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1、(10)申请公布号 CN 102935480 A(43)申请公布日 2013.02.20CN102935480A*CN102935480A*(21)申请号 201210421419.5(22)申请日 2012.10.30B21J 13/10(2006.01)(71)申请人燕山大学地址 066004 河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人丁华锋 付鸿晔 王园园 朱金孟(74)专利代理机构石家庄一诚知识产权事务所 13116代理人崔凤英(54) 发明名称运动少耦合型六自由度锻造操作机(57) 摘要运动少耦合型六自由度锻造操作机，其夹钳与钳杆前端铰接，前连接件与钳杆和前左右直线驱动器。
2、固联，前悬挂杆与前左右直线驱动器铰接，前提升臂和后提升臂铰接在大车车架上，后提升臂与后左右直线驱动器和同步连杆铰接，俯仰直线驱动器与后左右直线驱动器固联，且与钳杆后端铰接，升降直线驱动器与前提升臂和大车车架铰接，方案一的前提升臂与同步连杆铰接，前后直线驱动器与前悬挂杆和大车车架铰接，方案二的前提升臂与前悬挂杆铰接，前后直线驱动器与同步连杆和大车车架铰接。本发明运动耦合少，运动和动力学分析容易，便于控制，且全部使用低副，降低加工制造成本。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 。
3、页1/1页21.一种运动少耦合型六自由度锻造操作机，主要包括大车移动及旋转装置、夹钳自转装置、提升装置、俯仰装置、前后缓冲装置和左右缓冲装置，其特征是：大车车架底部通过铰链与大车底盘连接，移动机构安装在大车底盘上，夹钳后端通过铰链与钳杆前端连接，该钳杆前端固联在前连接件的中心通孔内，该钳杆的后端通过铰链与俯仰直线驱动器一端相连，该俯仰直线驱动器另一端固联在后左右直线驱动器中部，该后左右直线驱动器铰接在后提升臂上，该后提升臂的一部位通过铰链连接在大车车架两侧壁上，上述后提升臂的另一端通过铰链与一对同步连杆的一端连接，该一对同步连杆的另一端通过铰链与前提升臂的一端连接，该前提升臂的一部位通过铰链连。
4、接在大车车架两侧壁上，上述前提升臂的另一端通过铰链与一对升降直线驱动器的一端连接，该一对升降直线驱动器的另一端通过铰链连接在大车车架两侧壁上，上述一对同步连杆的一部位通过铰链与一对前悬挂杆的一端连接，该一对前悬挂杆的另一端通过铰链与一对前左右直线驱动器连接，该一对前左右直线驱动器的一端固联在上述前连接件的两端，上述前悬挂杆的一部位通过铰链与一对前后直线驱动器的一端连接，该一对前后直线驱动器的另一端通过铰链连接在大车车架两侧壁上。2.根据权利要求1所述的运动少耦合型六自由度锻造操作机，其特征是：一对升降直线驱动器、一对前悬挂杆、一对同步连杆、一对前后直线驱动器和一对前左右直线驱动器均对称安装在大。
5、车车架上。3.一种运动少耦合型六自由度锻造操作机，主要包括大车移动及旋转装置、夹钳自转装置、提升装置、俯仰装置、前后缓冲装置和左右缓冲装置，其特征是：大车车架底部通过铰链与大车底盘连接，移动机构安装在大车底盘上，夹钳后端通过铰链与钳杆前端连接，该钳杆前端固联在前连接件的中心通孔内，该钳杆的后端通过铰链与俯仰直线驱动器一端相连，该俯仰直线驱动器另一端固联在后左右直线驱动器中部，该后左右直线驱动器铰接在后提升臂上，该后提升臂的一部位通过铰链连接在大车车架两侧壁上，上述后提升臂的另一端通过铰链与一对同步连杆的一端连接，该一对同步连杆的一部位通过铰链与一对前后直线驱动器的一端连接，该一对前后直线驱动器。
6、的另一端通过铰链连接在大车车架两侧壁上，上述一对同步连杆的另一端通过铰链与一对前悬挂杆的一部位连接，该一对前悬挂杆的一端通过铰链与前提升臂的一端连接，该前提升臂的一部位通过铰链连接在大车车架两侧壁上，上述前提升臂的另一端通过铰链与一对升降直线驱动器的一端连接，该一对升降直线驱动器的另一端通过铰链连接在大车车架两侧壁上，上述一对前悬挂杆的另一端通过铰链与一对前左右直线驱动器连接，该前左右直线驱动器的一端固联在上述前连接件的两端。4.根据权利要求3所述的运动少耦合型六自由度锻造操作机，其特征是：一对升降直线驱动器、一对前悬挂杆、一对同步连杆、一对前后直线驱动器和一对前左右直线驱动器均对称安装在大车。
7、车架上。权 利 要 求 书CN 102935480 A1/4页3运动少耦合型六自由度锻造操作机0001 技术领域 本发明涉及一种锻造操作机。0002 背景技术 锻造操作机属于重型装备，一般采用液压驱动，其驱动控制输入越简单越好。目前的锻造操作机有钢丝绳悬挂式、多杆机构组合式等。钢丝绳悬挂式锻造操作机操作能力较小，用于小型锻造，多杆机构组合式锻造操作机操作能力大，用于大型锻造。经对现有锻造操作机技术的检索发现，公开号为CN 1745937 A的中国专利公开了一种六维并联型锻造操作机，这种操作机的钳杆可以看做是并联机构的动平台，虽然增加了机构的刚度和承载能力，但使得驱动输入控制系统变得较为复杂，不。
8、易实现。公开号为CN 101607296 A的中国专利公开了一种上连杆顺向连接式锻造操作机，该操作机避免使用完全并联形式，多杆机构组合形式，虽然简化了一些运动过程中驱动输入控制系统，但此锻造操作机提升运动时需要同时控制前、后提升驱动器，才能保持夹钳水平运动,要完成夹钳的一项简单运动需所有驱动器一起配合才能完成，从而要调整夹钳精确的位姿，操作起来较为困难，增加了工作时间，降低了工作效率，且该操作机提升机构后悬挂杆采用球铰与钳杆后部相连，减弱了操作机的整体承载能力。0003 发明内容 本发明的目的在于提供一种运动耦合少，承载能力高的锻造操作机。本发明主要包括大车移动及旋转装置、夹钳自转装置、提升装。
9、置、俯仰装置、前后缓冲装置及左右缓冲装置。0004 其中，大车移动及旋转装置包括：大车底盘、大车车架及移动机构。大车底盘通过铰链与大车车架底部连接，移动机构安装在大车底盘上，该移动机构可以是移动副也可以是车轮。0005 所述夹钳自转装置包括：钳杆和夹钳。夹钳后端通过铰链与钳杆前端连接，该钳杆前端固联在前连接件的中心孔内。0006 所述提升装置包括：前连接件、前提升臂、后提升臂、一对升降直线驱动器、一对前悬挂杆和一对同步连杆。其有两种连接方式，第一种方式是前连接件的两端与一对前左右直线驱动器的一端固联，该前左右直线驱动器与一对前悬挂杆的一端铰接，该前悬挂杆的另一端通过铰链与一对同步连杆的一部位连。
10、接，该同步连杆的一端通过铰链与前提升臂的一端连接，该前提升臂的一部位通过铰链连接在大车车架两侧壁上，上述前提升臂的另一端通过铰链与一对升降直线驱动器的一端连接，该一对升降直线驱动器的另一端通过铰链连接在大车车架两侧壁上，上述同步连杆的另一端通过铰链与后提升臂的一端连接，该后提升臂的一部位通过铰链连接在大车车架两侧壁上。第二种方式是前连接件的两端与一对前左右直线驱动器的一端固联，该一对前左右直线驱动器通过铰链与一对前悬挂杆的一端连接，该一对前悬挂杆的另一端通过铰链与前提升臂的一端连接，该前提升臂的一部位通过铰链连接在大车车架两侧壁上，上述前提升臂的另一端通过铰链与一对升降直线驱动器的一端连接，该。
11、一对升降直线驱动器的另一端通过铰链连接在大车车架两侧壁上，上述一对前悬挂杆的一部位通过铰链与一对同步连杆的一端连接，该一对同步连杆的另一端通过铰链与后提升臂的一端连接，该后提升臂的一部位通过铰链连接在大车车架两侧壁上。0007 所述俯仰装置包括：俯仰直线驱动器。俯仰直线驱动器的一端通过铰链与上述钳说 明 书CN 102935480 A2/4页4杆后端连接，该俯仰直线驱动器的另一端固联在后左右直线驱动器中部。0008 所述前后缓冲装置包括：一对前后直线驱动器。其有两种连接方式，上述第一种方式中一对前后直线驱动器的一端通过铰链与上述一对前悬挂杆的一部位连接，该一对前后直线驱动器的另一端通过铰链连接。
12、在大车车架两侧壁上。上述第二种方式中一对前后直线驱动器的一端通过铰链与上述一对同步连杆的一部位连接，该一对前后直线驱动器的另一端通过铰链连接在大车车架两侧壁上。0009 所述左右缓冲装置包括：与前连接件两端固联的前左右直线驱动器和中部与俯仰直线驱动器固联的后左右直线驱动器。后左右直线驱动器通过铰链与上述后提升臂的一部位连接。0010 上述一对升降直线驱动器、一对前后直线驱动器、一对前悬挂杆、一对同步连杆和一对前左右直线驱动器均左右对称安装在大车车架上。0011 上述第一种方式的锻造操作机的升降运动过程：一对升降直线驱动器推动前提升臂，通过一对同步连杆带动一对前悬挂杆、一对前左右直线驱动器及前连。
13、接件做上下同步运动，从而带动夹钳做升降运动。前后运动过程：先由大车移动机构直接驱动大车底盘，带动锻造操作机整体做前后运动，当锻造操作机夹钳接近预期位置时，再由一对前后直线驱动器推动一对前悬挂杆，带动一对前左右直线驱动器、前连接件做前后往返运动，进而带动钳杆及夹钳做前后运动。俯仰运动过程：俯仰直线运动驱动器推动钳杆后端做上下运动，而前左右直线驱动与前悬挂杆相连的铰链轴线位置保持不变，从而带动钳杆及夹钳做俯仰运动。横移运动过程：一对前左右直线驱动器驱动前连接件，同时一对后左右直线驱动器同向驱动俯仰直线驱动器，带动钳杆与夹钳做横向运动。夹钳自转过程：通过驱动夹钳后端使其绕后端铰链轴线做旋转运动。摆动。
14、运动过程：通过驱动大车车架底部使其绕底部铰链轴线转动，带动锻造操作机整体摆动，实现夹钳稳定的摆动运动。0012 上述第二种方式的锻造操作机的升降运动过程：一对升降直线驱动器推动前提升臂，带动一对前悬挂杆、一对前左右直线驱动器及前连接件做上下同步运动，从而带动同步连杆及保持定长的俯仰直线驱动器做升降运动，进而带动钳杆和夹钳做升降运动。前后运动过程：先由大车移动机构直接驱动大车底盘，带动锻造操作机整体做前后运动，当锻造操作机夹钳接近预期位置时，再由一对前后直线驱动器推动一对同步连杆，带动一对前悬挂杆、一对前左右直线驱动器及前连接件做前后往返运动，进而带动钳杆及夹钳做前后运动。俯仰运动过程：俯仰直线。
15、运动驱动器推动钳杆后端做上下运动，而前左右直线驱动与前悬挂杆相连的铰链轴线位置保持不变，从而带动钳杆及夹钳做俯仰运动。横移运动过程：一对前左右直线驱动器和一对后左右直线驱动器分别同向驱动前连接件与后连接件，带动钳杆与夹钳做横向运动。夹钳自转过程：通过驱动夹钳后端使其绕后端铰链轴线做旋转运动。摆动运动过程：通过驱动大车车架底部使其绕底部铰链轴线转动，带动锻造操作机整体摆动，实现夹钳稳定的摆动运动。0013 本发明与现有技术相比具有如下优点：1、本发明只有提升过程运动耦合，其它各主运动均可由单一驱动器来完成，简化了运动学和动力学分析，易于控制。 0014 2、本发明中连接部位均使用低副，避免了使用。
16、球铰等高副而导致的承载能力差，降低了加工和制造成本。说 明 书CN 102935480 A3/4页5附图说明0015 图1是本发明实施例1的主视示意简图。0016 图2是图1中大车车架内部立体示意简图。0017 图3是本发明实施例2的部主视示意简图。0018 图4是图3中大车车架内部立体示意简图。0019 图中：1-大车车架、2-大车底盘、3-车轮、4-升降直线驱动器、5-俯仰直线驱动器、6-前后直线驱动器、7-前悬挂杆、8-同步连杆、9-前左右直线驱动器、10-后左右直线驱动器、11-前连接件、12-夹钳、13-钳杆、14-前提升臂、15-后提升臂。具体实施方式0020 实施例1在图1和图2。
17、所示的运动少耦合型六自由度锻造操作机的示意简图中，大车车架1底部通过铰链与大车底盘2连接，车轮3对称安装在大车底盘的底部。夹钳12后端通过铰链与钳杆13前端连接，该钳杆前端固联在前连接件11的中心通孔内，该钳杆的后端通过铰链与俯仰直线驱动器5一端相连，该俯仰直线驱动器另一端固联在后左右直线驱动器10中部，该后左右直线驱动器两端通过铰链与后提升臂15的中部连接，该后提升臂的一部位通过铰链B连接在大车车架两侧壁上，上述后提升臂的另一部位通过铰链与一对同步连杆8的一端连接，该一对同步连杆的另一端通过铰链与前提升臂14的一端连接，该前提升臂的一部位通过铰链A连接在大车车架两侧壁上，上述前提升臂的另一端。
18、通过铰链与一对升降直线驱动器4的一端连接，该一对升降直线驱动器的另一端通过铰链D连接在大车车架两侧壁上，上述一对同步连杆的一部位通过铰链与一对前悬挂杆7的一端连接，该一对前悬挂杆的另一端通过铰链与一对前左右直线驱动器9连接，该一对前左右直线驱动器的另一端固联在上述前连接件的两端，上述前悬挂杆的中部通过铰链与一对前后直线驱动器6的一端连接，该一对前后直线驱动器的另一端通过铰链C连接在大车车架两侧壁上。0021 上述一对升降直线驱动器、一对前后直线驱动器、一对前悬挂杆、一对同步连杆和一对前左右直线驱动器均左右对称安装在大车车架上。0022 实施例2在图3和图4所示的运动少耦合型六自由度锻造操作机的。
19、示意简图中，大车车架1底部通过铰链与大车底盘2连接，车轮3对称安装在大车底盘的底部。夹钳12后端通过铰链与钳杆13前端连接，该钳杆前端固联在前连接件11的中心通孔内，该钳杆的后端通过铰链与俯仰直线驱动器5一端相连，该俯仰直线驱动器另一端固联在后左右直线驱动器10中部，该后左右直线驱动器两端通过铰链与后提升臂15的中部连接，该后提升臂的一部位通过铰链B连接在大车车架两侧壁上，上述后提升臂的另一部位通过铰链与一对同步连杆8的一端连接，该一对同步连杆的中部通过铰链与一对前后直线驱动器6的一端连接，该一对前后直线驱动器的另一端通过铰链D连接在大车车架两侧壁上，上述一对同步连杆的另一端通过铰链与一对前悬。
20、挂杆7的中部连接，该一对前悬挂杆的一端通过铰链与前提升臂14的一端连接，该前提升臂的一部位通过铰链A连接在大车车架两侧壁上，说 明 书CN 102935480 A4/4页6上述前提升臂的另一端通过铰链与一对升降直线驱动器4的一端连接，该一对升降直线驱动器的另一端通过铰链C连接在大车车架两侧壁上，上述前悬挂杆的另一端通过铰链与一对前左右直线驱动器9连接，该前左右直线驱动器的另一端固联在上述前连接件的两端。0023 上述一对升降直线驱动器、一对前后直线驱动器、一对前悬挂杆、一对同步连杆和一对前左右直线驱动器均左右对称安装在大车车架上。说 明 书CN 102935480 A1/2页7图1图2说 明 书 附 图CN 102935480 A2/2页8图3图4说 明 书 附 图CN 102935480 A。