CN101666104A - 一种平面三自由度可控挖掘机构 - Google Patents

一种平面三自由度可控挖掘机构 Download PDF

Info

Publication number
CN101666104A
CN101666104A CN200910114447A CN200910114447A CN101666104A CN 101666104 A CN101666104 A CN 101666104A CN 200910114447 A CN200910114447 A CN 200910114447A CN 200910114447 A CN200910114447 A CN 200910114447A CN 101666104 A CN101666104 A CN 101666104A
Authority
CN
China
Prior art keywords
freedom
hinged
degree
scraper bowl
controllable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200910114447A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101666104B (zh
Inventor
蔡敢为
潘宇晨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangxi University
Original Assignee
Guangxi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangxi University filed Critical Guangxi University
Priority to CN2009101144470A priority Critical patent/CN101666104B/zh
Publication of CN101666104A publication Critical patent/CN101666104A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101666104B publication Critical patent/CN101666104B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

一种平面三自由度可控挖掘机构，包括挖掘手臂，铲斗翻转机构，反铲式铲斗和机架，所述挖掘机构的挖掘手臂为平面二自由度可控机构。所述平面二自由度可控机构的主动杆(1)一端通过铰孔(9)与从动杆(2)铰接，另一端通过铰孔(8)铰接在机架(26)上，主动杆(4)一端通过铰孔(12)与传动杆(3)铰接，另一端铰接在机架(26)的铰孔(11)上，所述从动杆(2)为弯杆，中间弯折部分有铰孔(10)，通过铰孔(10)与传动杆(3)铰接。采用本发明能够解决传统单自由度机械式挖掘机实现动作简单，而液压式挖掘机易出现漏油等问题。

Description

一种平面三自由度可控挖掘机构
技术领域
本发明涉及工程机械领域，特别是一种平面三自由度可控挖掘机构。
背景技术
挖掘机是一种重要的工程机械，广泛应用于工业、交通、能源、农田改造、水利、民用建筑、矿山采掘以及现代化军事工程等机械化施工方面。至今，挖掘机主要有机械式和液压式两种类型。机械式挖掘机已经有100多年的历史，是利用机械传动件实现挖掘动作，具有坚固耐用等优点。但是传统的单自由度机械式挖掘机不能完成复杂动作，即使仅用于采矿，也常常遇到困难，如：在挖掘较高台面时斗齿不能产生更大的切削力；对于倾斜矿层的清理根底，向装载车中卸载高度偏小等等。液压式挖掘机具有结构简单，重量轻、可实现很多复杂动作等优点，被广泛采用。但是液压式挖掘机是以液压油为传递动力的介质，其起动性较差，容易因内部元件磨损后产生泄漏，而且涉及的元件较多，泄漏的液压油会造成环境的污染。同时出现过热，工作无力等现象。随着挖掘机功能的增加，其液压系统越来越复杂，造成其故障出现更具有突发性、隐蔽性。因为液压系统的缺陷和局限性，液压式挖掘机多为中、小型挖掘机。至今许多大型挖掘机还不得不采用电力驱动的机械式挖掘机。当前，工程机械领域具有这样的共识：机械式挖掘机所能完成的动作简单、难以变化，许多动作不能实现；液压式挖掘机可以灵活地执行各种工程动作，但又存在液压系统零部件要求高、寿命不长、漏油等缺陷。这是工程机械领域一个十分棘手的问题，也是长期未能取得突破的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种平面三自由度可控挖掘机构，它能克服传统机械式挖掘机动作简单，挖掘速度难控制等不足，又能克服液压式挖掘机液压元件要求高、易产生漏油、可靠度难保证等缺点。
本发明通过以下技术方案达到上述目的：
一种平面三自由度可控挖掘机构，包括挖掘手臂，铲斗翻转机构，反铲式铲斗和机架。
所述挖掘机构的挖掘手臂为平面二自由度可控机构，由主动杆1和4，从动杆2、传动杆3以及机架26连接组成，所述主动杆1一端通过铰孔9与从动杆2铰接，另一端通过铰孔8铰接在机架26上，主动杆4一端通过铰孔12与传动杆3铰接，另一端铰接在机架26的铰孔11上，所述从动杆2为弯杆，中间弯折部分有铰孔10，通过铰孔10与传动杆3铰接。
所述主动杆1和4分别由分别由伺服电机(18)和(19)控制，通过编程实现输出端在工作空间内任意轨迹和速度的输出。
所述铲斗翻转机构由单独的伺服电机(21)控制，配合挖掘手臂实现铲斗(7)的翻转，姿态保持与调整等动作。
所述反铲式铲斗(7)背部有上下两个铰孔(15)和(14)，分别与铲斗翻转机构和平面二自由度可控机构铰接。
所述机架上安置有三台伺服电机。机架本身可安装在传统挖掘机带回转平台的轮胎式或履带式行走机构上，实现空间四自由度的挖掘，回转，卸料等挖掘工作和整机的定位与行走。
挖掘机构进行曲线挖掘工作时，根据挖掘轨迹要求通过控制器对挖掘手臂两个伺服电机进行控制，使从动杆前端的输出点实现工作空间内任意的挖掘轨迹。完成挖掘轨迹的同时，通过控制铲斗翻转机构的伺服电机，配合挖掘手臂实现铲斗的翻转挖掘动作。挖掘动作完成后，手臂提升，同时回转平台工作，将手臂回转至堆放土壤的区域。此过程通过控制铲斗翻转机构保持铲斗的收紧姿态。当铲斗回转至堆放区域上方，铲斗翻转机构回收，铲斗回转，卸土动作完成。
挖掘机构进行直线平整工作时，根据直线轨迹要求编程实现三个伺服电机的协调输出，完成直线平整和铲斗保持姿态的动作。
本发明的突出优点在于：
1、由于采用外转动副驱动，所有电机都安装在机架上，有效降低手臂重量，提高挖掘速度。
2、三台驱动电机为计算机控制的伺服电机，通过编程可实现挖掘机构在工作空间内任意挖掘轨迹的输出。
本发明的平面三自由度可控挖掘机，既能解决传统单自由度机械式挖掘机不能实现复杂动作等问题，又能解决液压式挖掘机对零部件要求高、寿命不长、易漏油等问题。并且整机结构简单紧凑，零部件制造加工要求低。
附图说明
图1为本发明所述平面三自由度可控挖掘机构的挖掘手臂结构示意图。
图2为本发明所述平面三自由度可控挖掘机构的结构示意图。
图3为本发明所述平面三自由度可控挖掘机构的主动杆1和从动杆2的正视图。
图4为本发明所述平面三自由度可控挖掘机构的主动杆4和传动杆3的正视图。
图5为本发明所述平面三自由度可控挖掘机构的铲斗翻转机构的正视图。
图6为本发明所述平面三自由度可控挖掘机构的俯视图。
图7为本发明所述平面三自由度可控挖掘机构安装在带回转平台的履带式行走机构上的工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
对照图1、3和4，所述挖掘手臂为一平面二自由度可控机构，包括主动杆1，主动杆4，从动杆2，传动杆3以及机架26。主动杆1通过铰孔8铰接在机架26上，通过铰孔9与从动杆2铰接。从动杆2为弯杆，中间弯折部分有铰孔10，通过铰孔10与传动杆3铰接。主动杆4铰接在机架26上的铰孔11上，通过铰孔12与传动杆3铰接。
对照图1、2和6，所述主动杆1和主动杆4分别由两个伺服电机18、19控制，可通过编程实现从动杆2前端在工作空间内任意轨迹的输出。从动杆2前端通孔13与反铲式铲斗7背部的铰孔14铰接。
对照图2和5，铲斗翻转机构包括主动杆5和从动杆6，主动杆5通过铰孔20铰接在机架26上，另一端通过铰孔16与从动杆6铰接，从动杆6前端通过铰孔22与摆杆24和连杆25铰接，摆杆24通过铰孔23与挖掘手臂铰接，连杆25前端与反铲式铲斗7背部的铰孔15铰接。铲斗翻转机构由单独的伺服电机21控制，配合挖掘手臂实现铲斗7的翻转，姿态保持与调整等动作。
对照图2和6，所述反铲式铲斗7背部有上下两个铰孔14、15，分别与上述的铲斗翻转机构和平面二自由度机构铰接。
对照图6和7，所述机架26上安置有三台伺服电机18、19、21。机架本身安装在传统挖掘机带回转平台的轮胎式或履带式行走机构上，实现空间四自由度的挖掘，回转，卸料等挖掘工作和整机的定位与行走。
挖掘机构进行曲线挖掘工作时，根据挖掘轨迹要求通过编程控制主动杆1和4的两个伺服电机18和19，由于所述挖掘手臂的驱动电机为两个独立的具有良好可控性能的伺服电机，可使输出点13实现工作空间内任意要求的轨迹。实现挖掘轨迹的同时，通过控制铲斗翻转机构的伺服电机21，配合挖掘手臂实现铲斗7的翻转挖掘动作。挖掘动作完成后，通过对挖掘手臂两个伺服电机18和19的控制，实现手臂提升的动作，同时回转平台工作，将手臂回转至堆放土壤的区域。此过程中通过控制铲斗翻转机构的伺服电机21保持反铲式铲斗7的收紧姿态。当反铲式铲斗7回转至堆放区域上方，铲斗翻转机构回收，反铲式铲斗7回转，卸土动作完成。
挖掘机构进行直线平整工作时，可直接根据挖掘轨迹要求编程实现三个伺服电机18、19、21的协调输出，完成直线平整和反铲式铲斗7保持姿态的动作。

Claims (5)

1、一种平面三自由度可控挖掘机构，包括挖掘手臂，铲斗翻转机构，反铲式铲斗和机架，其特征在于：所述挖掘机构的挖掘手臂为平面二自由度可控机构。
2、根据权利要求1所述的平面三自由度可控挖掘机构，其特征在于：所述平面二自由度可控机构由主动杆(1)和(4)，从动杆(2)、传动杆(3)以及机架(26)连接组成，所述主动杆(1)一端通过铰孔(9)与从动杆(2)铰接，另一端通过铰孔(8)铰接在机架(26)上，主动杆(4)一端通过铰孔(12)与传动杆(3)铰接，另一端铰接在机架(26)的铰孔(11)上，所述从动杆(2)为弯杆，中间弯折部分有铰孔(10)，通过铰孔(10)与传动杆(3)铰接。
3、根据权利要求1所述的平面三自由度可控挖掘机构，其特征在于：主动杆(1)和(4)分别由伺服电机(18)和(19)控制，通过编程实现输出端在工作空间内任意轨迹和速度的输出。
4、根据权利要求1所述的平面三自由度可控挖掘机构，其特征在于：所述铲斗翻转机构由单独的伺服电机(21)控制，配合挖掘手臂实现铲斗(7)的翻转，姿态保持与调整等动作。
5、根据权利要求1所述的平面三自由度可控挖掘机构，其特征在于：所述反铲式铲斗(7)背部有上下两个铰孔(15)和(14)，分别与铲斗翻转机构和平面二自由度可控机构铰接。
CN2009101144470A 2009-09-30 2009-09-30 一种平面三自由度可控挖掘机构 Expired - Fee Related CN101666104B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009101144470A CN101666104B (zh) 2009-09-30 2009-09-30 一种平面三自由度可控挖掘机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009101144470A CN101666104B (zh) 2009-09-30 2009-09-30 一种平面三自由度可控挖掘机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101666104A true CN101666104A (zh) 2010-03-10
CN101666104B CN101666104B (zh) 2011-05-18

Family

ID=41802870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009101144470A Expired - Fee Related CN101666104B (zh) 2009-09-30 2009-09-30 一种平面三自由度可控挖掘机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101666104B (zh)

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101899846A (zh) * 2010-08-04 2010-12-01 广西大学 一种平面多自由度可控装载机构
CN102359129A (zh) * 2011-07-07 2012-02-22 广西大学 一种可控多连杆挖掘机构
CN102528818A (zh) * 2011-12-27 2012-07-04 燕山大学 含有复铰的多环耦合连杆工作装置
CN104032779A (zh) * 2014-06-27 2014-09-10 广西大学 具有变胞功能的多连杆可控挖掘机构
CN104047318A (zh) * 2014-06-27 2014-09-17 广西大学 电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构
CN104047316A (zh) * 2014-06-27 2014-09-17 广西大学 具有主动变胞功能的多自由度可控挖掘机构
CN104047308A (zh) * 2014-06-27 2014-09-17 广西大学 一种具有主动变胞功能的多自由度可控挖掘机构
CN104153405A (zh) * 2013-12-13 2014-11-19 中北大学 一种混合驱动可控并联挖掘机构
CN104480983A (zh) * 2014-12-25 2015-04-01 广西大学 一种大臂主动交替变胞的12r可控挖掘机构
CN104594402A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 广西大学 一种含4r-5r大臂摆动机构的双变胞多闭链连杆可控挖掘机构
CN104594406A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 广西大学 一种含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链连杆可控挖掘机构
CN104594414A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 广西大学 一种电磁式主动变胞4r-5r-4r多闭链连杆可控挖掘机构
CN104594405A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 广西大学 一种通过主动变胞实现大臂姿态保持的可控挖掘机构
CN104594413A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 广西大学 一种电磁式主动变胞4r-5r-5r多闭链连杆可控挖掘机构
CN104594408A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 广西大学 一种电磁主动变胞的5r-4r-4r可控挖掘机构
CN104594400A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 广西大学 一种具有变胞功能的可旋转式多连杆可控挖掘机构
CN104631523A (zh) * 2014-12-25 2015-05-20 广西大学 一种电磁主动变胞的5r-6r-4r三闭链可控挖掘机构
CN106320407A (zh) * 2016-09-06 2017-01-11 广西大学 一种多角度大推力挖掘机机构
CN106400862A (zh) * 2016-09-06 2017-02-15 广西大学 串联连杆机构复合高可靠性的装载机
CN106677238A (zh) * 2016-11-30 2017-05-17 广西大学 一种采用伺服电机驱动的活动度可变连杆机构进行工业废料抓装作业方法
CN106703096A (zh) * 2016-11-30 2017-05-24 广西大学 一种含有转动副锁紧装置的变活动度连杆机构进行工业废料抓装作业方法
CN106703095A (zh) * 2016-11-30 2017-05-24 广西大学 一种利用可变自由度连杆机构进行工业废料抓装作业方法
CN106759572A (zh) * 2016-11-30 2017-05-31 广西大学 一种采用伺服电机驱动可变活动度连杆机构进行工业废料抓装作业方法
CN106759571A (zh) * 2016-11-30 2017-05-31 广西大学 一种采用伺服电机驱动可变自由度多连杆机构进行工业废料抓装作业方法
CN106801443A (zh) * 2016-11-28 2017-06-06 广西大学 一种采用伺服电机驱动的连杆式可变自由度抓木机
CN110945187A (zh) * 2017-09-08 2020-03-31 住友重机械工业株式会社 挖土机

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101899846A (zh) * 2010-08-04 2010-12-01 广西大学 一种平面多自由度可控装载机构
CN101899846B (zh) * 2010-08-04 2011-12-07 广西大学 一种平面多自由度可控装载机构
CN102359129A (zh) * 2011-07-07 2012-02-22 广西大学 一种可控多连杆挖掘机构
CN102359129B (zh) * 2011-07-07 2013-05-08 广西大学 一种可控多连杆挖掘机构
CN102528818A (zh) * 2011-12-27 2012-07-04 燕山大学 含有复铰的多环耦合连杆工作装置
CN102528818B (zh) * 2011-12-27 2014-06-11 燕山大学 含有复铰的多环耦合连杆工作装置
CN104153405A (zh) * 2013-12-13 2014-11-19 中北大学 一种混合驱动可控并联挖掘机构
CN104032779A (zh) * 2014-06-27 2014-09-10 广西大学 具有变胞功能的多连杆可控挖掘机构
CN104047318A (zh) * 2014-06-27 2014-09-17 广西大学 电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构
CN104047316A (zh) * 2014-06-27 2014-09-17 广西大学 具有主动变胞功能的多自由度可控挖掘机构
CN104047308A (zh) * 2014-06-27 2014-09-17 广西大学 一种具有主动变胞功能的多自由度可控挖掘机构
CN104594414A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 广西大学 一种电磁式主动变胞4r-5r-4r多闭链连杆可控挖掘机构
CN104594402A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 广西大学 一种含4r-5r大臂摆动机构的双变胞多闭链连杆可控挖掘机构
CN104594406A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 广西大学 一种含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链连杆可控挖掘机构
CN104480983A (zh) * 2014-12-25 2015-04-01 广西大学 一种大臂主动交替变胞的12r可控挖掘机构
CN104594405A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 广西大学 一种通过主动变胞实现大臂姿态保持的可控挖掘机构
CN104594413A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 广西大学 一种电磁式主动变胞4r-5r-5r多闭链连杆可控挖掘机构
CN104594408A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 广西大学 一种电磁主动变胞的5r-4r-4r可控挖掘机构
CN104594400A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 广西大学 一种具有变胞功能的可旋转式多连杆可控挖掘机构
CN104631523A (zh) * 2014-12-25 2015-05-20 广西大学 一种电磁主动变胞的5r-6r-4r三闭链可控挖掘机构
CN106320407A (zh) * 2016-09-06 2017-01-11 广西大学 一种多角度大推力挖掘机机构
CN106400862A (zh) * 2016-09-06 2017-02-15 广西大学 串联连杆机构复合高可靠性的装载机
CN106801443A (zh) * 2016-11-28 2017-06-06 广西大学 一种采用伺服电机驱动的连杆式可变自由度抓木机
CN106677238A (zh) * 2016-11-30 2017-05-17 广西大学 一种采用伺服电机驱动的活动度可变连杆机构进行工业废料抓装作业方法
CN106703096A (zh) * 2016-11-30 2017-05-24 广西大学 一种含有转动副锁紧装置的变活动度连杆机构进行工业废料抓装作业方法
CN106703095A (zh) * 2016-11-30 2017-05-24 广西大学 一种利用可变自由度连杆机构进行工业废料抓装作业方法
CN106759572A (zh) * 2016-11-30 2017-05-31 广西大学 一种采用伺服电机驱动可变活动度连杆机构进行工业废料抓装作业方法
CN106759571A (zh) * 2016-11-30 2017-05-31 广西大学 一种采用伺服电机驱动可变自由度多连杆机构进行工业废料抓装作业方法
CN110945187A (zh) * 2017-09-08 2020-03-31 住友重机械工业株式会社 挖土机
CN110945187B (zh) * 2017-09-08 2022-08-16 住友重机械工业株式会社 挖土机

Also Published As

Publication number Publication date
CN101666104B (zh) 2011-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101666104B (zh) 一种平面三自由度可控挖掘机构
CN102094433B (zh) 一种混合驱动可控挖掘机构
CN101899846B (zh) 一种平面多自由度可控装载机构
CN103851040B (zh) 一种挖掘机的能量再生系统及挖掘机
CN103790191A (zh) 混合驱动变胞机构挖掘机械
CN103132550B (zh) 一种离散有限变速输入多自由度机构式挖掘机
CN206346237U (zh) 挖掘机用可旋转三节臂结构
CN201901887U (zh) 一种混合驱动可控挖掘机构
CN205134402U (zh) 可控机构式连杆码垛臂
CN201581424U (zh) 挖掘破碎双功能液压挖掘机
CN104294868A (zh) 一种具有主动变胞功能的多自由度可控装载机构
CN201943097U (zh) 一种机械式电动挖掘机构
CN102080391B (zh) 一种机械式电动挖掘机构
CN101158165A (zh) 双动力液压挖掘机
CN200940273Y (zh) 一种小型液压挖掘机及挖掘装载机的工作机具快换装置
CN201588232U (zh) 一种平面三自由度可控挖掘机构
CN203514386U (zh) 挖斗及挖掘机
CN204059449U (zh) 一种破碎挖掘装置
CN110241877B (zh) 一种推土铲与底架自动同步变幅的挖掘机底盘总成结构
CN104452841A (zh) 一种具有主动变胞功能的多连杆可控装载机构
CN102979115A (zh) 家用悬挂式液压挖掘机
CN207974178U (zh) 一种链斗式挖沟机用单自由度电控举升机构
CN105926546A (zh) 富浆胶凝砂砾石注浆振捣一体化设备
CN202164643U (zh) 挖掘机快换接头
CN201730122U (zh) 一种平面多自由度可控装载机构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110518

Termination date: 20160930

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee