主动变胞机构式可控挖掘机构.pdf

本发明公开了一种主动变胞机构式可控挖掘机构，包括：机架；举降机构，其包括：一端分别铰接于机架上的主动杆和举降杆，一端与主动杆的另一端铰接的第二连杆，一端与第二连杆的另一端铰接的动臂，举降杆的另一端铰接于动臂的中部；翻转机构，其包括：一端铰接于机架上的第三连杆，一端与第三连杆的另一端铰接的翻转杆，两端分别铰接于举降杆和翻转杆的中部的第四连杆；铲斗，其上部与举降杆的另一端铰接，下部与翻转杆的另一端铰接；以及驱动装置，其与主动杆连接；举降杆与动臂的铰接处设有第一锁紧装置，第三连杆与翻转杆铰接处设有第二锁紧装置。该机构中驱动主动杆即可完成铲斗的挖掘、翻转、举降的动作，满足一个电机完成多种自由度的控制。

1.  一种主动变胞机构式可控挖掘机构，其特征在于，包括：
机架；
举降机构，其包括：一端分别铰接于所述机架上的主动杆和举降杆，一端与所述主动杆的另一端铰接的第二连杆，一端与所述第二连杆的另一端铰接的动臂，所述举降杆的另一端铰接于所述动臂的中部；
翻转机构，其包括：一端铰接于机架上的第三连杆，一端与所述第三连杆的另一端铰接的翻转杆，两端分别铰接于所述举降杆和所述翻转杆的中部的第四连杆；
铲斗，其上部与所述举降杆的另一端铰接，下部与所述翻转杆的另一端铰接；以及
驱动装置，其与所述主动杆连接以驱动其转动；
其中，所述举降杆与所述动臂的铰接处设有第一锁紧装置，所述第三连杆与所述翻转杆铰接处设有第二锁紧装置。

2.  根据权利要求1所述的主动变胞机构式可控挖掘机构，其特征在于，所述驱动装置为伺服电机。

3.  根据权利要求1所述的主动变胞机构式可控挖掘机构，其特征在于，所述主动杆位于所述举降杆的前方，所述举降杆位于所述第三连杆的前方。

4.  根据权利要求1所述的主动变胞机构式可控挖掘机构，其特征在于，所述动臂与所述翻转杆呈弯曲状。

主动变胞机构式可控挖掘机构
技术领域
本发明涉及机械工程领域，特别涉及一种主动变胞机构式可控挖掘机构。
背景技术
挖掘机是一种常用的工程机械，其中，液压式挖掘机应用最广泛，其液压元件精度要求高，导致液压系统制造成本高，而且易出现漏油等问题，这些都是液压式挖掘机长期存在的棘手问题。
随着电机技术得发展和控制技术的提高，可控机构为工程机械提供了广泛的发展空间，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。但是现有可控式挖掘机构主要依靠多自由度连杆机构工作，以往对自由度连杆机构进行控制，往往需要与连杆机构自由度同等数量的控制电机进行控制，不仅大大增加了成本，而且增加了机构传动的复杂性。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主动变胞机构式可控挖掘机构，从而克服现有可控式挖掘机需要与连杆机构自由度同等数量的控制电机进行控制的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种主动变胞机构式可控挖掘机构，包括：机架；举降机构，其包括：一端分别铰接于所述机架上的主动杆和举降杆，一端与所述主动杆的另一端铰接的第二连杆，一端与所述第二连杆的另一端铰接的动臂，所述举降杆的另一端铰接于所述动臂的中部；翻转机构，其包括：一端铰接于机架上的第三连杆，一端与所述第三连杆的另一端铰接的翻转杆，两端分别铰接于所述举降杆和所述翻转杆的中部的第四连杆；铲斗，其上部与所述举降杆的另一端铰接，下部与所述翻转杆的另一端铰接；以及驱动装置，其与所述主动杆连接以驱动其转动；其中，所述举降杆与所述动臂的铰接处设有第一锁紧装置，所述第三连杆与所述翻转杆铰接处设有第二锁紧装置。
上述技术方案中，所述驱动装置为伺服电机。
上述技术方案中，所述主动杆位于所述举降杆的前方，所述举降杆位于所述第三连杆的前方。
上述技术方案中，所述动臂与所述翻转杆呈弯曲状。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明中的可控挖掘机构，驱动装置只需驱动主动杆即可完成铲斗的挖掘、翻转、举降的动作，满足一个电机完成多种自由度的控制。
2.本发明中在保证传统挖掘机作业要求及连杆机构结构简单的前提下，不仅具备现有液压挖掘机的灵活性，而且避免了液压元件精度高、漏油等缺点。
3.本发明相比其他可控机构是挖掘机，减少了主动杆杆数量，减少了可控电机的使用数量，降低挖掘机构制造成本。
附图说明
图1是根据本发明的主动变胞机构式可控挖掘机构的结构示意图。
图2是根据本发明的举降机构的结构示意图。
图3是根据本发明的翻转机构的结构示意图。
图4是根据本发明的主动变胞机构式可控挖掘机构的第一种工作示意图。
图5是根据本发明的主动变胞机构式可控挖掘机构的第二种工作示意图。
图6是根据本发明的主动变胞机构式可控挖掘机构的第三种工作示意图。
主要附图标记说明：
1-机架，3-主动杆，5-第二连杆，7-动臂，9-举降杆，11-第四连杆，13-铲斗，15-翻转杆，18-第三连杆。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1至图4所示，根据本发明具体实施方式的一种主动变胞机构式可控挖掘机构，包括：机架1、举降机构、翻转机构、铲斗13、驱动装置、第一锁紧装置以及第二锁紧装置；如图2所示，举降机构包括：主动杆3、举降杆9、第二连杆5、动臂7；主动杆3和举降杆9的一端分别通过第一转动副2、第四转动副20铰接于机架1上，作为优选设计，将主动杆3设于举降杆9的前方，第二连杆5的一端通过第二转动副4与主动杆3的另一端铰接，动臂7设成弯曲状且动臂7的一端通过第三转动副6与第二连杆5的另一端铰接，举降杆9的另一端通过第五转动副8铰接于动臂7的中部，举降杆9与动臂7相铰接的第五转动副8处设有第一锁紧装置，用于对该转动副进行制动。
如图3所示，翻转机构包括：第三连杆18、翻转杆15以及第四连杆11；第三连杆18的一端通过第六转动副19铰接于机架1上，在该实施例中，举降杆9位于第三连杆18的前方，翻转杆15设成弯曲状且翻转杆15的一端通过第七转动副17与第三连杆18的另一端铰接，第四连杆11的两端分别通过第十转动副16、第十一转动副10铰接于举降杆9和翻转杆15的中部；铲斗13的上部通过第九转动副12与举降杆9的另一端铰接，下部通过第八转动副14与翻转杆15的另一端铰接，第三连杆18与翻转杆15相铰接的第七转动副17处设有第二锁紧装置，用于对该转动副进行制动。
该实施例中，驱动装置与主动杆3连接以驱动其转动；其中，驱动装置优选为伺服电机。
可控挖掘机构在各挖掘作业中，铲斗13举降时，第五转动副8处的第一锁紧装置对其锁紧，第五转动副8失去自由度，第七转动副17处的锁紧装置打开使得能够转动，第七转动副17恢复自由度，在主动杆3的驱动下实现铲斗13的举降；铲斗13翻转时，第五转动副8处的锁紧装置打开，第五转动副8恢复自由度，第七转动副17处的锁紧装置锁紧，第七转动副17失去自由度，在主动杆3的驱动下实现铲斗13的翻转；在挖掘作业过程中，根据不同的作业工况，安装在第五转动副8和第七转动副17上的锁紧装置适当的紧锁或打开，共同完成挖掘作业，其中，挖掘、翻转以及举降动作见图4、图5以及图6。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。