新型吊臂平衡起重的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種中小型起吊運(yùn)輸設(shè)備——新型吊臂平衡起重機(jī)，其包括底座(1)，立柱(2)，傳動裝置(3)、支承裝置(4)，垂直導(dǎo)向槽(5)、水平導(dǎo)軌(6)以及平衡臂系統(tǒng)(7)。為讓平衡臂系統(tǒng)的吊重臂能深入到門洞內(nèi)部空間吊運(yùn)工件，將吊重臂作成由三段直桿構(gòu)成的折線形，并保證鉸接點(diǎn)D、鉸接點(diǎn)E、鉸接點(diǎn)F三點(diǎn)成一直線，吊重臂小臂長度lFN＝b+e，b為吊重臂伸入門洞水平方向的深度，e為考慮到吊重臂橫截面尺寸影響的加長量，而其折線拐角θ按吊鉤處于門洞上門檻處時(shí)，平行四桿機(jī)構(gòu)在此運(yùn)動瞬間的桿間夾角λn來確定，即該新型吊臂平衡起重機(jī)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)優(yōu)化、操作輕便靈活、定位準(zhǔn)確平穩(wěn)，經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠。
【專利說明】新型吊臂平衡起重機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實(shí)用新型涉及一種新型吊臂平衡起重機(jī)，是中小型起吊運(yùn)輸設(shè)備一平衡起重機(jī)中的新型吊臂平衡起重機(jī)。

【背景技術(shù)】
:
[0002]平衡起重機(jī)(原名平衡吊)是一種中、小型的起吊運(yùn)輸設(shè)備，它巧妙地應(yīng)用平行四連桿機(jī)構(gòu)的比例放大及桿系平衡原理。由電動機(jī)驅(qū)動，使吊物垂直升降，用手輕輕推拉，使吊物沿徑向水平移動或繞立軸在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，從而在三維空間內(nèi)將吊物平穩(wěn)、準(zhǔn)確地移送到意欲停放的任意位置，做到隨遇平衡。
[0003]目前，平衡起重機(jī)在結(jié)構(gòu)的整體布局上，及平衡臂系統(tǒng)的應(yīng)用上還停留在粗放型的發(fā)展階段。特別是對平衡起重機(jī)的核心技術(shù)部分一平衡臂系統(tǒng)。在其功能和性能方面還有很大的空間有待分析、研究、和開發(fā)應(yīng)用。對平衡起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和整體布局，除了 “形”的考慮，還需“量”的分析，有相當(dāng)多的技術(shù)含量大有文章可作。為擴(kuò)展平衡起重機(jī)的應(yīng)用范圍，解決一些特殊狀態(tài)下的起吊運(yùn)輸問題。如往帶防塵罩的精密機(jī)床中上、下活；往集裝箱及箱式汽車中裝卸物件；往熱處理加熱爐中吊運(yùn)活件；往壓力機(jī)的上、下模中送入與取出工件等，諸如往“門洞”內(nèi)部空間吊運(yùn)物件的類似場合。目前除價(jià)格昂貴的專用機(jī)械手以外，暫時(shí)還沒有一種普通的起重機(jī)(包括旋臂起重機(jī)、門式起重機(jī)、橋式起重機(jī)等)能夠?qū)崿F(xiàn)上述工作狀態(tài)下的吊運(yùn)工作。現(xiàn)行的平衡起重機(jī)也由于平衡臂的各桿件都是筆直的，當(dāng)?shù)踔乇鄣踔ぜ蚯八酵七M(jìn)時(shí)，直桿的吊重臂也無法深入到受“門檻”阻擋的內(nèi)部空間中，特別是上下開口尺寸狹小，而深度又大的“門洞”內(nèi)空間，更是無法深入到內(nèi)部進(jìn)行吊運(yùn)。為解決這一難題，本實(shí)用新型的新型吊臂平衡起重機(jī)即迎刃而解。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本實(shí)用新型的目的是:在平衡起重機(jī)結(jié)構(gòu)的整體布局上，通過平衡臂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改造，更為巧妙的運(yùn)用平行四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律。經(jīng)過對桿系的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，科學(xué)合理的布置由水平導(dǎo)軌和垂直導(dǎo)向槽所組成的坐標(biāo)系統(tǒng)，將吊重臂制作成具有一定夾角的折線形桿件，從而提供一種嶄新的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、操作輕便靈活、定位準(zhǔn)確平穩(wěn)，經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠的可以伸入到受門檻阻礙的“門洞”內(nèi)部空間吊運(yùn)工件的新型吊臂平衡起重機(jī)，滿足市場的需要。
[0005]實(shí)用新型的目的是按下述方式實(shí)現(xiàn)的:一種新型吊臂平衡起重機(jī)，其包括底座
(I)、立柱(2)，傳動裝置(3)、支承裝置(4)、平衡臂系統(tǒng)(7)，垂直導(dǎo)向槽(5)以及水平導(dǎo)軌
[6]，支承裝置上的水平導(dǎo)軌和垂直導(dǎo)向槽垂直相交于坐標(biāo)原點(diǎn)而構(gòu)成直角坐標(biāo)系，該平衡臂系統(tǒng)包括平行四連桿機(jī)構(gòu)、平衡重錘、重錘桿、升降絲桿、垂直導(dǎo)軌軸、水平導(dǎo)軌軸以及吊鉤，平行四連桿機(jī)構(gòu)的鉸接點(diǎn)包括鉸接點(diǎn)A、鉸接點(diǎn)B、鉸接點(diǎn)C、鉸接點(diǎn)D、鉸接點(diǎn)E和鉸接點(diǎn)F，該平行四連桿機(jī)構(gòu)由大臂、連桿、支撐桿和吊重臂在鉸接點(diǎn)B、鉸接點(diǎn)C、鉸接點(diǎn)D、鉸接點(diǎn)E四處用軸和滾動軸承鉸接成，其特征在于:為保證吊重臂能伸入到門洞的深部空間吊運(yùn)工件，需將平衡臂系統(tǒng)中的吊重臂做成由鉸接點(diǎn)D、鉸接點(diǎn)M、拐點(diǎn)N、鉸接點(diǎn)F五點(diǎn)連成三段直桿構(gòu)成的折線形，鉸接點(diǎn)D、鉸接點(diǎn)E、鉸接點(diǎn)F三點(diǎn)必須在同一直線上，拐點(diǎn)N與鉸接點(diǎn)F之間的吊重臂前段小臂長度Ifn以及折線拐角Θ根據(jù)以下確定:
[0006]
Ifn ~b + e.1-1，
Θ = λη — φη
_7]式中:卜d 卜= COS-1
-1； 1->
_ _Hn — Hoi?max—6 + Λ
[0008]且少”=-- Xn~-
m-1 1.1_m Ij
[0009]其中:
[0010]b——吊重臂伸入門洞水平方向的深度；
[0011]e——考慮到吊重臂橫截面尺寸影響的加長量，按吊重臂拐點(diǎn)N處的截面高度尺寸選?。?br> [0012]Θ——折線拐角，即吊重臂上鉸接點(diǎn)D、鉸接點(diǎn)E、鉸接點(diǎn)F三點(diǎn)連線與拐點(diǎn)N、鉸接點(diǎn)F直線間的夾角；
[0013]Φη、λη—分別為吊鉤軸處于門洞上門檻處時(shí)，平衡臂系統(tǒng)中鉸接點(diǎn)Α、鉸接點(diǎn)F兩點(diǎn)連線與水平導(dǎo)軌之間的夾角及與吊重臂、大臂、連桿、支撐桿間夾角之銳角；
[0014]I—平行四連桿機(jī)構(gòu)中支撐桿鉸接點(diǎn)B、鉸接點(diǎn)C兩點(diǎn)間的長度；
[0015]xn, yn——分別為吊鉤軸處于門洞上門檻(η)處時(shí)，平衡臂系統(tǒng)中鉸接點(diǎn)C的橫坐標(biāo)值及鉸接點(diǎn)A點(diǎn)的縱坐標(biāo)值；
[0016]H0——設(shè)計(jì)時(shí)選用的水平導(dǎo)軌至地面的高度；
[0017]Hn~門洞上門檻處至地面的高度；
[0018]Rmax——平衡起重機(jī)最大回轉(zhuǎn)半徑；
[0019]a-升降絲桿中心線至立柱中心線的距離；
[0020]m——平行四連桿的桿長比，根據(jù)平衡起重機(jī)的額定吊重量對桿系強(qiáng)度的要求而選定的基本參數(shù)，其為4-12的正整數(shù)。
[0021]本新型吊臂平衡起重機(jī)的結(jié)構(gòu)包括:可以用螺桿調(diào)整機(jī)體水平的底座，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)選定高度而制成的立柱，裝在立柱頭上可以繞立軸回轉(zhuǎn)的支承裝置，及設(shè)在其上的水平導(dǎo)軌和垂直導(dǎo)向槽組成，水平導(dǎo)軌至地面的高度應(yīng)考慮如下參數(shù):即應(yīng)用場合的門洞上門檻處的高度(Hn)及距離立柱的水平距離(Rn)，門洞深度(b)，四連桿機(jī)構(gòu)中桿件的長度(L、I)及桿長比(m)。傳動裝置中絲桿中心到立柱中心的距度(a)。本實(shí)用新型的關(guān)鍵部件是由平行四連桿機(jī)構(gòu)組成的平衡臂系統(tǒng)，該系統(tǒng)中各桿件的長度，倍比及運(yùn)動狀態(tài)下相互間的夾角(與水平導(dǎo)軌和垂直導(dǎo)向槽所構(gòu)成的坐標(biāo)尺寸有關(guān))的選取，直接關(guān)系到機(jī)器的平衡性能，作業(yè)區(qū)間的大小及操作可達(dá)的范圍。特別是四連桿中的吊重臂必須由原先的一根直桿變成由三段直桿構(gòu)成的折線形，折線形吊重臂各段直線的長度及折線的拐角必須根據(jù)門洞口部的位置經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算確定。須特別提示的是，折線形吊重臂上的三個(gè)鉸接點(diǎn)D、E、F三點(diǎn)必須在同一直線上。否則，桿系將失去平衡。即便折線形吊重臂能避開門檻的阻礙，伸入到門洞深處，但會因失衡力過大而造成操作力很大，甚至無法工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0022]附圖1為本《新型吊臂平衡起重機(jī)》外形及作業(yè)區(qū)間圖，圖中包括:底座(I)、立柱
(2)、傳動裝置(3)、支承裝置(4)、平衡臂系統(tǒng)(7)、垂直導(dǎo)向槽(5)、水平導(dǎo)軌(6)。作業(yè)區(qū)間中的門洞的上門檻(η)作業(yè)區(qū)間范圍的四個(gè)極限點(diǎn):上# (吊鉤處于最大高度Hmax，最大回轉(zhuǎn)半徑Rmax)，上# (吊鉤處于最大高度Hniax，最小回轉(zhuǎn)半徑Rniin),下# (吊鉤處于最小高度Hmin,最大回轉(zhuǎn)半徑Rmax)，下@ (吊鉤處于最小高度Hmin,最小回轉(zhuǎn)半徑Rmin)。
[0023]附圖2為平衡臂系統(tǒng)的組成及桿系鉸接簡圖。
[0024]圖中包括:平衡重錘⑶、重錘桿(9)、升降絲桿(10)、垂直導(dǎo)軌軸(11)、水平導(dǎo)軌軸(13)、支撐桿(即IV桿)(12)、大臂(即II桿)(14)、連桿(即III桿)(15)、吊重臂(即I桿)(16)、吊鉤(17)，平行四連桿的鉸接點(diǎn)A、B、C、D、E、F，折線形吊重臂的拐點(diǎn)Μ、Ν，拐角θ及桿長L、1、1FN。

【具體實(shí)施方式】
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[0025]如圖1所示的新型吊臂平衡起重機(jī)，其結(jié)構(gòu)為將立柱固定在底座上，并用底座支腿下的螺栓將機(jī)體調(diào)至水平。立柱上端的立柱頭內(nèi)裝有一對錐形滾動軸承，它可以連同支承裝置、傳動箱及平衡臂系統(tǒng)帶著工件一起繞立柱上端的立軸做0-360°回轉(zhuǎn)(為防止電纜線被扭斷，通常用限位塊使其限制在0-340°間作往復(fù)回轉(zhuǎn))，支承裝置上的水平導(dǎo)軌和垂直導(dǎo)向槽垂直相交于O點(diǎn)，構(gòu)成一個(gè)直角坐標(biāo)系，O為坐標(biāo)原點(diǎn)，X為橫坐標(biāo)，Y為縱坐標(biāo)。兩條導(dǎo)軌可供平衡臂系統(tǒng)的水平導(dǎo)軌軸和垂直導(dǎo)軌軸沿其水平或垂直移動，通過平行四連桿結(jié)構(gòu)的放大，由吊鉤帶著吊物在作業(yè)區(qū)間范圍內(nèi)(即上#、上&下#、下#所包含的范圍內(nèi))，隨遇可安。折線形的吊重臂還可避開門洞的上、下門檻的阻礙，讓吊鉤伸入到“門洞”內(nèi)部空間深處吊運(yùn)工件。
[0026]如圖2所示平衡臂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為大臂(14)、連桿(15)、支撐桿(12)與吊重臂(16)在鉸接點(diǎn)B、C、D、E四處用軸和滾動軸承鉸接成一套平行四連桿機(jī)構(gòu)，其中水平導(dǎo)軌軸(6)兩端裝著一對滾動軸承作為系統(tǒng)的支點(diǎn)，放置在水平導(dǎo)軌上，可沿其滾動而使C點(diǎn)平移。垂直導(dǎo)軌軸(4)兩端裝著一對行程碰塊，置于垂直導(dǎo)向槽中，由升降絲桿(10)推動A點(diǎn)上、下移動。C點(diǎn)沿X軸移動時(shí)，其坐標(biāo)值為X ?……Xn……X,，A點(diǎn)沿Y軸移動時(shí)，其坐標(biāo)值為Yτ……O……Yn……Υ±。當(dāng)水平導(dǎo)軌軸(鉸接點(diǎn)C)在水平導(dǎo)軌上固定不動時(shí)，(X為定值)，垂直導(dǎo)軌軸(鉸接點(diǎn)Α)上、下移動(Y為變量)，吊鉤(鉸接點(diǎn)F)即可帶著工件垂直升降。當(dāng)垂直導(dǎo)軌軸(A)在垂直導(dǎo)向槽中固定不動時(shí)(Y為定值)，水平導(dǎo)軌軸(C)水平移動，(X為變量)，吊鉤(F)即可帶著工件水平徑向移動。通過對A、C兩點(diǎn)坐標(biāo)位置的掌控、即可把握工件所在的三維空間的位置。這就是平衡起重機(jī)吊運(yùn)物件的絕妙之所在。依此原理，通過對折線形吊重臂之折線長度和拐角大小及水平導(dǎo)軌高度位置的優(yōu)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算即可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型之目的。
[0027]1、水平導(dǎo)軌距地面高度(H。)的最佳值(Hu)的確定:
[0028]在選定水平導(dǎo)軌距地面高度(H。)時(shí)，為讓平衡起重機(jī)的吊重臂可以最大限度地伸入到門洞的最深處進(jìn)行作業(yè)。特別是在很狹窄的深度空間送入或取出工件，可計(jì)算確定H。的最佳值Hu。
[0029]
Hu ~ H max— yu(jn 一 I)......Cl)
[0030]式中:Η?χ——最大起吊高度，單位(_)，由使用場合“門洞”上門檻高度給定；
[0031]yu~垂直導(dǎo)軌軸中心線(A點(diǎn))，沿Y軸自坐標(biāo)原點(diǎn)O向下移動的最佳距離(取其絕對值)，單位(_)，由平行四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動原理可知。

L..Riasa.-b Q.R max+ Clso陶2] y=fl—^r——⑵
[0033]式中=Rmax-最大回轉(zhuǎn)半徑,單位(mm)；
[0034]由使用場合，吊鉤伸入門洞最遠(yuǎn)處所需的水平距離給定；
[0035]a—升降絲桿中心線至立柱中心線的距離，單位(mm)，由傳動裝置及支承裝置的結(jié)構(gòu)而選定。
[0036]I—平行四連桿機(jī)構(gòu)中短邊(IV桿)兩鉸接點(diǎn)間的長度，單位(mm)；
[0037]m——桿長比(放大倍數(shù)或模數(shù))，根據(jù)平衡起重機(jī)的額定吊重量對桿系強(qiáng)度的要求而選定的基本參數(shù)，其為4-12的正整數(shù)。
[0038]w = ^ = = = -......(3)
DE AB I
[0039]2、折線形吊重臂有關(guān)參數(shù)的確定:
[0040]在水平導(dǎo)軌距地面的高度(H。)選定后，應(yīng)以吊重臂的吊鉤處于門洞上門檻處時(shí)，平行四桿機(jī)構(gòu)在此運(yùn)動瞬間的桿間夾角來確定折線形吊重臂的各有關(guān)參數(shù)。
[0041](I)吊重臂的理論長度Z =@ = 7?/……(4)
[0042](2)折線形吊重臂前段小臂的長度(Ifn)為:
[0043]
\Ifn = b + e\......(5)，
[0044]式中:b——吊重臂伸入門洞的深度,單位(mm)；
[0045]e—考慮到吊重臂橫截面尺寸影響的加長量，單位(mm)，通常按吊重臂N點(diǎn)處的截面高度尺寸選取。
[0046](3)折線拐角Θ的確定
[0047]設(shè)吊鉤處于門洞上門檻(η)處時(shí)，平衡臂系統(tǒng)中A、F兩點(diǎn)連線與水平導(dǎo)軌之間的夾角為<Ρη，與1、I1、II1、IV各桿之間的銳角為λ η，根據(jù)平行四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動原理可知:
[0048]

φ? = tg *.......(6 )
_,.-丨 Xn
Xn - COS -
_2/xCOS^!?n| (?)
[0049]式中:
_m.__……(8)，
[0050]

yn =.......C9)
_m-l，
[0051]Hn——門洞上門檻的高度(吊鉤在門洞口部處的提升高度)，
[0052]H0——設(shè)計(jì)選定的水平導(dǎo)軌距地面的高度，
[0053]IjllJ θ = λη-φη......(1)0
【權(quán)利要求】
1.一種新型吊臂平衡起重機(jī)，其包括底座(I)、立柱(2)，傳動裝置3)、支承裝置(4)、平衡臂系統(tǒng)(7)，垂直導(dǎo)向槽(5)以及水平導(dǎo)軌￠)，支承裝置上的水平導(dǎo)軌和垂直導(dǎo)向槽垂直相交于坐標(biāo)原點(diǎn)而構(gòu)成直角坐標(biāo)系，該平衡臂系統(tǒng)包括平行四連桿機(jī)構(gòu)、平衡重錘、重錘桿、升降絲桿、垂直導(dǎo)軌軸、水平導(dǎo)軌軸以及吊鉤，平行四連桿機(jī)構(gòu)的鉸接點(diǎn)包括鉸接點(diǎn)A、鉸接點(diǎn)B、鉸接點(diǎn)C、鉸接點(diǎn)D、鉸接點(diǎn)E和鉸接點(diǎn)F，該平行四連桿機(jī)構(gòu)由大臂、連桿、支撐桿和吊重臂在鉸接點(diǎn)B、鉸接點(diǎn)C、鉸接點(diǎn)D、鉸接點(diǎn)E四處用軸和滾動軸承鉸接成，其特征在于:為保證吊重臂能伸入到門洞的深部空間吊運(yùn)工件，需將平衡臂系統(tǒng)中的吊重臂做成由鉸接點(diǎn)D、鉸接點(diǎn)M、拐點(diǎn)N、鉸接點(diǎn)F五點(diǎn)連成三段直桿構(gòu)成的折線形，鉸接點(diǎn)D、鉸接點(diǎn)E、鉸接點(diǎn)F三點(diǎn)必須在同一直線上，拐點(diǎn)N與鉸接點(diǎn)F之間的吊重臂前段小臂長度Ifn以及折線拐角Θ根據(jù)以下確定:Ifn 二 & + e.1--1,Θ — λη — ψη 式中:An=cos_12i二n.η 1-f
Un — HojRmax—6 + -- Ryn =-— -
m-1 1.1_m Ij 其中: b—吊重臂伸入門洞水平方向的深度； e——考慮到吊重臂橫截面尺寸影響的加長量，按吊重臂拐點(diǎn)N處的截面高度尺寸選取； Θ——折線拐角，即吊重臂上鉸接點(diǎn)D、鉸接點(diǎn)E、鉸接點(diǎn)F三點(diǎn)連線與拐點(diǎn)N、鉸接點(diǎn)F直線間的夾角； ^、An—分別為吊鉤軸處于門洞上門檻處時(shí)，平衡臂系統(tǒng)中鉸接點(diǎn)A、鉸接點(diǎn)F兩點(diǎn)連線與水平導(dǎo)軌之間的夾角及與吊重臂、大臂、連桿、支撐桿間夾角之銳角； I—平行四連桿機(jī)構(gòu)中支撐桿鉸接點(diǎn)B、鉸接點(diǎn)C兩點(diǎn)間的長度；xn、yn——分別為吊鉤軸處于門洞上門檻(Π)處時(shí)，平衡臂系統(tǒng)中鉸接點(diǎn)C的橫坐標(biāo)值及鉸接點(diǎn)A點(diǎn)的縱坐標(biāo)值； H0—設(shè)計(jì)時(shí)選用的水平導(dǎo)軌至地面的高度； Hn——門洞上門檻處至地面的高度； Rmax-平衡起重機(jī)最大回轉(zhuǎn)半徑； a——升降絲桿中心線至立柱中心線的距離； m——平行四連桿的桿長比，根據(jù)平衡起重機(jī)的額定吊重量對桿系強(qiáng)度的要求而選定的基本參數(shù)，其為4-12的正整數(shù)。
【文檔編號】B66C23/683GK203976265SQ201220314010
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月21日
【發(fā)明者】易東飛 申請人:易東飛