CN103848356A

CN103848356A - 三自由度混合驱动集装箱正面吊运起重机

Info

Publication number: CN103848356A
Application number: CN201410104874.1A
Authority: CN
Inventors: 潘宇晨; 何堂永; 颜世周; 鲁娟; 农国才
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: CN103848356B

Abstract

本发明公开了一种三自由度混合驱动集装箱正面吊运起重机，其吊臂包括转动臂和上、下举升臂，转动臂两端分别于车架中前部和三角架下角铰连，上举升臂后端铰连三角架前角，下举升臂后端与转动臂形成复合铰链，上、下举升臂前端铰连夹紧装置；其吊臂举升机构包括于吊臂两侧对称设置的前、中、后连杆组件，前连杆组件包括铰连的前摇杆和前连杆，前摇杆铰连于车架前部，前连杆铰连下举升臂，中连杆组件包括铰连的中摇杆和中连杆，中摇杆铰连于车架中后部，中连杆铰连于三角架后角，后连杆组件包括铰连的后摇杆和后连杆，后摇杆铰连于车架后部，后连杆铰连转动臂。本发明采用多电机混合驱动，动力大、可靠性高、造价低、易维护保养。

Description

三自由度混合驱动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混合驱动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混合驱动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混合驱动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，转动臂上端于三角架下位角处铰连，所述上举升臂后端铰连于三角架前位角处，所述下举升臂后端与转动臂上端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、中、后连杆组件，所述前连杆组件包括前摇杆和前连杆，所述前摇杆的下端铰连于车架前部，所述前连杆后端铰连前摇杆上端，前连杆前端铰连于下举升臂的臂体上，所述中连杆组件包括中摇杆和中连杆，所述中摇杆下端铰连于车架中后部，中摇杆上端铰连中连杆后端，所述中连杆前端铰连于三角架后位角处，所述后连杆组件包括后摇杆和后连杆，所述后摇杆下端铰连于车架后部，后摇杆上端与后连杆后端铰连，所述后连杆前端铰连于转动臂的臂体上；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电机。

上述结构中，通过吊臂举升机构（前、中、后连杆组件）的位置变化而实现转动臂的转动和举升臂的升降，最终实现夹紧装置对集装箱的抓取、吊运和卸货。

本发明可采用大功率常规电机和小功率伺服电机混合驱动的策略，即所述三个摇杆电机中，一个摇杆电机采用大功率常规电机，另外两个摇杆电机分别采用小功率伺服电机。

本发明的有益效果：

1、本发明三自由度混合驱动集装箱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、本发明具有三个自由度，由三个电机联合驱动，能实现夹紧装置平面内二维平动一维转动的运动输出，与传统两自由度的起重机相比，具有轨迹灵活多变，适应性强，工作效率高等优点。

3、本发明由电机直接驱动、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。

4、本发明为外转动副驱动、连杆铰接传动形式，驱动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。

（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：后摇杆3：后连杆4：中摇杆5：前摇杆6：中连杆；7：前连杆8：转动臂；9、三角架；10：上举升臂；11、下举升臂；12：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。

本发明三自由度混合驱动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8、上举升臂10和下举升臂11，所述转动臂8下端于车架1中前部铰连，转动臂8上端于三角架9向下的下位角处铰连，所述上举升臂10和下举升臂11近乎平行设置，上举升臂10后端铰连于三角架9向前的前位角处，下举升臂11后端与转动臂8上端和三角架9的铰连点形成复合铰链，上、下举升臂10、11前端通过上、下两个铰链分别连接夹紧装置12；具体的一种方式中，转动臂8、上举升臂10和下举升臂11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、中、后三组连杆组件。所述前连杆组件包括前摇杆5和前连杆7，所述前摇杆5下端铰连于车架1前部，所述前连杆7后端铰连前摇杆5上端，前连杆7前端铰连于下举升臂11的臂体中部；所述中连杆组件包括中摇杆4和中连杆6，所述中摇杆4下端铰连于车架1中后部，中摇杆4上端铰连中连杆6后端，所述中连杆6前端铰连于三角架9向后的后位角处；所述后连杆组件包括后摇杆2和后连杆3，所述后摇杆2下端铰连于车架1后部，后摇杆2上端与后连杆3后端铰连，所述后连杆3前端铰连于转动臂8的臂体中部，如图1所示。

所述前摇杆5、中摇杆4和后摇杆2的驱动分别为对应设于车架1上的摇杆电机；三个摇杆电机中，一个摇杆电机可采用大功率常规电机，另外两个摇杆电机则分别采用小功率伺服电机。

如图2所示，本发明处于准备工作的初始状态，此时转动臂8转动至垂直位置，上举升臂10和下举升臂11向内回缩。

如图3所示，本发明在吊臂举升机构作用下，转动臂8向前方转出，上举升臂10和下举升臂11向外伸平，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作用下，转动臂8、上举升臂10和下举升臂11共同举升，完成对正前方集装箱的举升作业。

本发明在吊臂举升机构作用下，上举升臂10和下举升臂11下降，转动臂8回转，完成对正前方集装箱的卸载作业。

本发明通过转动臂8、上举升臂10和下举升臂11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

1.三自由度混合驱动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（8）和上、下举升臂（10、11），所述转动臂（8）下端于车架（1）中前部铰连，转动臂（8）上端于三角架（9）下位角处铰连，所述上举升臂（10）后端铰连于三角架（9）前位角处，所述下举升臂（11）后端与转动臂（8）上端和三角架（9）的铰连点形成复合铰链，上、下举升臂（10、11）前端通过上、下两个铰链分别连接夹紧装置（12）；所述吊臂举升机构包括于吊臂两侧对称设置的前、中、后连杆组件，所述前连杆组件包括前摇杆（5）和前连杆（7），所述前摇杆（5）下端铰连于车架（1）前部，所述前连杆（7）后端铰连前摇杆（5）上端，前连杆（7）前端铰连于下举升臂（11）的臂体上，所述中连杆组件包括中摇杆（4）和中连杆（6），所述中摇杆（4）下端铰连于车架（1）中后部，中摇杆（4）上端铰连中连杆（6）后端，所述中连杆（6）前端铰连于三角架（9）后位角处，所述后连杆组件包括后摇杆（2）和后连杆（3），所述后摇杆（2）下端铰连于车架（1）后部，后摇杆（2）上端与后连杆（3）后端铰连，所述后连杆（3）前端铰连于转动臂（8）的臂体上；所述前摇杆（5）、中摇杆（4）和后摇杆（2）的驱动分别为对应设于车架（1）上的摇杆电机。

2.根据权利要求1所述的三自由度混合驱动集装箱正面吊运起重机，其特征在于：所述三个摇杆电机中，一个摇杆电机采用大功率常规电机，另外两个摇杆电机分别采用小功率伺服电机。