CN212173558U - 一种多自由度装载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多自由度装载装置，包括底座、中层板、载物台、气泵、竖直液压缸和扭转液压缸，竖直液压缸用于推动中层板和载物台上下移动，所述扭转液压缸用于调节所述载物台在水平上的相对位置，所述气泵向所述气浮球面通入高压气体，高压气体从气浮球面和凸起球面的配合间隙进入大气中，配合间隙内的高压空气膜将载物台顶起，在所述扭转液压缸的联合作用下，可实现载物台水平方向和竖直方向小幅转动；将载物台顶起利于减小气浮球面和凸起球面之间的旋转摩擦力，以提高水平旋转的效率，高承载时提高水平旋转的适用性。

Description

一种多自由度装载装置

技术领域

本实用新型涉及装载装置领域，尤其涉及一种多自由度装载装置。

背景技术

在车间或工厂运输作业中，对于重量大的货物或部件，一般采用装载定位平台进行搬运、定位和安装，但对于一些空间狭小的特殊作业环境，行车等吊运设备无法进场，就只能借助地面移动平台完成定位和装载。目前的装载定位平台主要包括叉车、轨道平板车等。叉车移动灵活，作业空间大，但承受负载小（一般小于20吨），装载过程全靠人工驾驶经验，安装定位精度差；轨道平板车承载能力大，但基本只具有搬运功能，空间移动自由度少，无法兼顾货物定位安装的需求，需额外借用装运工具，费时且消耗人力。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种高承载的多自由度装载装置，可方便调整所承载的承载物的位姿。

一种多自由度装载装置，包括底座、载物台、气泵、竖直液压缸、中层板和扭转液压缸， 所述底座上设有竖直液压缸，所述竖直液压缸的驱动杆上端与所述中层板连接，所述底座上设有气泵，所述中层板上端设有气浮球面，所述气浮球面上设有与所述气泵输出端连通的气孔；所述载物台下端设有与所述气浮球面相匹配的凸起球面，所述凸起球面可旋转地安装在所述气浮球面上，所述载物台和中层板的一端分别设有上固定轴和下固定轴，所述扭转液压缸两端分别与所述上固定轴和下固定轴铰接，所述扭转液压缸倾斜设置。

优选的，本实用新型还包括行驶轮、轮轴和轮轴支撑座，所述底座上设有轮轴支撑座，所述轮轴支撑座一端设有轮轴安装通孔，所述轮轴可滑动地安装在所述轮轴安装孔上，所述行驶轮安装在所述轮轴两端。

优选的，所述轮轴支撑座内设有液压腔，所述轮轴穿过所述液压腔，所述液压腔内设有高压油，所述液压腔两端设有密封圈，所述液压腔设有进油口和回油口，所述液压腔与轮轴之间设有静压支撑面，所述静压支撑面与轮轴之间设有配合间隙。

优选的，本实用新型还包括大齿轮、小齿轮和液压马达，所述液压马达设置在底座上，所述液压马达的输出轴与小齿轮固定连接，所述大齿轮设置在所述轮轴上，所述大齿轮与所述轮轴同轴设置，所述大齿轮与所述小齿轮啮合。

优选的，本实用新型还包括液压油源，所述液压油源安装在所述底座内。

优选的，本实用新型还包括减压阀、调速阀和伺服阀，所述液压油源与伺服阀连接，所述伺服阀包括扭转伺服阀、竖直伺服阀和马达伺服阀，所述扭转伺服阀与扭转液压缸连接，所述竖直伺服阀与竖直液压缸，所述马达伺服阀与液压马达连接，所述液压油源的出油口与所述减压阀的进油口连接，所述调速阀两端分别与所述减压阀的出油口和所述液压腔的进油口连接，所述液压腔的回油口与所述液压油源的回油口连接。

优选的，本实用新型还包括钢轨，所述行驶轮包括与所述钢轨相配合的钢轮，所述多自由度装载装置通过钢轮在所述钢轨上行驶。

优选的，所述气浮球面的下侧设有空气腔。

优选的，本实用新型还包括后端盖、吊耳和球铰，所述扭转液压缸的后端设有后端盖，所述扭转液压缸的前端设有吊耳，所述后端盖通过球铰与所述下固定轴可旋转连接，所述吊耳通过球铰与所述上固定轴可旋转连接。

优选的，所述载物台上端设有位姿传感器。

与现有技术相比本实用新型的有益效果为：1. 竖直液压缸用于推动中层板和载物台上下移动，所述扭转液压缸用于调节所述载物台在水平上的相对位置，所述气泵向所述气浮球面通入高压气体，高压气体从气浮球面和凸起球面的配合间隙进入大气中，配合间隙内的高压空气膜将载物台顶起，在所述扭转液压缸的联合作用下，可实现载物台水平方向和竖直方向小幅转动，另一方面，将载物台顶起利于减小气浮球面和凸起球面之间的旋转摩擦力，以提高水平旋转的效率，高承载时提高水平旋转的适用性；2. 所述轮轴可滑动地安装在所述轮轴支撑座上，所述底座通过调节轮轴支撑座与轮轴的相对位置调节载物台与行驶轮的相对位置，从而调节载物台前后方面的位置；3. 通过进油口向液压腔内通过高压油，高压油在所述配合间隙内形成静压油膜，所述静压油膜不仅承载了底座以及与底座连接的部件，而且大幅减小了所述轮轴与轮轴支撑座相对运动的摩擦阻力；4. 所述液压马达通过小齿轮和大小齿轮驱动轮轴和行驶轮旋转，从而调整所述载物台X方向的位置；5.通过位姿传感器监测三个方向的位移、加速度和转角；6. 实现了载物台六自由度移动和定位，装载定位平台部件安装紧凑、所占空间小，具有承载能力强、自由度多、定位精度高的特点，便于在狭小空间内调整重物的位姿。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是底座结构示意图；

图3是轮轴支撑座结构示意图；

图4是本实用新型的剖面图；

图5是扭转液压缸安装示意图；

图6是本实用新型的液压系统原理图；

图7是目标接口定位示意图。

附图中标记：1-底座，101-钢轨，102-行驶轮，104-竖直液压缸，107-缸筒， 108-驱动杆，111-液压油源，112-大齿轮，113-小齿轮，114-液压马达，115-轮轴，116-轮轴支撑座，117-气泵，121-静压支撑面，122-密封圈，123-进油口，124-回油口，2-中层板，203-气孔，204-空气腔，205-气浮球面，216-扭转液压缸，221-上固定轴，222-球铰，223-后端盖，226-吊耳，227-下固定轴，3-载物台，301-重物，302-重物接口，303-目标接口，306-凸起球面，308-位姿传感器，601-减压阀，602-调速阀，604-扭转伺服阀，605-竖直伺服阀，606-马达伺服阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

一种多自由度装载装置，如图1~图7所示，包括底座1、中层板2、载物台3、气泵117、竖直液压缸104和扭转液压缸216，底座1上设有竖直液压缸104，竖直液压缸104的驱动杆108上端与中层板2连接，如图2所示，底座1上设有气泵117，如图4所示，中层板2设有气浮球面205，气浮球面205上设有与气泵117输出端连通的气孔203，载物台3下端设有与气浮球面205相匹配的凸起球面306，凸起球面306可旋转地安装在气浮球面205上，载物台3和中层板2的一端分别设有上固定轴221和下固定轴227，扭转液压缸216两端分别与上固定轴221和下固定轴227铰接，扭转液压缸216倾斜设置。竖直液压缸用于推动中层板和载物台上下移动，所述扭转液压缸用于调节所述载物台在水平上的相对位置，所述气泵向所述气浮球面通入高压气体，高压气体从气浮球面和凸起球面的配合间隙进入大气中，配合间隙内的高压空气膜将所述载物台顶起，在所述扭转液压缸的联合作用下，可实现载物台水平方向和竖直方向小幅转动，另一方面，将载物台顶起利于减小气浮球面和凸起球面之间的旋转摩擦力，以提高水平旋转的效率，高承载时提高水平旋转的适用性。

本实用新型还可以包括行驶轮102、轮轴115和轮轴支撑座116，如图 2所示，底座1上设有轮轴支撑座116，轮轴支撑座116一端设有轮轴安装通孔，轮轴115可滑动地安装在轮轴支撑座116的轮轴安装通孔上，行驶轮102安装在轮轴115两端。通过调节轮轴支撑座116与轮轴的相对位置调节所述底座和载物台与行驶轮的相对位置，从而调节所述载物台前后方的位置。

轮轴支撑座116内可以设有液压腔，轮轴115穿过所述液压腔，所述液压腔内设有高压油，如图3所示，所述液压腔两端设有密封圈122，所述液压腔设有进油口123和回油口124，所述液压腔与所述轮轴115之间设有静压支撑面121，所述静压支撑面与轮轴之间设有配合间隙。通过进油口123向液压腔内通过高压油，高压油在所述配合间隙内形成静压油膜，所述静压油膜不仅承载了底座1以及与底座1连接的部件，而且大幅减小了所述轮轴与轮轴支撑座相对运动的摩擦阻力。

本实用新型还可以包括大齿轮112、小齿轮113和液压马达114，如图2所示，液压马达114设置在底座1上，液压马达114的输出轴与小齿轮113固定连接，大齿轮112同轴设置在轮轴115上，大齿轮112与小齿轮113啮合。液压马达114通过小齿轮和大齿轮驱动所述轮轴和行驶轮旋转，从而调整所述载物台X方向的位置。

本实用新型还可以包括液压油源111，所述液压油源111安装在所述底座1内。

本实用新型还可以包括减压阀601、调速阀602和伺服阀，如图6所示，液压油源111的出油口和回油口分别与所述伺服阀的进油口和回油口连接，液压油源111的出油口与所述减压阀的进油口连接，所述调速阀两端分别与所述减压阀的出油口和所述减压阀的进油口连接，所述液压腔的回油口与所述液压油源的回油口连接，所述伺服阀包括扭转伺服阀604、竖直伺服阀605和马达伺服阀606，所述扭转伺服阀与扭转液压缸连接，所述竖直伺服阀与竖直液压缸，所述马达伺服阀与液压马达连接，扭转伺服阀604、竖直伺服阀605和马达伺服阀606分别用于控制液压马达114、竖直液压缸104和扭转液压缸216。所述中层板和载物台左右两端可以分别设有两组扭转液压缸216，每组扭转液压缸216均与一个扭转伺服阀604连接，通过联合每个扭转伺服阀604实现载物台3不同方位和不同角度转动；多组竖直液压缸104并联后与竖直伺服阀605连接，通过竖直伺服阀605控制中层板2的同步竖直运动及其运动速度；多组液压马达114并联后与马达伺服阀606连接，通过一个马达伺服阀606控制多组轮轴205的同步转动和转动速度；减压阀601对液压油源111的高压油减压后进入调速阀602，再分流进入轮轴支承座116内液压腔的进油口，再经内液压腔的回油口回流至液压油源111，调速阀602用于控制进入所述液压腔的通油量。

本实用新型还可以包括钢轨101，行驶轮102可以是钢轮，本实用新型通过所述钢轮在钢轨101上行驶和移动。

气浮球面205的下侧可以设有空气腔204，如图4所示，使高压空气对气浮球面205的支撑更加均匀、可靠。

在一个具体实施例中，本实用新型还包括后端盖223、吊耳226和球铰222，如图5所示，扭转液压缸216的后端与后端盖连接223、前端与吊耳226连接，后端盖223通过球铰222与下固定轴227可旋转连接，吊耳226通过球铰222与上固定轴221可旋转连接。从而将所述扭转液压缸两端分别与所述载物台和中层板的固定轴铰接。底座1的前后两侧设有液压缸安装座，竖直液压缸104的缸筒107安装在所述液压缸安装座的下侧壁上，竖直液压缸的驱动杆向上延伸与中层板2固定连接。

所述载物台上端可以设有位姿传感器308。所述位姿传感器308可以是六轴传感器，在一个具体实施例中，所述六轴传感器采用MPU-6050型号的电子陀螺仪加速度计，用于监测三个方向的位移、加速度和转角，从而实时监测所述载物台上所承载的重物301的空间姿态。如图7所示，所述液压马达驱动本实用新型到目标点下方，使重物接口302与目标接口303水平X方向位置对齐，实现载物台在X方向的移动；竖直液压缸将所述中层板、载物台和重物顶起，实现载物台Z方向的移动；借助人力或外部液压缸推动底座沿Y方向（轮轴方向）移动，实现载物台在 Y方向的移动，从实现多自由度移动。当重物接口302的X方向，Y方向或Z方向的位置或翻转角度与目标接口303出现偏差时，根据偏差量通过空间逆运动学求解扭转液压缸、液压马达和竖直液压缸的位置纠偏量，从而联合扭转液压缸、液压马达和竖直液压缸完成 X方向、Y方向或和 Z方向位置纠偏，使重物接口302与目标接口303精确对接，从而将重物301调整到目标位点。本实用新型实现了载物台六自由度移动和定位，装载定位平台部件安装紧凑、所占空间小，具有承载能力强、自由度多、定位精度高的特点，便于在狭小空间内调整重物的位姿。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种多自由度装载装置，包括底座和载物台，其特征在于，还包括气泵、竖直液压缸、中层板和扭转液压缸，

所述底座上设有竖直液压缸，所述竖直液压缸的驱动杆上端与所述中层板连接，

所述底座上设有气泵，所述中层板上端设有气浮球面，所述气浮球面上设有与所述气泵输出端连通的气孔；

所述载物台下端设有与所述气浮球面相匹配的凸起球面，所述凸起球面可旋转地安装在所述气浮球面上，所述载物台和中层板的一端分别设有上固定轴和下固定轴，所述扭转液压缸两端分别与所述上固定轴和下固定轴铰接，所述扭转液压缸倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的多自由度装载装置，其特征在于，还包括行驶轮、轮轴和轮轴支撑座，

所述底座上设有轮轴支撑座，所述轮轴支撑座一端设有轮轴安装通孔，所述轮轴可滑动地安装在所述轮轴安装孔上，所述行驶轮安装在所述轮轴两端。

3.根据权利要求2所述的多自由度装载装置，其特征在于，所述轮轴支撑座内设有液压腔，所述轮轴穿过所述液压腔，所述液压腔内设有高压油，所述液压腔两端设有密封圈，所述液压腔设有进油口和回油口，所述液压腔与轮轴之间设有静压支撑面，所述静压支撑面与轮轴之间设有配合间隙。

4.根据权利要求3所述的多自由度装载装置，其特征在于，还包括大齿轮、小齿轮和液压马达，所述液压马达设置在底座上，所述液压马达的输出轴与小齿轮固定连接，所述大齿轮设置在所述轮轴上，所述大齿轮与所述轮轴同轴设置，所述大齿轮与所述小齿轮啮合。

5.根据权利要求4所述的多自由度装载装置，其特征在于，还包括液压油源，所述液压油源安装在所述底座内。

6.根据权利要求5所述的多自由度装载装置，其特征在于，还包括减压阀、调速阀和伺服阀，所述液压油源与伺服阀连接，所述伺服阀包括扭转伺服阀、竖直伺服阀和马达伺服阀，所述扭转伺服阀与扭转液压缸连接，所述竖直伺服阀与竖直液压缸，所述马达伺服阀与液压马达连接，所述液压油源的出油口与所述减压阀的进油口连接，所述调速阀两端分别与所述减压阀的出油口和所述液压腔的进油口连接，所述液压腔的回油口与所述液压油源的回油口连接。

7.根据权利要求2~6任一项所述的多自由度装载装置，其特征在于，还包括钢轨，所述行驶轮包括与所述钢轨相配合的钢轮。

8.根据权利要求1所述的多自由度装载装置，其特征在于，所述气浮球面的下侧设有空气腔。

9.根据权利要求1所述的多自由度装载装置，其特征在于，还包括后端盖、吊耳和球铰，所述扭转液压缸的后端设有后端盖，所述扭转液压缸的前端设有吊耳，所述后端盖通过球铰与所述下固定轴可旋转连接，所述吊耳通过球铰与所述上固定轴可旋转连接。

10.根据权利要求1所述的多自由度装载装置，其特征在于，所述载物台上端设有位姿传感器。

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