CN206927570U - 一种三自由度高空作业车作业斗转动装置 - Google Patents
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Abstract
一种三自由度高空作业车作业斗转动装置，包括串联依次布置的举升臂、直线微调杆、旋转电机臂、俯仰电机臂、作业斗。通过举升臂内置的U型槽结构及直线电机可驱动直线微调杆，实现作业斗的精密水平直线微调运动；通过旋转电机臂内置的旋转电机驱动，可实现作业斗的旋转运动；通过俯仰电机臂内置的俯仰电机驱动，可实现作业斗的俯仰运动。本实用新型的突出特点是：设置有运动导轨，作业斗水平直线运动精密；具有旋转及俯仰结构可实现作业斗旋转及俯仰运动，提高作业车运动范围。
Description
技术领域
本实用新型属于工程机械技术领域，涉及一种三自由度高空作业车作业斗转动装置。
背景技术
随着社会经济的快速发展，高空机械作业应用范围越来越广泛，高空作业车可实现高空作业机械化，大大提高了高空作业的安全性及高效性。然而，目前高空作业车仍然存在作业空间无法实现的问题，包括：
(1)无法对具有一定倾斜度的工作面进行工作，比如具有倾斜平面的工况；
(2)无法对具有一定俯仰度的工作面进行工作，比如水面工况；
(3)在一些特殊环境下无法快速、精确接近目标面，比如易碎玻璃墙，在举升臂快速接近时容易被撞碎，此时需要有一个精密微调运动机构。
实用新型内容
为克服现有技术中的问题，本实用新型目的是提供一种三自由度高空作业车作业斗转动装置，该装置能实现高空作业车作业斗在水平方向具有精密微调运动、在左右及俯仰可实现旋转运动，可提高作业车水平运动精度以及扩大起运动范围。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种三自由度高空作业车作业斗转动装置，包括依次相连的举升臂、直线微调杆、旋转电机臂、俯仰电机臂以及能够旋转和仰俯的作业斗；其中，举升臂内开设有U型槽，U型槽一侧设置有直线电机，直线电机的输出轴与直线微调杆相连，直线电机转动带动直线微调杆进行直线运动。
本实用新型进一步的改进在于，直线微调杆与旋转电机臂通过螺纹连接。
本实用新型进一步的改进在于，旋转电机臂内设置有旋转电机。
本实用新型进一步的改进在于，旋转电机通过设置在俯仰电机臂内的联轴器与俯仰电机臂相连。
本实用新型进一步的改进在于，俯仰电机臂内设置有俯仰电机。
本实用新型进一步的改进在于，作业斗壁上设置有用于与俯仰电机臂相连的接头。
本实用新型进一步的改进在于，作业斗壁上装有用于测量距离的超声波传感器。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：本实用新型通过设置直线电机、直线导轨、直线微调杆可实现作业斗的水平直线微调运动装置串联运动可实现作业斗三自由度运动，提高作业的水平运动精度及作业范围。本装置结构简单，可靠性高，通用型强，可在现有高空作业车上进行改装，具有很好的实用性。本装置具有极限角度自锁功能可避免装置快速运动造成的人员伤害；本装置突破了高空作业车一贯延续的作业斗竖直的惯例，作业斗可以在三个自由度上转动，大大增加了其工作面积，同时也增加了其可实用领域：其不仅可用于高空维修等作业，也可适用于低空作业以及水面、沼泽等工作面进行救援等作业。
进一步的，设置有旋转电机可实现作业斗的旋转运动；设置有俯仰电机可实现作业斗的俯仰运动。
附图说明
图1是本实用新型三自由度高空作业车作业斗转动装置的结构示意图。
图2是沿图1中A-A面剖视图。
图3是直线微调杆轴测图。
图4是旋转电机臂轴测图。
图5是俯仰电机臂平面图。
图6是作业斗轴测图。
图7是三自由度高空作业车作业斗转动装置工作原理图。
图中，1为举升臂，2为直线微调杆，3为旋转电机臂，4为俯仰电机臂，5为作业斗，6为联轴器，7为接头，1-1为直线电机，3-1为旋转电机，4-1为俯仰电机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
参见图1和图2，本实用新型的三自由度高空作业车作业斗转动装置包括依次串联设置的举升臂1、直线微调杆2、旋转电机臂3、俯仰电机臂4以及作业斗5。
参见图3，举升臂1内开设有U型槽，U型槽一侧设置有直线电机1-1，直线微调杆2一端设置在U型槽内，并能够沿U型槽直线移动，直线电机1-1与直线微调杆2相连，并驱动直线微调杆2旋转，直线微调杆2另一端与旋转电机臂3连接，保证了直线微调杆2转动，旋转电机臂3不动，直线微调杆2与旋转电机臂3两者之间通过螺纹连接，可实现旋转电机臂3的精密水平直线微调运动，从而将运动传递给作业斗5。
由于直线电机1-1其性能优越性，保证了作业斗在直线运动过程中，能够缓慢且匀速运动，避免了作业斗5碰撞上工作面引起工作面破坏及人员伤害，在作业斗5壁上装有用于测量距离的超声波传感器，当超声波传感器检测到作业斗5与工作台的距离小于0.05米的时候，超声波传感器将信号输入装在运动遥控器中的控制板，控制板发出中断信号，从而停止直线电机1-1的转动，达到停止作业斗5直线运动的目的。直线运动系统具有智能控制功能，增强了其可操控性与安全性。
本实用新型中，举升臂1、旋转电机臂3、俯仰电机臂4以及作业斗5均为长方体状的壳子，并且顶部开口，用于放置电机。
参见图4，旋转电机臂3一端与直线微调杆2，另一端与俯仰电机臂4连接，旋转电机臂3内置旋转电机3-1，为保证电机运动精密性，需确保旋转电机臂3中心与旋转电机3-1的轴心一致；旋转电机臂3既为作业斗5旋转运动提供动力、又是直线运动的传递机构，同时还起到结构支撑作用，因此需考虑其结构刚度。经过强度校核，得出旋转电机臂的尺寸为：高度为190mm，宽度为150mm，壁厚为4mm。
在旋转电机臂3内设置的旋转电机3-1，旋转电机臂3壁上开设有通孔，旋转电机3-1的输出轴穿过通孔与俯仰电机臂4内的联轴器6与俯仰电机臂4相连，旋转电机3-1与俯仰电机臂4通过联轴器相连接，俯仰电机臂4另一端通过俯仰电机的输出轴与作业斗上面的接头7相连接，从而在旋转电机转动的同时带动俯仰电机臂4转动，达到作业斗5转动的目的。从而保证旋转电机3-1能够实现作业斗5的旋转运动；作业斗5在水平方向上，可以实现±80°的旋转运动，且在旋转到极限角度后，具有自锁功能。本实用新型中的3个电机，即直线电机1-1、旋转电机3-1以及俯仰电机4-1均具有相同的自锁机理，自锁机理为本领域技术人员的公知技术，具体的，电机自锁的实现原理为：在电机上装有编码器，当编码器检测到电机的旋转角度达到±80°时，向电机发出自锁指令，实现带电机自锁。此功能避免了在工作过程中，作业斗的突然转动引发的危险；同时，±80°的旋转角度可以使得作业者在特殊工况下找到合适的参考角度，从而提高工作质量和工作效率。俯仰电机臂内置俯仰电机，可实现作业斗的俯仰运动。
参见图5和图6，俯仰电机臂4内设置俯仰电机4-1，俯仰电机臂4壁上开设有通孔，俯仰电机4-1的输出轴穿出通孔与作业斗相连，为保证电机运动精密性，需确保俯仰电机臂4上的通孔中心与俯仰电机4-1的输出轴在同一条直线上；俯仰电机臂4既为作业斗俯仰运动提供动力、旋转运动的传递机构，同时还起到结构支撑作用，因此需考虑其结构刚度、确保其截面尺寸足够大。俯仰电机类似于悬臂梁，其受到的力为扭转力，以作业斗的载重量200公斤为例，由于其力矩较小，根据扭矩图受力分析，为了满足电机轴强度和刚度要求，轴径应≥80mm。轴径强度和刚度安全范围为80mm。
俯仰电机臂4一端与旋转电机臂3相连，作业斗5壁面上设置有接头7，接头7为中空结构，俯仰电机臂4内的俯仰电机4-1的输出轴穿出俯仰电机臂4伸入到接头7内，实现与作业斗5的连接。作业斗5为本装置的末端机构，提供作业工人操作空间。为确保能承受作业斗5内的载荷，需设计其截面结构足够大经过强度校核计算，作业斗5尺寸一般为：高度为190mm，宽度为158mm，壁厚为4mm。
作业斗5在竖直方向上，可以实现±80°的旋转运动，且在旋转到极限角度后，具有自锁功能。电机自锁的实现原理为：在电机上装有编码器，当编码器检测到电机的旋转角度达到±80°时，向电机发出自锁指令，实现电机自锁功能。此功能可避免工作过程中作业斗的过渡旋转引发的颠覆危险，±80°的旋转角度可以使得作业者在特殊工况下找到合适的参考角度，从而提高工作质量和工作效率。
直线微调杆2、旋转电机臂3、俯仰电机臂4串联布置，由三个电机驱动可实现三个自由度运动，且三个运动独立执行。
参见图7，基于当前高空作业车存在的问题，本实用新型的一种三自由度高空作业车作业斗转动装置采用串联式内置电机机械臂结构，可实现作业斗的x向水平直线微调运动)、左右旋转运动(θz运动)、上下俯仰运动(θy)。
本实用新型对象为可实现水平直线运动精密微调、两个方向旋转运动的三自由度高空作业车高空作业斗转动装置。
本实用新型适用于具有一定倾斜度、俯仰度及不宜快速接近的作业环境，具有一个水平运动加上两个旋转运动的高空作业车作业斗转动装置，具体涉及举升臂、直线微调杆、旋转电机臂、俯仰电机臂、作业斗的三自由度高空作业车作业斗转动装置。
Claims (7)
1.一种三自由度高空作业车作业斗转动装置，其特征在于，包括依次相连的举升臂(1)、直线微调杆(2)、旋转电机臂(3)、俯仰电机臂(4)以及能够旋转和仰俯的作业斗(5)；其中，举升臂(1)内开设有U型槽，U型槽一侧设置有直线电机(1-1)，直线电机(1-1)的输出轴与直线微调杆(2)相连，直线电机(1-1)转动带动直线微调杆(2)进行直线运动。
2.根据权利要求1所述的一种三自由度高空作业车作业斗转动装置，其特征在于，直线微调杆(2)与旋转电机臂(3)通过螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的一种三自由度高空作业车作业斗转动装置，其特征在于，旋转电机臂(3)内设置有旋转电机(3-1)。
4.根据权利要求3所述的一种三自由度高空作业车作业斗转动装置，其特征在于，旋转电机(3-1)通过设置在俯仰电机臂(4)内的联轴器(6)与俯仰电机臂(4)相连。
5.根据权利要求1所述的一种三自由度高空作业车作业斗转动装置，其特征在于，俯仰电机臂(4)内设置有俯仰电机(4-1)。
6.根据权利要求5所述的一种三自由度高空作业车作业斗转动装置，其特征在于，作业斗(5)壁上设置有用于与俯仰电机臂(4)相连的接头(7)。
7.根据权利要求1或6所述的一种三自由度高空作业车作业斗转动装置，其特征在于，作业斗(5)壁上装有用于测量距离的超声波传感器。
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| CN201720662280.1U CN206927570U (zh) | 2017-06-08 | 2017-06-08 | 一种三自由度高空作业车作业斗转动装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110185236A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-08-30 | 广东博智林机器人有限公司 | 一种挂网填浆设备及挂网填浆机器人 |
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2017
- 2017-06-08 CN CN201720662280.1U patent/CN206927570U/zh not_active Expired - Fee Related
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