一种旋转举升装置及应用其的搬运机器人的制作方法

本发明属于机器人技术领域，具体为一种旋转举升装置及应用其的搬运机器人。

背景技术：

随着人力成本的升高和企业技术规范的要求，agv逐渐成为重要的搬运工具，传统的背负式agv仅能运输物料，人们为了扩大agv的应用范围，往往会增设其他硬件设备来配合agv使用，从而提高其性价比。

目前实现agv上下料功能的方法主要有两种，第一种是在目的地处设置上料装置，如机械手等，由于该种方法成本比较高，需要在每一个目的地都设置上料装置，因此只有少数企业采用该方法；第二种是将举升装置整合到agv上，让agv自身具备举升功能，当agv到达目的地后，只需利用举升机构便可进行上下料，从而降低了上下料的成本，而在实际的使用中，带举升及旋转功能的agv不仅能实现举升货物的功能，而且还能实现货物相对底面不旋转的功能，因此深受客户青睐，但目前市场上流通的该类agv普遍存在旋转举升装置结构复杂等缺点，部分产品为了避开上述缺陷，甚至摒弃了旋转的功能，因此，研发一种结构简单并且应用在agv上的旋转举升装置是十分必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单的旋转举升装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种旋转举升装置，包括基板以及安装在所述基板上方的举升机构和旋转机构，所述举升机构包括举升驱动组件和举升传动组件，所述旋转机构包括旋转驱动组件和旋转传动组件。

所述举升驱动组件包括举升驱动电机和举升驱动齿轮，所述举升驱动齿轮与举升驱动电机的输出端连接。

所述举升传动组件包括第一回转支承、螺纹副和导向件，所述第一回转支承的内圈与基板固定连接，所述第一回转支承的外圈设有与举升驱动齿轮啮合的轮齿，所述导向件固定安装在第一回转支承内圈的上端，所述螺纹副的内螺纹零件环绕在所述导向件的外周并且固定安装在第一回转支承外圈的上端，所述螺纹副的外螺纹零件环设在所述导向件与内螺纹零件之间，所述外螺纹零件与内螺纹零件螺纹连接，所述导向件与外螺纹零件之间设有第一导向机构，所述第一导向机构限制外螺纹零件转动。

所述旋转驱动组件包括旋转驱动电机和旋转驱动齿轮，所述旋转驱动齿轮与旋转驱动电机的输出端连接，所述旋转传动组件的外周设有与旋转驱动齿轮啮合的轮齿，所述旋转传动组件安装在外螺纹零件的上方，所述旋转传动组件至少轮齿可相对外螺纹零件转动。

与现有技术相比，本发明提供的旋转举升装置，在基板上安装有举升机构和旋转机构，从而可实现同步旋转、举升、下降或者单独旋转或者单独举升、下降的功能，本发明结构简单紧凑、操作方便快捷、精度高。具体的，当举升驱动齿轮驱动第一回转支承的外圈转动时，将会带动与第一回转支承外圈固定连接的内螺纹零件作同步转动，由于在导向件以及导向机构的导向作用下，与内螺纹零件螺纹连接的外螺纹零件只会相对内螺纹零件上升或者下降，而不会转动，从而实现单独举升、下降的功能；另外，托盘组件通过旋转传动组件安装在外螺纹零件的上方，当旋转驱动齿轮驱动旋转传动组件转动时，可带动托盘组件相对外螺纹零件转动，从而实现单独旋转的功能，因此可根据实际的需求来控制举升驱动组件和旋转驱动组件的工作，从而实现同步旋转、举升、下降或者单独旋转或者单独举升、下降的功能，而装置的举升和下降则通过控制举升驱动电机的正反转来实现。由于举升驱动齿轮与第一回转支承的轮齿啮合，当不需要举升机构工作的时候，举升驱动电机通过控制举升驱动齿轮不旋转，从而将第一回转支承的外圈锁死，以提供自锁功能，防止第一回转支承的外圈自行转动，提高精度。

进一步的，所述第一导向机构包括设于所述外螺纹零件内壁上的竖向导向槽，以及对应所述导向槽设置在所述导向件外壁上的导向轮，所述导向轮与导向槽的内壁配合，优选的，所述第一导向机构至少设有两个。所述第一导向机构结构简单紧凑，当内螺纹零件转动时，导向轮与导向槽的配合限制了外螺纹零件只能上下移动而不能转动，起到了导向的作用，另外，外螺纹零件升降的时候，导向轮相对外螺纹零件沿导向槽滚动，与现有的导向机构相比，导向轮将滑动摩擦转换成滚动摩擦，从而减少了第一导向机构在升降时的摩擦，从而降低其损耗，延长其寿命。

进一步的，所述导向件与外螺纹零件之间还设有第二导向机构，所述第二导向机构包括竖向设置的第一v形槽、第二v形槽，以及与所述第一v形槽和第二v形槽配合的交叉滚柱组件，所述第一v形槽设于外螺纹零件的内壁上，所述第二v形槽设于导向件的外壁上，所述交叉滚柱组件设于所述第一v形槽与第二v形槽之间。优选的，所述第二导向机构设有三个，相邻两个第二导向机构位于水平面上的夹角为120度。所述第二导向机构的设置方式结构简单紧凑，可使外螺纹零件升降时更顺畅，更精准，另外，交叉滚柱与v形槽的配合方式将现有的滑动摩擦转换成滚动摩擦，不仅确保了导向的作用，而且还减少了第二导向机构在升降时的摩擦，从而降低其损耗，延长其寿命。

进一步的，所述交叉滚柱组件包括保持架和多个滚柱，所述保持架固定安装在第二v形槽的外侧，所述保持架上设有多个用于安装滚柱的安装单元，所述多个安装单元竖向间隔排列，每个滚柱安装在相应的安装单元内，相邻两个滚柱相互交叉设置，且相邻两个滚柱的轴线夹角与第一v形槽左右两侧内壁间的夹角、以及第二v形槽左右两侧内壁间的夹角相等，所述滚柱设有两个圆形端面以及设于所述两个圆形端面之间的滚动面，所述滚动面分别与第一v形槽和第二v形槽的内壁滚动配合，相邻两个滚柱与第一v形槽、第二v形槽交错配合，例如，同一朝向设置的每个滚柱的滚动面分别与第一v形槽的右侧壁和第二v形槽的左侧壁配合，另一朝向的每个滚柱的滚动面分别与第一v形槽的左侧壁和第二v形槽的右侧壁配合。优选的，相邻两个滚柱的轴线相互垂直。所述交叉滚柱组件的设置方式结构简单，滚柱与第一v形槽和第二v形槽间的配合顺畅，使外螺纹零件举升时更顺畅，另外相邻两个滚柱之间相互垂直，第一、第二v形槽两侧壁间相互垂直的设置方式，可更好地限制水平方向上的自由度，从而更好地进行导向。

进一步的，所述举升机构与旋转机构之间设有一安装板，所述旋转传动组件包括第二回转支承，所述安装板的下端与外螺纹零件的上端连接，安装板的上端与第二回转支承的内圈固定连接，所述旋转驱动组件固定安装在所述安装板上，所述第二回转支承的外圈设有与所述旋转驱动齿轮啮合的轮齿。所述第二回转支承具有结构简单、传动精准、摩擦小的特点，另外，由于旋转驱动齿轮与第二回转支承的轮齿啮合，当不需要旋转机构工作的时候，旋转驱动电机通过控制旋转驱动齿轮不旋转，从而将第二回转支承的外圈锁死，已提供自锁功能，防止第二回转支承的外圈自行转动，提高精度。

进一步的，所述螺纹副的外螺纹零件和内螺纹零件之间采用梯形螺纹连接，由于梯形螺纹具有螺纹升角小于当量摩擦角的特点，从而保证举升货物时的安全性和稳定性。

本发明还提供一种应用上述旋转举升装置的搬运机器人，包括agv底盘以及至少一个上述旋转举升装置，所述旋转举升装置设置在agv底盘上，旋转举升装置的设置方式包括两种，第一种为设置在agv底盘的上方，第二种是设置在agv底盘的下方。由于本发明提供的搬运机器人整合了上述旋转举升装置，因此可实现同步旋转物料、上下料或者单独旋转物料或者单独上下料的功能，从而使agv的功能更广、实用性更强。

附图说明

图1为旋转举升装置的立体图

图2为旋转举升装置的爆炸图

图3为举升传动组件下降时的剖视图1

图4为举升传动组件上升时的剖视图2

图5为举升传动组件的剖视图3

图6为外螺纹零件的结构示意图

图7为导向件的结构示意图

图8为第二导向机构的结构示意图1

图9为第二导向机构的结构示意图2

图10为固定座的结构示意图

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

在本发明的描述中，需要理解的是，所述“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明所述的固定连接包括螺钉连接、铆接等传统的固定连接方式。

实施例一：

参见图1和图2，一种旋转举升装置，包括基板1以及安装在所述基板1上方的举升机构2和旋转机构3，所述举升机构2包括举升驱动组件21和举升传动组件22，所述旋转机构3包括旋转驱动组件31、旋转传动组件32和托盘组件33,所述旋转机构3设置在举升机构2的上方，所述托盘组件33安装在旋转传动组件32的上端。

参见图1、图2和图10，所述举升驱动组件21包括举升驱动电机211和举升驱动齿轮212，所述基板1上端设有一个与其固定连接的固定座11，所述固定座11内部设有用于安装所述举升驱动齿轮212的安装腔111，所述固定座11的内侧开设有连通安装腔111的镂空部112，所述举升驱动齿轮212安装在安装腔111内，所述举升驱动电机211安装在所述固定座11的上端，所述举升驱动电机211的输出端穿过所述固定座11与举升驱动齿轮212连接。

参见图1至图5，所述举升传动组件22包括第一回转支承221，螺纹副和导向件224，所述第一回转支承221的内圈221a与基板1固定连接，第一回转支承221的外圈221b设有与举升驱动齿轮212相适配的轮齿221c，所述举升驱动齿轮212通过所述镂空部112与第一回转支承221的轮齿221c啮合；所述导向件224固定安装在第一回转支承221内圈221a上端，所述螺纹副包括内螺纹零件223和外螺纹零件222，具体的，所述内螺纹零件223优选为螺母；所述外螺纹零件222优选为中部空心的螺杆，为了提高装置的安全性和稳定性，上述螺纹优选采用梯形螺纹。另外，由于举升驱动齿轮212与第一回转支承221的轮齿221c啮合，当不需要举升机构2工作的时候，举升驱动电机211通过控制举升驱动齿轮212不旋转，从而将第一回转支承221的外圈锁死，以提供自锁功能，防止第一回转支承221的外圈自行转动，提高精度。

参见图1至图5，所述螺纹副的内螺纹零件223环绕在所述导向件224的外周，其下端与第一回转支承221的外圈221b上端固定连接，所述螺纹副的外螺纹零件222环设于所述导向件224和内螺纹零件223之间，外螺纹零件222与内螺纹零件223螺纹连接，所述导向件224与外螺纹零件222之间设有第一导向机构4和第二导向机构5，所述第一导向机构4对称设有两个，所述第二导向机构5均布有三个，相邻两个第二导向机构5在水平面上的夹角为120度，所述第一导向机构4和第二导向机构5限制了外螺纹零件222在内螺纹零件223转动时只能上下移动，而不能转动。

参见图3至图7，所述第一导向机构4包括设于外螺纹零件222内壁上的竖向导向槽41，以及对应所述导向槽41设置在导向件224外壁上的导向轮42，为了增强导向作用，所述导向轮42可沿导向槽41的方向设有多个。所述导向轮42包括连接部421和滚动部422，所述滚动部422可相对连接部421转动，所述连接部421固定在导向件224上，滚动部422安装在导向槽41内并且与导向槽41的内壁滚动配合。所述第一导向机构4结构简单紧凑，当内螺纹零件223转动时，导向轮42与导向槽41的配合限制了外螺纹零件222只能上下移动而不能转动，起到了导向的作用，另外，外螺纹零件222升降的时候，导向轮42相对外螺纹零件222沿导向槽41滚动，与现有的导向机构相比，导向轮42将滑动摩擦转换成滚动摩擦，从而减少了第一导向机构4在升降时的摩擦，从而降低其损耗，延长其寿命。

参见图5至图9，所述第二导向机构5包括竖向设置的第一v形槽51、第二v形槽52，以及与所述第一v形槽51和第二v形槽52配合的交叉滚柱组件53，所述第一v形槽51设于外螺纹零件222的内壁上，所述第二v形槽52设于导向件224的外壁上，所述交叉滚柱组件53设于所述第一v形槽51与第二v形槽52之间。

参见图5、图7至图9，所述交叉滚柱组件53包括保持架531和多个滚柱532，所述保持架531固定安装在第二v形槽52的外侧，保持架531与导向件224固定连接，所述保持架531上设有多个用于安装滚柱532的安装单元531a，所述多个安装单元531a竖向间隔排列，每个滚柱532安装在相应的安装单元531a内，相邻两个滚柱532之间相互交叉设置，且相邻两个滚柱532的轴线夹角与第一v形槽51左右两侧内壁间的夹角、以及第二v形槽52左右两侧内壁间的夹角相等，优选的，为了确保导向效果，两个滚柱532之间的轴线夹角为90度，即第一v形槽51左右两侧壁相互垂直，第二v形槽52左右两侧壁相互垂直。所述滚柱532设有两个圆形端面532a以及设于所述两个圆形端面532a之间的滚动面532b，所述滚动面532b分别与第一v形槽51和第二v形槽52的内壁滚动配合，相邻两个滚柱532与第一v形槽51、第二v形槽52交错配合，例如，同一朝向设置的每个滚柱532的滚动面532b分别与第一v形槽51的右侧壁和第二v形槽52的左侧壁配合，另一朝向的每个滚柱532的滚动面532b分别与第一v形槽51的左侧壁和第二v形槽52的右侧壁配合。所述第二导向机构5的设置方式结构简单紧凑，可使外螺纹零件222升降时更顺畅，更精准，另外，交叉滚柱532与v形槽的配合方式将现有的滑动摩擦转换成滚动摩擦，不仅确保了导向的作用，而且还减少了第二导向机构5在升降时的摩擦，从而降低其损耗，延长其寿命。所述交叉滚柱组件53的设置方式结构简单，滚柱532与第一v形槽51和第二v形槽52间的配合顺畅，使外螺纹零件222举升时更顺畅，另外相邻两个滚柱532之间相互垂直，第一、第二v形槽52两侧壁间相互垂直的设置方式，可更好地限制水平方向上的自由度，从而更好地进行导向。

参见图6，作为一种改进的方案，所述导向槽41、第一v形槽51上分别设有阻挡结构(所述阻挡结构图中未示)，具体的，所述阻挡结构包括分别设于所述导向槽41和第一v形槽51底部的挡块或者挡片或者限位凸起，所述阻挡结构可防止外螺纹零件222举升过渡而脱落。

参见图1和图2，所述举升机构2与旋转机构3之间设有一安装板6，所述安装板6与外螺纹零件222的上端固定连接，所述旋转驱动组件31包括旋转驱动电机311和旋转驱动齿轮312，所述安装板6包括位于其侧部的电机安装架61，所述旋转驱动电机311固定安装在电机安装架61的下端，所述旋转驱动齿轮312固定安装在电机安装架61的上端，所述旋转驱动电机311的输出端穿过所述电机安装架61与旋转驱动电机311连接。

参见图1和图2，所述旋转传动组件32包括第二回转支承321，所述第二回转支承321的内圈321a与安装板6的上端固定连接，第二回转支承321的外圈321b设有与旋转驱动齿轮312相适配的轮齿321c，所述旋转驱动齿轮312与第二回转支承321的轮齿321c啮合。所述第二回转支承321具有结构简单、传动精准、摩擦小的特点，另外，由于旋转驱动齿轮312与第二回转支承321的轮齿321c啮合，当不需要旋转机构3工作的时候，旋转驱动电机311通过控制旋转驱动齿轮312不旋转，从而将第二回转支承321的外圈321b锁死，以提供自锁功能，防止第二回转支承321的外圈321b自行转动，提高精度。

参见图1和图2，所述托盘组件33安装在第二回转支承321的上端，所述托盘组件33包括托盘331和防滑垫332，所述托盘331与第二回转支承321的外圈321b固定连接，所述防滑垫332设于托盘331的上端，防滑垫332让货物放置更稳固。

作为一种改进的方案，所述举升机构2内设有极限位置传感器(所述极限位置传感器图中未示)，以防止外螺纹零件222脱出。

参见图1和图2，作为一种改进的方案，所述举升驱动电机211包括第一回转电机221a和第一减速机221b，第一回转电机221a通过第一减速机221b减速后与举升驱动齿轮212连接；所述旋转驱动电机311包括第二回转电机311a和第二减速机311b，第二回转电机311a通过第二减速机311b减速后与旋转驱动齿轮312连接。

参见图2，作为一种改进的方案，所述导向件224、所述托盘331、防滑垫332、安装板6中部均可设置为空心结构，从而可在导向件224的中部设置扫描装置，以便对货物的底部进行扫描识别。

作为一种替换的方案(该替换方案图中未示)，所述第二回转支承可替换成旋转传动齿轮，所述安装板密封设置，即中部不设置成空心结构，所述旋转传动齿轮通过转轴与所述安装板的上端连接，旋转传动齿轮通过旋转驱动齿轮的驱动可相对外螺纹零件和安装板转动，所述托盘组件安装在所述旋转传动齿轮的上端。

与现有技术相比，本发明提供的旋转举升装置，在基板1上安装有举升机构2和旋转机构3，从而可实现同步旋转、举升、下降或者单独旋转或者单独举升、下降的功能，本发明结构简单紧凑、操作方便快捷、精度高。其工作原理如下：当举升驱动齿轮212驱动第一回转支承221的外圈221b转动时，将会带动与第一回转支承221外圈221b固定连接的内螺纹零件223作同步转动，由于在导向件224以及第一导向机构4、第二导向机构5的导向以及限制水平方向自由度的作用下，与内螺纹零件223螺纹连接的外螺纹零件222只会相对内螺纹零件223上升或者下降，而不会转动，从而实现单独举升、下降的功能；另外，托盘组件33通过第二回转支承321安装在外螺纹零件222的上方，第二回转支承321的内圈通过安装板6固定安装在外螺纹零件222的上方，当旋转驱动齿轮312驱动第二回转支承321的外圈321b转动时，可带动托盘组件33相对外螺纹零件222转动，从而实现单独旋转的功能，因此可根据实际的需求来控制举升驱动组件21和旋转驱动组件31的工作，从而实现同步旋转、举升、下降或者单独旋转或者单独举升、下降的功能，而装置的举升和下降则通过控制举升驱动电机211的正反转来实现。

实施例二：

本实施例图中未示，本发明还提供一种应用实施例一的旋转举升装置的搬运机器人，所述搬运机器人包括agv底盘以及所述旋转举升装置，所述旋转举升装置设置在agv底盘上，旋转举升装置的设置方式包括两种，第一种是设置在agv底盘的上方，第二种是设置在agv底盘的下方。由于本发明提供的搬运机器人整合了上述旋转举升装置，因此可实现同步旋转物料、上下料或者单独旋转物料或者单独上下料的功能，从而使agv的功能更广、实用性更强。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明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，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明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，并不对本发明构成任何限制。