一種混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種混合驅(qū)動可控挖掘并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括挖掘手臂，正鏟式鏟斗和機(jī)架。所述挖掘手臂為三自由度混合驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)，通過復(fù)合鉸、連桿和正鏟式鏟斗連接而成。挖掘手臂安裝在機(jī)架上，由一臺大功率常速電機(jī)和兩臺較小功率的伺服電機(jī)混合驅(qū)動，能夠?qū)崿F(xiàn)較大挖掘力的同時具有一定的輸出柔性。本發(fā)明不僅解決了傳統(tǒng)單自由度機(jī)械式挖掘機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動作簡單，液壓式挖掘機(jī)構(gòu)易出現(xiàn)漏油的問題，也解決了現(xiàn)有二自由度混合驅(qū)動挖掘機(jī)構(gòu)需要兩個常速電機(jī)輸入的問題，節(jié)省一個常速電機(jī)，具有一定的節(jié)能效果，且制造成本低，挖掘效率高。
【專利說明】一種混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工程機(jī)械，特別是一種三自由度混合驅(qū)動可控挖掘機(jī)構(gòu)

【背景技術(shù)】
[0002]挖掘機(jī)作為一種重要的工程機(jī)械，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、能源、農(nóng)田改造、水利、民用建筑、礦山采掘以及現(xiàn)代化軍事工程等機(jī)械化施工方面。目前，挖掘機(jī)主要分類有液壓式和機(jī)械式兩種類型。液壓式挖掘機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、可實(shí)現(xiàn)很多復(fù)雜動作等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛采用。但是液壓挖掘機(jī)是以液壓油為傳遞動力介質(zhì)，其起動性差，容易因內(nèi)部元件磨損后產(chǎn)生泄漏，而且涉及的元件較多。同時出現(xiàn)過熱，工作無力等現(xiàn)象。因?yàn)橐簤合到y(tǒng)的局限性，液壓式挖掘機(jī)多為中、小型挖掘機(jī)，許多大型挖掘機(jī)還不得不采用電力驅(qū)動的機(jī)械式挖掘機(jī)。機(jī)械式挖掘機(jī)已經(jīng)有近百年的歷史，是利用機(jī)械傳動的單自由度機(jī)械式挖掘機(jī)自身結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜且不能完成靈活多變的挖掘動作。而已有的混合驅(qū)動可控挖掘機(jī)構(gòu)為二自由度機(jī)構(gòu)的疊加，輸入多于輸出，增加能耗，且機(jī)械系統(tǒng)較為復(fù)雜。這是工程機(jī)械領(lǐng)域一個十分棘手的問題，也是長期未能突破的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機(jī)構(gòu)，為三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，不僅能克服以往單自由度機(jī)械式挖掘機(jī)構(gòu)動作簡單，挖掘速度等難控制等缺點(diǎn)，還克服了已有二自由度疊加混合驅(qū)動可控挖掘機(jī)構(gòu)對輸入驅(qū)動要求多的問題。同時也克服了液壓式挖掘機(jī)構(gòu)液壓元件要求高、易產(chǎn)生漏油、可靠度難保證等不足。且采用大功率常規(guī)電機(jī)和較小功率伺服電機(jī)混合驅(qū)動，在滿足較大挖掘力要求的同時兼顧柔性化輸出，挖掘效率高、制造成本低、機(jī)械系統(tǒng)更為簡潔。
[0004]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的:一種混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機(jī)構(gòu)，包括挖掘手臂，正鏟式鏟斗和機(jī)架，其結(jié)構(gòu)和連接方式為:
[0005]所述挖掘機(jī)械臂為一組三自由度混合驅(qū)可控并聯(lián)機(jī)構(gòu)，通過三個驅(qū)動輸入實(shí)現(xiàn)鏟斗的三自由度輸出。由第一主桿、第三主動桿、第三主動桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿以及機(jī)架連接組成。第一主動桿一端通過第一鉸孔接在機(jī)架上，另一端通過第二鉸孔與第一連桿鉸接，第二主動桿一端鉸接在第三鉸孔上，另一端通過第四鉸孔與第二連接桿鉸接，第三主動桿一端鉸接第五鉸孔上，另一端通過第六鉸孔與第三連桿鉸接。所述的第二連桿為彎桿，中間彎折部分有第七鉸孔，另一端通過第八鉸孔與鏟斗相接，第三連桿通過第九鉸孔與鏟斗相接。所述的第一主動桿由第一常規(guī)電機(jī)驅(qū)動，所述的第二主動桿和第三主動桿分別有第一和第二伺服電機(jī)驅(qū)動。
[0006]所述機(jī)架上后部安裝有常速電機(jī)，前部安裝有第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)。機(jī)架本身可安裝在傳統(tǒng)挖掘機(jī)帶回轉(zhuǎn)平臺的輪胎式或履帶式行走機(jī)構(gòu)上，完成挖掘、回轉(zhuǎn)、卸料和整機(jī)定位與行走等工作。
[0007]本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于:
[0008]1、挖掘機(jī)構(gòu)的支鏈為三自由度混合驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)構(gòu)在工作空間內(nèi)的復(fù)雜多變挖掘軌跡的輸出，既克服了液壓挖掘機(jī)和單自由度機(jī)械挖掘機(jī)的缺點(diǎn)，也克服了二自由度混合驅(qū)動機(jī)構(gòu)疊加機(jī)械系統(tǒng)對常速電機(jī)需要數(shù)量多的不足。
[0009]2、采用大功率常規(guī)電機(jī)驅(qū)動和較小功率伺服電機(jī)驅(qū)動的策略，與全伺服電機(jī)驅(qū)動的機(jī)構(gòu)相比具有更大的挖掘力和更高的可靠性。
[0010]本發(fā)明的混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機(jī)構(gòu)，既能解決傳統(tǒng)單自由度機(jī)械式挖掘機(jī)不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜動作的問題，又能解決液壓式挖掘機(jī)構(gòu)對零部件要求高、壽命不長、易漏油等問題，同時與二自由度混合驅(qū)動挖掘機(jī)構(gòu)相比減少了一個常規(guī)電機(jī)。整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，零部件加工裝配要求低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明所述混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機(jī)構(gòu)的正視圖；
[0012]圖2為本發(fā)明所述混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機(jī)構(gòu)挖掘手臂結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為本發(fā)明所述混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機(jī)構(gòu)的俯視圖；
[0014]圖4為本發(fā)明所述混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機(jī)構(gòu)安裝在回轉(zhuǎn)平臺的履帶式行走機(jī)構(gòu)上的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖及實(shí)例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0016]對照圖1、3，一種混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機(jī)構(gòu)，包括挖掘手臂、正鏟式鏟斗和機(jī)架。
[0017]對照圖1、2和3，所述的混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機(jī)構(gòu)的挖掘手臂為一組平面三自由度混合驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)，由第一主動桿1、第二主動桿4、第三主動桿5、第一連桿2、第二連桿2、第三連桿6以及鏟斗和機(jī)架組成三自由度八桿機(jī)構(gòu)。第一主動桿I 一端通過鉸孔8連接在機(jī)架20上，另一端通過第二鉸孔9與第一連桿2鉸接，第二主動桿4 一端鉸接在機(jī)架20上第三鉸孔12上，另一端通過四鉸孔與第二連桿3鉸接。所述第二連桿3為彎桿，中間彎折部分有第五鉸孔10，通過第五鉸孔10與第一連桿2鉸接，第二連桿3末端通過第六鉸孔16與正鏟式鏟斗7鉸接。所述第三主動桿5 —端通過鉸孔13與機(jī)架鉸接，另一端通過鉸孔14與第四連桿6鉸接。第四連桿6末端通過鉸接孔15與正鏟式鏟斗7鉸接。所述第一主動桿I由常規(guī)電機(jī)17驅(qū)動，第二主動桿4由伺服電機(jī)18驅(qū)動，第三主動桿5由伺服電機(jī)19驅(qū)動。
[0018]對照圖3、4，所述機(jī)上架后部安裝有常規(guī)電機(jī)17，前部安裝有第一伺服電機(jī)18、第二伺服電機(jī)19兩臺伺服電機(jī)。機(jī)架本身可安裝在傳統(tǒng)挖掘機(jī)帶回轉(zhuǎn)平臺的輪胎式或履帶式行走機(jī)構(gòu)上，完成挖掘、回轉(zhuǎn)、卸料和整機(jī)的定位行走等工作。
[0019]對照圖1、3、4，挖掘機(jī)構(gòu)工作時，由于挖掘手臂為一平面三自由度混合驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)，通過編程控制常規(guī)電機(jī)17、第一伺服電機(jī)18、第二伺服電機(jī)19，可使挖掘機(jī)手臂實(shí)現(xiàn)平面三自由度的輸出，從而使鏟斗7實(shí)現(xiàn)給定的挖掘軌跡。
【權(quán)利要求】
1.一種混合驅(qū)動可控并聯(lián)挖掘機(jī)構(gòu)，包括挖掘手臂，正式鏟斗和機(jī)架，其特征在于，其結(jié)構(gòu)和連接方式為: 所述挖掘機(jī)械臂為一組三自由度混合驅(qū)可控并聯(lián)機(jī)構(gòu)，通過三個驅(qū)動輸入實(shí)現(xiàn)鏟斗的三自由度輸出；由第一主桿、第三主動桿、第三主動桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿以及機(jī)架連接組成；第一主動桿一端通過第一鉸孔接在機(jī)架上，另一端通過第二鉸孔與第一連桿鉸接，第二主動桿一端鉸接在第三鉸孔上，另一端通過第四鉸孔與第二連接桿鉸接，第三主動桿一端鉸接第五鉸孔上，另一端通過第六鉸孔與第三連桿鉸接；所述的第二連桿為彎桿，中間彎折部分有第七鉸孔，另一端通過第八鉸孔與鏟斗相接，第三連桿通過第九鉸孔與鏟斗相接；所述的第一主動桿由第一常規(guī)電機(jī)驅(qū)動，所述的第二主動桿和第三主動桿分別有第一和第二伺服電機(jī)驅(qū)動。
【文檔編號】E02F3/38GK104153405SQ201310675643
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】宋勝濤, 王英, 李瑞琴, 高燕, 李大海 申請人:中北大學(xué)