CN104612189A - 一种具有主动变胞功能的可回转式多自由度可控挖掘机构 - Google Patents
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Abstract
一种具有主动变胞功能的可回转式多自由度可控挖掘机构，该挖掘机构的第二主动件一端连接到机架上另一端与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第十转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端与第四连杆一端连接，第四连杆另一端通过第十二转动副到铲斗上；第一主动件一端通过第四转动副连接到机架上，第一主动件另一端通过第五转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第六转动副连接在第三连杆上；斗杆一端连接在第一连杆上另一端连接在铲斗上，大臂一端连接在机架上另一端连接斗杆上。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。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，特别是一种具有主动变胞功能的可回转式多自由度可控挖掘机构。
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具有主动变胞功能的可回转式多自由度可控挖掘机构，首先应具有传统液压挖掘机工作空间大、挖掘力大、受力好等优点，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、反应不够灵敏等缺点，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：
一种具有主动变胞功能的可回转式多自由度可控挖掘机构，包括机架、回转平台、第二主动件、第二连杆、第三连杆、第四连杆、铲斗、第一主动件、第一连杆、斗杆以及大臂；
所述机架安装在回转平台上；
所述第二主动件一端通过第八转动副连接到机架上，第二主动件另一端通过第九转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第十转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第十一转动副与第四连杆一端连接，第四连杆另一端通过第十二转动副连接到铲斗上；
所述第一主动件一端通过第四转动副连接到机架上，第一主动件另一端通过第五转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第六转动副连接在第三连杆上；
所述斗杆一端通过第七转动副连接在第一连杆上，斗杆另一端通过第三转动副连接在铲斗上，
所述大臂一端通过第一转动副连接在机架上，大臂另一端通过第二转动副连接在斗杆上。
在第十转动副上安装有第一电磁锁紧装置；在第一转动副上安装有第二电磁锁紧装置。
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，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，该发明及技术更加适用于制造各类挖掘机及其他工程机械。
3、回转机构可灵活控制挖掘机的工作方向。
4、此新型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为本发明所述具有主动变胞功能的可回转式多自由度可控挖掘机构的示意图。
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。
一种具有主动变胞功能的可回转式多自由度可控挖掘机构，包括机架22、回转平台25、第二主动件2、第二连杆4、第三连杆7、第四连杆9、铲斗11、第一主动件20、第一连杆17、斗杆13以及大臂16；
所述机架22安装在回转平台25上；
所述第二主动件2一端通过第八转动副1连接到机架22上，第二主动件2另一端通过第九转动副3与第二连杆4一端连接，第二连杆4另一端通过第十转动副5与第三连杆7一端连接，第三连杆7另一端通过第十一转动副8与第四连杆9一端连接，第四连杆9另一端通过第十二转动副10连接到铲斗11上；
所述第一主动件20一端通过第四转动副21连接到机架2上，第一主动件20另一端通过第五转动副19与第一连杆17一端连接，第一连杆17另一端通过第六转动副6连接在第三连杆7上；
所述斗杆13一端通过第七转动副连接在第一连杆17上，斗杆13另一端通过第三转动副12连接在铲斗11上，
所述大臂16一端通过第一转动副18连接在机架22上，大臂16另一端通过第二转动副14连接在斗杆13上。
在第十转动副5上安装有第一电磁锁紧装置23；在第一转动副18上安装有第二电磁锁紧装置24。
工作原理及过程：
在各挖掘工况作业中，大臂16摆动时，第二电磁锁紧装置24打开，第一转动副18恢复自由度，第一电磁锁紧装置23锁紧，第十转动副5锁紧，失去自由度，此时，大臂16在第一主动件20作用下摆动。铲斗11单独摆动时，第一电磁锁紧装置23、第二电磁锁紧装置24锁紧，第一转动副18、第十转动副5失去自由度，大臂16、斗杆11相对机架22失去自由度，此时铲斗11在第二主动件2驱动下实现翻转。斗杆13、铲斗11复合挖掘作业时，第二电磁锁紧装置24锁紧，第一转动副18失去自由度，大臂16相对机架22失去自由度，铲斗1及斗杆13在第一主动件20、第二主动件2作用下根据作业情况摆动进行挖掘作业。在整个挖掘作业过程中，第一电磁锁紧装置23、第二电磁锁紧装置24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 (2)
1.一种具有主动变胞功能的可回转式多自由度可控挖掘机构，其特征在于，包括机架、回转平台、第二主动件、第二连杆、第三连杆、第四连杆、铲斗、第一主动件、第一连杆、斗杆以及大臂；
所述机架安装在回转平台上；
所述第二主动件一端通过第八转动副连接到机架上，第二主动件另一端通过第九转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第十转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第十一转动副与第四连杆一端连接，第四连杆另一端通过第十二转动副连接到铲斗上；
所述第一主动件一端通过第四转动副连接到机架上，第一主动件另一端通过第五转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第六转动副连接在第三连杆上；
所述斗杆一端通过第七转动副连接在第一连杆上，斗杆另一端通过第三转动副连接在铲斗上，
所述大臂一端通过第一转动副连接在机架上，大臂另一端通过第二转动副连接在斗杆上。
2.如权利要求1所述的具有主动变胞功能的可回转式多自由度可控挖掘机构，其特征在于，在第十转动副上安装有第一电磁锁紧装置；在第一转动副上安装有第二电磁锁紧装置。
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