CN104047318B - 电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构，第一主动杆与机架相连，另一端与大臂通过第二转动副连接；第二主动杆与机架连接，另一端与第一连杆连接，第一连杆的另一端与大臂连接；举降杆与机架连接，举降杆的另一端与斗杆连接，斗杆的另一端与铲斗连接；第二连杆与举降杆连接，第二连杆的另一端与翻转杆通过第十转动副连接，翻转杆中间与大臂连接，翻转杆的另一端与铲斗连接；第二转动副和第十转动副上均安装有具备锁紧功能的电磁锁紧装置；本发明不仅具备液压挖掘机的灵活性，而且利用两主动杆即可实现三自由度挖掘作业，降低了挖掘机构造价，适用于制造各类挖掘机及其他工程机械。

Description

电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是一种电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构。

背景技术

挖掘机是一种常见的工程机械，主要用于各种土方施工中。其中液压挖掘机是应用最广泛的一类挖掘机，但是液压系统制造成本高，易出现漏油等问题，这些都是液压式挖掘机长期存在的棘手问题。而传统单自由度机械式挖掘机，俗称“电铲”，只能实现简单且不能变化的轨迹输出，因此不能像液压式挖掘机那样在广泛的领域获得应用。

随着电机技术的发展和控制技术的提高，可控机构为工程机械提供了广阔的发展空间，由控制电机驱动的多自由度可控机构不仅具有工作空间大、动作灵活、可完成复杂和可变的运动轨迹输出，同时还具有制造成本低，维护保养简单等优点，可控机构式挖掘机由于用多自由度连杆机构取代了液压传动，避免了液压系统加工精度要求高，维护保养成本高，容易产生漏油等问题。但是，现有可控机构式挖掘机主要依靠多自由度的连杆机构工作，以往对多自由度连杆机构进行控制，往往需要用与连杆机构自由度同等数量的控制电机进行驱动控制，不仅大大增加了制造成本，而且增加了机架传动系统的复杂性，这些缺点对多自由度可控机构在工程机械领域的应用有一定制约。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构，首先应具有传统液压挖掘机工作空间大、挖掘力大、受力好的优点，克服传统液压挖掘机维修保养成本高、作业噪音大、液压元件成本高、反应不够灵敏的缺点，同时，还应降低主动杆的使用数量，以降低可控电机数量，降低挖掘机构制造成本。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构，包括机架、大臂摆动机构、斗杆举降机构和铲斗翻转机构；

所述大臂摆动机构包括大臂、第一主动杆、第二主动杆和第一连杆，第一主动杆一端与机架通过第一转动副相连，另一端与大臂通过第二转动副连接；第二主动杆一端与机架通过第三转动副连接，另一端与第一连杆一端通过第四转动副连接，第一连杆的另一端与大臂通过第五转动副连接；

所述斗杆举降机构包括斗杆和举降杆，举降杆一端与机架通过第六转动副连接，举降杆的另一端与斗杆一端通过第七转动副连接，斗杆的另一端与铲斗通过第八转动副连接；

所述铲斗翻转机构包括铲斗、第二连杆和翻转杆，第二连杆一端通过第九转动副与举降杆连接，第二连杆的另一端与翻转杆一端通过第十转动副连接，翻转杆中间通过第十一转动副与大臂连接，翻转杆的另一端与铲斗通过第十二转动副连接；

所述第二转动副和第十转动副上均安装有具备锁紧功能的电磁锁紧装置；

所述第一主动杆和第二主动杆分别由伺服电机驱动。

本发明在各挖掘工况作业中，大臂摆动时，第二转动副处的电磁锁紧装置打开，第二转动副恢复自由度，第十转动副处的电磁锁紧装置锁紧，第十转动副失去自由度，此时，大臂在第一主动杆作用下摆动。铲斗单独摆动时，第二转动副和第十转动副处的电磁锁紧装置锁紧，第二转动副和第十转动副失去自由度，此时铲斗在第二主动杆驱动下实现翻转。在整个挖掘作业过程中，两个电磁锁紧装置根据不同的作业工况，适当的锁紧、打开，共同完成挖掘作业。

本发明的突出优点在于：

1、本发明利用连杆传动替代液压传动，解决了传统挖掘机保养成本高，液压元件成本高，作业噪音大等缺点；

2、本发明采用在连杆机构上加装电磁锁紧装置实现挖掘机构主动变胞功能，使该挖掘机构根据不同工况锁定某些转动副，适时降低了挖掘机构的自由度，从而减少了可控电机的使用数量。相比其他多自由度可控挖掘机构，本发明利用两台可控电机即可完成三自由度挖掘作业，不仅大大降低了可控挖掘机构的造价，而且降低了机架传动系统的复杂性，更加适用于制造各类挖掘机及其他工程机械；

3、本发明主动杆驱动方式灵活多变，可选用伺服电机驱动，混合驱动等驱动形式，不仅环保，而且易于实现远程控制，降低工人劳动强度。

附图说明

图1为本发明所述一种电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构示意图。

图2为本发明所述一种电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构的大臂摆动机构示意图。

图3为本发明所述一种电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构的斗杆举降机构示意图。

图4为本发明所述一种电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构的铲斗翻转机构示意图。

图5为本发明所述一种电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构的立体图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

对照图1和图5，本发明所述的一种电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构，包括机架1、大臂摆动机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构以及两个电磁锁紧装置。

对照图1和图2，所述大臂摆动机构包括大臂5、第一主动杆3、第二主动杆20和第一连杆22，所述第一主动杆3一端与机架1之间通过第一转动副2相连，第一主动杆3的另一端与大臂5通过第二转动副4连接，第二主动杆20一端与机架1通过第三转动副19连接，第二主动杆20的另一端与第一连杆22一端通过第四转动副21连接，第一连杆22的另一端与大臂5通过第五转动副6连接。

对照图1和图3，所述斗杆举降机构包括斗杆12和举降杆14，所述举降杆14一端与机架1通过第六转动副15连接，举降杆14的另一端与斗杆12一端通过第七转动副13连接，斗杆12的另一端与铲斗10通过第八转动副11连接。

对照图1和图4，所述铲斗翻转机构包括铲斗10和翻转机构，所述翻转机构包括第二连杆17和翻转杆8，所述第二连杆17一端通过第九转动副16与举降杆14连接，第二连杆17的另一端与翻转杆8一端通过第十转动副18连接，翻转杆8中间通过第十一转动副7与大臂5连接，翻转杆8的另一端与铲斗10通过第十二转动副9连接。

所述两个电磁锁紧装置分别安装在第一主动杆3末端与大臂5连接处的第二转动副4，和第二连杆17末端与翻转杆8的连接处的第十转动副18上，按照挖掘机构不同的工况进行适时锁紧。

所述第一主动杆3和第二主动杆20分别由伺服电机驱动。

所述一种电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构在各挖掘工况作业中，大臂5摆动时，第二转动副4处的电磁锁紧装置打开，第二转动副4恢复自由度，第十转动副18处的电磁锁紧装置锁紧，第十转动副18失去自由度，此时，大臂5在第一主动杆3作用下摆动。铲斗10单独摆动时，第二转动副4和第十转动副18处的电磁锁紧装置锁紧时，第二转动副4和第十转动副18失去自由度，此时铲斗10在第二主动杆20驱动下实现翻转。在整个挖掘作业过程中，两处的电磁锁紧装置根据不同的作业工况，适当的锁紧、打开，共同完成挖掘作业。

Claims (1)

1.一种电磁制动主动变胞多连杆可控挖掘机构，包括机架、大臂摆动机构、斗杆举降机构和铲斗翻转机构，其特征在于：

所述大臂摆动机构包括大臂、第一主动杆、第二主动杆和第一连杆，第一主动杆一端与机架通过第一转动副相连，另一端与大臂通过第二转动副连接；第二主动杆一端与机架通过第三转动副连接，另一端与第一连杆一端通过第四转动副连接，第一连杆的另一端与大臂通过第五转动副连接；

所述斗杆举降机构包括斗杆和举降杆，举降杆一端与机架通过第六转动副连接，举降杆的另一端与斗杆一端通过第七转动副连接，斗杆的另一端与铲斗通过第八转动副连接；

所述铲斗翻转机构包括铲斗、第二连杆和翻转杆，第二连杆一端通过第九转动副与举降杆连接，第二连杆的另一端与翻转杆一端通过第十转动副连接，翻转杆中间通过第十一转动副与大臂连接，翻转杆的另一端与铲斗通过第十二转动副连接；

所述第二转动副和第十转动副上均安装有具备锁紧功能的电磁锁紧装置；

所述第一主动杆和第二主动杆分别由伺服电机驱动。