CN103787204A - 两自由度七杆混合驱动正面吊运起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两自由度七杆混合驱动正面吊运起重机，包括吊臂、吊臂俯仰机构和吊臂摆动机构，吊臂的俯仰臂下端于车架中部铰连，吊臂的摆动臂铰连于俯仰臂上；吊臂俯仰机构包括俯仰摇杆和俯仰连杆，俯仰摇杆的下端于车架前部铰连，俯仰连杆的后端与俯仰臂的臂体铰连，俯仰摇杆与俯仰连杆的其余两端铰连；吊臂摆动机构包括摆动摇杆和摆动连杆，摆动摇杆的下端于车架后部铰连，摆动连杆的前端与摆动臂铰连，摆动摇杆和摆动连杆的其余两端铰连。本发明的摆动摇杆和俯仰摇杆采用大功率常规电机和小功率伺服电机混合驱动的策略，与纯伺服电机或者液压驱动的方式相比，具有更大的动力输出和更高的可靠性，整机造价低廉，维护保养成本低。

Description

两自由度七杆混合驱动正面吊运起重机

（一）技术领域：

本发明涉及港口起重机械，特别是一种两自由度七杆混合驱动正面吊运起重机。

（二）背景技术：

集装箱正面吊运起重机是一种重要的港口机械，具有操作方便，堆码层数高等优点，在各类港口集装箱搬运、码垛和运输等作业中发挥了重要的作用。如CN103332220A、CN101723256A、CN202322093U、CN2773035、CN201890746U公开的集装箱正面吊运起重机，都是通过摆动油缸、俯仰油缸的联合驱动完成工作任务。

但是，上述这类传统的集装箱正面起重机均为纯液压传动式，其液压系统存在着零部件加工装配要求高、制造、维护、保养成本高、寿命不长、漏油等缺点。并且，这类传统开链式串联结构的起重机构因其自身结构的限制，存在着构件笨重、刚性差、惯量大、关节误差累积等问题，动力学性能较差，难以满足日益严格的高速重载作业要求。

（三）发明内容：

为此，本发明提出了一种两自由度七杆混合驱动正面吊运起重机，其目的在于使起重机具备更大的动力输出和更高的可靠性，并使整机造价更为低廉，维护保养成本更低。

能够实现上述目的的平面两自由度七杆伺服驱动集装箱正面吊运起重机，包括基于车架设置的吊臂、吊臂俯仰机构和吊臂摆动机构，与现有技术不同的是所述吊臂包括俯仰臂和摆动臂，所述俯仰臂的下端于车架中部铰连，所述摆动臂的后端与俯仰臂的上端铰连，摆动臂的前端设置夹紧装置；所述吊臂俯仰机构设于吊臂前方，包括于吊臂两侧对称设置的俯仰摇杆和俯仰连杆，所述俯仰摇杆的下端于车架的前部铰连，所述俯仰连杆的后端与俯仰臂的臂体铰连，俯仰摇杆的上端与俯仰连杆的前端铰连；所述吊臂摆动机构设于吊臂后方，包括于吊臂两侧对称设置的摆动摇杆和摆动连杆，所述摆动摇杆的下端于车架的后部铰连，所述摆动连杆的前端与摆动臂的臂体铰连，摆动摇杆的上端和摆动连杆的后端铰连；所述俯仰摇动杆共同的驱动机构为设于车架上的大功率常规电机，所述摆动摇杆共同的驱动机构为设于车架上的小功率伺服电机，或所述俯仰摇动杆共同的驱动机构为设于车架上的小功率伺服电机，所述摆动摇杆共同的驱动机构为设于车架上的大功率常规电机。

上述结构中，所述吊臂俯仰机构通过俯仰臂连同摆动臂的转动而实现夹紧装置的高度调节，所述吊臂摆动机构通过摆动臂于俯仰臂上的转动而实现夹紧装置的前后位置调节，两者的合成运动实现夹紧装置对集装箱的装卸。

本发明的有益效果：

1、本发明两自由度七杆混合驱动正面吊运起重机采用大功率常规电机和小功率伺服电机混合驱动的策略，与纯伺服电机或者液压驱动的方式相比，具有更大的动力输出和更高的可靠性，并且整机造价更为低廉，维护保养成本更低。

2、本发明由电机直接驱动、连杆机构传动实现吊运、起重任务，能有效克服传统液压式集装箱正面吊运起重机加工装配要求高、寿命不长、漏油等缺点。

3、本发明整体结构为外转动副驱动、闭链传动的形式，所有电机均安装在车架上，有效降低了各构件的重量，具有运动惯量小、轨迹输出灵活、精度高等优点。

（四）附图说明：

图1为本发明一种实施方式的结构示意图。

图2为图1实施方式的初始、复位工作状态示意图。

图3为图1实施方式的摆动工作状态示意图。

图4为图1实施方式的举升工作状态示意图。

图号标识：1、车架；2、俯仰摇杆；3、俯仰连杆；4、摆动臂；5、夹紧装置；6、俯仰臂；7、摆动连杆；8、摆动摇杆。

（五）具体实施方式：

下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明两自由度七杆混合驱动正面吊运起重机包括基于车架1设置的吊臂、吊臂俯仰机构和吊臂摆动机构。

所述吊臂包括俯仰臂6和摆动臂4，所述俯仰臂6的下端于车架1的中部铰连，所述摆动臂4和俯仰臂6均采用方钢管，摆动臂4下端与俯仰臂6上端铰接，对集装箱进行抓取的夹紧装置5设于摆动臂4的前端，如图1所示。

所述吊臂俯仰机构设于俯仰臂6前方，包括于俯仰臂6两侧对称设置的俯仰摇杆2和俯仰连杆3，所述俯仰摇杆2的下端于车架1的前部铰连，所述俯仰连杆3的后端与俯仰臂6的中间臂体铰连，俯仰摇杆2的上端与俯仰连杆3的前端相互铰连，两侧俯仰摇杆2共同的驱动机构为设于车架1上的俯仰电机，如图1所示。

所述吊臂摆动机构设于俯仰臂6后方，包括于俯仰臂6和摆动臂4两侧对称设置的摆动摇杆8和摆动连杆7，所述摆动摇杆8的下端于车架1的后部铰连，所述摆动连杆7的前端与摆动臂4的臂体铰连，摆动摇杆8的上端和摆动连杆7的后端相互铰连，两侧摆动摇杆8的驱动机构为设于车架1上的摆动电机，如图1所示。

本发明采用混合大功率常规电机和小功率伺服电机混合驱动的策略，即所述摆动电机采用大功率常规电机，则俯仰电机采用小功率伺服电机，或者相反，即所述摆动电机采用小功率伺服电机，则俯仰电机采用大功率常规电机。

如图2所示，本发明起重机处于准备工作的初始状态，此时俯仰摇杆2和摆动摇杆8在电机的驱动下转动到合适位置，使俯仰臂6和摆动臂4前伸，摆动臂4与俯仰臂6成一定角度。

如图3所示，起重机的摆动摇杆8转动，通过摆动连杆7的作用使摆动臂4与俯仰臂6的夹角增大，从而实现摆动臂4的伸长运动，通过夹紧装置5实现对集装箱的夹紧。

如图4所示，起重机的俯仰摇杆2和摆动摇杆8联合转动，实现对集装箱的搬运和举升作业。

完成卸载任务后，起重机复位到如图2所示的初始状态，准备对下一个集装箱的夹装和搬运作业。

Claims (1)

1.两自由度七杆混合驱动正面吊运起重机，包括基于车架（1）设置的吊臂、吊臂俯仰机构和吊臂摆动机构，其特征在于：所述吊臂包括俯仰臂（6）和摆动臂（4），所述俯仰臂（6）的下端于车架（1）中部铰连，所述摆动臂（4）的后端与俯仰臂（6）的上端铰连，摆动臂（4）的前端设置夹紧装置（5）；所述吊臂俯仰机构设于吊臂前方，包括于吊臂两侧对称设置的俯仰摇杆（2）和俯仰连杆（3），所述俯仰摇杆（2）的下端于车架（1）的前部铰连，所述俯仰连杆（3）的后端与俯仰臂（6）的臂体铰连，俯仰摇杆（2）的上端与俯仰连杆（3）的前端铰连；所述吊臂摆动机构设于吊臂后方，包括于吊臂两侧对称设置的摆动摇杆（8）和摆动连杆（7），所述摆动摇杆（8）的下端于车架（1）的后部铰连，所述摆动连杆（7）的前端与摆动臂（4）的臂体铰连，摆动摇杆（8）的上端和摆动连杆（7）的后端铰连；所述俯仰摇动杆（2）共同的驱动机构为设于车架（1）上的大功率常规电机，所述摆动摇杆（8）共同的驱动机构为设于车架（1）上的小功率伺服电机，或所述俯仰摇动杆（2）共同的驱动机构为设于车架（1）上的小功率伺服电机，所述摆动摇杆（8）共同的驱动机构为设于车架（1）上的大功率常规电机。

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