阅读说明：本技术 一种xyz三轴联动起重机 (Xyz triaxial linkage hoist ) 是由 王文豪 涂可森 邹杨治 丁紫薇 王兵 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种xyz三轴联动起重机,所述起重机包括框架和xy平台；所述框架上设有第一蜗杆、第二蜗杆和第三蜗杆；所述第一蜗杆、第二蜗杆和第三蜗杆均由电机驱动,蜗杆与蜗轮配合连接,蜗杆转动用于带动所述xy平台向上移动；所述框架底端的四个角落处还设有麦克纳姆轮,用于给三轴联动起重机提供驱动；本发明提供的xyz三轴联动起重机利用步进电机的精准控制特性来提高起重机通过障碍的精准度,通过带有停止即机械自锁的蜗轮蜗杆电机控制,可起升到任意位置停止实现自锁功能；通过添加角度传感器,实现PID闭环反馈调节,来确保同步起升,本发明的起重机可以实现xyz三个方向运动,提高了起重效率,增加了起重精度。(The invention provides an xyz three-axis linkage crane, which comprises a frame and an xy platform; the frame is provided with a first worm, a second worm and a third worm; the first worm, the second worm and the third worm are all driven by a motor, the worms are connected with the worm wheel in a matching way, and the worm rotates to drive the xy platform to move upwards; mecanum wheels are further arranged at four corners of the bottom end of the frame and used for driving the three-axis linkage crane; the xyz three-axis linkage crane provided by the invention utilizes the precise control characteristic of the stepping motor to improve the precision of the crane passing obstacles, and can be lifted to any position to stop to realize the self-locking function by the control of the worm gear motor with stopping, namely mechanical self-locking; by adding the angle sensor, PID closed loop feedback regulation is realized to ensure synchronous lifting, and the crane can realize the movement in three directions of xyz, thereby improving the lifting efficiency and increasing the lifting precision.)

一种xyz三轴联动起重机

技术领域

本发明属于港口运输设备领域，具体涉及一种xyz三轴联动起重机。

背景技术

今年来,我国的起重机行业进入了产能过剩、市场饱和、结构调整的时期。起重机市场需求由低端向中高端发展,由同质化向差异化和市场细分发展。许多生产低端产品和以价格竞争为主的制造商逐渐被市场淘汰。

随着国际贸易的迅速增长，起重机械也在不断的发展。为了不被市场淘汰，当前港口起重机械的发展趋势如下：

(1)大型化、专用化；

(2)轻型化，减轻机器自重；

(3)将机械技术与电子技术结合，单机设计与机械化作业系统相结合；

(4)人机工程学的应用；

(5)新的装卸搬运技术的研究；

(6)规范化、标准化、系列化。

本发明利用步进电机的精准控制特性来提高起重机通过障碍的精准度，通过带有停止即机械自锁的蜗轮蜗杆电机控制，可起升到任意位置停止实现自锁功能；通过添加角度传感器，实现PID闭环反馈调节，来确保同步起升；较大程度上解决了现有起重机控制精度低，不稳定的问题，并且能实现任何形式的避障和空间任意位置的定点夹取和存放。

发明内容

本发明的目的在于提供一种xyz三轴联动起重机以至少解决现有起重机控制精度低，不稳定的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种xyz三轴联动起重机，优选，所述起重机包括框架和xy平台；

所述框架上设有第一蜗杆、第二蜗杆和第三蜗杆；所述第一蜗杆、第二蜗杆和第三蜗杆均由电机驱动，蜗杆与蜗轮配合连接，蜗杆转动用于带动所述xy平台向上移动；所述框架底端的四个角落处还设有麦克纳姆轮，用于给三轴联动起重机提供驱动。

所述xy平台位于框架内，且所述xy平台贯穿于所述第一蜗杆、第二蜗杆和第三蜗杆；所述xy平台内每个蜗杆处设有匹配的蜗轮。

如上所述的一种xyz三轴联动起重机，优选，所述xy平台还包括第一导杆、第二导杆和第三导杆；所述第一导杆、第二导杆和第三导杆等距的设置在所述起重框上；所述第一导杆、第二导杆和第三导杆与所述第一蜗杆、第二蜗杆和第三蜗杆在X-Z平面内相对垂直；所述xy平台上还设有横杆，横杆在x-y平面内与导杆相互垂直。

如上所述的一种xyz三轴联动起重机，优选，所述xy平台还包括十字导台；所述十字导台下方设有抓手，所述十字导台中间设有固定块，抓手可沿导杆移动，也可沿横杆移动。

如上所述的一种xyz三轴联动起重机，优选，所述xy平台还包括第一夹板和第二夹板；

所述第一夹板和所述第二夹板位于所述xy平台下方；所述第一夹板和所述第二夹板形成夹持机构；且所述第一夹板和所述第二夹板的底端在内侧均设有防滑垫；所述防滑垫为橡胶防滑垫，用于增加物体的摩擦力。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：

本发明提供的xyz三轴联动起重机利用步进电机的精准控制特性来提高起重机通过障碍的精准度，通过带有停止即机械自锁的蜗轮蜗杆电机控制，可起升到任意位置停止实现自锁功能；通过添加角度传感器，实现PID闭环反馈调节，来确保同步起升，本发明的起重机可以实现xyz三个方向运动，提高了起重效率，增加了起重精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例的xyz三轴联动起重机的结构示意图；

图2为本发明实施例的xy平台的结构示意图；

图3为本发明实施例的抓取装置的结构示意图。

图中：

1、框架；11、第一蜗杆；12、第二蜗杆；13、第三蜗杆；2、xy平台；21、起重框；22、第一导杆；23、第二导杆；24、第三导杆；25、第一夹板；26、第二夹板；27、十字导台。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，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的具体含义。

根据本发明的具体实施例，如图1所示，xyz三轴联动起重机的框架1为门字形，框架1上设有八字形的内撑。框架1底端还有四个麦克纳姆轮，用于给起重机提供驱动力。该轮为万向轮，可以实现任一方向的移动。底部的夹持机构用于抓取货物。当把一个空间分为三维的x-y-z坐标系时，当被夹紧的货物向z方向移动时，则通过电机带动第一蜗杆11、第二蜗杆12和第三蜗杆13；蜗杆带动蜗轮，可以实现货物向上移动任意距离。当货物向x方向移动时，则通过转动第二导杆23，第二导杆23也是一种蜗杆。十字导台27中间设有蜗轮，第二导杆23的转动可以实现货物向x方向移动任意距离。当货物向y方向移动时，可以转动横杆，横杆带动抓手实现货物向y方向移动任意距离。该起重机可以实现xyz三个方向的运动。

根据本发明的具体实施例，如图2～3所示，xy平台2位于框架1内，且xy平台2贯穿于第一蜗杆11、第二蜗杆12和第三蜗杆13；xy平台2内每个蜗杆处设有匹配的蜗轮。如上的一种xyz三轴联动起重机，优选，xy平台2还包括第一导杆22、第二导杆23和第三导杆24；第一导杆22、第二导杆23和第三导杆24等距的设置在起重框21上；第一导杆22、第二导杆23和第三导杆24与第一蜗杆11、第二蜗杆12和第三蜗杆13在X-Z平面内相对垂直；xy平台2上还设有横杆，横杆在x-y平面内与导杆相互垂直。

根据本发明的具体实施例，xyz三轴联动起重机，包括框架1和xy平台2；框架1上设有第一蜗杆11、第二蜗杆12和第三蜗杆13；第一蜗杆11、第二蜗杆12和第三蜗杆13均由电机驱动，蜗杆与蜗轮配合连接，蜗杆转动用于带动xy平台2向上移动；框架1底端的四个角落处还设有麦克纳姆轮，用于给三轴联动起重机提供驱动。

根据本发明的具体实施例，xy平台2还包括十字导台27；十字导台27下方设有抓手，十字导台27中间设有固定块，抓手可沿导杆移动，也可沿横杆移动。xy平台2还包括第一夹板25和第二夹板26；第一夹板25和第二夹板26位于xy平台2下方；第一夹板25和第二夹板26形成夹持机构；且第一夹板25和第二夹板26的底端在内侧均设有防滑垫；防滑垫为橡胶防滑垫，用于增加物体的摩擦力。

根据本发明的具体实施例，起重机设备中间部分是xy平台2，x，y方向的运动通过步进电机控制，充分利用步进电机的精准控制特性来提高起重机通过障碍的精准度。xy平台2的起升和下降通过带有停止即机械自锁的蜗轮蜗杆电机控制，可起升到任意位置停止实现自锁功能。在起升过程中考虑到电机的负载特性，可能产生起升不平衡，通过添加角度传感器，实现PID闭环反馈调节，来确保同步起升。考虑到起升和下降的极限位置产生误操作，添加了上限位和下限位开关。自主设计的夹具，结构巧妙，夹取重物更稳定，避免了传统起重机夹取重物时产生剧烈晃动从而产生碰撞的风险。整个起重机的最大的特点升降和定位精准，稳定，能实现任何形式的避障和空间任意位置的定点夹取和存放。

除此之外，本发明还具有以下优点：

1、采用直流电机以提供驱动能力；

2、采用步进电机进行精准定位；

3、XY平台同轴精度高，质量轻；

4、利用闭环反馈控制，提高稳定性；

5、利用导轨解决了货物摆动问题；

6、能达到起重机所在的空间任意位置

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。