一种具有变胞功能自调节机构式起重机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及起重机械领域，特别是一种具有变胞功能自调节机构式起重机。
【背景技术】
[0002]起重机属于物料搬运机械，是在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械，又称吊车。起重机能在一个工作循环中完成取料、运移、卸载等动作，在市场上的发展和使用越来越广泛。传统的起重机都是通过伸缩油缸、俯仰油缸的联合驱动完成工作任务，但是这种起重机均采用纯液压传动式，其液压系统存在着零部件加工装配要求高、漏洞等明显缺点，并且传统起重机采用开链式串联结构，具有刚性差、可靠度低、累积误差大等缺点。
[0003]变胞机构把能在瞬时使机构有效构件数或自由度数发生变化，从而产生新构型的机构。变胞机构是一类具有多功能阶段变化、多拓扑结构变化、多自由度变化等特征的机构。将其应用于起重机研究发明的具有变胞六自由度起重机构，可按不同阶段的工作需求改变其执行机构的拓扑结构，实现多种运动轨迹的输出，完成传统两自由度液压起重机铲装、翻转、抬升、卸料等工作任务，并且机机构连杆式的变胞机构还可以克服传统起重机漏油、动力性差等缺点。
[0004]本发明由起重吊臂伸缩机构、变胞控制机构和起重臂调整机构组成，通过这三个机构的配合，可以完成集装箱的抓取操作和运动控制，本发明一种具有变胞功能自调节机构式起重机具有结构紧凑，可靠性高，控制简单的优点，工作空间大，适用于许多零件抓取场合，可以得到多种运动轨迹输出，机构采用机构式闭链连接，不会漏油和产生累积误差。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种具有变胞功能自调节机构式起重机，以满足不同工作阶段中复杂轨迹输出和频繁载荷变化要求，包括起重吊臂伸缩机构、变胞控制机构和起重臂调整机构；所述起重吊臂伸缩机构由起重臂、吊臂、平衡块和起重装卸钳组成，可使起重机完成集装箱的抓取、吊运和卸货等空间操作；所述变胞控制机构和起重臂调整机构均由连杆连接而成，通过连杆的运动合成作用完成对吊臂的运动调整。本发明采用机构式连接，使起重机具有结构紧凑、可靠性高，同时本发明具有控制简单的优点、工作空间大等优点，能有效克服液压起重机液压元件加工精度要求高、维修保养成本高、可靠度低，易漏油等缺点，能广泛应用于集装箱的抓取、吊运和卸货等复杂作业。
[0006]本发明通过以下技术方案达到上述目的:
[0007]—种具有变胞功能自调节机构式起重机，由起重吊臂伸缩机构、变胞控制机构和起重臂调整机构组成。
[0008]所述起重吊臂伸缩机构由起重机车体、起重臂、吊臂、平衡块和起重装卸钳连接而成，起重臂第一个连接端通过第一转动副与起重机车体中部的轴承座连接，起重臂第二个连接端通过第一移动副与吊臂第一个连接端连接，吊臂第二个连接端通过第一球副与平衡块一端连接，平衡块另一端通过第二转动副与起重装卸钳连接。
[0009]所述变胞控制机构由起重机车体、举升臂、变胞连杆、第一连杆、第二连杆和第三连杆连接而成，举升臂一端通过第三转动副与起重机车体前端的轴承座连接，举升臂另一端通过第四转动副与变胞连杆第一个连接端连接，变胞连杆第二个连接端通过第五转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第六转动副与起重臂第三个连接端连接，变胞连杆第三个连接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二移动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第八转动副与吊臂第三个连接端连接。
[0010]所述起重臂调整机构由起重机车体、第四连杆、第五连杆、第六连杆和第七连杆连接而成，第四连杆一端通过第九转动副与起重机车体后端的第一个轴承座连接，第四连杆另一端通过第十转动副与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十一转动副与起重臂第四个连接端连接，第五连杆一端通过第十二转动副与起重机车体后端的第二个轴承座连接，第五连杆另一端通过第十三转动副与第七连杆一端连接，第七连杆另一端通过第十一转动副与起重臂第四个连接端连接。
[0011]所述起重机变胞功能及自调节功能实现方法由以下步骤构成:变胞控制机构由起重机车体、举升臂、变胞连杆、第一连杆、第二连杆和第三连杆连接而成，变胞控制机构由举升臂和变胞连杆进行驱动，第一连杆在变胞连杆驱动下，第一连杆一端与举升臂上第三个连接端连接，同时变胞连杆第二个连接端也与举升臂第三个连接端连接，使变胞连杆与举升臂固结成一个构件，构成第一变胞形态；第一连杆继续在变胞连杆和举升臂驱动下，第二连杆进行运动，使第六转动副与第七转动副合并为一个转动副，同时，变胞连杆第三个连接端和第二连杆一端固结成一个构件，构成第二变胞形态，并通过合并后的新转动副与起重臂第三个连接端连接；起重机第二变胞形态后，吊臂的伸缩量由第二连杆和第三连杆控制；上述第一变胞形态和第二变胞形态中，第二连杆和第三连杆通过第二移动副连接，可以通过第二连杆和第三连杆的运动自调节吊臂的运动，使吊臂工作更加精确。
[0012]上述结构中，通过起重吊臂伸缩机构、变胞控制机构和起重臂调整机构的运动控制位置变化而实现起重机的伸缩，变胞控制机构与起重吊臂伸缩机构进行运动合成；起重臂调整机构由连杆连接而成，连杆运动轨迹可以通过非线性输入方式进行控制；通过起重臂和吊臂组成的起重吊臂机构的空间运动，实现起重机对集装箱的抓取、吊运和卸货等复杂作业，同时输出多种运动轨迹。
[0013]本发明的突出优点在于:
[0014]1、本发明可由伺服电机驱动和混合驱动，驱动方式灵活多变，有利于起重机的控制;
[0015]2、起重吊臂伸缩机构、变胞控制机构和起重臂调整机构控制简单，可靠性高，起重臂调整机构形成的并联的调整机构，累积误差小，大大增加了起重机的刚度和调整精度；
[0016]3、本发明采用闭链传动的形式，有效了降低了各个构件的重量，具有运动惯量小、轨迹输出灵活、工作可靠、精度高等优点，机构具有多自由度和多活动度，可使抓取、吊运和装卸等工作的灵活度更高，工作空间更大，动力性能更好且易于控制；
[0017]4、本发明通过机构式操作完成起重机的工作任务，可克服加工装配困难、漏油和维修成本高等缺点。
[0018]5、利用变胞原理设计的六自由度起重机，起重臂调整机构由连杆连接而成，连杆运动轨迹可以通过非线性输入方式进行控制，起重臂调整机构与变胞控制机构合在运动可以实现多种运动轨迹输出，并且控制简单，保养维护方便，节能能源。
【附图说明】
[0019]图1为本发明所述一种具有变胞功能自调节机构式起重机的第一工作立体结构示意图。
[0020]图2为本发明所述一种具有变胞功能自调节机构式起重机的第一工作立体结构正视图。
[0021]图3为本发明所述一种具有变胞功能自调节机构式起重机的第一工作立体结构后视图。
[0022]图4为本发明所述一种具有变胞功能自调节机构式起重机的第二工作结构正视图。
[0023]图5为本发明所述一种具有变胞功能自调节机构式起重机的第三工作结构正视图。
[0024]图6为本发明所述一种具有变胞功能自调节机构式起重机的第四工作结构正视图。
[0025]图7为本发明所述一种具有变胞功能自调节机构式起重机的第五工作结构正视图。
[0026]图8为本发明所述一种具有变胞功能自调节机构式起重机的第一