一种举升设备的制作方法

1.本实用新型涉及物流技术领域，特别涉及一种举升设备。


背景技术：

2.当今社会，随着贸易的蓬勃发展以及交通的日渐发达，物流业已经成为了连通人们需求的重要支撑。其中，集装箱由于其标准化的外观设计，有着容易堆叠且结构稳固的特点。现有技术中，集装箱的举升常常通过采用大型吊车或者龙门吊的方式进行实现，但是在空间较小或者野外较远或者地形状况复杂的地方大型吊车和龙门吊难以发挥其本身作用，尤其在偏远地区，使用大型吊车或者龙门吊对于人力和费用而言，是一个很大的挑战。


技术实现要素：

3.本实用新型公开了一种举升设备，结构简单，便于运输。
4.为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
5.第一方面，本实用新型提供一种举升设备，包括：举升装置；
6.所述举升装置包括支撑结构以及安装于所述支撑结构的丝杠、固定机构和驱动机构；所述丝杠贯穿所述固定机构并与所述固定机构螺纹配合；所述驱动机构与所述丝杠传动连接，用于驱动所述丝杠带动所述固定机构进行升降。
7.本实用新型提供的举升设备包括举升装置，举升装置均包括支撑结构、丝杠、固定机构和驱动机构；支撑结构用于支撑并固定整个举升装置，丝杠安装于支撑结构，并贯穿固定机构；固定机构与丝杠螺纹配合，驱动机构与丝杠传动连接，用于驱动丝杠转动并带动固定机构升降。举升设备应用时，固定机构与待举升件连接，待举升件可随各固定机构实现举升。上述举升设备采用举升装置配合实现待举升件的举升，结构简单，便于运输。
8.在一些实施例中，所述固定机构包括丝杠滑块、第一举升臂、第二举升臂和锁紧组件；
9.所述丝杠滑块与所述丝杠螺纹配合；
10.所述第二举升臂一端连接于所述丝杠滑块，另一端与所述锁紧组件连接；
11.所述锁紧组件用于连接并锁紧待举升件；
12.所述第一举升臂一端连接于所述丝杠滑块，另一端用于与所述待举升件抵接。
13.在一些实施例中，所述待举升件具有与所述锁紧组件配合的角件，所述角件为中空结构，且所述角件具有第一侧壁，所述第一侧壁上设置有锁紧孔；
14.所述锁紧组件包括锁头座、锁紧件和限位件；所述锁头座设置于所述第二举升臂背离所述丝杠一侧；所述锁紧件沿第一方向贯穿所述锁头座以及所述第二举升臂，所述锁紧件背离所述丝杠一端设置有与所述锁头座配合的锁头；其中所述第一方向为垂直所述丝杠轴线方向；
15.所述限位件具有锁紧状态和解锁状态，当所述限位件处于所述锁紧状态时，所述锁头座和所述锁紧件通过所述限位件相对固定；当所述限位件处于所述解锁状态时，所述
锁紧件可相对所述锁头座绕所述第一方向转动；且所述锁紧件相对所述锁头座具有插入工位和锁紧工位；当所述锁紧件处于所述插入工位时，所述锁头以及所述锁头座的外形与所述锁紧孔的外形适配，以允许所述锁头和所述锁头座贯穿所述锁紧孔并伸入所述角件内部；当所述锁紧件处于所述锁紧工位时，所述锁头朝向所述丝杠一侧表面与所述第一侧壁内表面接触，以使所述锁头卡接在所述角件内部。
16.在一些实施例中，所述锁紧件具有外螺纹，所述限位件为与所述锁紧件螺纹配合的螺母，且所述螺母位于所述第二举升臂朝向所述丝杠一侧。
17.在一些实施例中，所述锁紧件为销轴，所述限位件为销钉。
18.在一些实施例中，所述锁头座具有贯穿所述第二举升臂的加强部，所述锁紧件贯穿所述加强部。
19.在一些实施例中，所述锁头上设置有至少两个测距传感器，用于判断所述锁头与所述角件是否对准；或者，所述第二举升臂朝向所述锁头一侧表面设置有至少两个测距传感器，用于与所述待举升件配合以判断所述锁头与所述角件是否对准。
20.在一些实施例中，所述第二举升臂朝向所述锁头一侧表面设置有至少一个识别传感器，所述待举升件对应位置处设置有与所述识别传感器配合的标识；所述识别传感器用于识别所述标识以判断所述锁头与所述角件是否对准。
21.在一些实施例中，所述锁紧组件还包括转动手柄和手柄固定件；所述转动手柄连接于所述锁紧件朝向所述丝杠一端且与所述锁紧件呈角度设置；所述手柄固定件用于当所述锁紧件处于所述插入工位时固定所述转动手柄。
22.在一些实施例中，所述手柄固定件为u型件，且u型件靠近开口一侧转动设置于所述第二举升臂朝向所述丝杠一侧；
23.当所述锁紧件处于所述插入工位时，所述手柄固定件套设于所述转动手柄外侧。
24.在一些实施例中，所述丝杠滑块包括滑块本体以及位于所述滑块本体内部的丝杠螺母、球面垫和锥形套；
25.所述丝杠螺母与所述丝杠螺纹配合，且所述丝杠螺母通过所述球面垫安装于所述锥形套；所述球面垫与所述锥形套之间的接触面为球面；
26.所述锥形套与所述滑块本体通过连接件相对固定。
27.在一些实施例中，所述支撑结构包括沿所述丝杠延伸方向依次设置的顶板、立柱和底座；
28.所述立柱设置有与所述丝杠滑块滑动配合的滑槽。
29.在一些实施例中，所述支撑结构还包括铰接座，所述铰接座与所述底座连接。
30.在一些实施例中，所述举升装置为至少两个，所述举升设备还包括与所述举升装置一一对应的运动状态监测装置；一一对应的举升装置和运动状态监测装置中：
31.所述运动状态监测装置与所述驱动机构信号连接，用于监测所述固定机构的运动状态值并自动调整所述驱动机构的工作状态，其中所述运动状态值包括偏航角、俯仰角和方位角。
32.在一些实施例中，所述运动状态监测装置包括运动状态传感器，所述运动状态传感器设置于所述丝杠滑块内部。
33.在一些实施例中，所述运动状态传感器设置于所述丝杠滑块的几何中心位置。
34.在一些实施例中，所述举升装置还包括处理单元，所述处理单元与所述运动状态监测装置信号连接，且所述处理单元与所述驱动机构信号连接。
35.在一些实施例中，所述驱动机构包括电机、减速机和传动组件，所述电机通过所述减速机与所述传动组件传动连接，所述传动组件与所述丝杠传动连接。
36.在一些实施例中，所述驱动机构还包括制动器，所述制动器与所述电机信号连接，用于当所述丝杠与所述电机传动失效时抱死所述丝杠。
37.第二方面，本实用新型还提供一种举升设备控制方法，包括：
38.分别对各位置点的固定机构进行运动状态监测，确定各位置点的运动状态值；其中运动状态值是基于以待举升件的本体坐标系确定的，所述运动状态值包括俯仰角和方位角；
39.判断各位置点的运动状态值是否相同，当各位置点的运动状态值不相同时，根据各位置点的运动状态值计算运动平均值；其中所述运动平均值包括俯仰角平均值和方位角平均值；
40.判断各位置点的运动状态值与所述运动平均值之间的差值是否位于误差区间内；当某位置点的运动状态值与所述运动平均值之间的差值超出所述误差区间则调整相应位置处固定机构的高低位置，以使各位置点的运动状态值与运动平均值的差值位于所述误差区间内。
41.在一些实施例中，当某位置点的运动状态值与所述运动平均值之间的差值超出所述误差区间则调整相应位置处固定机构的高低位置，包括：
42.当某位置点的运动状态值大于所述运动平均值，则控制对应位置处的固定机构降低；当某位置点的运动状态值小于所述运动平均值，则控制对应位置处的固定机构升高。
附图说明
43.图1为一种集装箱的主视图；
44.图2为图1中左视图；
45.图3为本实用新型实施例提供的一种举升装置的三维立体图一；
46.图4为图3中a处放大图；
47.图5为本实用新型实施例提供的一种举升装置的三维立体图二；
48.图6为图5中b处放大图；
49.图7为本实用新型实施例提供的一种举升装置的主视图；
50.图8为本实用新型实施例提供的一种举升装置的后视图；
51.图9为本实用新型实施例提供的一种举升装置的左视图；
52.图10为本实用新型实施例提供的一种举升装置的右视图；
53.图11为本实用新型实施例提供的一种举升装置的俯视图；
54.图12为本实用新型实施例提供的一种举升装置的仰视图；
55.图13为本实用新型实施例提供的一种举升装置与集装箱角件连接后的主视图(驱动机构在下)；
56.图14为本实用新型实施例提供的一种举升装置与集装箱角件连接后的俯视图；
57.图15为图14中c-c剖视图；
58.图16为图15中d处放大图；
59.图17为丝杠滑块的结构示意图；
60.图18为图15中e处放大图；
61.图19为测距传感器安装位置示意图；
62.图20为本实用新型实施例提供的另一种举升装置与集装箱角件连接后的主视图(驱动机构在上)；
63.图21为本实用新型实施例提供的一种举升装置的控制原理图一；
64.图22为本实用新型实施例提供的一种举升装置的控制原理图二；
65.图23为本实用新型实施例提供的一种举升装置控制方法的流程图；
66.图24为运动状态值的坐标系示意图；
67.图25为坐标转换示意图；
68.图26为四个举升装置与集装箱的相对位置示意图；
69.图27为依据俯仰角调整固定机构位置的判断流程图；
70.图28为依据方向角调整固定机构位置的判断流程图；
71.图29为四个举升装置在算法中进行定义编号后的调整控制方法示意图。
72.图标：100-支撑结构；200-丝杠；300-固定机构；400-驱动机构；500-集装箱；510-角件；511-锁紧孔；600-运动状态传感器；700-处理单元；110-顶板；120-立柱；121-滑槽；130-底座；140-铰接座；310-丝杠滑块；320-第一举升臂；330-第二举升臂；340-锁紧组件；131-加强筋；141-铰接头；142-铰接底盘；311-滑块本体；312-丝杠螺母；313-球面垫；314-锥形套；314a-台阶；341-锁头座；342-锁紧件；343-锁头；344-限位件；345a-测距传感器；345b-识别传感器；346-转动手柄；347-手柄固定件；410-电机；420-制动器。
具体实施方式
73.首先介绍一下本技术的应用场景：如图1和图2所示，待举升件500以集装箱为例说明，集装箱通常为长方体结构，且每个角部均设置有角件510，角件510与集装箱每个侧面对应的表面设置有锁紧孔511，方便集装箱与举升设备连接锁定。传统的集装箱举升常常通过采用大型吊车或者龙门吊的方式进行实现，但是在空间较小或者野外较远或者地形状况复杂的地方大型吊车和龙门吊难以发挥其本身作用，尤其在偏远地区，使用大型吊车或者龙门吊对于人力和费用而言，是一个很大的挑战。
74.基于上述应用场景，本技术实施例提供了一种举升设备及其控制方法，通过多个举升装置的组合，在需要的场合将集装箱举起或落下，并且该装置占用的空间较小，便于携带，解决了在空间较小的地方或者野外作业时集装箱举升不便的问题。
75.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
76.第一方面，如图3至图12所示，本实用新型实施例提供了一种举升设备，包括：举升装置；举升装置包括支撑结构100以及安装于支撑结构100的丝杠200、固定机构300和驱动机构400；丝杠200贯穿固定机构300并与固定机构300螺纹配合；驱动机构400与丝杠200传
动连接，用于驱动丝杠200带动固定机构300进行升降。
77.本实用新型实施例提供的举升设备包括举升装置，举升装置包括支撑结构100、丝杠200、固定机构300和驱动机构400；支撑结构100用于支撑并固定整个举升装置，丝杠200安装于支撑结构100，并贯穿固定机构300；固定机构300与丝杠200螺纹配合，驱动机构400与丝杠200传动连接，用于驱动丝杠200转动并带动固定机构300升降。举升设备应用时，固定机构300与待举升件连接，待举升件可随各固定机构300实现举升。上述举升设备采用丝杠副的举升装置配合实现待举升件的举升，结构简单，占用空间小，便于携带和运输。
78.在一些实施例中，固定机构300包括丝杠滑块310、第一举升臂320、第二举升臂330和锁紧组件340；丝杠滑块310与丝杠200螺纹配合；第二举升臂330一端连接于丝杠滑块310，另一端与锁紧组件340连接；锁紧组件340用于连接并锁紧待举升件；第一举升臂320一端连接于丝杠滑块310，另一端用于与待举升件抵接。
79.一种可能实现的方式中，如图3-图6所示，本实用新型实施例提供的举升设备中，举升装置通过固定机构300与待举升件刚性连接，具体地，固定机构300包括丝杠滑块310、第一举升臂320、第二举升臂330和锁紧组件340；丝杠滑块310贯穿丝杠200并与丝杠200螺纹配合形成丝杠副；丝杠滑块310通过第二举升臂330以及第二举升臂330上的锁紧组件340与待举升件连接锁定。为了使待举升件保持平衡，丝杠滑块310上设置有第一举升臂320与待举升件抵接，示例性的，第一举升臂320一端与丝杠滑块310通过连接件如螺栓相对固定，另一端相匹配的，抵接于待举升件如集装箱500上相对应设置的卡接槽中，保证举升过程的稳定性。
80.可以理解的是，第一举升臂320可以位于第二举升臂330上方，也可以位于第二举升臂330下方。当锁紧组件340与待举升件靠近底面的角件510连接时，如图13-图15所示，第一举升臂320位于第二举升臂330上方，方便与待举升件抵接；当锁紧组件340与待举升件靠近顶面的角件510连接时(图中未示出)，第一举升臂320位于第二举升臂330下方，方便与待举升件抵接。
81.在一些实施例中，丝杠滑块310包括滑块本体311以及位于滑块本体311内部的丝杠螺母312、球面垫313和锥形套314；丝杠螺母312与丝杠200螺纹配合，且丝杠螺母312通过球面垫313安装于锥形套314；球面垫313与锥形套314之间的接触面为球面；锥形套314与滑块本体311通过连接件相对固定。
82.一种可能实现的方式中，如图15-图17所示，并结合图3，丝杠滑块310中丝杠螺母312与丝杠200螺纹配合，当丝杠200转动时，丝杠螺母312上升或者下降。丝杠螺母312与球面垫313通过连接件如螺钉连接，球面垫313背离丝杠螺母312一侧表面为球面，球面垫313的球面与锥形套314接触连接。通过球面垫313与锥形套314之间的球面设置，球面垫313与锥形套314之间滑动连接，从而减少丝杠200受到的径向力。丝杠螺母312与球面垫313两侧(图16中xz平面)平齐以及与丝杠螺母312配合安装的锥形套314设置台阶314a(如图17所示)，当丝杠螺母312与球面垫313嵌入锥形套314中，使得丝杠螺母312嵌入锥形套314中。滑块本体311(图17中xz平面)上设置有连接孔，锥形套314通过连接件如螺栓与滑块本体311连接，当丝杠200转动时，带动丝杠滑块310整体上下移动。
83.在一些实施例中，待举升件具有与锁紧组件340配合的角件510，角件510为中空结构，且角件510具有第一侧壁，第一侧壁上设置有锁紧孔511；锁紧组件340包括锁头座341、
锁紧件342和限位件344；锁头座341设置于第二举升臂330背离丝杠200一侧；锁紧件342沿第一方向贯穿锁头座341以及第二举升臂330，锁紧件342背离丝杠200一端设置有与锁头座341配合的锁头343；其中第一方向为垂直丝杠200轴线方向；限位件344具有锁紧状态和解锁状态，当限位件344处于锁紧状态时，锁头座341和锁紧件342通过限位件344相对固定；当限位件344处于解锁状态时，锁紧件342可相对锁头座341绕第一方向转动；且锁紧件342相对锁头座341具有插入工位和锁紧工位；当锁紧件342处于插入工位时，锁头343以及锁头座341的外形与锁紧孔511的外形适配，以允许锁头343和锁头座341贯穿锁紧孔511并伸入角件510内部；当锁紧件342处于锁紧工位时，锁头343朝向丝杠200一侧表面与第一侧壁内表面接触，以使锁头343卡接在角件510内部。
84.需要说明的是，本实用新型实施例提供的举升设备可以举升带有与锁头适配的角件的任何货物，例如但不仅限于为集装箱、货物包等，为了方便理解本实用新型实施例提供的方案以下用集装箱作为待举升件举例说明：
85.如图1和图2所示，集装箱500整体呈长方体结构，集装箱500具有顶面、底面以及连接顶面和底面的第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，其中，第一侧面和第三侧面相对，第二侧面和第四侧面相对，且第二侧面和第四侧面均连接于第一侧面和第三侧面之间。集装箱500的八个角部均设置有一个角件510，以第一侧面、第二侧面以及底面之间形成的角部为例，对应的角件510包括与第一侧面平行的第一侧壁以及与第二侧面平行的第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁上均设置有与举升设备连接的锁紧孔511。示例性的，锁紧孔511为腰型孔，如图1和图2所示，腰型孔的长度方向与待举升件的顶面至地面方向平行。
86.一种可能实现的方式中，如图15和图18所示，并结合图4和图6，第二举升臂330远离支撑结构100一端设置有通孔，通孔的轴线方向即第一方向与丝杠200的轴线方向即第二方向垂直。锁紧组件340包括锁头座341、锁紧件342和限位件344，锁头座341安装于第二举升臂330背离丝杠200一侧，且与通孔位置对应；锁紧件342贯穿锁头座341和第二举升臂330上的通孔。锁紧件342一端设置有锁头343，锁头343位于锁头座341背离第二举升臂330一侧，锁头座341上具有与锁头343配合的限位槽，用于限制锁紧件342沿x轴负向动作的极限距离。限位件344位于第二举升臂330背离锁头座341一侧，用于限制锁紧件342沿x轴正向动作的极限距离。
87.限位件344具有锁紧状态和解锁状态，当限位件344处于锁紧状态时，锁头座341和锁紧件342通过限位件344相对固定，如图18所示；当限位件344处于解锁状态时，锁紧件342可相对锁头座341绕第一方向即图18中x轴顺时针或者逆时针转动。由于角件510上的锁紧孔511为长度沿z轴方向的腰型孔，为与锁紧孔511形状适配，锁头343和锁头座341插入锁紧孔511的部分均为长度沿z轴方向的条状结构，当锁紧件342处于插入工位时，锁头343的长度方向与z轴方向平行。当锁头343相对锁头座341转动后，如锁头343的长度方向沿第三方向，第三方向与第一方向(x轴)和第二方向(y轴)均垂直，即y轴方向，因此，锁头343部分被角件510的第一侧壁拦截，锁头343朝向丝杠200一侧表面与第一侧壁内表面接触，以使锁头343卡接在角件510内部，此时，锁头343处于锁紧工位，再将限位件344调整至锁定状态，可保证锁头343不再相对锁头座341转动，以防举升过程中锁头343滑出锁紧孔511造成待举升件掉落事故。
88.在一些实施例中，锁紧件342具有外螺纹，限位件344为与锁紧件342螺纹配合的螺
母，且螺母位于第二举升臂330朝向丝杠200一侧。
89.继续参照图18，第二举升臂330的通孔内设置有螺纹套筒，锁紧件342为螺栓，螺栓贯穿第二举升臂330并与螺纹套筒螺纹连接，限位件344为与锁紧件342螺纹配合的螺母。
90.在一些实施例中，锁紧件342为销轴，限位件344为销钉，方便安装。
91.在一些实施例中，锁头座341具有贯穿第二举升臂330的加强部，锁紧件342贯穿加强部。
92.另一种可能实现的方式中，锁头座341的加强部贯穿第二举升臂330的通孔，若锁紧件342为螺栓，锁紧件342贯穿锁头座341，并与锁头座341螺纹连接。锁头座341的加强部贯穿通孔可以提高整个固定机构300的强度。
93.在一些实施例中，为了更好确定锁头343与角件510的距离和对准度，锁头343上设置有至少两个测距传感器345a，用于判断锁头343与角件510是否对准。
94.需要说明的是，安装测距传感器345a的目的是判断锁头343与角件510的对位，由于锁头343到角件510外部和角件510内部的距离是不同的，当在锁头343的对角线两端安装测距传感器345a时，就能够判断出锁头343与角件510是否对准。
95.一种可能实现的方式中，锁头343上设置有超声波测距传感器或者红外测距传感器，通过测距传感器345a判断锁头343与集装箱500角件510的距离及对准情况，方便各举升装置与待举升件对接。
96.在一些实施例中，第二举升臂330朝向锁头343一侧表面设置有至少两个测距传感器，用于与待举升件配合判断锁头343与角件510是否对准。
97.需要说明的是，为避免锁头343与角件510对接时压坏测距传感器345a，故如图19所示，将测距传感器345a设置于第二举升臂330上，示例性的，两个测距传感器345a通过支架呈角度的安装在第二举升臂330上，对第二举升臂330和待举升件进行测距，从而判断锁头343与角件510是否对准。
98.在一些实施例中，第二举升臂330朝向锁头343一侧表面设置有至少一个识别传感器345b，待举升件对应位置处设置有与识别传感器345b配合的标识；识别传感器345b用于识别标识以判断锁头343与角件510是否对准。
99.一种可能实现的方式中，第二举升臂330上安装识别传感器345b，并且在待举升件相对应的位置粘贴至少一个标识来判断锁头343与角件510是否对准。
100.在一些实施例中，锁紧组件340还包括转动手柄346和手柄固定件347；转动手柄346连接于锁紧件342朝向丝杠200一端且与锁紧件342呈角度设置；手柄固定件347用于当锁紧件342处于插入工位时固定转动手柄346。
101.需要说明的是，为了方便在限位件344处于解锁状态下转动锁紧件342，锁紧件342朝向丝杠200一端连接有转动手柄346，同时，为了防止限位件344在解锁状态且锁紧件342处于插入工位下锁头343转动，锁紧组件340还包括当锁紧件342处于插入工位时固定转动手柄346的手柄固定件347。
102.在一些实施例中，手柄固定件347为u型件，且u型件靠近开口一侧转动设置于第二举升臂330朝向丝杠200一侧；当锁紧件342处于插入工位时，手柄固定件347套设于转动手柄346外侧。
103.一种可能实现的方式中，参照图4，手柄固定件347为u形件，可转动的设置在第二
举升臂330上，当锁头343伸入待举升件如集装箱500的角件510中时，转动手柄346朝上，u形件向下翻转将转动手柄346的位置进行限定，以保证当锁头343伸入角件510时，转动手柄346的位置固定不动。
104.在一些实施例中，支撑结构100包括沿丝杠200延伸方向依次设置的顶板110、立柱120和底座130；立柱120设置有与丝杠滑块310滑动配合的滑槽121。
105.参照图5，支撑结构100包括沿丝杠200延伸方向即z轴负方向依次设置的顶板110、立柱120和底座130；立柱120设置有与丝杠滑块310滑动配合的滑槽121，可以更好的为固定机构300起到导向作用。
106.需要说明的是，如图3和图5所示，底座130上设置有多个加强筋131，且多个加强筋131成夹角设置。加强筋131将立柱120与底座130连接在一起，从而增加底座130对立柱120的拉力，增加立柱120的强度和抗扭性能。进一步地，多个加强筋131呈轴对称设置，以保证受力平衡。
107.在一些实施例中，支撑结构100还包括铰接座140，铰接座140与底座130连接。
108.一种可能实现的方式中，参照图15并结合图13，铰接座140包括铰接头141和铰接底盘142，铰接头141与底座130固定连接，铰接头141与铰接底盘142可转动的连接。需要说明的是，设置铰接座140的目的在于，当举升装置在有坡度或者不平整的地况下进行使用时，能够通过铰接座140调整上方举升装置处于水平状态。
109.本实用新型实施例提供了一种举升设备，包括：至少两个举升装置以及与举升装置一一对应的运动状态监测装置；一一对应的举升装置和运动状态监测装置中：举升装置包括支撑结构100以及安装于支撑结构100的丝杠200、固定机构300和驱动机构400；丝杠200贯穿固定机构300并与固定机构300螺纹配合；驱动机构400与丝杠200传动连接，用于驱动丝杠200带动固定机构300进行升降；运动状态监测装置与驱动机构400信号连接，用于监测固定机构300的运动状态值并自动调整驱动机构400的工作状态，其中运动状态值包括偏航角、俯仰角和方位角。
110.本实用新型实施例提供的举升设备包括至少两个举升装置，例如两个举升装置或者三个举升装置或者四个举升装置等，应用时，多个举升装置固定在待举升件的不同位置，以与待举升件的不同位置连接，方便同时工作时举升待举升件。每个举升装置均包括支撑结构100、丝杠200、固定机构300和驱动机构400；支撑结构100用于支撑并固定整个举升装置，丝杠200安装于支撑结构100，并贯穿固定机构300；固定机构300与丝杠200螺纹配合，驱动机构400与丝杠200传动连接，用于驱动丝杠200转动并带动固定机构300升降。举升设备应用时，固定机构300与待举升件连接，待举升件可随各固定机构300实现举升。同时每个举升装置的固定机构300中均对应设置有运动状态监测装置，运动状态监测装置可以监测对应的固定机构300的运动状态值，方便调节驱动机构400动作以保证待举升件平稳且水平举升。上述举升设备采用多个独立的举升装置配合实现待举升件的举升，化繁为简，占用空间小，便于携带和运输，同时多个举升装置一一对应设置有运动状态监测装置，一一对应的举升装置和运动状态监测装置中，运动状态监测装置监测举升装置中固定机构300的运动状态值，具体包括偏航角、俯仰角和方位角；且运动状态监测装置与驱动机构400信号连接。当多个运动状态监测装置输出的运动状态值不一致时，运动状态监测装置控制其对应的驱动机构400自动调节固定机构300的高度位置以使待举升件保持水平。
111.在一些实施例中，运动状态监测装置包括运动状态传感器600，运动状态传感器600设置于丝杠滑块310内部。示例性的，运动状态传感器600可以为imu(inertial measurement unit，惯性测量单元)传感器。
112.在一些实施例中，运动状态传感器600设置于丝杠滑块310的几何中心位置。
113.一种可能实现的方式中，imu传感器安装在丝杠滑块310的几何中心位置，imu传感器坐标与举升装置本体坐标系重合，此时，imu传感器坐标即举升装置本体坐标。
114.在一些实施例中，驱动机构400包括电机410、减速机和传动组件，电机410通过减速机与传动组件传动连接，传动组件与丝杠200传动连接。
115.一种可能实现的方式中，驱动机构400包括：电机410、减速机和同步带轮。电机410与减速机固定连接，减速机的输出轴与丝杠200通过同步带轮连接。同步带轮包括主动轮、同步带和从动轮，其中主动轮与减速机的输出轴同轴设置，从动轮与丝杠200同轴设置。电机410带动同步带轮中的主动轮转动，同步带带动从动轮转动，从动轮带动丝杠200转动，使得丝杠滑块310在丝杠200上运动。示例性的，上升时，控制电机410正转带动丝杠200转动，下降时，控制电机410反转带动丝杠200转动。
116.需要说明的是，电机410可以如图15所示安装于底座130，也可以如图20所示安装于顶板110。
117.在一些实施例中，驱动机构400还包括制动器420，制动器420与电机410信号连接，用于当丝杠200与电机410传动失效时抱死丝杠200。
118.一种可能实现的方式中，在底座130上安装电磁制动器，丝杠200穿过电磁制动器，当电机410损坏无法控制丝杠200转动时，通过电磁制动器抱死丝杠200，防止丝杠200在待举升件自重的带动下自由转动造成安全隐患。
119.在一些实施例中，举升装置还包括处理单元700，处理单元700与运动状态监测装置信号连接，且处理单元700与驱动机构400信号连接。
120.一种可能实现的方式中，如图21所示，举升装置还包括处理单元700，测距传感器345a与处理单元700信号连接，且驱动机构400也与处理单元700信号连接，当举升装置与待举升件的角件510对接时，处理单元700可以接收测距传感器345a发送的距离和对准信息，并依据这些信息给驱动机构400发送控制信号，以通过控制驱动机构400动作调节锁头343与角件510的对准。示例性的，处理单元700可以为stm32通用控制器。
121.一种可能实现的方式中，如图22所示，举升装置还包括处理单元700，识别传感器345b与处理单元700信号连接，且驱动机构400也与处理单元700信号连接，当举升装置与待举升件的角件510对接时，处理单元700可以接收测距传感器345a发送的距离和对准信息，并依据这些信息给驱动机构400发送控制信号，以通过控制驱动机构400动作调节锁头343与角件510的对准。示例性的，处理单元700可以为stm32通用控制器。
122.此外，运动状态传感器600与处理单元700信号连接，且驱动机构400也与处理单元700信号连接。当采用多个举升装置举升待举升件时，处理单元700可以接收各个运动状态监测装置采集的运动状态值，并经过处理后给驱动机构400发送控制信号，以通过控制驱动机构400动作调节待举升件的水平度。
123.第二方面，本实用新型实施例还提供一种举升设备控制方法，如图23所示，该方法包括如下步骤：
124.s2301、分别对各位置点的固定机构进行运动状态监测，确定各位置点的运动状态值；其中运动状态值是基于以待举升件的本体坐标系确定的，运动状态值包括俯仰角和方位角。
125.需要说明的是，丝杠滑块上的运动状态传感器测量的运动状态值包括偏航角、俯仰角和方位角，其中如图24所示，偏航角为围绕z轴转动的角度α，俯仰角为围绕y轴转动的角度β，方位角为围绕x轴转动的角度γ。
126.多个举升装置如四个举升装置分别与集装箱对接之后，由于安装方位的不同，每个举升装置本体坐标系与集装箱的本体坐标系之间需要进行坐标旋转变换。此处坐标旋转变换仅为偏航角的旋转，航偏角相当于输入值，根据安装角度固定。可以通过活动调节底座和铰接座之间的角度调整各举升装置的偏航角。俯仰角和方位角用于观测是否水平，可通过控制驱动机构调整。
127.具体地，如图25所示，osc坐标系为集装箱的本体坐标系，osce坐标系为举升装置的本体坐标系，将举升装置本体坐标系osce围绕osc坐标系的z轴转动角度φ(即举升装置旋转的角度，举升集装箱时，常见场景主要为0
°
和180
°
)后，可以定义为：
[0128][0129]
经过坐标系变换之后，通过imu传感器测量俯仰角以及方位角(用于描述物体相对于观察者的位置)的倾斜角度，同时与集装箱的本体坐标系保持一致，即imu传感器输出的坐标值为由(γ
i’，β
i’，α
i’)绕z轴转动φ后的(γi，βi，αi)。
[0130]
s2302、判断各位置点的运动状态值是否相同，当各位置点的运动状态值不相同时，根据各位置点的运动状态值计算运动平均值；其中运动平均值包括俯仰角平均值和方位角平均值。
[0131]
需要说明的是，判断各位置点的运动状态值是否相同，主要是对应判断各个俯仰角的值是否相同，以及对应判断各个方位角的值是否相同。当各个俯仰角中存在不同值时，计算俯仰角平均值当各个方位角中存在不同值时，计算方位角平均值
[0132]
s2303、判断各位置点的运动状态值与运动平均值之间的差值是否位于误差区间内；当某位置点的运动状态值与运动平均值之间的差值超出误差区间则调整相应位置处固定机构的高低位置，以使各位置点的运动状态值与运动平均值的差值位于误差区间内。
[0133]
需要说明的是，此处设置一个阈值δ(0≤δ≤m，其中m可以根据需要设定)定义误差区间[-δ，δ]，即若βi满足：
[0134][0135]
则可判定该固定机构的高低位置无需调节；
[0136]
若βi满足：
[0137][0138]
则可判定该固定机构的高低位置需要调节，并通过调节固定机构的高低位置使得βi满足：
[0139]
在一些实施例中，该方法通过以下方式调整固定机构的高度以使集装箱保持水平：
[0140]
当某位置点的运动状态值大于运动平均值，则控制对应位置处的固定机构降低；当某位置点的运动状态值小于运动平均值，则控制对应位置处的固定机构升高。
[0141]
为了便于说明以下以四个举升装置举例说明：
[0142]
如图26所示，四个举升装置即第一举升装置、第二举升装置、第三举升装置和第四举升装置为一组，分别设置于集装箱的四角用于集装箱的举升，举升装置与集装箱之间采用刚性连接，四个连接点的位置处于同一水平面上。第一举升装置中采用第一运动状态传感器监测第一固定机构的第一运动状态值，第一运动状态值包括第一俯仰角和第一方向角；第二举升装置中采用第二运动状态传感器监测第二固定机构的第二运动状态值，第二运动状态值包括第二俯仰角和第二方向角；第三举升装置中采用第三运动状态传感器监测第三固定机构的第三运动状态值，第三运动状态值包括第三俯仰角和第三方向角；第四举升装置中采用第四运动状态传感器监测第四固定机构的第四运动状态值，第四运动状态值包括第四俯仰角和第四方向角；其中第一运动状态传感器、第二运动状态传感器、第三运动状态传感器和第四运动状态传感器均为imu传感器。采用某一举升装置上的imu传感器测量其运动状态，其余三个举升装置上的imu传感器用于校验；将四个imu传感器测量的运动状态值相加求平均值。将上一步得到的值输出至控制器，控制器将平均值与四个imu传感器输出的运动状态值比较，并对相应的驱动机构发出控制信号。由于当集装箱与imu传感器处于同一平面时，则imu传感器输出的数值相同，控制器无需发出指令。当举升装置位于斜坡或者不平坦地面上时，为了防止集装箱发生滑动、倾覆，或者在其受到外力干扰时发生较为严重的晃动，此时四个imu传感器上的输出的值会不一致，当控制器检测到imu传感器输出的值不一致时，控制器向电机发出升高或者降低的指令，调整固定机构的高低位置，直到imu传感器输出的数值读数相同。
[0143]
为了使本实用新型实施例提供的方案更容易理解，下面通过一个具体实施例详细说明举升装置控制方法。该方法包括依据俯仰角的调节以及依据方位角的调节。
[0144]
如图27所示，依据俯仰角的调节包括如下步骤：
[0145]
s2701、获取各位置点的俯仰角βi。
[0146]
s2702、判断各位置点的俯仰角βi是否相同，若是，则执行s2701；若否，则执行s2703。
[0147]
s2703、将位置点的俯仰角βi相加计算俯仰角平均值
[0148]
s2704、分别计算各位置点的俯仰角βi与俯仰角平均值的差值；
[0149]
s2705、依次判断各差值是否位于误差区间；若是，则执行s2701；若否，则执行s2706。
[0150]
s2706、判断差值是否大于0；若是，则执行s2707；若否，则执行s2708。
[0151]
如图28所示，依据俯仰角的调节包括如下步骤：
[0152]
s2801、获取各位置点的俯仰角βi。
[0153]
s2802、判断各位置点的俯仰角βi是否相同，若是，则执行s2801；若否，则执行s2803。
[0154]
s2803、将位置点的俯仰角βi相加计算俯仰角平均值
[0155]
s2804、分别计算各位置点的俯仰角βi与俯仰角平均值的差值；
[0156]
s2805、依次判断各差值是否位于误差区间；若是，则执行s2801；若否，则执行s2806。
[0157]
s2806、判断差值是否大于0；若是，则执行s2807；若否，则执行s2808。
[0158]
需要说明的是，图27依据俯仰角的调节以及图28中依据方位角的调节可以同时并列进行，也可以先后进行，且先后顺序不限。
[0159]
一种可能实现的方式中，图29所示为通过对四个举升装置在算法中进行定义编号后的调整控制方法。由于每台举升装置是一样的，因此可以通过集装箱上的磁性标签或者rfid标签来自动识别四个举升装置分别安装在哪个位置。通过丝杠的转动带动丝杠滑块顺着丝杠上下运动，同时带动第一举升臂与第二举升臂上下运动，从而将集装箱进行举升。
[0160]
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种举升设备，其特征在于，包括：举升装置；所述举升装置包括支撑结构以及安装于所述支撑结构的丝杠、固定机构和驱动机构；所述丝杠贯穿所述固定机构并与所述固定机构螺纹配合；所述驱动机构与所述丝杠传动连接，用于驱动所述丝杠带动所述固定机构进行升降。2.根据权利要求1所述的举升设备，其特征在于，所述固定机构包括丝杠滑块、第一举升臂、第二举升臂和锁紧组件；所述丝杠滑块与所述丝杠螺纹配合；所述第二举升臂一端连接于所述丝杠滑块，另一端与所述锁紧组件连接；所述锁紧组件用于连接并锁紧待举升件；所述第一举升臂一端连接于所述丝杠滑块，另一端用于与所述待举升件抵接。3.根据权利要求2所述的举升设备，其特征在于，所述待举升件具有与所述锁紧组件配合的角件，所述角件为中空结构，且所述角件具有第一侧壁，所述第一侧壁上设置有锁紧孔；所述锁紧组件包括锁头座、锁紧件和限位件；所述锁头座设置于所述第二举升臂背离所述丝杠一侧；所述锁紧件沿第一方向贯穿所述锁头座以及所述第二举升臂，所述锁紧件背离所述丝杠一端设置有与所述锁头座配合的锁头；其中所述第一方向为垂直所述丝杠轴线方向；所述限位件具有锁紧状态和解锁状态，当所述限位件处于所述锁紧状态时，所述锁头座和所述锁紧件通过所述限位件相对固定；当所述限位件处于所述解锁状态时，所述锁紧件可相对所述锁头座绕所述第一方向转动；且所述锁紧件相对所述锁头座具有插入工位和锁紧工位；当所述锁紧件处于所述插入工位时，所述锁头以及所述锁头座的外形与所述锁紧孔的外形适配，以允许所述锁头和所述锁头座贯穿所述锁紧孔并伸入所述角件内部；当所述锁紧件处于所述锁紧工位时，所述锁头朝向所述丝杠一侧表面与所述第一侧壁内表面接触，以使所述锁头卡接在所述角件内部。4.根据权利要求3所述的举升设备，其特征在于，所述锁紧件具有外螺纹，所述限位件为与所述锁紧件螺纹配合的螺母，且所述螺母位于所述第二举升臂朝向所述丝杠一侧。5.根据权利要求3所述的举升设备，其特征在于，所述锁紧件为销轴，所述限位件为销钉。6.根据权利要求4或5所述的举升设备，其特征在于，所述锁头座具有贯穿所述第二举升臂的加强部，所述锁紧件贯穿所述加强部。7.根据权利要求3所述的举升设备，其特征在于，所述锁头上设置有至少两个测距传感器，用于判断所述锁头与所述角件是否对准；或者，所述第二举升臂朝向所述锁头一侧表面设置有至少两个测距传感器，用于与所述待举升件配合以判断所述锁头与所述角件是否对准。8.根据权利要求3所述的举升设备，其特征在于，所述第二举升臂朝向所述锁头一侧表面设置有至少一个识别传感器，所述待举升件对应位置处设置有与所述识别传感器配合的标识；所述识别传感器用于识别所述标识以判断所述锁头与所述角件是否对准。9.根据权利要求3所述的举升设备，其特征在于，所述锁紧组件还包括转动手柄和手柄固定件；所述转动手柄连接于所述锁紧件朝向所述丝杠一端且与所述锁紧件呈角度设置；
所述手柄固定件用于当所述锁紧件处于所述插入工位时固定所述转动手柄。10.根据权利要求9所述的举升设备，其特征在于，所述手柄固定件为u型件，且u型件靠近开口一侧转动设置于所述第二举升臂朝向所述丝杠一侧；当所述锁紧件处于所述插入工位时，所述手柄固定件套设于所述转动手柄外侧。11.根据权利要求2所述的举升设备，其特征在于，所述丝杠滑块包括滑块本体以及位于所述滑块本体内部的丝杠螺母、球面垫和锥形套；所述丝杠螺母与所述丝杠螺纹配合，且所述丝杠螺母通过所述球面垫安装于所述锥形套；所述球面垫与所述锥形套之间的接触面为球面；所述锥形套与所述滑块本体通过连接件相对固定。12.根据权利要求2所述的举升设备，其特征在于，所述支撑结构包括沿所述丝杠延伸方向依次设置的顶板、立柱和底座；所述立柱设置有与所述丝杠滑块滑动配合的滑槽。13.根据权利要求12所述的举升设备，其特征在于，所述支撑结构还包括铰接座，所述铰接座与所述底座连接。14.根据权利要求2所述的举升设备，其特征在于，所述举升装置为至少两个，所述举升设备还包括与所述举升装置一一对应的运动状态监测装置；一一对应的举升装置和运动状态监测装置中：所述运动状态监测装置与所述驱动机构信号连接，用于监测所述固定机构的运动状态值并自动调整所述驱动机构的工作状态，其中所述运动状态值包括偏航角、俯仰角和方位角。15.根据权利要求14所述的举升设备，其特征在于，所述运动状态监测装置包括运动状态传感器，所述运动状态传感器设置于所述丝杠滑块内部。16.根据权利要求15所述的举升设备，其特征在于，所述运动状态传感器设置于所述丝杠滑块的几何中心位置。17.根据权利要求14所述的举升设备，其特征在于，所述举升装置还包括处理单元，所述处理单元与所述运动状态监测装置信号连接，且所述处理单元与所述驱动机构信号连接。18.根据权利要求1或2所述的举升设备，其特征在于，所述驱动机构包括电机、减速机和传动组件，所述电机通过所述减速机与所述传动组件传动连接，所述传动组件与所述丝杠传动连接。19.根据权利要求18所述的举升设备，其特征在于，所述驱动机构还包括制动器，所述制动器与所述电机信号连接，用于当所述丝杠与所述电机传动失效时抱死所述丝杠。

技术总结
本实用新型公开一种举升设备，举升设备包括：举升装置；举升装置包括支撑结构以及安装于支撑结构的丝杠、固定机构和驱动机构；丝杠贯穿固定机构并与固定机构螺纹配合；驱动机构与丝杠传动连接，用于驱动丝杠带动固定机构进行升降。采用丝杠副的举升装置配合实现待举升件的举升，结构简单，便于运输。便于运输。便于运输。


技术研发人员：苏海峰 宋佳音 蔡扬
受保护的技术使用者：七海行（深圳）科技有限公司
技术研发日：2023.03.08
技术公布日：2023/8/5