CN104692262A - 平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机 - Google Patents

平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机 Download PDF

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刘渊
夏文俊
郭小宁
李爱华
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Abstract

本发明公开了一种平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机，包括车架、吊臂和吊臂举升机构，其中，吊臂包括转动臂和举升臂；吊臂举升机构包括分别位于转动臂两侧的前连杆组件和后连杆组件，前连杆组件包括前摇杆和前连杆，前摇杆的下端与车架的前部铰连，前连杆的下端铰连于前摇杆的上端，上端铰连于举升臂的臂体上；后连杆组件包括设于车架后方的后连杆、后摇杆、举升连杆和转臂连杆，转动臂和后摇杆的下端分别与车架的中部和后部铰连，举升连杆与转臂连杆的上端铰连，后连杆的上端与转动支架铰连，其下端与举升连杆上端以及转臂连杆的上端形成复合铰链。本发明提供的起重机，降低了维护以及保养费用的同时，其输出轨迹灵活多变。

Description

平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机
技术领域
本发明涉及起重设备技术领域，尤其涉及一种平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机。
背景技术
集装箱正面吊运起重机（集装箱正面吊）是一种重要的港口机械，具有操作方便，堆码层数高等优点，在各类港口集装箱搬运、码垛和运输等作业中发挥了重要的作业。如CN103332220A、CN101723256A、CN202322093U、CN2773035、CN201890746U公开的集装箱正面吊运起重机，均是通过伸缩油缸、俯仰油缸的联合驱动完成工作任务。
上述集装箱正面吊为纯液压传动式。液压式存在着零部件加工装配精度要求高，维护、保养陈本高，寿命不长，漏油等传统技术缺陷。并且，这类传统开链式串联结构的起重机因其自身结构的限制，存在着构件笨重、刚性差、惯量大、关节误差积累等问题，动力学性能较差。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机，旨在降低维护以及保养费用的同时，使其输出轨迹灵活多变。
为实现上述目的，本发明提供一种平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机，包括车架以及安装于所述车架上的吊臂和吊臂举升机构，其中，
所述吊臂包括转动臂和举升臂，所述转动臂的下端与所述车架的中部铰连，所述转动臂的上端与转动支架铰接，所述举升臂的后端铰连于所述转动支架上，前端与集装箱夹紧装置铰连；
所述吊臂举升机构包括分别位于所述转动臂两侧的前连杆组件和后连杆组件，所述前连杆组件包括位于所述举升臂下方的前摇杆和前连杆，所述前摇杆的下端与所述车架的前部铰连，所述前连杆的下端铰连于所述前摇杆的上端，上端铰连于所述举升臂的臂体上；所述后连杆组件包括设于所述车架后方的后连杆、后摇杆、举升连杆和转臂连杆，所述转动臂和后摇杆的下端分别与所述车架的中部和后部铰连，所述举升连杆的上端与所述转臂连杆的上端铰连，所述后连杆的上端与所述转动支架铰连，其下端与所述举升连杆上端以及转臂连杆的上端形成复合铰链，所述转动臂、前摇杆和后摇杆上均安装有驱动机构。
优选地，所述前摇杆和后摇杆的驱动机构均为伺服电机。
优选地，所述转动支架为三角架，该三角架的三个角分别与举升臂、后连杆以及转动臂铰接。
本发明提出的平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机，通过吊臂举升机构的位置变化实现转动臂的转动和举升臂的伸缩，最终通过夹紧装置对集装箱的抓取、吊运和卸货。本发明提出的起重机具有三个自由度，由三个驱动机构对举升臂、后连杆以及转动臂进行联合驱动，相对于两个自由度而言，本起重机的输出轨迹更加灵活多变，其工作任务适应性强，效率高，具有更大的动力输出和更高的可靠性。另外，本起重机因为是通过连杆机构实现吊运、起重任务，能有效克服传统液压式集装箱正面吊运起重机加工装配要求高，寿命不长，漏油等技术缺陷，且整机造价低廉，维护保养成本低。另外，本起重机整体结构为外转动副驱动和连杆铰接传动的形式，所有驱动机构均安装在车架上，从而有效降低了各构件的重量，具有运动惯量小、轨迹输出灵活、动作灵敏以及精度高等优点。
附图说明
图1为本发明平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机优选实施例的结构示意图；
图2为图1所示的起重机处于初始或复位工作状态时的结构示意图；
图3为图1所示的起重机处于伸出抓取工作状态时的结构示意图；
图4为图1所示的起重机处于吊运工作状态时的结构示意图。
图号：1-后摇杆；2-举升连杆；3-转臂连杆；4-后连杆；5-转动臂；6-三角架；7-举升臂；8-前连杆；9-前摇杆；10-集装箱夹紧装置；11-车架。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1，图1为本发明平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机优选实施例的结构示意图。
本优选实施例中，一种平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机，包括车架11以及安装于车架11上的吊臂和吊臂举升机构，其中，
吊臂包括转动臂5和举升臂7，转动臂5的下端与车架11的中部铰连，转动臂5的上端与转动支架铰接，举升臂7的后端铰连于转动支架上，前端与集装箱夹紧装置10铰连；
吊臂举升机构包括分别位于转动臂5两侧的前连杆组件和后连杆组件，前连杆组件包括位于举升臂7下方的前摇杆9和前连杆8，前摇杆9的下端与车架11的前部铰连，前连杆8的下端铰连于前摇杆9的上端，上端铰连于举升臂7的臂体上；后连杆组件包括设于车架11后方的后连杆4、后摇杆1、举升连杆2和转臂连杆3，转动臂5和后摇杆1的下端分别与车架11的中部和后部铰连，举升连杆2的上端与转臂连杆3的上端铰连，后连杆4的上端与转动支架铰连，其下端与举升连杆2上端以及转臂连杆3的上端形成复合铰链，转动臂5、前摇杆9和后摇杆1上均安装有驱动机构。
前举升机构和后举升机构中所有杆件都采用细方形截面钢管即可。转动臂5和举升臂7均需采用粗矩形截面钢管。本实施例中，转动支架为三角架6，三角架6的三个角分别与举升臂7、后连杆4以及转动臂5铰接。
进一步地，前摇杆9和后摇杆1的驱动机构均为伺服电机，以利于实现前摇杆9和后摇杆1的自动化控制。转动臂5的驱动机构采用普通电机（非伺服电机）即可，以节省成本。
本起重机的工作过程如下：如图2所示，当本起重机处于准备工作的初始状态时，转动臂5处于竖直状态，举升臂7向内回缩。如图3所示，在吊臂举升机构的作用下，转动臂5向前方倾斜，举升臂7向外接***伸，对正前方集装箱进行抓取作业。如图4所示，本起重机在吊臂举升机构的作用下，转动臂5和举升臂7同时举升，完成对正前方集装箱的举升作业。在吊臂举升机构的作用下，转动臂5回摆，举升臂7同时下降往回缩完成卸载任务后，复位到如图2所示的初始状态，从而完成了一次吊运循环。
本实施例提出的平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机，通过吊臂举升机构的位置变化实现转动臂5的转动和举升臂7的伸缩，最终通过集装箱夹紧装置10对集装箱的抓取、吊运和卸货。本发明提出的起重机具有三个自由度，由三个驱动机构对举升臂7、后连杆4以及转动臂5进行联合驱动，相对于两个自由度而言，本起重机的输出轨迹更加灵活多变，其工作任务适应性强，效率高，具有更大的动力输出和更高的可靠性。另外，本起重机因为是通过连杆机构实现吊运、起重任务，能有效克服传统液压式集装箱正面吊运起重机加工装配要求高，寿命不长，漏油等技术缺陷，且整机造价低廉，维护保养成本低。另外，本起重机整体结构为外转动副驱动和连杆铰接传动的形式，所有驱动机构均安装在车架11上，从而有效降低了各构件的重量，其具有运动惯量小、轨迹输出灵活、动作灵敏以及精度高等优点。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机，其特征在于，包括车架以及安装于所述车架上的吊臂和吊臂举升机构，其中，
所述吊臂包括转动臂和举升臂，所述转动臂的下端与所述车架的中部铰连，所述转动臂的上端与转动支架铰接，所述举升臂的后端铰连于所述转动支架上，前端与集装箱夹紧装置铰连；
所述吊臂举升机构包括分别位于所述转动臂两侧的前连杆组件和后连杆组件，所述前连杆组件包括位于所述举升臂下方的前摇杆和前连杆，所述前摇杆的下端与所述车架的前部铰连，所述前连杆的下端铰连于所述前摇杆的上端，上端铰连于所述举升臂的臂体上；所述后连杆组件包括设于所述车架后方的后连杆、后摇杆、举升连杆和转臂连杆，所述转动臂和后摇杆的下端分别与所述车架的中部和后部铰连，所述举升连杆的上端与所述转臂连杆的上端铰连，所述后连杆的上端与所述转动支架铰连，其下端与所述举升连杆上端以及转臂连杆的上端形成复合铰链，所述转动臂、前摇杆和后摇杆上均安装有驱动机构。
2.根据权利要求1所述的平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机，其特征在于，所述前摇杆和后摇杆的驱动机构均为伺服电机。
3.根据权利要求1或2所述的平面三自由度连杆闭链式可控集装箱正面吊运起重机，其特征在于，所述转动支架为三角架，该三角架的三个角分别与举升臂、后连杆以及转动臂铰接。
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