CN107986206A - 一种多自由度运动的混合臂型高空作业车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多自由度运动的混合臂型高空作业车，属于特种车辆技术领域。包括：车体，车体上安装水平回转单元、以及安装在水平回转单元上的混合臂；混合臂的末端连接工作平台；还包括：曲臂、曲臂回转安装座、摆动单元和曲臂变幅伸缩机构，其中，所述曲臂一端通过曲臂回转安装座与混合臂连接，所述摆动单元为曲臂回转安装座提供水平回转动力；通过曲臂变幅伸缩机构实现曲臂在变幅平面内变幅；以及设置于曲臂另一端和工作平台之间的，工作平台回转装置和工作平台提升装置。该作业车同时具有联动折叠臂垂直升降动作、曲臂可变幅同时可回转、工作平台可提升、回转多种功能，解决目前高空作车功能单一、作业范围受限制问题。

Description

一种多自由度运动的混合臂型高空作业车

技术领域

本发明涉及一种多自由度运动混合臂型高空作业车，特别是该高空作业车的曲臂不仅能在变幅平面内变幅而且能在水平面内回转，同时其工作平台可进行上下提升和水平面内回转。属于特种车辆技术领域。

背景技术

高空作业车是将工作人员送到高空指定位置的一种带有汽车底盘的特种车辆设备。随着政治、经济、文化的不断发展，高空作业涉及的领域越来越广，小到普通家庭擦拭窗户玻璃，大到国家航空、高铁等重要领域。我国臂架式高空作业车（作业车）的结构形式也越来越丰富，功能机构也越来越全面，发展越来越快。目前市场上主要包括折叠臂式、伸缩臂式、混合臂式和垂直升降式几种结构，现有的高空作业车还存在如下几个不足，不能全面满足作业的需要。

1、折叠臂式作业车虽然可跨越一定的障碍，但它车体高，结构笨重，使用效率相对较慢的问题，并且折叠臂车功能很单一，没有多功能的组合，比如没有平台可回转，平台可升降的这种功能组合，作业时受限制很多。

2、伸缩臂式作业车工作效率相对折叠臂要高一些，但没有跨越障碍的能力，遇到障碍物不能正常工作，同时在伸缩臂小变幅角度时牺牲的工况较多，不能充分发挥作业车的优势。

3、多自由度运动混合臂型高空作业车兼具有折叠臂车和伸缩臂车优势。但目前多自由度运动混合臂型高空作业车都存在转移工况动作复杂的问题，因为其结构和机构复杂，运动轨迹相对要麻烦一些，如果在小空间内做小幅度工况变化，难度较大，不利于微动作业。

4、垂直升降式只能在特定的位置进行作业，使用范围受到很大的限制。

5、功能组合单一，目前市场上最多的功能组合是混合臂+曲臂+平台回转或者混合臂+小拐臂+平台回转提升，即在结构设置上要么没有配备小曲臂，要么小曲臂只能在变幅平面内变幅不能在回转平面内回转并且工作平台没有斗提升的机构，要么小曲臂只能在回转平面内回转不能在变幅平面内变幅但设有斗提升的机构。

发明内容

针对以上问题，本发明目的在于提供一种多自由度运动的混合臂型高空作业车。该作业车通过多种机构的有机灵活结合，实现作业车同时具有联动折叠臂垂直升降动作、曲臂可变幅同时可回转、工作平台可提升、工作平台可回转等多种功能的有机组合，解决目前高空作车功能单一、不便微动作业、作业范围受限制问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种多自由度运动的混合臂型高空作业车，包括：

车体，车体上安装水平回转单元、以及安装在水平回转单元上的混合臂；混合臂的末端连接工作平台；

还包括：

曲臂、曲臂回转安装座、摆动单元和曲臂变幅伸缩机构，其中， 所述曲臂一端通过曲臂回转安装座与混合臂连接，所述摆动单元为曲臂回转安装座提供水平回转动力；通过曲臂变幅伸缩机构实现曲臂在变幅平面内变幅；

以及设置于曲臂另一端和工作平台之间的，

工作平台回转装置和工作平台提升装置；

所述工作平台回转装置用于实现工作平台和曲臂之间的水平回转；

所述工作平台提升装置用于实现工作平台和曲臂之间竖向相对移动。

所述工作平台回转装置包括托架安装座、一体式回转支承和第一旋转驱动装置；其中，托架安装座一端和曲臂铰接，托架安装座另一端与一体式回转支承的外圈连接，第一旋转驱动装置为一体式回转支承提供动力；

工作平台提升装置包括平台提升基座、提升轨道、提升伸缩单元，其中，平台提升基座通过连接轴与一体式回转支承的内圈连接，平台提升基座与提升轨道之间滑动配合连接，并通过一提升伸缩单元实现提升轨道和平台提升基座之间发生竖向相对移动；

提升轨道与工作平台固定连接。

所述混合臂和曲臂回转安装座之间安装调平伸缩单元。

所述调平伸缩单元包括：主调平伸缩单元和随动调平伸缩单元，其中，混合臂上安装主调平伸缩单元；混合臂与曲臂回转安装座之间安装随动调平伸缩单元；

还包括曲臂安装座和曲臂变幅安装座，所述曲臂变幅安装座一端分别与曲臂、曲臂安装座铰接；曲臂变幅安装座另一端分别与托架安装座、曲臂的另一端之间安装曲臂变幅伸缩单元。

所述混合臂至少包括折叠臂、以及带动折叠臂变幅的折叠臂变幅伸缩单元。

所述混合臂至少包括伸缩臂，以及设置于混合臂与伸缩臂的基本臂之间的伸缩臂变幅伸缩单元。

所述折叠臂为双联同步折叠臂。

所述双联同步折叠臂包括下压杆臂、下拉杆臂、上压杆臂、上拉杆臂、联动推杆和折叠臂固定架，其中，下压杆臂和下拉杆臂为一组，上压杆臂和上拉杆臂为一组，下压杆臂和下拉杆臂的一端与工作装置基座铰接连接，另一端与折叠臂固定架下方的两个孔对应铰接连接，形成一个平行四边形机构；下压杆臂与工作装置基座之间安装折叠臂变幅伸缩单元；

上压杆臂、上拉杆臂的一端与所述混合臂连接装置铰接连接，另一端与折叠臂固定架上方的两个孔铰接连接，形成一组平行四边形机构；

下压杆臂与上压杆臂之间安装联动推杆。

所述平台提升基座与提升轨道之间设有运动支撑轮。

有益效果：

本发明采用了双联同步折叠臂+伸缩臂+曲臂+曲臂回转+曲臂变幅+平台提升+平台回转+平台的结构形式。

曲臂回转装置、曲臂变幅装置、工作平台回转和提升装置通过空间有利的组合同时设置在同一辆作业车上解决了现有高空作业车曲臂变幅、曲臂回转、平台提升、平台回转在用一台高空作业车上不能同时实现的问题。实现了一个作业车具有多种功能的组合，能更多的满足作业车适应不同的工况需求。

双联同步折叠臂可实现平台的垂直升降运动，解决了现有高车实现垂直升降运动需要复杂控制的问题。原有的高空作业车平台如需要实现垂直升降，需要一套复杂的控制程序和逻辑才可以实现，而本发明的机构不需要这些复杂的控制，只需要直接操作作业车动作即可。

不同时具备这些机构的作业车，在狭窄的作业空间里如果需要在变幅平面和回转平面同时移动工作平台需要不断的操作工作装置基座和混合臂架方可实现，这种操作需要的空间大，如果周围障碍物多，实现特别困难，而且由于混合臂长度大，动作幅度大，不易靠近目标。而本发明只需要简单的操作曲臂的变幅和回转即可，突破了空间限制，实现在小空间里微动作业平台。

附图说明

图1是本发明正常行驶状态时的左侧示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明正常行驶状态时的右侧示意图；

图4是本发明部分展开时曲臂处于变幅状态的示意图；

图5是本发明部分展开时曲臂处于回转状态的示意图；

图6是本发明曲臂变幅、回转机构的示意图；

图7是本发明工作平台回转装置和工作平台提升装置的结构示意图。

所有图中：

1为汽车底盘；

2为车体基座；21为副车架；22为支撑支腿；

3为工作装置基座；31为转台；32为回转支承；33为第二旋转驱动装置；

41为下压杆臂；42为下拉杆臂；43为上压杆臂；44为上拉杆臂；45为联动推杆；46为折叠臂固定架；

5为调平机构；51为主调平油缸；52为随动调平油缸；53为折叠臂变幅油缸；54为伸缩臂变幅油缸；

6为混合臂连接装置；

7为伸缩臂；71为基本臂；72为运动臂；73为伸缩臂油缸；

8为曲臂回转安装座；

9为摆动油缸；10为曲臂安装座；11为曲臂；12为曲臂变幅安装座；13为曲臂变幅油缸；14为平台回转装置；141为托架安装座；142为一体式回转支承；143为第一旋转驱动装置；144为平台提升基座；

15为平台提升装置；151为提升轨道；152为提升油缸；153为运动支撑轮；

16为工作平台。

具体实施方式

下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。

实施例

本实施例中所有的伸缩单元均为油缸。

本发明一种多自由度运动的混合臂型高空作业车，包括汽车底盘1、车体基座2、工作装置基座3、双联同步折叠臂、调平机构5、混合臂连接装置6、伸缩臂7、曲臂回转安装座8、摆动油缸9、曲臂安装座10、曲臂11、曲臂变幅安装座12、曲臂变幅油缸13、平台回转装置14、平台提升装置15、工作平台16。

所述车体基座2固定连接在所述汽车底盘上1，车体基座包括副车架21和支撑支腿22，支撑支腿22根据空间位置布置在副车架21前后左右四处，在车辆工作时用以支撑作业车。

所述工作装置基座3包括转台31、回转支承32和第二旋转驱动装置33。

工作装置基座3相对于车体基座2的位置，可以根据实际情况进行调整，可以在其后方也可以在前方，可以是行驶状态平行于车体基座的轴线也可以有一定的夹角。本举例以布置在车体基座前方位置，并且与车体基座有一定的夹角为例。

回转支承32的外圈通过螺栓连接在副车架21上，内圈通过螺栓连接在转台31上，第二旋转驱动装置33螺栓连接在转台31上，第二旋转驱动装置33与回转支承32通过齿轮啮合驱动回转支承32的内圈产生相对于外圈的运动，从而带动转台31相对于副车架21产生回转运动，保证工作工作装置基座3能相对于车体基座2有回转运动。

作为本发明技术方案的优选实施例，第二旋转驱动装置为驱动电机或马达。

所述调平机构5包括主调平油缸51、随动调平油缸52、折叠臂变幅油缸53和伸缩臂变幅油缸54。

所述双联同步折叠臂包括下压杆臂41、下拉杆臂42、上压杆臂43、上拉杆臂44、联动推杆45、折叠臂固定架46。下压杆臂41和下拉杆臂42为一组，上压杆臂43和上拉杆臂44为一组，四个臂架上下一排布置，从下到上依次为：下压杆臂41、下拉杆臂42、上压杆臂43、上拉杆臂44。

下压杆臂41和下拉杆臂42的一端与转台31铰接连接，另一端与折叠臂固定架46下方的两个孔对应铰接连接，形成一个平行四边形机构。

折叠臂变幅油缸53一端铰接连接在下压杆臂41上，另一端与转台31铰接连接。

上压杆臂43、上拉杆臂44的一端与所述混合臂连接装置6铰接连接，另一端与折叠臂固定架46上方的两个孔铰接连接，形成一组平行四边形机构。

联动推杆45一端与下压杆臂41铰接连接，一端与上压杆臂43铰接连接。

当折叠臂变幅油缸53作外伸和回缩运动时会带动下压杆臂41上下变幅运动，从而带动所在的平行四边形机构运动，下压杆臂41与联动推杆45铰接连接在一起，它的运动会带动联动推动杆45运动，联动推动杆45的运动会推动上压杆臂43跟着一起运动，从而使上压杆臂43所在的平行四边形机构产生联动运动。

所述混合臂连接装置6左侧与双联同步折叠臂的上拉杆臂44和上压杆臂43铰接连接，右端与所述伸缩臂7铰接连接。在混合臂连接装置6上还分别设有主调平油缸51和伸缩臂变幅油缸54的一个安装位置。主调平油缸51和伸缩臂变幅油缸54的另一安装位置设置在伸缩臂7的基本臂71上。

所述的伸缩臂7对应布置在双联同步折叠臂的右侧，包括基本臂71、伸缩臂油缸73和至少一节运动臂72，本次举例只包括一节运动臂。

基本臂71铰接连接在混合臂连接装置6的左侧。伸缩臂变幅油缸54一端与混合臂连接装置6铰接连接，另一端与基本臂71的下方铰接连接。伸缩臂油缸73一端与基本臂71尾部连接，另一端与运动臂72尾部连接。运动臂72套在基本臂71内。伸缩臂变幅油缸54往返运动带动伸缩臂7做变幅运动，伸缩臂油缸73往返运动带动运动臂72作外伸和回缩运动。主调平油缸51的缸体与基本臂71铰接连接，伸缩端与混合臂连接装置6铰接连接。随动调平油缸52的缸体铰接连接在运动臂72的头部，伸缩端铰接连接在曲臂回转安装座8上。

曲臂回转安装座8与运动臂72头部铰接连接，随动调平油缸52的缸体与运动臂72头部铰接连接，伸缩端与曲臂回转安装座8铰接连接。在主调平油缸51和随动调平油缸52的作用下，曲臂回转安装座8始终保持在与地面绝对平行的位置。

摆动油缸9的缸体部分与曲臂回转安装座8固定连接，曲臂安装座10与摆动油缸9的运动部分铰接连接。

曲臂11一端与曲臂安装座10铰接连接，另一端与托架安装座141铰接连接。

曲臂变幅安装座12分别与曲臂11、曲臂安装座10铰接连接。

曲臂变幅油缸13的缸体与曲臂变幅安装座12铰接连接，伸缩端与托架安装座141和曲臂11的另一端铰接连接。

当摆动油缸9在液压力作用下运动部分产生角度运动时，曲臂安装座10就随着产生回转运动，从而带动曲臂11做回转运动。曲臂变幅油缸13的往返运动会带动曲臂11产生变幅运动。

所述平台回转装置14包括托架安装座141、一体式回转支承142、第一旋转驱动装置143和平台平台提升基座144。托架安装座141与一体式回转支承142的外圈螺栓连接，平台平台提升基座144与一体式回转支承142的内圈螺栓连接，第一旋转驱动装置143为一体式回转支承142提供动力。一体式回转支承142的回转运动带动平台基座144回转运动。

作为本发明技术方案的优选实施例，第一旋转驱动装置为驱动电机或马达。

平台提升装置15包括平台平台提升基座144、提升轨道151、提升油缸152、运动运动支撑轮153。提升油缸152一端固定在平台平台提升基座144上、另一端固定在提升轨道151上。运动支撑轮153一端固定在平台平台提升基座144上，另一端与提升轨道151紧密配合。工作平台16固定在提升轨道151上。当提升油缸152做往返运动时带动平台提升基座144在提升轨道151上做滚动运动，从而使工作平台16相对于平台提升基座144有相对升降运动，实现工作平台提升功能。

本发明采用了双联同步折叠臂+伸缩臂+曲臂+曲臂回转+曲臂变幅+平台提升+平台回转+平台的结构形式。

双联同步折叠臂可实现平台的垂直升降运动，解决了现有高车实现垂直升降运动需要复杂控制的问题。原有的高空作业车平台如需要实现垂直升降，需要一套复杂的控制程序和逻辑才可以实现，而本发明的机构不需要这些复杂的控制，只需要直接操作作业车动作即可。

曲臂回转装置、曲臂变幅装置、工作平台回转和提升装置通过空间有利的组合同时设置在同一辆作业车上解决了现有高空作业车曲臂变幅、曲臂回转、平台提升、平台回转在用一台高空作业车上不能同时实现的问题。实现了一个作业车具有多种功能的组合，能更多的满足作业车适应不同的工况需求。

不同时具备这些机构的作业车，在狭窄的作业空间里如果需要在变幅平面和回转平面同时移动工作平台需要不断的操作工作装置基座和混合臂架方可实现，这种操作需要的空间大，如果周围障碍物多，实现特别困难，而且由于混合臂长度大，动作幅度大，不易靠近目标。而本发明只需要简单的操作曲臂的变幅和回转即可，突破了空间限制，实现在小空间里微动作业平台。

Claims (10)

1.一种多自由度运动的混合臂型高空作业车，包括：

车体，车体上安装水平回转单元、以及安装在水平回转单元上的混合臂；混合臂的末端连接工作平台；

其特征在于，还包括：

曲臂、曲臂回转安装座、摆动单元和曲臂变幅伸缩机构，其中， 所述曲臂一端通过曲臂回转安装座与混合臂连接，所述摆动单元为曲臂回转安装座提供水平回转动力；通过曲臂变幅伸缩机构实现曲臂在变幅平面内变幅；

以及设置于曲臂另一端和工作平台之间的工作平台回转装置和工作平台提升装置；

所述工作平台回转装置用于实现工作平台和曲臂之间的水平回转；

所述工作平台提升装置用于实现工作平台和曲臂之间竖向相对移动。

2.根据权利要求1所述的多自由度运动的混合臂型高空作业车，其特征在于，所述工作平台回转装置包括托架安装座、一体式回转支承和第一旋转驱动装置；其中，托架安装座一端和曲臂铰接，托架安装座另一端与一体式回转支承的外圈连接，第一旋转驱动装置为一体式回转支承提供动力；

工作平台提升装置包括平台提升基座、提升轨道、提升伸缩单元，其中，平台提升基座通过连接轴与一体式回转支承的内圈连接，平台提升基座与提升轨道之间滑动配合连接，并通过一提升伸缩单元实现提升轨道和平台提升基座之间发生竖向相对移动；

提升轨道与工作平台固定连接。

3.根据权利要求1所述的多自由度运动的混合臂型高空作业车，其特征在于，所述混合臂和曲臂回转安装座之间安装调平伸缩单元。

4.根据权利要求3所述的多自由度运动的混合臂型高空作业车，其特征在于，所述调平伸缩单元包括：主调平伸缩单元和随动调平伸缩单元，其中，混合臂上安装主调平伸缩单元；混合臂与曲臂回转安装座之间安装随动调平伸缩单元。

5.根据权利要求3所述的多自由度运动的混合臂型高空作业车，其特征在于，还包括曲臂安装座和曲臂变幅安装座，所述曲臂变幅安装座一端分别与曲臂、曲臂安装座铰接；曲臂变幅安装座另一端分别与托架安装座、曲臂的另一端之间安装曲臂变幅伸缩单元。

6.根据权利要求1所述的多自由度运动的混合臂型高空作业车，其特征在于，所述混合臂至少包括折叠臂、以及带动折叠臂变幅的折叠臂变幅伸缩单元。

7.根据权利要求1所述的多自由度运动的混合臂型高空作业车，其特征在于，所述混合臂至少包括伸缩臂，以及设置于混合臂与伸缩臂的基本臂之间的伸缩臂变幅伸缩单元。

8.根据权利要求6所述的多自由度运动的混合臂型高空作业车，其特征在于，所述折叠臂为双联同步折叠臂。

9.根据权利要求8所述的多自由度运动的混合臂型高空作业车，其特征在于，所述双联同步折叠臂包括下压杆臂、下拉杆臂、上压杆臂、上拉杆臂、联动推杆和折叠臂固定架，其中，下压杆臂和下拉杆臂为一组，上压杆臂和上拉杆臂为一组，下压杆臂和下拉杆臂的一端与工作装置基座铰接连接，另一端与折叠臂固定架下方的两个孔对应铰接连接，形成一个平行四边形机构；下压杆臂与工作装置基座之间安装折叠臂变幅伸缩单元；

上压杆臂、上拉杆臂的一端与所述混合臂连接装置铰接连接，另一端与折叠臂固定架上方的两个孔铰接连接，形成一组平行四边形机构；

下压杆臂与上压杆臂之间安装联动推杆。

10.根据权利要求1所述的多自由度运动的混合臂型高空作业车，其特征在于，所述平台提升基座与提升轨道之间设有运动支撑轮。