平面两自由度九杆闭链式集装箱正面吊运起重机

摘要

本发明公开了一种平面两自由度九杆闭链式集装箱正面吊运起重机，包括吊臂和吊臂升降伸缩机构，吊臂的转动臂于车架后部铰连，伸缩臂通过滑动副安装于转动臂上，伸缩臂前端设置夹紧装置；吊臂升降伸缩机构即五连杆机构组件，为前摇杆、前连杆、后连杆和四连杆机构，前摇杆铰连于车架的前部，前连杆与前摇杆铰连，四连杆机构设于车架中部，四连杆机构前摇杆和四连杆机构后摇杆铰连于车架，后连杆与四连杆机构后摇杆和四连杆机构连杆的铰连点成为复合铰链，前连杆与后连杆之间的铰连点设于伸缩臂上。本发明具有运动惯量小、轨迹输出灵活、精度高、刚度和动态性能好、可靠性高等优点。

权利要求

1.平面两自由度九杆闭链式集装箱正面吊运起重机，包括基于车架(1)设置的吊臂和吊臂升降伸缩机构，其特征在于：所述吊臂包括转动臂(2)和伸缩臂(3)，所述转动臂(2)铰连于车架(1)后部，所述伸缩臂(3)通过滑动副安装于转动臂(2)上，伸缩臂(3)前端设置夹紧装置(4)；所述吊臂升降伸缩机构包括于吊臂前方两侧对称设置的五连杆机构组件，所述五连杆机构组件包括前摇杆(5)、前连杆(6)、后连杆(7)和四连杆机构，所述前摇杆(5)的下端铰连于车架(1)前部，前连杆(6)的下端与前摇杆(5)的上端铰连，所述四连杆机构设于车架(1)中部，包括四连杆机构前摇杆(8)、四连杆机构连杆(9)和四连杆机构后摇杆(10)，所述四连杆机构前摇杆(8)和四连杆机构后摇杆(10)的下端铰连于车架(1)，所述四连杆机构连杆(9)的前、后两端分别铰连四连杆机构前摇杆(8)和四连杆机构后摇杆(10)的上端，所述后连杆(7)的下端与四连杆机构连杆(9)的后铰连点成为复合铰链，前连杆(6)的上端与后连杆(7)的上端铰连且铰连点设于伸缩臂(3)上。

2.根据权利要求1所述的平面两自由度九杆闭链式集装箱正面吊运起重机，其特征在于：所述前摇杆(5)共同的驱动机构为设于车架(1)上的摇杆伺服电机；所述四连杆机构前摇杆(8)共同的驱动机构为设于车架(1)上的四连杆机构伺服电机。

说明书

平面两自由度九杆闭链式集装箱正面吊运起重机

(一)技术领域：

[0001] 本发明涉及港口起重机械，具体是一种平面两自由度九杆闭链式集装箱正面吊运起重机。(二)背景技术：

[0002] 集装箱正面吊运起重机(亦称集装箱正面吊)是一种重要的港口机械，具有操作方便，堆码层数高等优点，在各类港口集装箱搬运、码垛和运输等作业中发挥了重要的作用。如CN103332220A、CN101723256A、CN202322093U、CN2773035、CN201890746U公开的集装箱正面吊运起重机，都是通过伸缩油缸、俯仰油缸的联合驱动完成工作任务。

[0003] 但是，上述这类传统的集装箱正面起重机均为纯液压传动式，其液压系统存在着零部件加工装配要求高、制造、维护、保养成本高、寿命不长、漏油等缺点。并且，这类传统开链式串联结构的起重机构因其自身结构的限制，存在着构件笨重、刚性差、惯量大、关节误差累积等问题，动力学性能较差，难以满足日益严格的高速重载作业要求。(三)发明内容：

[0004] 本发明的目的在于提供一种平面两自由度九杆闭链式集装箱正面吊运起重机，能较好解决传统液压式集装箱正面吊运起重机加工装配要求高、维护保养成本高、寿命不长、漏油等缺点。

[0005] 能够实现上述目的的平面两自由度九杆闭链式集装箱正面吊运起重机，包括基于车架设置的吊臂和吊臂升降伸缩机构，与现有技术不同的是所述吊臂包括转动臂和伸缩臂，所述转动臂铰连于车架后部，所述伸缩臂通过滑动副安装于转动臂上，伸缩臂前端设置夹紧装置；所述吊臂升降伸缩机构包括于吊臂前方两侧对称设置的五连杆机构组件，所述五连杆机构组件包括前摇杆、前连杆、后连杆和四连杆机构，所述前摇杆的下端铰连于车架前部，前连杆的下端与前摇杆的上端铰连，所述四连杆机构设于车架中部，包括四连杆机构前摇杆、四连杆机构连杆和四连杆机构后摇杆，所述四连杆机构前摇杆和四连杆机构后摇杆的下端铰连于车架，所述四连杆机构连杆的前、后两端分别铰连四连杆机构前摇杆和四连杆机构后摇杆的上端，所述后连杆的下端与四连杆机构连杆的后铰连点成为复合铰链，前连杆的上端与后连杆的上端铰连且铰连点设于伸缩臂上。

[0006] 上述结构中，通过五连杆机构组件的位置变化而实现转动臂的转动和伸缩臂的伸缩，最终实现夹紧装置对集装箱的抓取、吊运和卸货。

[0007] 所述五连杆机构组件的动力之一设于前摇杆上，所述前摇杆共同的驱动机构为设于车架上的摇杆伺服电机；所述五连杆机构组件的动力之二设于四连杆机构的四连杆机构前摇杆上，所述四连杆机构前摇杆共同的驱动机构为设于车架上的四连杆机构伺服电机。

[0008] 本发明的有益效果：

[0009] 1、本发明平面两自由度九杆闭链式集装箱正面吊运起重机由伺服电机直接驱动、连杆机构传动实现吊运、起重任务，能有效克服传统液压式集装箱正面吊运起重机加工装配要求高、维护保养成本高、寿命不长、漏油等缺点。

[0010] 2、本发明整体结构为外转动副驱动，闭链传动的形式，所有伺服电机均安装在机架上，有效降低了各构件的重量，具有运动惯量小、轨迹输出灵活、精度高等优点。

[0011] 3、本发明通过五连杆机构组件的姿态调整，就能实现传统集装箱正面吊运起重机通过伸缩油缸、俯仰油缸的联合驱动才能完成的举升、伸缩、下降等工作任务，具有更好的刚度特性和更高的可靠性。(四)附图说明：

[0012] 图1为本发明一种实施方式的结构示意图。

[0013] 图2为图1实施方式的初始、复位工作状态示意图。

[0014] 图3为图1实施方式的伸出抓取工作状态示意图。

[0015] 图4为图1实施方式的吊运工作状态示意图。

[0016] 图号标识：1、车架；2、转动臂；3、伸缩臂；4、夹紧装置；5、前摇杆；6、前连杆；7、后连杆；8、四连杆机构前摇杆；9、四连杆机构连杆；10、四连杆机构后摇杆。(五)具体实施方式：

[0017] 下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

[0018] 本发明平面两自由度九杆闭链式集装箱正面吊运起重机包括基于车架1设置的吊臂和吊臂升降伸缩机构。

[0019] 所述吊臂包括转动臂2和伸缩臂3，所述转动臂2的下端铰连于车架1后部，所述伸缩臂3通过滑动副安装于转动臂2上，具体的一种方式中，转动臂2和伸缩臂3均采用方钢管，伸缩臂3于转动臂2的上口滑动配合于转动臂2内，对集装箱进行抓取的夹紧装置4设于伸缩臂3的前端，如图1所示。

[0020] 所述吊臂升降伸缩机构设于吊臂前方，为于吊臂两侧对称设置的五连杆机构组件，所述五连杆机构组件包括前摇杆5、前连杆6、后连杆7和四连杆机构，所述前摇杆5的下端铰连于车架1的前部，所述四连杆机构设于车架1的中部，所述前连杆6的下端铰连前摇杆5的上端，四连杆机构包括四连杆机构前摇杆8、四连杆机构连杆9和四连杆机构后摇杆10，所述四连杆机构前摇杆8和四连杆机构后摇杆10的下端铰连于车架1，所述四连杆机构连杆9的前、后两端分别铰连四连杆机构前摇杆8和四连杆机构后摇杆10的上端，所述后连杆7的下端与四连杆机构后摇杆10和四连杆机构连杆9的铰连点成为复合铰链，前连杆6上端与后连杆7的上端相互铰连，其铰连点设于伸缩臂3上；两侧前摇杆5共同的驱动机构为设于车架1上的摇杆伺服电机，两侧四连杆机构前摇杆8共同的驱动机构为设于车架1上的四连杆机构伺服电机，如图1所示。

[0021] 如图2所示，本发明处于准备工作的初始状态，此时转动臂2转动至最低位，伸缩臂3回缩至转动臂2内。

[0022] 如图3所示，本发明在五连杆机构组件作用下，伸缩臂3伸出，对正前方集装箱进行抓取作业。

[0023] 如图4所示，本发明在五连杆机构组件作用下，转动臂2举升，完成对正前方集装箱的举升作业。

[0024] 本发明在五连杆机构组件作用下，转动臂2下降、伸缩臂3回收，完成对正前方集装箱的卸载作业；本发明转动臂2在完成卸载任务后，复位到如图2所示的初始状态，准备对下一个集装箱的夹装和搬运作业。