[发明专利]一种多自由度可控机构式挖掘机构

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是一种多自由度可控机构式挖掘机构。

背景技术

挖掘机是一种常见的工程机械，主要用于各种土方施工中。其中液压挖掘机是应用最广泛的一类挖掘机，但是液压系统制造成本高，易出现漏油等问题，这些都是液压式挖掘机长期存在的棘手问题。而传统单自由度机械式挖掘机，俗称“电铲”，只能实现简单且不能变化的轨迹输出，因此不能像液压式挖掘机那样在广泛的领域获得应用。

随着电机技术的发展和控制技术的提高，可控机构为工程机械提供了广阔的发展空间，由控制电机驱动的多自由度可控机构不仅具有工作空间大、动作灵活、可完成复杂和可变的运动轨迹输出，同时还具有制造成本低，维护保养简单等优点，可控机构式挖掘机由于用多自由度连杆机构取代了液压传动，避免了液压系统加工精度要求高，维护保养成本高，容易产生漏油等问题。但是，现有可控机构式挖掘机主要依靠多自由度的连杆机构工作，以往对多自由度连杆机构进行控制，往往需要用与连杆机构自由度同等数量的控制电机进行驱动控制，大大增加了制造成本，这些缺点对多自由度可控机构在工程机械领域的应用有一定制约。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多自由度可控机构式挖掘机构，首先应具有传统液压挖掘机工作空间大、挖掘力大、受力好等优点，克服传统液压挖掘机维修保养成本高、作业噪音大、液压元件成本高、反应不够灵敏等缺点，同时，还应避免挖掘机构复杂，降低挖掘机构制造成本。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

一种多自由度可控机构式挖掘机构，包括大臂、机架、斗杆、第三主动件、第三连杆、第四连杆、铲斗、第二主动件、第二连杆、第一主动件以及第一连杆；

所述大臂为“Y”字形，大臂下端通过第六转动副连接在机架上，大臂第一上端通过第五转动副连接在斗杆上，同时大臂第一上端通过第五转动副与第三主动件一端连接，第三主动件另一端通过第九转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第十转动副与第四连杆一端连接，第四连杆另一端通过第十一转动副连接在铲斗上；

所述大臂第二上端通过第四转动副与第二主动件一端连接，第二主动件另一端通过第七转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第八转动副与斗杆一端连接，斗杆另一端通过第十二转动副与铲斗连接；

所述第五连杆一端通过第十转动副同时与第三连杆和第四连杆连接，第五连杆另一端通过第十三转动副连接在斗杆上；

所述第一主动件下端通过第一转动副连接在机架上，第一主动件上端通过第二转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第三转动副在大臂上。

工作原理与过程：

所述第一主动件、第二主动件和第三主动件分别由伺服电机驱动。

所述第一主动件由伺服电机驱动，带动大臂抬升；第二主动件由伺服电机驱动，带动斗杆摆动；第三主动件由伺服电机驱动，铲斗可以实现翻转工作。挖掘机构在三个主动件的配合下，共同完成挖掘作业。

本发明的突出优点在于：

1、本发明利用连杆传动替代液压传动，解决了传统挖掘机保养成本高，液压元件成本高，作业噪音大等缺点；

2、本发明采用新型多连杆机构，简化了连杆传动部分，不仅大大降低了可控挖掘机构的造价，而且保证了机构的工作空间，该发明及技术更加适用于制造各类挖掘机及其他工程机械；

3、此新型挖掘机构主动件驱动方式灵活多变，可选用伺服电机驱动，混合驱动等驱动形式，不仅环保，而且易于实现远程控制，降低工人劳动强度等优点。

附图说明

图1为本发明所述的多自由度可控机构式挖掘机构的总体示意图。

图2为本发明所述的多自由度可控机构式挖掘机构的第一局部示意图。

图3为本发明所述的多自由度可控机构式挖掘机构的第二局部示意图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

一种多自由度可控机构式挖掘机构，包括大臂12、机架1、斗杆11、第三主动件6、第三连杆7、第四连杆8、铲斗9、第二主动件4、第二连杆5、第一主动件2以及第一连杆3；

所述大臂12为“Y”字形，大臂12下端通过第六转动副18连接在机架1上，大臂12第一上端通过第五转动副17连接在斗杆11上，同时大臂12第一上端通过第五转动副17与第三主动件6一端连接，第三主动件6另一端通过第九转动副21与第三连杆7一端连接，第三连杆7另一端通过第十转动副22与第四连杆8一端连接，第四连杆8另一端通过第十一转动副23连接在铲斗9上；