具有變胞功能的六自由度起重機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及起重機械領(lǐng)域，特別是具有變胞功能的六自由度起重機。
【背景技術(shù)】
[0002]起重機屬于物料搬運機械，是在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運重物的多動作起重機械，又稱吊車。起重機能在一個工作循環(huán)中完成取料、運移、卸載等動作，在市場上的發(fā)展和使用越來越廣泛。傳統(tǒng)的起重機都是通過伸縮油缸、俯仰油缸的聯(lián)合驅(qū)動完成工作任務(wù)，但是這種起重機均采用純液壓傳動式，其液壓系統(tǒng)存在著零部件加工裝配要求高、漏洞等明顯缺點，并且傳統(tǒng)起重機采用開鏈?zhǔn)酱?lián)結(jié)構(gòu)，具有剛性差、可靠度低、累積誤差大等缺點。
[0003]變胞機構(gòu)把能在瞬時使機構(gòu)有效構(gòu)件數(shù)或自由度數(shù)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生新構(gòu)型的機構(gòu)。變胞機構(gòu)是一類具有多功能階段變化、多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、多自由度變化等特征的機構(gòu)。將其應(yīng)用于起重機研宄發(fā)明的具有變胞六自由度起重機構(gòu)，可按不同階段的工作需求改變其執(zhí)行機構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實現(xiàn)多種運動軌跡的輸出，完成傳統(tǒng)兩自由度液壓起重機鏟裝、翻轉(zhuǎn)、抬升、卸料等工作任務(wù)，并且機機構(gòu)連桿式的變胞機構(gòu)還可以克服傳統(tǒng)起重機漏油、動力性差等缺點。
[0004]本發(fā)明通過起重吊臂機構(gòu)和并聯(lián)的吊臂伸縮機構(gòu)，通過這兩個機構(gòu)的配合，可以完成集裝箱的抓取操作和運動控制，本發(fā)明具有變胞功能的六自由度起重機具有結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，控制簡單的優(yōu)點，工作空間大，適用于許多零件抓取場合，可以得到多種運動軌跡輸出，機構(gòu)采用機構(gòu)式閉鏈連接，不會漏油和產(chǎn)生累積誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供具有變胞功能的六自由度起重機，以滿足不同工作階段中復(fù)雜軌跡輸出和頻繁載荷變化要求，包括起重吊臂機構(gòu)和吊臂伸縮機構(gòu)。所述起重吊臂機構(gòu)由起重臂和吊臂組成，可使起重機完成集裝箱的抓取、吊運和卸貨等空間操作；所述并聯(lián)的吊臂伸縮機構(gòu)由三個串聯(lián)的機構(gòu)子鏈組成；所述變胞控制機構(gòu)由連桿連接而成，并與起重吊臂機構(gòu)進(jìn)行運動合成；機構(gòu)采用機構(gòu)式連接使起重機具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高，能有效克服液壓起重機液壓元件加工精度要求高、維修保養(yǎng)成本高、可靠度低，易漏油等缺點，同時本發(fā)明具有控制簡單的優(yōu)點、工作空間大等優(yōu)點，能廣泛應(yīng)用于集裝箱的抓取、吊運和卸貨等復(fù)雜作業(yè)。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的:
具有變胞功能的六自由度起重機，由起重吊臂機構(gòu)、吊臂伸縮機構(gòu)和變胞控制機構(gòu)組成。
[0007]所述起重吊臂機構(gòu)由起重機車體、第一滑塊、起重臂、吊臂和起重裝卸鉗連接而成，第一滑塊一端通過第一轉(zhuǎn)動副與起重機車體中部連接端連接，起重臂第一個連接端通過第二轉(zhuǎn)動副與第一滑塊另一端連接，起重臂第二個連接端通過第三轉(zhuǎn)動副與吊臂一端連接，吊臂另一端通過第一球副與起重裝卸鉗連接。
[0008]所述吊臂伸縮機構(gòu)由起重機車體、起重臂、第一主動桿、第二主動桿、第三主動桿、第一球鉸搖桿、第二球鉸搖桿和第三球鉸搖桿連接而成，第一主動桿一端通過第四轉(zhuǎn)動副與起重機車體前端連接，第一主動桿另一端通過第二球副與第一球鉸搖桿一端連接，第一球鉸搖桿另一端通過第三球副與起重臂第三個連接端連接，第二主動桿一端通過第五轉(zhuǎn)動副與起重機車體后端連接，第二主動桿另一端通過第四球副與第二球鉸搖桿一端連接，第二球鉸搖桿另一端通過第五球副與起重臂第四個連接端連接，第三主動桿一端通過第六轉(zhuǎn)動副與起重機后端連接，第三主動桿另一端通過第六球副與第三球鉸搖桿一端連接，第三球鉸搖桿另一端通過第七球副與起重臂第五個連接端連接。
[0009]所述變胞控制機構(gòu)由起重臂、第四主動桿、變胞連桿、第二滑塊和吊臂連接而成，并與起重吊臂機構(gòu)進(jìn)行運動合成；第四主動桿一端通過第七轉(zhuǎn)動副與起重臂連接，第四主動桿另一端通過第八轉(zhuǎn)動副與變胞連桿一端連接，變胞連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與第二滑塊一端連接，第二滑塊另一端通過第一移動副與吊臂上的移動槽連接。
[0010]所述起重機變胞功能實現(xiàn)方法由以下步驟構(gòu)成:變胞控制機構(gòu)由第四主動桿驅(qū)動，第四主動桿與起重臂、變胞連桿、第二滑塊、吊臂組成五桿機構(gòu)，變胞連桿在第四主動桿驅(qū)動下，把運動傳遞給第二滑塊，控制第二滑塊在吊臂上進(jìn)行運動；第二滑塊運動到吊臂上極限位置上，第四主動桿、變胞連桿第二滑塊與起重臂和吊臂固結(jié)成一個構(gòu)件，構(gòu)成第一變胞形態(tài)；第二滑塊運動到吊臂下極限位置上，第四主動桿和變胞連桿與起重臂固結(jié)成一個構(gòu)件，構(gòu)成第二變胞形態(tài)，組成二桿機構(gòu)；根據(jù)運動控制的需要，第四主動桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的可以多種控制的運動軌跡，實現(xiàn)變胞功能。
[0011]上述結(jié)構(gòu)中，通過三個串聯(lián)的機構(gòu)子鏈組成的吊臂伸縮機構(gòu)的位置變化而實現(xiàn)起重機的伸縮，變胞控制機構(gòu)與起重吊臂機構(gòu)進(jìn)行運動合成；通過起重臂和吊臂組成的起重吊臂機構(gòu)的空間運動，實現(xiàn)起重機對集裝箱的抓取、吊運和卸貨等復(fù)雜作業(yè)，同時輸出多種運動軌跡。
[0012]所述第一轉(zhuǎn)動副、第四轉(zhuǎn)動副、第五轉(zhuǎn)動副和第六轉(zhuǎn)動副位于起重機車體上，且第一轉(zhuǎn)動副垂直于起重機車體，第四轉(zhuǎn)動副、第五轉(zhuǎn)動副、第六轉(zhuǎn)動副、第七轉(zhuǎn)動副、第八轉(zhuǎn)動副和第九轉(zhuǎn)動副相互平行且平行于起重機車體，所述第二轉(zhuǎn)動副和第三轉(zhuǎn)動副位于起重臂上且相互平行。
[0013]本發(fā)明的突出優(yōu)點在于:
1、具有變胞功能的六自由度起重機的三個主動桿可由伺服電機驅(qū)動，以及其它方式驅(qū)動，驅(qū)動方式靈活多變，有利于起重機的控制；
2、本發(fā)明使用多個球鉸接和球鉸搖桿，控制簡單，可靠性高，形成的并聯(lián)的吊臂伸縮機構(gòu)累積誤差小，大大增加了起重機的剛度；
3、本發(fā)明采用閉鏈傳動的形式，有效了降低了各個構(gòu)件的重量，具有運動慣量小、軌跡輸出靈活、工作可靠、精度高等優(yōu)點；
4、本發(fā)明通過一個帶鉸鏈的吊臂和起重裝卸鉗連接，機構(gòu)具有多自由度和多活動度，可使抓取、吊運和裝卸等工作的靈活度更高，工作空間更大，動力性能更好且易于控制；
5、本發(fā)明通過機構(gòu)式操作完成起重機的工作任務(wù)，可克服加工裝配困難、漏油和維修成本尚等缺點。
[0014]6、利用變胞原理設(shè)計的六自由度起重機，可以實現(xiàn)多種運動軌跡輸出，并且控制簡單，保養(yǎng)維護方便，節(jié)能能源。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明所述具有變胞功能的六自由度起重機的一種實施方式的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明所述具有變胞功能的六自由度起重機的工作初始狀態(tài)示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明所述具有變胞功能的六自由度起重機的工作初始狀態(tài)正視圖。
[0018]圖4為本發(fā)明所述具有變胞功能的六自由度起重機的抓取工作狀態(tài)示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明所述具有變胞功能的六自由度起重機的抓取工作狀態(tài)正視圖。
[0020]圖6為本發(fā)明所述具有變胞功能的六自由度起重機的上極限位置第一變胞形態(tài)工作狀態(tài)舉升和翻轉(zhuǎn)正視圖。
[0021]圖7為本發(fā)明所述具有變胞功能的六自由度起重機的變胞形態(tài)工作狀態(tài)舉升和翻轉(zhuǎn)正視圖。
[0022]圖8為本發(fā)明所述具有變胞功能的六自由