一种电磁式主动变胞(3r-4r)r-4r-4r闭链连杆可控挖掘机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械领域，特别是一种电磁式主动变胞(3R-4R)R-4R-4R闭链连杆可控挖掘机构。
【背景技术】
[0002]挖掘机是一种常见的工程机械，主要用于各种土方施工中。其中液压挖掘机是应用最广泛的一类挖掘机，但是液压系统制造成本高，易出现漏油等问题，这些都是液压式挖掘机长期存在的棘手问题。而传统单自由度机械式挖掘机，俗称“电铲”，只能实现简单且不能变化的轨迹输出，因此不能像液压式挖掘机那样在广泛的领域获得应用。
[0003]随着电机技术的发展和控制技术的提高，可控机构为工程机械提供了广阔的发展空间，由控制电机驱动的多自由度可控机构不仅具有工作空间大、动作灵活、可完成复杂和可变的运动轨迹输出，同时还具有制造成本低，维护保养简单等优点，可控机构式挖掘机由于用多自由度连杆机构取代了液压传动，避免了液压系统加工精度要求高，维护保养成本高，容易产生漏油等问题。但是，现有可控机构式挖掘机主要依靠多自由度的连杆机构工作，以往对多自由度连杆机构进行控制，往往需要用与连杆机构自由度同等数量的控制电机进行驱动控制，不仅大大增加了制造成本，而且增加了机架传动系统的复杂性，这些缺点对多自由度可控机构在工程机械领域的应用有一定制约。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种电磁式主动变胞(3R-4R) R-4R-4R闭链连杆可控挖掘机构，首先应具有传统液压挖掘机工作空间大、挖掘力大、受力好等优点，克服传统液压挖掘机维修保养成本高、作业噪音大、液压元件成本高、反应不够灵敏等缺点，同时，还应降低主动杆的使用数量，以降低可控电机数量，降低挖掘机构制造成本。
[0005]本发明通过以下技术方案达到上述目的:一种电磁式主动变胞(3R-4R) R-4R-4R闭链连杆可控挖掘机构，包括机架、大臂摆动机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构以及电磁锁紧装置。具体结构和连接方式为:
[0006]所述大臂摆动机构由大臂、第一连杆、第二连杆、第三连杆组成，所述第一连杆通过第一转动副与机架连接，所述第二连杆通过第二转动副与机架连接，第一连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆连接，第二连杆的另一端通过第四转动副与第三连杆连接，第三连杆通过第五转动副与大臂连接，
[0007]所述斗杆举降机构由斗杆、第五连杆、第六连杆和第一主动杆组成，所述第一主动杆通过第八转动副与第三连杆连接，第一主动杆的另一端通过第九转动副与斗杆连接，斗杆的另一端通过第十四转动副与第五连杆连接，第五连杆同时通过第十五转动副与第六连杆连接，第五连杆的另一端通过第十转动副与挖斗连接，第六连杆的另一端通过第十六转动副与大臂连接，在第九转动副处安装第二电磁锁紧装置，
[0008]所述铲斗翻转机构由第二主动杆、第四连杆、大臂、铲斗组成，所述第二主动杆通过第十一转动副与机架连接，所述第二主动杆的另一端通过第十二转动副与第四连杆连接，所述第四连杆通过第六转动副与大臂连接，所述大臂的末端通过第十三转动副与铲斗连接，
[0009]所述两个电磁锁紧装置分别安装在第六转动副和第九转动副处，按照挖掘机构不同的工况进行适时锁紧，当大臂摆动时，第六转动副处的电磁锁紧装置打开，第六转动副获得自由度，第九转动副处的电磁锁紧装置锁紧，第九转动副失去自由度，此时，大臂在第二主动杆作用下摆动。铲斗单独摆动时，对第六转动副和第九转动副都进行锁紧，第六转动副和第九转动副均失去自由度。在整个挖掘作业过程中，两处的电磁锁紧装置根据不同的作业工况，适当的锁紧、打开，共同完成挖掘作业，
[0010]所述第一主动杆、第二主动件分别由伺服电机驱动。
[0011]本发明的突出优点在于:
[0012]1、利用连杆传动替代液压传动，解决了传统挖掘机保养成本高，液压元件成本高，作业噪音大等缺点；
[0013]2、采用在连杆机构上加装电磁锁紧装置实现挖掘机构主动变胞功能，使该挖掘机构根据不同工况锁定某些转动副，适时降低了挖掘机构的自由度，从而减少了可控电机的使用数量。相比其他多自由度可控挖掘机构，该发明利用两台可控电机即可完成三自由度挖掘作业，不仅大大降低了可控挖掘机构的造价，而且降低了机架传动系统的复杂性，该发明及技术更加适用于制造各类挖掘机及其他工程机械；
[0014]3、此挖掘机构主动件驱动方式灵活多变，可选用伺服电机驱动，混合驱动等驱动形式，不仅环保，而且易于实现远程控制，降低工人劳动强度的优点。
【附图说明】
[0015]图1为本发明所述的电磁式主动变胞(3R-4R)R-4R-4R闭链连杆可控挖掘机构示意图。
[0016]图2为本发明所述的电磁式主动变胞(3R-4R)R-4R-4R闭链连杆可控挖掘机构的大臂摆动机构示意图。
[0017]图3为本发明所述的电磁式主动变胞(3R-4R)R-4R-4R闭链连杆可控挖掘机构的斗杆举降机构示意图。
[0018]图4为本发明所述的电磁式主动变胞(3R-4R)R-4R-4R闭链连杆可控挖掘机构的铲斗翻转机构示意图。
[0019]图5为本发明所述的电磁式主动变胞(3R-4R)R-4R-4R闭链连杆可控挖掘机构的立体图。
【具体实施方式】
[0020]以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0021]对照图1，本发明所述的电磁式主动变胞(3R-4R)R-4R-4R闭链连杆可控挖掘机构，包括机架1、大臂摆动机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构以及电磁锁紧装置。具体结构和连接方式为:
[0022]对照图1和图2，所述大臂摆动机构由大臂8、第一连杆23、第二连杆18、第三连杆20组成，所述第一连杆23通过第一转动副24与机架I连接，所述第二连杆18通过第二转动副17与机架I连接，第一连杆23的另一端通过第三转动副21与第三连杆20连接，第二连杆18的另一端通过第四转动副19与第三连杆20连接，第三连杆20通过第五转动副9与大臂8连接。
[0023]对照图1和图3，所述斗杆举降机构由斗杆13、第五连杆25、第六连杆26和第一主动杆15组成，所述第一主动杆15通过第八转动副16与第三连杆20连接，第一主动杆15的另一端通过第九转动副14与斗杆13连接，斗杆13的另一端通过第十四转动副27与第五连杆25连接，第五连杆25同时通过第十五转动副28与第六连杆26连接，第五连杆25的另一端通过第十转动副15与挖斗11连接，第六连杆26的另一端通过第十六转动副29与大臂8连接，在第九转动副14处安装第二电磁锁紧装置22。
[0024]对照图1和图4，所述铲斗翻转机构由第二主动杆3、第四连杆5、大臂8、铲斗11组成，所述第二主动杆3通过第十一转动副2与机架I连接，所述第二主动杆3的另一端通过第十二转动副4与第四连杆5连接，所述第四连杆5通过第六转动副6与大臂8连接，所述大臂8的末端与铲斗11通过第十三转动副10连接。
[0025]所述电磁锁紧装置为两个，第一电磁锁紧装置7和第一电磁锁紧装置22分别安装在第六转动副6和第九转动副14处，按照挖掘机构不同的工况进行适时锁紧。当大臂8摆动时，第六转动副6处的电磁锁紧装置打开，第六转动副6获得自由度，第九转动副14处的电磁锁紧装置锁紧，第九转动副14失去自由度，此时，大臂8在第二主动杆3作用下摆动。铲斗11单独摆动时，对第六转动副6和第九转动副14都进行锁紧，第六转动副6和第九转动副14均失去自由度。在整个挖掘作业过程中，两处的电磁锁紧装置根据不同的作业工况，适当的锁紧、打开，共同完成挖掘作业。
[0026]所述第一主动杆15、第二主动件3分别由伺服电机驱动。
【主权项】
1.一种电磁式主动变胞(3R-4R)R-4R-4R闭链连杆可控挖掘机构，包括机架、大臂摆动机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构以及两个电磁锁紧装置，其特征在于，具体结构和连接方式为: 所述大臂摆动机构由大臂、第一连杆、第二连杆、第三连杆组成，所述第一连杆通过第一转动副与机架连接，所述第二连杆通过第二转动副与机架连接，第一连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆连接，第二连杆的另一端通过第四转动副与第三连杆连接，第三连杆通过第五转动副与大臂连接， 所述斗杆举降机构由斗杆、第五连杆、第六连杆和第一主动杆组成，所述第一主动杆通过第八转动副与第三连杆连接，第一主动杆的另一端通过第九转动副与斗杆连接，斗杆的另一端通过第十四转动副与第五连杆连接，第五连杆同时通过第十五转动副与第六连杆连接，第五连杆的另一端通过第十转动副与挖斗连接，第六连杆的另一端通过第十六转动副与大臂连接，在第九转动副处安装第二电磁锁紧装置， 所述铲斗翻转机构由第二主动杆、第四连杆、大臂、铲斗组成，所述第二主动杆通过第十一转动副与机架连接，所述第二主动杆的另一端通过第十二转动副与第四连杆连接，所述第四连杆通过第六转动副与大臂连接，所述大臂的末端通过第十三转动副与铲斗连接，所述两个电磁锁紧装置分别安装在第六转动副和第九转动副处，按照挖掘机构不同的工况进行适时锁紧，当大臂摆动时，第六转动副处的电磁锁紧装置打开，第六转动副获得自由度，第九转动副处的电磁锁紧装置锁紧，第九转动副失去自由度，此时，大臂在第二主动杆作用下摆动。铲斗单独摆动时，对第六转动副和第九转动副都进行锁紧，第六转动副和第九转动副均失去自由度。在整个挖掘作业过程中，两处的电磁锁紧装置根据不同的作业工况，适当的锁紧、打开，共同完成挖掘作业， 所述第一主动杆、第二主动件分别由伺服电机驱动。
【专利摘要】一种电磁式主动变胞(3R-4R)R-4R-4R闭链连杆可控挖掘机构，包括机架、大臂摆动机构、斗杆举降机构、铲斗翻转机构和电磁锁紧装置。所述大臂摆动机构包括大臂和摆动机构，所述斗杆举降机构包括斗杆和举降机构，所述铲斗翻转机构包括铲斗和翻转机构，所述电磁锁紧装置安装在转动副上，通过对转动副的电磁锁紧实现主动变胞功能，本发明采用连杆传动机构替代传统液压传动，能够解决液压挖掘机液压系统复杂、易漏油的缺点，由于在转动副上采用电磁锁紧装置，能根据不同的作业工况主动变胞，不仅具有液压挖掘机的灵活性，而且利用两主动杆即可实现三自由度挖掘作业，降低了挖掘机构造价，适用于制造各类挖掘机及其他工程机械。
【IPC分类】E02F3-38
【公开号】CN104532890
【申请号】CN201410833099
【发明人】蔡敢为, 王少龙, 范雨, 张 林, 王小纯, 杨旭娟, 李岩舟, 李智杰, 朱凯军, 张永文, 王龙
【申请人】广西大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月25日