专利名称：臂架装置及工程机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，更具体而言，涉及一种臂架装置及含有该臂架装置的工程机械。
背景技术：
目前，混凝土泵车一般包括行走装置、泵送装置和臂架装置。行走装置主要用于泵车在工作场地的转移，泵送装置和臂架装置主要用于将混凝土输送至施工过程中需要混凝土的地点。臂架装置包括多节依次铰接的臂架，相邻两臂架之间主要在竖直平面内转动，不能实现水平转动；若要水平转动，只能通过回转马达及减速机驱动转台相对于固定转塔转动，从而实现臂架装置的水平转动。由于臂架装置自身体积与重量很大，这种水平转动方式其惯性较大，不但提高了泵车工作能耗，而且对整个臂架的使用寿命也有不利影响。驱动转台转动具有下列不足转台启动负荷大，能耗高，灵敏度低，响应速度慢； 臂架重心容易超出安全范围。现有臂架装置中，所有臂架间的相对运动仅限于竖直平面内的转动，这样使得臂架的运动轨迹受到限制，影响混凝土泵车的布料灵活性，存在布料死点，影响施工效率。
发明内容
为了解决现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种臂架装置，该臂架装置能够实现两臂节之间分别绕两个相互垂直的转动轴相对转动，从而提高臂架的灵活性。 本发明还提出了一种包括上述臂架装置的工程机械。为了实现本发明的第一目的，本发明提供了一种臂架装置，用于工程机械，包括第一节臂和第二节臂，第一节臂和第二节臂之间设有转接臂，所述转接臂的一端通过第一铰接轴与所述第一节臂铰接，所述转接臂的另一端通过第二铰接轴与所述第二节臂铰接，所述第一铰接轴的轴线和所述第二铰接轴的轴线垂直，所述第一节臂和所述转接臂之间设置有第一驱动机构，所述第一驱动机构可驱动所述转接臂绕所述第一铰接轴转动；所述转接臂与所述第二节臂之间设置有第二驱动机构，所述第二驱动机构可驱动所述第二节臂绕所述第二铰接轴转动。本发明中，采用转接臂连接第一节臂和第二节臂，用于连接第一节臂和转接臂的第一铰接轴，与用于连接转接臂和第二节臂的第二铰接轴垂直设置，通过第二驱动机构可驱动第二节臂绕第二铰接轴在水平面内转动。因此，该臂架装置一方面可以绕第一铰接轴在竖直平面内转动，并且第二节臂还可以绕第二铰接轴在水平面内转动，从而提高了臂架的布料灵活性，避免了相关技术中驱动整个臂架装置进行水平转动所存在的技术缺陷，其水平转动的灵活性较强，能耗较小。在上述技术方案中，优选地，所述第一驱动机构包括驱动油缸，所述驱动油缸的一端与所述第一节臂连接，所述驱动油缸的另一端与所述转接臂连接，所述驱动油缸伸缩驱动所述第一节臂与所述转接臂绕所述第一铰接轴转动。这样，通过液压油缸，可以驱动第一节臂与转接臂绕第一铰接轴相对转动，使相邻两臂节在竖直平面内相对转动，实现臂架在竖直平面上的伸展和折叠。在上述技术方案中，优选地，所述第一驱动机构还包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆一端与第一节臂相铰接，所述第二连杆一端与所述转接臂相铰接，所述第一连杆另一端与所述第二连杆另一端相铰接，所述驱动油缸一端与第一节臂相铰接，另一端与所述第一连杆的另一端相铰接。通过第一连杆和第二连杆，扩大了驱动油缸的驱动效率，可以实现驱动油缸以较小幅度的伸缩运动驱动相邻臂节之间进行较大幅度的相对转动，使得相邻两臂节之间在竖直平面内的转动更加灵活自如。在上述技术方案中，优选地，所述第二驱动机构包括蜗轮和蜗杆，所述蜗轮套装固定在第二铰接轴上，所述第二铰接轴通过轴承安装于所述转接臂上，所述第二节臂固定安装在第二铰接轴上；所述蜗杆连接有动力装置，所述动力装置可驱动所述蜗杆转动，所述蜗杆与所述蜗轮配合转动，以驱动所述第二节臂绕所述第二铰接轴转动。转接臂与第二节臂之间采用蜗轮蜗杆进行传动，蜗轮蜗杆传动具有传动比大，结构紧凑，传动平稳，反行程具有自锁性等特点，自锁性特点可以保证施工现场的安全。在上述技术方案中，优选地，所述第二驱动机构包括第一齿轮和第二齿轮，所述第二齿轮套装在所述第二铰接轴上，所述第二铰接轴通过轴承安装在所述转接臂上，所述第二节臂固定安装在第二铰接轴上；所述第一齿轮连接动力装置，所述动力装置可驱动所述第一齿轮转动，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合转动，以驱动所述第二节臂绕所述第二铰接轴转动。齿轮传动具有传动准确，平稳，机械效率高，使用寿命长，工作安全、可靠等特点，同时齿轮传动传递的功率和适用速度范围大，可以满足第二节臂与转接臂绕第二铰接轴相对转动，从而实现臂节水平转动的高性能要求。在上述技术方案中，优选地，所述第二驱动机构包括第一链轮、第二链轮和链条， 所述第一链轮安装在所述转接臂上，所述第二链轮套装在第二铰接轴上，所述链条套设在所述第一链轮和所述第二链轮上；所述第二铰接轴通过轴承安装在所述转接臂上，所述第一链轮连接有动力装置，所述动力装置带动所述第一链轮转动，所述第一链轮通过所述链条带动所述第二链轮转动，以驱动所述第二节臂绕所述第二铰接轴转动。链轮链条传动具有成本低的特点，同样适用于实现臂节水平转动。在上述技术方案中，优选地，第一节臂上设置有第一输送管，第二节臂上设置有第二输送管，所述转接臂处设置有连通所述第一输送管和所述第二输送管的转接管，所述转接管为软管。设置于转接臂处的输送管采用软管，使臂架在旋转过程中不受输送管的限制， 提高臂架布料作业时的灵活性，同时还可以减少对输送管的折弯磨损，延长输送管的使用寿命。在上述技术方案中，优选地，所述转接臂一端设置有纵向开口，所述转接臂的另一端设置有横向开口，所述第一节臂的端部伸入所述纵向开口内并与所述转接臂铰接，所述第二节臂的端部伸入所述横向开口内并与所述转接臂铰接。纵向开口有助于第一节臂和转接臂的安装固定，便于第一连杆和第二连杆的大幅度运动，避免运动干涉，同时在转接臂上设置纵向开口还有助于减轻转接臂的重量；横向开口有助于转接臂与第二节臂的安装固定，便于第二节臂和转接臂绕两者的铰接轴线相对转动。
在上述技术方案中，优选地，所述第一节臂远离所述臂架装置的布料端部，所述第二节臂为臂架装置的最后一节节臂，或者为倒数第二节节臂。本发明还提供了一种工程机械，包括上述方案中的臂架装置。本发明提供的技术方案，结构简单，通过采用转接臂，可以同时实现臂架的相邻两臂节在竖直平面内相对摆动和在水平面内相对摆动，只需要在转接臂与第二节臂上安装一个传动装置即可实现臂架的水平转动，且操控方便；同时，该方案相对于现有的臂架增加的负载较小，臂架开槽部分位于转接臂的腹板上，对结构强度影响不大；臂架在竖直和水平两个方向既可单独运行，也可同时运行，灵活性高；蜗轮蜗杆传动自锁性好，安全可靠；蜗轮蜗杆安装在转接臂上对臂架强度影响很小；臂架在小范围内转动时无需启动转台，节省能耗。
图I是根据本发明所述臂架装置第一实施例的结构示意图；图2是根据本发明臂架装置第二实施例的结构示意图；图3是图2所示结构的俯视示意图；图4是图2所示结构中转接臂的立体结构示意图。其中，图I至图4中附图标记与部件名称之间的对应关系为I第一节臂2第二节臂3转接臂4第一铰接轴5第二铰接轴 6驱动油缸7第一连杆 8第二连杆91蜗轮92蜗杆31纵向开口32横向开口
具体实施例方式为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不受下面公开的具体实施例的限制。如图I所示，本发明提供了一种臂架装置，用于工程机械，包括第一节臂I和第二节臂2，第一节臂I和第二节臂2之间设置有转接臂3，所述转接臂3的一端通过第一铰接轴4与所述第一节臂I铰接，所述转接臂3的另一端通过第二铰接轴与所述第二节臂2铰接，所述第一铰接轴4的轴线和所述第二铰接轴5的轴线垂直,所述第一节臂I和所述转接臂3之间设置有第一驱动机构，所述第一驱动机构可驱动所述转接臂3绕所述第一铰接轴 4转动；所述转接臂3与所述第二节臂2之间设置有第二驱动机构，所述第二驱动机构可驱动所述第二节臂2绕所述第二铰接轴5转动。本发明提供的技术方案，采用转接臂连接第一节臂和第二节臂，用于连接第一节臂和转接臂的第一铰接轴，与用于连接转接臂和第二节臂的第二铰接轴垂直设置，通过第二驱动机构可驱动第二节臂绕第二铰接轴在水平面内转动。因此，该臂架装置一方面可以绕第一铰接轴在竖直平面内转动，并且第二节臂还可以绕第二铰接轴在水平面内转动，从而提高了臂架的布料灵活性，避免了相关技术中驱动整个臂架装置进行水平转动所存在的技术缺陷，其水平转动的灵活性较强，能耗较小。本发明提供的具有转接臂的臂架装置，可以实现臂架在竖直方向和水平方向上摆动，其中第二节臂2及转接臂3绕第一节臂I在竖直平面内摆动可以由多种驱动方式实现，如油缸推动连杆实现，还可以是齿轮传动实现，驱动力可以由液压或气压马达提供，也可以由电动机提供；第二节臂2绕转接臂3的水平摆动同样可以由多种传动方式实现，如可以采用液压油缸推动、蜗轮蜗杆传动，齿轮传动、链轮链条传动或钢丝绳传动，驱动力可以由液压或气压马达提供，也可以由电动机提供。本领域的技术人员应当理解，凡是采用转接臂实现臂架在竖直方向和水平方向摆动的装置，均应当包含在本发明的保护范围之内。本领域的技术人员还应当理解，转接臂3可以是任意形状，只要其能够实现第一节臂和第二节臂之间的转接，实现臂架可在竖直方向和水平方向内转动即可。在本发明的一种具体实施方式
中，如图I所示，所述转接臂3呈直板状，所述转接臂3与所述第一节臂I通过第一铰接轴4连接，所述转接臂3与所述第二节臂2通过第二铰接轴5连接。这样，将转接臂3设计成直板状，降低了转接臂的造型难度，节省设计和制造成本，提高生产效率，同时可以保证良好地连接强度。在本发明的另一具体实施方式
中，如图2至图4所示，所述转接臂3呈弧形，转接臂3通过第一铰接轴4与第一节臂I连接，通过第二铰接轴5与第二节臂2连接。如图2所示，所述第一节臂I与转接臂3之间设置有驱动油缸6，所述驱动油缸6 驱动转接臂3绕第一铰接轴4转动。上述实施例中的第一驱动机构还包括第一连杆7和第二连杆8，所述第一连杆7 — 端与第一节臂I相铰接，所述第二连杆8 一端与所述转接臂3相铰接，所述第一连杆7另一端与所述第二连杆8另一端相铰接，所述驱动油缸6 —端与第一节臂I相铰接，另一端与所述第一连杆7的另一端相铰接。所述驱动油缸6可驱动所述第一连杆7摆动，第一连杆7带动第二连杆8摆动，第二连杆8驱动所述转接臂3绕所述第一铰接轴4在竖直平面内转动，从而实现了臂架在竖直平面内的摆动。这样，通过液压油缸和连杆的方式，可以驱动转接臂绕第一铰接轴在竖直平面内摆动，实现臂架在竖直平面上的伸展和折叠；同时，液压油缸还可以承受臂架工作时的载荷，保证生产安全进行。如图3所示，本实施例提供的技术方案中，所述第二驱动机构包括蜗轮91和蜗杆 92，所述蜗轮91套装在所述第二销轴5上，所述第二铰接轴5通过轴承安装于所述转接臂 3上，所述第二节臂2固定安装在第二铰接轴5上，所述蜗杆92连接有动力装置，所述动力装置可驱动所述蜗杆92转动，所述蜗杆92与所述蜗轮91配合转动，以驱动所述第二节臂 2绕所述第二铰接轴5转动。图3中的箭头a所指的方向即是第二节臂2相对于转接臂3 及第一节臂I的水平摆动方向。在采用了转接臂来实现臂架水平转动的基础上，还需要设计转接臂与第二节臂之间的传动，本方案采用蜗轮蜗杆进行传动，蜗轮蜗杆传动具有传动比大，结构紧凑，传动平稳，反行程具有自锁性等特点，自锁性特点可以保证施工现场的安全。
当然，还可以采用其他的传动方式，如所述第二驱动机构包括第一齿轮和第二齿轮，所述第二齿轮套装固定在第二铰接轴5上，所述第二铰接轴5通过轴承安装在所述转接臂3上，所述第二节臂2固定安装在第二铰接轴5上，所述第一齿轮连接动力装置，所述动力装置可驱动所述第一齿轮转动，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合转动，以驱动所述第二节臂2绕所述第二铰接轴5转动。齿轮传动具有传动准确，平稳，机械效率高，使用寿命长，工作安全、可靠等特点， 同时齿轮传动传递的功率和适用速度范围大，可以满足臂架水平转动过程中的高性能要求。上述齿轮传动方案中，可以是主动齿轮设置于第二节臂2上，从动齿轮设置于转接臂3上；还可以是从动齿轮设置于第二节臂2上，主动齿轮设置于转接臂3上。也可以是链轮链条传动，如所述第二驱动机构包括第一链轮、第二链轮和链条， 所述第一链轮安装在所述转接臂3上，所述第二链轮套装在第二铰接轴5上，所述链条套设在所述第一链轮和所述第二链轮上；所述第二铰接轴5通过轴承安装在所述转接臂3上，所述第二节臂2固定安装在所述第二铰接轴5上，所述第一链轮连接有动力装置，所述动力装置带动所述第一链轮转动，所述第一链轮通过所述链条带动所述第二链轮转动，以驱动所述第二节臂2绕所述第二铰接轴5转动。连接有动力装置的为主动链轮，另一链轮为从动链轮，链轮链条传动具有成本低的特点，同样适用于实现臂节水平转动。在链轮链条传动过程中，可以是主动链轮设置于转接臂3上，从动链轮设置于第二节臂2上；也可以是从动链轮设置于转接臂3上，主动链轮设置于第二节臂2上。还可以是所述转接臂3设置有第一传动轮，所述第二节臂2上设置有第二传动轮，所述第一传动轮和所述第二传动轮上套设有钢丝绳，所述第一传动轮连接有动力装置， 所述动力装置带动所述第一传动轮转动，第一传动轮通过钢丝绳驱动第二传动轮转动，以驱动所述第二节臂2绕第二铰接轴5转动。采用传动轮和钢丝绳的配合进行传动，一方面制造成本低廉，另一方面也增大了传动装置的布置灵活性。本实施例提供的臂架装置中，上述动力装置可以为液压马达或电动机，液压马达可以提供充足的驱动力，同时噪音小，节能环保。电动机可以减少驱动机构占用的空间，使得臂架整体结构更加紧凑，臂架总体重量更小。如图4所示，所述转接臂3呈圆弧形，所述转接臂3与所述第一节臂I连接的一端设置有纵向开口 31，所述转接臂3与所述第二节臂2连接的一端设置有横向开口 32。所述第一节臂I的端部伸入所述纵向开口 31内并与所述转接臂3铰接，所述第二节臂2的端部伸入所述横向开口 32内并与所述转接臂3铰接。圆弧形的转接臂结构更加适合臂架由竖直摆动到水平摆动的过渡，使得臂架装置的过渡更加平缓，提高臂架装置的美观性，同时可以使第一节臂I和第二节臂2收拢时，两节臂节之间的夹角趋近于O度，最大程度地缩小臂架占用空间；纵向开口有助于第一连杆和第二连杆的大幅度运动，避免运动干涉，同时在转接臂上设置纵向开口还有助于减轻转接臂的重量；横向开口有助于转接臂与第二节臂的安装固定，便于第二节臂2绕转接臂的水平转动。在臂架的实际工作中，所述第一节臂I上设置有第一输送管，所述第二节臂2上设置有第二输送管，所述转接臂3处设置有连通所述第一输送管和所述第二输送管的转接管，所述转接管为软管。现有技术中，在两节臂节的连接处一般采用弯管，但是弯管的随动性不好，在很大程度上限制了臂架活动的范围。本发明提出的技术方案，将设置于转接臂处的输送管采用软管，使臂架在旋转过程中可以不受输送管的限制，提高臂架布料作业时的灵活性，同时还可以减少对输送管的折弯磨损，延长输送管的使用寿命。在上述技术方案中，所述第一节臂I远离所述臂架装置的布料端部，所述第二节臂2为臂架装置的最后一节节臂，或者为倒数第二节节臂。这样，可以降低第二节臂2在进行水平旋转时的负载，减小能耗，同时降低臂架在水平转动时发生倾翻的风险，保证臂架布料作业的安全进行。本发明还提供了一种工程机械，包括上述方案中的臂架装置。本发明提供的技术方案，结构简单，通过采用转接臂，可以同时实现臂架的相邻两臂节在竖直平面内相对摆动和在水平面内相对摆动，只需要在转接臂与第二节臂上安装一个传动装置即可实现臂架的水平转动，且操控方便；同时，该方案相对于现有的臂架增加的负载较小，臂架开槽部分位于转接臂的腹板上，对结构强度影响不大；臂架在竖直和水平两个方向既可单独运行，也可同时运行，灵活性高；蜗轮蜗杆传动自锁性好，安全可靠；蜗轮蜗杆安装在转接臂上对臂架强度影响很小；臂架在小范围内转动时无需启动转台，节省能耗。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种臂架装置，用于工程机械，包括第一节臂(I)和第二节臂(2)，其特征在于，第一节臂(I)和第二节臂(2)之间设有转接臂(3)，所述转接臂(3)的一端通过第一铰接轴(4)与所述第一节臂(I)铰接，所述转接臂(3)的另一端通过第二铰接轴(5)与所述第二节臂(2)铰接，所述第一铰接轴(4)的轴线和所述第二铰接轴(5)的轴线垂直，所述第一节臂(I)和所述转接臂(3)之间设置有第一驱动机构，所述第一驱动机构可驱动所述转接臂(3) 绕所述第一铰接轴(4)转动；所述转接臂(3)与所述第二节臂(2)之间设置有第二驱动机构，所述第二驱动机构可驱动所述第二节臂(2)绕所述第二铰接轴(5)转动。
2.根据权利要求I所述的臂架装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括驱动油缸(6)，所述驱动油缸￠)的一端与所述第一节臂(I)连接，所述驱动油缸￠)的另一端与所述转接臂(3)连接，所述驱动油缸(6)伸缩驱动所述第一节臂(I)与转接臂(3)绕所述第一铰接轴(4)转动。
3.根据权利要求2所述的臂架装置，其特征在于，所述第一驱动机构还包括第一连杆(7)和第二连杆(8)，所述第一连杆(7)—端与第一节臂(I)相铰接，所述第二连杆(8) — 端与转接臂(3)相铰接，所述第一连杆(7)另一端与所述第二连杆(8)另一端相铰接，所述驱动油缸(6) —端与第一节臂(I)相铰接，另一端与所述第一连杆(7)另一端相铰接。
4.根据权利要求3所述的臂架装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括蜗轮(91)和蜗杆(92)，所述蜗轮(91)套装固定在第二铰接轴(5)上，所述第二铰接轴(5)通过轴承安装于所述转接臂(3)上，所述第二节臂(2)固定安装在第二铰接轴(5)上；所述蜗杆(92) 连接有动力装置，所述动力装置可驱动所述蜗杆(92)转动，所述蜗杆(92)与所述蜗轮(91) 配合转动，以驱动所述第二节臂(2)绕所述第二铰接轴(5)转动。
5.根据权利要求3所述的臂架装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括第一齿轮和第二齿轮，所述第二齿轮套装固定在第二铰接轴(5)上，所述第二铰接轴(5)通过轴承安装在所述转接臂(3)上，所述第二节臂(2)固定安装在第二铰接轴(5)上；所述第一齿轮连接动力装置，所述动力装置可驱动所述第一齿轮转动，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合转动，以驱动所述第二节臂(2)绕所述第二铰接轴(5)转动。
6.根据权利要求3所述的臂架装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括第一链轮、第二链轮和链条，所述第一链轮安装在所述转接臂(3)上，所述第二链轮套装固定在第二铰接轴(5)上，所述链条套设在所述第一链轮和所述第二链轮上；所述第二铰接轴(5)通过轴承安装在所述转接臂(3)上，所述第二节臂(2)固定安装在所述第二铰接轴(5)上；所述第一链轮连接有动力装置，所述动力装置带动所述第一链轮转动，所述第一链轮通过所述链条带动所述第二链轮转动，以驱动所述第二节臂(2)绕所述第二铰接轴(5)转动。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的臂架装置，其特征在于，所述第一节臂(I)上设置有第一输送管，所述第二节臂(2)上设置有第二输送管，所述转接臂(3)处设置有连通所述第一输送管和所述第二输送管的转接管，所述转接管为软管。
8.根据权利要求7所述的臂架装置，其特征在于，所述转接臂(3)—端设置有纵向开口(31)，所述转接臂(3)另一端设置有横向开口(32)，所述第一节臂(I)的端部伸入所述纵向开口(31)内并与所述转接臂(3)铰接，所述第二节臂(2)的端部伸入所述横向开口(32) 内并与所述转接臂(3)铰接。
9.根据权利要求I所述的臂架装置，其特征在于，所述第一节臂(I)远离所述臂架装置的布料端部，所述第二节臂(2)为臂架装置的最后一节节臂，或者为倒数第二节节臂。
10.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求I至9中任一项所述的臂架装置。
全文摘要
本发明提供了一种臂架装置，用于工程机械，包括第一节臂和第二节臂，第一节臂和第二节臂之间设有转接臂，转接臂的一端通过第一铰接轴与第一节臂铰接，转接臂的另一端通过第二铰接轴与第二节臂铰接，第一铰接轴的轴线和第二铰接轴的轴线垂直，第一节臂和转接臂之间设置有第一驱动机构，第一驱动机构可驱动转接臂绕第一铰接轴转动；转接臂与第二节臂之间设置有第二驱动机构，第二驱动机构可驱动第二节臂绕第二铰接轴转动。本发明还提供了一种工程机械。本发明提供的技术方案，通过采用转接臂，使得臂架可以在竖直和/或水平方向上摆动，灵活性大大提高，臂架在小范围转动时，无需启动转台，更加节约能耗，降低施工成本。
文档编号E04G21/04GK102605958SQ201210106630
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日
发明者徐家军, 涂星, 王尤毅 申请人:三一重工股份有限公司