一种机械臂及垃圾转运车的制作方法

本发明涉及环卫车辆领域，具体而言，涉及一种机械臂及垃圾转运车。

背景技术：

随着城市化进程的不断推进，越来越多的人向城市集中，向小区集中，装修房屋的人也较多，产生大量的建筑垃圾。同时伴随着人们的生活水平的不断提高，生活垃圾也越来越多，这就导致垃圾箱中的垃圾越来越重。

目前大型垃圾箱中的垃圾的倾倒一般采用垃圾转运车来完成，垃圾转运车一般通过机械臂来对垃圾箱进行夹持并完成倾倒垃圾的动作。发明人发现，在实际运用中，垃圾箱里的垃圾都远远超出了垃圾箱承载的规定值，垃圾转运车的机械臂在完成倾倒过程中容易被损坏，最终将直接影响垃圾转运车的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机械臂，旨在于提供一种具有称重功能的机械臂，避免机械臂超载而被损坏。

本发明的目的在于提供一种垃圾转运车，旨在于提供一种具有称重功能的垃圾转运车，保证其正常使用寿命。

本发明是这样实现的：

基于上述第一目的，本发明提供一种机械臂，包括夹持机构、翻转机构和称重装置。

夹持机构与翻转机构相连，翻转机构能够带动夹持机构转动，夹持机构用于夹持垃圾箱。

夹持机构包括机架、第一驱动装置，位于垃圾箱内侧的固定压架和位于垃圾箱外侧的活动压架，固定压架与机架固定连接，活动压架与机架转动连接，第一驱动装置用于驱动活动压架转动并使活动压架靠近或远离固定压架。

称重装置设于活动压架，当夹持机构夹持垃圾箱并在翻转机构作用下转动时，垃圾箱与称重装置相抵触。

进一步地，称重装置包括压力传感器和触发块，压力传感器与活动压架固定连接，触发块与活动压架滑动连接，当垃圾箱与触发块抵触时，触发块能够相对活动压架滑动并与压力传感器接触。

进一步地，活动压架包括第一连接件、第二连接件和第三连接件，第一连接件平行于第三连接件，第一连接件与第三连接件通过第二连接件连接。

压力传感器设于第三连接件上，第一连接件靠近第三连接件的一侧设有第一条形通孔，第三连接件靠近第一连接件的一侧设有第二条形通孔，触发块两端分别设有第一卡持部和第二卡持部，第一卡持部卡于第一条形通孔内，第二卡持部卡于第二条形通孔内。

进一步地，第一连接件包括第一固定体和第一伸缩体，第一伸缩体与第一固定体滑动连接，第三连接件包括第二固定体和第二伸缩体，第二伸缩体与第二固定体滑动连接，第一固定体与第二固定体通过第二连接件连接。

夹持机构还包括第二驱动装置，第二驱动装置包括第一液压缸和第二液压缸，第一液压缸用于驱动第一伸缩体相对第一固定体滑动，第二液压缸用于驱动第二伸缩体相对第二固定体滑动。

进一步地，第一伸缩体包括连接体和用于与垃圾箱外侧壁接触的夹持体，连接体与第一固定体滑动连接，夹持体设于连接体远离第一固定体的一端，连接体为Z形结构。

进一步地，翻转机构包括第一连接架、第二连接架、第三液压缸和第四液压缸，第一连接架一端与机架转动连接，第一连接架的另一端与第二连接架转动连接，第三液压缸用于驱动机架相对第一连接架转动，第四液压缸用于驱动第一连接架相对第二连接架转动。

进一步地，第一连接架包括活动架、固定架和第五液压缸，活动架与机架相连，固定架与第二连接架相连，活动架与固定架滑动连接，第五液压缸用于驱动活动架相对固定架滑动。

基于上述第二目的，本发明提供一种垃圾转运车，包括车体、车厢、第六液压缸和上述机械臂，车厢设于车体上，车厢顶部设有倾倒口，机械臂中的翻转机构与车体转动连接，第六液压缸用于驱动机械臂相对车体转动，机械臂中的翻转机构带动夹持机构转动能够使夹持机构靠近或远离倾倒口，机械臂转动所在的平面与夹持机构转动所在的平面垂直。

进一步地，车体上设有圆弧导轨，翻转机构上设有滑块，滑块与圆弧导轨滑动连接。

进一步地，垃圾转运车还包括控制装置，机械臂中的称重装置与控制装置电连接，控制装置用于控制机械臂中的第一驱动装置动作。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种机械臂，夹持机构的作用是夹持垃圾箱，翻转机构的作用是对垃圾箱内的垃圾进行倾倒。而夹持机构上设有称重装置，当垃圾箱被夹持机构夹持并在翻转机构作用下与地面脱离时，此时垃圾箱与称重装置接触，称重装置将测量出垃圾箱整体的重量，避免机械臂超载而被损坏。

本发明提供一种垃圾转运车，包括上述机械臂，具有称重功能，可保证其正常的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的机械臂的结构示意图；

图2为图1所示的夹持机构的结构示意图；

图3为图2所示的机架的结构示意图；

图4为图2所示的固定压架的结构示意图；

图5为图2所示的活动压架的结构示意图；

图6为图5所示的第一伸缩体的结构示意图；

图7为图1所示称重装置与活动压架的连接示意图；

图8为图7所示的触发块的结构示意图；

图9为图1所示的翻转机构的结构示意图；

图10为图9所示的第一连接架的结构示意图；

图11为图9所示的第二连接架的结构示意图；

图12为本发明实施例2提供的垃圾转运车的工作示意图；

图13为图12所示的机械臂与车体的连接示意图。

图标：100-机械臂；10-夹持机构；11-机架；111-架体；112-连接部；12-固定压架；121-第一压板；122-第二压板；123-连接板；13-活动压架；131-第一连接件；1311-第一固定体；1312-第一伸缩体；1313-连接体；13131-第一弯折部；13132-第二弯折部；13133-第三弯折部；1314-夹持体；13141-条形凹槽；1315-第一滑槽；132-第二连接件；133-第三连接件；1331-第二固定体；1332-第二伸缩体；1333-第二滑槽；134-第一条形通孔；135-第二条形通孔；14-第一驱动装置；15-第二驱动装置；151-第一液压缸；152-第二液压缸；20-称重装置；21-压力传感器；22-触发块；221-第一卡持部；222-第二卡持部；30-翻转机构；31-第一连接架；311-活动架；312-固定架；313-第五液压缸；32-第二连接架；321-第一支撑架；3211-第一水平部；3212-第一竖直部；322-第二支撑架；3221-第二水平部；3222-第二竖直部；33-第三液压缸；34-第四液压缸；200-垃圾转运车；201-车体；2011-圆弧导轨；2012-滑块；202-车厢；2021-倾倒口；203-第六液压缸。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种机械臂100，包括夹持机构10、称重装置20和翻转机构30。

其中，如图2所示，夹持机构10包括机架11、位于垃圾箱内侧的固定压架12、位于垃圾箱外侧的活动压架13、第一驱动装置14和第二驱动装置15，固定压架12与机架11固定连接，活动压架13与机架11转动连接，第一驱动装置14用于驱动活动压架13转动并使活动压架13靠近或远离固定压架12。

本实施例中，如图3所示，机架11包括架体111和连接部112，连接部112与架体111固定连接，连接部112与架体111呈夹角设置。

如图4所示，固定压架12为H形结构，固定压架12包括第一压板121、第二压板122和连接板123。第一压板121平行于第二压板122，连接板123的一端与第一压板121固定连接，连接板123的另一端与第二压板122固定连接。第一压板121和第二压板122的截面均为U形。这种结构的固定压架12具有较好结构稳定性，承载能力较强。

如图5所示，活动压架13包括第一连接件131、第二连接件132和第三连接件133，第一连接件131平行于第三连接件133，第一连接件131和第三连接件133通过第二连接件132连接。其中，第一连接件131包括第一固定体1311和第一伸缩体1312，第一伸缩体1312与第一固定体1311滑动连接，第三连接件133包括第二固定体1331和第二伸缩体1332。第二伸缩体1332与第二固定体1331滑动连接。

第一固定体1311与第二固定体1331结构相同，两者的截面均为U形，第一固定体1311形成第一滑槽1315，第二固定体1331形成第二滑槽1333，第一滑槽1315和第二滑槽1333均为燕尾槽。第一固定体1311上开设有第一条形通孔134，第一条形通孔134的长度方向与第一固定体1311的长度方向相同，第二固定体1331上开设有第二条形通孔135，第二条形通孔135的长度方向与第二固定体1331的长度方向相同。

如图6所示，第一伸缩体1312包括连接体1313和用于与垃圾箱外侧壁接触的夹持体1314。连接体1313为Z形结构，其包括第一弯折部13131、第二弯折部13132和第三弯折部13133，第一弯折部13131、第二弯折部13132和第三弯折部13133依次连接，第一弯折部13131和第三弯折部13133位于不同的平面，第一弯折部13131所在的平面与第三弯折部13133所在的平面平行。夹持体1314为长方体结构，夹持体1314为橡胶材质，夹持体1314具有夹持面，夹持面即为与垃圾箱接触的平面，夹持面上开设有多个条形凹槽13141，以增大与垃圾箱接触后的摩擦力。夹持体1314与夹持面相对的一侧与第三弯折部13133固定。

第二伸缩体1332与第一伸缩体1312的结构相同，在此不再赘述。

如图5所示，安装活动压架13时，第二连接件132的两端分别与第一固定体1311和第二固定体1331固定连接并使第一条形通孔134与第二条形通孔135相对。第一伸缩体1312的第一弯折部13131设于第一固定体1311的第一滑槽1315内，第一伸缩体1312可在第一滑槽1315内滑动，由于第一滑槽1315为燕尾槽，第一伸缩体1312只能沿第一固定体1311长度方向滑动。同样，第二伸缩体1332的第一弯折部13131设于第二固定体1331的第二滑槽1333内，第二伸缩体1332也只能沿第二固定体1331的长度方向滑动。第一伸缩体1312和第二伸缩体1332在滑动过程中，第一伸缩体1312中的第二弯折部13132和第二伸缩体1332中的第二弯折部13132可起到限位作用。

本实施例中，第一连接件131和第三连接件133为伸缩结构，在其他具体实施例中，第一连接件131和第三连接件133也可为非伸缩结构，即第一连接件131为整体结构，第三连接件133也为整体结构。当然，在其他具体实施例中，第一连接件131中的第一伸缩体1312与第二固定体1331的滑动形式、第三连接件133中的第二伸缩体1332与第二固定体1331的滑动形也可通过其他结构来实现，比如，通过T形槽和梯形块配合的方式实现。

本实施例中，第一驱动装置14为液压缸，第一驱动装置14用于驱动活动压架13转动。第二驱动装置15包括第一液压缸151和第二液压缸152，第一液压缸151用于驱动第一伸缩体1312相对第二固定体1331滑动，第二液压缸152用于驱动第二伸缩体1332相对第二固定体1331滑动。

如图2所示，夹持机构10组装时，固定压架12的第一压板121和第二压板122固定在机架11的架体111远离连接部112的一端并与架体111垂直。第一液压缸151的缸体与架体111铰接，第一固定体1311与第一液压缸151的缸体固定连接，第一液压缸151的活塞杆与第一伸缩体1312的连接体1313固定连接。第二液压缸152的缸体与架体111铰接，第二固定体1331与第二液压缸152的缸体固定连接，第二液压缸152的活塞杆与第二伸缩体1332的连接体1313固定连接。液压缸(第一驱动装置14)的缸体与机架11的连接部112铰接，液压缸的活塞杆与活动压架13的第二连接件132铰接。

本实施例中，如图7所示，称重装置20包括压力传感器21、触发块22和显示器，压力传感器21内部具有应变片，触发块22用于触发应变片，当在触发块22作用下使应变片发生形变时，显示器中可显示出应变片所承受的压力值。

其中，如图8所示，触发块22为板材拼接的矩形结构，触发块22一端设有第一卡持部221，触发块22的另一端设有第二卡持部222，第一卡持部221和第二卡持部222均为圆柱形。

如图9所示，翻转机构30包括第一连接架31、第二连接架32、第三液压缸33和第四液压缸34。

如图10所示，第一连接架31包括活动架311、固定架312和第五液压缸313。固定架312套于活动架311外，第五液压缸313的活塞杆与活动架311连接，第五液压缸313的缸体与固定架312连接。当第五液压缸313伸长或缩短时，第一连接架31也将随之伸长或缩短。

如图11所示，第二连接架32包括第一支撑架321和第二支撑架322。第一支撑架321包括第一水平部3211和第一竖直部3212，第一水平部3211的一端与第一竖直部3212的一端固定连接；第二支撑架322包括第二水平部3221和第二竖直部3222，第二水平部3221的一端与第二竖直部3222的一端固定连接；第一水平部3211远离第一竖直部3212的一端与第二水平部3221远离第二竖直部3222的一端呈夹角设置，第一竖直部3212平行与第二竖直部3222；第一水平部3211的长度与第二水平部3221的长度相等，第一竖直部3212的长度与第二竖直部3222的长度相等。这种结构的第二连接架32具有较好的稳定性和牢固性。

如图9所示，翻转机构30组装时，固定架312远离活动架311的一端设于第一竖直部3212和第二竖直部3222之间并与第一竖直部3212和第二竖直部3222转动连接。第四液压缸34的缸体与第一水平部3211和第二水平部3221连接处铰接，第四液压缸34的活塞杆与固定架312铰接，第四液压缸34伸长或缩短时，第一连接架31相对第二连接架32转动。第三液压缸33的缸体与活动架311铰接。

机械臂100组装时，如图7所示，称重装置20中的压力传感器固定于活动压架13上的第二连接件132上，触发块22上的第一卡持部221卡于第一条形通孔134内，触发块22上的第二卡持部222卡于第二条形通孔135内，触发块22的上缘高于第一固定体1311远离第一伸缩体1312的一端。当触发块22上缘受力后，触发块22将沿第一条形通孔134和第二条形通孔135滑动并与压力传感器中的感应片接触。触发块22滑动过程中轨迹确定，能够准确的与感应片接触。如图1所示，翻转机构30中的活动架311远离固定架312的一端与夹持机构10中的架体111远离固定压架12的一端转动连接，第三液压缸33的活塞杆与连接部112远离架体111的一端铰接。架体111绕活动架311转动的轴与第一连接架31绕第二连接架32转动的轴平行。

机械臂100工作时，固定压架12位于垃圾箱内侧，活动压架13位于垃圾箱的外侧，通过第一液压缸151和第二液压缸152分别对第一伸缩体1312和第二伸缩体1332的位置进行调节，使第一伸缩体1312和第二伸缩体1332中的夹持体1314相垃圾箱的底部靠近，在通过第一驱动装置14使活动压架13整体相对架体111转动并靠近固定压架12，完成对垃圾箱的初次夹持。夹持机构10将垃圾箱初次夹持后，垃圾箱的上边缘正好卡在称重装置20中的触发块22上，垃圾箱的重力全部由称重装置20承担，而夹持机构10中的活动压架13和固定压架12对垃圾箱并未产生夹紧力，此时，活动压架13和固定压架12只起限位作用，避免垃圾箱脱离触发块22。此后，第三液压缸33和第四液压缸34开始动作，夹持机构10将带动垃圾箱一起向上转动，当垃圾箱刚好与地面脱离时，垃圾箱的重量通过触发块22均匀的传递给压力传感器，并通过显示器读出垃圾箱的重量。当测出的重量超过机械臂100的承受值时，通过控制第一驱动装置14，使夹持机构10将垃圾箱松开，从而保证机械臂100的安全性，避免因超载而被破坏；当测出的重量未超过机械臂100的承受值时，通过控制第一驱动装置14，使夹持机构10对垃圾箱进行再次夹持，此时，活动压架13与固定压架12间将产生巨大的压力，垃圾箱的重量主要由活动压架13和固定压架12承担，避免称重装置20因长时间受到较大压力而受到破坏。夹持机构10再次夹持垃圾箱后，第三液压缸33和第四液压缸34继续工作，带动夹持机构10和垃圾箱继续翻转，最终完成倾倒动作。

夹持机构10对垃圾箱初次夹持过程中，称重装置20的作用是称取垃圾箱的重量，称重装置20中的触发块22可将垃圾箱的重量均与的传递给压力传感器，保证测量出的数值更加准确。夹持机构10对垃圾箱再次夹持过程中，称重装置20中的触发块22具有一定的承载能力，即垃圾箱的少部分重量由触发块22承担。

在倾倒过程中，第三液压缸33驱动夹持机构10相对第一连接架31转动，第四液压缸34驱动第一连接架31相对第二连接架32转动，使得夹持机构10相对第二连接架32来说具有更大的转动范围，保证垃圾箱中的垃圾能够完全倒出。当然，在实际过程中，根据垃圾箱所在位置的不同，还可通过第五液压缸313对第一连接架31的长短进行调整，以保证夹持机构10能够准确的对垃圾箱进行夹持。

本实施例中，活动压架13为伸缩结构，即活动架311中的第一伸缩体1312在第一液压缸151的作用下可向垃圾箱底部靠近，第二伸缩体1332在第二液压缸152的作用下也可向垃圾箱的底部靠近，在倾倒垃圾的过程中，第一伸缩体1312和第二伸缩体1332上的夹持体1314位于距垃圾箱顶部较远的位置，活动压架13受力后不易被折断。此外，由于活动压架13和固定压架12均可构成两条平行的支撑线，夹持机构10再次夹持垃圾箱时，活动压架13和固定压架12对垃圾箱具有较好的贴合能力，可保证垃圾箱的稳定性。由于第一伸缩体1312和第二伸缩体1332中的连接体1313均为Z形结构，这种结构的第一伸缩体1312和第二伸缩体1332具有很好的刚性，第一伸缩体1312和第二伸缩体1332受力较大时可局部发生变形，外力撤去后又可恢复原状，使得第一伸缩体1312和第二伸缩体1332不易被折断。

在实际操作中，当夹持机构10在夹持垃圾箱所处位置未在垃圾箱的中间位置时，在倾倒过程中，垃圾箱对第一伸缩体1312和第二伸缩体1332施加的压力将不同，两者受力较大的容易变形，变形后垃圾箱将向一方倾斜，严重时还会使第一伸缩体1312和第二伸缩体1332中受力较大的被折断。但由于第一伸缩体1312和第二伸缩体1332分别由第一液压缸151和第二液压缸152驱动，若垃圾箱出现偏心现象时，可将第一伸缩体1312和第二伸缩体1332调节至不同深度的位置，从而保证垃圾箱的平衡，保证第一伸缩体1312和第二伸缩体1332的安全稳定性。

需要说明的是，本实施例中，夹持机构10、称重装置20和翻转机构30的具体结构以及实现方式均为优选方案，在其他具体实施例中，夹持机构10、称重装置20和翻转机构30的结构和实现方式还可以是其他形式。此外，在机械臂100夹持和倾倒过程中，所指的垃圾箱的重量是指垃圾箱自身的重量与垃圾箱内的垃圾的重量的总和。

实施例2

如图12所示，本发明实施例提供一种垃圾转运车200，包括车体201、车厢202、第六液压缸203、控制装置和上述实施例中的机械臂100。

其中，车厢202为中空结构，车厢202顶部具有倾倒口2021，车厢202安装在车体201后侧。

如图13所示，机械臂100中的第一水平部3211与第二水平部3221连接处与车体201转动连接，车体201上设有圆弧导轨2011，机械臂100中的第一竖直部3212和第二竖直部3222上设有滑块2012，滑块2012可沿圆弧导轨2011滑动，第六液压缸203的缸体与车体201铰接，第六液压缸203的活塞杆与机械臂100的第一水平部3211铰接。在第六液压缸203的作用下机械臂100整体可相对车体201沿圆弧导轨2011转动，机械臂100转动所在的平面与夹持机构10相对翻转机构30转动所在的平面垂直，以使机械中的夹持机构10具有更大的活动范围。机械臂100在转动过程中，圆弧导轨2011可保证其具有较好的稳定性。

本实施例中，机械臂100中的称重装置20的压力传感器与控制装置电连接，控制装置可控制机械臂100中的第一驱动装置14动作。机械臂100提起垃圾箱并对其进行称重时，压力传感器所感应的重量信号将传递个控制装置，控制装置对该重量信号进行比对，若该重量信号超过预设值，控制装置将控制第一驱动装置14动作，使夹持机构10将垃圾箱松开，保证机械臂100的安全性，保证垃圾转运车200的正常使用寿命。当然，所称重量未超过预设值，机械臂100正常工作，完成机械臂100的夹持和倾倒动作，最终将垃圾箱中的垃圾从车厢202顶部的倾倒口2021倾倒至车厢202内。

本实施例的其余结构与实施例1相同，在此不再赘述。

以上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。