一種多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)的制作方法
【專利摘要】一種多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)，包括多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)、叉斗控制機(jī)構(gòu)等。多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)在計算機(jī)控制下，實(shí)現(xiàn)了多臺小功率電機(jī)驅(qū)動，大功率、高扭矩的動力輸出，滿足了滑移式叉木機(jī)高負(fù)載作業(yè)動力要求。該滑移式叉木機(jī)不僅具有可控機(jī)構(gòu)傳動效率高、響應(yīng)速度快、運(yùn)動精度高、可控性好、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，而且多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)的引入使該滑移式叉木機(jī)具有更好的承載和動力性能，叉斗控制機(jī)構(gòu)設(shè)計簡單可靠，大幅降低了該新型滑移式叉木機(jī)的造價，使該滑移式叉木機(jī)具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?br>【專利說明】
一種多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及滑移式叉木機(jī)領(lǐng)域，特別是一種多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]滑移式叉木機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于林業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑等相關(guān)領(lǐng)域，進(jìn)行木料、甘蔗、柱狀建材等搬運(yùn)、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(jī)是在傳統(tǒng)液壓式裝載機(jī)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(yán)重、智能化水平低等缺點(diǎn)?？煽貦C(jī)構(gòu)是傳統(tǒng)機(jī)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(jī)械技術(shù)升級帶來了機(jī)遇，針對液壓式滑移叉木機(jī)的缺點(diǎn)，將可控機(jī)構(gòu)及機(jī)器人相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)裝卸機(jī)械工作裝置的設(shè)計中，提出了一類可控機(jī)構(gòu)式裝卸機(jī)械，包括可控機(jī)構(gòu)式甘蔗裝載機(jī)、可控機(jī)構(gòu)式裝車機(jī)等，此類可控機(jī)構(gòu)式裝卸機(jī)械避免了液壓系統(tǒng)的使用，它由多自由度連桿機(jī)構(gòu)和多個可控電機(jī)組成，其輸出運(yùn)動由多臺計算機(jī)編程控制的可控電機(jī)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(shí)現(xiàn)復(fù)雜柔性軌跡輸出，相比液壓式滑移叉木機(jī)，可控機(jī)構(gòu)式裝卸機(jī)械具有智能化程度高、靈活度好、高傳動效率等優(yōu)點(diǎn)，對于推動滑移式叉木機(jī)綠色化、智能化具有重要的意義。
[0003]但是，在多自由度可控機(jī)構(gòu)式甘蔗裝載機(jī)、甘蔗裝車機(jī)等可控機(jī)構(gòu)式裝卸機(jī)械進(jìn)行工程應(yīng)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(jī)構(gòu)式裝卸機(jī)械動臂升降支鏈均由主動桿進(jìn)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(jī)成本高、輸出功率小、扭矩低等問題，造成現(xiàn)有可控機(jī)構(gòu)式裝卸機(jī)械動力性能差、負(fù)載能力弱等問題，難以滿足以高負(fù)載裝卸作業(yè)為主的滑移式叉木機(jī)動力需求，這也是現(xiàn)有可控機(jī)構(gòu)式裝卸機(jī)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(jī)構(gòu)式裝卸機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)多采用連桿傳動，特別對于叉斗控制機(jī)構(gòu)，由于傳動路線距離長，桿件多造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難、剛性差等問題。上述原因嚴(yán)重影響和制約了可控機(jī)構(gòu)式滑移叉木機(jī)的研發(fā)和工程應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于已有技術(shù)存在的問題，提供一種多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)，該種滑移式叉木機(jī)利用可控機(jī)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(jī)構(gòu)式裝卸機(jī)械智能化程度高、靈活度好、傳動效率高等優(yōu)點(diǎn)，同時解決可控機(jī)構(gòu)式裝卸機(jī)械動力性能差、負(fù)載能力弱等工程問題，有效克服傳統(tǒng)液壓式滑移叉木機(jī)存在的機(jī)械效率低、噪音污染嚴(yán)重、智能化水平低等問題，使該滑移式叉木機(jī)具有較好的動力學(xué)性能及承載能力，同時具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊等特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來達(dá)到上述目的:一種多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)，包括多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)、動臂、叉斗控制機(jī)構(gòu)以及機(jī)架。
[0006]所述多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第一主動桿、第一連桿、曲軸、第二連桿、第二主動桿。所述第一主動桿一端通過第一轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與第一連桿一端連接，所述第一連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)動副與曲軸連接。所述第二主動桿一端通過第四轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，另一端通過第五轉(zhuǎn)動副與第二連桿一端連接，所述第二連桿另一端通過第二十八轉(zhuǎn)動副與曲軸連接。所述曲軸通過第六轉(zhuǎn)動副、第七轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接。
[0007]所述多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)所含主動桿均由可控電機(jī)通過電傳動系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動控制，所述多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)在計算機(jī)系統(tǒng)的控制下，可以將多個動力單元的動力合成后通過曲軸輸出，從而使該多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了由多臺小功率可控電機(jī)輸入，大功率、高扭矩動力輸出的目的，解決了傳統(tǒng)可控裝卸機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)功率輸出小、驅(qū)動扭矩低等問題。另外，根據(jù)滑移式叉木機(jī)的動力要求，可以方便選用四單元、六單元等多種動力單元形式，提高了該多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)動力適應(yīng)性。
[0008]所述動臂通過鍵或其他方式與曲軸固定連接。所述叉斗控制機(jī)構(gòu)包括第三主動桿、第三連桿、第一搖臂、第一拉桿、第四主動桿、第四連桿、第二搖臂、第二拉桿、下叉、上叉、第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器。所述第三主動桿一端通過第八轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與第三連桿一端連接，所述第三連桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與第一搖臂連接。所述第一拉桿一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與第一搖臂連接，另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副與下叉連接。所述第一搖臂通過第十三轉(zhuǎn)動副與動臂連接。所述第四主動桿一端通過第十四轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，另一端通過第十五轉(zhuǎn)動副與第四連桿一端連接，所述第四連桿另一端通過第十六轉(zhuǎn)動副與第二搖臂連接。所述第二拉桿一端通過第十七轉(zhuǎn)動副與第二搖臂連接，另一端通過第十八轉(zhuǎn)動副與下叉連接。所述第二搖臂通過第十九轉(zhuǎn)動副與動臂連接。所述第二直線驅(qū)動器一端通過第二十轉(zhuǎn)動副與下叉連接，另一端通過第二十一轉(zhuǎn)動副與上叉連接。所述第一直線驅(qū)動器一端通過第二十二轉(zhuǎn)動副與下叉連接，另一端通過第二十三轉(zhuǎn)動副與上叉連接。所述上叉通過第二十四轉(zhuǎn)動副、第二十五轉(zhuǎn)動副與下叉連接。所述下叉通過第二十六轉(zhuǎn)動副、第二十七轉(zhuǎn)動副與動臂連接。
[0009]所述叉斗控制機(jī)構(gòu)由第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器、第三主動桿、第四主動桿進(jìn)行動力輸入，所述各直線驅(qū)動器為伺服電動缸，所述各主動桿由可控電機(jī)驅(qū)動，該叉斗控制機(jī)構(gòu)在伺服電動缸和可控電機(jī)的驅(qū)動控制下，實(shí)現(xiàn)叉斗對甘蔗、木材等抓取作業(yè)。叉斗控制機(jī)構(gòu)通過引入直線驅(qū)動器以及簡單連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計，不僅避免了冗長的傳動鏈，降低了控制難度和制造成本，而且使該滑移叉木機(jī)叉斗控制機(jī)構(gòu)具有較好的舉升平移性。
[0010]所述一種多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)在各電傳動系統(tǒng)的編程控制下，完成裝載作業(yè)。該多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)既具有現(xiàn)有可控裝卸機(jī)構(gòu)智能化程度高、能耗低、動態(tài)性能好、可靠性好等特點(diǎn)，而且克服了可控機(jī)構(gòu)式裝卸機(jī)械負(fù)載能力弱、叉斗控制支鏈復(fù)雜、成本高等缺陷，具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?br>[0011]本發(fā)明突出優(yōu)點(diǎn)在于:
1、該種滑移式叉木機(jī)在基于可控機(jī)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，動臂升降機(jī)構(gòu)通過采用多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計大幅提高了該滑移式叉木機(jī)的承載能力，叉斗控制機(jī)構(gòu)通過引入直線驅(qū)動器等，避免了冗長的傳動鏈，降低了控制難度和制造成本，并且該設(shè)計保證了該叉木機(jī)具有較好的舉升平移性。該滑移式叉木機(jī)既具有可控機(jī)構(gòu)式裝卸機(jī)械能耗低、傳動效率高、智能化程度高、可靠性好等特點(diǎn)，同時克服了可控機(jī)構(gòu)式裝卸機(jī)械承載能力差、機(jī)構(gòu)復(fù)雜、造價尚等缺點(diǎn)。
[0012]2、該滑移式叉木機(jī)采用計算機(jī)編程控制的電傳動系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動，不僅具有較高的智能化水平，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)數(shù)控化，同時避免了液壓系統(tǒng)機(jī)械效率低等問題，相比液壓式工程機(jī)械具有更長的使用壽命以及更高的可靠性。
[0013]3、相比現(xiàn)有可控裝卸機(jī)構(gòu)，本發(fā)明所述滑移式叉木機(jī)具有更強(qiáng)的承載能力和適應(yīng)性。多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)的引入，大幅提高了該滑移式叉木機(jī)的承載能力，該設(shè)計尤其適用于滑移式叉木機(jī)等需要重載作業(yè)的應(yīng)用場合;該多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)具有較強(qiáng)的動力適應(yīng)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)量的驅(qū)動支鏈驅(qū)動，滿足輕型和重型各類滑移式叉木機(jī)動力要求。
[0014]4、相比傳統(tǒng)液壓式滑移叉木機(jī)，本發(fā)明所述滑移式叉木機(jī)不僅具有機(jī)械效率高、可靠性好等特點(diǎn)，而且可控機(jī)構(gòu)技術(shù)的采用有效提高了滑移式叉木機(jī)操作和作業(yè)的智能化程度，降低了操縱人員的勞動強(qiáng)度，電傳動系統(tǒng)的采用顯著降低了滑移式叉木機(jī)的機(jī)械復(fù)雜度，降低了滑移式叉木機(jī)的制造成本。該滑移式叉木機(jī)具有能耗低、低噪音、無尾氣排放等特點(diǎn)，對推動滑移式叉木機(jī)綠色化、智能化具有重要的意義。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明所述的一種多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明所述的一種多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)機(jī)架示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明所述的多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)示意圖之一。
[0018]圖4為本發(fā)明所述的多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)示意圖之二。
[0019]圖5為本發(fā)明所述的多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)曲軸示意圖。
[0020]圖6為本發(fā)明所述的叉斗控制機(jī)構(gòu)下叉機(jī)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖7為本發(fā)明所述的叉斗控制機(jī)構(gòu)上叉機(jī)構(gòu)示意圖。
[0022]圖8為本發(fā)明所述的一種多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)平面示意圖。
[0023]圖9為本發(fā)明所述的一種多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)工作示意圖。
[0024]
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下通過附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0026]對照圖1，本發(fā)明所述的一種多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)，包括多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)、動臂47、叉斗控制機(jī)構(gòu)以及機(jī)架I。
[0027]對照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，所述多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第一主動桿4、第一連桿6、曲軸8、第二連桿10、第二主動桿12。所述第一主動桿4一端通過第一轉(zhuǎn)動副3與機(jī)架I連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副5與第一連桿6—端連接，所述第一連桿6另一端通過第三轉(zhuǎn)動副7與曲軸8連接。所述第二主動桿12—端通過第四轉(zhuǎn)動副2與機(jī)架I連接，另一端通過第五轉(zhuǎn)動副11與第二連桿10—端連接，所述第二連桿10另一端通過第二十八轉(zhuǎn)動副9與曲軸8連接。所述曲軸8通過第六轉(zhuǎn)動副15、第七轉(zhuǎn)動副16與機(jī)架I連接。
[0028]所述多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)所含主動桿均由可控電機(jī)通過電傳動系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動控制，所述多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)在計算機(jī)系統(tǒng)的控制下，可以將多個動力單元的動力合成后通過曲軸8輸出，從而使該多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了由多臺小功率可控電機(jī)輸入，大功率、高扭矩動力輸出的目的，解決了傳統(tǒng)可控裝卸機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)功率輸出小、驅(qū)動扭矩低等問題。另外，根據(jù)滑移式叉木機(jī)的動力要求，可以方便選用四單元、六單元等多種動力單元形式，提高了該多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)動力適應(yīng)性。
[0029]對照圖1、圖2、圖6、圖7，所述動臂47通過鍵或其他方式與曲軸8固定連接。所述叉斗控制機(jī)構(gòu)包括第三主動桿27、第三連桿25、第一搖臂23、第一拉桿21、第四主動桿28、第四連桿30、第二搖臂32、第二拉桿34、下叉38、上叉46、第一直線驅(qū)動器44、第二直線驅(qū)動器41。所述第三主動桿27—端通過第八轉(zhuǎn)動副13與機(jī)架I連接，另一端通過第九轉(zhuǎn)動副26與第三連桿25—端連接，所述第三連桿25另一端通過第十轉(zhuǎn)動副24與第一搖臂23連接。所述第一拉桿21 —端通過第十一轉(zhuǎn)動副22與第一搖臂23連接，另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副20與下叉38連接。所述第一搖臂23通過第十三轉(zhuǎn)動副17與動臂47連接。所述第四主動桿28—端通過第十四轉(zhuǎn)動副14與機(jī)架I連接，另一端通過第十五轉(zhuǎn)動副29與第四連桿30—端連接，所述第四連桿30另一端通過第十六轉(zhuǎn)動副31與第二搖臂32連接。所述第二拉桿34—端通過第十七轉(zhuǎn)動副33與第二搖臂32連接，另一端通過第十八轉(zhuǎn)動副35與下叉38連接。所述第二搖臂32通過第十九轉(zhuǎn)動副43與動臂47連接。所述第二直線驅(qū)動器41 一端通過第二十轉(zhuǎn)動副36與下叉38連接，另一端通過第二十一轉(zhuǎn)動副19與上叉46連接。所述第一直線驅(qū)動器44一端通過第二十二轉(zhuǎn)動副40與下叉38連接，另一端通過第二十三轉(zhuǎn)動副45與上叉46連接。所述上叉46通過第二十四轉(zhuǎn)動副37、第二十五轉(zhuǎn)動副39與下叉38連接。所述下叉38通過第二十六轉(zhuǎn)動畐IJ18、第二十七轉(zhuǎn)動副42與動臂47連接。
[0030]所述叉斗控制機(jī)構(gòu)由第一直線驅(qū)動器44、第二直線驅(qū)動器41、第三主動桿27、第四主動桿28進(jìn)行動力輸入，所述各直線驅(qū)動器為伺服電動缸，所述各主動桿由可控電機(jī)驅(qū)動，該叉斗控制機(jī)構(gòu)在伺服電動缸和可控電機(jī)的驅(qū)動控制下，實(shí)現(xiàn)叉斗對甘蔗、木材等抓取作業(yè)。
[0031]對照圖1、圖8、圖9，所述一種多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)在各電傳動系統(tǒng)的編程控制下，完成裝載作業(yè)。該多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)既具有現(xiàn)有可控裝卸機(jī)構(gòu)智能化程度高、能耗低、動態(tài)性能好、可靠性好等特點(diǎn)，而且克服了可控機(jī)構(gòu)式裝卸機(jī)械負(fù)載能力弱、叉斗控制支鏈復(fù)雜、成本高等缺陷，具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?br>【主權(quán)項】
1.一種多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)，包括多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)、動臂、叉斗控制機(jī)構(gòu)以及機(jī)架，其特征在于: 所述多單元連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第一主動桿、第一連桿、曲軸、第二連桿、第二主動桿，所述第一主動桿一端通過第一轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與第一連桿一端連接，所述第一連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)動副與曲軸連接，所述第二主動桿一端通過第四轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，另一端通過第五轉(zhuǎn)動副與第二連桿一端連接，所述第二連桿另一端通過第二十八轉(zhuǎn)動副與曲軸連接，所述曲軸通過第六轉(zhuǎn)動副、第七轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接， 所述動臂與曲軸固定連接，所述叉斗控制機(jī)構(gòu)包括第三主動桿、第三連桿、第一搖臂、第一拉桿、第四主動桿、第四連桿、第二搖臂、第二拉桿、下叉、上叉、第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器，所述第三主動桿一端通過第八轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與第三連桿一端連接，所述第三連桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與第一搖臂連接，所述第一拉桿一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與第一搖臂連接，另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副與下叉連接，所述第一搖臂通過第十三轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第四主動桿一端通過第十四轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，另一端通過第十五轉(zhuǎn)動副與第四連桿一端連接，所述第四連桿另一端通過第十六轉(zhuǎn)動副與第二搖臂連接，所述第二拉桿一端通過第十七轉(zhuǎn)動副與第二搖臂連接，另一端通過第十八轉(zhuǎn)動副與下叉連接，所述第二搖臂通過第十九轉(zhuǎn)動副與動臂連接，所述第二直線驅(qū)動器一端通過第二十轉(zhuǎn)動副與下叉連接，另一端通過第二十一轉(zhuǎn)動副與上叉連接，所述第一直線驅(qū)動器一端通過第二十二轉(zhuǎn)動副與下叉連接，另一端通過第二十三轉(zhuǎn)動副與上叉連接，所述上叉通過第二十四轉(zhuǎn)動副、第二十五轉(zhuǎn)動副與下叉連接，所述下叉通過第二十六轉(zhuǎn)動副、第二十七轉(zhuǎn)動副與動臂連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元連桿驅(qū)動平面電液可控滑移式叉木機(jī)，其特征在于:所述第一主動桿、第二主動桿、第三主動桿、第四主動桿由可控電機(jī)驅(qū)動，所述第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器均為伺服電動缸。
【文檔編號】E02F3/28GK106049573SQ201610463368
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】張 林, 劉冬冬
【申請人】山東交通學(xué)院