CN102720226B - 运动冗余正铲挖掘工作装置 - Google Patents

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Abstract

一种运动冗余正铲挖掘工作装置，其包括有机架、动臂、斗杆、铲斗、强力三角、斗杆液压缸、铲斗液压缸、动臂液压缸、辅助液压缸，其中，机架与动臂下端铰接，该动臂的上端与斗杆的一端铰接，该斗杆的另一端与铲斗的一部位连接，它们之间分别由铲斗液压缸、斗杆液压缸、动臂液压缸、辅助液压缸及强力三角相连，且连接方式有四种。本发明具有运动冗余特性、驱动力臂大、能耗低的特点。

Description

运动冗余正铲挖掘工作装置
技术领域
本发明涉及一种挖掘机，特别是一种用于正铲液压挖掘机的工作装置。
背景技术
大型正铲液压挖掘机是露天煤矿采掘的主要工具，其挖掘工作装置是完成挖掘机各项功能的主要构件，国内对液压正铲挖掘机工作装置的研究较少，中国专利CN200520035287.8涉及一种液压挖掘机正铲作业装置水平推压机构，特点是铲斗液压缸活塞杆与动臂前端铰接，斗杆后部与动臂前端铰接，铲斗与斗杆前端铰接，铲斗与铲斗液压缸缸筒端部铰接，铰点在空中构成了四边形结构的四杆机构。国外的主要生产厂家有特雷克斯(Terex),卡特彼勒 (CATERPILLR)、日立(HITACHI)和利勃海尔(LIEBHERR)等。其中影响力较大的是特雷克斯(Terex)公司生产的含有“强力三角”构件的液压挖掘机。虽然国外的厂家的正铲液压挖掘机技术较为成熟，但他们的产品结构较为单一，驱动力臂小而导致能耗大的问题始终没有得到解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能、工作空间大、能耗低的运动冗余正铲挖掘工作装置。该装置主要包括机架、动臂、强力三角、斗杆、铲斗、铲斗液压缸、斗杆液压缸、动臂液压缸、辅助液压缸。其特征在于：机架的一端与动臂的下端铰接，该动臂的上端与斗杆的一端铰接，该斗杆的另一端与铲斗的一部位铰接，一对强力三角分别铰接在上述动臂上部的两侧，该机构的四对液压缸的连接方式是以下四种之一：
第一种连接方式：一对铲斗液压缸的缸套端部与铲斗铰接，该一对铲斗液压缸的活塞杆端部与动臂铰接；一对斗杆液压缸的缸套端部与斗杆铰接，该一对斗杆液压缸的活塞杆端部与一对强力三角铰接；一对动臂液压缸的缸套端部与动臂铰接，该一对动臂液压缸的活塞杆端部与机架铰接；一对辅助液压缸的缸套端部与机架铰接；该一对辅助液压缸的活塞杆端部与一对强力三角铰接。
第二种连接方式：一对铲斗液压缸的缸套端部与铲斗铰接，该一对铲斗液压缸的活塞杆端部与一对强力三角铰接；一对斗杆液压缸的缸套端部与机架铰接，该一对斗杆液压缸的活塞杆端部与斗杆铰接；一对动臂液压缸的缸套端部与动臂铰接，该一对动臂液压缸的活塞杆端部与机架铰接；一对辅助液压缸的缸套端部与动臂铰接；该一对辅助液压缸的活塞杆端部与一对强力三角铰接。
第三种连接方式：一对铲斗液压缸的缸套端部与铲斗铰接，该一对铲斗液压缸的活塞杆端部与一对强力三角铰接；一对斗杆液压缸的缸套端部与斗杆铰接，该一对斗杆液压缸的活塞杆端部与动臂铰接；一对动臂液压缸的缸套端部与动臂铰接，该一对动臂液压缸的活塞杆端部与机架铰接；一对辅助液压缸的缸套端部与机架铰接；该一对辅助液压缸的活塞杆端部与一对强力三角铰接。
第四种连接方式：一对铲斗液压缸的缸套端部与一对强力三角铰接，该一对铲斗液压缸的活塞杆端部与铲斗铰接；一对斗杆液压缸的缸套端部与机架铰接，该一对斗杆液压缸的活塞杆端部与斗杆铰接；一对动臂液压缸的缸套端部与动臂铰接，该一对动臂液压缸的活塞杆端部与机架铰接；一对辅助液压缸的缸套端部与一对强力三角铰接；该一对辅助液压缸的活塞杆端部与机架铰接。
上述各驱动液压缸的缸套与活塞杆位置可以互换。在保证杆件数目和杆件之间相互连接关系不变的情况下，各杆件的形状和尺寸可根据实际情况变化。
本发明中铲斗的自由度为3，工作装置的自由度为4，驱动数目为4，驱动数目大于铲斗自由度，这样的工作装置具有运动冗余特性。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
（1）驱动力臂大，较小的驱动力便能驱动负载，从而能降低能耗。
（2）具有运动冗余特性，可以避开机器人内部奇异位形，较好的灵活性、避障能力及动力特性。
（3）能较好地优化举升的驱动力或挖掘的驱动力。
附图说明
图1是本发明实施例1的立体示意简图。
图2是本发明实施例2的立体示意简图。
图3是本发明实施例3的立体示意简图。
图4是本发明实施例4的立体示意简图。
附图中：1-机架、2-动臂、3-强力三角、4-斗杆、5-铲斗、6-铲斗液压缸、7-斗杆液压缸、8-动臂液压缸、9-辅助液压缸。
具体实施方式
实施例1
在图1所示的一种运动冗余正铲挖掘工作装置立体示意简图中，机架1的一端与动臂2的下端通过铰链R1连接，该动臂2的上端与斗杆4的一端通过铰链R5连接，该斗杆4的另一端通过铰链R6与铲斗5的一部位连接，一对强力三角3分别通过铰链R3与动臂2的两侧连接，一对铲斗液压缸6的缸套端部通过铰链R7与铲斗5连接，该一对铲斗液压缸6的活塞杆端部通过铰链R9与动臂2连接；一对斗杆液压缸7的缸套端部通过铰链R8与斗杆4连接，该一对斗杆液压缸7的活塞杆端部通过铰链R4与一对强力三角3连接；一对动臂液压缸8的缸套端部通过铰链R10与动臂2连接，该一对动臂液压缸8的活塞杆端部通过铰链R11与机架1连接；一对辅助液压缸9的缸套端部通过铰链R12与机架1连接；该一对辅助液压缸9的活塞杆端部通过铰链R2与一对强力三角3连接。
实施例2
在图2所示的一种运动冗余正铲挖掘工作装置立体示意简图中，机架1的一端与动臂2的下端通过铰链R1连接，该动臂2的上端与斗杆4的一端通过铰链R5连接，该斗杆4的另一端通过铰链R6与铲斗5的一部位连接，一对强力三角3分别通过铰链R3与动臂2的两侧连接，一对铲斗液压缸6的缸套端部通过铰链R7与铲斗5连接，该一对铲斗液压缸6的活塞杆端部通过铰链R4与强力三角3连接；一对斗杆液压缸7的缸套端部通过铰链R9与机架1连接，该一对斗杆液压缸7的活塞杆端部通过铰链R8与斗杆4连接；一对动臂液压缸8的缸套端部通过铰链R10与动臂2连接，该一对动臂液压缸8的活塞杆端部通过铰链R11与机架1连接；一对辅助液压缸9的缸套端部通过铰链R12与动臂2连接；该一对辅助液压缸9的活塞杆端部通过铰链R2与一对强力三角3连接。
实施例3
在图3所示的一种运动冗余正铲挖掘工作装置立体示意简图中，机架1的一端与动臂2的下端通过铰链R1连接，该动臂2的上端与斗杆4的一端通过铰链R5连接，该斗杆4的另一端通过铰链R6与铲斗5的一部位连接，一对强力三角3分别通过铰链R3与动臂2的两侧连接，一对铲斗液压缸6的缸套端部通过铰链R7与铲斗5连接，该一对铲斗液压缸6的活塞杆端部通过铰链R4与强力三角3连接；一对斗杆液压缸7的缸套端部通过铰链R8与斗杆4连接，该一对斗杆液压缸7的活塞杆端部通过铰链R9与动臂2连接；一对动臂液压缸8的缸套端部通过铰链R10与动臂2连接，该一对动臂液压缸8的活塞杆端部通过铰链R11与机架1连接；一对辅助液压缸9的缸套端部通过铰链R12与机架1连接；该一对辅助液压缸9的活塞杆端部通过铰链R2与一对强力三角3连接。
实施例4
在图4所示的一种运动冗余正铲挖掘工作装置立体示意简图中，机架1的一端与动臂2的下端通过铰链R1连接，该动臂2的上端与斗杆4的一端通过铰链R5连接，该斗杆4的另一端通过铰链R6与铲斗5的一部位连接，一对强力三角3分别通过铰链R3与动臂2的两侧连接，一对铲斗液压缸6的缸套端部通过铰链R4与一对强力三角3连接，该一对铲斗液压缸6的活塞杆端部通过铰链R7与铲斗5连接；一对斗杆液压缸7的缸套端部通过铰链R9与机架1连接，该一对斗杆液压缸7的活塞杆端部通过铰链R8与斗杆4连接；一对动臂液压缸8的缸套端部通过铰链R10与动臂2连接，该一对动臂液压缸8的活塞杆端部通过铰链R11与机架1连接；一对辅助液压缸9的缸套端部通过铰链R2与一对强力三角3连接；该一对辅助液压缸9的活塞杆端部通过铰链R12与机架1连接。

Claims (2)

1.一种运动冗余正铲挖掘工作装置，其包括有机架、动臂、强力三角、斗杆、铲斗、铲斗液压缸、斗杆液压缸、动臂液压缸、辅助液压缸，其特征在于：机架的一端与动臂的下端铰接，该动臂的上端与斗杆的一端铰接，该斗杆的另一端与铲斗的一部位铰接，一对强力三角分别铰接在上述动臂上部的两侧，所述运动冗余正铲挖掘工作装置的四对液压缸的连接方式是以下四种之一：
第一种连接方式：一对铲斗液压缸的缸套端部与铲斗铰接，该一对铲斗液压缸的活塞杆端部与动臂铰接；一对斗杆液压缸的缸套端部与斗杆铰接，该一对斗杆液压缸的活塞杆端部与一对强力三角铰接；一对动臂液压缸的缸套端部与动臂铰接，该一对动臂液压缸的活塞杆端部与机架铰接；一对辅助液压缸的缸套端部与机架铰接；该一对辅助液压缸的活塞杆端部与一对强力三角铰接；
第二种连接方式：一对铲斗液压缸的缸套端部与铲斗铰接，该一对铲斗液压缸的活塞杆端部与一对强力三角铰接；一对斗杆液压缸的缸套端部与机架铰接，该一对斗杆液压缸的活塞杆端部与斗杆铰接；一对动臂液压缸的缸套端部与动臂铰接，该一对动臂液压缸的活塞杆端部与机架铰接；一对辅助液压缸的缸套端部与动臂铰接；该一对辅助液压缸的活塞杆端部与一对强力三角铰接；
第三种连接方式：一对铲斗液压缸的缸套端部与铲斗铰接，该一对铲斗液压缸的活塞杆端部与一对强力三角铰接；一对斗杆液压缸的缸套端部与斗杆铰接，该一对斗杆液压缸的活塞杆端部与动臂铰接；一对动臂液压缸的缸套端部与动臂铰接，该一对动臂液压缸的活塞杆端部与机架铰接；一对辅助液压缸的缸套端部与机架铰接；该一对辅助液压缸的活塞杆端部与一对强力三角铰接；
第四种连接方式：一对铲斗液压缸的缸套端部与一对强力三角铰接，该一对铲斗液压缸的活塞杆端部与铲斗铰接；一对斗杆液压缸的缸套端部与机架铰接，该一对斗杆液压缸的活塞杆端部与斗杆铰接；一对动臂液压缸的缸套端部与动臂铰接，该一对动臂液压缸的活塞杆端部与机架铰接；一对辅助液压缸的缸套端部与一对强力三角铰接；该一对辅助液压缸的活塞杆端部与机架铰接。
2.根据权利要求1所述的运动冗余正铲挖掘工作装置，其特征在于：各液压缸的缸套和活塞杆的位置可以互换。
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