CN104594406A - 一种含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链连杆可控挖掘机构 - Google Patents

Abstract

一种含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链连杆可控挖掘机构，包括机架、大臂摆动机构、斗杆举降机构、铲斗保持机构和电磁锁紧装置。所述大臂摆动机构包括大臂和摆动机构，斗杆举降机构包括斗杆和举降机构，铲斗保持机构包括铲斗和保持机构，电磁锁紧装置安装在转动副上，通过对转动副的电磁锁紧实现主动变胞功能，本发明采用连杆传动机构替代传统液压传动，能够解决液压挖掘机液压系统复杂、易漏油的缺点，由于在转动副上采用电磁锁紧装置，能根据不同的作业工况主动变胞，不仅具有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

一种含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链连杆可控挖掘机构

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是一种含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链连杆可控挖掘机构。

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。主动变胞机构的引入，可以实现在不同条件下、不同工序下完成不同的工作内容，根据需要执行不同的动作，在解决上述传统机构遇到的问题同时，又能降低控制成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链连杆可控挖掘机构，能够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，还能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：一种含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链连杆可控挖掘机构，包括机架、大臂摆动机构、斗杆举降机构、铲斗保持机构以及电磁锁紧装置。具体结构和连接方式为：

所述大臂摆动机构由大臂、第一主动杆、第二主动杆和第一连杆组成，所述第一主动杆通过第一转动副与机架相连，第一主动杆另一端通过第二转动副与大臂连接，第二主动杆通过第三转动副与机架连接，第二主动杆另一端通过第四转动副与第一连杆连接，第一连杆另一端通过第五转动副与大臂连接，大臂通过第十四转动副与翻转杆(前面没有提到的零部件)连接，

所述斗杆举降机构由斗杆、第二连杆和第三主动杆组成，所述第三主动杆通过第六转动副与第二主动杆连接，第三主动杆另一端通过第七转动副与第二连杆连接，第三连杆另一端通过第十三转动副与斗杆连接，斗杆另一端通过第八转动副与铲斗连接，

所述铲斗保持机构由铲斗和保持机构组成，所述保持机构由第二连杆、保持杆和翻转杆组成，所述第二连杆通过第七转动副与第三主动杆连接，第二连杆另一端通过第十转动副与保持杆连接，保持杆另一端通过第十一转动副与翻转杆连接，翻转杆另一端通过第十二转动副与铲斗连接。

所述电磁锁紧装置为两个，分别安装在第一主动杆末端与大臂连接处的第二转动副，和第二连杆末端与第三主动杆的连接处的第十转动副，按照挖掘机构不同的工况进行适时锁紧，当大臂摆动时，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，第一电磁锁紧装置和第二电磁锁紧装置锁紧时，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，

所述第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆分别由伺服电机驱动。

本发明的突出优点在于：

1、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、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，该发明利用两台可控电机即可完成三自由度挖掘作业，不仅降低了可控挖掘机构的造价，而且还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、此挖掘机构主动件驱动方式灵活多变，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，降低工人劳动强度等优点。

附图说明

图1为本发明所述的含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链连杆可控挖掘机构的结构示意图。

图2为本发明所述的含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链连杆可控挖掘机构的大臂摆动机构示意图。

图3为本发明所述的含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链连杆可控挖掘机构的斗杆举降机构示意图。

图4为本发明所述的含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链连杆可控挖掘机构的铲斗保持机构示意图。

图5为本发明所述的含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链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，本发明所述的含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链连杆可控挖掘机构，包括机架1、大臂摆动机构、斗杆举降机构、铲斗保持机构、第一电磁锁紧装置25以及第二电磁锁紧装置26。具体结构和连接关系为：

对照图1和图2，所述大臂摆动机构由大臂5、第一主动杆3、第二主动杆20和第一连杆22组成，所述第一主动杆3通过第一转动副2与机架1相连，第一主动杆3另一端通过第二转动副4与大臂5连接，第二主动杆20通过第三转动副19与机架1连接，第二主动杆20另一端通过第四转动副21与第一连杆22连接，第一连杆22另一端通过第五转动副6与大臂5连接，大臂5通过第十四转动副24与翻转杆8连接。

对照图1和图3，所述斗杆举降机构由斗杆12、第二连杆17和第三主动杆14组成，所述第三主动杆14通过第六转动副15与第二主动杆20连接，第三主动杆14另一端通过第七转动副16与第二连杆17连接，第三连杆17另一端通过第十三转动副23与斗杆12连接，斗杆12另一端通过第八转动副11与铲斗10连接。

对照图1和图4，所述铲斗保持机构由铲斗10和保持机构组成，所述保持机构由第二连杆17、保持杆18和翻转杆8组成，第二连杆17通过第七转动副16与第三主动杆14连接，第二连杆17另一端通过第十转动副13与保持杆18连接，保持杆18另一端通过第十一转动副7与翻转杆8连接，翻转杆8另一端通过第十二转动副9与铲斗10连接。

所述第一电磁锁紧装置25、第二电磁锁紧装置26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末端与第三主动杆14的连接处的第十转动副13，按照挖掘机构不同的工况进行适时锁紧。当大臂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13处的电磁锁紧装置锁紧，第十转动副13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，第一电磁锁紧装置25和第第二电磁锁紧装置26锁紧时，第二转动副4和第十转动副13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。

所述第一主动杆3、第二主动件20、第三主动杆14分别由伺服电机驱动。

Claims (1)

1.一种含有铲斗保持机构的电磁变胞多闭链连杆可控挖掘机构，包括机架、大臂摆动机构、斗杆举降机构、铲斗保持机构以及电磁锁紧装置，其特征在于，具体结构和连接方式为：

所述大臂摆动机构由大臂、第一主动杆、第二主动杆和第一连杆组成，所述第一主动杆通过第一转动副与机架相连，第一主动杆另一端通过第二转动副与大臂连接，第二主动杆通过第三转动副与机架连接，第二主动杆另一端通过第四转动副与第一连杆连接，第一连杆另一端通过第五转动副与大臂连接，大臂通过第十四转动副与翻转杆(前面没有提到的零部件)连接，

所述斗杆举降机构由斗杆、第二连杆和第三主动杆组成，所述第三主动杆通过第六转动副与第二主动杆连接，第三主动杆另一端通过第七转动副与第二连杆连接，第三连杆另一端通过第十三转动副与斗杆连接，斗杆另一端通过第八转动副与铲斗连接，

所述铲斗保持机构由铲斗和保持机构组成，所述保持机构由第二连杆、保持杆和翻转杆组成，所述第二连杆通过第七转动副与第三主动杆连接，第二连杆另一端通过第十转动副与保持杆连接，保持杆另一端通过第十一转动副与翻转杆连接，翻转杆另一端通过第十二转动副与铲斗连接。

所述电磁锁紧装置为两个，分别安装在第一主动杆末端与大臂连接处的第二转动副，和第二连杆末端与第三主动杆的连接处的第十转动副，按照挖掘机构不同的工况进行适时锁紧，当大臂摆动时，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，第一电磁锁紧装置和第二电磁锁紧装置锁紧时，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，

所述第一主动杆、第二主动杆、第三主动杆分别由伺服电机驱动。