CN102720227B - 含有加长臂的运动冗余正铲挖掘机构 - Google Patents

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Abstract

一种含有加长臂的运动冗余正铲挖掘机构，其机架、动臂、加长臂、斗杆、铲斗依次铰接形成一个串联机构，四对驱动液压缸完全对称布置在上述串联机构的两侧。机架与动臂下端铰接，动臂的上端与加长臂一端铰接，加长臂的另一端与斗杆的一端铰接，斗杆的另一端与铲斗的一部位铰接；铲斗另一部位与一对铲斗液压缸的一端铰接，一对铲斗液压缸的另一端则与上述加长臂中部铰接；上述动臂中部与一对动臂液压缸的一端铰接，该一对动臂液压缸的另一端与机架铰接；上述斗杆与一对斗杆液压缸的一端铰接，一对斗杆液压缸的另一端与机架铰接；一对带来运动冗余的液压缸有多种连接方式。本发明具有运动冗余，驱动力臂大，空中空间大，能实现重载挖掘的特点。

Description

含有加长臂的运动冗余正铲挖掘机构
技术领域
本发明涉及一种挖掘机，特别是一种用于正铲液压挖掘机构。
背景技术
大型正铲液压挖掘机是露天煤矿采掘的主要工具，其挖掘工作装置是完成挖掘机各项功能的主要构件，国内对液压正铲挖掘机工作装置的研究较少，中国专利CN200520035287.8涉及一种液压挖掘机正铲作业装置水平推压机构，特点是铲斗油缸活塞杆与动臂前端铰接，斗杆后部与动臂前端铰接，铲斗与斗杆前端铰接，铲斗与铲斗油缸缸筒端部铰接，铰点在空中构成了四边形结构的四杆机构。国外的主要生产厂家有特雷克斯(Terex),卡特彼勒 (CATERPILLR)、日立(HITACHI)和利勃海尔(LIEBHERR)等。其中影响力较大的是特雷克斯(Terex)公司生产的含有“强力三角”构件的液压挖掘机。虽然国外的厂家的正铲液压挖掘机技术较为成熟，但他们的产品结构较为单一，驱动力臂小而导致能耗大的问题始终没有得到解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能耗低的含有加长臂的运动冗余正铲挖掘机构。该机构包含有机架、动臂、加长臂、斗杆、铲斗以及四对液压缸；机架、动臂、加长臂、斗杆、铲斗依次铰接形成一个串联机构，四对驱动液压缸完全对称布置在上述串联机构的两侧，动臂下端与机架铰接，该动臂的上端与加长臂一端铰接，该加长臂的另一端与斗杆的一端铰接，该斗杆的另一端与铲斗的一部位铰接；该铲斗另一部位与一对铲斗液压缸的一端铰接，该一对铲斗液压缸的另一端则与上述加长臂中部铰接；上述动臂中部与一对动臂液压缸的一端铰接，该一对动臂液压缸的另一端与机架铰接；上述斗杆与一对斗杆液压缸的一端铰接，该一对斗杆液压缸的另一端与机架铰接。一对带来运动冗余的液压缸有如下结构方式：该液压缸的一端与斗杆铰接，其另一端与机架铰接；该液压缸的一端与斗杆铰接，其另一端与动臂铰接；该液压缸的一端与加长臂铰接，其另一端与机架铰接；该液压缸的一端与加长臂铰接，其另一端与动臂铰接；该液压缸的一端与动臂铰接，其另一端与机架铰接。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、驱动力臂大，较小的驱动力便能驱动负载，从而能降低能耗。
2、本发明中铲斗的自由度为3，工作装置的自由度为4，驱动数目为4，驱动数目大于铲斗自由度，这样的工作装置具有运动冗余特性，可以避开机器人内部奇异位形，提高其灵活性、避障能力及动力特性。
3、含有加长臂，增大了末端执行器铲斗的作用范围，可以在较大的工作空间内实现重载挖掘功能。
附图说明
图1是本发明实施例1的立体示意简图。
图2是本发明实施例2的立体示意简图。
图3是本发明实施例3的立体示意简图。
图4是本发明实施例4的立体示意简图。
图5是本发明实施例5的立体示意简图。
具体实施方式
实施例1
在图1所示的含有加长臂的运动冗余正铲挖掘机构实施例1的立体示意简图中，机架1与动臂3下端通过铰链R1铰接，该动臂的上端与加长臂4一端通过铰链R3铰接，该加长臂的另一端与斗杆5的一端通过铰链R5铰接，该斗杆的另一端与铲斗6一部位通过铰链R8铰接。该铲斗另一部位与一对铲斗液压缸7的缸套端部通过铰链R9铰接，该一对铲斗液压缸活塞杆端部与上述加长臂中部通过铰链R4铰接。上述动臂中部与一对动臂液压缸2的缸套端部通过铰链R2铰接，该一对动臂液压缸的活塞杆端部与机架通过铰链R12铰接。上述斗杆的中部与斗杆液压缸8的活塞杆端部通过铰链R7铰接，该一对斗杆液压缸的缸套端部与机架通过铰链R10铰接。一对带来运动冗余的驱动液压缸9的缸套端部与机架通过铰链R11铰接，该一对驱动液压缸的活塞杆端部与斗杆上的另一部位通过铰链R6铰接。 
实施例2
在图2所示的含有加长臂的运动冗余正铲挖掘机构实施例2的立体示意简图中，一对带来运动冗余的驱动液压缸9的缸套端部与斗杆5上的另一部位通过铰链R6铰接，该一对驱动液压缸的活塞杆端部与动臂3上的另一部位通过铰链R11铰接。其他部分的连接关系均与实施例1相同。
实施例3
在图3所示的含有加长臂的运动冗余正铲挖掘机构实施例3的立体示意简图中，一对带来运动冗余的驱动液压缸9的缸套端部与加长臂4上的另一部位通过铰链R6铰接，该一对驱动液压缸的活塞杆端部与机架1上的另一部位通过铰链R11铰接。其他部分的连接关系均与实施例1相同。
实施例4
在图4所示的含有加长臂的运动冗余正铲挖掘机构实施例4的立体示意简图中，一对带来运动冗余的驱动液压缸9的缸套端部与加长臂4上的另一部位通过铰链R6铰接，该一对驱动液压缸的活塞杆端部与动臂3上的另一部位通过铰链R11铰接。其他部分的连接关系均与实施例1相同。
实施例5
在图5所示的含有加长臂的运动冗余正铲挖掘机构实施例5的立体示意简图中，一对带来运动冗余的驱动液压缸9的缸套端部与动臂3上的另一部位通过铰链R6铰接，该一对驱动液压缸的活塞杆端部与机架1通过铰链R11铰接。其他部分的连接关系均与实施例1相同。

Claims (1)

1.一种含有加长臂的运动冗余正铲挖掘机构，其包括有机架、动臂、加长臂、斗杆、铲斗以及四对液压缸；机架、动臂、加长臂、斗杆、铲斗依次铰接形成一个串联机构，四对驱动液压缸完全对称布置在上述串联机构的两侧，其特征在于：动臂下端与机架铰接，该动臂的上端与加长臂一端铰接，该加长臂的另一端与斗杆的一端铰接，该斗杆的另一端与铲斗的一部位铰接；该铲斗另一部位与一对铲斗液压缸的一端铰接，该一对铲斗液压缸的另一端则与上述加长臂中部铰接；上述动臂中部与一对动臂液压缸的一端铰接，该一对动臂液压缸的另一端与机架铰接；上述斗杆与一对斗杆液压缸的一端铰接，该一对斗杆液压缸的另一端与机架铰接；一对带来运动冗余的液压缸有五种连接方式：一对带来运动冗余的液压缸的一端与斗杆铰接，其另一端与机架铰接，或一对带来运动冗余的液压缸的一端与斗杆铰接，其另一端与动臂铰接，或一对带来运动冗余的液压缸的一端与加长臂铰接，其另一端与机架铰接，或一对带来运动冗余的液压缸的一端与加长臂铰接，其另一端与动臂铰接，或一对带来运动冗余的液压缸的一端与动臂铰接，其另一端与机架铰接。
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