CN101922163B - 多功能万向快接器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能万向快接器，它包括上连接架、摆动装置、回转减速装置、快接装置、液压控制阀组及与液压控制阀组相连的电控系统；回转减速装置的上面分别与上连接架、液压控制阀组相连；回转减速装置的下面连接有快接装置、侧面连接有摆动装置。本发明的万向快接连接器既能绕自身360°旋转，又能以属具自身中性平面±40°左右倾斜，同时辅助主机斗杆油缸伸缩上下120°旋转，从而实现对空间三个坐标轴X、Y、Z三个自由度的旋转复合运动。同时，由于具有快速更换属具功能，拓展了主机的工作范围及高效便捷作业能力，能够实现下接属具全方位、多角度的作业，大大提高了主机的作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种多功能万向快接器，尤其涉及一种用于实现挖掘机、装载机、固定式液压破碎机、拆除机器人的工作装置与各种属具之间的过渡连接装置，属于工程机械技术领域。
背景技术
目前，现有的挖掘机在更换各种机具时，通常采用快换接头或直接用销轴来连接，但它仅仅局限于快换的功能，并不能改变挖掘机机具本身单一的作业方向。因此在受到工作范围限制时，或需要进行较复杂形状的作业时，需要不断调整整机的工作位姿进行作业，且可能达不到使用效果，从而限制了挖掘机更多功能的发挥，使劳动生产率降低，作业成本增加。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种多功能万向快接器，能够实现挖掘机、装载机、固定式液压破碎机、拆除机器人等工作主机快速更换各种属具，并使属具实现绕空间X、Y、Z三个自由度旋转运动。同时，拓展了主机的工作范围及高效便捷作业能力，大大提高了主机的作业效率。
本发明的多功能万向快接器，其特征是：它包括上连接架、摆动装置、回转减速装置、快接装置、液压控制阀组及与液压控制阀组相连的电控系统；回转减速装置的上面分别与上连接架、液压控制阀组相连；回转减速装置的下面连接有快接装置、侧面连接有摆动装置。
回转减速装置主要由箱体，固定在箱体外部的液压马达，箱体内的蜗杆、蜗轮、滑动支撑、铜滑动面组成；蜗杆与蜗轮相啮合，蜗杆通过其两端的滑动轴承与箱体相配合，其一端与液压马达连接；蜗杆与其上面的滑动支撑通过螺栓固定成一体；铜滑动面设置在滑动支撑的台阶下平面与箱体之间，其上开有润滑油槽。
摆动装置由一个摆动油缸、两个平衡阀、一个阀块、两个油缸固定座组成；摆动油缸与阀块制做成一整体，平衡阀安装在阀块上；摆动油缸头部内的关节轴承与箱体外侧的耳板通过销轴连接；其中部两轴分别与两个油缸固定座通过销连接，油缸固定座固定在上连接架的连接板的外侧上。
快接装置由下连接架、回转盘、设置在下连接架中的快换装置组成；下连接架是由前后两个端板、左右两个侧板组成的框架；回转盘固定在下连接架的上方，它通过平键与蜗轮连接，并通过螺栓与蜗轮、滑动支撑连接成一体，其回转中心与箱体的回转中心相重合。此快换装置可以实现对属具如：挖斗、铲斗、抓斗、夹斗、液压剪等的快速更换连接。
液压控制阀组包括四组换向阀、溢流阀、阀块、回转接头；换向阀、溢流阀安装在阀块上，阀块固定在箱体上表面；回转接头位于滑动支撑的中心孔内，其外壳体固定于阀块上，其内回转体与回转盘固定连接。
当摆动油缸伸缩时，带动箱体及下连接架绕销轴转动，从而实现以X轴为中心的±40°摆动。摆动油缸的往返速度通过平衡阀进行调节。
当液压马达工作时，它带动蜗杆旋转，蜗杆将动力传给与之相啮合的蜗轮，蜗轮带动与其固定连接的回转盘并进一步带动下连接架下方连接的属具绕箱体的回转中心线旋转，从而实现以Z轴为中心的360°回转。
所以，本发明的万向快接连接器既能绕自身±360°旋转，又能以属具自身中性平面±40°左右倾斜，同时辅助主机斗杆油缸伸缩上下120°旋转，从而实现对空间三个坐标轴X、Y、Z三个自由度的旋转复合运动。同时，由于具有快速更换属具功能，拓展了主机的工作范围及高效便捷作业能力，能够实现下接属具全方位、多角度的作业，大大提高了主机的作业效率。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是万向快接连接器的立体图；
图2是万向快接连接器的主视图；
图3是万向快接连接器的俯视图；
图4是万向快接连接器的左视图；
图5是沿图4中A-A线的剖视图；
图6是快换装置一种方式的仰视图；
图7是快换装置另一种方式的主视图；
图8是快换装置另一种方式的仰视图；
图9是摆动装置另一种方式的左视图。
具体实施方式
从图1、图2可知，本发明的多功能万向快接器，它包括上连接架4、摆动装置、回转减速装置、快接装置、液压控制阀组及与液压控制阀组相连的电控系统；回转减速装置的上面分别与上连接架4、液压控制阀组相连；回转减速装置的下面连接有快接装置、侧面连接有摆动装置。
从图2、图3和图5可知，回转减速装置主要由箱体1，固定在箱体1外部的液压马达25，箱体1内的蜗杆27、蜗轮17、滑动支撑15、铜滑动面16组成；蜗杆27与蜗轮17相啮合，蜗杆27通过其两端的滑动轴承26、28与箱体1相配合，其一端与液压马达25连接；蜗杆17与其上面的滑动支撑15通过螺栓19固定成一体；铜滑动面16设置在滑动支撑15的台阶下平面与箱体1之间，其上开有润滑油槽。
从图2、图3和图5可知，上连接架4是由前后两个端板、左右两个侧板组成的框架；其左右两侧板下方的连接轴与箱体1上部左右两端的U型耳座通过销轴21相连。
从图2可知，摆动装置由一个摆动油缸11、两个平衡阀9、一个阀块10、两个油缸固定座12组成；摆动油缸11与阀块10制做成一整体，平衡阀9安装在阀块10上；摆动油缸11头部内的关节轴承与箱体1外侧的耳板通过销轴7连接；其中部两轴分别与两个油缸固定座12通过销连接，油缸固定座12固定在上连接架4的连接板的外侧上。即摆动油缸11采用的是头部耳环型，中间销轴型的固定方式。
从图4可知，摆动装置为一套，它安装在箱体1的一侧。此种方式适用于液压挖掘机的规格较小时。
从图9可知，作为本发明的一种优选方式，摆动装置为两套，即摆动油缸11为两个，对称地安装在箱体1的两侧。此种方式适用于挖掘机的规格较大时，此时的两个油缸通过并联方式连接，即一个油缸的有杆腔与另一油缸无杆腔相通，使两个油缸的伸缩同步。当油缸做伸缩运动时，箱体及下连接架随着油缸的伸缩实现±40°的倾斜摆动。
从图2、图5可知，快接装置由下连接架8、回转盘22、设置在下连接架8中的快换装置组成；下连接架8是由前后两个端板、左右两个侧板组成的框架；回转盘22固定在下连接架8的上方，它通过平键20与蜗轮17连接，并通过螺栓19与蜗轮17、滑动支撑15连接成一体，其回转中心与箱体1的回转中心相重合。平键20在起定位作用的同时还能承担旋转扭矩。
其中的快换装置分为两种形式：
图5、图6表示的是其中的一种，它包括快换油缸18、快换头架24、销轴29、快换头2、弹簧23；快换头架24连在快换油缸18的活塞杆上，销轴29固定在下连接架8的左侧板上，其从快换油缸18后端耳孔中穿过；弹簧23位于快换油缸18的两侧，其一端与下连接架8的左侧板相连，另一端与快换头2相连；快换头2从下连接架8的右侧板6中穿过。此种情况是通过快换油缸18的伸缩实现下接属具的快速连接：快换油缸18进出油口通过液压软管与回转接头14油口连接供油，它的两腔常通高压油，利用两腔面积差动锁紧。当需卸载机具时，控制换向阀使油缸有杆腔进高压油，无杆腔通回油，快换油缸18回收压缩弹簧23，使快换头2缩回。缩弹簧23有一定预压缩量，确保快换油缸18在卸压状况下，属具不会脱落，从而提高产品安全性。在此种情况下可以实现在不停机的状况下快速更换属具。
图7、图8表示的是其中的另一种，它包括伸缩头架31、扳销32、快换头2、弹簧23；扳销32通过轴33连接在下连接架8的左侧板34上；扳销32上端加工有一个孔，另一端与伸缩头架31的楔面相接触；弹簧23位于伸缩头架31的两侧，其一端装于伸缩头架31中，另一端装于弹簧后座35中；快换头2的一头与弹簧23相连，另一端从左侧板34中穿过。此种情况是利用杠杆原理实现下接属具的快速连接：当更换外属器具时，将撬棍插入扳销32孔中，向下扳动使其绕轴33转动，使伸缩头架31的楔面压缩弹簧23使快换头2缩回。当扳销32与楔面上端面接触限位使弹簧23处于压缩状态。此时将属具插入，向上摆动扳销32，快换头2在弹簧力的作用下锁紧属具，完成快速安装。
从图2、图5可知，液压控制阀组包括四组换向阀13、溢流阀3、阀块30、回转接头14；换向阀13、溢流阀3安装在阀块30上，阀块30固定在箱体1上表面；回转接头14位于滑动支撑15的中心孔内，其外壳体固定于阀块30上，其内回转体与回转盘22固定连接。这样，当蜗杆27旋转时，带动蜗轮17、回转盘22一起转动，从而带动回转接头14的内回转体随下连接架8一起旋转，回转接头14的外壳体静止不动。
当摆动油缸11伸缩时，带动箱体1及下连接架8绕销轴7、21转动，从而实现以X轴为中心的±40°摆动。摆动油缸11的往返速度通过平衡阀9进行调节。
当液压马达25工作时，它带动蜗杆27旋转，蜗杆27将动力传给与之相啮合的蜗轮17，蜗轮17带动与其固定连接的回转盘22并进一步带动下连接架8绕箱体1的回转中心线旋转，从而实现以Z轴为中心的360°回转。
本发明的万向快接连接器通过上部的上连接架4与主机连接，其连接方式有两种：一种通过销轴5与主机的斗杆和连杆连接，一种将销轴5与上连接架焊接成一体，上接普通挖掘机快换接头。
装配时，用液压胶管将各油路导通，并接通控制电路。在实施作业的过程中，操作者在驾驶室内通过电控操作系统控制液压阀组，实现液压阀组中的换向阀的换向。当液压马达25通油时，带动蜗杆27绕X轴旋转，带动蜗轮17绕Z轴作回转运动，并具有自锁功能。由于蜗轮17通过回转盘22与下连接架8固结为一体，从而使机具绕Z轴作±360°的旋转；同时，当摆动油缸11通油时，通过油缸的伸缩，使箱体1及下连接架8可以X轴为中心进行摆动，其摆动角度约为±40°。另外辅助挖掘机转锤油缸的伸缩运动，使万向快接连接器及下端所有机构能绕Y轴旋转。
所以，本发明的万向快接连接器既能绕自身±360°旋转，又能以属具自身中性平面±40°左右倾斜，同时辅助主机斗杆油缸伸缩上下120°旋转，从而实现对空间三个坐标轴X、Y、Z三个自由度的旋转复合运动。同时，由于具有快速更换属具功能，拓展了主机的工作范围及高效便捷作业能力，能够实现下接属具全方位、多角度的作业，大大提高了主机的作业效率。
Claims (8)
1.一种多功能万向快接器，其特征是：它包括上连接架(4)、摆动装置、回转减速装置、快接装置、液压控制阀组及与液压控制阀组相连的电控系统；回转减速装置的上面分别与上连接架(4)、液压控制阀组相连；回转减速装置的下面连接有快接装置、侧面连接有摆动装置；所述的回转减速装置主要由箱体(1)，固定在箱体(1)外部的液压马达(25)，箱体(1)内的蜗杆(27)、蜗轮(17)、滑动支撑(15)、铜滑动面(16)组成；蜗杆(27)与蜗轮(17)相啮合，蜗杆(27)通过其两端的滑动轴承(26)、(28)与箱体(1)相配合，其一端与液压马达(25)连接；蜗轮(17)与其上面的滑动支撑(15)通过螺栓(19)固定成一体；铜滑动面(16)设置在滑动支撑(15)的台阶下平面与箱体(1)之间，其上开有润滑油槽。
2.根据权利要求1所述的万向快接器，其特征是：所述的上连接架(4)是由前后两个端板、左右两个侧板组成的框架；其左右两侧板下方的连接轴与箱体(1)上部左右两端的U型耳座通过销轴(21)相连。
3.根据权利要求1所述的万向快接器，其特征是：所述的摆动装置由一个摆动油缸(11)、两个平衡阀(9)、一个阀块(10)、两个油缸固定座(12)组成；摆动油缸(11)与阀块(10)制做成一整体，平衡阀(9)安装在阀块(10)上；摆动油缸(11)头部内的关节轴承与箱体(1)外侧的耳板通过销轴(7)连接；其中部两轴分别与两个油缸固定座(12)通过销连接，油缸固定座(12)固定在上连接架(4)的连接板的外侧上。
4.根据权利要求1或3所述的万向快接器，其特征是：所述的摆动装置为一套时，安装在箱体(1)的一侧；摆动装置为两套时，对称地安装在箱体(1)的两侧。
5.根据权利要求1所述的万向快接器，其特征是：所述的快接装置由下连接架(8)、回转盘(22)、设置在下连接架(8)中的快换装置组成；下连接架(8)是由前后两个端板、左右两个侧板组成的框架；回转盘(22)固定在下连接架(8)的上方，它通过平键(20)与蜗轮(17)连接，并通过螺栓(19)与蜗轮(17)、滑动支撑(15)连接成一体，其回转中心与箱体(1)的回转中心相重合。
6.根据权利要求5所述的万向快接器，其特征是：所述的快换装置包括快换油缸(18)、快换头架(24)、销轴(29)、快换头(2)、弹簧(23)；快换头架(24)连在快换油缸(18)的活塞杆上，销轴(29)固定在下连接架(8)的左侧板上，其从快换油缸(18)后端耳孔中穿过；弹簧(23)位于快换油缸(18)的两侧，其一端与下连接架(8)的左侧板相连，另一端与快换头(2)相连；快换头(2)从下连接架(8)的右侧板(6)中穿过。
7.根据权利要求5所述的万向快接器，其特征是：所述的快换装置包括伸缩头架(31)、扳销(32)、快换头(2)、弹簧(23)；扳销(32)通过轴(33)连接在下连接架(8)的左侧板(34)上；扳销(32)上端加工有一个孔，另一端与伸缩头架(31)的楔面相接触；弹簧(23)位于伸缩头架(31)的两侧，其一端装于伸缩头架(31)中，另一端装于弹簧后座(35)中；快换头(2)的一头与弹簧(23)相连，另一端从左侧板(34)中穿过。
8.根据权利要求5所述的万向快接器，其特征是：所述的液压控制阀组包括四组换向阀(13)、溢流阀(3)、阀块(30)、回转接头(14)；换向阀(13)、溢流阀(3)安装在阀块(30)上，阀块(30)固定在箱体(1)上表面；回转接头(14)位于滑动支撑(15)的中心孔内，其外壳体固定于阀块(30)上，其内回转体与回转盘(22)固定连接。
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