CN105317060B - 一种液压回旋式抱夹金属结构件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挖掘机，特别是涉及一种挖掘机的铲斗的替换件。包括油缸(2)和液压控制系统，还设有油缸杆(3)、回转支承(5)和电机(8)，所述的油缸(2)固定在所述的回转支承(5)的内圈上，所述的电机(8)固定在回转支承(5)的外圈上，所述电机(8)的转动轴与所述油缸(2)固定连接，在所述的油缸(2)上铰接有至少两排相对设置的臂夹(1)，臂夹(1)由直线段(101)和弯折段(102)组成，臂夹(1)通过所述的直线段(101)铰接在油缸上，油缸杆(3)一端铰接在所述的臂夹(1)上，另一端铰接在油缸上。能够多纬度抓料、放料、移料、整堆等一系列作业的全方位机械化和智能化动作。

Description

一种液压回旋式抱夹金属结构件

技术领域

本发明涉及一种挖掘机，特别是涉及一种挖掘机的铲斗的替换件。

背景技术

挖掘机铲斗只能在动力臂所在方向进行伸展运动，现有的挖掘机铲斗多为固定形状，其适用对象一般为沙子、石料等散料，用于开挖矿山取石土时非常方便，但当需要抓取条状物料时便难以抓取，无法使用。例如，当需要将零散的条状物料(例如3米长，直径20公分的原木)从装运车上卸下并且整理成垛时，通常的办法就是直接用人力一根一根卸下并搭梯子站立人工进行堆垛，或者事先将一些木料用钢丝绳扎成一捆，用挖掘机/吊机进行吊运作业，但这个过程中也需要人工将绳索解散，而且木料的整理过程需要耗费极大的人力，工作效率也极其低下。

对于条状物料的抓取，现有的装置中叉车抱夹倒是能够夹取条状物料，但是叉车抱夹虽然能在叉车传送带上坚直平面旋转，也能上下往复移动，但但使用叉车抱夹进行作业时其高度及纵深往往受到叉车自身功能的限制，而且叉车一般只能在平展地面上进行作业，适用场合受限很大。

而且，如果采用叉车抱夹/堆高机进行作业，不能从料垛依木料堆放顺序从上到下进行抓料作业。即使能抓取到物料，准确性非常差，堆放物料也非常困难。当料垛堆到一定高度，叉车抱夹几乎力不从心，没有办法继续进行作业。

堆高机可以将条状物料进行堆积，但只能将放在托臂上的物料进行堆高，无法完成抓放物料并进行移动作业，而且堆高机对零散料无所适从，其所能堆积的高度十分有限。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种抓取更为灵活的液压回旋式抱夹金属结构件。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种液压回旋式抱夹金属结构件，包括油缸和液压控制系统，还设有油缸杆、回转支承和电机，所述的油缸固定在所述的回转支承的内圈上，所述的电机固定在所述的回转支承的外圈上，所述电机的转动轴与所述油缸固定连接，在所述的油缸上铰接有至少两排相对设置的臂夹，所述的油缸杆一端铰接在所述的臂夹上，另一端铰接在所述的油缸上。

对于上述的液压回旋式抱夹金属结构件，作为一种最优的设置方式，所述的电机位于所述的回转支承的内圈中。

对于上述的液压回旋式抱夹金属结构件，作为进一步的设置，所述的回转支承上设有连接杆，在所述的连接杆上设有铰接孔，所述的液压回旋式抱夹金属结构件通过所述的铰接孔固定在挖掘机上。

对于上述的液压回旋式抱夹金属结构件，作为一种最优的设置方式，所述的臂夹由直线段和弯折段组成，并呈蟹爪形，所述的臂夹通过所述的直线段铰接在所述的油缸上，所述的油缸杆铰接在所述的直线段与所述的弯折段的连接处。

对于上述的液压回旋式抱夹金属结构件，作为一种最优的设置，所述的臂夹每排至少设置两个，而且位于同一排的所述多个臂夹之间通过钢板焊接在一起。

对于上述的液压回旋式抱夹金属结构件，作为进一步的设置，在所述的臂夹相对的内测设有防护夹板。

对于上述的液压回旋式抱夹金属结构件，作为进一步的设置，在所述的回转支承上还设有两根高压油管，所述的高压油管与所述的液压控制系统连通，可配合电机实现对所述回转支承的旋转的精确控制。

对于上述的液压回旋式抱夹金属结构件，作为一种设置方式，在所述的臂夹靠近所述的油缸处装有齿轮，并且位于相对的臂夹上的齿轮互相啮合，能够使得相对设置的臂夹同步抓放。

对于上述的液压回旋式抱夹金属结构件，作为一种最优的选择，所述的电机为液压马达。

使用本发明一种液压回旋式抱夹金属结构件具有以下有益效果，由于使用了先进的液压传动技术和液压操纵技术，本发明通过液压控制系统实现对抱夹金属结构件的旋转以及抓放动作，具体为，通过固定在回转支承外圈上的电机控制固定在内圈上的油缸实现抱夹金属结构件的360度旋转，使用起来更加方便、灵活，解决了抱夹抓料放料最经济实惠最有效的方向性以及灵活性问题；本发明还采用在油缸上铰接有至少两排相对设置的臂夹的方式实现对条状物料的抓取，本发明中的臂夹由直线段和弯折段组成，内部呈弧线形设计，并呈蟹爪形，相对设置的臂夹能够在交错抓合之下将条状物料牢牢的抓合在一起，并且能够保持很好的平衡性，本发明中的臂夹通过所述的直线段铰接在所述的油缸上，所述的油缸杆一端铰接在所述的臂夹上，另一端铰接在所述的油缸上，通过油缸杆的伸缩，相应的控制臂夹的抓紧和松开，实现对条状物料的抓放。

本发明一种液压回旋式抱夹金属结构件能够充分利用挖掘机自带液压传动技术和液压操纵技术以及驱动系统及承重系统，通过将其液压控制系统设置在挖掘机的控制室中，通过挖掘机控制室即可实现对一种液压回旋式抱夹金属结构件在多纬度抓料、放料、移料、整堆等一系列作业的全方位机械化和智能化动作。

而且，本发明中设计了左右交错排列咬合型/外部少量露齿的蟹状爪式的臂夹，蟹状爪外形设计保证整体重量轻巧并有最大承受力，耐用而且节油，在臂夹内设置防护夹板可有效防范臂夹与物料的硬接触造成物料的损伤。本发明还可按需将单排的臂夹进行焊接，使位于同一侧的多个臂夹能够同时升起或落下，实现臂夹的同步抓放；另外，单个的臂夹还可以更换，便于维修。

附图说明

图1为本发明液压回旋式抱夹金属结构件的整体结构示意图；

图2为本发明液压回旋式抱夹金属结构件的侧视图；

图3为本发明液压回旋式抱夹金属结构件张开状态示意图；

图4为本发明液压回旋式抱夹金属结构件合拢状态示意图；

图5为本发明液压回旋式抱夹金属结构件的油缸杆的结构示意图之一；

图6为本发明液压回旋式抱夹金属结构件的油缸杆的结构示意图之二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明安装于挖掘机最前端使用(可替换挖掘机铲斗)，充分结合利用现有的挖掘机动力液压传动成熟技术，利用铲斗油缸油路做抓料放料动作,备用油路做回转动作，从而实现抱夹随心所欲的前进后退左右上下移动，可像机器人手一样进行一系列抓料/放料/整堆等复杂灵活作业，从而实现条状物料从装/卸车到整理/堆垛等一系列机械化操作。

本发明一种液压回旋式抱夹金属结构件在运作时依赖挖掘机驱动系统及承重系统，整个抱夹金属结构件始终悬吊在吊臂最前端端口的正下方，通过挖掘机驱动系统及动力臂油路的控制，来实现抱夹随心所欲地到达既定方位，实现精准抓放料及平整堆垛作业。

本发明一种液压回旋式抱夹金属结构件，也可设置独立的液压控制系统，使用时安装在挖掘机上，包括抱夹本体，如图1所示，在抱夹本体上设有臂夹1、油缸2、油缸杆3、油路、回转支承5、高压油管6、连接杆7和液压控制系统，臂夹1包括左臂夹和右臂夹，左、右臂夹至少各两个，均铰接在油缸2上，左、右臂夹相对交错设置，使得其可以交叉抱合。

在本发明中，左臂夹和右臂夹均设置成可抱和的蟹爪形状，即对于单个的左抱夹(或右抱夹)而言，其由两部分组成，即直线段101和弯折段102，臂夹1通过直线段101铰接在油缸2上，左、右臂夹的弯折段102相向弯折，使得蟹形爪状的左、右臂夹在抱和时能够交错抓合在一起，像交错抓合的双手一样，能够方便的将条状物料抓起来。

油缸2设置在回转支承5的内圈上，并且在油缸2与回转支承5的内圈之间设置防漏油的油垫，在油缸2上还设有电机8，电机8从回转支承5中穿出，即电机8的转动轴与油缸2固定连接，其壳体固定在回转支承5的外圈上，当然，也可以固定在其它位置；在回转支承5上还设有遮挡灰尘的盖板。

正如上面所说的，在图1中，臂夹1通过直线段101铰接在油缸2上，其铰接点为第一铰接点，与此同时，在油缸2上还设有第二铰接点，在第二铰接点处铰接有油缸杆3，该油缸杆3的另一端铰接在臂夹1上，而且最好铰接在臂夹1的直线段101与弯折段102的临界处，在油缸杆3上设有两根油管，这两根油管均由液压控制系统控制，即通过液压控制系统调节相应单根油管的进油或出油，从而相应的控制油缸杆3的伸出或收缩，当然，这两根油管也可以直接与挖掘机的原控制油路连通，在挖掘机的控制室中完成对油缸杆3的伸缩，油缸杆3的结构如图5、图6所示。当液压控制系统控制油缸杆3的伸缩时，该液压控制系统通过相应的传输导线或者直接设置挖掘机的控制室内，实现在控制室内对油缸杆的伸缩控制，从而带动臂夹1进行相应的合拢与张开，实现其对条状物料的抓取与放落，具体为，当油缸杆3伸出时，臂夹1放下，油缸2两侧的臂夹合拢，即交错抱合在一起，从而将条状的物理抓起；当油缸杆3在控制下收缩时，油缸杆3带动臂夹1沿第二铰接节点旋转，将臂夹1拉起，油缸2两侧的臂夹张开，将条状物料放下。

在本发明中，如图2中所示，回转支承5固定在连接杆7上，这里的连接杆7分为两根，每根连接杆7上均设有铰接孔701，用于将本发明一种液压回旋式抱夹金属结构件整体铰接固定在挖掘机上。

设计左右交错排列的蟹状爪形臂夹，内部呈弧线形设计，合围时，形成一个最紧凑的合力向上的受力空间，如图4所示，利于物料在容器内集聚不散落，能有效抓住物料并防止物料泄漏洒落。打开时，形成一个最开放的空间，如图3所示，自然平滑，阻力小，利于物料从容器内沿着内壁自然释放，蟹状爪外形设计保证整体重量轻巧并有最大承受力。

在回转支承5上设有两个高压油管6，如图2所示，这里的两个高压油管一个在控制下向回转支承5中输入高压油，另一个从回转支承5中将高压油抽出(或者是从另一个方向输入回转支承)，当向回转支承内的套筒中输入高压油时，回转支承套筒内油压增大，回转支承5的内圈在高压油的作用下带动油缸2转动，当经另一个方向输入高压油时回转支承5的内圈在高压油的作用下带动油缸2反向旋转，在高压油与电机8的共同作用下，达到对油缸2的旋转的精确控制，本发明中，电机8最好使用液压马达。

电机8使用液压马达时，液压马达的配油轴与后盖(圆形齿轮盘)刚性连接。液压马达的转子体以配油轴作径向支承，以定子球形滚道和钢球作轴向支承。转子的输出轴上有内花键，要求外部连接机构的传动轴与它间隙配合，这样转子体是浮动的，配油轴是刚性的，故允许用钢管连接进出油口。

在液压马达中工作时，压力油经配油轴中通道(变速阀)分配到各通道高压控腔的配油窗口并进入各活塞缸孔，活塞在压力油作用下，通过钢球以正压力N作用到定子上，定子以同值的反作用力N1作用到钢球上，N1可分解为径向力和切向力F2个分力，径向力为油压力所平稳，切向力F通过活塞作用于转子体。这样转子体在切向力F的推动下围绕配油轴旋转，因同一瞬间有几只活塞处于压力油的作用下，所以能产生很大扭矩。当活塞随转子体旋转到定子曲面的顶点后，活塞在定子曲面的推动下向轴心回程，将活塞缸中工作油经配油轴窗口排回低压流通，如此往复即完成将压力能转换为机械能的任务，使液压马达不断旋转。

在上述的液压马达的工作过程中，改变两个通油口的油流方向，即可使液压马达反向旋转，通过改变进入液压马达的液压油的流量即可改变液压马达的转速，实现液压马达的无极调速，从而通过控制液压马达的无极调速控制油缸2的360度旋转。

在上述的液压马达中，通过进油、出油改变由设置在液压马达配油轴处的变速阀位置，通过在液压马达上设置进油管和出油管实现进油和出油，同时，将进出油通过挖掘机控制室中的操纵杆来控制，通过该操纵杆来控制液压马达的运转。

在本发明中，在需要的情况下，臂夹1的数量可以设置成每排多个，例如单排设置3-5个，这时油缸2需要相应的设置成具有一定长度和体积的形状，例如长条形的油缸，在油缸的相对的两侧设置多个臂夹，可以增大抱夹金属结构件的抓取面积和抓取量，提高其工作效率。

为了进一步完善本发明，还可以在臂夹1相对的内测设置安装保护夹板，该夹板可以为分开的单个，将其一个个包裹在单个臂夹1的外部，避免臂夹1与货物之间硬接触造成货物损伤，但是，保护夹板也可以为整体型，比如作为一块整体的夹板，设置在单排臂夹的内测，即每排臂夹的内测均设置一块整体的夹板，条状的物料在被抱夹机构抓起时包含在两块整体状的夹板中，有效的避免了物料被臂夹损坏。

本发明由于利用油缸油路技术来实现抓放料动作，通过司机在控制驾驶室控制油路来实现的闭合功能。通过设计关键铰接点，在回转支承油压的作用下，两边的臂夹1将以相应的铰接点为圆心进行圆弧形摆动(单边摆动幅度可达60度，双边摆动幅度可达150度)；当左右两边的臂夹1同时向垂直方向靠拢时，会形成越来越小的空间，从而将物料夹紧，实现抓料动作，反之实现放料动作，即通过调整液压来实现蟹状爪形的臂夹1以固定节点为圆心做顺时针/逆时针圆弧形摆动；当左右蟹状爪臂夹1相对靠拢时，形成一个较大的合力，从而实现抓料动作；当左右蟹状爪相向背离运动时，抓力渐渐减小直至为零，从而实现放料动作。

本发明备用回转支承齿轮盘油路做回转动作，目的是调整整个抱夹开口的方向，在水平面进行360度旋转，可以调整抱夹开口的任意方位，配合实现精准的抓料/放料动作。

为了避免单排的几个臂夹1的抓放动作不统一，可将位于油缸2同一侧的单排臂夹之间连接起来，例如，将多个位于油缸2同侧的臂夹之间，用横向窄钢板焊接在一起，并将焊接处打磨平整即可。

本发明液压系统可使用电磁能系统代替，通过操作电动功能面板即可达到抱夹的夹紧及放松功能。亦可通过操作电磁力实现旋转功能。但使用电磁能系统可能需要对挖掘机整体进行改动。

本发明中的电机为有级变量电机排量的变化，是由装置在电机配油轴的变速阀位置的改变来实现，变速阀的位置可以通过操纵杆来控制。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是发明并不限于上述实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种液压回旋式抱夹金属结构件，包括油缸(2)和液压控制系统，其特征在于：还设有油缸杆(3)、回转支承(5)和电机(8)，所述的油缸(2)固定在所述的回转支承(5)的内圈上，所述的电机(8)固定在所述的回转支承(5)的外圈上，所述电机(8)的转动轴与所述油缸(2)固定连接，在所述的油缸(2)上铰接有至少两排相对设置的臂夹(1)，所述的油缸杆(3)一端铰接在所述的臂夹(1)上，另一端铰接在所述的油缸(2)上；

所述的电机(8)位于所述的回转支承(5)的内圈中；

在所述的回转支承(5)上还设有两根高压油管(6)，所述的高压油管(6)与所述的液压控制系统连通；

所述的电机(8)为液压马达；液压马达的配油轴与圆形齿轮盘刚性连接，液压马达的转子体以配油轴作径向支承，以定子球形滚道和钢球作轴向支承，转子的输出轴上有内花键，转子体是浮动的，配油轴是刚性的，利用钢管连接进出油口；压力油经配油轴中变速阀分配到各通道高压控腔的配油窗口并进入各活塞缸孔，活塞在压力油作用下，通过钢球以正压力作用到定子上，定子以同值的反作用力作用到钢球上，反作用力分解为径向力和切向力两个分力，径向力为油压力所平稳，切向力通过活塞作用于转子体，转子体在切向力的推动下围绕配油轴旋转；当活塞随转子体旋转到定子曲面的顶点后，活塞在定子曲面的推动下向轴心回程，将活塞缸中工作油经配油轴窗口排回低压流通，如此往复即完成将压力能转换为机械能的任务，使液压马达不断旋转；改变两个通油口的油流方向，使液压马达反向旋转，通过改变进入液压马达的液压油的流量改变液压马达的转速，实现液压马达的无极调速，从而通过控制液压马达的无极调速控制油缸(2)的360度旋转。

2.根据权利要求1所述的液压回旋式抱夹金属结构件，其特征在于：所述的回转支承(5)上设有连接杆(7)，在所述的连接杆(7)上设有铰接孔(701)，所述的液压回旋式抱夹金属结构件通过所述的铰接孔(701)固定在挖掘机上。

3.根据权利要求1所述的液压回旋式抱夹金属结构件，其特征在于：所述的臂夹(1)由直线段(101)和弯折段(102)组成，并呈蟹爪形，所述的臂夹(1)通过所述的直线段(101)铰接在所述的油缸(2)上，所述的油缸杆(3)铰接在所述的直线段(101)与所述的弯折段(102)的连接处。

4.根据权利要求1所述的液压回旋式抱夹金属结构件，其特征在于：所述的臂夹(1)每排至少设置两个。

5.根据权利要求4所述的液压回旋式抱夹金属结构件，其特征在于：位于同一排的多个所述臂夹(1)之间通过钢板焊接在一起。

6.根据权利要求1所述的液压回旋式抱夹金属结构件，其特征在于：在所述的臂夹(1)相对的内测设有防护夹板。

7.根据权利要求1所述的液压回旋式抱夹金属结构件，其特征在于：在所述的臂夹(1)靠近所述的油缸(2)处装有齿轮，并且位于相对的臂夹(1)上的齿轮互相啮合。