CN103848351A

CN103848351A - 三自由度伺服驱动闭链式集装箱正面吊运起重机

Info

Publication number: CN103848351A
Application number: CN201410104320.1A
Authority: CN
Inventors: 潘宇晨; 何堂永; 周建阳; 薛斌; 鲁娟
Original assignee: Qinzhou University
Current assignee: Qinzhou University
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2034-03-20
Also published as: CN103848351B

Abstract

本发明公开了一种三自由度伺服驱动闭链式集装箱正面吊运起重机，其吊臂包括转动臂和上、下举升臂，上、下举升臂前端连接夹紧装置；吊臂举升机构包括于吊臂两侧对称设置的前、后连杆组件，前连杆组件包括设于吊臂前下方的前摇杆和前连杆，后连杆组件包括设于吊臂后方的四连杆机构和传动杆以及中摇杆和中连杆，四连杆机构包括后摇杆、后连杆和后摆杆，所述前摇杆、中摇杆和后摇杆的驱动分别为对应设于车架上的摇杆伺服电机。本发明具有工作空间大、输出轨迹灵活多变、定位精度高等优点，并且整机造价低廉，维护保养成本低。

Description

三自由度伺服驱动闭链式集装箱正面吊运起重机

（一）技术领域：

本发明涉及港口起重机械，具体是一种三自由度伺服驱动闭链式集装箱正面吊运起重机。

（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，均是通过伸缩油缸、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。并且，传统的集装箱正面起重机的起重执行机构均只有两个自由度，还存在着输出轨迹不够灵活多变，工作效率低等缺点，难以满足日益严格的高速重载作业要求。

（三）发明内容：

为此，本发明提出了一种三自由度伺服驱动闭链式集装箱正面吊运起重机，主要解决传统两自由度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、动作不够灵活等技术问题。

能够解决上述技术问题的三自由度伺服驱动闭链式集装箱正面吊运起重机，包括基于车架设置的吊臂和吊臂举升机构，所不同的是所述吊臂包括转动臂和上、下举升臂，所述转动臂下端于车架中前部铰连，对应于转动臂上端设有三角架，所述三角架的下角架体铰连于转动臂上端，所述上举升臂后端铰连于三角架的前角架体上，所述下举升臂后端与转动臂和三角架的铰连点形成复合铰链，上、下举升臂前端通过上、下两个铰链分别连接夹紧装置；所述吊臂举升机构包括于吊臂两侧对称设置的前、后连杆组件，所述前连杆组件包括设于吊臂前下方的前摇杆和前连杆，所述前摇杆下端于车架前部铰连，所述前连杆后端铰连前摇杆上端，前连杆上端铰连于下举升臂的臂体上，所述后连杆组件包括设于吊臂后方的四连杆机构和传动杆以及中摇杆和中连杆，所述四连杆机构包括后摇杆、后连杆和后摆杆，所述后摇杆和后摆杆下端分别于车架后部和中部铰连，所述后连杆两端分别与后摇杆和后摆杆上端铰连，所述传动杆下端与后连杆和后摆杆的铰连点形成复合铰链，传动杆上端铰连于三角架的后角架体上，所述中摇杆下端铰连于车架中后部，所述中连杆后端铰连中摇杆上端，中连杆上端与转动臂的臂体铰连；所述前摇杆、中摇杆和后摇杆的驱动分别为对应设于车架上的摇杆伺服电机。

上述结构中，通过三组连杆铰接机构组件的位置变化而实现转动臂的转动和上、下举升臂的升降，最终实现夹紧装置对集装箱的抓取、吊运和卸货。

本发明的有益效果：

1、本发明三自由度伺服驱动闭链式集装箱正面吊运起重机具有三个自由度，由三个伺服电机联合驱动，输出轨迹灵活多变，适应性强，工作效率高。

2、本发明由伺服电机直接驱动、连杆组件传动实现吊运、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，连杆铰接传动的形式，所有伺服电机均安装在机架上，有效降低了各构件的重量，具有运动惯量小、轨迹输出灵活、动作灵敏、精度高等优点，并且整机造价低廉，维护保养成本低。

（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实施方式的伸出抓取工作状态示意图。

图4为图1实施方式的吊运工作状态示意图。

图号标识：1、车架；2、中摇杆；3、中连杆；4、后摇杆；5、后连杆；6、后摆杆；7、传动杆；8、前摇杆；9、前连杆；10、转动臂；11、三脚架；12、上举升臂；13、下举升臂；14、夹紧装置。

（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。

本发明三自由度伺服驱动闭链式集装箱正面吊运起重机包括基于车架1设置的吊臂和吊臂举升机构。

所述吊臂包括转动臂10、上举升臂12和下举升臂13，所述转动臂10下端于车架1中前部铰连，对应于转动臂10上端设置三角架11，所述三角架11向下的下角架体铰连转动臂10上端，所述上举升臂12和下举升臂13近乎平行设置，上举升臂12后端铰连于三角架11向前的前角架体上，下举升臂13后端与转动臂10和三角架11的铰连点形成复合铰链，上、下举升臂12、13前端通过上、下两个铰链分别连接夹紧装置14；具体的一种方式中，转动臂10、上举升臂12和下举升臂13均采用方钢管，如图1所示。

所述吊臂举升机构包括于吊臂两侧对称设置的前、后三组连杆组件。

所述前连杆组件包括设于吊臂前下方的前摇杆8和前连杆9，所述前摇杆8下端于车架1前部铰连，所述前连杆9后端铰连前摇杆8上端，前连杆9上端铰连于下举升臂13的臂体中部。所述后连杆组件为两组，包括设于吊臂后方的四连杆机构和传动杆7以及中摇杆2和中连杆3，所述四连杆机构包括后摇杆4、后连杆5和后摆杆6，所述后摇杆4和后摆杆6下端分别于车架1后部和中部铰连，所述后连杆5两端分别与后摇杆4和后摆杆6上端铰连，所述传动杆7下端与后连杆5和后摆杆6的铰连点形成复合铰链，传动杆7上端铰连于三角架11的后角架体上，所述中摇杆2下端铰连于车架1中后部，所述中连杆3后端铰连中摇杆2上端，中连杆3上端与转动臂10的臂体中部铰连，如图1所示。

所述前摇杆8、中摇杆2和后摇杆4的驱动分别为对应设于车架1上的摇杆伺服电机。

如图2所示，本发明处于准备工作的初始状态，此时转动臂10转动至垂直位置，上举升臂12和下举升臂13向内下方回收。

如图3所示，本发明在吊臂举升机构（三组连杆组件）作用下，转动臂10向前转出，上举升臂12和下举升臂13向前伸平，对正前方集装箱进行抓取作业。

如图4所示，本发明在吊臂举升机构（三组连杆组件）作用下，转动臂10、上举升臂12和下举升臂13完成举升动作，实现对正前方集装箱的举升作业。

本发明在吊臂举升机构（三组连杆组件）作用下，转动臂10、上举升臂12和下举升臂13回收下降，完成对正前方集装箱的卸载作业；在完成卸载任务后，本发明的转动臂10、上举升臂12和下举升臂13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

1.三自由度伺服驱动闭链式集装箱正面吊运起重机，包括基于车架（1）设置的吊臂和吊臂举升机构，其特征在于：所述吊臂包括转动臂（10）和上、下举升臂（12、13），所述转动臂（10）下端于车架（1）中前部铰连，对应于转动臂（10）上端设有三角架（11），所述三角架（11）的下角架体铰连于转动臂（10）上端，所述上举升臂（12）后端铰连于三角架（11）的前角架体上，所述下举升臂（13）后端与转动臂（10）和三角架（11）的铰连点形成复合铰链，上、下举升臂（12、13）前端通过上、下两个铰链分别连接夹紧装置（14）；所述吊臂举升机构包括于吊臂两侧对称设置的前、后连杆组件，所述前连杆组件包括设于吊臂前下方的前摇杆（8）和前连杆（9），所述前摇杆（8）下端于车架（1）前部铰连，所述前连杆（9）后端铰连前摇杆（8）上端，前连杆（9）上端铰连于下举升臂（13）的臂体上，所述后连杆组件包括设于吊臂后方的四连杆机构和传动杆（7）以及中摇杆（2）和中连杆（3），所述四连杆机构包括后摇杆（4）、后连杆（5）和后摆杆（6），所述后摇杆（4）和后摆杆（6）下端分别于车架（1）后部和中部铰连，所述后连杆（5）两端分别与后摇杆（4）和后摆杆（6）上端铰连，所述传动杆（7）下端与后连杆（5）和后摆杆（6）的铰连点形成复合铰链，传动杆（7）上端铰连于三角架（11）的后角架体上，所述中摇杆（2）下端铰连于车架（1）中后部，所述中连杆（3）后端铰连中摇杆（2）上端，中连杆（3）上端与转动臂（10）的臂体铰连；所述前摇杆（8）、中摇杆（2）和后摇杆（4）的驱动分别为对应设于车架（1）上的摇杆伺服电机。