CN107055377B - 仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构，包括顶部模块、底部模块和中部模块；底部模块由两个平面六杆机构构成，单个平面六杆机构包括杆AH、杆AB、杆BG、杆GF、杆FE和杆CD；两个平面六杆机构共用杆AB，且沿杆AB的中垂线对称；杆与杆连接处均为铰接；底部模块的杆FE用杆FK替换，长度等于杆AH，即为中部模块的结构；将中部模块的杆AH从铰接点E点以外的部分截掉，记为杆AE，即为顶部模块的结构；底部模块、中部模块、顶部模块依次铰接；同时中部模块可为多个。该仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构，其运动稳定性好、力承载能力和空间利用率高、易于模块化制造和装配且仅存在转动副。

Description

仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构
技术领域
本发明涉及机械工程领域，具体涉及一种仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构。
背景技术
工业生产中.为解决不同作业面或工作面之间的高度差问题，剪叉式升降机构被广泛应用于机械、城建、运输、石油、电力、邮电等行业，目前主要有滚珠丝杠式、动滑轮式、连杆式和液压缸直推式等多种类型，但不同种类的剪叉式可伸缩/可升降机构却具有相同的基本工作原理，即通过驱动剪刀叉的开合来改变动静平台之间的高度差。在剪刀叉开合的过程中，连接剪臂与动静平台的高副或移动副在较大外部载荷的作用下会加速磨损并影响机构的可靠性和使用寿命；此外，在某些极端工作条件下，如高温差环境、砂石环境、泥沙工况等，剪臂与动静平台之间的高副或移动副可能会因发生卡死现象而使得整个机构无法正常工作。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构，其运动稳定性好、力承载能力和空间利用率高、易于模块化制造和装配且仅存在转动副。
为此，本发明的技术方案如下：
一种仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构，包括顶部模块、底部模块和中部模块；
所述底部模块由两个平面六杆机构构成，单个所述平面六杆机构包括杆AH、杆AB、杆BG、杆GF、杆FE和杆CD；两个平面六杆机构共用杆AB，且沿杆AB的中垂线对称；
所述杆AB的第一端点和杆AH的第一端点铰接，其连接点标记为A；
所述杆AB的第二端点和杆BG的第一端点铰接，其连接点标记为B；
所述杆CD的第一端点和杆BG上的一点铰接，其连接点标记为C；
所述杆CD的第二端点和杆AH上的一点铰接，其连接点标记为D；
所述杆BG的第二端点和杆GF的第一端点铰接，其连接点标记为G；
所述杆GF的第二端点和杆FE的第一端点铰接，其连接点标记为F；
所述杆FE的第二端点和杆AH的中点铰接，其连接点标记为E；
其中，杆AH的长度为杆GF长度的2/k倍；杆AB的长度为杆GF长度的(1-k2)/k2倍；杆BG的长度为杆GF长度的1/k2倍；杆FE的长度为杆GF长度的1/k倍；杆CD的长度为杆GF长度的(1-k2)/k倍；0＜k＜1；并且，点D距点A的长度等于杆CD的长度；点C距点B的长度等于杆AB的长度；
所述底部模块的杆FE从E点向外延伸至K点，记为杆FK，E点为杆FK的中点，其它结构不变，即为所述中部模块的结构；
将所述中部模块的杆AH从铰接点E点以外的部分截掉，记为杆AE，其它结构不变，即为所述顶部模块的结构；
所述底部模块的杆AH的第二个端点与所述中部模块的杆FK的K点铰接；所述中部模块的杆AB的两个端点分别铰接在所述底部模块的两个F点上；
所述顶部模块的杆FK的K点与所述中部模块AH的第二端点铰接；所述顶部模块的杆AB的两个端点分别铰接在所述中部模块的两个F点上。
进一步，所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构的中部模块有两个或多个，相邻中部模块的杆FK的K点与杆AH的第二个端点铰接。
进一步，所述底部模块不包括杆AB。
利用所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构进行升降的装置，包括两个或多个平行设置的所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构、动平台、静平台以及驱动装置，所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构的底部模块的A、B点铰接在所述静平台上；所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构的顶部模块的F点铰接在所述动平台上；所述驱动装置驱动所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构伸展或压缩。优选，底部模块固定在静平台上的A、B点的距离等于顶部模块固定在动平台上的两个F点之间的距离，还等于杆AB的长度。
进一步，所述驱动装置为直线驱动装置，所述直线驱动装置的顶部设置有顶板，该顶板设置于相邻的两剪叉式可伸缩/可升降机构的中部模块的杆AB上；该直线驱动装置为直动电机、液压推杆或气压推杆。
进一步，所述驱动装置为旋转电机，所述旋转电机的输出轴固定在所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构的底部模块的A或B点处，带动杆AH转动。
本申请的技术方案具有如下优点：
1、本申请提出的仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构与传统剪叉式可伸缩/可升降机构相比，仅含有转动副，具有运动范围大，使用寿命长、加工制造方便、不易卡死等优点；
2、与传统剪叉式可伸缩/可升降机构相比，该仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构运动过程中动平台和静平台所受支撑力的作用点均不发生变化，采用对称支撑结构，具有承载能力高、力传递性能好等优点；
3、与通过移动副实现伸缩或升降的机构相比，该仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构在占地面积不变的情况下，可通过改变中部模块的安装数量实现机构最大伸缩量或升降高度的变化，更容易实现反向驱动；
4、动平台相对静平台作精确直线运动，动平台的运动精度和定位精度高，运动平稳性和操控性好。
附图说明
图1为本申请提供的仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构的结构示意图；
图2为本申请提供的仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构的一种实施例的结构示意图；
图3为底部模块结构示意图；
图4为中部模块结构示意图；
图5为顶部模块结构示意图；
图6为利用该仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构进行升降的装置处于伸展状态的结构示意图；
图7为利用该仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构进行升降的装置处于收缩状态的结构示意图；
图8为静平台的结构示意图；
图9为动平台的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细描述。
如图1所示，一种仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构，包括顶部模块、底部模块和中部模块；
如图3所示，底部模块由两个平面六杆机构构成，单个平面六杆机构包括杆AH、杆AB、杆BG、杆GF、杆FE和杆CD；两个平面六杆机构共用杆AB，且沿杆AB的中垂线对称；
杆AB的第一端点和杆AH的第一端点铰接，其连接点标记为A；
杆AB的第二端点和杆BG的第一端点铰接，其连接点标记为B；
杆CD的第一端点和杆BG上的一点铰接，其连接点标记为C；
杆CD的第二端点和杆AH上的一点铰接，其连接点标记为D；
杆BG的第二端点和杆GF的第一端点铰接，其连接点标记为G；
杆GF的第二端点和杆FE的第一端点铰接，其连接点标记为F；
杆FE的第二端点和杆AH的中点铰接，其连接点标记为E；
其中，杆AH的长度为杆GF长度的2/k倍；杆AB的长度为杆GF长度的(1-k2)/k2倍；杆BG的长度为杆GF长度的1/k2倍；杆FE的长度为杆GF长度的1/k倍；杆CD的长度为杆GF长度的(1-k2)/k倍；0＜k＜1，在附图中k＝0.5；并且，点D距点A的长度等于杆CD的长度；点C距点B的长度等于杆AB的长度；
底部模块的杆FE从E点向外延伸至K点，记为杆FK，E点为杆FK的中点，其它结构不变，即为中部模块的结构，如图4所示；
将中部模块的杆AH从铰接点E点以外的部分截掉，记为杆AE，其它结构不变，即为顶部模块的结构，如图5所示；
底部模块的杆AH的第二个端点与中部模块的杆FK的K点铰接；中部模块的杆AB的两个端点分别铰接在底部模块的两个F点上；
顶部模块的杆FK的K点与中部模块AH的第二端点铰接；顶部模块的杆AB的两个端点分别铰接在中部模块的两个F点上。
如图2所示，该仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构的中部模块有两个或多个，相邻中部模块的杆FK的K点与杆AH的第二个端点铰接。
底部模块不包括杆AB，安装时，直接将A、B点铰接在底座上即可。
如图6、7所示，利用仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构进行升降的装置，包括两个或多个平行设置的仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构、动平台、静平台以及驱动装置，仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构的底部模块的A、B点铰接在静平台上；仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构的顶部模块的F点铰接在动平台上；驱动装置驱动仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构伸展或压缩。底部模块固定在静平台上的A、B点的距离等于顶部模块固定在动平台上的两个F点之间的距离，还等于杆AB的长度。
驱动装置为直线驱动装置，直线驱动装置的顶部设置有顶板，该顶板设置于相邻的两剪叉式可伸缩/可升降机构的中部模块的杆AB上；该直线驱动装置为直动电机、液压推杆或气压推杆。或者驱动装置为旋转电机，旋转电机的输出轴固定在仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构的底部模块的A或B点处，带动杆AH转动。

Claims (7)

1.一种仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构，包括顶部模块、底部模块和中部模块；其特征在于：
所述底部模块由两个平面六杆机构构成，单个所述平面六杆机构包括杆AH、杆AB、杆BG、杆GF、杆FE和杆CD；两个平面六杆机构共用杆AB，且沿杆AB的中垂线对称；
所述杆AB的第一端点和杆AH的第一端点铰接，其连接点标记为A；
所述杆AB的第二端点和杆BG的第一端点铰接，其连接点标记为B；
所述杆CD的第一端点和杆BG上的一点铰接，其连接点标记为C；
所述杆CD的第二端点和杆AH上的一点铰接，其连接点标记为D；
所述杆BG的第二端点和杆GF的第一端点铰接，其连接点标记为G；
所述杆GF的第二端点和杆FE的第一端点铰接，其连接点标记为F；
所述杆FE的第二端点和杆AH的中点铰接，其连接点标记为E；
其中，杆AH的长度为杆GF长度的2/k倍；杆AB的长度为杆GF长度的(1-k2)/k2倍；杆BG的长度为杆GF长度的1/k2倍；杆FE的长度为杆GF长度的1/k倍；杆CD的长度为杆GF长度的(1-k2)/k倍；0＜k＜1；并且，点D距点A的长度等于杆CD的长度；点C距点B的长度等于杆AB的长度；
所述底部模块的杆FE从E点向外延伸至K点，记为杆FK，E点为杆FK的中点，其它结构不变，即为所述中部模块的结构；
将所述中部模块的杆AH从铰接点E点以外的部分截掉，记为杆AE，其它结构不变，即为所述顶部模块的结构；
所述底部模块的杆AH的第二个端点与所述中部模块的杆FK的K点铰接；所述中部模块的杆AB的两个端点分别铰接在所述底部模块的两个F点上；
所述顶部模块的杆FK的K点与所述中部模块AH的第二端点铰接；所述顶部模块的杆AB的两个端点分别铰接在所述中部模块的两个F点上。
2.如权利要求1所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构，其特征在于：所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构的中部模块有两个或多个，相邻中部模块的杆FK的K点与杆AH的第二个端点铰接。
3.如权利要求1所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构，其特征在于：所述底部模块不包括杆AB。
4.利用如权利要求1或2或3所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构进行升降的装置，其特征在于：包括两个或多个平行设置的所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构、动平台、静平台以及驱动装置，所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构的底部模块的A、B点铰接在所述静平台上；所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构的顶部模块的F点铰接在所述动平台上；所述驱动装置驱动所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构伸展或压缩。
5.如权利要求4所述装置，其特征在于：所述底部模块固定在静平台上的A、B点的距离等于顶部模块固定在动平台上的两个F点之间的距离，还等于杆AB的长度。
6.如权利要求4所述装置，其特征在于：所述驱动装置为直线驱动装置，所述直线驱动装置的顶部设置有顶板，该顶板设置于相邻的两剪叉式可伸缩/可升降机构的中部模块的杆AB上；该直线驱动装置为直动电机、液压推杆或气压推杆。
7.如权利要求4所述装置，其特征在于：所述驱动装置为旋转电机，所述旋转电机的输出轴固定在所述仅含转动副的剪叉式可伸缩/可升降机构的底部模块的A或B点处，带动杆AH转动。
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