CN108356345B - 一种运用单自由度变形机构的钳剪抓多功能工程属具 - Google Patents
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Abstract
一种运用单自由度变形机构的钳剪抓多功能工程属具,为对称结构,包括钳剪装置、抱抓装置、分离变形装置;包括两个液压缸、一个基座、两个分离基座、驱动液压缸、液压剪刀具、抱抓连杆、抱抓手爪、分离连杆、基座导杆、基座滑块、分离滑块、第一连接杆、第二连接杆、分离滑块轨道槽。本发明利用双滑块机构实现抱抓装置与钳剪装置的相对移动,实现了快速完成由钳剪装置到抱抓装置的转换,并且在各工作状态下满足工作要求,没有发生运动干涉。
Description
技术领域
本发明涉及机械设计、液压控制抗震减灾技术领域,具体属于一种多杆的多功能工程属具。
背景技术
近年来,地震灾害频发,国家经济建设和人民生命财产安全遭到破坏和损失。故使用高效的震后救灾设备进行灾区的破拆工作有着重要意义。参考目前抗震救灾救援可以看出,液压破碎钳和抓石器在救险救灾的破拆工作中都起到了重要作用,所以实现一机多用对于灾后的破拆工作或者经济建设都具有极其重要的现实意义。目前,在同一台救援设备上实现多功能操作采用的结构多为双臂结构,具体实现为单一机械臂装有单一属具进行工作。这种方案存在操作不便、制造困难、造价高昂等缺点。现需要设计一种新型属具,具备多种功能。
发明内容
本发明目的是实现一种属具同时具有破碎、剪切以及抱抓功能。克服目前技术障碍,实现在一种属具上具备多种功能,并设计合理。
一种运用单自由度变形机构的钳剪抓多功能工程属具,其特征在于,包括两个液压缸(1)、一个基座(2)、两个分离基座(3)、驱动液压缸(4)、液压剪刀具(5)、抱抓连杆(6)、抱抓手爪(7)、分离连杆(8)、基座导杆(9)、基座滑块(10)、分离滑块(11)、第一连接杆(12)、第二连接杆(13)、分离滑块轨道槽(14);
液压剪刀具(5)的外观整体为一侧面带齿的三角平板结构,三个角分别为A、B、C,A、C角连线的侧面带有齿;抱抓手爪(7)外观整体为三角平板结构,三个角分别为A、B、C,其中一个角C带有勾,作为手爪尖端;液压剪刀具(5)和抱抓手爪(7)分别为成对相互配合的;
两个液压缸(1)轴向平行在一平面且一端交错相对放置,交错相对的一端分别与一个分离基座(3)的上部固定,两个液压缸(1)的另一端分别固定在基座(2)上,两个液压缸(1)工作运动时,可推动两个分离基座(3)分别沿两个液压缸(1)的轴向运动,两个分离基座(3)运动方向相反;
记两个液压缸(1)的轴向方向为左右方向,为X轴方向,竖直方向为Y轴方向,垂直X轴和Y轴的方向为Z轴,也为钳剪抓多功能工程属具的轴向方向;分离基座(3)为沿Y轴对称结构;分离基座(3)下端沿Z轴有三角形缺失;分离基座(3)的中间部分和下部分沿X轴方向的两侧面分别带有凹槽;
针对X轴向一侧的结构,分离基座(3)的下部分有沿Z轴方向的通孔,通孔内安装有第一连接杆(12),第一连接杆(12)与Z轴平行,分离基座(3)的最下端的凹槽内通过铰链与液压剪刀具(5)的一个端角A连接,分离基座(3)与液压剪刀具(5)角A铰连的位置在Z轴方向低于第一连接杆(12);分离基座(3)中间部分的凹槽与驱动液压缸(4)的一端固定,驱动液压缸(4)的另一端通过铰链与液压剪刀具(5)的一个端角B连接;分离基座(3)、驱动液压缸(4)、液压剪刀具(5)组成三杆结构;分离基座(3)沿Z轴方向的外侧第一连接杆(12)通过分离连杆(8)与抱抓手爪(7)的一个角A通过铰链连接,抱抓手爪(7)角A的沿Z轴方向的外侧有凸出的分离滑块(11),分离滑块(11)位于竖直长方形分离滑块轨道槽(14)内,能够上下滑动,分离滑块轨道槽与基座(2)固定在一起;抱抓手爪(7)角B设有沿Z轴方向的通孔,通孔内安装贯穿有第二连接杆(13),第二连接杆(13)与Z轴平行,液压剪刀具(5)角B与第二连接杆(13)之间采用抱抓连杆(6)连接,液压剪刀具(5)角B与抱抓连杆(6)连接采用铰链连接,第二连接杆(13)与抱抓连杆(6)之间为可转动连接;
分离基座(3)沿Z轴方向的一个外侧面固定有一凸起的基座滑块(10),基座滑块(10)内部设有沿X轴方向的通孔,通孔内安装贯穿有基座导杆(9),基座导杆(9)与X轴平行,基座导杆(9)的两端固定到基座(2)上。
抱抓手爪(7)是沿Z轴方向平行的多对抱抓手爪。
本多功能工程属具具有钳剪装置、抱抓装置、分离变形装置功能;
作为钳剪装置工作时,分离基座(3)与基座(2)一体,此时,分离基座(3)视为机架与驱动液压缸(4)、液压剪刀具(5)组成四杆机构,驱动液压缸(4)提供动力,推动液压剪刀具(5)完成剪切、破碎功能。
作为抱抓装置工作时,分离滑块(11)、分离基座(3)与基座(2)一体,视为机架,此时,依旧以驱动液压缸(4)为动力,借助液压剪刀具(5)的转动,使以液压剪刀具(5)和抱抓手爪(7)为连架杆,抱抓连杆(6)为连杆的四杆机构运动,驱动抱抓手爪(7)完成抱抓功能;
作为分离变形装置运动时,需锁死驱动液压缸(4),即钳剪装置为一个构件;液压缸(1)作为分离变形时的驱动,那么分离变形装置为双滑块机构;
两滑块位置的改变使以液压剪刀具和抱抓手爪为连架杆,抱抓连杆为连杆的四杆机构的构型发生变化,实现属具破碎、剪切、抱抓功能的转化。
即通过双滑块的变形改变四杆机构某一杆件的尺寸和姿态,使该四杆机构其在变形前后拥有不一样的构型,并在相同原动件的驱动下,可以实现不同的运动输出,即剪切、破碎工作状态,抱抓工作状态。
本发明的有益效果如下:
本发明实现了只采用一个工程属具,有破碎、剪切及抱抓功能,并保留原有液压破碎钳的省力结构。
本发明利用双滑块机构实现抱抓装置与钳剪装置的相对移动,实现了快速完成由钳剪装置到抱抓装置的转换,并且在各工作状态下满足工作要求,没有发生运动干涉。
本发明采用了工作状态自锁的设计方案,增加了稳定性和可靠性。
本方案集成度高,结构简单,易于操作,在之前的属具设计中没有类似方案。
附图说明
图1整体装配三维主视图;
图2整体装配三维侧视图;
图3整体装配三维轴侧图;
图4钳剪装置主视图;
图5钳剪装置侧视图;
图6钳剪装置轴侧图;
图7钳剪刃口细节图;
图8抱抓装置主视图;
图9抱抓装置侧视图;
图10抱抓装置轴侧图;
图11分离变形装置主视图;
图12分离变形装置轴侧图;
图13分离滑块细节图;
图14液压缸细节图;
图15闭合状态;
图16分离状态;
图17破碎工作状态图;
图18剪切工作状态图;
图19抱抓工作状态初始位置图;
图20抱抓工作状态图;
图中:1.液压缸 2.基座,3.分离基座,4驱动液压缸,5.液压剪刀具,6.抱抓连杆,7.抱抓手爪,8.分离连杆,9.基座导轨,10.基座滑块,11.分离滑块,12.第一连接杆,13.第二连接杆,14.分离滑块轨道槽。
具体实施方式
下面结合附图说明下具体实施方式,但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
如图1,2,3,一种多功能工程属具由钳剪装置、抱抓装置、分离变形装置组成。该属具有三种运动状态:剪切、破碎工作状态;抱抓工作状态;分离变形运动状态。
如图15,16,属具处于分离变形运动状态。分离变形运动前需锁死驱动液压缸4,根据图4,可视钳剪装置为一个构件。
那么钳剪装置、分离连杆8、基座2与分离滑块11组成双滑块机构。如图15,16,钳剪装置、分离连杆8,抱抓连杆6和抱抓手爪7又形成abcd四杆机构。为了便于理解,不把基座2视为机架,而把钳剪装置A视为机架。液压缸1推出,使钳剪装置沿基座导轨3方向移动。基座2相对钳剪装置的平移使分离连杆8绕c点转动,分离连杆8的转动使abcd四杆机构运动,导致抱抓手爪5与液压剪刀具5的相对位置的发生改变,即abed四杆的姿态和be的杆长发生改变。当液压缸1到达合适的位置时,锁死液压缸1,完成分离动作,液压缸1反向驱动,则实现闭合运动。如图15为完成闭合动作后的属具;如图16,为完成分离动作后的属具。
如图1,17多功能属具处于剪切、破碎工作状态。在剪切、破碎工作前,需使属具完成闭合动作,并锁死液压缸1。那么分离基座3和基座2可视为一个构件。分离基座3与驱动液压缸4、液压剪刀具5组成四杆机构,驱动液压缸4为动力源,推动液压剪刀具5完成剪切、破碎功能。
如图18,此时,钳剪装置处于剪切工作工作状态,利用液压剪刀具5内侧的剪切刃口进行剪切工作。如图1,17,钳剪装置处于破碎工作状态,利用外侧的钳口进行破碎工作。
如图19,20,多功能属具处于抱抓工作状态。在抱抓工作前,需使属具完成分离动作,并锁死液压缸1。那么分离基座3、分离滑块11和基座2不会发生相对运动。液压剪刀具5、抱抓手爪7和抱抓连杆6形成abed四杆机构。驱动液压缸4作为主要动力源,推动液压剪刀具5转动,带动抱抓手爪7转动,即通过驱动液压缸4推动连架杆ed绕e点转动,通过abed四杆机构传动,使连架杆ab绕b点转动,实现抱抓功能。
Claims (3)
1.一种运用单自由度变形机构的钳剪抓多功能工程属具,其特征在于,包括两个液压缸(1)、一个基座(2)、两个分离基座(3)、驱动液压缸(4)、液压剪刀具(5)、抱抓连杆(6)、抱抓手爪(7)、分离连杆(8)、基座导杆(9)、基座滑块(10)、分离滑块(11)、第一连接杆(12)、第二连接杆(13)、分离滑块轨道槽(14);
液压剪刀具(5)的外观整体为一侧面带齿的三角平板结构,三个角分别为A、B、C,A、C角连线的侧面带有齿;抱抓手爪(7)外观整体为三角平板结构,三个角分别为A、B、C,其中一个角C带有勾,作为手爪尖端;液压剪刀具(5)和抱抓手爪(7)分别为成对相互配合的;
两个液压缸(1)轴向平行在一平面且一端交错相对放置,交错相对的一端分别与一个分离基座(3)的上部固定,两个液压缸(1)的另一端分别固定在基座(2)上,两个液压缸(1)工作运动时,可推动两个分离基座(3)分别沿两个液压缸(1)的轴向运动,两个分离基座(3)运动方向相反;
记两个液压缸(1)的轴向方向为左右方向,为X轴方向,竖直方向为Y轴方向,垂直X轴和Y轴的方向为Z轴,也为钳剪抓多功能工程属具的轴向方向;分离基座(3)为沿Y轴对称结构;分离基座(3)下端沿Z轴有三角形缺失;分离基座(3)的中间部分和下部分沿X轴方向的两侧面分别带有凹槽;
针对X轴向一侧的结构,分离基座(3)的下部分有沿Z轴方向的通孔,通孔内安装有第一连接杆(12),第一连接杆(12)与Z轴平行,分离基座(3)的最下端的凹槽内通过铰链与液压剪刀具(5)的一个端角A连接,分离基座(3)与液压剪刀具(5)角A铰连的位置在Z轴方向低于第一连接杆(12);分离基座(3)中间部分的凹槽与驱动液压缸(4)的一端固定,驱动液压缸(4)的另一端通过铰链与液压剪刀具(5)的一个端角B连接;分离基座(3)、驱动液压缸(4)、液压剪刀具(5)组成三杆结构;分离基座(3)沿Z轴方向的外侧第一连接杆(12)通过分离连杆(8)与抱抓手爪(7)的一个角A通过铰链连接,抱抓手爪(7)角A的沿Z轴方向的外侧有凸出的分离滑块(11),分离滑块(11)位于竖直长方形分离滑块轨道槽(14)内,能够上下滑动,分离滑块轨道槽与基座(2)固定在一起;抱抓手爪(7)角B设有沿Z轴方向的通孔,通孔内安装贯穿有第二连接杆(13),第二连接杆(13)与Z轴平行,液压剪刀具(5)角B与第二连接杆(13)之间采用抱抓连杆(6)连接,液压剪刀具(5)角B与抱抓连杆(6)连接采用铰链连接,第二连接杆(13)与抱抓连杆(6)之间为可转动连接;
分离基座(3)沿Z轴方向的一个外侧面固定有一凸起的基座滑块(10),基座滑块(10)内部设有沿X轴方向的通孔,通孔内安装贯穿有基座导杆(9),基座导杆(9)与X轴平行,基座导杆(9)的两端固定到基座(2)上。
2.按照权利要求1所述的一种运用单自由度变形机构的钳剪抓多功能工程属具,其特征在于,抱抓手爪(7)是沿Z轴方向平行的多对抱抓手爪。
3.按照权利要求1所述的一种运用单自由度变形机构的钳剪抓多功能工程属具,其特征在于,该属具有三种运动状态:剪切、破碎工作状态,抱抓工作状态,分离变形运动状态;分别对应作为钳剪装置、抱抓装置、分离变形装置功能装置;
作为钳剪装置工作时,分离基座(3)与基座(2)一体,此时,分离基座(3)视为机架与驱动液压缸(4)、液压剪刀具(5)组成四杆机构,驱动液压缸(4)提供动力,推动液压剪刀具(5)完成剪切、破碎功能;
作为抱抓装置工作时,分离滑块(11)、分离基座(3)与基座(2)一体,视为机架,此时,依旧以驱动液压缸(4)为动力,借助液压剪刀具(5)的转动,使以液压剪刀具(5)和抱抓手爪(7)为连架杆,抱抓连杆(6)为连杆的四杆机构运动,驱动抱抓手爪(7)完成抱抓功能;
作为分离变形装置运动时,需锁死驱动液压缸(4),即钳剪装置为一个构件;液压缸(1)作为分离变形时的驱动,那么分离变形装置为双滑块机构;
两滑块位置的改变使以液压剪刀具和抱抓手爪为连架杆,抱抓连杆为连杆的四杆机构的构型发生变化,实现属具破碎、剪切、抱抓功能的转化。
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