撐杆式小型升降臺的製作方法

2023-05-10 03:06:26 2

專利名稱：撐杆式小型升降臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種小型機器人用的升降工作檯，特別是一種通過撐杆機構來實現工作檯升降及迴轉的裝置。
背景技術：
小型機器人上的升降臺一般有以下幾種1、垂直升降式，一般採用螺杆旋轉來控制高度，可以分成多節實現較大範圍的升降，結構比較簡單，應用也比較廣泛。2、剪叉式，通過多杆剪叉連接形式實現摺疊於展開，結構穩固，平臺面積比較大。第一、二種類型的缺點是只能實現一維方向變動，要求的升降高度不大時顯得比較笨重，且必須垂直安裝，布置不夠靈活，要高速舉升時需配用大功率電機。後者還有收起狀態所佔用體積比較大的問題，不利於小型機器人有限空間內的安裝。3、擺臂式，通過一到三節擺臂和安裝於關節處的電機實現收放，可作一定範圍的舉升和擺動，自由度比較大，是目前常見的一種應用方式。但這種方式要求關節處的電機能輸出較大的轉矩，這就必須配置大減速比減速器和使用大功率電動機，由於此處零件的受力很大，傳動部分也因此比較笨重。

發明內容
本發明的目的在於解決現有小型機器人升降臺技術所存在的上述不足，提供一種具有微小驅動功率，且結構簡單重量輕的撐杆式升降工作檯，旨在改善現有小型升降臺的能量消耗和減輕重量。小型機器人採用該升降臺不僅具有大範圍的自由度、舉升速度快還將會具有更低的能量消耗和相對較輕的重量。實現本發明目的的技術解決方案為一種撐杆式小型升降臺，包括固定基座、活動基座、載臺、可調撐杆、固定撐杆，舉升電機、助力彈簧和迴轉電機，其特徵在於載臺與活動基座之間通過可調撐杆和固定撐杆相鉸接而形成一個平行四桿機構，該機構可以在 0-180°範圍內作擺動。所述可調撐杆為一長度可控的動力件，用於調整載臺的俯仰角；所述固定撐杆可以為兩根單獨的撐杆，也可以由兩根撐杆固連在一起的整體結構來代替；活動基座與固定撐杆的一個鉸接處設有蝸輪蝸杆副舉升電機；助力彈簧的一端鉸接於活動基座的交接銷上，另一端鉸接於固定撐杆中段的固定撐杆鉸接銷上，助力彈簧採用推力彈簧時，鉸接銷的位置在活動基座與固定撐杆的鉸接處的下方，助力彈簧採用拉力彈簧時，鉸接銷的位置在活動基座與固定撐杆的鉸接處的上方；對重量控制要求高時所述助力彈簧還可以採用螺旋式壓簧或拉簧以減輕機構重量；所述迴轉電機安裝在活動基座上可隨活動基座一起轉動，所述固定基座用於安裝活動基座和承載撐杆等上部重量，同時也是整體安裝在機器人上的固定基腳。裝用本發明的機器人車輛，可以用微小驅動功率實現載臺的舉升和放落，並在全過程中可保持相對地面角度不變，也可在任意位置隨時調整俯仰角、迴轉角等。本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果1、助力彈簧的使用大幅度減輕了舉升電機的負荷，根據載荷質量合理配置好的助力彈簧能使舉升電機的載荷接近於最低值，因而可以用最小的功耗來實現舉升，全範圍內舉升電機所起的主要是定位作用；2、可調撐杆將上部載臺的俯仰角調整下移到底部，減輕了上部重量，從而減小了舉升載荷，降低了舉升能耗；3、平行四桿機構使載臺的俯仰角得以保持而不需要隨舉升不斷進行跟蹤調整， 簡化了控制，也降低了能耗；4、撐杆加助力結構，杆件根部傳動部件受力較小，因而整體重
量較輕。


圖1是本發明撐杆式小型升降臺結構示意圖。圖2所示是本發明工作過程中某舉升位置的示意圖。圖3是固定基座內部結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖，詳細說明本發明的實施方式。參見圖1，本發明撐杆式小型升降臺包括一個用於安裝的固定基座1、可迴轉的活動基座2和用於裝載設備的載臺6、一根可調撐杆3和兩根固定撐杆5、7的兩端分別與活動基座2和載臺6相鉸接，舉升電機8的輸出軸與固定撐杆7下端轉軸相連、助力彈簧4 (此實施例的助力彈簧為推力彈簧)一端鉸接支撐在活動基座鉸接銷10的下方，另一端鉸接於固定撐杆5中段的固定撐杆鉸接銷11上，迴轉電機9垂直安裝在活動基座2上，其軸裝有齒輪並伸入基座內與固定基座1裡的齒圈相嚙合。所述固定基座1外部一周設有安裝螺孔，其中心有一個轉軸孔，與轉軸孔同軸設有一個固定齒圈參見圖3。所述活動基座2安裝於固定基座1上，可繞固定基座1的中心孔旋轉，驅動迴轉的是迴轉電機9。所述可調撐杆3的下段內部裝有減速電機，其輸出軸為一根絲杆，與絲杆相配合的是上段的帶螺紋套管，當可調撐杆3兩端固定後轉動絲杆可以改變整個撐杆的長度，對載臺6而言，通過調整可調撐杆3的長度就可以改變載臺6的俯仰角。所述助力彈簧4在本實施例中為一根工業化生產的推力氣彈簧，必要時也可採用普通螺旋彈簧。此彈簧也可以用拉伸彈簧代替，但其下端支座需移動到固定撐杆5鉸接軸中心的上部。所述舉升電機8是一個帶有蝸輪蝸杆副的減速電機，其渦輪軸與固定撐杆7下端轉軸同軸並固連。所述迴轉電機9是一個帶齒輪輸出的減速電機。參見圖2，當舉升電機8通電工作時(假設為上升)，電機通過蝸杆帶動渦輪旋轉， 與渦輪固連的固定撐杆7將向上擺動，由於可調撐杆3、固定撐杆5、7與活動基座2、載臺6 構成一個平行四桿機構(設此時可調撐杆3的長度與固定撐杆5、7 —致)，則載臺6與水平面的角度將保持不變；載臺6在某高度時需要調整俯仰角，可通過調節可調撐杆3的長度來實現，可調撐杆3加長為仰角，縮短為俯角。安裝於固定撐杆5上的助力彈簧4由於其下支點迴轉中心位於固定撐杆5轉軸中心的下方，這使固定撐杆5擺動在不等於90°的範圍內均能得到向上的輔助轉矩，且轉矩在0°和180°時最大，與需求相符合起到了助力的作用。顯然只要根據載臺6上所載質量合理配置助力彈簧4的彈力，可以使驅動載臺6的舉升力降到最小。迴轉電機9通電工作時將通過齒輪帶動活動基座2繞固定基座1中心孔作迴轉，此迴轉運動與上述擺動合成將使載臺6可以在一個以撐杆長度為半徑的半球狀曲面間內活動。 應該理解到的是上述實施例只是對本發明的說明，而不是對本發明的限制，任何不超出本發明實質精神範圍內的發明創造，均落入本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種撐杆式小型升降臺，其特徵在於，包括固定基座(1)、活動基座(2)、載臺(6)、可調撐杆(3)、固定撐杆、舉升電機(8)、助力彈簧(4)和迴轉電機(9)，其中，載臺(6)和活動基座( 之間通過與固定撐杆、可調撐杆(3)的鉸接形成一個平行四桿機構，可在0-180° 範圍內作擺動，活動基座(2)與固定撐杆的一個鉸接處設有舉升電機(8)，助力彈簧(4)安裝在固定撐杆與活動基座(2)之間，迴轉電機(9)安裝在活動基座(2)上，活動基座(2)安裝在固定基座(1)上，迴轉電機(9 )帶動活動基座(2 )繞固定基座(1)中心孔轉動。
2.根據權利要求1所述的撐杆式小型升降臺，其特徵在於所述可調撐杆(3)可以採用電動、液壓或氣動等方式來驅動。
3.根據權利要求1所述的撐杆式小型升降臺，其特徵在於助力彈簧(4)可採用推力或拉力氣彈簧，也可以採用螺旋式壓簧或拉簧。
4.根據權利要求1所述的撐杆式小型升降臺，其特徵在於所述固定撐杆可以為兩根單獨的撐杆(5、7)，也可以由兩根撐杆固連在一起的整體結構來代替。
5.根據權利要求1所述的撐杆式小型升降臺，其特徵在於所述固定基座(1)和活動基座(2)之間採用同軸聯接，迴轉電機垂直安裝在活動基座上並通過齒輪與固定基座(1)內的齒輪傳動機構相嚙合。
6.根據權利要求1所述的撐杆式小型升降臺，其特徵在於助力彈簧(4)的一端鉸接於活動基座(2)的交接銷(10)上，另一端鉸接於固定撐杆(5)中段的固定撐杆鉸接銷(11)上， 助力彈簧(4)採用推力彈簧時，鉸接銷(10)的位置在活動基座(2)與固定撐杆的鉸接處的下方，助力彈簧(4)採用拉力彈簧時，鉸接銷(10)的位置在活動基座(2)與固定撐杆的鉸接處的上方。
7.根據權利要求1所述的撐杆式小型升降臺，其特徵在於固定基座(1)外部一周設有安裝螺孔，其中心有一個轉軸孔，與轉軸孔同軸設有一個固定齒圈。
8.根據權利要求1所述的撐杆式小型升降臺，其特徵在於舉升電機(8)是一個帶有蝸輪蝸杆副的減速電機，其渦輪軸與固定撐杆(7)下端轉軸同軸並固連。
全文摘要
本發明涉及一種撐杆式小型升降臺包括一個用於安裝的固定基座、可迴轉的活動基座和用於裝載設備的載臺、一根可調撐杆和兩根固定撐杆的兩端分別與活動基座和載臺相鉸接，舉升電機的輸出軸與固定撐杆下端轉軸相連、助力彈簧一端鉸接支撐在活動基座鉸接銷上，另一端鉸支於固定撐杆中段的鉸接銷上，迴轉電機垂直安裝在活動基座上，其軸裝有齒輪並伸入基座內與固定基座裡的齒圈相嚙合。裝用本發明的機器人車輛，可以用微小驅動功率實現載臺的舉升和放落，並在全過程中可保持相對地面角度不變，也可在任意位置隨時調整俯仰角、迴轉角等。
文檔編號B66F7/00GK102295246SQ20111022103
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月3日 優先權日2011年8月3日
發明者唐振民, 張浩峰, 朱健聲, 朱凱, 董宏林, 趙春霞 申請人:南京理工大學