CN221033847U - 内置限位检测装置的丝杠升降机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种内置限位检测装置的丝杠升降机构，包括丝杠、突跳膜盒、振动传感器及处理电路、丝杠套筒；丝杠由驱动机构驱动上升或下降，驱动机构包括电机；突跳膜盒和丝杠通过压力传导弹簧连接；振动传感器通过连接件安装在突跳膜盒下方；处理电路分别和电机、振动传感器电性连接；丝杠套筒用于封装丝杠、突跳膜盒、压力传导弹簧、振动传感器及处理电路；振动传感器采集突跳膜盒突跳和复位产生的机械脉冲振动信号，处理电路根据该机械脉冲振动信号和丝杠运动方向输出表征丝杠达到下限位位置或上限位位置的电平信号。本实用新型无复杂的机械传动部件，布置实施方便，结构简洁紧凑，且不受润滑油污染影响，能够实时检测丝杠是否达到极限行程。

Description

内置限位检测装置的丝杠升降机构

技术领域

本实用新型涉及升降设备，具体涉及一种内置限位检测装置的丝杠升降机构。

背景技术

丝杠升降机构是一种通过驱动机构驱动丝杆升降的机构，可将旋转运动转换为直线运动，一般用于电动托举应用场合。

为了防止升降机构中的丝杠从驱动机构中脱出而导致机构失效，升降机构在使用过程中需要实时检测丝杠位置，一般在升降机构外部沿运动方向配置机械式或光电式行程开关实现限位检测，需要另设辅助工装，总体系统复杂、成本较高；在便携式应用场景中，升降机构需要频繁搬运和安装拆卸，外置式的限位检测装置易于受到碰撞冲击而损坏。而常规的内置式限位检测装置则受限于丝杠套筒的内部体积，不易布局；且由于丝杠必要的润滑条件，内置式限位检测装置易受润滑油的影响，影响位移检测效果。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术的问题，本实用新型提出一种丝杠限位检测装置，其内置于升降机构内，结构简洁紧凑，能够有效实时检测丝杠位置。

技术方案：一种内置限位检测装置的丝杠升降机构，包括：

丝杠，由驱动机构驱动上升或下降，所述驱动机构包括电机；可选的，所述驱动机构包括蜗轮蜗杆副，所述电机的输出轴连接所述蜗杆，蜗杆的螺旋齿和蜗轮外圈的齿轮啮合，蜗轮和丝杠螺纹连接；

突跳膜盒，设置于丝杠下方，和丝杠通过压力传导弹簧连接；可选的，所述压力传导弹簧包括两个旋向相反且直径不同的弹簧，所述两个弹簧自由状态的初始长度相同；所述丝杠下端优选安装同心凸台，用于定位弹簧上端。进一步可选的，所述突跳膜盒的盒体内充有气体，盒口采用突跳板密封，突跳板边缘通过环形波纹膜片和盒体连接；

振动传感器，通过连接件安装在突跳膜盒下方；可选的，所述突跳膜盒与振动传感器之间的连接件高度可调；

处理电路，分别和电机、振动传感器电性连接；

丝杠套筒，用于封装所述丝杠、突跳膜盒、压力传导弹簧、振动传感器及处理电路；可选的，所述丝杠套筒底部开孔，孔内布设有接口电缆，用于振动传感器及处理电路的供电。优选的，所述接口电缆通过油封与丝杠套筒装配；

丝杠上下运动的过程中，通过压力传导弹簧向突跳膜盒施加压力，使得突跳膜盒在下限位位置发生突跳、在上限位位置发生复位；所述振动传感器采集突跳膜盒突跳和复位产生的机械脉冲振动信号，将机械脉冲振动信号传输至处理电路，同时处理电路根据电机的运动控制信号确定丝杠运动方向，进而输出表征丝杠达到下限位位置或上限位位置的电平信号，所述电平信号用于控制电机停止。

与现有方法相比，本实用新型无复杂的机械传动部件，布置实施方便，结构简洁紧凑，且不受润滑油污染影响，可以实时检测丝杠是否达到极限行程，将丝杠位移精准限制在上下极限行程范围内。

附图说明

图1为一实施例中内置式限位检测装置的结构图；

图2为一实施例中突跳膜盒的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请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申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现指示方位或位置关系的术语，这些术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直”、“水平”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1-2所示，一种内置限位检测装置的丝杠升降机构，包括：

丝杠1，在电机驱动力及相关传动件的作用下上升或下降；

突跳膜盒3，设置在丝杠1的下方，中间通过压力传导弹簧2连接；具体的，压力传导弹簧2的上端连接丝杠1底部，压力传导弹簧2的下端连接突跳膜盒3，装配时需保证弹簧在丝杠1最大行程位置点留有预紧力，能够对突跳膜盒产生压力。可选的，突跳膜盒包括突跳板6、环形波纹膜片7、盒体8；整体为密封结构；膜盒自由状态如图2中绿线所示；环形波纹膜片7的最大压缩位置如图2中虚线位置所示。

当突跳板6受到的弹簧压力大于突跳膜盒内气体支撑压力时，突跳板6会向下缓慢移动；当突跳板6的位置向下越过水平方向的虚线时，由于环形波纹膜片7的支撑弹力的释放，突跳板6会突跳至图中红线位置，产生振动信号；当突跳板6受到的压力小于突跳膜盒内气体支撑压力时，突跳板6会向上缓慢移动；当突跳板6的位置向上越过水平方向的虚线时，由于环形波纹膜片的支撑弹力的释放，突跳板会突跳至图2中绿线位置，产生振动信号。

振动传感器，通过连接件4安装在突跳膜盒下方。优选的，突跳膜盒同心安装在振动传感器上，且中间的连接件高度可调；例如，突跳膜盒可以通过螺栓同心安装在振动传感器上，突跳膜盒与振动传感器之间的距离可通过螺栓调节。

处理电路，分别和电机、振动传感器电性连接；具体的，电机的运动控制信号(即正/反转控制信号)端连接处理电路的第一信号输入端；振动传感器的信号输出端连接处理电路的第二信号输入端；处理电路的控制信号输出端连接电机的信号输入端；

丝杠套筒5，用于封装丝杠1、压力传导弹簧2、突跳膜盒3、振动传感器及处理电路。

驱动机构将直线或旋转运动转化为丝杠的上下直线运动。优选的，驱动机构采用蜗轮蜗杆副；其中，蜗杆水平放置，其一端和电机的输出轴连接，中部的螺旋齿和蜗轮啮合连接；蜗轮(即图1中的丝杠螺母)内放置有丝杠，丝杠和蜗轮形成丝杠螺母副)；电机正反转驱动蜗杆旋转，带动蜗轮(丝杠螺母)水平转动，蜗轮进一步带动丝杠上升或下降。

本实施例中，丝杠套筒5安装在蜗轮下部，丝杠1的上端部伸出丝杠套筒5。

在另一个实施例中，为了确保压力的均匀传递，压力传导弹簧由两个旋向相反且直径不同的弹簧组成，包括左旋弹簧和右旋弹簧，假设右旋弹簧的直径大于左旋弹簧，则在装配时将左旋弹簧嵌入右旋弹簧内；两个弹簧自由状态的初始长度应相同。进一步优选的，丝杠1下端安装同心凸台，用于定位弹簧上端。

在上述结构的基础上，还可以在丝杠套筒5底部开孔，孔内布设接口电缆，用于振动传感器及处理电路的供电。接口电缆可通过油封与丝杠套筒装配，防止润滑油渗漏。

丝杠1在上下运动过程中，压力传导弹簧2处于不同程度的压缩状态，进而对突跳膜盒3施加不同的压力。预先设定当丝杠1向下运动至下极限行程位置时，弹簧对突跳膜盒产生的压力大于突跳压力阈值，突跳膜盒3向内突跳；当丝杠1向上运动至上极限行程位置时，弹簧对突跳膜盒产生的压力小于复位压力阈值，突跳膜盒3向外复位。膜盒突跳和复位产生的机械脉冲振动信号被振动传感器捕获并传输至处理电路，同时，丝杠1由电机驱动，不同运动方向的电机控制信号是不一样的，因此处理电路可以根据电机的运动控制信号确定丝杠运动方向，处理电路根据机械脉冲振动信号和丝杠运动方向输出表征丝杠达到下限位位置或上限位位置的电平信号，将该电平信号作为控制信号反馈至电机，控制电机停止转动，使得丝杠的行程不超出上下极限位置。

本申请中，突跳和复位两个动作节点分别对应了下极限位置和上极限位置，即所选定的弹簧应当能够在丝杠运动到下极限位置和上极限位置时，向突跳膜盒施加符合要求的压力，使其分别产生突跳和复位的动作。假设突跳膜盒突跳压力阈值、复位压力阈值和上下限位的距离已知，通过以下原理选择弹簧。

弹簧的弹力与位移量之间的关系满足胡克定律。

具体到本装置，弹簧弹力与突跳膜盒所受到的压力相同。当丝杠向下运动时，弹簧被压缩，突跳膜盒受到的压力逐步增加，当压力大于突跳膜盒突跳压力阈值时，膜盒向内突跳；当丝杠向上运动时，弹簧被释放，突跳膜盒受到的压力逐步减小，当压力小于膜盒复位压力阈值时，膜盒向外复位；

定义突跳膜盒突跳压力阈值为F1，复位压力阈值为F2，上下限位距离为X，通过公式(1)计算出所需弹簧的弹性系数K；根据公式(2)选配弹簧的初始长度L和预压缩量L1，并通过突跳膜盒和振动传感器之间的连接螺栓进行微调修正。

(L-L1)·K＝F2 (2)

需要说明的是，本实用新型中，突跳膜盒的结构，以及突跳膜盒根据所受压力的不同产生向内突跳或向外复位的动作，是本领域的公知常识。

此外，本实用新型在实施的过程涉及到电信号的采集、传输、控制，该部分内容具体包括振动传感器采集振动信号并传输至处理电路，处理电路根据电机提供的运动控制信号确定丝杠运动方向，处理电路根据机械脉冲振动信号和丝杠运动方向输出电平信号，该部分内容均是本领域的常规知识，因此，本实用新型的实施并不依赖于任何未知的计算机程序或算法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种内置限位检测装置的丝杠升降机构，其特征在于，包括：

丝杠，由驱动机构驱动上升或下降，所述驱动机构包括电机；

突跳膜盒，设置于丝杠下方，和丝杠通过压力传导弹簧连接；

振动传感器，通过连接件安装在突跳膜盒下方；

处理电路，分别和电机、振动传感器电性连接；

丝杠套筒，用于封装所述丝杠、突跳膜盒、压力传导弹簧、振动传感器及处理电路；

丝杠上下运动的过程中，通过压力传导弹簧向突跳膜盒施加压力，使得突跳膜盒在下限位位置发生突跳、在上限位位置发生复位；所述振动传感器采集突跳膜盒突跳和复位产生的机械脉冲振动信号，将机械脉冲振动信号传输至处理电路，同时处理电路根据电机的运动控制信号确定丝杠运动方向，进而输出表征丝杠达到下限位位置或上限位位置的电平信号，所述电平信号用于控制电机停止。

2.根据权利要求1所述的丝杠升降机构，其特征在于，所述驱动机构包括蜗轮蜗杆副；其中

电机的输出轴连接所述蜗杆；

蜗杆的螺旋齿和蜗轮外圈的齿轮啮合；

蜗轮套设在丝杠上，和丝杠螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的丝杠升降机构，其特征在于，所述压力传导弹簧包括两个旋向相反且直径不同的弹簧，所述两个弹簧自由状态的初始长度相同。

4.根据权利要求3所述的丝杠升降机构，其特征在于，所述丝杠下端安装同心凸台，用于定位弹簧上端。

5.根据权利要求1所述的丝杠升降机构，其特征在于，所述突跳膜盒与振动传感器之间的连接件高度可调。

6.根据权利要求1所述的丝杠升降机构，其特征在于，所述丝杠套筒底部开孔，孔内布设有接口电缆，用于振动传感器及处理电路的供电。

7.根据权利要求6所述的丝杠升降机构，其特征在于，所述接口电缆通过油封与丝杠套筒装配。

8.根据权利要求1所述的丝杠升降机构，其特征在于，所述突跳膜盒的盒体内充有气体，盒口采用突跳板密封，突跳板边缘通过环形波纹膜片和盒体连接。