CN204917752U - 一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机 - Google Patents

Abstract

一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机，包括起重吊臂伸缩机构、变胞控制机构和吊臂调整机构。所述起重吊臂伸缩机构由起重臂、吊臂、平衡块和起重装卸钳组成，可使起重机完成集装箱的抓取、吊运和卸货等空间操作；所述变胞控制机构和吊臂调整机构均由连杆连接而成，通过连杆的运动合成作用完成对吊臂的运动调整。本实用新型采用机构式连接，使起重机具有结构紧凑、可靠性高，同时本实用新型具有控制简单的优点、工作空间大等优点，能有效克服液压起重机液压元件加工精度要求高、维修保养成本高、可靠度低，易漏油等缺点。

Description

一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机

技术领域

本发明涉及起重机械领域，特别是一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机。

背景技术

起重机属于物料搬运机械，是在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械，又称吊车。起重机能在一个工作循环中完成取料、运移、卸载等动作，在市场上的发展和使用越来越广泛。传统的起重机都是通过伸缩油缸、俯仰油缸的联合驱动完成工作任务，但是这种起重机均采用纯液压传动式，其液压系统存在着零部件加工装配要求高、漏洞等明显缺点，并且传统起重机采用开链式串联结构，具有刚性差、可靠度低、累积误差大等缺点。

变胞机构把能在瞬时使机构有效构件数或自由度数发生变化，从而产生新构型的机构。变胞机构是一类具有多功能阶段变化、多拓扑结构变化、多自由度变化等特征的机构。将其应用于起重机研究发明的具有变胞六自由度起重机构，可按不同阶段的工作需求改变其执行机构的拓扑结构，实现多种运动轨迹的输出，完成传统两自由度液压起重机铲装、翻转、抬升、卸料等工作任务，并且机机构连杆式的变胞机构还可以克服传统起重机漏油、动力性差等缺点。

本发明由起重吊臂伸缩机构、变胞控制机构和吊臂调整机构组成，通过这三个机构的配合，可以完成集装箱的抓取操作和运动控制，本发明一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机具有结构紧凑，可靠性高，控制简单的优点，工作空间大，适用于许多零件抓取场合，可以得到多种运动轨迹输出，机构采用机构式闭链连接，不会漏油和产生累积误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机，以满足不同工作阶段中复杂轨迹输出和频繁载荷变化要求，包括起重吊臂伸缩机构、变胞控制机构和吊臂调整机构。所述起重吊臂伸缩机构由起重臂、吊臂、平衡块和起重装卸钳组成，可使起重机完成集装箱的抓取、吊运和卸货等空间操作；所述变胞控制机构和吊臂调整机构均由连杆连接而成，通过连杆的运动合成作用完成对吊臂的运动调整。本发明采用机构式连接，使起重机具有结构紧凑、可靠性高，同时本发明具有控制简单的优点、工作空间大等优点，能有效克服液压起重机液压元件加工精度要求高、维修保养成本高、可靠度低，易漏油等缺点，能广泛应用于集装箱的抓取、吊运和卸货等复杂作业。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机，由起重吊臂伸缩机构、变胞控制机构和吊臂调整机构组成。

所述起重吊臂伸缩机构由起重机车体、起重臂、吊臂、平衡块和起重装卸钳连接而成，起重臂第一个连接端通过第一转动副与起重机车体中部的轴承座连接，起重臂第二个连接端通过第一移动副与吊臂第一个连接端连接，吊臂第二个连接端通过第一球副与平衡块一端连接，平衡块另一端通过第二转动副与起重装卸钳连接。

所述变胞控制机构由起重机车体、举升臂、变胞连杆、第一连杆、第二连杆和第三连杆连接而成，举升臂一端通过第三转动副与起重机车体前端的轴承座连接，举升臂另一端通过第四转动副与变胞连杆第一个连接端连接，变胞连杆第二个连接端通过第五转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第六转动副与起重臂第三个连接端连接，变胞连杆第三个连接端通过第七转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第二移动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第八转动副与吊臂第三个连接端连接。

所述吊臂调整机构由起重机车体、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、吊臂调整块、第八连杆和第九连杆连接而成，第四连杆一端通过第九转动副与起重机车体后端的第一个轴承座连接，第四连杆另一端通过第十转动副与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十一转动副与吊臂调整块第一个连接端连接，第五连杆一端通过第十二转动副与起重机车体后端的第二个轴承座连接，第五连杆另一端通过第十三转动副与第七连杆一端连接，第七连杆另一端通过第十四转动副与吊臂调整块第二个连接端连接，吊臂调整块第三个连接通过第十五转动副与起重臂第四个连接端连接，吊臂调整块第四个连接端通过第十六转动副与第八连杆一端连接，第八连杆另一端通过第十七转动副与第九连杆一端连接，第九连杆另一端通过第十八转动副与吊臂第四个连接端连接。

所述起重机变胞功能实现方法由以下步骤构成：变胞控制机构由起重机车体、举升臂、变胞连杆、第一连杆、第二连杆和第三连杆连接而成，变胞控制机构由举升臂和变胞连杆进行驱动，第一连杆在变胞连杆驱动下，第一连杆一端与举升臂上第三个连接端连接，同时变胞连杆第二个连接端也与举升臂第三个连接端连接，使变胞连杆与举升臂固结成一个构件，形成一个新的第十九转动副，构成第一变胞形态；第一连杆继续在变胞连杆和举升臂驱动下，第二连杆进行运动，使第六转动副与第七转动副合并为一个转动副，同时，变胞连杆第三个连接端和第二连杆一端固结成一个构件，构成第二变胞形态，并通过合并后的新转动副与起重臂第三个连接端连接，第二变胞形态后，吊臂的伸缩量由第二连杆和第三连杆控制。

上述结构中，通过起重吊臂伸缩机构、变胞控制机构和吊臂调整机构的运动控制位置变化而实现起重机的伸缩，变胞控制机构与起重吊臂伸缩机构进行运动合成；吊臂调整机构由连杆连接而成，连杆运动轨迹可以通过非线性输入方式进行控制；通过起重臂和吊臂组成的起重吊臂机构的空间运动，实现起重机对集装箱的抓取、吊运和卸货等复杂作业，同时输出多种运动轨迹。

本发明的突出优点在于：

1、本发明可由伺服电机驱动和混合驱动，驱动方式灵活多变，有利于起重机的控制；

2、起重吊臂伸缩机构、变胞控制机构和吊臂调整机构控制简单，可靠性高，吊臂调整机构形成的并联的调整机构，累积误差小，大大增加了起重机的刚度和调整精度；

3、本发明采用闭链传动的形式，有效了降低了各个构件的重量，具有运动惯量小、轨迹输出灵活、工作可靠、精度高等优点，机构具有多自由度和多活动度，可使抓取、吊运和装卸等工作的灵活度更高，工作空间更大，动力性能更好且易于控制；

4、本发明通过机构式操作完成起重机的工作任务，可克服加工装配困难、漏油和维修成本高等缺点。

5、利用变胞原理设计的六自由度起重机，吊臂调整机构由连杆连接而成，连杆运动轨迹可以通过非线性输入方式进行控制，吊臂调整机构与变胞控制机构合在运动可以实现多种运动轨迹输出，并且控制简单，保养维护方便，节能能源。

附图说明

图1为本发明所述一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机的第一工作立体结构示意图。

图2为本发明所述一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机的第一工作立体结构正视图。

图3为本发明所述一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机的第一工作立体结构后视图。

图4为本发明所述一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机的第二工作结构正视图。

图5为本发明所述一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机的第三工作结构正视图。

图6为本发明所述一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机的第四工作结构正视图。

图7为本发明所述一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机的第五工作结构正视图。

图8为本发明所述一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机的第一变胞形态工作状态正视图。

图9为本发明所述一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机的第二变胞形态工作状态正视图。

图10为本发明所述一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机的起重主臂结构示意图。

图11为本发明所述一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机的伸缩臂调整块结构示意图。

图12为本发明所述一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机的起重装卸钳结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

对照图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9，一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机，其结构和连接方式为：

一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机，由起重吊臂机构、吊臂伸缩机构和变胞控制机构组成。

所述起重吊臂伸缩机构由起重机车体1、起重臂2、吊臂3、平衡块16和起重装卸钳17连接而成，起重臂2第一个连接端通过第一转动副18与起重机车体1中部的轴承座连接，起重臂2第二个连接端通过第一移动副36与吊臂3第一个连接端连接，吊臂3第二个连接端通过第一球副37与平衡块16一端连接，平衡块16另一端通过第二转动副38与起重装卸钳17连接。

所述变胞控制机构由起重机车体1、举升臂4、变胞连杆5、第一连杆6、第二连杆7和第三连杆8连接而成，举升臂4一端通过第三转动副19与起重机车体1前端的轴承座连接，举升臂4另一端通过第四转动副20与变胞连杆5第一个连接端连接，变胞连杆5第二个连接端通过第五转动副21与第一连杆6一端连接，第一连杆6另一端通过第六转动副22与起重臂2第三个连接端连接，变胞连杆5第三个连接端通过第七转动副23与第二连杆7一端连接，第二连杆7另一端通过第二移动副24与第三连杆8一端连接，第三连杆8另一端通过第八转动副25与吊臂3第三个连接端连接。

所述吊臂调整机构由起重机车体1、第四连杆9、第五连杆10、第六连杆11、第七连杆12、吊臂调整块13、第八连杆14和第九连杆15连接而成，第四连杆9一端通过第九转动副26与起重机车体1后端的第一个轴承座连接，第四连杆9另一端通过第十转动副28与第六连杆11一端连接，第六连杆11另一端通过第十一转动副30与吊臂调整块13第一个连接端连接，第五连杆10一端通过第十二转动副27与起重机车体1后端的第二个轴承座连接，第五连杆10另一端通过第十三转动副29与第七连杆12一端连接，第七连杆12另一端通过第十四转动副31与吊臂调整块13第二个连接端连接，吊臂调整块13第三个连接通过第十五转动副33与起重臂2第四个连接端连接，吊臂调整块13第四个连接端通过第十六转动副32与第八连杆14一端连接，第八连杆14另一端通过第十七转动副34与第九连杆15一端连接，第九连杆15另一端通过第十八转动副35与吊臂3第四个连接端连接。

所述起重机变胞功能实现方法由以下步骤构成：变胞控制机构由起重机车体1、举升臂4、变胞连杆5、第一连杆6、第二连杆7和第三连杆8连接而成，变胞控制机构由举升臂4和变胞连杆5进行驱动，第一连杆6在变胞连杆驱动下，第一连杆6一端与举升臂4上第三个连接端连接，同时变胞连杆5第二个连接端也与举升臂4第三个连接端连接，使变胞连杆5与举升臂4固结成一个构件，形成一个新的第十九转动副39，构成第一变胞形态；第一连杆6继续在变胞连杆5和举升臂4驱动下，第二连杆6进行运动，使第六转动副22与第七转动副23合并为一个转动副，同时，变胞连杆5第三个连接端和第二连杆6一端固结成一个构件，构成第二变胞形态，并通过合并后的新转动副与起重臂2第三个连接端连接，第二变胞形态后，吊臂3的伸缩量由第二连杆7和第三连杆8控制。

上述结构中，通过起重吊臂伸缩机构、变胞控制机构和吊臂调整机构的运动控制位置变化而实现起重机的伸缩，变胞控制机构与起重吊臂伸缩机构进行运动合成；通过起重臂和吊臂组成的起重吊臂机构的空间运动，平衡块可实现在装卸集装箱的过程中使集装箱保持平稳，此发明可以实现起重机对集装箱的抓取、吊运和卸货等复杂作业，同时输出多种运动轨迹。

如图1、图2和图3所示，本发明处于准备工作的初始状态，举升臂处于低位，吊臂伸缩机构处于准备支撑起重臂状态。

如图4、图5和图6所示，本发明在起重吊臂伸缩机构和吊臂调整机构的驱动支撑下，完成对预定位置集装箱的抓取和举升作业。

如图7所示，本发明在吊臂伸缩机构的驱动支撑下，完成对集装箱的翻转和装卸，控制连杆进行集装箱的进一步抓取、举升和翻转工作，实现多运动轨迹输出。

如图8和图9所示，变胞控制机构完成构成第一变胞形态和第二变胞形态，实现多运动轨迹输出，第一变胞形态和第二变胞形态可以作用于如图2、图4、图5和图6所示的工作作业中。

本发明设计的一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机在完成装卸任务以后，复位到如图2所示的初始状态，准备下一次的抓取、举升和装卸任务。

Claims (1)

1.一种具有变胞功能非线性输入机构式起重机，由起重吊臂伸缩机构、变胞控制机构和吊臂调整机构组成，其特征在于：

所述起重吊臂伸缩机构由起重机车体、起重臂、吊臂、平衡块和起重装卸钳连接而成，起重臂第一个连接端通过第一转动副与起重机车体中部的轴承座连接，起重臂第二个连接端通过第一移动副与吊臂第一个连接端连接，吊臂第二个连接端通过第一球副与平衡块一端连接，平衡块另一端通过第二转动副与起重装卸钳连接，

所述变胞控制机构由起重机车体、举升臂、变胞连杆、第一连杆、第二连杆和第三连杆连接而成，举升臂一端通过第三转动副与起重机车体前端的轴承座连接，举升臂另一端通过第四转动副与变胞连杆第一个连接端连接，变胞连杆第二个连接端通过第五转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第六转动副与起重臂第三个连接端连接，变胞连杆第三个连接端通过第七转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第二移动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第八转动副与吊臂第三个连接端连接，

所述吊臂调整机构由起重机车体、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、吊臂调整块、第八连杆和第九连杆连接而成，第四连杆一端通过第九转动副与起重机车体后端的第一个轴承座连接，第四连杆另一端通过第十转动副与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十一转动副与吊臂调整块第一个连接端连接，第五连杆一端通过第十二转动副与起重机车体后端的第二个轴承座连接，第五连杆另一端通过第十三转动副与第七连杆一端连接，第七连杆另一端通过第十四转动副与吊臂调整块第二个连接端连接，吊臂调整块第三个连接通过第十五转动副与起重臂第四个连接端连接，吊臂调整块第四个连接端通过第十六转动副与第八连杆一端连接，第八连杆另一端通过第十七转动副与第九连杆一端连接，第九连杆另一端通过第十八转动副与吊臂第四个连接端连接。