一种机械举升机构的制作方法

本申请涉及设备制造领域，具体涉及一种机械举升机构。

背景技术：

举升机构作为一项基本的操作机构，在许多行业，如仓储、物流行业、制造业、码头和机场等，都获得广泛应用。

在不同的场合，对举升装置的要求也不同。例如，汽车装配线上大量使用的自动导引运输车，也就是agv(autoguidedvehicle)以其并行作业、自动化、智能化和柔性化的优点，可以高效、准确、灵活地完成物料的搬运任务，但agv本身的一些特性，如在不同工位间按预定轨迹运动，车上空间有限，搬运的物料多样等，要求所用的举升装置既要体积小，结构紧凑，又要举升行程大，响应快速。

现有举升机构多采用液压式和机械式，液压式举升机构由于结构复杂，体积大，在空间有限的agv小车上较少应用；机械式升降机构中比较成熟和常见的是蜗轮丝杆升降机，其结构简单，易于维护；但该机构最大行程受丝杆长度的限制，举升速度则受电机转速和机构最大速比的限制，使其无法适用于举升行程大，速度快的场合。

专利号为cn200410073306的“用于舞台的套筒式举升装置”采用了一种多级套筒的举升装置。以两级举升套筒为例，该举升机构局部结构简图如图1所示：

所述举升机构包括第一套筒丝杆01、第二套筒丝杆02、限位盖板03、末级套筒丝杆04、链轮05、圆柱滚珠轴承06、调心滚子轴承07、轴承座08和垫板09。所述第一套筒丝杆01与所述第二套筒丝杆02为空心套筒结构，其外表面为外梯形全螺纹，内表面的上部为内梯形螺纹，下部为光滑表面。

所述第一套筒丝杆01与所述第二套筒丝杆02之间通过梯形螺纹连接；所述限位盖板03用沉头螺钉装配在第一套筒丝杆01的端面上；所述末级套筒丝杆04的下部装配调心滚子轴承07，上部装有圆柱滚珠轴承06和链轮05，所述 链轮05用多销或多键与末级套筒丝杆04固连(图中未画)，以传递扭矩。

所述末级套筒丝杆04在链轮05的带动下转动，同时带动各级套筒丝杆转动，当最内层的第一套筒丝杆01与被举升部件接触，转动受限时，开始向上做举升运动；当所述第一套筒丝杆01走到最大行程时，即所述限位盖板03与所述第二套筒丝杆02的内表面螺纹接触，停止伸缩，然后所述第二套筒丝杆02开始作轴向运动，直至被举升部件到位。所述链轮05反向转动，可以实现所述举升机构的回位。

所述举升机构举升行程长，总行程是各级套筒丝杆的行程之和；初始轴向尺寸小，各级套筒丝杆可以全部逐级回缩进末级套筒丝杆内，节省空间。

所述举升机构亦有一些不足之处：举升速度低，由于套筒丝杆的轴向运动是逐级促动的，举升速度由链轮转速和套筒丝杆螺纹螺距决定，不可能太大；举升时至少有一个举升套筒丝杆是转动的，在被举升部件的转动不受限的场合，转动不易被转化为轴向平动，因此，需要能够限定被举升部件转动的附加机构。

技术实现要素：

本申请提供一种机械举升机构，以解决现有机械举升机构或者结构复杂，体积大，或者举升行程短、举升速度低的问题。

所述机械举升机构包括驱动机构、固定筒、位于所述固定筒中轴线位置的可旋转的中心丝杆、在所述中心丝杆与所述固定筒之间同轴套叠的至少两层举升筒、以及位于最内层举升筒顶部的载货平台；

所述驱动机构能够驱动所述中心丝杆旋转；

所述举升筒中，至少一个为主举升筒，其它举升筒为从举升筒；所述主举升筒与所述中心丝杆相配合的丝杆螺母刚性连接；所述从举升筒与所述主举升筒之间以及其它相邻的从举升筒之间连接有牵引机构；所述中心丝杆在所述驱动机构驱动下发生旋转时，所述主举升筒随之做轴向直线运动，并通过所述牵引机构带动所述从举升筒做同向直线运动。

可选的，所述驱动机构驱动中心丝杆旋转的动力传动方式至少包含下述方式之一：齿轮传动、蜗轮/蜗杆传动、链传动、皮带传动。

可选的，所述主举升筒与所述中心丝杆相配合的丝杆螺母之间的刚性连接通过丝杠螺母支座实现。

可选的，所述中心丝杆上部安装有限位挡片，当所述丝杆螺母沿中心丝杆运动到上端面与限位挡片接触时，即到达上极限行程。

可选的，所述牵引机构可以采用下述传动机构：链轮/链条传动、滚轮/钢丝绳传动、带轮/皮带传动。

可选的，所述主举升筒的牵引机构，包括安装在所述主举升筒上的第一链轮和与所述第一链轮配合的第一链条；所述第一链条一端连接支撑底板；另外一端绕过以链轮支架固定在所述主举升筒上的所述第一链轮，连接在与所述主举升筒邻近的从举升筒上。

可选的，所述从举升筒的牵引机构包括安装在所述从举升筒上的第二链轮和与所述第二链轮配合的第二链条；所述第二链条一端与邻近的所述主举升筒相连；另外一端安装在邻近的内层从举升筒上；所述第二链轮安装在所述从举升筒的链轮支架上，所述第二链条绕过所述第二链轮。

可选的，所述固定筒与邻近的举升筒之间、邻近的举升筒彼此之间设置有导向键。

可选的，所述固定筒、所述主举升筒和不包括最内层从举升筒的其它从举升筒的顶端安装有密封毛毡。

可选的，所述的机械举升机构包括工作行程限位机构；所述工作行程限位机构包括：安装在所述固定筒侧壁预定位置上的减速开关和到位开关、安装在所述主举升筒外侧壁上的感应板。

可选的，所述载货平台包括旋转组件和上部平台组件。

可选的，所述旋转组件包括：紧固在所述最内层举升筒之上的连接法兰盘、位于所述连接法兰盘之上的旋转法兰、连接板以及安装在所述连接板上的旋转调整组件；

所述连接法兰盘与所述旋转法兰之间通过轴承相互连接配合，使所述旋转法兰能够相对所述连接法兰盘转动；

所述连接板连接在所述旋转法兰和所述上部平台组件之间；所述旋转调整组件用于锁死和开启所述连接法兰盘与所述旋转法兰之间的转动。

可选的，所述上部平台组件包括：货物支撑板、分别安装在所述货物支撑板下平面和所述连接板上平面的两组相互垂直的直线轴承运动机构、安装在所述连接板上的移动调整组件；

通过所述直线轴承运动机构，所述货物支撑板相对所述连接板可以实现在预定范围内，预定方向上的平动；

所述移动调整组件可以锁死和开启上述平动。

与现有技术相比，本发明具有以下优点:

首先，该举升机构举升速度快。该举升机构能够做到各举升筒联动，从最外层举升筒到最内层，即与载货平台连接的举升筒，速度递升。即，若主举升筒的速度为v1，则第一从举升筒的速度为v2＝2v1，第二从举升筒的速度为v3＝3v1，依次类推，最内层举升筒的速度为vn＝n*v1，其中，n为从举升筒数量。

其次，该举升机构的举升筒是轴向运动的，且该运动与被举升部件的初始状态和连接方式无关，因此，应用范围相对更广。

附图说明

图1是作为对比技术的一种多级套筒举升装置简图；

图2是本申请实施例提供的一种机械举升机构内部剖面图；

图3是本申请实施例提供的机械举升机构的主举升筒牵引机构剖面图；

图4是本申请实施例提供的机械举升机构的第一从举筒牵引机构剖面图；

图5是本申请实施例提供的机械举升机构的主举升筒密封结构剖面图；

图6是本申请实施例提供的机械举升机构的工作行程限位机构剖面图；

图7是本申请实施例提供的机械举升机构的载货平台结构图；

图8是本申请实施例提供的机械举升机构的载货平台阶梯剖面图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

图2示出本申请实施例提供的机械举升机构的内部剖面图，以下结合图2对本申请实施例进行说明。

如图2所示，本实施例提供的机械举升机构包括：支撑底板1、驱动电机2、电机输出齿轮3、中间齿轮4、丝杆齿轮5、中心丝杆组件6、丝杆支承座7、限位垫8、丝杆螺母支座9、固定筒10、主举升筒11、导向键12、第一从举升筒13、第二从举升筒14(见图3)、载货平台15。

所述支撑底板1为所述机械举升机构的机体的一部分，作为该机械举升机构的基座。

所述机械举升机构的驱动机构由所述驱动电机2和传动机构组成，所述传动机构包括：电机输出齿轮3、中间齿轮4、丝杆齿轮5。

所述驱动电机2通过4个内六角螺栓固定在所述支撑底板1上，其输出轴上固定有所述电机输出齿轮3；所述中间齿轮4通过心轴安装在所述支撑底板1上，并分别与所述电机输出齿轮3和固定在所述中心丝杆组件6上的丝杆齿轮5相互啮合。通过上述结构，可将所述驱动电机2的动力传递到所述中心丝杆组件6，驱动中心丝杠组件6中的中心丝杆6-1旋转。

作为优选方案，本是实例中所述传动机构选取了齿轮传动，在不同的应用场合，所述传动机构亦可采用蜗轮/蜗杆传动、链传动或皮带传动。

所述中心丝杆组件6的作用是将所述驱动机构的转动转为举升筒的平动。所述中心丝杆组件6包括中心丝杆6-1、丝杆螺母6-2、限位挡片6-3、紧固螺母6-4；所述中心丝杆6-1是一个阶梯轴，最大外径是全螺纹；所述丝杆螺母6-2套在所述中心丝杆6-1上与中心丝杆6-1的外螺纹相配合；所述限位挡片6-3安装在所述中心丝杆6-1的上端，被所述紧固螺母6-4压紧，所述紧固螺母6-4一般用两个起防松作用。

所述中心丝杆6-1的下端阶梯轴依次穿过通过圆柱滚子轴承(未标出)、减磨垫片(未标出)和推力球轴承(未标出)落在所述丝杆支承座7的内孔止口上。

所述丝杆支承座7是所述中心丝杆组件6的底座，通过其下部的安装法兰(未标出)，由内六角螺栓安装在所述支撑底板1上。中心丝杆6-1相对所述丝杆支承座7只能转动，不能轴向移动。

所述限位垫8是一个橡胶环垫，装在所述丝杆支承座7下部安装法兰的上平面上。

所述丝杆螺母支座9通过周向均布的内六角螺栓固定在所述丝杆螺母6-2 上；当所述丝杆螺母支座9由所述丝杆螺母6-2带动向下运动，与所述限位垫9接触时，即到达下极限止点。

在所述中心丝杆组件6的外围是同轴叠套的固定筒10、主举升筒11、第一从举升筒13、第二从举升筒14。

作为优选方案，本实施例中所述固定筒和举升筒均是圆柱筒形结构，在实际应用中，所述固定筒和举升筒也可以选用矩形筒或其它异形筒。

所述固定筒10通过内六角螺栓安装在所述支撑底板1上；所述主举升筒11装在所述固定筒10内，两者之间设置所述导向键12，所述导向键12被沉头螺钉紧固在所述主举升筒11外圆柱面上的导向槽内，所述主举升筒11底部通过内六角螺栓与丝杆螺母支座10相连。

所述第一从举升筒13装在所述主举升筒11内，所述第二从举升筒14装在所述第一从举升筒13内，在上述举升筒之间有类似所述导向键12的导向键(图中未画)连接，所述导向键可以防止上述举升筒的相互转动。

当中心丝杆6-1转动时，所述丝杆螺母6-2通过所述丝杆螺母支座8带动所述主举升筒11沿所述中心丝杆6-1做轴向运动，所述主举升筒11通过所述主举升筒11的牵引机构带动第一从举升筒13做同向运动。

图3示出了所述主举升筒11的牵引机构的结构和与其它相关件的连接：

如图3所示，所述主举升筒11的牵引机构由沿中心轴对称布置的两套链轮/链条机构组成，每套链轮/链条机构包括第一链轮11-1、第一链轮支架11-2、第一链条11-3、第一锁紧螺母11-4、第一卡簧11-5、第一连接螺母11-6。

所述第一链轮11-1安装在所述第一链轮支架11-2上；所述第一链轮支架11-2通过螺钉被紧固在所述主举升筒11上；所述第一链条11-3的一端铆接有螺柱，螺柱与第一连接螺母11-6相连，所述第一连接螺母11-6外径预定位置加工有凹槽，通过第一卡簧11-5被卡紧在支撑底板1上；所述第一链条11-3的另外一端带有连接座，连接座通过螺钉被紧固在所述第一从举升筒13的外筒壁上。

所述第一连接螺母11-6可以调节所述第一链条11-3的松紧程度；所述第一锁紧螺母11-4起防松作用。

作为优选方案，本实施例中所述主举升筒11的牵引机构采用了链轮/链条机构，在不同的应用场合，所述牵引机构也可以采用滚轮/钢丝绳或带轮/皮带机构。

作为优选方案，本实施例中所述主举升筒11的牵引机构采用了由沿中心轴 对称布置的两套链轮/链条机构，在需要的时候，所述举升机构也可以采用周向均布的三套或四套链轮/链条机构；不排除在一些情况下只是用一套链轮/链条机构。

作为优选方案，本实施例中所述第一链条11-3与所述螺柱的连接采用了铆接，在不同的应用场合，所述连接也可以采用焊接。

所述第一从举升筒13的轴向运动通过所述第一从举升筒13的牵引机构传递到所述第二从举升筒14做同向运动。

图4示出了所述第一从举升筒13的牵引机构的结构和与其它相关件的连接。

如图4所示，所述第一从举升筒13的牵引机构由沿中心轴对称布置的两套链轮/链条机构组成，每套链轮/链条机构包括第二链轮13-1、第二链轮支架13-2、第二链条13-3、第二锁紧螺母13-4、第二卡簧13-5、第二连接螺母13-6、支撑座13-7。

所述第二链轮13-1安装在所述链轮支架13-2上；所述第二链轮支架13-2通过螺钉被紧固在所述第一从举升筒13上；所述第二链条13-3的一端铆接有螺柱，螺柱与第二连接螺母13-6相连，所述第二连接螺母11-6通过所述第二卡簧11-5被卡紧在所述支撑座13-7上，所述支撑座13-7通过紧固螺钉被安装在主举升筒11上；所述第二链条13-3的另外一端带有连接座，连接座通过螺钉被紧固在所述第二从举升筒14的外筒壁上。

所述第二连接螺母13-6可以调节所述第二链条13-3的松紧程度；所述第二锁紧螺母13-4起防松作用。

在本实施例提供的所述机械举升机构的所述固定筒10、所述主举升筒11和所述第一从举升筒13的顶端安装有密封结构，图5示出了所述密封结构的剖面图。

如图5所示，所述固定筒10内壁上端开有环形槽，在所述环形槽内装有密封毛毡10-1，所述密封毛毡10-1被密封毛毡压环10-2压紧在所述环形槽内。所述密封毛毡10-1能够防止灰尘及其它异物颗粒进入所述固定筒10内壁与所述主举升筒11外壁的配合面。在所述主举升筒11和所述第一从举升筒13的内壁上端亦有类似结构的密封毛毡。

本实施例所提供的所述机械举升机构还包括工作行程限位机构，图6示出 了所述工作行程限位机构的剖面图。

如图6所示，所述工作行程限位机构包括：上开关安装板10-10、上限位到位开关10-11、上减速开关10-12、下开关安装板10-13、感应板10-14、下减速开关10-15、下限位到位开关10-16、电缆(图中未示出)、电机控制模块(图中未示出)。

所述上开关安装板10-10和所述下开关安装板10-13是中间开槽的矩形薄板，所述上限位到位开关10-11和上减速开关10-12安装在所述上开关安装板10-10的中间槽的位置，所述上开关安装板10-10被螺钉紧固在所述固定筒10的侧壁预定位置上；同样的，所述下减速开关10-15和下限位到位开关10-16通过所述下开关安装板10-13被安装在所述固定筒10的侧壁预定位置上。上述开关的轴线与所述固定筒10中轴线共面。

所述上限位到位开关10-11和下限位到位开关10-16可以合称为到位开关，两者之间的距离决定了所述举升机构的举升工作行程。所述上减速开关10-12和所述下减速开关10-15合称为减速开关，其中，所述上减速开关10-12安装在所述上限位到位开关10-11下方预定距离位置，所述下减速开关10-15安装在下限位到位开关10-16的上方预定距离位置。

所述感应板10-14被螺钉紧固在主举升筒11的外壁上，可以随所述主举升筒11上下运动。

上述开关在所述感应板10-14接近和离开时产生不同的电信号。

所述电缆将所述电信号传到所述电机控制模块；所述电机控制模块处理所述电信号并向所述驱动电机2发出减速、停止等控制信号。

具体的工作限位过程可以描述如下：举升时，所述感应板10-14在所述主举升筒11的带动下向上运动，到达上减速开关10-12时，所述驱动电机2减速，举升速度下降，当所述感应板10-14继续上行至所述上限位到位开关10-11时，所述驱动电机2停止，所述举升机构到达上工作极限位置；回收时，所述感应板10-14在所述主举升筒11的带动下向下运动，到达下减速开关10-15时，所述驱动电机2减速，回收速度下降，当所述感应板10-14继续下行至所述下限位到位开关10-16时，所述驱动电机2停止，所述举升机构到达下工作极限位置。

所述机械举升机构的最上端是所述载货平台15，所述载货平台15通过连接法兰盘15-1与第二举升筒14相连。

图7示出了本实施例提供的所述载货平台15的整体结构，图8是本实施例提供的所述载货平台的阶梯剖视图，进一步示出了第一直线轴承和旋转组件的内部结构。以下结合图7和图8对所述载货平台的结构和调整原理进行说明。

如图7所示，所述载货平台15由旋转组件、上部平台组件组成。所述旋转组件主要包括连接法兰盘15-1、推力球轴承15-2(参见图8)、旋转法兰15-3、连接板15-4、旋转调整组件15-5；所述上部平台组件主要包括移动调整组件15-6、导向板15-7、货物支撑板15-8、第一轴承座15-9、第一直线轴承15-10(参见图8)、第一直线光轴15-11、第二轴承座15-12、第二直线轴承15-13、第二直线光轴15-14、卡座15-15。

所述连接法兰盘15-1通过螺钉被紧固在所述第二举升筒14的上端面上，所述旋转法兰15-3装在所述连接法兰盘15-1之上，两者在轴向通过所述推力球轴承15-2(见图8)相连，旋转法兰15-3可以相对连接法兰盘15-1转动。

所述连接板15-4是一块中心开孔的矩形平板，通过螺钉与所述旋转法兰15-3连接。

所述旋转调整组件15-5安装在所述连接板15-4上。如图8所示，所述旋转调整组件15-5包括：拉杆15-5-1、回位弹簧15-5-2以及其它部件。

所述拉杆15-5-1的一端是拉杆手柄，另外一端是光杆，所述拉杆15-5-1与紧固在所述第二从动筒14上的限位块(图中未画出)配合起旋转锁定作用：所述拉杆15-5-1拔出，所述旋转法兰15-3连同所述连接板15-4可在预定范围内旋转，所述预定范围由所述限位块的开档决定；放手后，在所述回位弹簧15-5-2的作用下，拉杆回位，所述旋转法兰15-3相对连接法兰盘15-1锁死，不能转动。

所述移动调整组件15-6安装在所述连接板15-4上，所述移动调整组件15-6包括压杆15-6-1、插销15-6-2及其它部件。

所述导向板15-7是一块圆形板，中心开有圆形通孔，在所述导向板15-7的一面开有两条相互垂直且通过中心孔的导向槽，所述导向板15-7通过螺钉紧固在货物支撑板15-8上。

所述直线轴承运动机构包括第一直线轴承运动机构和第二直线轴承运动机构：

所述第一直线轴承运动机构包括：沿所述货物支撑板15-8中心轴轴对称分布的4个所述第一轴承座15-9和4个安装在所述第一轴承座15-9内的第一直线 轴承15-10、两个对称分布的，穿过所述第一轴承座15-9和所述第一直线轴承15-10的第一直线光轴15-11，所述第一直线轴承运动机构通过螺钉被紧固在所述货物支撑板15-8上。

所述第二轴承运动机构包括：沿所述连接板15-4中心轴轴对称分布的4个所述第二轴承座15-12和4个安装在所述第二轴承座15-12内的所述第二直线轴承15-13、两个对称分布的，穿过所述第二轴承座15-12和所述第二直线轴承15-13的第二直线光轴15-14，所述第二轴承运动机构通过螺钉紧固在连接板15-4上。

所述第一直线光轴15-11与所述第二直线光轴15-14相互垂直，并通过4个卡座15-15相连。

本实例所提供的所述机械举升机构可以实现所述货物支撑板15-8相对所述连接板15-4的平动，其过程如下：

正常状态下，所述插销15-6-2穿过所述连接板15-4上的通孔与所述导向板15-7中心孔相配合。需要调整所述货物支撑板15-8相对所述连接板15-4位置时，下压所述压杆15-6-1，所述插销15-6-2从所述导向板15-7中心孔拔出，货物支撑板15-8连同第一直线轴承座15-9可以沿所述第一直线光轴15-11平动，或者，在另一方向上，货物支撑板15-8连同所述第二直线光轴15-14沿所述第二轴承座15-12平动，平动的行程由所述第一轴承座15-9或所述第二轴承座15-12与所述卡座15-15的间隙决定；放下所述压杆15-6-1，在回位弹簧(图中未画出)作用下，所述插销15-6-1上弹抵住所述导向板15-7上的导向槽，在所述货物支撑板15-8回位后，即所述插销15-6-2弹入所述导向板15-7中心孔后，自动锁紧。

本实施例提供的所述机械举升机构的举升和回收过程可以描述如下：

举升时，所述机械举升机构的运动由驱动电机2促动，驱动电机的转动通过所述电机输出齿轮3、中间齿轮4和丝杆齿轮5传递到中心丝杆6-1，中心丝杆6-1转动，带动丝杆螺母6-2向上运动，由于所述主举升筒11通过所述丝杆螺母支座9与丝杆螺母6-2刚性连接，所述丝杆螺母6-2向上运动带动所述主举升筒11和所述主举升筒11上第一链轮11-1向上运动，由于所述第一链条11-3一端紧固在支撑底板1上，所述第一链轮11-1的向上运动，带动所述第一链条11-3的另一端牵引所述第一从举升筒13以两倍于所述主举升筒11的速度向上运动，同理，所述第一从举升筒13的向上运动又通过牵引机构带动所述第二从 举升筒14和位于所述第二从举升筒14之上的载货平台15以三倍于所述主举升筒11的速度向上运动，当固定在在所述主举升筒10上的所述感应板10-14到达所述上减速开关10-12时，所述驱动电机2减速，举升速度下降，当所述感应板10-14继续上行至所述上限位到位开关10-11时，所述驱动电机2停止，所述举升机构到达上工作极限位置；回收时，所述驱动电机2反转，带动中心丝杆6-1反转，带动丝杆螺母6-2下降，所述主举升筒11下降，所述第一从举升筒13在重力作用下下降，所述第二从举升筒14和载货平台15同时下降，所述感应板10-14向下运动到达下减速开关10-15时，所述驱动电机2减速，回收速度下降，当所述感应板10-14继续下行至所述下限位到位开关10-16时，所述驱动电机2停止，所述举升机构到达下工作极限位置。

所述中心丝杆6-1与所述丝杆螺母6-2组成的螺旋副具有自锁功能，即当出现电机停电或其他故障时，所述丝杆螺母6-2不会自行下降。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。