一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機的制作方法
【專利摘要】一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機，包括多單元直線驅動機構、叉斗控制機構等。多單元直線驅動機構在計算機控制下，實現了多臺小功率直線驅動器驅動，大功率、高扭矩的動力輸出，滿足了滑移裝載機器人動力要求。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、節能環保等特點，而且多單元直線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展潛力。
【專利說明】
一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機
技術領域
[0001]本發明涉及滑移式叉木機領域，特別是一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機。
【背景技術】
[0002]滑移式叉木機是一種廣泛應用于林業、農業、建筑等相關領域，進行木料、甘蔗、柱狀建材等搬運、裝卸作業的關鍵設備，因其結構緊湊、作業靈活，在農、林業生產及建筑施工等場合發揮了重要的作用，傳統液壓式滑移叉木機是在傳統液壓式裝載機基礎上設計開發的，存在著能耗高、噪音大、尾氣排放嚴重、智能化水平低等缺點。可控機構是傳統機構與電子技術結合的產物，近年來開展的“數控一代”裝備創新工程，給傳統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，可以輕易實現復雜柔性軌跡輸出，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，發現了一系列未曾涉及的工程問題。首先，現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為主的滑移式叉木機動力需求，這也是現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和工程應用。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于已有技術存在的問題，提供一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機，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]本發明通過以下技術方案來達到上述目的:一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機，包括多單元直線驅動機構、動臂、叉斗控制機構以及機架。
[0006]所述多單元直線驅動機構包括第一直線驅動器、第二直線驅動器、曲軸，所述第一直線驅動器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曲軸連接，所述第二直線驅動器一端通過第三轉動副與機架連接，另一端通過第四轉動副與曲軸連接，所述曲軸通過第五轉動副、第六轉動副與機架連接。
[0007]所述多單元直線驅動機構在計算機系統的控制下，可以將多臺小功率直線驅動器的動力合成后，通過曲軸實現大功率、高扭矩動力輸出的目的，解決了傳統可控裝載機構可控電機成本高、功率小、驅動扭矩低等問題，提高了該滑移式叉木機的承載能力。根據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動器進行驅動，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動機構的輸出動力可滿足輕型及重型等各型號可控機構式叉木機的動力需求。
[0008]所述動臂通過鍵或者其它連接方式與曲軸固定連接，所述叉斗控制機構包括第三直線驅動器、第四直線驅動器、第五直線驅動器、第六直線驅動器、第一搖臂、第二搖臂、第一拉桿、第二拉桿、下叉、上叉，所述第三直線驅動器一端通過第七轉動副與機架連接，另一端通過第八轉動副與第一搖臂連接，所述第一搖臂通過第九轉動副與動臂連接，所述第一拉桿一端通過第十轉動副與第一搖臂連接，另一端通過第十一轉動副與下叉連接，所述第四直線驅動器一端通過第十二轉動副與機架連接，另一端通過第十三轉動副與第二搖臂連接，所述第二搖臂通過第十四轉動副與動臂連接，所述第二拉桿一端通過第十五轉動副與第二搖臂連接，另一端通過第十六轉動副與下叉連接，所述下叉通過第十七轉動副、第十八轉動副與動臂連接，所述第五直線驅動器一端通過第十九轉動副與下叉連接，另一端通過第二十轉動副與上叉連接，所述第六直線驅動器一端通過第二十一轉動副與下叉連接，另一端通過第二十二轉動副與上叉連接，所述上叉通過第二十三轉動副、第二十四轉動副與下叉連接。
[0009]所述叉斗控制機構由第三直線驅動器、第四直線驅動器、第五直線驅動器、第六直線驅動器進行驅動控制，實現叉斗對甘蔗、木材等抓取作業。所述叉斗控制機構包含的各直線驅動器為伺服電動缸。
[0010]所述一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機在各電傳動系統的編程控制下，完成裝載作業。該平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機既具有現有可控裝載機構智能化程度高、能耗低、動態性能好、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展潛力。
[0011]本發明突出優點在于:
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直線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。
[0012]2、該滑移式叉木機采用計算機編程控制的電傳動系統進行驅動，不僅具有較高的智能化水平，實現了作業數控化，同時避免了液壓系統機械效率低等問題，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。
[0013]3、相比現有可控裝卸機構，本發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的應用場合;該多單元直線驅動機構具有較強的動力適應性，可根據不同的動力要求，選用四單元、六單元等不同數量的直線驅動器驅動，滿足輕型和重型各類滑移式叉木機動力要求。
[0014]4、相比傳統液壓式滑移叉木機，本發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的智能化程度，降低了操縱人員的勞動強度，電傳動系統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】
[0015]圖1為本發明所述的一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機示意圖。
[0016]圖2為本發明所述的一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機機架示意圖。
[0017]圖3為本發明所述的多單元直線驅動機構示意圖之一。
[0018]圖4為本發明所述的多單元直線驅動機構示意圖之二。
[0019]圖5為本發明所述的多單元直線驅動機構曲軸示意圖。
[0020]圖6為本發明所述的一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機動臂示意圖。
[0021 ]圖7為本發明所述的叉斗控制機構下叉機構示意圖。
[0022]圖8為本發明所述的叉斗控制機構上叉機構示意圖。
[0023]圖9為本發明所述的一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機平面示意圖。
[0024]圖10為本發明所述的一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機工作示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下通過附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步說明。
[0026]對照圖1，本發明所述的一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機，包括多單元直線驅動機構、動臂12、叉斗控制機構以及機架I。
[0027]對照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，所述多單元直線驅動機構包括第一直線驅動器4、第二直線驅動器8、曲軸6，所述第一直線驅動器4一端通過第一轉動副2與機架I連接，另一端通過第二轉動副5與曲軸6連接，所述第二直線驅動器8—端通過第三轉動副3與機架I連接，另一端通過第四轉動副7與曲軸6連接，所述曲軸6通過第五轉動副15、第六轉動副16與機架I連接。
[0028]所述多單元直線驅動機構在計算機系統的控制下，可以將多臺小功率直線驅動器的動力合成后，通過曲軸6實現大功率、高扭矩動力輸出的目的，解決了傳統可控裝載機構可控電機成本高、功率小、驅動扭矩低等問題，提高了該滑移式叉木機的承載能力。根據滑移式叉木機的動力要求，所述曲軸6可由兩組及以上直線驅動器進行驅動，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動機構的輸出動力可滿足輕型及重型等各型號可控機構式叉木機的動力需求。
[0029]對照圖1、圖2、圖6、圖7、圖8，所述動臂12通過鍵或者其它連接方式與曲軸6固定連接，所述叉斗控制機構包括第三直線驅動器17、第四直線驅動器24、第五直線驅動器35、第六直線驅動器38、第一搖臂19、第二搖臂26、第一拉桿22、第二拉桿29、下叉11、上叉10，所述第三直線驅動器17—端通過第七轉動副13與機架I連接，另一端通過第八轉動副18與第一搖臂19連接，所述第一搖臂19通過第九轉動副20與動臂12連接，所述第一拉桿22—端通過第十轉動副21與第一搖臂19連接，另一端通過第十一轉動副23與下叉11連接，所述第四直線驅動器24—端通過第十二轉動副14與機架I連接，另一端通過第十三轉動副25與第二搖臂26連接，所述第二搖臂26通過第十四轉動副27與動臂12連接，所述第二拉桿29—端通過第十五轉動副28與第二搖臂26連接，另一端通過第十六轉動副30與下叉11連接，所述下叉11通過第十七轉動副31、第十八轉動副32與動臂12連接，所述第五直線驅動器35—端通過第十九轉動副36與下叉11連接，另一端通過第二十轉動副37與上叉10連接，所述第六直線驅動器38—端通過第二十一轉動副39與下叉11連接，另一端通過第二十二轉動副9與上叉1連接，所述上叉1通過第二十三轉動副33、第二十四轉動副34與下叉11連接。
[0030]所述叉斗控制機構由第三直線驅動器17、第四直線驅動器24、第五直線驅動器35、第六直線驅動器38進行驅動控制，實現叉斗對甘蔗、木材等抓取作業。所述叉斗控制機構包含的各直線驅動器為伺服電動缸。
[0031]對照圖1、圖9、圖10，所述一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機在各電傳動系統的編程控制下，完成裝載作業。該平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機既具有現有可控裝載機構智能化程度高、能耗低、動態性能好、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展潛力。
【主權項】
1.一種平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機，包括多單元直線驅動機構、動臂、叉斗控制機構以及機架，其特征在于: 所述多單元直線驅動機構包括第一直線驅動器、第二直線驅動器、曲軸，所述第一直線驅動器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曲軸連接，所述第二直線驅動器一端通過第三轉動副與機架連接，另一端通過第四轉動副與曲軸連接，所述曲軸通過第五轉動副、第六轉動副與機架連接， 所述動臂通過鍵或者其它連接方式與曲軸固定連接，所述叉斗控制機構包括第三直線驅動器、第四直線驅動器、第五直線驅動器、第六直線驅動器、第一搖臂、第二搖臂、第一拉桿、第二拉桿、下叉、上叉，所述第三直線驅動器一端通過第七轉動副與機架連接，另一端通過第八轉動副與第一搖臂連接，所述第一搖臂通過第九轉動副與動臂連接，所述第一拉桿一端通過第十轉動副與第一搖臂連接，另一端通過第十一轉動副與下叉連接，所述第四直線驅動器一端通過第十二轉動副與機架連接，另一端通過第十三轉動副與第二搖臂連接，所述第二搖臂通過第十四轉動副與動臂連接，所述第二拉桿一端通過第十五轉動副與第二搖臂連接，另一端通過第十六轉動副與下叉連接，所述下叉通過第十七轉動副、第十八轉動副與動臂連接，所述第五直線驅動器一端通過第十九轉動副與下叉連接，另一端通過第二十轉動副與上叉連接，所述第六直線驅動器一端通過第二十一轉動副與下叉連接，另一端通過第二十二轉動副與上叉連接，所述上叉通過第二十三轉動副、第二十四轉動副與下叉連接。2.根據權利要求1所述的平面滑移式多單元直線驅動電液可控叉木機，其特征在于: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、第五直線驅動器、第六直線驅動器均為伺服電動缸。
【文檔編號】E02F3/34GK106088179SQ201610463320
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月24日
【發明人】張 林, 單紹福, 蘇娜, 程文功, 王洋, 張萌萌, 王曉
【申請人】山東交通學院