CN102561419B - 三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机，包括车体、动臂、铲斗、六根主动杆、六根连杆和六台伺服电机，其动臂能实现独立的三维转动，铲斗能实现独立的三维转动，整个装载机能实现空间六活动度的运动输出。此种空间可控机构式装载机能有效克服液压装载机液压元件加工精度要求高、维修保养成本高、可靠度难保证、容易漏油等缺点，还能解决平面装载机只能实现平面内的轨迹输出，导致的动作不够灵活、工作空间有限、工作效率低等问题。

Description

三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机

技术领域

本发明涉及装载机领域，特别是一种三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机。

背景技术

装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。传统的装载机多为液压传动式，存在着液压系统零部件加工装配要求高、寿命不长、漏油、维护保养成本高等工程机械领域长期未能解决的问题，且现有装载机的装载执行机构多为平面机构，通过动臂液压缸的驱动实现动臂的抬升和下降，摇臂液压缸的驱动实现铲斗的翻转。由于其结构限制，这类液压装载机的动臂和铲斗均只能实现平面内单活动度的运动输出，故还必须配合行走装置才能完成铲装、抬升、卸载等装载任务。平面的可控机构式装载机亦存在这样的问题。故在环境恶劣、空间狭小的施工工地以及需要快速铲运、清障的突发事故救援现场，传统的平面装载机存在着输出动作不够灵活、作业空间有限、工作效率低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机，由可控电机驱动，连杆传动，各零部件加工装配要求低，能有效克服液压装载机液压元件加工精度要求高、维修保养成本高、可靠度难保证、容易漏油等缺点，还能很好解决平面装载机只能实现平面内的轨迹输出，导致的动作不够灵活、工作空间有限、工作效率低等问题。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机，包括车体、动臂、铲斗、第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、第四主动杆、第五主动杆、第六主动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机、第五伺服电机和第六伺服电机，其结构和连接方式为：

动臂一端通过第一球面副与车体连接，另一端通过第二球面副与铲斗连接，第一主动杆一端通过第一转动副与固结在车体上的第一伺服电机连接，另一端通过第三球面副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第四球面副与动臂连接，第二主动杆一端通过第二转动副与固结在车体上的第二伺服电机连接，另一端通过第五球面副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第六球面副与动臂连接，第三主动杆一端通过第三转动副与固结在车体上的第三伺服电机连接，另一端通过第七球面副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第八球面副与动臂连接，第四主动杆一端通过第四转动副与固结在车体上的第四伺服电机连接，另一端通过第九球面副与第四连杆一端连接，第四连杆另一端通过第十球面副与铲斗连接，第五主动杆一端通过第五转动副与固结在车体上的第五伺服电机连接，另一端通过第十一球面副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第十二球面副与铲斗连接，第六主动杆一端通过第六转动副与固结在车体上的第六伺服电机连接，另一端通过第十三球面副与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十四球面副与铲斗连接。

本发明的突出优点在于：

1、由可控电机驱动，连杆传动，各零部件加工装配要求低，能有效克服液压装载机液压元件加工精度要求高、维修保养成本高、可靠度难保证、容易漏油等缺点。

2、动臂能实现独立的三维转动，铲斗能实现独立的三维转动，整个装载机能实现空间六活动度的运动，机构输出轨迹灵活、工作空间大、工作效率高，能在环境恶劣、空间狭小的施工工地以及需要快速装载、清障、平整的突发事故救援现场能发挥较好作用。

附图说明

图1为本发明所述三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机的第一结构示意图。

图2为本发明所述三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机的第二结构示意图。

图3为本发明所述三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机的第一种工作状态示意图。

图4为本发明所述三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机的第二种工作状态示意图。

图5为本发明所述三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机的第三种工作状态示意图。

图6为本发明所述三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机的第四种工作状态示意图。

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和图2，三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机，包括车体1、动臂2、铲斗3、第一主动杆4、第二主动杆6、第三主动杆8、第四主动杆10、第五主动杆12、第六主动杆14、第一连杆5、第二连杆7、第三连杆9、第四连杆11、第五连杆13、第六连杆15、第一伺服电机36、第二伺服电机37、第三伺服电机38、第四伺服电机39、第五伺服电机40和第六伺服电机41，其结构和连接方式为：

动臂2一端通过第一球面副34与车体1连接，另一端通过第二球面副35与铲斗3连接，第一主动杆4一端通过第一转动副16与固结在车体1上的第一伺服电机36连接，另一端通过第三球面副17与第一连杆5一端连接，第一连杆5另一端通过第四球面副18与动臂2连接，第二主动杆6一端通过第二转动副19与固结在车体1上的第二伺服电机37连接，另一端通过第五球面副20与第二连杆7一端连接，第二连杆7另一端通过第六球面副21与动臂2连接，第三主动杆8一端通过第三转动副22与固结在车体1上的第三伺服电机38连接，另一端通过第七球面副23与第三连杆9一端连接，第三连杆9另一端通过第八球面副24与动臂2连接，第四主动杆10一端通过第四转动副25与固结在车体1上的第四伺服电机39连接，另一端通过第九球面副26与第四连杆11一端连接，第四连杆11另一端通过第十球面副27与铲斗3连接，第五主动杆12一端通过第五转动副28与固结在车体1上的第五伺服电机40连接，另一端通过第十一球面副29与第五连杆13一端连接，第五连杆13另一端通过第十二球面副30与铲斗3连接，第六主动杆14一端通过第六转动副31与固结在车体1上的第六伺服电机41连接，另一端通过第十三球面副32与第六连杆12一端连接，第六连杆12另一端通过第十四球面副33与铲斗3连接。

对照图3，三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机在第一伺服电机36、第二伺服电机37、第三伺服电机38、第四伺服电机39、第五伺服电机40、第六伺服电机41的联合驱动下实现正前方铲装作业的工作状态示意图。

对照图4，三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机在第一伺服电机36、第二伺服电机37、第三伺服电机38、第四伺服电机39、第五伺服电机40、第六伺服电机41的联合驱动下实现正前方举升作业的工作状态示意图。

对照图5，三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机在第一伺服电机36、第二伺服电机37、第三伺服电机38、第四伺服电机39、第五伺服电机40、第六伺服电机41的联合驱动下实现右侧卸载作业的工作状态示意图。

对照图6，三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机在第一伺服电机36、第二伺服电机37、第三伺服电机38、第四伺服电机39、第五伺服电机40、第六伺服电机41的联合驱动下实现左侧卸载作业的工作状态示意图。

Claims (1)

1.三维转动动臂三维转动铲斗空间可控机构式装载机，包括车体、动臂、铲斗、第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆、第四主动杆、第五主动杆、第六主动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机、第五伺服电机和第六伺服电机，其结构和连接方式为：

动臂一端通过第一球面副与车体连接，另一端通过第二球面副与铲斗连接，第一主动杆一端通过第一转动副与固结在车体上的第一伺服电机连接，另一端通过第三球面副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第四球面副与动臂连接，第二主动杆一端通过第二转动副与固结在车体上的第二伺服电机连接，另一端通过第五球面副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第六球面副与动臂连接，第三主动杆一端通过第三转动副与固结在车体上的第三伺服电机连接，另一端通过第七球面副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第八球面副与动臂连接，第四主动杆一端通过第四转动副与固结在车体上的第四伺服电机连接，另一端通过第九球面副与第四连杆一端连接，第四连杆另一端通过第十球面副与铲斗连接，第五主动杆一端通过第五转动副与固结在车体上的第五伺服电机连接，另一端通过第十一球面副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第十二球面副与铲斗连接，第六主动杆一端通过第六转动副与固结在车体上的第六伺服电机连接，另一端通过第十三球面副与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十四球面副与铲斗连接。

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