CN103603386A - 一种新型工作装置及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明属于挖掘机技术领域，具体公开了一种工作装置及挖掘机，该工作装置中的斗杆伸缩和动臂伸缩两级伸缩大大提高了工作装置的工作范围；四连杆机构的应用大大提高了斗杆可旋转角度及整个工作装置的工作范围；动臂油缸放置于平台内部为斗杆大角度回收到动臂下表面上提供了可能，这样既提高了工作装置回收角度及范围，又避免了在斗杆回收状态下作业机具终端刮伤动臂油缸的状况。本发明具有小型挖掘机不具备的大范围作业能力，又具有大型挖掘机不具备的轻量化、小型化和灵活性，其非常适合小型挖掘机大范围作业或大型挖掘机超大范围作业场合，同时在工作装置全部收回状态下，挖掘机体积小、重量轻，运输及行驶高度低，回转半径小，易于行驶和转运。

Description

一种新型工作装置及挖掘机

技术领域

本发明属于挖掘机技术领域，具体涉及一种范围可调式工作装置及安装有工作装置的挖掘机。

背景技术

近年来，大型挖掘机、小型挖掘机以及其它特殊用途大型机器人在各种施工及灾害现场大显神通，为国家基础设施建设和灾害救援贡献力量。然而传统的挖掘机工作装置及机器人机械臂的作业范围受到自身结构的限制，不能多级伸缩甚至不能伸缩，斗杆的转动角度范围很小，严重影响整机的工作范围，而且各工作装置功能单一，复杂工况及地形适应能力差，当工作装置在回收状态时，作业机具终端有时会碰到动臂油缸，损坏动臂油缸，影响整机正常作业，而且大范围作业工作装置重量大、体积大、行驶缓慢、运输困难，而小范围作业工作装置作业范围又受到限制。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种作业范围可调、大范围作业、轻量化、小型化、复杂特殊工况作业以及地形适应能力强的工作装置及能实现可调范围作业、大范围作业、复杂工况作业、特殊工况作业以及复杂地形行驶和作业等的挖掘机。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种新型工作装置，作业机具终端1、伸缩斗杆2、斗杆套筒3、斗杆摇杆4、斗杆连杆5、斗杆油缸6、动臂套筒7、伸缩动臂8和动臂油缸9，其特征在于：动臂油缸9前铰点与伸缩动臂8下铰点铰接；动臂套筒7与伸缩动臂8通过动臂伸缩油缸实现相对平移运动，动臂套筒7后铰点与斗杆油缸6后铰点相铰接，动臂套筒7上铰点与斗杆套筒3前铰点相铰接，动臂套筒7下铰点与斗杆摇杆4下铰点相铰接；斗杆连杆5后铰点与斗杆油缸6前铰点相铰接，斗杆连杆5中铰点与斗杆摇杆4上铰点相铰接，斗杆连杆5前铰点与斗杆套筒3后铰点相铰接；斗杆摇杆4、斗杆连杆5、斗杆套筒3和动臂套筒7构成四连杆机构；伸缩斗杆2与斗杆套筒3通过斗杆伸缩油缸实现相对平移运动，作业机具终端1安装于伸缩斗杆2的前端。

进一步的，所述动臂油缸9主体位于整个平台内部的平台底板上部，动臂油缸9后铰点与平台内部的平台耳板10相铰接。

进一步的，所述四连杆机构包含一个斗杆摇杆4和两个斗杆连杆5，每个斗杆连杆(5)有三个铰点，分别为前铰点、后铰点和中铰点；两个斗杆连杆(5)的前铰点与斗杆套筒(3)后铰点两端相铰接；两个斗杆连杆(5)的后铰点与斗杆油缸(6)前铰点两端相铰接；两个斗杆连杆(5)的中铰点与斗杆摇杆(4)上铰点两端相铰接。

进一步的，所述作业机具终端为铲斗、破碎锤、伐木机、多自由度抓斗、钻机和救援平台等。

一种安装有上述工作装置的挖掘机，工作装置上的伸缩动臂8的上铰点上铰接有一平台耳板10，该平台耳板10与挖掘机机身相连。

进一步的，工作装置上的动臂油缸9主体固定于挖掘机机身底部平台上。

进一步的，挖掘机的底盘为履带式底盘、轮式底盘或步履式底盘。

采用上述技术方案的新型工作装置及安装有工作装置的挖掘机具有以下六个特点：

1.由于上述新型工作装置的动臂及斗杆均能够自由伸缩，因此安装有新型工作装置的挖掘机作业范围大大提高，而且作业范围可以根据作业工况变化适时大范围调节，这是普通挖掘机所不能办到的。

2.由于上述新型工作装置的斗杆套筒与动臂套筒铰接处四连杆机构的应用，大大提高了斗杆套筒的旋转角度及整个工作装置的工作范围，其斗杆的旋转范围远远大于其它挖掘机等机械装备斗杆旋转范围，所以安装有新型工作装置的挖掘机具有更大的作业高度、作业半径以及作业深度，更小的运输高度，更小的回转半径。

3.由于上述工作装置的动臂油缸放置于平台内部，为斗杆大角度回收到动臂下表面上提供了可能，这样既提高了工作装置回收角度及范围，又避免了在斗杆回收状态下作业机具终端刮伤动臂油缸的状况产生。

4.由于上述安装有新型工作装置的挖掘机质量轻、体积小、工作范围大、作业范围可调、快速灵活，可以完成其它小型挖掘机无法完成的大范围作业任务，又可以完成其它大型挖掘机无法完成的狭小区域作业任务，其兼有大型挖掘机大范围作业及小型挖掘机快速、小巧、灵活的优点，解决了大型挖掘机笨重和小型挖掘机作业范围小的缺点。

5.通过安装不同作业机具终端，上述新型工作装置能够完成排爆机器人远距离排爆、挖沟渠挖掘机深度挖掘、抓管挖掘机深沟埋管、破碎挖掘机超高破碎等其它作业机械装备难以完成的远距离多机具作业任务。

6.若上述新型挖掘机的底盘为步履式底盘，其作业机具终端为挖掘机铲斗，上述新型工作装置可以与步履式底盘步履复合完成复杂地形行驶及作业任务，因此上述新型工作装置可以作为救援机器人和抢险机器人完成双级步履式大步幅复杂地形越障作业任务以及复杂工况作业任务等。

附图说明

图1新型工作装置主视示意图；

图2新型工作装置三维示意图；

图3新型工作装置四连杆机构示意图；

图4新型工作装置斗杆最大旋转角度示意图；

图5新型工作装置最大作业高度状态示意图；

图6新型工作装置最大作业半径状态示意图；

图7新型工作装置最大作业深度状态示意图；

图8安装有新型工作装置的挖掘机自行驶过隧道以及运输状态上车示意图；

图9安装有新型工作装置的挖掘机最小回转半径以及停机状态上车示意图。

具体实施方式

参见图1和图2，一种新型工作装置，包括：作业机具终端1、伸缩斗杆2、斗杆套筒3、斗杆摇杆4、斗杆连杆5、斗杆油缸6、动臂套筒7、伸缩动臂8、动臂油缸9和平台耳板10：杆套筒3包含斗杆伸缩油缸，动臂套筒7包含动臂伸缩油缸；动臂油缸9后铰点与平台内部耳板10相铰接，其前铰点与伸缩动臂8下铰点铰接，伸缩动臂8上铰点与平台耳板10铰接，用于连接挖掘机机身；动臂套筒7与伸缩动臂8通过动臂伸缩油缸实现相对平移运动，动臂套筒7后铰点与斗杆油缸6后铰点相铰接，动臂套筒7上铰点与斗杆套筒3前铰点相铰接，动臂套筒7下铰点与斗杆摇杆4下铰点相铰接，斗杆连杆5后铰点与斗杆油缸6前铰点相铰接，斗杆连杆5中铰点与斗杆摇杆4上铰点相铰接，斗杆连杆5前铰点与斗杆套筒3后铰点相铰接，伸缩斗杆2与斗杆套筒3通过斗杆伸缩油缸实现相对平移运动，作业机具终端1安装于伸缩斗杆2的前端。

参见图1和图2，动臂油缸9位于整个平台内部的平台底板上部，其后铰点与平台内部耳板10相铰接，其前铰点与伸缩动臂8下铰点铰接，动臂油缸9伸缩使伸缩动臂8绕伸缩动臂8和与伸缩动臂8铰接的平台耳板10上的铰点旋转；动臂套筒7与伸缩动臂8通过动臂伸缩油缸实现相对平移运动；伸缩斗杆2与斗杆套筒3通过斗杆伸缩油缸实现相对平移运动；斗杆油缸6后铰点与动臂套筒7后铰点相铰接，动臂套筒7、斗杆摇杆4、斗杆连杆5、斗杆套筒3构成四连杆机构，斗杆油缸6伸缩使四连杆机构变动，实现斗杆套筒3绕斗杆套筒3与动臂套筒7铰接点大角度旋转。

参见图3和图4，斗杆摇杆4、斗杆连杆5、斗杆套筒3和动臂套筒7所组成的四连杆机构包含一个斗杆摇杆4和两个斗杆连杆5，而传统的类似于作业机具终端与斗杆之间的四连杆机构则包含两个摇杆和一个连杆。如图3所示，每个斗杆连杆5有三个铰点，分别为前铰点、后铰点和中铰点；两个斗杆连杆5的前铰点与斗杆套筒3后铰点两端相铰接；两个斗杆连杆5的后铰点与斗杆油缸6前铰点两端相铰接；两个斗杆连杆5的中铰点与斗杆摇杆4上铰点两端相铰接，而传统四连杆的连杆有两个铰点。图4中的斗杆摇杆4、斗杆连杆5、斗杆套筒3和动臂套筒7所组成的四连杆机构其各铰点布置更合理、结构形式更紧凑、在满足斗杆输出力矩的条件下，提供更大的斗杆可旋转角度。如图4所示，斗杆的可旋转角度最大值为123°。该四连杆机构在斗杆套筒3和动臂套筒7之间的有限的空间内，能够避免结构干涉，而传统四连杆机构易产生结构干涉现象，此外在工作装置尺寸不变的条件下，斗杆摇杆4、斗杆连杆5、斗杆套筒3和动臂套筒7所组成的四连杆机构其紧凑的结构形式能更大程度的节省空间用来提高伸缩斗杆2和伸缩动臂8的伸缩量。

如图5所示，动臂油缸9全部伸出，斗杆油缸6全部缩回，带动斗杆可旋转角度最大，新型工作装置处于最大作业高度状态，其作业高度远远大于普通挖掘机工作装置等其它机械臂。

如图6所示，动臂油缸9伸出一定长度，斗杆油缸6全部缩回，带动斗杆可旋转角度最大，新型工作装置处于最大作业半径状态，其作业半径远远大于普通挖掘机工作装置等其它机械臂。

如图7所示，动臂油缸9全部缩回，斗杆油缸6伸出一定长度，伸缩动臂8绕伸缩动臂8和与伸缩动臂8铰接的平台耳板10上的铰点旋转至最低，新型工作装置处于最大作业深度状态，其作业深度远远大于普通挖掘机工作装置等其它机械臂。

如图8和9所示，本发明还提供了一种新型挖掘机，其工作装置为上述新型工作装置，工作装置的伸缩动臂8上铰接的平台耳板10与挖掘机机身连接，新型工作装置结构和技术效果与上述叙述完全吻合，故不再赘述。

图8中，动臂油缸9伸出一定长度，斗杆油缸6全部伸出，新型工作装置处于最小运输及行驶高度状态，安装有新型工作装置的挖掘机运输及行驶高度很低，易于穿越高度很低的隧道及山洞。

图9中，动臂油缸9全部伸出，斗杆油缸6全部伸出，新型工作装置处于最小回转半径状态，安装有新型工作装置的挖掘机平台易于回转及小范围作业。

以上所述仅为本发明示意图的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何工程机械领域、带有机械臂的机器人领域以及其它机械相关领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种工作装置，包括：作业机具终端(1)、伸缩斗杆(2)、斗杆套筒(3)、斗杆摇杆(4)、斗杆连杆(5)、斗杆油缸(6)、动臂套筒(7)、伸缩动臂(8)和动臂油缸(9)，其特征在于：动臂油缸(9)前铰点与伸缩动臂(8)下铰点铰接；动臂套筒(7)与伸缩动臂(8)通过动臂伸缩油缸实现相对平移运动，动臂套筒(7)后铰点与斗杆油缸(6)后铰点相铰接，动臂套筒(7)上铰点与斗杆套筒(3)前铰点相铰接，动臂套筒(7)下铰点与斗杆摇杆(4)下铰点相铰接；斗杆连杆(5)后铰点与斗杆油缸(6)前铰点相铰接，斗杆连杆(5)中铰点与斗杆摇杆(4)上铰点相铰接，斗杆连杆(5)前铰点与斗杆套筒(3)后铰点相铰接；斗杆摇杆(4)、斗杆连杆(5)、斗杆套筒(3)和动臂套筒(7)构成四连杆机构；伸缩斗杆(2)与斗杆套筒(3)通过斗杆伸缩油缸实现相对平移运动，作业机具终端1安装于伸缩斗杆(2)的前端。

2.如权利要求1所述的工作装置，所述动臂油缸(9)主体位于整个平台内部的平台底板上部，动臂油缸(9)后铰点与平台内部的平台耳板(10)相铰接。

3.如权利要求1所述的工作装置，所述四连杆机构包含一个斗杆摇杆(4)和两个斗杆连杆(5)，每个斗杆连杆(5)有三个铰点，分别为前铰点、后铰点和中铰点；两个斗杆连杆(5)的前铰点与斗杆套筒(3)后铰点两端相铰接；两个斗杆连杆(5)的后铰点与斗杆油缸(6)前铰点两端相铰接；两个斗杆连杆(5)的中铰点与斗杆摇杆(4)上铰点两端相铰接。

4.如权利要求1、2或3所述的工作装置，所述作业机具终端为铲斗、破碎锤、伐木机、多自由度抓斗、钻机或救援平台。

5.一种安装有权利要求1所述工作装置的挖掘机，工作装置上的伸缩动臂(8)的上铰点上铰接有一平台耳板(10)，该平台耳板(10)与挖掘机机身相连。

6.如权利要求5所述的挖掘机，工作装置上的动臂油缸(9)主体固定于挖掘机机身底部平台上。

7.如权利要求5或6所述的挖掘机，所述挖掘机的底盘为履带式底盘、轮式底盘或步履式底盘。

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