CN106218820A - 一种具有双驱动交叉折叠分支的并联稳定接货平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有双驱动交叉折叠分支的并联稳定接货平台，其包括基座、上平台、蓄能组件以及连接基座与上平台的三个完全相同的双驱动交叉折叠分支，三个双驱动交叉折叠分支均主要由U型连杆、框型连杆、直线驱动器组成，通过控制双驱动交叉折叠分支中的直线驱动器，可实现稳定接货平台的运动输出，补偿海浪的波动从而保持上平台的稳定。本发明结构刚度大，承载能力强，小的驱动行程可以实现大的升沉空间，具有很大的实际应用价值。

Description

一种具有双驱动交叉折叠分支的并联稳定接货平台

技术领域

本发明涉及一种并联机构，特别是一种并联稳定平台。

背景技术

随着我国海洋经济发展，各种海上吊装作业越来越多。舰船在海风、海浪及海流等海洋环境扰动的作用下，会产生多维的摇荡运动，如横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和垂荡等。其中，横摇、纵摇和垂荡运动对舰船装备的影响最大。这种运动给海上重要设备、补给船货物的平稳接收等多方面带来了严重影响。特别是在浪高涌大、海况恶劣时，很容易对重要物资和设备造成磕碰，甚至损坏。针对上述这些问题，提出一种能补偿海浪波动的稳定接货平台显得尤为必要。并联机构作为稳定平台得到了广泛的运用，中国专利201610060702.8提出了一种六自由度并联调姿隔振平台，由基座、动平台以及连接基座与动平台的三个相同的塔形伸缩分支组成，此发明占用体积小，工作空间大，但塔形伸缩分支包由直线驱动单元驱动，直线驱动单元包含滑动副，不适合户外场所的应用，尤其不适合潮湿的海洋等恶劣环境的应用；中国专利201310166550.6提出了一种折叠式六自由度并联调姿平台，由上平台、下平台以及连接两个平台的结构完全相同的六条分支组成，此发明结构简单，占用体积小，工作空间大，但由于分支受力不对称，只适用于轻载。

发明内容

本发明的目的在于提供一种占用体积小、工作空间大、承载能力强的具有双驱动交叉折叠分支的并联稳定接货平台。

本发明的技术方案如下：

本发明包括基座、上平台、六个蓄能组件以及连接基座与上平台的三个结构完全相同的双驱动交叉折叠分支；所述六个蓄能组件两两一组，分别固定在双驱动交叉折叠分支两侧的基座上，蓄能组件包括蓄能器安装箱、助力缸蓄能器和液压缸蓄能器，助力缸蓄能器和液压缸蓄能器均设在蓄能器安装箱内；所述双驱动交叉折叠分支包括两个万向铰、两个U型连杆、两个第一转动副、两个框型连杆、一个十字轴、一个铰链座、一个第四转动副、两个上下两端带有球铰的直线驱动器、两个带耳轴的套筒、分支安装箱；所述分支安装箱固连在基座上，两个U型连杆的一端分别通过万向铰或球铰连接在分支安装箱两侧的箱框上，两个U型连杆交叉布置，两个U型连杆的另一端分别通过第一转动副与框型连杆的一端连接，两个第一转动副轴线相互平行，两个框型连杆的另一端共同连接在十字轴中与第一转动副轴线平行的转轴上，构成两个第二转动副，两个U型连杆和两个框型连杆连接构成交叉折叠机构，上述十字轴中的另一转轴与铰链座连接，构成两个第三转动副，第三转动副与第二转动副轴线垂直相交，上述铰链座通过第四转动副与上平台连接，第四转动副轴线垂直于十字轴两轴线并通过两轴线交点，两个直线驱动器的下端球铰分别与分支安装箱箱底两侧连接，该两个直线驱动器的上端穿过U型连杆和框型连杆，布置在U型连杆和框型连杆的对称面上，上述两个直线驱动器的上端端部分别通过上端球铰与两个套筒内端部连接，两个套筒下部的耳轴分别连接在上述两个U型连杆上，构成第五转动副，第五转动副轴线平行于第一转动副轴线，双驱动交叉折叠分支中两个直线驱动器、两个套筒对称布置；所述两个万向铰十字轴中心和两个直线驱动器下端球铰中心四点共线布置，两个第一转动副的轴线垂直于上述四点连线。

双驱动交叉折叠分支均设有助力单元，助力单元有三种结构形式：

第一种结构方式：助力单元为布置在U型连杆和框型连杆的对称面上的两个助力缸，该两个助力缸的缸套一端带有耳轴，两个助力缸的活塞杆一端带有球铰，缸套一端的耳轴分别连接在两个U型连杆的中部，构成两个第六转动副，该转动副轴线平行于第一转动副轴线；活塞杆一端穿过U型连杆和框型连杆，分别通过活塞杆一端的球铰连接在靠近十字轴一端的两个框型连杆上，两个助力缸左右对称布置；

第二种结构形式：助力单元为设在双驱动交叉折叠分支中心的Y型助力单元，该助力单元包括一个缸套一端带有球铰、活塞杆一端带有关节球轴承的助力缸、一个通轴、两个双支撑连杆；所述助力缸为多级液压缸，其中助力缸缸套一端的球铰与分支安装箱箱底连接，该球铰中心位于两个万向铰十字轴中心连线的中点，活塞杆一端穿过U型连杆和框型连杆，通过关节球轴承连接在轴线平行于第一转动副轴线的通轴上，两个双支撑连杆的一端共同连接在上述通轴上，构成两个第七转动副，两个双支撑连杆的另一端分别连接在靠近十字轴一端的两个框型连杆上，构成两个第八转动副；

第三种结构形式：助力单元为设在双驱动交叉折叠分支中心的含有U型连接件的助力缸，该助力缸均为多级液压缸，助力缸缸套一端带有球铰、活塞杆一端带有U型连接件，助力缸缸套一端的球铰与分支安装箱箱底连接，该球铰中心位于两个万向铰十字轴中心连线的中点，活塞杆一端穿过U型连杆和框型连杆，通过U型连接件连接在上述十字轴的第三转动副转轴上，构成两个第九转动副，第九转动副与第三转动副同轴。

三个双驱动交叉折叠分支有两种布置方式：

第一种布置方式：所述三个双驱动交叉折叠分支的分支安装箱均布在基座上，三个第四转动副相应地连接在上平台上，且三个第四转动副分别位于等边三角形的三个顶点处，双驱动交叉折叠分支两个万向铰十字轴连线中心位于相应顶点下方，且双驱动交叉折叠分支两个万向铰十字轴连线中心连线与等边三角形三顶点所在圆的切线边线重合；

第二种布置方式：所述三个双驱动交叉折叠分支的分支安装箱中，两个分支安装箱平行布置，与第三个分支安装箱垂直。

所述上平台为包括三个等长短边、三个等长长边的六边形上平台，上平台的短边处有壶嘴状的连接构型，该连接构型连接双驱动交叉折叠分支的第四转动副。

直线驱动器未驱动时，双驱动交叉折叠分支处于折叠状态，此时双驱动交叉折叠分支高度最小，上平台位于最低位置处；驱动直线驱动器，双驱动交叉折叠分支会随之伸展开来，使动平台实现升降或旋转。相比于传统的直线驱动器直接连接基座与上平台的并联平台，本发明的整个运动过程中直线驱动器驱动杆的伸缩行程大大减小，从而减小整个机构的体积，而且整个机构的工作空间也大幅度增加。同时助力单元对直线驱动器起到了一定的保护作用，提高了整体的承载能力。

本发明与现有的相关技术相比具有如下优点：

1、直线驱动器连接在基座与双驱动交叉折叠分支的U型连杆上，使得上平台的升沉空间可以达到直线驱动器行程的数倍，因此本发明在小行程大位移的领域有很大的实际应用价值，弥补了现有并联机构工作空间小的不足。

2、双驱动交叉折叠分支结构刚度大，承载能力强，可以使上平台降到很低的位置，减少了整体的占用体积。

3、每个双驱动交叉折叠分支安装助力单元，减轻了液压缸的驱动负载，提高了整体的承载能力。

4、两个直线驱动器同步驱动时，并联机构有三个自由度，可实现两转一移；两个直线驱动器不同步驱动时，并联机构有空间六个自由度。

5、双驱动交叉折叠分支不含滑动副，适合户外应用，尤其适用于潮湿的海洋等恶劣环境。

附图说明

图1是本发明的立体示意简图。

图2是本发明双驱动交叉折叠分支另一种布置方式示意图。

图3是本发明双驱动交叉折叠分支立体示意简图。

图4是本发明双助力缸的连接立体示意简图。

图5是本发明Y型助力单元的连接立体示意简图。

图6是本发明包含U型连接件的助力缸的连接立体示意简图。

图中：1、基座；2、上平台；3、蓄能组件；4、双驱动交叉折叠分支；4-1、万向铰；4-2、U型连杆；4-3、第一转动副；4-4、框型连杆；4-5、十字轴；4-6、铰链座；4-7、第四转动副；4-8、套筒；4-9、直线驱动器、4-10分支安装箱；5、助力缸；6、双支撑连杆；7、通轴。

具体实施方式

在图1所示的具有双驱动交叉折叠分支的并联稳定接货平台示意图中，三个结构完全相同的双驱动交叉折叠分支4连接基座1与上平台2，六个蓄能组件3两两一组，分别固定在双驱动交叉折叠分支两侧的基座上，蓄能组件包括蓄能器安装箱、助力缸蓄能器和液压缸蓄能器，助力缸蓄能器和液压缸蓄能器均设在蓄能器安装箱内；所述上平台为包括三个等长短边、三个等长长边的六边形上平台，上平台的短边处有壶嘴状的连接构型，该连接构型连接双驱动交叉折叠分支的第四转动副4-7；如图3所示，所述双驱动交叉折叠分支中的分支安装箱4-10固连在基座上，两个U型连杆4-2的一端分别通过万向铰4-1连接在分支安装箱两侧的箱框上，两个U型连杆交叉布置，两个U型连杆的另一端分别通过第一转动副4-3与框型连杆的一端连接，两个第一转动副轴线相互平行，两个框型连杆的另一端共同连接在十字轴4-5中与第一转动副轴线平行的转轴上，构成两个第二转动副，两个U型连杆和两个框型连杆连接构成交叉折叠机构，上述十字轴中的另一转轴与铰链座4-6连接，构成两个第三转动副，第三转动副与第二转动副轴线垂直相交，上述铰链座通过第四转动副4-7与上平台连接，第四转动副轴线垂直于十字轴两轴线并通过两轴线交点，两个直线驱动器4-9的下端球铰分别与分支安装箱箱底两侧连接，该两个直线驱动器的上端穿过U型连杆和框型连杆，布置在U型连杆和框型连杆的对称面上，上述两个直线驱动器的上端端部分别通过上端球铰与两个套筒4-8内端部连接，两个套筒下部的耳轴分别连接在上述两个U型连杆上，构成第五转动副，第五转动副轴线平行于第一转动副轴线，双驱动交叉折叠分支中两个直线驱动器、两个套筒对称布置；所述两个万向铰十字轴中心和两个直线驱动器下端球铰中心四点共线布置，两个第一转动副的轴线垂直于上述四点连线。

三个双驱动交叉折叠分支有两种布置方式：

如图1所示，所述三个双驱动交叉折叠分支的分支安装箱均布在基座上，三个第四转动副分别位于等边三角形的三个顶点处，双驱动交叉折叠分支两个万向铰十字轴连线中心位于相应顶点下方，且双驱动交叉折叠分支两个万向铰十字轴连线中心连线与等边三角形三顶点所在圆的切线边线重合；

如图2所示，所述三个双驱动交叉折叠分支的分支安装箱中，两个分支安装箱平行布置，与第三个分支安装箱垂直。

双驱动交叉折叠分支均设有助力单元，助力单元有三种结构形式：

如图3所示，助力单元为布置在U型连杆和框型连杆的对称面上的两个助力缸5，该两个助力缸的缸套一端带有耳轴，两个助力缸的活塞杆一端带有球铰，缸套一端的耳轴分别连接在两个U型连杆的中部，构成两个第六转动副，该转动副轴线平行于第一转动副轴线；活塞杆一端穿过U型连杆和框型连杆，分别通过活塞杆一端的球铰连接在靠近十字轴一端的两个框型连杆上，两个助力缸左右对称布置；

如图4所示，助力单元为设在双驱动交叉折叠分支中心的Y型助力单元，该助力单元包括一个缸套一端带有球铰、活塞杆一端带有关节球轴承的助力缸5、一个通轴7、两个双支撑连杆6，所述助力缸为多级液压缸，其中助力缸缸套一端的球铰与分支安装箱箱底连接，该球铰中心位于两个万向铰十字轴中心连线的中点，活塞杆一端穿过U型连杆和框型连杆，通过关节球轴承连接在轴线平行于第一转动副轴线的通轴上，两个双支撑连杆的一端共同连接在上述通轴上，构成两个第七转动副，两个双支撑连杆的另一端分别连接在靠近十字轴一端的两个框型连杆上，构成两个第八转动副；

如图5所示，助力单元为设在双驱动交叉折叠分支中心的含有U型连接件的助力缸5，该助力缸为多级液压缸，所述助力缸缸套一端带有球铰、活塞杆一端带有U型连接件，助力缸缸套一端的球铰与分支安装箱箱底连接，该球铰中心位于两个万向铰十字轴中心连线的中点，活塞杆一端穿过U型连杆和框型连杆，通过U型连接件连接在上述十字轴的第三转动副转轴上，构成两个第九转动副，第九转动副与第三转动副同轴。

Claims (9)

1.一种具有双驱动交叉折叠分支的并联稳定接货平台，其特征在于：它包括基座、上平台、六个蓄能组件以及连接基座与上平台的三个结构完全相同的双驱动交叉折叠分支；所述六个蓄能组件两两一组，分别固定在双驱动交叉折叠分支两侧的基座上，蓄能组件包括蓄能器安装箱、助力缸蓄能器和液压缸蓄能器，助力缸蓄能器和液压缸蓄能器均设在蓄能器安装箱内；所述双驱动交叉折叠分支包括两个万向铰、两个U型连杆、两个第一转动副、两个框型连杆、一个十字轴、一个铰链座、一个第四转动副、两个上下两端带有球铰的直线驱动器、两个带耳轴的套筒、分支安装箱；所述分支安装箱固连在基座上，两个U型连杆的一端分别通过万向铰连接在分支安装箱两侧的箱框上，两个U型连杆交叉布置，两个U型连杆的另一端分别通过第一转动副与框型连杆的一端连接，两个第一转动副轴线相互平行，两个框型连杆的另一端共同连接在十字轴中与第一转动副轴线平行的转轴上，构成两个第二转动副，两个U型连杆和两个框型连杆连接构成交叉折叠机构，上述十字轴中的另一转轴与铰链座连接，构成两个第三转动副，第三转动副与第二转动副轴线垂直相交，上述铰链座通过第四转动副与上平台连接，第四转动副轴线垂直于十字轴两轴线并通过两轴线交点，两个直线驱动器的下端球铰分别与分支安装箱箱底两侧连接，该两个直线驱动器的上端穿过U型连杆和框型连杆，布置在U型连杆和框型连杆的对称面上，上述两个直线驱动器的上端端部分别通过上端球铰与两个套筒内端部连接，两个套筒下部的耳轴分别连接在上述两个U型连杆上，构成第五转动副，第五转动副轴线平行于第一转动副轴线，双驱动交叉折叠分支中两个直线驱动器、两个套筒对称布置；所述两个万向铰十字轴中心和两个直线驱动器下端球铰中心四点共线布置，两个第一转动副的轴线垂直于上述四点连线。

2.根据权利要求1所述的具有双驱动交叉折叠分支的并联稳定接货平台，其特征在于：所述双驱动交叉折叠分支设有助力单元，该助力单元为布置在U型连杆和框型连杆的对称面上的两个助力缸，该两个助力缸的缸套一端带有耳轴，两个助力缸的活塞杆一端带有球铰，缸套一端的耳轴分别连接在两个U型连杆的中部，构成两个第六转动副，该转动副轴线平行于第一转动副轴线；活塞杆一端穿过U型连杆和框型连杆，分别通过活塞杆一端的球铰连接在靠近十字轴一端的两个框型连杆上，两个助力缸左右对称布置。

3.根据权利要求1所述的具有双驱动交叉折叠分支的并联稳定接货平台，其特征在于：所述双驱动交叉折叠分支设有助力单元，该助力单元为设在双驱动交叉折叠分支中心的Y型助力单元，该助力单元包括一个缸套一端带有球铰、活塞杆一端带有关节球轴承的助力缸、一个通轴、两个双支撑连杆，其中助力缸缸套一端的球铰与分支安装箱箱底连接，该球铰中心位于两个万向铰十字轴中心连线的中点，活塞杆一端穿过U型连杆和框型连杆，通过关节球轴承连接在轴线平行于第一转动副轴线的通轴上，两个双支撑连杆的一端共同连接在上述通轴上，构成两个第七转动副，两个双支撑连杆的另一端分别连接在靠近十字轴一端的两个框型连杆上，构成两个第八转动副。

4.根据权利要求1所述的具有双驱动交叉折叠分支的并联稳定接货平台，其特征在于：所述双驱动交叉折叠分支设有助力缸，该助力单元为设在双驱动交叉折叠分支中心的含有U型连接件的助力缸，该助力缸缸套一端带有球铰、活塞杆一端带有U型连接件，助力缸缸套一端的球铰与分支安装箱箱底连接，该球铰中心位于两个万向铰十字轴中心连线的中点，活塞杆一端穿过U型连杆和框型连杆，通过U型连接件连接在上述十字轴的第三转动副转轴上，构成两个第九转动副，第九转动副与第三转动副同轴。

5.根据权利要求3或4所述的具有双驱动交叉折叠分支的并联稳定接货平台，其特征在于：所述助力缸均为多级液压缸。

6.根据权利要求1所述的具有双驱动交叉折叠分支的并联稳定接货平台，其特征在于：所述三个双驱动交叉折叠分支的分支安装箱均布在基座上，三个第四转动副相应地连接在上平台上，且分别位于等边三角形的三个顶点处，双驱动交叉折叠分支两个万向铰十字轴连线中心位于相应顶点下方，且双驱动交叉折叠分支两个万向铰十字轴连线中心连线与等边三角形三顶点所在圆的切线边线重合。

7.根据权利要求1所述的具有双驱动交叉折叠分支的并联稳定接货平台，其特征在于：所述三个双驱动交叉折叠分支的分支安装箱中，两个分支安装箱平行布置，与第三个分支安装箱垂直。

8.根据权利要求1所述的一种具有双驱动交叉折叠分支的并联稳定接货平台，其特征在于：所述两个U型连杆的一端分别通过球铰连接在分支安装箱两侧的箱框上。

9.根据权利要求1所述的具有双驱动交叉折叠分支的并联稳定接货平台，其特征在于：所述上平台为包括三个等长短边、三个等长长边的六边形上平台，上平台的短边处有壶嘴状的连接构型，该连接构型连接双驱动交叉折叠分支的第四转动副。