[发明专利]一种斗轮机用两自由度数控剪叉式悬臂机构

说明书

一种斗轮机用两自由度数控剪叉式悬臂机构，为含移动副的平面两自由度反转五杆机构，在计算机编程控制下，由主动杆、滑块共同驱动悬臂俯仰运动，进而完成两自由度掘取作业，该种剪叉式悬臂机构结构紧凑、灵活性高、运动空间大，有效保证了斗轮机的作业空间和可达作业范围。该种剪叉式悬臂机构利用连杆传动取代了现有斗轮机悬臂机构的液压传动，避免了液压式斗轮机高能耗、高维护保养成本等问题，具有能耗低、可靠性高等优点，悬臂机构采用了剪叉式设计，不仅结构紧凑，而且灵活性高，特别适用于制造小型斗轮机，满足狭窄空间内大宗散状物料连续堆取以及沟渠开挖等作业。

技术领域

本发明涉及臂架型斗轮机领域，特别是一种斗轮机用两自由度数控剪叉式悬臂机构。

背景技术

斗轮机又叫斗轮堆取料机，是现代化工业大宗散状物料连续装卸的高效设备，广泛应用于港口、码头、冶金、水泥、储煤场等散料的存储料场，进行大量矿石、煤、焦炭等散料的堆料、取料作业。斗轮机连续作业效率高，并且具有很强的规律性，因此从控制角度可分为手动、半自动和自动化控制。虽然斗轮机在工程作业中得到了广泛应用，但也存在诸多技术问题。

首先，现有臂架式斗轮机悬臂的俯仰运动主要有两种方式，一种是纯机械臂架式斗轮机，其悬臂通过钢丝绳卷扬机构实现俯仰运动，该种类型的斗轮机虽具有较高的可靠性以及传动效率，但灵活性差；另一种是液压结构的臂架式斗轮机，其悬臂通过液压缸实现俯仰运动，该种类型的斗轮机虽灵活性好，但可靠性差、机械效率低、能耗高，液压系统易发生漏油等问题，维护保养及使用成本高。其次，现有臂架式斗轮机结构复杂，体积巨大，灵活性差，无法应用于空间狭小的室内工厂，也无法适用于小型沟渠等开挖作业，以及铺设农田水利灌溉地下管道、安装自来水管道、铺设电缆以及开挖矩形沟槽等场合。

如何将可控机构、机器人等机构学前沿理论应用到斗轮机的设计研究中，基于机、液一体化技术提出并设计一种斗轮机用两自由度数控剪叉式悬臂机构，既可应用于空间狭小的室内工厂，也可适用于小型沟渠等开挖作业，以及铺设农田水利灌溉地下管道、安装自来水管道、铺设电缆以及开挖矩形沟槽等场合，具有结构紧凑灵活、低能耗、可靠性高、低维护保养成本等特点，已成为臂架型斗轮机领域一个亟需解决的工程问题。

发明内容

本发明的目的是提出并设计一种斗轮机用两自由度数控剪叉式悬臂机构，既可应用于空间狭小的室内工厂，也可适用于小型沟渠等开挖作业，以及铺设农田水利灌溉地下管道、安装自来水管道、铺设电缆以及开挖矩形沟槽等场合，具有结构紧凑灵活、低能耗、可靠性高、低维护保养成本等特点。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

一种斗轮机用两自由度数控剪叉式悬臂机构，为含移动副的平面两自由度反转五杆机构，包含机架、第一杆、第二杆、悬臂、滑块，所述第一杆一端通过第一转动副与机架连接，另一端通过第二转动副与悬臂连接，所述滑块通过移动副与机架连接，所述第二连杆一端通过第三转动副与滑块连接，另一端通过第四转动副与支撑臂连接。

所述移动副为主动副，由可控电动机驱动控制，所述第一转动副或者第三转动副为主动副，当第一转动副为主动副时，所述第一杆为主动杆，第二杆为连杆，当第三转动副为主动副时，所述第二杆为主动杆，第一杆为连杆，所述主动杆由可控电机驱动控制。所述悬臂在滑块和主动杆的驱动控制下，实现两自由度大空间、高灵活性可控柔性运动。

所述悬臂上安装有斗轮机构和带式传送系统，在斗轮机作业过程中，斗轮机构随悬臂作大空间、高灵活性两自由度柔性运动，进行连续堆取作业，斗轮机构掘取的散装物料经过斜槽倾斜到带式输送系统上，通过带式输送系统的运送，将物料倾泻到预定位置，完成连续堆取作业。