一种线性升降机构的制作方法

本实用新型涉及升降机构技术领域，具体涉及一种线性升降机构。

背景技术：

在激光切管机中，管材的两端夹持在激光切割机上，由于管材较长，管材的中部容易因为重力作用而下垂，因此需要在管材的下方设置若干数量的支撑件，但是管材在激光切割机中处于不断旋转的状态，当待切割管材为方管、矩形管等非圆形管材时，管材的支撑结构需要进行一定幅度的升降，才能使待切割管材始终保持水平。

研发人员积极开发相关的研究，如CN206677410U公开了一种拖料随动装置，包括机架、滚筒、支撑连杆，该拖料随动装置通过利用支撑连杆对工件进行支撑，通过随动驱动电机控制楔形压块调整支撑连杆的摆动角度，从而控制置于滚筒表面的工件的加工高度。CN207119850U公开了一种工件随动装置，包括切管床身、支撑结构组、支撑导向组合支撑丝杆组，该工件随动装置扩大了工件支撑的使用范围，由方管和圆管扩大到所有对称管。

通过对相关专利文献的检索和阅读，总结出现有技术中主要存在了以下问题：

1、升降机构的摆动角度小，对待加工工件的可控程度低。

2、升降机构的传动方式比较复杂，不利于高精度控制工件的升降。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种线性升降机构，通过改变升降机构的传动方式，提供一种升降幅度大、结构简单、输入与输出成简单线性关系的工件升降机构。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种线性升降机构，其特征在于，所述机构包括机架、底座、滑块、L形臂、连接杆和驱动装置，所述L形臂包括长臂和短臂，所述长臂和所述短臂相交处为直角端；所述机架的一端设置有所述底座，所述机架的上表面设置有所述滑块，从所述底座到所述滑块的方向依次设置有所述L形臂和所述连接杆，所述底座与所述L形臂的直角端铰接，所述短臂远离直角端的一端与所述连接杆的其中一端铰接，所述连接杆的另外一端与所述滑块铰接，所述连接杆与所述短臂的长度相等，所述驱动装置带动所述滑块在所述机架的上表面滑动，从而带动连接杆、L形臂向相同的方向运动。

通过这样设置，提供了一种升降幅度大，输入与输出呈简单线性关系的传动机构，所述滑块作为升降机构的输入装置，所述L形臂作为升降机构的输出装置，通过滑块在机架上做相对滑动来带动L形臂在竖直平面做上下摆动，从而达到升降效果。在工件切割装置中，本实用新型可以作为工件的升降装置，因本实用新型的输出端摆动角度大，可以适应更多不同形状和尺寸的加工工件，满足生产需求；另外，本实用新型通过对机构结构的改进，使输入端和输出端成简单的线性关系，有效地提高工件的定位精度。

所述滑块在机架上做相对滑动时，滑块带动与滑块铰接的连接杆沿同一方向运动，从而带动与连接杆铰接的L形臂的短臂沿同一方向运动，因为长臂和短臂的连接处与所述底座为铰接，所以长臂会做以底座为圆心的圆周运动，根据本实用新型的一种方式，L形臂最大的转动角度为90度，升降机构最大的升降幅度等于所述长臂的长度。

作为优选，所述长臂远离直角端的一端设置有执行件。

本实用新型应用于工件切割装置中的支撑结构时，该执行件可以设置为支撑工件的滚筒、托盘等；本实用新型应用于其他生产用途时，该执行件还可设置为其他结构，如吊钩、吊环、铲斗等。

作为优选，所述执行件设置为滚筒结构或凹轮结构或两个滚筒呈确定角度连接的V字形结构。

通过这样设置，所述滚筒结构、所述凹轮结构和所述V字形结构用于支撑待切割管材，当执行件为所述滚筒结构时，待切割管材放置于所述滚筒结构的上表面；当执行件为所述凹轮结构时，待切割管材放置于所述凹轮的凹陷处；当执行件为所述V字形结构时，带切割管材放置于所述V字形结构的夹角处。

作为优选，所述机架上表面的长度方向上设置有呈直线型的导轨，所述滑块在所述导轨上做相对滑动。

本实用新型中滑块在机架上做直线运动的距离和L形臂做竖直摆动的高度差为简单的线性关系，通过设置了直线导轨，保证了滑块的直线运动轨迹，提高滑块做直线运动的精度，即输入机构的运动精度，从而保证输出机构的升降精度，另外导轨还可以减小滑块与机架上表面之间的摩擦力，延长设备的使用寿命。

作为优选，所述驱动装置包括驱动电机和传动丝杆，所述驱动电机驱动所述传动丝杆转动，所述滑块设置有内螺纹，所述传动丝杆穿过所述滑块的内螺纹并带动所述滑块在所述导轨上做直线运动。

通过这样设置，提供了一种滑块的驱动方式。

作为优选，所述滑块与所述L形臂在同一平面运动。

通过这样设置，可以缩小机架上表面的使用面积，使机构的整体结构更加紧凑。

作为优选，所述滑块做相对滑动所在的竖直平面与所述L形臂做摆动所在的竖直平面相互平行，通过所述滑块的滑动使所述连接杆和所述短臂呈180度或180度以内任意夹角。

通过使滑块和L形臂不在同一个平面上运动，使滑块能够滑动到底座的同一侧，即连接杆和短臂重合的位置，此时连接杆和短臂的夹角为0度，L形臂的长臂与地面平行，通过这样设置，增大了L形臂摆动的幅度范围。

作为优选，所述长臂设置为可伸缩结构。

通过改变长臂的长度，增加了L形臂可摆动的高度范围，让L形臂可以支撑更多不同尺寸的工件，使本实用新型具有更大的适应性；另外，通过改变长臂的长度可以直接调整线性常数k的值。

作为优选，所述长臂由至少一节内管和一节外管可伸缩套接而成，所述内管的一端套接于所述外管的一端，另一端设置有所述执行件，所述外管远离所述内管的一端设置有所述短臂。

作为优选，所述内管外壁设置有刻度线。

通过这样设置，所述长臂未伸缩时，内管和外管的连接处显示为0刻度线，长臂拉伸时，内管上显示为正值的刻度线；长臂缩短时，内管上显示为负值的刻度线。长臂拉伸和缩短时，通过内管上的刻度线可以快速的反映出长臂拉伸和缩短的距离。

相对于现有技术，本实用新型取得了有益的技术效果：

1、升降机构摆动角度大幅度增加，可以更大程度的根据待加工工件的形状和尺寸进行升降调节。

2、输入结构和输出结构成简单的线性比例关系，能够有效提高输出结构的控制精度，满足激光切割等工艺对工件的高精度定位需求。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的正视图；

图2是本实用新型实施例一的俯视图；

图3是本实用新型实施例一的结构简化图；

图4是本实用新型实施例二的俯视图；

图5是本实用新型实施例三的俯视图；

图6是本实用新型实施例四中长臂的剖视图。

其中，各附图标记所指代的技术特征如下：1、机架；2、滑块；3、连接杆；4、底座；5、传动丝杆；6、L形臂；7、驱动电机；8、滚筒；9、内管；10、外管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例公开了一种线性升降机构，包括机架1、滑块2、底座4、连接杆3、L形臂6和驱动装置，机架1的上表面自左向右设置一条平直的槽型导轨，滑块2的下表面设置有与该导轨配合的突起，滑块2可以在导轨上做直线运动。

机架1上表面的最右端还设置有一个底座4，底座4固定于导轨靠前的一侧；滑块2与底座4之间还设置有连接杆3和L形臂6，滑块2与连接杆3的其中一端铰接，L形臂6和连接杆3的另外一端铰接，L形臂6同时又和底座4铰接，其中L形臂6包括长臂6b和短臂6a，长臂6b和短臂6a各有一个固定端和连接端，长臂6b的固定端和短臂6a的固定端以90度角固定，称为直角端，L形臂6的直角端与底座4铰接，短臂6a的连接端与连接杆3铰接，长臂6b的连接端设置有一个滚筒，滚筒作为执行件用于承接工件；连接杆3的长度与短臂6a的长度相等。

滑块2通过丝杆传动的方式在导轨上做相对滑动，驱动装置包括驱动电机7和传动丝杆5，沿导轨长度方向上设置有一根传动丝杆5，滑块2的内部设置有贯穿滑块2左右两侧的螺母，传动丝杆5的右端穿过螺母并与其配合连接，传动丝杆5的左端与驱动电机7连接，驱动电机7可驱动传动丝杆5转动，传动丝杆5带动滑动沿着导轨做相对滑动。

通过这样设置，本实施例中的所述滑块2在底座4的其中一侧上做直线运动，通过驱动滑块在机架上做直线运动，连接杆3和短臂6a之间的夹角最小为0度，最大为180度。

如图3所示，连接杆3的长度为a，短臂6a的长度为b，长臂6b的长度为c，其中a＝b，短臂6a的固定端和长臂6b的固定端为90度夹角；当滑块向左移动距离为2L时，连接杆3投影在机架1表面的直角边长度为L，长臂6b向上摆动的高度差为H2，根据相似三角形原理，可得H2＝k*L，其中k＝c/a，即滑块2做单向直线运动的位移为L时，长臂6b上下摆动的高度差为(c/a)*L，由此可以得出，滑块2的水平移动距离与长臂6b摆动的竖直高度差成简单的线性关系，其线性常数取决于长臂6b和连接杆3的长度比值。

实施例二

如图4所示，作为优选的实施方式，本实施例公开了一种线性升降机构，包括机架1、滑块2、底座4、连接杆3、L形臂6和驱动装置，机架1的上表面自左向右设置一条平直的槽型导轨，导轨的右端与底座4的左端平齐，滑块2的下表面设置有与该导轨配合的突起，滑块2可以在导轨上做直线运动；机架1上表面的最右端还固定有结构和尺寸分别相同的两个底座4，两个底座4分别固定于导轨的前后两侧并关于导轨对称分布，两个底座4的间距小于滑块2前后方向的宽度。

本实施例包括两条尺寸和形状完全相同的L形臂6，L形臂6包括长臂6b和短臂6a，短臂6a的长度与连接杆3的长度相等，长臂6b和短臂6a各有一个固定端和连接端，长臂6b的固定端和短臂6a的固定端以90度角固定连接，称为直角端，两条长臂6b之间设置有若干条加强筋。

滑块2与两个底座4之间设置有两个结构和尺寸相同的连接杆3和两个结构和尺寸相同的L形臂6，两个连接杆3的其中一端分别与滑块2的前后两侧铰接，两个连接杆3的另外一端分别与两个短臂6a的连接端铰接，两个L形臂6的直角端分别与两个底座4的外侧铰接，两个长臂6b的连接端之间夹持有一个圆柱形滚筒，滚筒作为执行件用于承接工件。

滑块2通过丝杆传动的方式在导轨上做相对滑动，驱动装置包括驱动电机7和传动丝杆5，沿导轨长度方向上设置有一根传动丝杆5，滑块2的内部设置有贯穿滑块2左右两侧的螺母，传动丝杆5的右端穿过螺母并与其配合连接，传动丝杆5的左端与驱动电机7连接，驱动电机7可驱动传动丝杆5转动，传动丝杆5带动滑动沿着导轨做相对滑动。

通过在滑块2的两侧对称设置了各个部件，使滑块2在两个底座4之间的导轨上做直线运动，实施例二所提供的升降机构在整体结构上更加平衡，运行也更加稳定，提高了升降机构的控制精度；通过使两个底座4前后的间距小于滑块2前后的宽度，使机架1的整体结构更加紧凑，但滑块2只能在底座4左端的导轨上滑动，L形臂5的摆动范围不超过90度。

实施例三

如图5所示，作为更优选的方式，本实施例仅描述与实施例二不同的地方。本实施例的两个底座4的间距大于滑块2前后方向的宽度；机架1上表面的导轨延伸至机架1的最右端，滑块2可滑动至机架1的最右端位置。

通过这样设置，本实施例中的滑块2可以在两个底座4之间做相对滑动，当滑块2滑动到短臂6a和连接杆3重合时，长臂6b与地面平行，L形臂5摆动角度最大可到达90度。

实施例四

如图6所示，作为优选的实施方式，本实施例仅描述与上述不同的地方。本实施例中的L形臂的长臂设置为可伸缩结构，所述长臂由至少一节内管9和一节外管10可伸缩套接而成，所述内管9套接外管10的一端外圆表面沿内管9轴向突出设置有直线形内管9突起，另一端设置有滚筒8，所述外管10的内壁外突出地设置有与所述内管9突起相配合的外管10滑槽，所述外管10远离内管9的一端固定连接短臂。

具体来说，所述内管9外壁设置有刻度线，长臂未伸缩时，内管9和外管10的连接处显示为0刻度线，长臂拉伸时，内管9上显示为正值的刻度线；长臂缩短时，内管9上显示为负值的刻度线。长臂拉伸和缩短时，通过内管9上的刻度线可以快速的反映出可伸缩的长臂拉伸和缩短的距离。

外管10内开有外管10滑槽，外管10滑槽的形状与内管9的内管9突起形状一致，当内管9旋转到内管9突起与外管10滑槽在同一位置时，长臂可以进行伸缩；当内管9突起偏离外管10滑槽，内管9旋转到内管9突起与外管10滑槽不在同一竖直位置时，由于外管10的内部设置有一层具有一定弹性和摩擦力的材料，内管9的突起会挤压外管10内壁，内管9和外管10之间的摩擦力增大，可以一定程度锁紧可伸缩的长臂，起到固定作用。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对实用新型构成任何限制。