本發(fā)明涉及滑移式叉木機領(lǐng)域，特別是一種多單元直線驅(qū)動重型電液可控滑移式叉木機。

背景技術(shù)：

滑移式叉木機是一種廣泛應用于林業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑等相關(guān)領(lǐng)域，進行木料、甘蔗、柱狀建材等搬運、裝卸作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，因其結(jié)構(gòu)緊湊、作業(yè)靈活，在農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)及建筑施工等場合發(fā)揮了重要的作用，傳統(tǒng)液壓式滑移叉木機是在傳統(tǒng)液壓式裝載機基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)的，存在著能耗高、噪音大、尾氣排放嚴重、智能化水平低等缺點?？煽貦C構(gòu)是傳統(tǒng)機構(gòu)與電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，近年來開展的“數(shù)控一代”裝備創(chuàng)新工程，給傳統(tǒng)生產(chǎn)機械技術(shù)升級帶來了機遇，針對液壓式滑移叉木機的缺點，將可控機構(gòu)及機器人相關(guān)技術(shù)應用到傳統(tǒng)裝卸機械工作裝置的設(shè)計中，提出了一類可控機構(gòu)式裝卸機械，包括可控機構(gòu)式甘蔗裝載機、可控機構(gòu)式裝車機等，此類可控機構(gòu)式裝卸機械避免了液壓系統(tǒng)的使用，它由多自由度連桿機構(gòu)和多個可控電機組成，其輸出運動由多臺計算機編程控制的可控電機共同決定，叉斗的輸出軌跡是一個多自變量的函數(shù)，可以輕易實現(xiàn)復雜柔性軌跡輸出，相比液壓式滑移叉木機，可控機構(gòu)式裝卸機械具有智能化程度高、靈活度好、高傳動效率等優(yōu)點，對于推動滑移式叉木機綠色化、智能化具有重要的意義。

但是，在多自由度可控機構(gòu)式甘蔗裝載機、甘蔗裝車機等可控機構(gòu)式裝卸機械進行工程應用研究的過程中，發(fā)現(xiàn)了一系列未曾涉及的工程問題。首先，現(xiàn)有可控機構(gòu)式裝卸機械動臂升降支鏈均由主動桿進行動力輸入，主動桿則由可控電傳動系統(tǒng)驅(qū)動，受制于可控電機成本高、輸出功率小、扭矩低等問題，造成現(xiàn)有可控機構(gòu)式裝卸機械動力性能差、負載能力弱等問題，難以滿足以高負載裝卸作業(yè)為主的滑移式叉木機動力需求，這也是現(xiàn)有可控機構(gòu)式裝卸機械設(shè)計仍停留在構(gòu)型設(shè)計階段的主要原因；其次，可控機構(gòu)式裝卸機械工作裝置均為平面并聯(lián)機構(gòu)，動臂升降支鏈采用主動桿—連桿—動臂的構(gòu)型設(shè)計形式，兩升降支鏈同時抬升動臂時，由于制造、加工、裝配等誤差，特別是在工作裝置承受偏載的情形下，造成動臂并聯(lián)的兩升降支鏈受力不均，影響了舉升穩(wěn)定性，很容易造成部分構(gòu)件的過載損毀，影響可控機構(gòu)式木材搬運機械的使用壽命；另外，現(xiàn)有可控機構(gòu)式裝卸機械各構(gòu)件一般采用轉(zhuǎn)動副的連接形式，相比含移動副的液壓式滑移叉木機的工作裝置，缺少有效的過載保護及吸振手段。上述原因嚴重影響和制約了可控機構(gòu)式滑移叉木機的研發(fā)和工程應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于已有技術(shù)存在的問題，提供一種多單元直線驅(qū)動重型電液可控滑移式叉木機，該種滑移式叉木機利用可控機構(gòu)技術(shù)并采用全新構(gòu)型設(shè)計，使其既具有現(xiàn)有可控機構(gòu)式裝卸機械智能化程度高、靈活度好、傳動效率高等優(yōu)點，同時解決可控機構(gòu)式裝卸機械動力性能差、負載能力弱、動臂升降機構(gòu)穩(wěn)定性差、缺乏有效的過載保護及吸振手段等工程問題，有效克服傳統(tǒng)液壓式滑移叉木機存在的機械效率低、噪音污染嚴重、智能化水平低等問題，使該滑移式叉木機具有較好的動力學性能及承載穩(wěn)定性，同時具有較強的抗振能力和過載保護性能。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來達到上述目的：一種多單元直線驅(qū)動重型電液可控滑移式叉木機，包括多單元直線驅(qū)動機構(gòu)、動臂升降機構(gòu)、叉斗控制機構(gòu)以及機架。

所述多單元直線驅(qū)動機構(gòu)包括第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器、曲軸，所述第一直線驅(qū)動器一端通過第一轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與曲軸連接，所述第二直線驅(qū)動器一端通過第三轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第四轉(zhuǎn)動副與曲軸連接，所述曲軸通過第五轉(zhuǎn)動副、第六轉(zhuǎn)動副與機架連接。

所述多單元直線驅(qū)動機構(gòu)在計算機系統(tǒng)的控制下，可以將多臺小功率直線驅(qū)動器的動力合成后，通過曲軸實現(xiàn)大功率、高扭矩動力輸出的目的，解決了傳統(tǒng)可控裝載機構(gòu)可控電機成本高、功率小、驅(qū)動扭矩低等問題，提高了該滑移式叉木機的承載能力。根據(jù)滑移式叉木機的動力要求，所述曲軸可由兩組及以上直線驅(qū)動器進行驅(qū)動，可以方便選用四單元、六單元等多種動力單元形式，保證了該多單元直線驅(qū)動機構(gòu)的輸出動力可滿足輕型及重型等各型號可控機構(gòu)式叉木機的動力需求。

所述動臂升降機構(gòu)包括第一升降支鏈、第二升降支鏈、動臂，所述第一升降支鏈包括第一連桿、第一液壓缸，所述第一連桿一端通過鍵或其它連接方式與曲軸固定連接，另一端通過第七轉(zhuǎn)動副與第一液壓缸一端連接，所述第一液壓缸另一端通過第八轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第二升降支鏈包括第二連桿、第二液壓缸，所述第二連桿一端通過鍵或其它連接方式與曲軸固定連接，另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與第二液壓缸一端連接，所述第二液壓缸另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述動臂通過第十一轉(zhuǎn)動副、第十二轉(zhuǎn)動副與機架連接。

在滑移式叉木機作業(yè)過程中，由于動臂升降機構(gòu)為平面并聯(lián)機構(gòu)，將第一液壓缸與第二液壓缸通過液壓管線連接，進而實現(xiàn)并聯(lián)，根據(jù)帕斯卡原理，兩缸體內(nèi)液體壓力相同，可以有效改善動臂升降機構(gòu)兩升降支鏈受力不均的問題，提高動臂舉升穩(wěn)定性，延長動臂升降機構(gòu)各構(gòu)件的使用壽命。通過液壓元件的引入可以有效提高動臂升降機構(gòu)的抗振能力，另外，通過在動臂升降機構(gòu)所含液壓缸的缸體上引入泄壓閥等附屬裝置，可以輕易實現(xiàn)動臂升降機構(gòu)的過載保護功能。

所述叉斗控制機構(gòu)包括第一控制支鏈、第二控制支鏈、上叉、下叉、第三直線驅(qū)動器、第四直線驅(qū)動器，所述第一控制支鏈包括第三連桿、第一搖臂、第五直線驅(qū)動器，所述第三連桿通過第十三轉(zhuǎn)動副與機架連接，所述第一搖臂一端通過第十四轉(zhuǎn)動副與第三連桿連接，另一端通過第十五轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第五直線驅(qū)動器一端通過第十六轉(zhuǎn)動副與第三連桿連接，另一端通過第十七轉(zhuǎn)動副與下叉連接，所述第二控制支鏈包括第四連桿、第二搖臂、第六直線驅(qū)動器，所述第四連桿通過第十八轉(zhuǎn)動副與機架連接，所述第二搖臂一端通過第十九轉(zhuǎn)動副與第四連桿連接，另一端通過第二十轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第六直線驅(qū)動器一端通過第二十一轉(zhuǎn)動副與第四連桿連接，另一端通過第二十二轉(zhuǎn)動副與下叉連接，所述下叉通過第二十三轉(zhuǎn)動副、第二十四轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述上叉通過第二十五轉(zhuǎn)動副、第二十六轉(zhuǎn)動副與下叉連接，所述第三直線驅(qū)動器一端通過第二十七轉(zhuǎn)動副與下叉連接，另一端通過第二十八轉(zhuǎn)動副與上叉連接，所述第四直線驅(qū)動器一端通過第二十九轉(zhuǎn)動副與下叉連接，另一端通過第三十轉(zhuǎn)動副與上叉連接。

所述叉斗控制機構(gòu)由第三直線驅(qū)動器、第四直線驅(qū)動器、第五直線驅(qū)動器、第六直線驅(qū)動器進行驅(qū)動控制，實現(xiàn)叉斗對甘蔗、木材等抓取作業(yè)。所述叉斗控制機構(gòu)包含的各直線驅(qū)動器為伺服電動缸。鏟斗控制機構(gòu)采用了全新機構(gòu)設(shè)計，通過尺度設(shè)計可有效提高該叉木機的舉升平移性。

該滑移式叉木機不僅具有智能化程度高、能耗低、維護保養(yǎng)簡單等特點，而且相比現(xiàn)有可控裝載機構(gòu)，較易實現(xiàn)過載保護功能，且具有更好的動力學性能、承載穩(wěn)定性、抗振能力以及帶來的更長使用壽命，適合制造輕型和重型等各類滑移式叉木機，具有較強的工程應用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

本發(fā)明突出優(yōu)點在于：

1、該種滑移式叉木機在基于可控機構(gòu)技術(shù)的基礎(chǔ)上采用全新構(gòu)型設(shè)計，在滿足木材裝卸作業(yè)所需自由度和工作空間要求下，具有較好的運動學和動力學性能，動臂升降機構(gòu)通過采用平面并聯(lián)設(shè)計和使用液壓元件，不僅大幅提升了滑移式叉木機的剛性和作業(yè)穩(wěn)定性，鏟斗控制機構(gòu)通過采用全新機構(gòu)設(shè)計，有效提高了該叉木機的舉升平移性。該滑移式叉木機既具有可控機構(gòu)式裝卸機械能耗低、傳動效率高、智能化程度高、可靠性好等特點，同時具備液壓式滑移叉木機工作裝置抗沖擊性能好、過載保護性能強、舉升穩(wěn)定性好等特點。

2、該滑移式叉木機采用計算機編程控制的電傳動系統(tǒng)進行驅(qū)動，不僅具有較高的智能化水平，實現(xiàn)了作業(yè)數(shù)控化，而且液壓元件的引入依然保證了較高的機械效率和較好的可靠性。該種滑移式叉木機全新構(gòu)型設(shè)計中引入的液壓缸主要用途并非像現(xiàn)有液壓式工程機械，用來驅(qū)動工作裝置做功，而是作為連桿傳遞動力，并通過微小移動調(diào)節(jié)偏載，提高動臂升降機構(gòu)舉升穩(wěn)定性，避免了液壓系統(tǒng)機械效率低等問題，減少了液壓元件的磨損問題，相比液壓式工程機械具有更長的使用壽命以及更高的可靠性。

3、相比現(xiàn)有可控裝卸機構(gòu)，本發(fā)明所述滑移式叉木機具有更強的承載能力和適應性。多單元直線驅(qū)動機構(gòu)的引入，大幅提高了該滑移式叉木機的承載能力，該設(shè)計尤其適用于滑移式叉木機等需要重載作業(yè)的應用場合；該多單元直線驅(qū)動機構(gòu)具有較強的動力適應性，可根據(jù)不同的動力要求，選用四單元、六單元等不同數(shù)量的直線驅(qū)動器驅(qū)動，滿足輕型和重型各類滑移式叉木機動力要求。

4、相比現(xiàn)有可控裝卸機構(gòu)，本發(fā)明所述滑移式叉木機具有更好的動態(tài)性能和可靠性。液壓缸等液壓元件的引入使該機器人具有了良好的抗振和緩沖性能。將液壓缸作為連桿應用到叉木機構(gòu)型設(shè)計中，動臂升降機構(gòu)引入液壓元件并通過缸體并聯(lián)，實現(xiàn)了偏載作用下動臂兩升降支鏈的受力平衡，改善了各構(gòu)件受力不均的問題，提高了動臂的舉升穩(wěn)定性，延長了各構(gòu)件的使用壽命，提高了滑移式叉木機的可靠性，另外本發(fā)明所述滑移式叉木機具有更多的過載保護手段，通過在動臂升降機構(gòu)液壓缸上引入泄壓閥等附屬裝置，較易實現(xiàn)滑移式叉木機的過載保護性能。

5、相比傳統(tǒng)液壓式滑移叉木機，本發(fā)明所述滑移式叉木機不僅具有機械效率高、可靠性好等特點，而且可控機構(gòu)技術(shù)的采用有效提高了滑移式叉木機操作和作業(yè)的智能化程度，降低了操縱人員的勞動強度，電傳動系統(tǒng)的采用顯著降低了滑移式叉木機的機械復雜度，降低了滑移式叉木機的制造成本。該滑移式叉木機具有能耗低、低噪音、無尾氣排放等特點，對推動滑移式叉木機綠色化、智能化具有重要的意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種多單元直線驅(qū)動重型電液可控滑移式叉木機示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的一種多單元直線驅(qū)動重型電液可控滑移式叉木機機架示意圖。

圖3為本發(fā)明所述的多單元直線驅(qū)動機構(gòu)示意圖之一。

圖4為本發(fā)明所述的多單元直線驅(qū)動機構(gòu)示意圖之二。

圖5為本發(fā)明所述的多單元直線驅(qū)動機構(gòu)曲軸示意圖。

圖6為本發(fā)明所述的動臂升降機構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明所述的叉斗控制機構(gòu)下叉機構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明所述的叉斗控制機構(gòu)上叉機構(gòu)示意圖。

圖9為本發(fā)明所述的一種多單元直線驅(qū)動重型電液可控滑移式叉木機平面視圖。

圖10為本發(fā)明所述的一種多單元直線驅(qū)動重型電液可控滑移式叉木機工作示意圖。

具體實施方式

以下通過附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。

對照圖1，本發(fā)明所述的一種多單元直線驅(qū)動重型電液可控滑移式叉木機，包括多單元直線驅(qū)動機構(gòu)、動臂升降機構(gòu)、叉斗控制機構(gòu)以及機架1。

對照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，所述多單元直線驅(qū)動機構(gòu)包括第一直線驅(qū)動器33、第二直線驅(qū)動器29、曲軸25，所述第一直線驅(qū)動器33一端通過第一轉(zhuǎn)動副32與機架1連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副42與曲軸25連接，所述第二直線驅(qū)動器29一端通過第三轉(zhuǎn)動副31與機架1連接，另一端通過第四轉(zhuǎn)動副41與曲軸25連接，所述曲軸25通過第五轉(zhuǎn)動副43、第六轉(zhuǎn)動副28與機架1連接。

所述多單元直線驅(qū)動機構(gòu)在計算機系統(tǒng)的控制下，可以將多臺小功率直線驅(qū)動器的動力合成后，通過曲軸25實現(xiàn)大功率、高扭矩動力輸出的目的，解決了傳統(tǒng)可控裝載機構(gòu)可控電機成本高、功率小、驅(qū)動扭矩低等問題，提高了該滑移式叉木機的承載能力。根據(jù)滑移式叉木機的動力要求，所述曲軸25可由兩組及以上直線驅(qū)動器進行驅(qū)動，可以方便選用四單元、六單元等多種動力單元形式，保證了該多單元直線驅(qū)動機構(gòu)的輸出動力可滿足輕型及重型等各型號可控機構(gòu)式叉木機的動力需求。

對照圖1、圖2、圖6，所述動臂升降機構(gòu)包括第一升降支鏈、第二升降支鏈、動臂21，所述第一升降支鏈包括第一連桿26、第一液壓缸24，所述第一連桿26一端通過鍵或其它連接方式與曲軸25固定連接，另一端通過第七轉(zhuǎn)動副27與第一液壓缸24一端連接，所述第一液壓缸24另一端通過第八轉(zhuǎn)動副23與動臂21連接，所述第二升降支鏈包括第二連桿35、第二液壓缸39，所述第二連桿35一端通過鍵或其它連接方式與曲軸25固定連接，另一端通過第九轉(zhuǎn)動副40與第二液壓缸39一端連接，所述第二液壓缸39另一端通過第十轉(zhuǎn)動副36與動臂21連接，所述動臂21通過第十一轉(zhuǎn)動副3、第十二轉(zhuǎn)動副2與機架1連接。

在滑移式叉木機作業(yè)過程中，由于動臂升降機構(gòu)為平面并聯(lián)機構(gòu)，將第一液壓缸24與第二液壓缸39通過液壓管線連接，進而實現(xiàn)并聯(lián)，根據(jù)帕斯卡原理，兩缸體內(nèi)液體壓力相同，可以有效改善動臂升降機構(gòu)兩升降支鏈受力不均的問題，提高動臂21舉升穩(wěn)定性，延長動臂升降機構(gòu)各構(gòu)件的使用壽命。通過液壓元件的引入可以有效提高動臂升降機構(gòu)的抗振能力，另外，通過在動臂升降機構(gòu)所含液壓缸的缸體上引入泄壓閥等附屬裝置，可以輕易實現(xiàn)動臂升降機構(gòu)的過載保護功能。

對照圖1、圖2、圖7、圖8，所述叉斗控制機構(gòu)包括第一控制支鏈、第二控制支鏈、上叉16、下叉19、第三直線驅(qū)動器13、第四直線驅(qū)動器38，所述第一控制支鏈包括第三連桿7、第一搖臂44、第五直線驅(qū)動器48，所述第三連桿7通過第十三轉(zhuǎn)動副5與機架1連接，所述第一搖臂44一端通過第十四轉(zhuǎn)動副45與第三連桿7連接，另一端通過第十五轉(zhuǎn)動副22與動臂21連接，所述第五直線驅(qū)動器48一端通過第十六轉(zhuǎn)動副49與第三連桿7連接，另一端通過第十七轉(zhuǎn)動副18與下叉19連接，所述第二控制支鏈包括第四連桿6、第二搖臂30、第六直線驅(qū)動器10，所述第四連桿6通過第十八轉(zhuǎn)動副4與機架1連接，所述第二搖臂30一端通過第十九轉(zhuǎn)動副8與第四連桿6連接，另一端通過第二十轉(zhuǎn)動副37與動臂21連接，所述第六直線驅(qū)動器10一端通過第二十一轉(zhuǎn)動副9與第四連桿6連接，另一端通過第二十二轉(zhuǎn)動副11與下叉19連接，所述下叉19通過第二十三轉(zhuǎn)動副20、第二十四轉(zhuǎn)動副46與動臂21連接，所述上叉16通過第二十五轉(zhuǎn)動副47、第二十六轉(zhuǎn)動副17與下叉19連接，所述第三直線驅(qū)動器13一端通過第二十七轉(zhuǎn)動副12與下叉19連接，另一端通過第二十八轉(zhuǎn)動副14與上叉16連接，所述第四直線驅(qū)動器38一端通過第二十九轉(zhuǎn)動副34與下叉19連接，另一端通過第三十轉(zhuǎn)動副15與上叉16連接。

所述叉斗控制機構(gòu)由第三直線驅(qū)動器13、第四直線驅(qū)動器38、第五直線驅(qū)動器48、第六直線驅(qū)動器10進行驅(qū)動控制，實現(xiàn)叉斗對甘蔗、木材等抓取作業(yè)。所述叉斗控制機構(gòu)包含的各直線驅(qū)動器為伺服電動缸。鏟斗控制機構(gòu)采用了全新機構(gòu)設(shè)計，通過尺度設(shè)計可有效提高該叉木機的舉升平移性。

對照圖9、圖10，該滑移式叉木機不僅具有智能化程度高、能耗低、維護保養(yǎng)簡單等特點，而且相比現(xiàn)有可控裝載機構(gòu)，較易實現(xiàn)過載保護功能，且具有更好的動力學性能、承載穩(wěn)定性、抗振能力以及帶來的更長使用壽命，適合制造輕型和重型等各類滑移式叉木機，具有較強的工程應用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>