CN112140129B - 一种新型变径原木抓具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型变径原木抓具，当操作原木抓具抓取不同规格的原木时，可以通过变径机构改变抓取机构旋转点的相对位置，从而达到变径的目的，能够更加有效、稳定的抓取半径级在一定范围内的原木。其次，机架上侧壁为倒V型结构，侧壁上设有分载扣和分载座，在变径机构处于最大变径状态和最小变径状态时都能替变径机构分担负载，提高可用性，此外，变径机构为平行四连杆结构，能够保持抓取机构在变径过程中姿态保持不变，同时，抓取机构的颚爪上端设有用于配合变径机构的驱动臂和通槽，使得在变径过程中，抓取机构能够保持姿态不便，且在抓取过程中也不会影响变径机构产生形变。

Description

一种新型变径原木抓具

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种新型变径原木抓具。

背景技术

我国木材消耗快速增长，已成为全球最大的木材进口国。我国每年要从国外进口大量原木，当下粗放型的原木作业场地装卸工艺和设备工作方式导致了原木工致残率仍然较高，效率低下。原木规格、重量的跨度是巨大的，一般来说，木材的气干密度值可由较小的轻木的0.12g/cm³到较大的蛇纹木的1.2～1.36g/cm³，其值域分布广阔。

目前对于较小径级的原木的装卸一般采用常规设备进行，而对于较大径级的原木的装卸就必须使用特种设备来完成，单一型号的木材装卸机械手是无法胜任全部规格、全部材种的原木的装卸工作的，效率低下，木材装卸工程装备急需更新换代。

当全对称颚爪夹合时，无论将旋转点设置在哪里，在保证能较好地夹取最大径原木的条件下，其夹取最小径原木的时候总是存在着很大的纵向活动空隙，工作的稳定性很差。宽狭颚爪夹合时，宽狭配合的颚爪虽然能够克服纵向活动空隙大的问题，但是它需要以庞大的结构尺寸和很大的夹合摆动角作为补偿，这将会极大地降低工作的效率，不满足设计要求的高效。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，由于现有单一型号的木材装卸机械手无法根据要抓取的原木规格调整抓具的抓取半径，导致无法胜任全部规格、全部材种的原木的装卸工作的，效率低下。

针对现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种新型变径原木抓具。

为实现上述目的，本发明提供了一种新型变径原木抓具，包括机架及与所述机架连接的两个抓取机构，任一所述抓取机构上均设有旋转点；其特征在于，所述变径原木抓具还包括与所述机架连接的两个变径机构，所述机架通过所述变径机构与两个所述抓取机构连接；两个所述变径机构之间设有驱动所述变径机构移动和/或形变从而带动任一所述抓取机构的旋转点相对于另一所述抓取机构的旋转点发生移动的驱动机构。

优选地，所述机架为包括两个侧壁和一个顶壁的倒U型结构；两个所述变径机构均设置于两个所述侧壁之间，且两个所述变径机构分别沿着所述倒U型结构轴向方向固定于侧壁的两端部。

优选地，所述机架的两个所述侧壁均为包括两个分侧壁的倒V型结构，任一所述分侧壁的侧面均设有沿分侧壁方向间隔布置的销孔，两个所述变径机构均为包括两个连接座、两个上摆杆和两个下摆杆的平行四连杆结构；任一所述平行四连杆结构的两个所述上摆杆和两个所述下摆杆的一端均通过销轴铰接于所述分侧壁的销孔处，另一端均通过销轴铰接于两个所述连接座之间。

优选地，任一所述变径机构上的两个所述连接座均位于所述分侧壁的外侧，两个所述上摆杆和两个所述下摆杆均位于所述分侧壁内侧。

优选地，任一所述分侧壁远离所述顶壁的端部的上端面均设有分载扣，所述分载扣与任一所述连接座与所述下摆杆之间的销轴相匹配；任一所述分侧壁靠近所述所述顶壁的上端面均设有包括两个卡槽的“山”字型分载座，所述卡槽与任一所述连接座与所述下摆杆及所述上摆杆之间的销轴相匹配。

优选地，任一所述变径机构上的所述连接座与所述下摆杆及所述上摆杆之间的销轴上套设有环形垫块，所述环形垫块与所述分载扣及所述分载座上的所述卡槽相匹配。

优选地，任一所述变径机构上的两个所述上摆杆的上端面均设有支承座，任一所述变径机构上的两个所述支承座之间均设有第一承接轴；所述驱动机构铰接于所述第一承接轴之间。

优选地，任一所述连接座均呈斜三角状，任一所述连接座均呈斜三角状，任一所述连接座上位于斜三角的下部均设有销孔，任一所述抓取机构的两个所述旋转点通过销轴铰接于任一所述变径机构的两个所述连接座的销孔处。

优选地，任一所述抓取机构均为包括两个驱动臂和两个颚爪的弧形结构，所述颚爪的上端设有一突出于所述颚爪外侧弧面并成一定角度布置的驱动臂，所述驱动臂与所述颚爪交接处设有旋转点；两个所述驱动臂的上端部之间设有第三承接轴，所述驱动臂上位于所述旋转点与所述第三承接轴之间设置有用于实现嵌套连接的通槽；任一所述变径机构上的两个所述连接座上位于斜三角的上端部之间均设有第二承接轴，任一所述抓取机构的两个所述驱动臂的上端部之间均设有第三承接轴；所述第二承接轴与所述第三承接轴之间设有驱动机构。

优选地，还包括旋转机构，所述旋转机构装设于所述顶壁上端面，用于带动所述机架旋转，且所述机架通过所述旋转机构与机械臂连接。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明提出的技术方案中，变径原木抓具可以包括机架、变径机构及抓取机构安装连接而成，当操作原木抓具抓取不同规格的原木时，可以通过变径机构改变抓取机构旋转点的相对位置，从而达到变径的目的，能够更加有效、稳定的抓取半径级在一定范围内的原木。其次，机架上侧壁为倒V型结构，侧壁上设有分载扣和分载座，在变径机构处于最大变径状态和最小变径状态时都能替变径机构分担负载，提高可用性，此外，变径机构为平行四连杆结构，能够保持抓取机构在变径过程中姿态保持不变，同时，抓取机构的颚爪上端设有用于配合变径机构的驱动臂和通槽，使得在变径过程中，抓取机构能够保持姿态不便，且在抓取过程中也不会影响变径机构产生形变。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明机架、变径机构及抓取机构组装为原木抓具的立体图。

图2为本发明一种机架的一个实施方式的结构示意图；

图3为本发明一种变径机构的一个实施方式的结构示意图；

图4为本发明一种抓取机构的一个实施方式的结构示意图；

附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、机架；11、顶壁；12、侧壁；13、分载扣；14、分载座；121、分侧壁；141、卡槽；2、变径机构；21、连接座；22、上摆杆；23、下摆杆；24、支承座；25、第一承接轴；26、第二承接轴；27、定位套筒；28、辅助支承杆；3、抓取机构；31、旋转点；32、颚爪；33、驱动臂；34、弧形凹槽；35、通槽；36、第三承接轴；4、驱动机构。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供一种新型变径原木抓具。

请参阅图1-4，在本实施例中，所述变径原木抓具包括机架1及与所述机架1连接的两个抓取机构3，任一所述抓取机构3上均设有旋转点31，抓取机构3具体可以是在抓取物料过程中通过驱动机构4带动并以旋转点31为轴心旋转抓取部以实现物料抓放的结构，如回旋型颚爪32；在此现有技术的基础上，所述变径原木抓具还包括与所述机架1连接的两个变径机构2，所述机架1通过所述变径机构2与两个所述抓取机构3连接；两个所述变径机构2之间设有驱动所述变径机构2移动和/或形变从而带动任一所述抓取机构3的旋转点31相对于另一所述抓取机构3的旋转点31发生移动的驱动机构4，驱动机构4可以是液压缸。

当需要起吊的原木半径跨度较大时，本发明提供的变径原木抓具可以在驱动机构4的驱动下，变径机构2发生位移和/或形变，由于抓取机构3是通过变径机构2设置在机架1上的，因此，抓取机构3能够随着变径机构2发生变动，该过程即为变径，在抓取原木时，抓取机构3可以根据原木的半径调整旋转点31，从而使抓取机构3与原木之间有更合理的接触点并使原木处于更合理的受载区，相对于现有技术中使用单一型号的木材装卸机械手无法胜任全部规格、全部材种的原木的装卸工作的情况，本发明更具有普适性和泛用，提高了工作效率。

需要说明的是，本实施例对于变径机构2与机架1之间的连接方式不作限制，无论采用何种结构及连接方式，只要变径机构2能够在驱动机构4的驱动下发生移动和/或形变从而带动任一所述抓取机构3的旋转点31相对于另一所述抓取机构3的旋转点31发生移动，就均应该在本发明的保护范围之内。当然，可以具体设计一种变径机构2与机架1之间的连接方式，详见如下：

具体地，所述机架1为包括两个侧壁12和一个顶壁11的倒U型结构；两个所述变径机构2均设置于两个所述侧壁12之间，且两个所述变径机构2分别沿着所述倒U型结构轴向方向固定于侧壁12的两端部。该种机架1结构简单紧凑，便于变径机构2的布置。

具体地，所述机架1的两个所述侧壁12均为包括两个分侧壁121的倒V型结构，该结构简单紧凑，节省制作成本。

具体地，任一所述分侧壁121的侧面均设有沿分侧壁121方向间隔布置的销孔，两个所述变径机构2均为包括两个连接座21、两个上摆杆22和两个下摆杆23的平行四连杆结构；任一所述平行四连杆结构的两个所述上摆杆22和两个所述下摆杆23的一端均通过销轴铰接于所述侧壁12的销孔处，具体可以是分侧壁121的销孔处，另一端均通过销轴铰接于两个所述连接座21之间。

要保证抓取机构3在变径机构2变径前后的“姿态”相同，考虑设计平行四连杆结构，此时抓取机构3可看成与连接座21是固定的，连接座21的方向直接影响到抓取机构3的姿态。因为是平行四连杆结构，连接座21在运动时的任意时刻，其方向保持不变，这样就可以保证抓取机构3在变径前后的姿态相同，从而避免了抓取机构3在变径过程中姿态发生不可控的改变导致抓取机构3之间或抓取机构3与周围物品发生碰撞的危险。

进一步地，任一所述变径机构2上的两个所述连接座21均位于所述分侧壁121的外侧，两个所述上摆杆22和两个所述下摆杆23均位于所述分侧壁121内侧，从而使连接座21与下摆杆23之间的销轴可以抵压于分侧壁121的上端面上。该结构可以配合倒V型结构的侧壁12，将变径机构2承受的负荷分担给分侧壁121承受，增加整体可用性。

进一步地，任一所述分侧壁121远离所述顶壁11的端部的上端面均设有分载扣13，所述分载扣13与任一所述变径机构2上的所述连接座21与所述下摆杆23之间的销轴相匹配。增大接触面积，更好的起到分担负荷的作用。

进一步地，任一所述分侧壁121靠近所述所述顶壁11的上端面均设有包括两个卡槽141的“山”字型分载座14，所述卡槽141与任一所述连接座21与所述下摆杆23及所述上摆杆22之间的销轴相匹配。

进一步地，任一所述变径机构2上的所述连接座21与所述下摆杆23及所述上摆杆22之间的销轴上套设有环形垫块，所述环形垫块与所述分载扣13及所述分载座14上的所述卡槽141相匹配。当所述变径原木抓具处于最大变径状态时，所述环形垫块抵压于所述分载扣13处，该环形垫块可以起到分担负荷保护销轴的作用，提高可用性，此外，该环形垫块还约束了下摆杆23的轴向形变，当所述变径原木抓具处于最小变径状态时，所述环形垫块或销轴抵压于所述分载座14的卡槽141处，可最大限度的减小承载于分载座14上的变径机构2的弯矩，让分载座14承受更多的负荷，增加整体可用性。

进一步地，任一所述变径机构2上的所述连接座21、所述上摆杆22和所述下摆杆23之间的销轴上均设有定位套筒27，起到定位并防止形变的作用。

在上述实施例中，还可以对驱动机构4作出具体设计。任一所述变径机构2上的两个所述上摆杆22的上端面均设有支承座24，任一所述变径机构2上的两个所述支承座24之间均设有第一承接轴25；所述驱动机构4铰接于所述第一承接轴25之间，所述驱动机构4可以为液压缸。在该结构中，随着液压缸伸长，变径机构2发生形变，直至所述连接座21与所述下摆杆23之间的销轴或环形垫块抵压侧壁12下端部的上端面时变径机构2达到最大变径状态，随着液压缸收缩，变径机构2发生形变，直至所述连接座21与所述下摆杆23之间的销轴或环形垫块抵压侧壁12上端部的分载座14时变径机构2达到最小变径状态。

在上述实施例中，还可以对变径机构2与抓取机构3之间的连接方式作出具体设计，任一所述连接座21均呈斜三角状，任一所述连接座21上位于斜三角的下端部均设有销孔，用于铰接所述抓取机构3，任一所述抓取机构3的两个所述旋转点31通过销轴铰接于任一所述变径机构2的两个所述连接座21的销孔处。当变径机构2在驱动机构4的驱动下发生移动和/或形变时，便可带动任一所述抓取机构3的旋转点31相对于另一所述抓取机构3的旋转点31发生移动。

进一步地，任一所述抓取机构3均为包括两个颚爪32的弧形结构，所述颚爪32的上端设有一突出于所述颚爪32外侧弧面并成一定角度布置的驱动臂33，所述驱动臂33与所述颚爪32交接处设有旋转点31；两个所述驱动臂33的上端部之间设有第三承接轴36，所述驱动臂33上位于所述旋转点31与所述第三承接轴36之间设置有用于实现嵌套连接的通槽35。

进一步地，所述通槽35向下延伸在所述颚爪32的外侧弧面上形成弧形凹槽34。该结构在不影响整体牢固性的前提下降低了制造成本。

具体地，任一所述变径机构2上的两个所述连接座21上位于斜三角的上端部之间均设有第二承接轴26；任一所述抓取机构3的两个所述驱动臂33的上端部之间均设有第三承接轴36；所述第二承接轴26与所述第三承接轴36之间设有驱动机构4，该驱动机构4可以是液压缸，该结构使变径机构2与抓取机构3一体化，抓取机构3可以随着变径机构2进行变径过程，抓取机构3抓取或松开物料时也不会影响变径机构2位置发生偏移。

进一步地，所述第二承接轴26与所述上摆杆22一端的销轴之间设有至少一个辅助支承杆28。

在上述任一技术方案中，还可以对变径原木抓具作出进一步改进。比如，所述变径原木抓具还包括旋转机构，所述旋转机构可旋转的连接于机架1的上端面；所述旋转机构的驱动机构4可以是摆动液压缸。该结构可以使抓取机构3旋转从而对准原木，此外，所述变径原木抓具可以通过所述旋转机构与工程机械臂连接。

如前文背景技术中所述，原木规格、重量的跨度是巨大的，出于设计的普适性、泛用性要求考虑，还可以对变径原木抓具作出进一步改进。比如，将原木半径分成两个径级区间，设定额定抓取原木半径级为200mm～600mm。

具体地，机架1机构的宽度为1200mm以上，分载扣13的半径为38.6mm以上，变径机构2的上摆杆22与下摆杆23的摆动角优选为113°以上，连接座21与垂直线的夹角优选为42°以上，变径机构2从最大变径状态形变为最小变径状态时上移的高度为200mm以上，连接座21上与上摆杆22及下摆杆23铰接点之间间隔距离为160mm以上，抓取机构3的颚爪32摆动角为37°以上，颚爪32上端的驱动臂33的长度为290mm以上，此外，变径原木抓具的最优变径尺寸为450mm。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种新型变径原木抓具，包括机架（1）及与所述机架（1）连接的两个抓取机构（3），任一所述抓取机构（3）上均设有旋转点（31）；其特征在于，所述变径原木抓具还包括与所述机架（1）连接的两个变径机构（2），所述机架（1）通过所述变径机构（2）与两个所述抓取机构（3）连接；两个所述变径机构（2）之间设有驱动所述变径机构（2）移动和/或形变从而带动任一所述抓取机构（3）的旋转点（31）相对于另一所述抓取机构（3）的旋转点（31）发生移动的驱动机构（4）；所述机架（1）为包括两个侧壁（12）和一个顶壁（11）的倒 U 型结构；两个所述变径机构（2）均设置于两个所述侧壁（12）之间，且两个所述变径机构（2）分别沿着所述倒 U型结构轴向方向固定于侧壁（12）的两端部；所述机架（1）的两个所述侧壁（12）均为包括两个分侧壁（121）的倒 V 型结构，任一所述分侧壁（121）的侧面均设有沿分侧壁（121）方向间隔布置的销孔，两个所述变径机构（2）均设置为由两个连接座（21）、两个上摆杆（22）和两个下摆杆（23）组合而成的平行四连杆结构；两个所述上摆杆（22）和两个所述下摆杆（23）的一端均通过销轴铰接于所述分侧壁（121）的销孔处，另一端均通过销轴铰接于两个所述连接座（21）之间；任一所述变径机构（2）上的两个所述上摆杆（22）的上端面均设有支承座（24），任一所述变径机构（2）上的两个所述支承座（24）之间均设有第一承接轴（25）；所述驱动机构（4）铰接于所述第一承接（25）轴之间；任一所述连接座（21）均呈斜三角状，任一所述连接座（21）上位于斜三角的下部均设有销孔，任一所述抓取机构（3）的两个所述旋转点（31）通过销轴铰接于任一所述变径机构（2）的两个所述连接座（21）的销孔处；任一所述抓取机构（3）均为包括两个驱动臂（33）和两个颚爪（32）的弧形结构，所述颚爪（32）的上端设有一突出于所述颚爪（32）外侧弧面并成一定角度布置的驱动臂（33），所述驱动臂（33）与所述颚爪（32）交接处设有旋转点（31）；两个所述驱动臂（33）的上端部之间设有第三承接轴（36），所述驱动臂（33）上位于所述旋转点（31）与所述第三承接轴（36）之间设置有用于实现嵌套连接的通槽（35）；任一所述变径机构（2）上的两个所述连接座（21）上位于斜三角的上端部之间均设有第二承接轴（26），任一所述抓取机构（3）的两个所述驱动臂（33）的上端部之间均设有第三承接轴（36）；所述第二承接轴（26）与所述第三承接轴（36）之间设有用于变径机构（2）与抓取机构（3）一体化的驱动机构（4）；任一所述分侧壁（121）远离所述顶壁（11）的端部的上端面均设有分载扣（13），所述分载扣（13）与任一所述连接座（21）与所述下摆杆（23）之间的销轴相匹配；任一所述分侧壁（121）靠近所述所述顶壁（11）的上端面均设有包括两个卡槽（14）的“山”字型分载座（14），所述卡槽（14）与任一所述连接座（21）与所述下摆杆（23）及所述上摆杆（22）之间的销轴相匹配。

2.根据权利要求 1 所述的新型变径原木抓具，其特征在于，任一所述变径机构（2）上的两个所述连接座（21）均位于所述分侧壁（121）的外侧，两个所述上摆杆（22）和两个所述下摆杆（23）均位于所述分侧壁（121）内侧。

3.根据权利要求 2 所述的新型变径原木抓具，其特征在于，任一所述变径机构（2）上的所述连接座（21）与所述下摆杆（23）及所述上摆杆（22）之间的销轴上套设有环形垫块，所述环形垫块与所述分载扣（13）及所述分载座（14）上的所述卡槽（14）相匹配。

4.根据权利要求 1所述的新型变径原木抓具，其特征在于，还包括旋转机构，所述旋转机构装设于所述顶壁（11）上端面，用于带动所述机架（1）旋转，且所述机架（1）通过所述旋转机构与机械臂连接。

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