一種多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機的制作方法
【專利摘要】一種多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機，包括多單元連桿驅動機構、叉斗控制機構等。多單元連桿驅動機構在計算機控制下，實現(xiàn)了多臺小功率電機驅動，大功率、高扭矩的動力輸出，滿足了滑移式叉木機高負載作業(yè)動力要求。該滑移式叉木機不僅具有可控機構傳動效率高、響應速度快、運動精度高、可控性好、節(jié)能環(huán)保等特點，而且多單元連桿驅動機構的引入使該滑移式叉木機具有更好的承載和動力性能，叉斗控制機構設計簡單可靠，大幅降低了該新型滑移式叉木機的造價，使該滑移式叉木機具有較強的工程應用前景和發(fā)展?jié)摿Α?br>【專利說明】
一種多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及滑移式叉木機領域，特別是一種多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機。
【背景技術】
[0002]滑移式叉木機是一種廣泛應用于林業(yè)、農業(yè)、建筑等相關領域，進行木料、甘蔗、柱狀建材等搬運、裝卸作業(yè)的關鍵設備，因其結構緊湊、作業(yè)靈活，在農、林業(yè)生產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)液壓式裝載機基礎上設計開發(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構是傳統(tǒng)機構與電子技術結合的產物，近年來開展的“數(shù)控一代”裝備創(chuàng)新工程，給傳統(tǒng)生產機械技術升級帶來了機遇，針對液壓式滑移叉木機的缺點，將可控機構及機器人相關技術應用到傳統(tǒng)裝卸機械工作裝置的設計中，提出了一類可控機構式裝卸機械，包括可控機構式甘蔗裝載機、可控機構式裝車機等，此類可控機構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。
[0003]但是，在多自由度可控機構式甘蔗裝載機、甘蔗裝車機等可控機構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)有可控機構式裝卸機械設計仍停留在構型設計階段的主要原因；其次，可控機構式裝卸機械執(zhí)行機構多采用連桿傳動，特別對于叉斗控制機構，由于傳動路線距離長，桿件多造成結構復雜、控制難、剛性差等問題。上述原因嚴重影響和制約了可控機構式滑移叉木機的研發(fā)和工程應用。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于已有技術存在的問題，提供一種多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機，該種滑移式叉木機利用可控機構技術并采用全新構型設計，使其既具有現(xiàn)有可控機構式裝卸機械智能化程度高、靈活度好、傳動效率高等優(yōu)點，同時解決可控機構式裝卸機械動力性能差、負載能力弱等工程問題，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能力，同時具有結構簡單緊湊等特點。
[0005]本發(fā)明通過以下技術方案來達到上述目的:一種多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機，包括多單元連桿驅動機構、動臂、叉斗控制機構以及機架。
[0006]所述多單元連桿驅動機構包括第一主動桿、第二主動桿、第一連桿、第二連桿、曲軸，所述第一主動桿一端通過第一轉動副與機架連接，另一端通過第二轉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動副與曲軸連接，所述第二主動桿一端通過第四轉動副與機架連接，另一端通過第五轉動副與第二連桿一端連接，所述第二連桿另一端通過第六轉動副與曲軸連接，所述曲軸通過第七轉動副、第八轉動副與機架連接，
所述多單元連桿驅動機構所含主動桿均由可控電機通過電傳動系統(tǒng)進行驅動控制，所述多單元連桿驅動機構在計算機系統(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動機構實現(xiàn)了由多臺小功率可控電機輸入，大功率、高扭矩動力輸出的目的，解決了傳統(tǒng)可控裝載機構伺服電機功率輸出小、驅動扭矩低等問題。另夕卜，根據(jù)滑移式叉木機的動力要求，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動機構動力適應性。
[0007]所述動臂通過鍵或其他方式與曲軸固定連接，所述叉斗控制機構包括第一直線驅動器、第二直線驅動器、下叉、上叉、第三直線驅動器、第四直線驅動器，所述第一直線驅動器一端通過第九轉動副與動臂連接、另一端通過第十轉動副與下叉連接，所述第二直線驅動器一端通過第十一轉動副與動臂連接、另一端通過第十二轉動副與下叉連接，所述下叉通過第十三轉動副、第十四轉動副與動臂另一端連接，所述第三直線驅動器一端通過第十五轉動副與下叉連接、另一端通過第十六轉動副與上叉連接，所述第四直線驅動器一端通過第十七轉動副與下叉連接、另一端通過第十八轉動副與上叉連接，所述上叉通過第十九轉動副、第二十轉動副與下叉連接。
[0008]所述叉斗控制機構由第一直線驅動器、第二直線驅動器、第三直線驅動器、第四直線驅動器進行驅動控制，實現(xiàn)叉斗對甘蔗、木材等抓取作業(yè)。所述叉斗控制機構包含的各直線驅動器為伺服電動缸。
[0009]所述一種多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機在各電傳動系統(tǒng)的編程控制下，完成裝載作業(yè)。該多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機既具有現(xiàn)有可控裝載機構智能化程度高、能耗低、動態(tài)性能好、可靠性好等特點，而且克服了可控機構式裝卸機械負載能力弱、叉斗控制支鏈復雜、成本高等缺陷，具有較強的工程應用前景和發(fā)展?jié)摿Α?br>[0010]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技術的基礎上采用全新構型設計，在滿足木材裝卸作業(yè)所需自由度和工作空間要求下，動臂升降機構通過采用多單元連桿驅動機構的設計大幅提高了該滑移式叉木機的承載能力，叉斗控制機構通過引入直線驅動器等，避免了冗長的傳動鏈，降低了控制難度和制造成本。該滑移式叉木機既具有可控機構式裝卸機械能耗低、傳動效率高、智能化程度高、可靠性好等特點，同時克服了可控機構式裝卸機械承載能力差、機構復雜、造價尚等缺點。
[0011]2、該滑移式叉木機采用計算機編程控制的電傳動系統(tǒng)進行驅動，不僅具有較高的智能化水平，實現(xiàn)了作業(yè)數(shù)控化，同時避免了液壓系統(tǒng)機械效率低等問題，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。
[0012]3、相比現(xiàn)有可控裝卸機構，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。多單元連桿驅動機構的引入，大幅提高了該滑移式叉木機的承載能力，該設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;該多單元連桿驅動機構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)量的驅動支鏈驅動，滿足輕型和重型各類滑移式叉木機動力要求。
[0013]4、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，而且可控機構技術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】
[0014]圖1為本發(fā)明所述的一種多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明所述的一種多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機機架示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明所述的多單元連桿驅動機構示意圖之一。
[0017]圖4為本發(fā)明所述的多單元連桿驅動機構示意圖之二。
[0018]圖5為本發(fā)明所述的多單元連桿驅動機構曲軸示意圖。
[0019]圖6為本發(fā)明所述的叉斗控制機構示意圖。
[0020]圖7為本發(fā)明所述的叉斗控制機構下叉機構示意圖。
[0021 ]圖8為本發(fā)明所述的叉斗控制機構上叉機構示意圖。
[0022]圖9為本發(fā)明所述的一種多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機工作示意圖。
【具體實施方式】
[0023]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。
[0024]對照圖1，本發(fā)明所述的一種多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機，包括多單元連桿驅動機構、動臂4、叉斗控制機構以及機架I。
[0025]對照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，所述多單元連桿驅動機構包括第一主動桿31、第二主動桿28、第一連桿33、第二連桿30、曲軸25，所述第一主動桿31—端通過第一轉動副23與機架I連接，另一端通過第二轉動副32與第一連桿33—端連接，所述第一連桿33另一端通過第三轉動副26與曲軸25連接，所述第二主動桿28—端通過第四轉動副2與機架I連接，另一端通過第五轉動副29與第二連桿30—端連接，所述第二連桿30另一端通過第六轉動副27與曲軸25連接，所述曲軸25通過第七轉動副24、第八轉動副3與機架I連接，
所述多單元連桿驅動機構所含主動桿均由可控電機通過電傳動系統(tǒng)進行驅動控制，所述多單元連桿驅動機構在計算機系統(tǒng)的控制下，可以將多個動力單元的動力合成后通過曲軸25輸出，從而使該多單元連桿驅動機構實現(xiàn)了由多臺小功率可控電機輸入，大功率、高扭矩動力輸出的目的，解決了傳統(tǒng)可控裝載機構伺服電機功率輸出小、驅動扭矩低等問題。另夕卜，根據(jù)滑移式叉木機的動力要求，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動機構動力適應性。
[0026]對照圖1、圖2、圖6、圖7、圖8，所述動臂4通過鍵或其他方式與曲軸25固定連接，所述叉斗控制機構包括第一直線驅動器6、第二直線驅動器17、下叉8、上叉11、第三直線驅動器10、第四直線驅動器14，所述第一直線驅動器6—端通過第九轉動副5與動臂4連接、另一端通過第十轉動副9與下叉8連接，所述第二直線驅動器17—端通過第十一轉動副18與動臂4連接、另一端通過第十二轉動副16與下叉8連接，所述下叉8通過第十三轉動副7、第十四轉動副22與動臂4另一端連接，所述第三直線驅動器10—端通過第十五轉動副19與下叉8連接、另一端通過第十六轉動副12與上叉11連接，所述第四直線驅動器14 一端通過第十七轉動副15與下叉8連接、另一端通過第十八轉動副13與上叉11連接，所述上叉11通過第十九轉動副20、第二十轉動副21與下叉8連接。
[0027]所述叉斗控制機構由第一直線驅動器6、第二直線驅動器17、第三直線驅動器10、第四直線驅動器14進行驅動控制，實現(xiàn)叉斗對甘蔗、木材等抓取作業(yè)。所述叉斗控制機構包含的各直線驅動器為伺服電動缸。
[0028]對照圖1、圖9，所述一種多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機在各電傳動系統(tǒng)的編程控制下，完成裝載作業(yè)。該多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機既具有現(xiàn)有可控裝載機構智能化程度高、能耗低、動態(tài)性能好、可靠性好等特點，而且克服了可控機構式裝卸機械負載能力弱、叉斗控制支鏈復雜、成本高等缺陷，具有較強的工程應用前景和發(fā)展?jié)摿Α?br>【主權項】
1.一種多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機，包括多單元連桿驅動機構、動臂、叉斗控制機構以及機架，其特征在于: 所述多單元連桿驅動機構包括第一主動桿、第二主動桿、第一連桿、第二連桿、曲軸，所述第一主動桿一端通過第一轉動副與機架連接，另一端通過第二轉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動副與曲軸連接，所述第二主動桿一端通過第四轉動副與機架連接，另一端通過第五轉動副與第二連桿一端連接，所述第二連桿另一端通過第六轉動副與曲軸連接，所述曲軸通過第七轉動副、第八轉動副與機架連接， 所述動臂與曲軸固定連接，所述叉斗控制機構包括第一直線驅動器、第二直線驅動器、下叉、上叉、第三直線驅動器、第四直線驅動器，所述第一直線驅動器一端通過第九轉動副與動臂連接、另一端通過第十轉動副與下叉連接，所述第二直線驅動器一端通過第十一轉動副與動臂連接、另一端通過第十二轉動副與下叉連接，所述下叉通過第十三轉動副、第十四轉動副與動臂另一端連接，所述第三直線驅動器一端通過第十五轉動副與下叉連接、另一端通過第十六轉動副與上叉連接，所述第四直線驅動器一端通過第十七轉動副與下叉連接、另一端通過第十八轉動副與上叉連接，所述上叉通過第十九轉動副、第二十轉動副與下叉連接。2.根據(jù)權利要求1所述的多單元連桿驅動小型高負載滑移式叉木機，其特征在于:所述第一主動桿、第二主動桿由可控電機驅動，所述第一直線驅動器、第二直線驅動器、第三直線驅動器、第四直線驅動器均為伺服電動缸。
【文檔編號】E02F3/413GK106088180SQ201610463325
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】張 林, 王洋
【申請人】山東交通學院