一種具有主動變胞功能的多連桿可控挖掘機構的制作方法
【專利摘要】一種具有主動變胞功能的多連桿可控挖掘機構，大臂、第九連桿、第一主動件和第二主動件裝在機架上，第九連桿通過第三轉動副與第一連桿連接，第一連桿與大臂連接；斗桿、第一支撐架、第二支撐架和第三支撐架裝在大臂上，第一主動件、第二連桿、第一支撐架和第三連桿依次連接，第三連桿通過第十三轉動副與斗桿連接；鏟斗連接到斗桿上，第二主動件、第四連桿、第二支撐架、第五連桿、第三支撐架和第六連桿依次連接，第六連桿通過第十轉動副與第七連桿和第八連桿連接，第七連桿和第八連桿分別與斗桿和鏟斗連接；三個電磁鎖緊裝置分別裝在第三轉動副、第十三轉動副和第十轉動副上。本發(fā)明不僅具備液壓挖掘機的靈活性，且能夠降低挖掘機構造價。
【專利說明】一種具有主動變胞功能的多連桿可控挖掘機構

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及工程機械領域，特別是一種具有主動變胞功能的多連桿可控挖掘機 構。

【背景技術】
[0002] 挖掘機是一種常見的工程機械，主要用于各種土方施工中。其中液壓挖掘機是應 用最廣泛的一類挖掘機，但是液壓系統(tǒng)制造成本高，易出現(xiàn)漏油等問題，這些都是液壓式挖 掘機長期存在的棘手問題。而傳統(tǒng)單自由度機械式挖掘機，俗稱"電鏟"，只能實現(xiàn)簡單且不 能變化的軌跡輸出，因此不能像液壓式挖掘機那樣在廣泛的領域獲得應用。
[0003] 隨著電機技術的發(fā)展和控制技術的提高，可控機構為工程機械提供了廣闊的發(fā)展 空間，由控制電機驅動的多自由度可控機構不僅具有工作空間大、動作靈活、可完成復雜和 可變的運動軌跡輸出，同時還具有制造成本低，維護保養(yǎng)簡單等優(yōu)點，可控機構式挖掘機由 于用多自由度連桿機構取代了液壓傳動，避免了液壓系統(tǒng)加工精度要求高，維護保養(yǎng)成本 高，容易產(chǎn)生漏油等問題。但是，現(xiàn)有可控機構式挖掘機主要依靠多自由度的連桿機構工 作，以往對多自由度連桿機構進行控制，往往需要用與連桿機構自由度同等數(shù)量的控制電 機進行驅動控制，不僅大大增加了制造成本，而且增加了機架傳動系統(tǒng)的復雜性，這些缺點 對多自由度可控機構在工程機械領域的應用有一定制約。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有主動變胞功能的多連桿可控挖掘機構，首先應具 有傳統(tǒng)液壓挖掘機工作空間大、挖掘力大、受力好等優(yōu)點，克服傳統(tǒng)液壓挖掘機維修保養(yǎng)成 本高、作業(yè)噪音大、液壓元件成本高、反應不夠靈敏等缺點，同時，還應降低主動件的使用數(shù) 量，以降低可控電機數(shù)量，降低挖掘機構制造成本。
[0005] 本發(fā)明通過以下技術方案達到上述目的：一種具有主動變胞功能的多連桿可控挖 掘機構，包括機架、大臂擺動機構、斗桿舉降機構、鏟斗翻轉機構、第一電磁鎖緊裝置、第二 電磁鎖緊裝置和第三電磁鎖緊裝置；
[0006] 所述大臂擺動機構包括大臂和擺動機構，所述大臂通過第一轉動副連接在機架 上，所述擺動機構的第九連桿一端通過第二轉動副連接在機架上，另一端通過第三轉動副 與第一連桿連接，第一連桿另一端通過第四轉動副與大臂連接；
[0007] 所述斗桿舉降機構包括斗桿和舉降機構，所述斗桿通過第六轉動副連接在大臂 上，所述舉降機構的第一主動件一端通過第二十一轉動副連接到機架上，另一端通過第 十九轉動副與第二連桿連接，第二連桿另一端通過第十七轉動副與第一支撐架連接，第一 支撐架通過第五轉動副連接在大臂上，第一支撐架的另一端通過第十四轉動副與第三連桿 連接，第三連桿另一端通過第十三轉動副與斗桿連接；
[0008] 所述鏟斗翻轉機構包括鏟斗和翻轉機構，所述鏟斗通過第八轉動副連接到斗桿 上，所述翻轉機構包括第二主動件、第四連桿、第二支撐架、第五連桿、第三支撐架、第六連 桿、第七連桿和第八連桿，第二主動件一端通過第二十轉動副連接到機架上，另一端通過第 十八轉動副與第四連桿連接，第四連桿另一端通過第十六轉動副連接到第二支撐架上，第 二支撐架通過第五轉動副連接到大臂上，第二支撐架另一端通過第十五轉動副與第五連桿 連接，第五連桿另一端通過第十二轉動副連接到第三支撐架上，第三支撐架通過第六轉動 副連接到大臂上，第三支撐架另一端通過第十一轉動副與第六連桿連接，第六連桿另一端 通過第十轉動副分別與第七連桿和第八連桿連接，第七連桿另一端通過第七轉動副與斗桿 連接，第八連桿另一端通過第九轉動副與鏟斗連接；
[0009] 所述第一電磁鎖緊裝置、第二電磁鎖緊裝置和第三電磁鎖緊裝置分別安裝在第三 轉動副、第十三轉動副和第十轉動副上，用于挖掘機構進行不同的工況時實現(xiàn)適時鎖緊； [0010] 所述第一主動件和第二主動件分別由伺服電機驅動。
[0011] 本發(fā)明在各挖掘工況作業(yè)中，大臂擺動時，第一電磁鎖緊裝置打開，第三轉動副恢 復自由度，第三電磁鎖緊裝置和第二電磁鎖緊裝置鎖緊，第十轉動副和第十三轉動副鎖緊， 失去自由度，此時，大臂在第一主動件作用下擺動。鏟斗單獨擺動時，第一電磁鎖緊裝置和 第二電磁鎖緊裝置鎖緊，第三轉動副和第十三轉動副失去自由度，大臂、斗桿相對機架失去 自由度，此時鏟斗在第二主動件驅動下實現(xiàn)翻轉。斗桿、鏟斗復合挖掘作業(yè)時，第一電磁鎖 緊裝置鎖緊，第三轉動副失去自由度，大臂相對機架失去自由度，鏟斗及斗桿在第一主動件 和第二主動件作用下根據(jù)作業(yè)情況擺動進行挖掘作業(yè)。在整個挖掘作業(yè)過程中，三個電磁 鎖緊裝置根據(jù)不同的作業(yè)工況，適當?shù)逆i緊、打開，共同完成挖掘作業(yè)。
[0012] 本發(fā)明的突出優(yōu)點在于：
[0013] 1、本發(fā)明利用連桿傳動替代液壓傳動，解決了傳統(tǒng)挖掘機保養(yǎng)成本高，液壓元件 成本1?，作業(yè)噪首大等缺點；
[0014] 2、本發(fā)明采用在連桿機構上加裝電磁鎖緊裝置實現(xiàn)挖掘機構主動變胞功能，使挖 掘機構根據(jù)不同工況鎖定某些轉動副，適時降低了挖掘機構的自由度，從而減少了可控電 機的使用數(shù)量。相比其他多自由度可控挖掘機構，本發(fā)明利用兩臺可控電機即可完成三自 由度挖掘作業(yè)，不僅大大降低了可控挖掘機構的造價，而且降低了機架傳動系統(tǒng)的復雜性， 更加適用于制造各類挖掘機及其他工程機械；
[0015] 3、本發(fā)明主動件驅動方式靈活多變，可選用伺服電機驅動，混合驅動等驅動形式， 不僅環(huán)保，而且易于實現(xiàn)遠程控制，降低工人勞動強度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明所述的具有主動變胞功能的多連桿可控挖掘機構示意圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明所述的具有主動變胞功能的多連桿可控挖掘機構的大臂擺動機構 示意圖。
[0018] 圖3為本發(fā)明所述的具有主動變胞功能的多連桿可控挖掘機構的斗桿舉降機構 示意圖。
[0019] 圖4為本發(fā)明所述的具有主動變胞功能的多連桿可控挖掘機構的鏟斗翻轉機構 示意圖。
[0020] 圖5為本發(fā)明所述的具有主動變胞功能的多連桿可控挖掘機構的立體圖。

【具體實施方式】
[0021] 以下通過附圖和實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步說明。
[0022] 對照圖1和圖5,本發(fā)明所述的一種具有主動變胞功能的多連桿可控挖掘機構，包 括機架1、大臂擺動機構、斗桿舉降機構、鏟斗翻轉機構、第一電磁鎖緊裝置20、第二電磁鎖 緊裝置11和第三電磁鎖緊裝置7 ;。
[0023] 對照圖1和圖2,所述大臂擺動機構包括大臂2和擺動機構，所述大臂2通過第一 轉動副22連接在機架1上，所述擺動機構的第九連桿19通過第二轉動副29連接在機架1 上，另一端通過第三轉動副26與第一連桿21連接，第一連桿21另一端通過第四轉動副25 與大臂2連接。
[0024] 對照圖1和圖3,所述斗桿舉降機構包括斗桿3和舉降機構，所述斗桿3通過第六 轉動副23連接在大臂2上，所述舉降機構的第一主動件18通過第二i^一轉動副27連接到 機架1上，另一端通過第十九轉動副35與第二連桿16連接，第二連桿16另一端通過第十七 轉動副34與第一支撐架13連接，第一支撐架13通過第五轉動副24連接在大臂2上，第一 支撐架的13另一端通過第十四轉動副33與第三連桿12連接，第三連桿12另一端通過第 十三轉動副32與斗桿3連接。
[0025] 對照圖1和圖4,所述鏟斗翻轉機構包括鏟斗5和翻轉機構，所述鏟斗5通過第八 轉動副30連接到斗桿3上，所述翻轉機構包括第二主動件17、第四連桿15、第二支撐架14、 第五連桿10、第三支撐架9、第六連桿8、第七連桿4和第八連桿6,第二主動件17 -端通過 第二十轉動副28連接到機架1上，另一端通過第十八轉動副42與第四連桿15連接，第四 連桿15另一端通過第十六轉動副41連接到第二支撐架14上，第二支撐架14通過第五轉 動副24連接到大臂2上，第二支撐架14另一端通過第十五轉動副40與第五連桿10連接， 第五連桿10另一端通過第十二轉動副39連接到第三支撐架9上，第三支撐架9通過第六 轉動副23連接到大臂2上，第三支撐架9另一端通過第i^一轉動副38與第六連桿8連接， 第六連桿8另一端通過第十轉動副37分別與第七連桿4和第八連桿6連接，第七連桿4另 一端通過第七轉動副31與斗桿3連接，第八連桿6另一端通過第九轉動副36與鏟斗5連 接。
[0026] 所述第一電磁鎖緊裝置20、第二電磁鎖緊裝置11和第三電磁鎖緊裝置7分別安裝 在第三轉動副26、第十三轉動副32和第十轉動副37上，按照挖掘機構不同的工況進行適時 鎖緊。
[0027] 所述第一主動件18和第二主動件17分別由伺服電機驅動。
[0028] 所述一種具有主動變胞功能的多連桿可控挖掘機構在各挖掘工況作業(yè)中，大臂2 擺動時，第一電磁鎖緊裝置20打開，第三轉動副26恢復自由度，第三電磁鎖緊裝置7和第 二電磁鎖緊裝置11鎖緊，第十轉動副37和第十三轉動副32鎖緊，失去自由度，此時，大臂2 在第一主動件18作用下擺動。鏟斗5單獨擺動時，第一電磁鎖緊裝置20和第二電磁鎖緊 裝置11鎖緊，第三轉動副26和第十三轉動副32失去自由度，大臂2、斗桿3相對機架1失 去自由度，此時鏟斗5在第二主動件17驅動下實現(xiàn)翻轉。斗桿3、鏟斗5復合挖掘作業(yè)時， 第一電磁鎖緊裝置20鎖緊，第三轉動副26失去自由度，大臂2相對機架1失去自由度，鏟 斗5及斗桿3在第一主動件18和第二主動件17作用下根據(jù)作業(yè)情況擺動進行挖掘作業(yè)。 在整個挖掘作業(yè)過程中，第一電磁鎖緊裝置20、第二電磁鎖緊裝置11和第三電磁鎖緊裝置 7根據(jù)不同的作業(yè)工況，適當?shù)逆i緊、打開，共同完成挖掘作業(yè)。
【權利要求】
1. 一種具有主動變胞功能的多連桿可控挖掘機構，包括機架、大臂擺動機構、斗桿舉降 機構、鏟斗翻轉機構、第一電磁鎖緊裝置、第二電磁鎖緊裝置和第三電磁鎖緊裝置，其特征 在于： 所述大臂擺動機構包括大臂和擺動機構，所述大臂通過第一轉動副連接在機架上，所 述擺動機構的第九連桿一端通過第二轉動副連接在機架上，另一端通過第三轉動副與第一 連桿連接，第一連桿另一端通過第四轉動副與大臂連接； 所述斗桿舉降機構包括斗桿和舉降機構，所述斗桿通過第六轉動副連接在大臂上，所 述舉降機構的第一主動件一端通過第二十一轉動副連接到機架上，另一端通過第十九轉動 副與第二連桿連接，第二連桿另一端通過第十七轉動副與第一支撐架連接，第一支撐架通 過第五轉動副連接在大臂上，第一支撐架的另一端通過第十四轉動副與第三連桿連接，第 三連桿另一端通過第十三轉動副與斗桿連接； 所述鏟斗翻轉機構包括鏟斗和翻轉機構，所述鏟斗通過第八轉動副連接到斗桿上，所 述翻轉機構包括第二主動件、第四連桿、第二支撐架、第五連桿、第三支撐架、第六連桿、第 七連桿和第八連桿，第二主動件一端通過第二十轉動副連接到機架上，另一端通過第十八 轉動副與第四連桿連接，第四連桿另一端通過第十六轉動副連接到第二支撐架上，第二支 撐架通過第五轉動副連接到大臂上，第二支撐架另一端通過第十五轉動副與第五連桿連 接，第五連桿另一端通過第十二轉動副連接到第三支撐架上，第三支撐架通過第六轉動副 連接到大臂上，第三支撐架另一端通過第十一轉動副與第六連桿連接，第六連桿另一端通 過第十轉動副分別與第七連桿和第八連桿連接，第七連桿另一端通過第七轉動副與斗桿連 接，第八連桿另一端通過第九轉動副與鏟斗連接； 所述第一電磁鎖緊裝置、第二電磁鎖緊裝置和第三電磁鎖緊裝置分別安裝在第三轉動 畐IJ、第十三轉動副和第十轉動副上，用于挖掘機構進行不同的工況時實現(xiàn)適時鎖緊； 所述第一主動件和第二主動件分別由伺服電機驅動。
【文檔編號】E02F3/38GK104047313SQ201410299848
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權日:2014年6月27日
【發(fā)明者】蔡敢為, 王麾, 張 林, 石慧, 關卓懷, 范雨, 王少龍, 黃院星, 王小純, 王湘, 楊旭娟 申請人:廣西大學