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一种智能化快速垂直升降系统
一种智能化快速垂直升降系统
【申请公布号：CN108466985A；申请权利人：昀智科技（北京）有限责任公司; 发明设计人：何瑞; 刘丹; 郭梅; 吕兵; 刘波; 张延;】
摘要：
本发明提供一种智能化快速垂直升降系统，导轨固定面板竖直设置在安装底座，直线导轨竖直设置在导轨固定面板，滑动块设置在直线导轨，滑动块能够沿着直线导轨上下运动；安装面板竖直设置在安装底座或外设的支撑部件上；第一主动轮和第一从动轮设置在安装面板，第一从动轮通过第一同步带与第一主动轮传动连接，第一同步带上设置有同步带锁紧固定件，同步带锁紧固定件用来锁紧第一同步带并与滑动块相连接，使得滑动块能够随同步带锁紧固定件上下运动；伺服电机设置在安装底座，伺服电机通过传动机构与第一主动轮驱动连接。其结构简单，垂直升降更加平稳可靠，智能化程度高，避免了因为碰撞而对人员和设备造成损伤，可实现长时间稳定的连续工作。
主权项：
1.一种智能化快速垂直升降系统，其特征在于，包括：安装底座(9)；导轨固定面板(12)，所述导轨固定面板(12)竖直设置在所述安装底座(9)；直线导轨(11)，所述直线导轨(11)竖直设置在所述导轨固定面板(12)；滑动块(10)，所述滑动块(10)设置在所述直线导轨(11)，所述滑动块(10)能够沿着所述直线导轨(11)上下运动，所述滑动块(11)用于与外部功能部件相连接而与所述外部功能部件同步上下往复运动；安装面板，所述安装面板竖直设置在所述安装底座(9)，或者所述安装面板竖直设置在外设的支撑部件上；第一主动轮(2)，所述第一主动轮(2)设置在所述安装面板；第一从动轮(17)，所述第一从动轮(17)设置在所述安装面板，所述第一从动轮(17)通过第一同步带(16)与所述第一主动轮(2)传动连接，所述第一同步带(16)上设置有同步带锁紧固定件(15)，所述同步带锁紧固定件(15)用来锁紧所述第一同步带(16)并与所述滑动块(10)相连接，使得所述滑动块(10)能够随所述同步带锁紧固定件(15)上下运动；伺服电机(13)，所述伺服电机(13)设置在所述安装底座(9)，所述伺服电机(13)通过传动机构与所述第一主动轮(2)驱动连接。
要求：
1.一种智能化快速垂直升降系统，其特征在于，包括：
安装底座(9)；
导轨固定面板(12)，所述导轨固定面板(12)竖直设置在所述安装底座(9)；
直线导轨(11)，所述直线导轨(11)竖直设置在所述导轨固定面板(12)；
滑动块(10)，所述滑动块(10)设置在所述直线导轨(11)，所述滑动块(10)能够沿着所述直线导轨(11)上下运动，所述滑动块(11)用于与外部功能部件相连接而与所述外部功能部件同步上下往复运动；
安装面板，所述安装面板竖直设置在所述安装底座(9)，或者所述安装面板竖直设置在外设的支撑部件上；
第一主动轮(2)，所述第一主动轮(2)设置在所述安装面板；
第一从动轮(17)，所述第一从动轮(17)设置在所述安装面板，所述第一从动轮(17)通过第一同步带(16)与所述第一主动轮(2)传动连接，所述第一同步带(16)上设置有同步带锁紧固定件(15)，所述同步带锁紧固定件(15)用来锁紧所述第一同步带(16)并与所述滑动块(10)相连接，使得所述滑动块(10)能够随所述同步带锁紧固定件(15)上下运动；
伺服电机(13)，所述伺服电机(13)设置在所述安装底座(9)，所述伺服电机(13)通过传动机构与所述第一主动轮(2)驱动连接。
2.根据权利要求1所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，所述传动机构包括第二主动轮(14)、第二同步带(8)和第二从动轮(5)，所述第二主动轮(14)与所述伺服电机(13)的输出端固定连接，所述第二从动轮(5)与所述第一主动轮(2)同轴设置，所述第二从动轮(5)位于所述第一主动轮(2)的一侧，所述第二从动轮(5)与所述第一主动轮(2)同步转动，所述第二从动轮(5)通过所述第二同步带(8)与所述第二主动轮(14)传动连接。
3.根据权利要求2所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，所述安装面板包括第一安装面板(19)和第二安装面板(3)，所述第一主动轮(2)、第二从动轮(5)通过第一定位轴(4)安装在所述第二安装面板(3)，所述第一从动轮(17)通过所述第二定位轴(18)安装在所述第一安装面板(19)。
4.根据权利要求3所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，所述第一定位轴(4)通过轴承或轴套与所述第二安装面板(3)转动连接，所述第二定位轴(18)通过轴承或轴套与所述第一安装面板(19)转动连接。
5.根据权利要求3所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，还包括通过调整自身的位置来调节所述第二同步带(8)松紧程度的张力调整件(1)，所述张力调整件(1)设置在所述第二安装面板(3)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，还包括伺服驱动器(7)和主控机(6)，所述伺服驱动器(7)用于根据所述主控机(6)的控制信号向所述伺服电机(13)发出对应的驱动信号，从而实现对所述伺服电机(13)的运动状态进行智能化控制。
7.根据权利要求1-5任一项所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，所述直线导轨(11)上安装有滑块，所述滑动块(10)固定在所述滑块，所述滑动块(10)通过所述滑块与所述直线导轨(11)滑动连接。
8.根据权利要求7所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，所述直线导轨(11)的数量为两条，两条所述直线导轨(11)平行间隔设置，每条所述直线导轨(11)均设置有两个所述滑块。
9.根据权利要求1-5任一项所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，所述第一主动轮(2)的齿数与所述第一从动轮(17)的齿数相同。
10.根据权利要求1-5任一项所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，所述同步带锁紧固定件(15)包括第一竖板、第二竖板和压板，所述第一竖板与第二竖板相连接而形成直角结构，所述第一竖板与所述滑动块(10)相连接，所述压板设置在所述第二竖板上，所述压板用来锁紧所述第一同步带(16)。
一种智能化快速垂直升降系统
技术领域
本发明涉及高精密度工业自动化技术领域，尤其涉及一种智能化快速垂直升降系统。
背景技术
随着科技的发展与进步，机器人技术被广泛应用于现代制造产业中，多数是通过机械手臂装置进行物料移动或物料加工等步骤。
但是，现有的垂直升降设备的平稳度较低，在搬运过程容易产生晃动，控制精度低，移动速度较慢，在人机协作时容易产生操作危险，造成人员伤害。尤其在轻型电子产品3C行业制造过程中的产品搬运作业、开放式测试(机械手的安全特性使得工程师能够现场实时调整测试作业)、生化实验室的自动化作业、理化分析设备的自动化上下料、小型化产品或零部件的货架式作业(如抽屉式测试、货架码放等)、各种小型零部件的搬运、AGV搭载等等需要人机协同合作完成相应工业操作的应用领域，传统机器人无法胜任其工作。
发明内容
鉴于现有技术的现状，本发明的目的在于提供一种智能化快速垂直升降系统，其结构简单，定位精度高，移动速度快，稳定性好，成本低，垂直升降更加平稳可靠，智能化程度高，即使在高速作业中，也不会因为碰撞而对人员和设备造成损伤。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种智能化快速垂直升降系统，包括：
安装底座；
导轨固定面板，所述导轨固定面板竖直设置在所述安装底座；
直线导轨，所述直线导轨竖直设置在所述导轨固定面板；
滑动块，所述滑动块设置在所述直线导轨，所述滑动块能够沿着所述直线导轨上下运动，所述滑动块用于与外部功能部件相连接而与所述外部功能部件同步上下往复运动；
安装面板，所述安装面板竖直设置在所述安装底座，或者所述安装面板竖直设置在外设的支撑部件上；
第一主动轮，所述第一主动轮设置在所述安装面板；
第一从动轮，所述第一从动轮设置在所述安装面板，所述第一从动轮通过第一同步带与所述第一主动轮传动连接，所述第一同步带上设置有同步带锁紧固定件，所述同步带锁紧固定件用来锁紧所述第一同步带并与所述滑动块相连接，使得所述滑动块能够随所述同步带锁紧固定件上下运动；
伺服电机，所述伺服电机设置在所述安装底座，所述伺服电机通过传动机构与所述第一主动轮驱动连接。
优选地，所述传动机构包括第二主动轮、第二同步带和第二从动轮，所述第二主动轮与所述伺服电机的输出端固定连接，所述第二从动轮与所述第一主动轮同轴设置，所述第二从动轮位于所述第一主动轮的一侧，所述第二从动轮与所述第一主动轮同步转动，所述第二从动轮通过所述第二同步带与所述第二主动轮传动连接。
优选地，所述安装面板包括第一安装面板和第二安装面板，所述第一主动轮、第二从动轮通过第一定位轴安装在所述第二安装面板，所述第一从动轮通过所述第二定位轴安装在所述第一安装面板。
优选地，所述第一定位轴通过轴承或轴套与所述第二安装面板转动连接，所述第二定位轴通过轴承或轴套与所述第一安装面板转动连接。
优选地，所述智能化快速垂直升降系统还包括通过调整自身的位置来调节所述第二同步带松紧程度的张力调整件，所述张力调整件设置在所述第二安装面板。
优选地，所述智能化快速垂直升降系统还包括伺服驱动器和主控机，所述伺服驱动器用于根据所述主控机的控制信号向所述伺服电机发出对应的驱动信号，从而实现对所述伺服电机的运动状态进行智能化控制。
优选地，所述直线导轨上安装有滑块，所述滑动块固定在所述滑块，所述滑动块通过所述滑块与所述直线导轨滑动连接。
优选地，所述直线导轨的数量为两条，两条所述直线导轨平行间隔设置，每条所述直线导轨均设置有两个所述滑块。
优选地，所述第一主动轮的齿数与所述第一从动轮的齿数相同。
优选地，所述同步带锁紧固定件包括第一竖板、第二竖板和压板，所述第一竖板与第二竖板相连接而形成直角结构，所述第一竖板与所述滑动块相连接，所述压板设置在所述第二竖板上，所述压板用来锁紧所述第一同步带。
本发明的有益效果是：
本发明的智能化快速垂直升降系统，其结构简单，定位精度高，移动速度快，稳定性好，成本低，方便移动，可实现长时间稳定的连续工作。通过多级同步带轮和同步带的组合，驱动滑动块在直线导轨上做上下往复的快速直线运动；通过调节一级步带轮组的传动比以及伺服电机功率，可实现不同载荷和运行速度的调整，由于采用了直线导轨和滑动块对运动进行限位，使得垂直升降更加平稳可靠；采用伺服电机可使垂直位移控制更加精准；主控机搭载有高智能化的控制软件，通过对复杂变量的分析形成有效的控制指令，在专用伺服驱动器的驱动下可以控制伺服电机的转速、加速度、位置、刹车等运动信息，完成滑动块的高速智能化控制。该系统与现有通用相关设备相比传输速度快，位置控制精确，即使在高速作业时，也不会因发生碰撞而造成人员和设备的损伤，智能化程度高，可适用于一般精度的快速智能化机器人产品，可以完美插入到现有人工产线中去，实现开放环境下的人机协作，主要应用在消费类电子、通信电子产品等领域内的智能化产线改造。
附图说明
图1为本发明一实施例的智能化快速垂直升降系统的分解示意图；
附图标记说明：
1张力调整件；2第一主动轮；3第二安装面板；4第一定位轴；
5第二从动轮；6主控机；7伺服驱动器；8第二同步带；
9安装底座；10滑动块；11直线导轨；12导轨固定面板；13伺服电机；
14第二主动轮；15同步带锁紧固定件；16第一同步带；17第一从动轮；
18第二定位轴；19第一安装面板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的智能化快速垂直升降系统进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，本发明一实施例的智能化快速垂直升降系统包括安装底座9、导轨固定面板12、直线导轨11、滑动块10、安装面板、第一主动轮2、第一从动轮17和伺服电机13。
导轨固定面板12竖直设置在安装底座9，导轨固定面板12用来固定和调试直线导轨11并起到一定的密封作用。直线导轨11竖直设置在导轨固定面板12；滑动块10设置在直线导轨11，滑动块10能够沿着直线导轨11上下运动，滑动块11用于与外部功能部件相连接而与所述外部功能部件同步上下往复运动。滑动块10与外部功能部件相连接，实现上下往复运动的目的。
所述安装面板竖直设置在安装底座9，或者所述安装面板竖直设置在外设的支撑部件上。第一主动轮2设置在所述安装面板，第一从动轮17设置在所述安装面板，第一从动轮17通过第一同步带16与第一主动轮2传动连接。第一同步带16上设置有同步带锁紧固定件15，同步带锁紧固定件15用来锁紧第一同步带16并与滑动块10相连接，使得滑动块10能够随同步带锁紧固定件15上下运动。其中，第一主动轮2作为二级主动轮，第一从动轮17作为二级从动轮，第一同步带16作为二级同步带。第一主动轮2匹配第一同步带16实现转动量的传递，保证转动负载的稳定性。
伺服电机13设置在安装底座9，伺服电机13作为该智能化快速垂直升降系统的动力来源，伺服电机13通过传动机构与第一主动轮2驱动连接。本实施例中，所述传动机构包括第二主动轮14、第二同步带8和第二从动轮5，第二主动轮14与伺服电机13的输出端固定连接，第二从动轮5与第一主动轮2同轴设置，第二从动轮5位于第一主动轮2的一侧，第二从动轮5与第一主动轮2同步转动，第二从动轮5通过第二同步带8与第二主动轮14传动连接。
其中，第二主动轮14作为一级主动轮，第二从动轮5作为一级从动轮，第二同步带8作为一级同步带。伺服电机13驱动第二主动轮14转动，第二主动轮14通过第二同步带8带动第二从动轮5转动，而第二从动轮5与第一主动轮2同步转动，第一主动轮2通过第一同步带16带动第一从动轮17转动。而第一同步带16往复运动的同时带着同步带锁紧固定件15上下运动，同步带锁紧固定件15带动滑动块10上下运动。伺服电机13可通过电机支架安装在安装底座9，图1中伺服电机13与第二主动轮14之间的部件即为电机支架。
较佳地，第一主动轮2的齿数与第一从动轮17的齿数相同。这样可使得第一主动轮2与第一从动轮17转动的角速度相同，从而可以保证同步带锁紧固定件15平稳地上下运动。
进一步地，智能化快速垂直升降系统还包括通过调整自身的位置来调节第二同步带8松紧程度的张力调整件1，张力调整件1设置在第二安装面板3，或者张力调整件1设置在安装底座9。通过调整张力调整件1自身的位置开实现调节第二同步带8松紧程度的张力调整件1。
作为一种可优选方式，同步带锁紧固定件15包括第一竖板、第二竖板和压板，所述第一竖板与第二竖板相连接而形成直角结构，所述第一竖板与滑动块10相连接，所述压板设置在所述第二竖板上，所述压板用来锁紧第一同步带16。本实施例中，第一竖板呈直角梯形状，第二竖板呈矩形状，第一竖板育第二竖板的底部平齐，该直角梯形的上底边与第二竖板相连接；该直角梯形的上底边的长度与第二竖板的高度相同，亦即该直角梯形的上底边与第二竖板的竖边对齐。同步带锁紧固定件15用来锁紧第一同步带16(二级同步带)并与滑动块10连接，在第一主动轮2(二级主动轮)和第一从动轮17(二级从动轮)的带动下完成上下运动，并且可以调整第一同步带16(二级同步带)的长度以及松紧度。
直线导轨11上安装有滑块，滑动块10固定在所述滑块，滑动块10通过所述滑块与直线导轨11滑动连接。直线导轨11与滑动块链接，保证滑动块上负载在运动过程中的稳定性。较佳地，直线导轨11的数量为两条，两条直线导轨11平行间隔设置，每条直线导轨11均设置有两个所述滑块。也就是说两条直线导轨3上共设置有四个所述滑块。如此设计可以进一步提高滑动块5上下运动的平稳性。
作为一种可优选方式，安装面板包括第一安装面板19和第二安装面板3。第一主动轮2、第二从动轮5通过第一定位轴4安装在第二安装面板3，第一从动轮17通过第二定位轴18安装在第一安装面板19。
其中，第一定位轴4作为一级定位轴，用作一级从动轮和二级主动轮的定位安装轴，可以很好地保证步带轮转动的稳定性。第二定位轴18作为二级定位轴，用作二级从动轮的定位安装轴，也可以很好地保证步带轮转动的稳定性。第一定位轴4可通过轴承或轴套与转动连接，第二定位轴18可通过轴承或轴套与第一安装面板19转动连接。第二从动轮5与第二主动轮14配合完成传动比的调节，并在第二同步带8(一级步进带)的带动下，带动第一主动轮2(二级主动轮)转动。
第二安装面板3用来固定一级定位轴，第一安装面板19用来固定二级定位轴。第二安装面板3作为一级安装面板，第一安装面板19作为二级安装面板。
第二安装面板3和第一安装面板19各自独立设置，可以节省空间，便于安装、调节，适应性好，还节约材料，降低成本。
作为一种可优选方式，智能化快速垂直升降系统还包括伺服驱动器7和主控机6。伺服驱动器7用于根据主控机6的控制信号向伺服电机13发出对应的驱动信号，从而实现对伺服电机13的运动状态进行智能化控制。
伺服驱动器7与伺服电机13相匹配的驱动器，通过接受控制器的控制信号向伺服电机13发出对应的驱动信号。主控机6安装有智能化运动控制软件，通过对输入变量的分析形成不同的控制命令，控制伺服驱动器7发出不同的控制驱动信号，从而实现对伺服电机13运动状态的智能化控制。
以上实施例的智能化快速垂直升降系统，整体设计结构主要由以下几个部分组成：驱动控制部分、一级步带轮组、二级步带轮组、垂直运动定位部分、各种固定安装板等；其中驱动控制部分包括主控机、伺服驱动器和伺服电机；一级步带轮组包括一级主动轮、一级从动轮、一级同步带、一级定位轴和张力调整件；二级步带轮组包括二级主动轮、二级从动轮、二级同步带、二级定位轴和同步带锁紧固定件；垂直运动部分包括导轨面板、直线导轨以及滑动块。
实际运作时，由主控机向伺服驱动器发出控制指令，再由驱动器发出驱动信号驱动伺服电机转动，伺服电机的转动由一级主动轮(第二主动轮14)通过一级同步带(第二同步带8)传递给一级从动轮(第二从动轮5)，再由与一级从动轮相连接的二级主动轮(第一主动轮2)带动二级同步带(第一同步带16)在二级从动轮(第一从动轮17)的配合下实现同步带锁紧固定件的上下往复运动，同步带紧锁固定件与滑动块相连接，带动滑动块在两根直线导轨的辅助下准确的完成准确快速的上下往复运动。
其中，导轨固定面板起到固定和调节直线导轨的作用，保证各导轨的安装精度，从而确保滑块上下运动的稳定性和平滑性，同时能够在正面对内部结构起到一定的密封和保护作用。安装底座用来固定整个垂直升降系统，一级和二级安装面板用来固定一级和二级定位轴，张力调整件可以调整一级同步带的松紧程度，从而保证力矩传递的稳定性和可靠性。同步带锁紧固定件也可以用来进行调整二级同步带的长度和松紧程度，从而保证滑动块上下运动的稳定性。安装底座9作为用来安装和固定相关部件的底座。
以上各实施例的智能化快速垂直升降系统，其结构简单，定位精度高，移动速度快，稳定性好，成本低，方便移动，可实现长时间稳定的连续工作，通过多级同步带轮和同步带的组合，驱动滑动块在直线导轨上做上下往复的快速直线运动；通过调节一级步带轮组的传动比以及伺服电机功率，可实现不同载荷和运行速度的调整，由于采用了直线导轨和滑动块对运动进行限位，使得垂直升降更加平稳可靠；采用伺服电机可使垂直位移控制更加精准；主控机搭载有高智能化的控制软件，通过对复杂变量的分析形成有效的控制指令，主控机搭载有高智能化的控制软件，通过对复杂变量的分析形成有效的控制指令，在专用伺服驱动器的驱动下可以控制伺服电机的转速、加速度、位置、刹车等运动信息，完成滑动块的高速智能化控制。该系统与现有通用相关设备相比传输速度快，位置控制精确，即使在高速作业时，也不会因发生碰撞而造成人员和设备的损伤，智能化程度高，可适用于一般精度的快速智能化机器人产品，可以完美插入到现有人工产线中去，实现开放环境下的人机协作，主要应用在消费类电子、通信电子产品等领域内的智能化产线改造。
需要说明的是，在不冲突的情况下，以上各实施例及实施例中的特征可以相互组合。
虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
【申请公布号：CN108466985A；申请权利人：昀智科技（北京）有限责任公司; 发明设计人：何瑞; 刘丹; 郭梅; 吕兵; 刘波; 张延;】
摘要：
本发明提供一种智能化快速垂直升降系统，导轨固定面板竖直设置在安装底座，直线导轨竖直设置在导轨固定面板，滑动块设置在直线导轨，滑动块能够沿着直线导轨上下运动；安装面板竖直设置在安装底座或外设的支撑部件上；第一主动轮和第一从动轮设置在安装面板，第一从动轮通过第一同步带与第一主动轮传动连接，第一同步带上设置有同步带锁紧固定件，同步带锁紧固定件用来锁紧第一同步带并与滑动块相连接，使得滑动块能够随同步带锁紧固定件上下运动；伺服电机设置在安装底座，伺服电机通过传动机构与第一主动轮驱动连接。其结构简单，垂直升降更加平稳可靠，智能化程度高，避免了因为碰撞而对人员和设备造成损伤，可实现长时间稳定的连续工作。
主权项：
1.一种智能化快速垂直升降系统，其特征在于，包括：安装底座(9)；导轨固定面板(12)，所述导轨固定面板(12)竖直设置在所述安装底座(9)；直线导轨(11)，所述直线导轨(11)竖直设置在所述导轨固定面板(12)；滑动块(10)，所述滑动块(10)设置在所述直线导轨(11)，所述滑动块(10)能够沿着所述直线导轨(11)上下运动，所述滑动块(11)用于与外部功能部件相连接而与所述外部功能部件同步上下往复运动；安装面板，所述安装面板竖直设置在所述安装底座(9)，或者所述安装面板竖直设置在外设的支撑部件上；第一主动轮(2)，所述第一主动轮(2)设置在所述安装面板；第一从动轮(17)，所述第一从动轮(17)设置在所述安装面板，所述第一从动轮(17)通过第一同步带(16)与所述第一主动轮(2)传动连接，所述第一同步带(16)上设置有同步带锁紧固定件(15)，所述同步带锁紧固定件(15)用来锁紧所述第一同步带(16)并与所述滑动块(10)相连接，使得所述滑动块(10)能够随所述同步带锁紧固定件(15)上下运动；伺服电机(13)，所述伺服电机(13)设置在所述安装底座(9)，所述伺服电机(13)通过传动机构与所述第一主动轮(2)驱动连接。
要求：
1.一种智能化快速垂直升降系统，其特征在于，包括：
安装底座(9)；
导轨固定面板(12)，所述导轨固定面板(12)竖直设置在所述安装底座(9)；
直线导轨(11)，所述直线导轨(11)竖直设置在所述导轨固定面板(12)；
滑动块(10)，所述滑动块(10)设置在所述直线导轨(11)，所述滑动块(10)能够沿着所述直线导轨(11)上下运动，所述滑动块(11)用于与外部功能部件相连接而与所述外部功能部件同步上下往复运动；
安装面板，所述安装面板竖直设置在所述安装底座(9)，或者所述安装面板竖直设置在外设的支撑部件上；
第一主动轮(2)，所述第一主动轮(2)设置在所述安装面板；
第一从动轮(17)，所述第一从动轮(17)设置在所述安装面板，所述第一从动轮(17)通过第一同步带(16)与所述第一主动轮(2)传动连接，所述第一同步带(16)上设置有同步带锁紧固定件(15)，所述同步带锁紧固定件(15)用来锁紧所述第一同步带(16)并与所述滑动块(10)相连接，使得所述滑动块(10)能够随所述同步带锁紧固定件(15)上下运动；
伺服电机(13)，所述伺服电机(13)设置在所述安装底座(9)，所述伺服电机(13)通过传动机构与所述第一主动轮(2)驱动连接。
2.根据权利要求1所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，所述传动机构包括第二主动轮(14)、第二同步带(8)和第二从动轮(5)，所述第二主动轮(14)与所述伺服电机(13)的输出端固定连接，所述第二从动轮(5)与所述第一主动轮(2)同轴设置，所述第二从动轮(5)位于所述第一主动轮(2)的一侧，所述第二从动轮(5)与所述第一主动轮(2)同步转动，所述第二从动轮(5)通过所述第二同步带(8)与所述第二主动轮(14)传动连接。
3.根据权利要求2所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，所述安装面板包括第一安装面板(19)和第二安装面板(3)，所述第一主动轮(2)、第二从动轮(5)通过第一定位轴(4)安装在所述第二安装面板(3)，所述第一从动轮(17)通过所述第二定位轴(18)安装在所述第一安装面板(19)。
4.根据权利要求3所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，所述第一定位轴(4)通过轴承或轴套与所述第二安装面板(3)转动连接，所述第二定位轴(18)通过轴承或轴套与所述第一安装面板(19)转动连接。
5.根据权利要求3所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，还包括通过调整自身的位置来调节所述第二同步带(8)松紧程度的张力调整件(1)，所述张力调整件(1)设置在所述第二安装面板(3)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，还包括伺服驱动器(7)和主控机(6)，所述伺服驱动器(7)用于根据所述主控机(6)的控制信号向所述伺服电机(13)发出对应的驱动信号，从而实现对所述伺服电机(13)的运动状态进行智能化控制。
7.根据权利要求1-5任一项所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，所述直线导轨(11)上安装有滑块，所述滑动块(10)固定在所述滑块，所述滑动块(10)通过所述滑块与所述直线导轨(11)滑动连接。
8.根据权利要求7所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，所述直线导轨(11)的数量为两条，两条所述直线导轨(11)平行间隔设置，每条所述直线导轨(11)均设置有两个所述滑块。
9.根据权利要求1-5任一项所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，所述第一主动轮(2)的齿数与所述第一从动轮(17)的齿数相同。
10.根据权利要求1-5任一项所述的智能化快速垂直升降系统，其特征在于，所述同步带锁紧固定件(15)包括第一竖板、第二竖板和压板，所述第一竖板与第二竖板相连接而形成直角结构，所述第一竖板与所述滑动块(10)相连接，所述压板设置在所述第二竖板上，所述压板用来锁紧所述第一同步带(16)。
一种智能化快速垂直升降系统
技术领域
本发明涉及高精密度工业自动化技术领域，尤其涉及一种智能化快速垂直升降系统。
背景技术
随着科技的发展与进步，机器人技术被广泛应用于现代制造产业中，多数是通过机械手臂装置进行物料移动或物料加工等步骤。
但是，现有的垂直升降设备的平稳度较低，在搬运过程容易产生晃动，控制精度低，移动速度较慢，在人机协作时容易产生操作危险，造成人员伤害。尤其在轻型电子产品3C行业制造过程中的产品搬运作业、开放式测试(机械手的安全特性使得工程师能够现场实时调整测试作业)、生化实验室的自动化作业、理化分析设备的自动化上下料、小型化产品或零部件的货架式作业(如抽屉式测试、货架码放等)、各种小型零部件的搬运、AGV搭载等等需要人机协同合作完成相应工业操作的应用领域，传统机器人无法胜任其工作。
发明内容
鉴于现有技术的现状，本发明的目的在于提供一种智能化快速垂直升降系统，其结构简单，定位精度高，移动速度快，稳定性好，成本低，垂直升降更加平稳可靠，智能化程度高，即使在高速作业中，也不会因为碰撞而对人员和设备造成损伤。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种智能化快速垂直升降系统，包括：
安装底座；
导轨固定面板，所述导轨固定面板竖直设置在所述安装底座；
直线导轨，所述直线导轨竖直设置在所述导轨固定面板；
滑动块，所述滑动块设置在所述直线导轨，所述滑动块能够沿着所述直线导轨上下运动，所述滑动块用于与外部功能部件相连接而与所述外部功能部件同步上下往复运动；
安装面板，所述安装面板竖直设置在所述安装底座，或者所述安装面板竖直设置在外设的支撑部件上；
第一主动轮，所述第一主动轮设置在所述安装面板；
第一从动轮，所述第一从动轮设置在所述安装面板，所述第一从动轮通过第一同步带与所述第一主动轮传动连接，所述第一同步带上设置有同步带锁紧固定件，所述同步带锁紧固定件用来锁紧所述第一同步带并与所述滑动块相连接，使得所述滑动块能够随所述同步带锁紧固定件上下运动；
伺服电机，所述伺服电机设置在所述安装底座，所述伺服电机通过传动机构与所述第一主动轮驱动连接。
优选地，所述传动机构包括第二主动轮、第二同步带和第二从动轮，所述第二主动轮与所述伺服电机的输出端固定连接，所述第二从动轮与所述第一主动轮同轴设置，所述第二从动轮位于所述第一主动轮的一侧，所述第二从动轮与所述第一主动轮同步转动，所述第二从动轮通过所述第二同步带与所述第二主动轮传动连接。
优选地，所述安装面板包括第一安装面板和第二安装面板，所述第一主动轮、第二从动轮通过第一定位轴安装在所述第二安装面板，所述第一从动轮通过所述第二定位轴安装在所述第一安装面板。
优选地，所述第一定位轴通过轴承或轴套与所述第二安装面板转动连接，所述第二定位轴通过轴承或轴套与所述第一安装面板转动连接。
优选地，所述智能化快速垂直升降系统还包括通过调整自身的位置来调节所述第二同步带松紧程度的张力调整件，所述张力调整件设置在所述第二安装面板。
优选地，所述智能化快速垂直升降系统还包括伺服驱动器和主控机，所述伺服驱动器用于根据所述主控机的控制信号向所述伺服电机发出对应的驱动信号，从而实现对所述伺服电机的运动状态进行智能化控制。
优选地，所述直线导轨上安装有滑块，所述滑动块固定在所述滑块，所述滑动块通过所述滑块与所述直线导轨滑动连接。
优选地，所述直线导轨的数量为两条，两条所述直线导轨平行间隔设置，每条所述直线导轨均设置有两个所述滑块。
优选地，所述第一主动轮的齿数与所述第一从动轮的齿数相同。
优选地，所述同步带锁紧固定件包括第一竖板、第二竖板和压板，所述第一竖板与第二竖板相连接而形成直角结构，所述第一竖板与所述滑动块相连接，所述压板设置在所述第二竖板上，所述压板用来锁紧所述第一同步带。
本发明的有益效果是：
本发明的智能化快速垂直升降系统，其结构简单，定位精度高，移动速度快，稳定性好，成本低，方便移动，可实现长时间稳定的连续工作。通过多级同步带轮和同步带的组合，驱动滑动块在直线导轨上做上下往复的快速直线运动；通过调节一级步带轮组的传动比以及伺服电机功率，可实现不同载荷和运行速度的调整，由于采用了直线导轨和滑动块对运动进行限位，使得垂直升降更加平稳可靠；采用伺服电机可使垂直位移控制更加精准；主控机搭载有高智能化的控制软件，通过对复杂变量的分析形成有效的控制指令，在专用伺服驱动器的驱动下可以控制伺服电机的转速、加速度、位置、刹车等运动信息，完成滑动块的高速智能化控制。该系统与现有通用相关设备相比传输速度快，位置控制精确，即使在高速作业时，也不会因发生碰撞而造成人员和设备的损伤，智能化程度高，可适用于一般精度的快速智能化机器人产品，可以完美插入到现有人工产线中去，实现开放环境下的人机协作，主要应用在消费类电子、通信电子产品等领域内的智能化产线改造。
附图说明
图1为本发明一实施例的智能化快速垂直升降系统的分解示意图；
附图标记说明：
1张力调整件；2第一主动轮；3第二安装面板；4第一定位轴；
5第二从动轮；6主控机；7伺服驱动器；8第二同步带；
9安装底座；10滑动块；11直线导轨；12导轨固定面板；13伺服电机；
14第二主动轮；15同步带锁紧固定件；16第一同步带；17第一从动轮；
18第二定位轴；19第一安装面板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的智能化快速垂直升降系统进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，本发明一实施例的智能化快速垂直升降系统包括安装底座9、导轨固定面板12、直线导轨11、滑动块10、安装面板、第一主动轮2、第一从动轮17和伺服电机13。
导轨固定面板12竖直设置在安装底座9，导轨固定面板12用来固定和调试直线导轨11并起到一定的密封作用。直线导轨11竖直设置在导轨固定面板12；滑动块10设置在直线导轨11，滑动块10能够沿着直线导轨11上下运动，滑动块11用于与外部功能部件相连接而与所述外部功能部件同步上下往复运动。滑动块10与外部功能部件相连接，实现上下往复运动的目的。
所述安装面板竖直设置在安装底座9，或者所述安装面板竖直设置在外设的支撑部件上。第一主动轮2设置在所述安装面板，第一从动轮17设置在所述安装面板，第一从动轮17通过第一同步带16与第一主动轮2传动连接。第一同步带16上设置有同步带锁紧固定件15，同步带锁紧固定件15用来锁紧第一同步带16并与滑动块10相连接，使得滑动块10能够随同步带锁紧固定件15上下运动。其中，第一主动轮2作为二级主动轮，第一从动轮17作为二级从动轮，第一同步带16作为二级同步带。第一主动轮2匹配第一同步带16实现转动量的传递，保证转动负载的稳定性。
伺服电机13设置在安装底座9，伺服电机13作为该智能化快速垂直升降系统的动力来源，伺服电机13通过传动机构与第一主动轮2驱动连接。本实施例中，所述传动机构包括第二主动轮14、第二同步带8和第二从动轮5，第二主动轮14与伺服电机13的输出端固定连接，第二从动轮5与第一主动轮2同轴设置，第二从动轮5位于第一主动轮2的一侧，第二从动轮5与第一主动轮2同步转动，第二从动轮5通过第二同步带8与第二主动轮14传动连接。
其中，第二主动轮14作为一级主动轮，第二从动轮5作为一级从动轮，第二同步带8作为一级同步带。伺服电机13驱动第二主动轮14转动，第二主动轮14通过第二同步带8带动第二从动轮5转动，而第二从动轮5与第一主动轮2同步转动，第一主动轮2通过第一同步带16带动第一从动轮17转动。而第一同步带16往复运动的同时带着同步带锁紧固定件15上下运动，同步带锁紧固定件15带动滑动块10上下运动。伺服电机13可通过电机支架安装在安装底座9，图1中伺服电机13与第二主动轮14之间的部件即为电机支架。
较佳地，第一主动轮2的齿数与第一从动轮17的齿数相同。这样可使得第一主动轮2与第一从动轮17转动的角速度相同，从而可以保证同步带锁紧固定件15平稳地上下运动。
进一步地，智能化快速垂直升降系统还包括通过调整自身的位置来调节第二同步带8松紧程度的张力调整件1，张力调整件1设置在第二安装面板3，或者张力调整件1设置在安装底座9。通过调整张力调整件1自身的位置开实现调节第二同步带8松紧程度的张力调整件1。
作为一种可优选方式，同步带锁紧固定件15包括第一竖板、第二竖板和压板，所述第一竖板与第二竖板相连接而形成直角结构，所述第一竖板与滑动块10相连接，所述压板设置在所述第二竖板上，所述压板用来锁紧第一同步带16。本实施例中，第一竖板呈直角梯形状，第二竖板呈矩形状，第一竖板育第二竖板的底部平齐，该直角梯形的上底边与第二竖板相连接；该直角梯形的上底边的长度与第二竖板的高度相同，亦即该直角梯形的上底边与第二竖板的竖边对齐。同步带锁紧固定件15用来锁紧第一同步带16(二级同步带)并与滑动块10连接，在第一主动轮2(二级主动轮)和第一从动轮17(二级从动轮)的带动下完成上下运动，并且可以调整第一同步带16(二级同步带)的长度以及松紧度。
直线导轨11上安装有滑块，滑动块10固定在所述滑块，滑动块10通过所述滑块与直线导轨11滑动连接。直线导轨11与滑动块链接，保证滑动块上负载在运动过程中的稳定性。较佳地，直线导轨11的数量为两条，两条直线导轨11平行间隔设置，每条直线导轨11均设置有两个所述滑块。也就是说两条直线导轨3上共设置有四个所述滑块。如此设计可以进一步提高滑动块5上下运动的平稳性。
作为一种可优选方式，安装面板包括第一安装面板19和第二安装面板3。第一主动轮2、第二从动轮5通过第一定位轴4安装在第二安装面板3，第一从动轮17通过第二定位轴18安装在第一安装面板19。
其中，第一定位轴4作为一级定位轴，用作一级从动轮和二级主动轮的定位安装轴，可以很好地保证步带轮转动的稳定性。第二定位轴18作为二级定位轴，用作二级从动轮的定位安装轴，也可以很好地保证步带轮转动的稳定性。第一定位轴4可通过轴承或轴套与转动连接，第二定位轴18可通过轴承或轴套与第一安装面板19转动连接。第二从动轮5与第二主动轮14配合完成传动比的调节，并在第二同步带8(一级步进带)的带动下，带动第一主动轮2(二级主动轮)转动。
第二安装面板3用来固定一级定位轴，第一安装面板19用来固定二级定位轴。第二安装面板3作为一级安装面板，第一安装面板19作为二级安装面板。
第二安装面板3和第一安装面板19各自独立设置，可以节省空间，便于安装、调节，适应性好，还节约材料，降低成本。
作为一种可优选方式，智能化快速垂直升降系统还包括伺服驱动器7和主控机6。伺服驱动器7用于根据主控机6的控制信号向伺服电机13发出对应的驱动信号，从而实现对伺服电机13的运动状态进行智能化控制。
伺服驱动器7与伺服电机13相匹配的驱动器，通过接受控制器的控制信号向伺服电机13发出对应的驱动信号。主控机6安装有智能化运动控制软件，通过对输入变量的分析形成不同的控制命令，控制伺服驱动器7发出不同的控制驱动信号，从而实现对伺服电机13运动状态的智能化控制。
以上实施例的智能化快速垂直升降系统，整体设计结构主要由以下几个部分组成：驱动控制部分、一级步带轮组、二级步带轮组、垂直运动定位部分、各种固定安装板等；其中驱动控制部分包括主控机、伺服驱动器和伺服电机；一级步带轮组包括一级主动轮、一级从动轮、一级同步带、一级定位轴和张力调整件；二级步带轮组包括二级主动轮、二级从动轮、二级同步带、二级定位轴和同步带锁紧固定件；垂直运动部分包括导轨面板、直线导轨以及滑动块。
实际运作时，由主控机向伺服驱动器发出控制指令，再由驱动器发出驱动信号驱动伺服电机转动，伺服电机的转动由一级主动轮(第二主动轮14)通过一级同步带(第二同步带8)传递给一级从动轮(第二从动轮5)，再由与一级从动轮相连接的二级主动轮(第一主动轮2)带动二级同步带(第一同步带16)在二级从动轮(第一从动轮17)的配合下实现同步带锁紧固定件的上下往复运动，同步带紧锁固定件与滑动块相连接，带动滑动块在两根直线导轨的辅助下准确的完成准确快速的上下往复运动。
其中，导轨固定面板起到固定和调节直线导轨的作用，保证各导轨的安装精度，从而确保滑块上下运动的稳定性和平滑性，同时能够在正面对内部结构起到一定的密封和保护作用。安装底座用来固定整个垂直升降系统，一级和二级安装面板用来固定一级和二级定位轴，张力调整件可以调整一级同步带的松紧程度，从而保证力矩传递的稳定性和可靠性。同步带锁紧固定件也可以用来进行调整二级同步带的长度和松紧程度，从而保证滑动块上下运动的稳定性。安装底座9作为用来安装和固定相关部件的底座。
以上各实施例的智能化快速垂直升降系统，其结构简单，定位精度高，移动速度快，稳定性好，成本低，方便移动，可实现长时间稳定的连续工作，通过多级同步带轮和同步带的组合，驱动滑动块在直线导轨上做上下往复的快速直线运动；通过调节一级步带轮组的传动比以及伺服电机功率，可实现不同载荷和运行速度的调整，由于采用了直线导轨和滑动块对运动进行限位，使得垂直升降更加平稳可靠；采用伺服电机可使垂直位移控制更加精准；主控机搭载有高智能化的控制软件，通过对复杂变量的分析形成有效的控制指令，主控机搭载有高智能化的控制软件，通过对复杂变量的分析形成有效的控制指令，在专用伺服驱动器的驱动下可以控制伺服电机的转速、加速度、位置、刹车等运动信息，完成滑动块的高速智能化控制。该系统与现有通用相关设备相比传输速度快，位置控制精确，即使在高速作业时，也不会因发生碰撞而造成人员和设备的损伤，智能化程度高，可适用于一般精度的快速智能化机器人产品，可以完美插入到现有人工产线中去，实现开放环境下的人机协作，主要应用在消费类电子、通信电子产品等领域内的智能化产线改造。
需要说明的是，在不冲突的情况下，以上各实施例及实施例中的特征可以相互组合。
虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
