CN104891332A - 一种基于并联机构的三自由度自稳箱体抓斗 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于并联机构的三自由度自稳箱体抓斗，包括三自由度并联机构、固定板、四个电动滑轨和四个机械爪，三自由度并联机构位于固定板正上方，且三自由度并联机构与固定板之间采用螺栓进行连接，固定板呈方形结构，四个电动滑轨分别位于固定板的四个顶角平分线上，且电动滑轨与固定板固连，四个机械爪分别安装在四个电动滑轨正下方。本发明通过控制电动推杆的上升、下降、变速和停止来实现本发明的空间运动状态，采用3-RPS模式的三自由度并联机构在空间内可实现一平移两转动共三个自由度方向的运动，控制简单且运动特性优越，增加了本发明抓取箱体的稳定性，防止了箱体在搬运起吊过程中的抖动性问题。

Description

一种基于并联机构的三自由度自稳箱体抓斗

技术领域

本发明涉及抓取设备领域，特别涉及一种基于并联机构的三自由度自稳箱体抓斗。

背景技术

抓斗是以抓取泥沙石子及各种散装货物能启闭的斗，即是一种主要靠左右两个组合斗或多个颚板的开合抓取和卸出散状物料的吊具，抓斗按照形状分类可分为贝形抓斗和桔瓣抓斗，前者由两个完整的铲斗组成，后者由三个或三个以上的颚板组成；按照驱动方式可分为液压式抓斗和机械式抓斗两大类。

随着现代物流的发展，货物的运输越来越发达，现在货物多采用箱体进行装载，对于大型货物设备则采用集装箱装载，因此，在港口码头、运输车站和一些自贸区等地，箱体搬运每天都不在少数，目前对小箱体搬运则采用的是人工搬运，大箱体搬运多采用叉车，集装箱搬运采用的是抓斗和吊车，现有的箱体搬运起吊并无专业抓斗，普遍采用的是爪式抓斗，此种抓斗对箱体外侧损害很大，有时甚至破坏箱体内部物品，同时抓斗是在起吊机配合下进行箱体搬运的，因此，在抓斗搬运箱体的时候极易产生抖动和颠簸，容易对箱体内的物品造成损坏。鉴于此，本发明提供了一种可减震的箱体专用抓取设备，即一种基于并联机构的三自由度自稳箱体抓斗。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于并联机构的三自由度自稳箱体抓斗，其通过控制电动推杆的上升、下降、变速和停止来实现本发明的空间运动状态，采用3-RPS模式的三自由度并联机构在空间内可实现一平移两转动共三个自由度方向的运动，控制简单且运动特性优越，增加了本发明抓取箱体的稳定性，防止了箱体在搬运起吊过程中的抖动性问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种基于并联机构的三自由度自稳箱体抓斗，包括三自由度并联机构、固定板、四个电动滑轨和四个机械爪，所述的三自由度并联机构位于固定板正上方，且三自由度并联机构与固定板之间采用螺栓进行连接；所述的固定板呈方形结构，四个电动滑轨分别位于固定板的四个顶角平分线上，且电动滑轨与固定板固连；所述的四个机械爪分别安装在四个电动滑轨正下方。

作为本发明的进一步改进，所述的三自由度并联机构包括动平台、定平台、电动推杆、关节轴承、三角固定座、耳座和转动销，且电动推杆、关节轴承、三角固定座、耳座和转动销的数量均为三；所述的电动推杆顶端的螺纹端与关节轴承底端的螺纹安装孔之间采用螺纹连接方式相连接，关节轴承顶端的螺纹端安装在三角固定座上的固定螺纹孔内，三角固定座与动平台之间通过螺栓进行连接，电动推杆底端位于耳座内部，且电动推杆底端与耳座之间通过转动销进行连接，耳座与定平台之间通过螺钉进行连接。

作为本发明的进一步改进，所述的机械爪包括移动滑块、上夹套、下夹套、伸缩杆、上耳座、下耳座和液压缸；所述的移动滑块固定在上夹套顶端处，移动滑块上开设有安装耳孔；所述的上夹套底端与下夹套顶端之间通过伸缩杆相连接；所述的上夹套呈三角状立柱结构，上夹套两侧壁上均匀开设有上圆形通孔，上夹套底端顶角处设置有上套筒，且上套筒内径略大于伸缩杆外径；所述的下夹套也呈三角状立柱结构，下夹套两侧壁上均匀开设有下圆形通孔，下夹套顶端顶角处设置有下套筒，且下套筒内径略大于伸缩杆外径，下夹套底端设置有铲耳，铲耳呈扇形结构，铲耳前端口处设置有倾斜度；所述的上耳座固定在上夹套底端的外侧壁上，下耳座固定在下夹套顶端的外侧壁上，上耳座和下耳座均为Ω型结构，液压缸位于上耳座和下耳座之间，且液压缸底端与上耳座相固定，液压缸顶端与下耳座相连接。

作为本发明的进一步改进，所述的三角固定座位于动平台底端面上，且三个三角固定座在动平台底端面呈正三角形布置；所述的耳座位于定平台顶端面上，三个耳座在定平台顶端面也呈正三角形布置，且三个三角固定座与三个耳座安装位置均分别一一对应。

作为本发明的进一步改进，所述的三根电动推杆呈锥形状安装，且三根电动推杆中心轴线的延长线交于一点。

本发明的有益效果：一种基于并联机构的三自由度自稳箱体抓斗具有结构紧凑、操作便捷和制作成本低等特点，与现有技术相比，其通过控制电动推杆的上升、下降、变速和停止来实现本发明的空间运动状态，采用3-RPS模式的三自由度并联机构在空间内可实现一平移两转动共三个自由度方向的运动，控制简单且运动特性优越，增加了本发明抓取箱体的稳定性，防止了箱体在搬运起吊过程中的抖动性问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明固定板、四个电动滑轨和四个机械爪的配合示意图；

图3是本发明机械爪的立体结构示意图；

图4是本发明三自由度并联机构的立体结构示意图。

具体实施例

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

如图1、图2、图3和图4所示，一种基于并联机构的三自由度自稳箱体抓斗，包括三自由度并联机构1、固定板2、四个电动滑轨3和四个机械爪4，所述的三自由度并联机构1位于固定板2正上方，且三自由度并联机构1与固定板2之间采用螺栓进行连接；所述的固定板2呈方形结构，四个电动滑轨3分别位于固定板1的四个顶角平分线上，且电动滑轨3与固定板2固连；所述的四个机械爪4分别安装在四个电动滑轨3正下方。

如图4所示，所述的三自由度并联机构1包括动平台11、定平台12、电动推杆13、关节轴承14、三角固定座15、耳座16和转动销17，且电动推杆13、关节轴承14、三角固定座15、耳座16和转动销17的数量均为三；所述的电动推杆13顶端的螺纹端与关节轴承14底端的螺纹安装孔之间采用螺纹连接方式相连接，关节轴承14顶端的螺纹端安装在三角固定座15上的固定螺纹孔内，三角固定座15与动平台11之间通过螺栓进行连接，电动推杆13底端位于耳座16内部，且电动推杆13底端与耳座16之间通过转动销17进行连接，耳座16与定平台12之间通过螺钉进行连接。

如图2和图3所示，所述的机械爪4包括移动滑块41、上夹套42、下夹套43、伸缩杆44、上耳座45、下耳座46和液压缸47；所述的移动滑块41固定在上夹套42顶端处，移动滑块41上开设有安装耳孔；所述的上夹套42底端与下夹套43顶端之间通过伸缩杆44相连接；所述的上夹套42呈三角状立柱结构，上夹套42两侧壁上均匀开设有上圆形通孔，上夹套42底端顶角处设置有上套筒，且上套筒内径略大于伸缩杆44外径；所述的下夹套43也呈三角状立柱结构，下夹套43两侧壁上均匀开设有下圆形通孔，下夹套43顶端顶角处设置有下套筒，且下套筒内径略大于伸缩杆44外径，下夹套43底端设置有铲耳，铲耳呈扇形结构，铲耳前端口处设置有倾斜度；所述的上耳座45固定在上夹套42底端的外侧壁上，下耳座46固定在下夹套43顶端的外侧壁上，上耳座45和下耳座46均为Ω型结构，液压缸47位于上耳座45和下耳座46之间，且液压缸47底端与上耳座45相固定，液压缸47顶端与下耳座46相连接。

如图4所示，所述的三角固定座15位于动平台11底端面上，且三个三角固定座15在动平台11底端面呈正三角形布置；所述的耳座16位于定平台12顶端面上，三个耳座16在定平台12顶端面也呈正三角形布置，且三个三角固定座15与三个耳座16安装位置均分别一一对应。

如图4所示，所述的三根电动推杆13呈锥形状安装，且三根电动推杆13中心轴线的延长线交于一点。

使用时，首先正向启动电动滑轨3，通过电动滑轨3带动四个机械爪4同时向外伸展；然后正向启动液压缸47，通过液压缸47的伸展带动下夹套43的垂直向下运动，且同时实现整个机械爪4的旋转变向运动，使得四个机械爪4正好贴靠箱体的四个拐角，当下夹套43底端的铲耳到达箱体底部的时候，再反向启动电动滑轨3，通过电动滑轨3带动四个机械爪4同时向内收缩，当上夹套42内侧壁和下夹套43内侧壁与箱体拐角处的两外侧壁接触时停止电动滑轨3，实现对箱体四侧的固定，再反向启动液压缸47，通过液压缸47的收缩带动下夹套的垂直向上运动，当上夹套42顶端内侧面和下夹套43底端内侧面分别与箱体的上下面接触时停止液压缸47，从而实现对箱体的上下端的固定，通过吊车起吊固定板2就能实现对箱体的起吊和搬运了；在起吊搬运过程中，采用3-RPS模式的三自由度并联机构1在空间内可实现一平移两转动共三个自由度方向的运动，其通过控制电动推杆13的上升、下降、变速和停止来实现本发明的空间运动状态，增加了本发明抓取箱体的稳定性，防止了箱体在搬运起吊过程中的抖动性问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基于并联机构的三自由度自稳箱体抓斗，包括三自由度并联机构、固定板、四个电动滑轨和四个机械爪，其特征在于：所述的三自由度并联机构位于固定板正上方，且三自由度并联机构与固定板之间采用螺栓进行连接；所述的固定板呈方形结构，四个电动滑轨分别位于固定板的四个顶角平分线上，且电动滑轨与固定板固连；所述的四个机械爪分别安装在四个电动滑轨正下方；其中：

所述的三自由度并联机构包括动平台、定平台、电动推杆、关节轴承、三角固定座、耳座和转动销，且电动推杆、关节轴承、三角固定座、耳座和转动销的数量均为三；所述的电动推杆顶端的螺纹端与关节轴承底端的螺纹安装孔之间采用螺纹连接方式相连接，关节轴承顶端的螺纹端安装在三角固定座上的固定螺纹孔内，三角固定座与动平台之间通过螺栓进行连接，电动推杆底端位于耳座内部，且电动推杆底端与耳座之间通过转动销进行连接，耳座与定平台之间通过螺钉进行连接；

所述的机械爪包括移动滑块、上夹套、下夹套、伸缩杆、上耳座、下耳座和液压缸；所述的移动滑块固定在上夹套顶端处，移动滑块上开设有安装耳孔；所述的上夹套底端与下夹套顶端之间通过伸缩杆相连接；所述的上夹套呈三角状立柱结构，上夹套两侧壁上均匀开设有上圆形通孔，上夹套底端顶角处设置有上套筒，且上套筒内径略大于伸缩杆外径；所述的下夹套也呈三角状立柱结构，下夹套两侧壁上均匀开设有下圆形通孔，下夹套顶端顶角处设置有下套筒，且下套筒内径略大于伸缩杆外径，下夹套底端设置有铲耳，铲耳呈扇形结构，铲耳前端口处设置有倾斜度；所述的上耳座固定在上夹套底端的外侧壁上，下耳座固定在下夹套顶端的外侧壁上，上耳座和下耳座均为Ω型结构，液压缸位于上耳座和下耳座之间，且液压缸底端与上耳座相固定，液压缸顶端与下耳座相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于并联机构的三自由度自稳箱体抓斗，其特征在于：所述的三角固定座位于动平台底端面上，且三个三角固定座在动平台底端面呈正三角形布置；所述的耳座位于定平台顶端面上，三个耳座在定平台顶端面也呈正三角形布置，且三个三角固定座与三个耳座安装位置均分别一一对应。

3.根据权利要求1所述的一种基于并联机构的三自由度自稳箱体抓斗，其特征在于：所述的三根电动推杆呈锥形状安装，且三根电动推杆中心轴线的延长线交于一点。