CN102718153A

CN102718153A - 空间六自由度大型重载起重吊装协作柔索并联构型装备

Info

Publication number: CN102718153A
Application number: CN2012101995338A
Authority: CN
Inventors: 訾斌; 钱森; 朱真才; 张龙; 丁华锋
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2012-10-10

Abstract

一种空间六自由度大型重载起重吊装协作柔索并联构型装备，包括成三角形分布起吊重物的三台结构相同的起重吊装设备。每台起重吊装设备主要包括变幅装置、回转装置和卷扬装置，变幅装置由变幅油缸和相应的液压回路组成；回转装置由回转液压马达、回转减速器和相应的液压回路组成；卷扬装置由卷扬液压马达、卷筒、卷扬减速器、柔索、吊钩、滑轮组、滑轮支架和相应的液压回路组成，柔索一端连有吊钩，另一端经滑轮组缠绕在卷筒上。三台起重吊装设备通过吊钩与重物相连，通过控制各自变幅、回转、卷扬装置实现协作配合，完成重物的吊装。其结构简单、工作空间大、负载能力强、动力性能好、易于控制。

Description

空间六自由度大型重载起重吊装协作柔索并联构型装备

技术领域

本发明涉及一种大型重载起重吊装协作柔索并联构型装备，尤其是一种实现空间六自由度的大型重载起重吊装协作柔索并联构型装备。

背景技术

起重吊装设备是工厂、铁路、港口及其他部门实现物料搬运机械化的重要工具。近年来受世界经济快速增长和世界贸易不断扩大的影响，被搬运物料装置朝着规模化、重载大型化发展，吊装环境日趋恶劣、复杂，同时对起重吊装技术和吊装设备的要求也越来越高。然而由于受到协调能力和负载能力等方面的限制，单台起重设备并不能完全满足当前的要求。

柔索并联机构具有刚度大、承载能力强、动力性能好、易于控制等一系列优点，近年来在工程领域的应用不断扩大,这也对柔索并联机器人提出了更高的要求，不仅要求高精度、高效率、大负载地运转，而且要求具有更大的柔性输出，能迅速、方便地改变输出运动规律。然而，传统柔索并联机构一般采用伺服电机驱动，扭矩较小，因此目前还没有面向大型重载起重吊装的协作柔索并联构型装备。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存的问题，提供一种结构简单、液压驱动、能够完成大型物料平稳安全搬运的空间六自由度大型重载起重吊装协作柔索并联构型装备。

技术方案：本发明的空间六自由度大型重载起重吊装协作柔索并联构型装备，包括成三角形分布起吊重物的三台结构相同的起重吊装设备，每台起重吊装设备均包括变幅装置、回转装置和卷扬装置，所述的变幅装置包括底座、设在底座上的转台，转台上设有吊臂和改变吊臂仰角的变幅油缸，变幅油缸的活塞杆通过变幅油缸连接板与吊臂铰接，变幅油缸铰接在转台上；所述的回转装置包括设在底座上与转台相连的从动齿轮、回转液压马达和回转减速器，回转液压马达通过联轴器与回转减速器相连，回转减速器输出轴上设有与从动齿轮相啮合的主动齿轮；所述的卷扬装置包括卷扬液压马达、卷扬减速器、卷筒、柔索、吊钩、滑轮组、滑轮支架，所述的卷扬减速器安装在卷筒的一侧，卷扬液压马达经联轴器与卷扬减速器相连，滑轮组安装在滑轮支架上，滑轮支架设在吊臂的顶部，柔索一端连有吊钩，另一端经滑轮组缠绕在卷筒上。三台起重吊装设备通过吊钩与重物相连，通过控制各自变幅、回转、卷扬协作配合，完成重物的吊装；所述与重物相连的柔索的一端设有吊钩。

有益效果：本发明利用柔索并联机构刚度大、承载能力强、动力性能好、易于控制等优点，将柔索并联机器人系统引入到传统起重设备中，从而兼容了传统液压驱动起重设备承载能力大的优点，弥补了传统柔索并联机构到伺服电动机功率和扭矩较小的缺陷；并且继承了柔索并联机构的大柔性输出、工作空间大、易于控制等优点，弥补了单台起重设备协调能力差、负载能力小、工作空间小和动力性能差等缺陷，能够较好的完成重载大型物料的吊装，实现平稳安全的运动输出，其结构简单、工作空间大、负载能力强、性价比较高，具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本发明的结构主视图；

图2为本发明的结构俯视图；

图3为本发明的结构左视图。

图中：1－滑轮支架，2－滑轮组，3－柔索，4－变幅油缸连接板，5－吊钩，6－变幅油缸，7－卷筒，8－卷扬减速器，9－卷扬液压马达，10－回转液压马达，11－回转减速器，12－从动齿轮，13－主动齿轮，14－吊臂，15－转台，16－底座，17－重物。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

本发明的空间六自由度大型重载起重吊装协作柔索并联构型装备，主要由成三角形分布起吊重物17的三台结构相同的起重吊装设备构成，每台起重吊装设备均包括变幅装置、回转装置和卷扬装置，其中，变幅装置由变幅油缸6和相应的液压回路组成，变幅油缸6上端通过变幅油缸连接板4与吊臂14铰接，变幅油缸6下端与转台15铰接；回转装置由回转液压马达10、回转减速器11和相应的液压回路组成，回转液压马达10通过联轴器与回转减速器11相连，回转减速器11输出轴上连有主动齿轮13，主动齿轮13与底座16上的从动齿轮12相啮合；卷扬装置包括卷扬液压马达9、卷扬减速器8、卷筒7、柔索3、吊钩5、滑轮组2、滑轮支架1和相应的液压回路组成，所述的卷扬液压马达9通过联轴器与安装在卷筒7一侧的卷扬减速器8相连，滑轮组2安装在滑轮支架1上，滑轮支架1设在吊臂14的顶部，柔索3一端连有吊钩5，另一端经滑轮组2缠绕在卷筒7上，起重吊装设备通过吊钩5与重物17相连，所述的变幅装置、回转装置和卷扬装置均安装在转台15上，三台起重吊装设备通过控制各自变幅、回转、卷扬装置，实现各自吊臂仰角的变化、回转角度的变化、柔索长度的变化，协作配合从而完成重物17的吊装任务。

工作原理及工作过程：将三台结构相同的起重吊装设备成三角形分布在重物17的外围，通过柔索3末端的吊钩5连接在重物17上，如图2所示；通过与液压泵站相连的各液压回路，为空间六自由度大型重载起重吊装协作柔索并联构型装备提供动力。变幅装置中，变幅油缸6的下端铰接在转台15上，上端经变幅油缸连接板4与吊臂14铰接，通过变幅油缸6油缸的伸缩改变吊臂14的仰角从而实现单台起重吊装设备的变幅；回转装置中的回转液压马达10经联轴器与回转减速器11相连，再通过连接在回转减速器11输出轴上的主动齿轮13与底座16上的从动齿轮12相啮合，进而通过主动齿轮13与从动齿轮12的啮合改变转台15的回转角度从而实现单台起重吊装设备的回转动作；卷扬装置中的卷扬液压马达9通过联轴器与安装在卷筒7一侧的卷扬减速器8相连，柔索3一端连有吊钩5，另一端经滑轮组2缠绕在卷筒7上，起重吊装设备通过吊钩5与重物17相连，通过转动卷筒7改变柔索3的长度从而实现单台起重吊装设备的起升动作。三台起重吊装设备通过控制各自变幅、回转、卷扬装置，实现各自变幅、回转和起升动作，协作配合从而完成重物17的吊装任务。每台起重吊装设备具有变幅、回转和起升共3个活动度，因此整个大型重载起重吊装协作柔索并联构型装备共具有9个活动度，通过柔索3牵引重物17实现空间6自由度的运动。

Claims

1.一种空间六自由度大型重载起重吊装协作柔索并联构型装备，其特征在于：包括成三角形分布起吊重物的三台结构相同的起重吊装设备，每台起重吊装设备均包括变幅装置、回转装置和卷扬装置，所述的变幅装置包括底座（16）、设在底座（16）上的转台（15），转台（15）上设有吊臂（14）和改变吊臂（14）仰角的变幅油缸（6），变幅油缸（6）的活塞杆通过变幅油缸连接板（4）与吊臂（14）铰接，变幅油缸（6）铰接在转台（15）上；所述的回转装置包括设在底座（16）上与转台（15）相连的从动齿轮（12）、回转液压马达（10）和回转减速器（11），回转液压马达（10）通过联轴器与回转减速器（11）相连，回转减速器（11）输出轴上设有与从动齿轮（12）相啮合的主动齿轮（13）；所述的卷扬装置包括卷扬液压马达（9）、卷扬减速器（8）、卷筒（7）、柔索（3）、吊钩（5）、滑轮组（2）、滑轮支架（1），所述的卷扬减速器（8）安装在卷筒（7）的一侧，卷扬液压马达（9）经联轴器与卷扬减速器（8）相连，滑轮组（2）安装在滑轮支架（1）上，滑轮支架（1）设在吊臂（14）的顶部，柔索（3）一端连有吊钩（5），另一端经滑轮组（2）缠绕在卷筒（7）上，三台起重吊装设备通过吊钩（5）与重物（17）相连，通过控制各自变幅、回转、卷扬装置实现协作配合，完成重物的吊装。

2.根据权利要求1所述的空间六自由度大型重载起重吊装协作柔索并联构型装备，其特征在于：所述与重物（17）相连的一端柔索（3）上设有吊钩(5)。