

本发明提供的一种用于运输机器人的储物间升降门，结构简单，便于安装，使用三角健齿14带动小齿轮12转动，并可以实现稳定、精准地升降门，同时通过控制弹簧15的伸缩实现防夹伤的效果，操作简单，效果良好。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。