CN103787205A

CN103787205A - 两自由度双闭环混合驱动正面吊运起重机

Info

Publication number: CN103787205A
Application number: CN201410068825.7A
Authority: CN
Inventors: 潘宇晨; 莫志平; 吴彤峰; 陆安山; 梁好翠; 何永玲; 黄宜军; 颜世周; 宾凯
Original assignee: Qinzhou University
Current assignee: Qinzhou University
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: CN103787205B

Abstract

本发明公开了一种两自由度双闭环混合驱动正面吊运起重机，包括吊臂、吊臂升降机构和吊臂伸缩机构，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；吊臂升降机构包括升降摇杆和升降连杆，升降摇杆的下端于车架前部铰连，升降连杆的上端与摆动臂的臂体铰连，升降摇杆、升降连杆其余的两端铰连；吊臂伸缩机构包括伸缩摇杆和伸缩连杆，伸缩摇杆的下端于车架后部铰连，伸缩连杆的前端与摆动臂和俯仰臂的铰连点构成复合铰链，伸缩摇杆和伸缩连杆其余的两端铰连。本发明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

两自由度双闭环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双闭环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（亦称集装箱正面吊）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，都是通过伸缩油缸、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双闭环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两自由度双闭环混合驱动正面吊运起重机，包括基于车架设置的吊臂、吊臂升降机构和吊臂伸缩机构，所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的中部铰连，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；所述吊臂升降机构设于吊臂前方，包括于吊臂两侧对称设置的升降摇杆和升降连杆，所述升降摇杆的下端于车架的前部铰连，所述升降连杆的上端与摆动臂的臂体铰连，升降连杆的下端与升降摇杆的上端铰连；所述吊臂伸缩机构设于吊臂后方，包括于吊臂两侧对称设置的伸缩摇杆和伸缩连杆，所述伸缩摇杆的下端于车架的后部铰连，所述伸缩连杆的前端与摆动臂和俯仰臂的铰连点形成复合铰链，伸缩连杆的后端铰连伸缩摇杆的上端；所述升降摇杆的驱动为设于机架上的大功率常规电机，所述伸缩摇杆的驱动为设于机架上的小功率伺服电机，或者升降摇杆的驱动为设于机架上的小功率伺服电机，伸缩摇杆的驱动为设于机架上的大功率常规电机。

上述结构中，所述吊臂升降机构和吊臂伸缩机构通过电机控制的升降摇杆和伸缩摇杆的摇动而实现夹紧装置的位置调节，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、本发明两自由度双闭环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、双闭链传动的形式，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实施方式的伸缩工作状态示意图。

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、升降摇杆；3、夹紧装置；4、摆动臂；5、升降连杆；6、伸缩连杆；7、俯仰臂；8、伸缩摇杆。

（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。

本发明两自由度双闭环混合驱动正面吊运起重机包括基于车架1设置的吊臂、吊臂升降机构和吊臂伸缩机构，构成双闭环链运动机构。

所述吊臂包括俯仰臂7和摆动臂4，所述俯仰臂7的下端于车架1的中部铰连，所述摆动臂4的后端与俯仰臂7的上端铰连，摆动臂4的前端设置夹紧装置3，如图1所示。

所述吊臂升降机构设于吊臂前方，包括于吊臂两侧对称设置的升降摇杆2和升降连杆5，所述升降摇杆2的下端于车架1的前部铰连，所述升降连杆5的上端与摆动臂4的臂体中部铰连，升降连杆5的下端与升降摇杆2的上端铰连，所述升降摇杆2、升降连杆5、摆动臂4和俯仰臂7及其车架1构成双闭环链运动机构的第一闭环子链；两侧升降摇杆2共同的驱动机构为设于车架1上的升降电机，如图1所示。

所述吊臂伸缩机构设于吊臂后方，包括于吊臂两侧对称设置的伸缩摇杆8和伸缩连杆6，所述伸缩摇杆8的下端于车架1的后部铰连，所述伸缩连杆6的前端与摆动臂4后端和俯仰臂7上端的铰连点形成复合铰链，伸缩连杆6的后端铰连伸缩摇杆8的上端，所述伸缩摇杆8、伸缩连杆6、俯仰臂7及其车架1构成双闭环链运动机构的第二闭环子链；两侧伸缩摇杆8共同的驱动机构为设于车架1上的伸缩电机，如图1所示。

所述升降电机采用大功率常规电机、所述伸缩电机采用小功率伺服电机而形成起重机的混合驱动；或相反，即所述升降电机采用小功率伺服电机，所述伸缩电机采用大功率常规电机。

如图2所示，本发明处于准备工作的初始状态，此时第一闭环子链的升降摇杆2和第二闭环子链的伸缩摇杆8摆动到合适位置，使摆动臂4水平前伸。

如图3所示，在第二闭环子链的伸缩摇杆8与伸缩连杆6的作用下，摆动臂4向前推进，通过夹紧装置3实现对集装箱的夹紧。

如图4所示，第一闭环子链升降摇杆2和第二闭环子链伸缩摇杆杆8联合摆动，实现对集装箱的搬运和举升作业。

完成卸载任务后，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

1.两自由度双闭环混合驱动正面吊运起重机，包括基于车架（1）设置的吊臂、吊臂升降机构和吊臂伸缩机构，其特征在于：所述吊臂包括俯仰臂（7）和摆动臂（4），所述俯仰臂（7）的下端于车架（1）的中部铰连，所述摆动臂（4）的后端与俯仰臂（7）的上端铰连，摆动臂（4）的前端设置夹紧装置（3）；所述吊臂升降机构设于吊臂前方，包括于吊臂两侧对称设置的升降摇杆（2）和升降连杆（5），所述升降摇杆（2）的下端于车架（1）的前部铰连，所述升降连杆（5）的上端与摆动臂（4）的臂体铰连，升降连杆（5）的下端与升降摇杆（2）的上端铰连；所述吊臂伸缩机构设于吊臂后方，包括于吊臂两侧对称设置的伸缩摇杆（8）和伸缩连杆（6），所述伸缩摇杆（8）的下端于车架（1）的后部铰连，所述伸缩连杆（6）的前端与摆动臂（4）和俯仰臂（7）的铰连点形成复合铰链，伸缩连杆（6）的后端铰连伸缩摇杆（8）的上端；所述升降摇杆（2）的驱动为设于机架（1）上的大功率常规电机，所述伸缩摇杆（8）的驱动为设于机架（1）上的小功率伺服电机，或者升降摇杆（2）的驱动为设于机架（1）上的小功率伺服电机，伸缩摇杆（8）的驱动为设于机架（1）上的大功率常规电机。