CN105502158B - 一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置，包括固定座、活动座、左抓斗体、右抓斗体、第一连杆及第二连杆；该第一连杆与第二连接相互铰接并分别与活动座及固定座铰接，各铰接点分别为A、B、D；所述左、右抓斗体的上部均铰接在活动座上，其铰接点分别为B′、E；该左抓斗体的斗尖为C；其中：AD与B′C平行，且AD+DB=B′C；还包括用以直接或者间接带动所述的第一连杆旋转设定角度的动力机构、可保证运行时，AD与B′C始终保持平行的驱动机构以及使右抓斗体与左抓斗体同步反向运动的同步机构。该装置从原理出发，设计过程无需复杂的仿真工作，即可通过纯机械结构实现抓取轨迹为直线。

Description

一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置

技术领域

本发明涉及铝电解多功能天车捞渣机构的抓斗装置的改进，尤指一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置。

背景技术

天车是铝电解预焙阳极电解铝生产的关键设备，它在电解铝整个工艺作业中担当重要角色。捞渣机构是天车的主要机构之一，它的功能是将铝电解槽内残留的碳块和杂物捞取出来，由于电解槽内的温度高达近一千摄氏度，人工作业捞取的危险系数太大。目前使用的捞渣机构的抓斗能较好的完成作业，但是由于其本身结构设计的缺陷，其运行的轨迹为弧线，导致杂物不能完全被清除。

综合上述问题，工程应用中出现了电气控制方案的抓斗运行轨迹为直线的抓斗装置，例如授权公告号为CN201406281Y、名称为“铝电解多功能天车抓斗水平捞渣装置”的中国实用新型专利，其特点就是采取电气元件感应然后补偿位移的做法来达到走直线的目的。这种方案虽然能达到走直线的目的，但是电解槽内的工作环境非常恶劣，很容易导致电气元件失效甚至损坏，增大了维修量，也增大了生产成本。

针对上述问题，业内通过设计纯机械结构来实现水平捞取的抓斗装置，例如授权公告号为CN2630262Y公开的一种“抓斗运行轨迹为直线的清渣机构”、授权公告号为CN2786080Y公开的一种“铝液清理装置”、申请号为201510258181.2公开的“一种水平捞取的抓斗装置”等中国专利申请。纯机械结构的抓斗装置，要实现左右两抓斗的打开与闭合，还要保证抓斗尖端的运行轨迹为直线，因此需要设计各种连杆或曲柄机构，由于没有一个统一的原理支持，各连杆的长度、位置以及运行角度等等，一般需要通过专门的电脑软件进行仿真，经过不断地修改实验，所得到的运行轨迹往往还不能达到理想的直线要求。

鉴于上述问题，本案发明人经过潜心研究，从原理出发，无需复杂的仿真工作，即可通过纯机械结构实现抓取轨迹为直线抓斗装置，本案由此而产生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种从原理出发，无需复杂的仿真工作，即可通过纯机械结构实现抓取轨迹为直线的水平抓斗装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置，包括固定座、活动座、左抓斗体、右抓斗体、第一连杆及第二连杆；所述第一连杆一端铰接在所述活动座上，其铰接点为A；该第一连杆的另一端与第二连杆的一端铰接在一起，两者的铰接点为D；该第二连杆的另一端铰接在所述的固定座上，两者的铰接点为B；所述的左、右抓斗体的上部均铰接在所述的活动座上，其铰接点分别为B′、E；该左抓斗体的斗尖为C；其中：AD与B′C平行，且AD+DB=B′C；进一步包括用以直接或者间接带动所述的第一连杆旋转设定角度的动力机构、可保证运行时，AD与B′C始终保持平行的驱动机构以及使右抓斗体与左抓斗体同步反向运动的同步机构。

优选地，所述的驱动机构为设置在所述第一连杆与所述左抓斗体之间的平行四边形机构。

优选地，所述的驱动机构包括相互铰接的第三连杆及第四连杆，该第三连杆的一端位于A点，并与所述第一连杆同步转动；该第四连杆的另一端铰接在左抓斗体上，且第三、四连杆的各铰接点与B′点四点的连线构成平行四边形AGHB′。

优选地，所述同步机构包括相互啮合的第一齿轮及第二齿轮，第一齿轮圆心位于A点，并与该第一连杆同步转动，该同步机构还包括设置在第二齿轮与所述的右抓斗体之间的平行四边形机构。

优选地，所述同步机构的第二齿轮连接一第五连杆，该第五连杆铰接一第六连杆，第六连杆铰接在所述右抓斗体上，且第五、六连杆的各铰接点与E点四点的连线构成平行四边形IJKE。

优选地，所述的同步机构为一根同步连杆，该同步连杆的两端分别铰接在所述的左抓斗体及右抓斗体上，该同步连杆和左、右抓斗体在所述活动座的铰接点B′、E的连线构成反平行四边形机构。

优选地，所述同步机构为设置在第一连杆与右抓斗体之间的反平行四边形机构。

优选地，所述的同步机构包括相互铰接的第一同步连杆及第二同步连杆，该第一同步连杆与所述的第一连杆同步转动，该第二同步连杆还铰接在所述的右抓斗体上，该第一、第二同步连杆的各铰接点与E点四点的连线构成反平行四边形AKEJ。

优选地，所述的垂直导向机构为分别设置在所述固定座及活动座上的且相互配合的导向孔及导向柱；或者为设置在所述固定座及活动座之间的平行四边形机构。

优选地，进一步设置有一配重机构，该配重机构包括设置在所述固定座上的第一配重块以及设置在所述活动座上的第二配重块。

采用上述方案后，本发明具有如下优点：

1．本发明设计的第一连杆与第二连杆铰接点总长等于左抓斗体旋转点与斗尖连线长度，并且使第一连杆与左抓斗体旋转点与斗尖连线始终保持平行，这样，抓斗体旋转向下的位移量与第一、第二连杆上升的位移量相同，从而实现了左、右抓斗体斗尖的水平度为零或近似为零，设计过程无需复杂的仿真工作。

2．为了解决装置可能存在偏心的问题，在两处位置设计了配重块，以达到平衡的效果。

3．由于本发明是纯机械结构，所以故障率也会很低，维修相对电气元件控制简单许多。

附图说明

图1为本发明第一实施例左右抓斗体闭合时的结构示意图；

图2为本发明第一实施例左右抓斗体张开时的结构示意图；

图3为本发明第一实施例抓斗张开到某一位置的结构示意图；

图4为本发明第二实施例左右抓斗体闭合时的结构示意图；

图5为本发明第二实施例左右抓斗体张开时的结构示意图；

图6为本发明第二实施例抓斗张开到某一位置的结构示意图；

图7为本发明第三实施例左右抓斗体闭合时的结构示意图；

图8为本发明第三实施例左右抓斗体张开时的结构示意图；

图9为本发明第三实施例抓斗张开到某一位置的结构示意图；

图10为本发明第四实施例左右抓斗体闭合时的结构示意图；

图11为本发明第四实施例左右抓斗体张开时的结构示意图；

图12为本发明第四实施例抓斗张开到某一位置的结构示意图；

图13为本发明第五实施例左右抓斗体闭合时的结构示意图；

图14为本发明第五实施例左右抓斗体张开时的结构示意图；

图15为本发明第五实施例抓斗张开到某一位置的结构示意图；

图16为本发明第六实施例左右抓斗体闭合时的结构示意图；

图17为本发明第六实施例左右抓斗体张开时的结构示意图；

图18为本发明第六实施例抓斗张开到某一位置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。需要说明的是，本发明所述的“左”、“右”仅是附图中的方位而已，并不能理解为对本发明所做的限制。此外，以下所描述的本发明各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明所揭示的是一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置，如图1至图3所示，为本发明的第一较佳实施例。所述抓斗装置包括固定座1、活动座2、左抓斗体31、右抓斗体32、动力机构、第一连杆51、第二连杆52、驱动机构以及同步机构，还可以进一步包括垂直导向机构或配重机构。其中：

所述的活动座2可相对固定座1上下移动。在实施例使用时，可以通过所述的固定座1将整个装置安装在天车上。

所述的第一连杆51的一端铰接在所述活动座2上，其铰接点为A；该第一连杆51的另一端与第二连杆52的一端铰接在一起，两者的铰接点为D；该第二连杆52的另一端铰接在所述的固定座1上，两者的铰接点为B。所述的左、右抓斗体31、32的上部均铰接在所述的活动座2上，其铰接点分别为B′、E；该左抓斗体31的斗尖为C，该右抓斗体32的斗尖为F。其中：AD与B′C平行，且：AD+DB=B′C。

所述的动力机构用以直接或者间接带动所述的第一连杆51旋转设定角度。该动力机构可以采用多种结构形式，例如申请电机直接带动所述的第一连杆5转动。本实施例中，该动力机构为气缸4（或者采用油缸），该气缸4的一端固定在所述的活动座2上，另一端固定在所述的左抓斗体31上。当然，也可以通过改变气（油）缸的位置、增加连接杆件以及杆件长度、调整铰点位置等方式来实现第一连杆51的旋转。

所述的驱动机构保证在运行时，AD与B′C始终保持平行。该驱动机构可以采用多种结构实现，本实施例采用平行四边形机构。该驱动机构包括第三连杆61及第四连杆62；该第三连杆61的一端位于第一连杆51与活动座2的铰接点（即A点）上，并与第一连杆51同步转动，两者可以采用一体结构的L形杆或者分体固定连接的两个杆件；该第三连杆61的另一端与所述第四连杆62的一端铰接在一起，其铰接点为G；该第四连杆62的另一端铰接在左抓斗体31上，两者的铰接点为H；且A、B′、H、G四点连线构成平行四边形。这种平行四边形结构的驱动机构，可以保证在运行时，AD与B′C始终保持平行。

所述的同步机构可使所述的右抓斗体32与左抓斗体31同步反向运动，从而使左右抓斗体进行打开或闭合的动作。所述的同步机构可以采用多种结构实现，本实施例同样采用平行四边形机构，并采用远端齿轮同步机构，远端即是将驱动点设置在远离抓斗体的第一连杆51处。具体地，所述的同步机构包括第一齿轮71、第二齿轮72、第五连杆73及第六连杆74。所述的第一齿轮71圆心位于所述第一连杆51与活动座2铰接的A点，并与该第一连杆51同步转动；该第二齿轮72与第一齿轮71相啮合，且所述第五连杆73的一端与该第二齿轮72同步旋转，其旋转点为I；该第五连杆73的另一端铰接在该第六连杆74的一端，其铰接点为J；该第六连杆74的另一端铰接在所述右抓斗体32上，其铰接点为K。且I、J、K、E四点连线构成平行四边形。

所述的固定座1与活动座2之间还可以进一步设置一个垂直导向机构8，以保证活动座2带动两抓斗体仅能在垂直方向上移动。该垂直导向机构8可以采用多种结构形式，本实施例的垂直导向机构8为分别设置在所述固定座1及活动座2上的且相互配合的导向孔81及导向柱82。

所述配重机构包括设置在固定座1上的第一配重块91以及设置在活动座2上的第二配重块92。由于整个机构均由若干杆件组成，安装完成后可能会出现偏心问题，设置配重机构就是为了解决设计完成之后可能会存在的偏心问题。

本实施例的一次动作过程为：气缸4活塞向上拉时，左抓斗体31被拉开（如图3所示）；同时，第四连杆62带动第三连杆62进而推动第一连杆51绕铰点转动，由于第二连杆52下方固定铰接在固定座1上，位置保持不同，因此在第一连杆51转动时，整个活动座2带动两抓斗体被向上提升；第一连杆51在转动的同时，其上的第一齿轮71旋转并带动第二齿轮72等速反向转动，再将转动力传递给第五连杆73和第六连杆74，从而使左、右抓斗体31、32的运动相反且转动角度一致。由于AD+DB=B′C且AD与B′C始终保持平行，当左抓斗体31斗尖位于一半水平位移位置时，第一连杆51和第二连杆52处于垂直向下状态，这样，抓斗体旋转向下的位移量与第一、第二连杆51、52上升的位移量相同，从而实现了左、右抓斗体31、32斗尖的轨迹为直线（如图2所示）。抓斗体的闭合过程与上述打开过程完全相反。

再如图4至图6所示，为本发明的第二实施例。本实施例所述抓斗装置同样包括固定座1、活动座2、左抓斗体31、右抓斗体32、动力机构、第一连杆51、第二连杆52、驱动机构、同步机构、垂直导向机构以及配重机构。本实施例与上述第一实施例相同之处不再详细描述，图中与第一实施例相同结构采用相同标号，本实施例所不同的是：

所述的同步机构采用近端同步式，即在左右抓斗体31、32之间直接设置同步机构。该同步机构可以采用反平行四边形机构。具体的，该同步机构为一根同步连杆75，该同步连杆75的两端分别铰接在所述的左抓斗体31及右抓斗体32上，该同步连杆75和左、右抓斗体31、32在所述活动座2的铰接点B′、E的连线构成反平行四边形机构。这样，当左抓斗体31旋转时，可以保证右抓斗体32与之反向同步旋转，达到开合的目的。

本实施例的一次动作过程为：气缸4动作，带动左抓斗体31打开，同时提升由第一连杆51及第二连杆52提升整个活动座2及两抓斗体的过程与上述第一实施例相同；不同的是，左抓斗体31被拉开的同时，在所述同步连杆75的推动下，右抓斗体32也同时被推开，从而使左、右抓斗体31、32的运动相反且转动角度一致。抓斗体的闭合过程与上述打开过程完全相反。

如图7至图9所示，为本发明的第三实施例。本实施例所述的抓斗装置也包括固定座1、活动座2、左抓斗体31、右抓斗体32、动力机构、第一连杆51、第二连杆52、驱动机构以及同步机构，还可以进一步包括垂直导向机构或配重机构。本实施例与第一实施例的区别在于：

所述的垂直导向机构采用平行四边形机构，即为设置在所述固定座1及活动座2之间的平行四边形机构。具体为：所述的固定座1与活动座2之间设置有两根平行的导向连杆83，两导向连杆83的两端分别铰接在固定座1与活动座2上，四个铰接点的连线构成平行四边形，且同时位于固定座1或者活动座2上的两个铰接点的连线为竖直设置。

所述配重机构包括设置在固定座1上的第一配重块91以及设置在活动座2上的第二配重块92。由于整个机构均由若干杆件组成，安装完成后可能会出现偏心问题，设置配重机构就是为了解决设计完成之后可能会存在的偏心问题。

本实施例动作过程与上述第一实施例相同，所不同的是通过平行四边形机构来保证活动座2仅能相对固定座1上下移动。

再参阅图10至图12所示，为本发明的第四实施例。本实施例所述的抓斗装置也包括固定座1、活动座2、左抓斗体31、右抓斗体32、动力机构、第一连杆51、第二连杆52、驱动机构、同步机构、垂直导向机构及配重机构。本实施例相对第一实施例的不同之处在于：

其同步机构采用的是与所述第一实施例相同的近端反平行四边形同步式机构。其垂直导向机构采用的是与上述第三实施例相同的设置于所述固定座1及活动座2之间的平行四边形机构。

再参阅图13至图15所示，为本发明的第五实施例。本实施例所述的抓斗装置同样包括固定座1、活动座2、左抓斗体31、右抓斗体32、动力机构、第一连杆51、第二连杆52、驱动机构、同步机构、垂直导向机构及配重机构。本实施例相对第一实施例的不同之处在于：

所述的同步机构采用反平行四边形机构实现同步，并采用远端式。具体地，该同步机构包括第一同步连杆76及第二同步连杆77；该第一同步连杆76与所述的第一连杆51同步转动，即两者有共同的铰接点A；该第一同步连杆76与第二同步连杆77铰接在一起，铰接点为J；该第二同步连杆77的另一端铰接在所述右抓斗体32上，其铰接点为K。且A、J、E、K四点连线构成反平行四边形机构。这样，当左抓斗体31旋转时，可以保证右抓斗体32与之反向同步旋转，达到开合的目的。

本实施例的一次动作过程为：气缸4动作，带动左抓斗体31打开，同时提升由第一连杆51及第二连杆52提升整个活动座2及两抓斗体的过程与上述第一实施例相同；不同的是，第一连杆51在转动的同时，带动第一同步连杆76旋转，再将转动力传递给第二同步连杆77，从而推动右抓斗体32，使左、右抓斗体31、32的运动相反且转动角度一致。抓斗体的闭合过程与上述打开过程完全相反。

再参阅图16至图18所示，为本发明的第六实施例。本实施例所述的抓斗装置同样包括固定座1、活动座2、左抓斗体31、右抓斗体32、动力机构、第一连杆51、第二连杆52、驱动机构、同步机构、垂直导向机构及配重机构。本实施例相对第一实施例的不同之处在于：

所述的同步机构采用的是与所述第五实施例相同的远端反平行四边形同步式机构。所述的垂直导向机构采用的是与第三实施例相同的设置于所述固定座1及活动座2之间的平行四边形机构。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (10)

1.一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置，其特征在于：包括固定座(1)、活动座(2)、左抓斗体(31)、右抓斗体(32)、第一连杆(51)及第二连杆(52)；所述第一连杆(51)一端铰接在所述活动座(2)上，其铰接点为A；该第一连杆(51)的另一端与第二连杆(52)的一端铰接在一起，两者的铰接点为D；该第二连杆(52)的另一端铰接在所述的固定座(1)上，两者的铰接点为B；所述的左、右抓斗体(31、32)的上部均铰接在所述的活动座(2)上，其铰接点分别为B′、E；该左抓斗体的斗尖为C；其中：AD与B′C平行，且AD+DB＝B′C；进一步包括用以直接或者间接带动所述的第一连杆(51)旋转设定角度的动力机构、可保证运行时，AD与B′C始终保持平行的驱动机构以及使右抓斗体(32)与左抓斗体(31)同步反向运动的同步机构。

2.根据权利要求1所述的一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置，其特征在于：所述的驱动机构为设置在所述第一连杆(51)与所述左抓斗体(31)之间的平行四边形机构。

3.根据权利要求2所述的一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置，其特征在于：所述的驱动机构包括相互铰接的第三连杆(61)及第四连杆(62)，该第三连杆的一端位于A点，并与所述第一连杆(51)同步转动；该第四连杆(62)的另一端铰接在左抓斗体(31)上，且第三、四连杆的各铰接点与B′点四点的连线构成平行四边形AGHB′。

4.根据权利要求1所述的一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置，其特征在于：所述同步机构包括相互啮合的第一齿轮(71)及第二齿轮(72)，第一齿轮圆心位于A点，并与该第一连杆(51)同步转动，该同步机构还包括设置在第二齿轮与所述的右抓斗体(32)之间的平行四边形机构。

5.根据权利要求4所述的一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置，其特征在于：所述同步机构的第二齿轮(72)连接一第五连杆(73)，该第五连杆铰接一第六连杆(74)，第六连杆铰接在所述右抓斗体(32)上，且第五、六连杆的各铰接点与E点四点的连线构成平行四边形IJKE。

6.根据权利要求1所述的一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置，其特征在于：所述的同步机构为一根同步连杆(75)，该同步连杆的两端分别铰接在所述的左抓斗体(31)及右抓斗体(32)上，该同步连杆和左、右抓斗体在所述活动座(2)的铰接点B′、E的连线构成反平行四边形机构。

7.根据权利要求1所述的一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置，其特征在于：所述同步机构为设置在第一连杆(51)与右抓斗体(32)之间的反平行四边形机构。

8.根据权利要求7所述的一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置，其特征在于：所述的同步机构包括相互铰接的第一同步连杆(76)及第二同步连杆(77)，该第一同步连杆与所述的第一连杆(51)同步转动，该第二同步连杆还铰接在所述的右抓斗体(32)上，该第一、第二同步连杆(76、77)的各铰接点与E点四点的连线构成反平行四边形AKEJ。

9.根据权利要求1所述的一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置，其特征在于：进一步设置有一垂直导向机构，所述的垂直导向机构为分别设置在所述固定座(1)及活动座(2)上的且相互配合的导向孔(81)及导向柱(82)；或者为设置在所述固定座(1)及活动座(2)之间的平行四边形机构。

10.根据权利要求1所述的一种抓取轨迹为直线的水平抓斗装置，其特征在于：进一步设置有一配重机构，该配重机构包括设置在所述固定座(1)上的第一配重块(91)以及设置在所述活动座(2)上的第二配重块(92)。