CN1216967A - 装载机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装载机构,该装载机构包括转台(2),用以将装载机构与座机(1)相连接;主臂(3)和副臂(4),此两臂铰接在一起。这样的主臂与转台相结合使各臂由提升缸(5)和操纵缸(6)所控制。这种装载机构拟主要用于采伐机械。因此用于控制臂(3,4)的提升缸和操纵缸均装在主臂(3)上,且一个在另一个之上,从而为装载机构提供了一种窄的结构。此外,执行缸(5,6)均设置在靠近座机(1),使其在装载机构运动时受到保护。由于执行缸也都设置在主臂(3)的另一侧,从而避免了被副臂(4)或装在副臂上的载荷或装在副臂上的执行器(14)的碰撞的可能。

Description

装载机构

本发明涉及一种装载机构，该装载机构包括：转台，用于连接装载机构与座机(Base machine)；主臂和副臂，主副臂用铰链连在一起，主臂与转台连接；和提升缸与操纵缸，用于控制主副臂。

这种装载机构主要用于采伐机械。装载机构的一端，通常设有不同的木柴采伐装置，例如采伐头(logging head)、收割器(harvest part)、伐木头(feller head)或动力柴薪抓钩(grapple for energy firewood)。由于工作面和运动路径的特点，这种装载机构在森林里能进行的加工处理和确伐，或者是以选择砍伐方式(selected manner)，即使森林变稀疏，或是以最终砍伐方式，这意味着成片砍伐(Group felling)。装载机构通常是连接在采伐机械所设的基座上，例如用螺栓经法兰盘连接。

人们过去知道在采伐机械中使用木柴装载机构，该装载机构包括分离式的提升臂与副臂，各臂具有各自的运动路径和各自的控制液压缸，因此提升臂的运动路径与副臂的运动路径不相干涉(intersect)。提升臂的运动路径与副臂的运动路径于是互不联系。当使用装载机构的臂时，于是必须同时执行两个独立的运动，例如，在臂的工作面(working area)内，副臂一端必须设有水平运动。

通常也使用叠套式伸缩装置(Telescopic extending means)以扩大装载机构的操作幅宽(ceperation span)。然而同时使用伸缩装置就难于顾及运动路径，而且当在近距离使用装载机构时，这种叠套式伸缩装置必须缩回。

当装载机构的臂端设置水平运动时，用现有装载机分开使用各臂的结果，臂端的运动会上下颠簸，而不是像有利于载荷或执行机构所需要的那种直接而平滑地运动。这种不平坦的运动路径增加了装载机构的能耗，并使在臂上产生的应变不利的高。

一种常用的木柴装载机构还包括转台，该转台装在采伐机上或者装在一种座机上，该座机上设有垂直立柱。这种立柱通常设有提升臂，该提升臂由提升缸引导，在提升臂的一端设有一副臂，副臂由摇摆缸控制。为了增大装载机构的工作面，叠套式可伸缩装置设置在远离座机的副臂内。装载机构的重心从而位于高处且远离座机。这减弱了采伐机的平衡，所以机器需要更大的质量以便在装载机构工作时保持稳定。

由提升臂和副臂所构成的臂上的应力，由于提升缸和摇摆缸所产生的点应力(point stresses)也从而增大。在传统的装载机构上，由于提升缸通常是通过一点与臂连接，提升缸在臂上产生一种点应力。再者，摇摆缸的下端的紧固通常是用焊接在提升臂中部的方式。臂一般要遭受从上述点处开始的断裂。为防止产生这种断裂，常常以牺牲装置总重量为代价，将制造臂的材料尽可能地加强。

由于提升臂的执行缸通常位于提升臂下面，它常常容易受到碰撞的威胁。当装载机构处于垂直位置时，未受保护的提升缸容易被副臂或者装在副臂上的某种装置，或者装在该装置中的木材所击中。副臂的执行缸在臂结构中的远距离配置也产生种种问题，这是由于在林区操作时，在提升过程中，摇摆缸会被位于工作环境内的障碍所损坏。

存在这样几个涉及现有布局的问题：由于必须控制两个甚至三个相互独立的运动，因此难于引导臂。臂的执行缸的位置使臂在使用时使缸受损害。此外，执行缸的位置已在装载机构内产生有害的点应力，从而或者使装置断裂，或者加重臂的结构。

本发明的目的在于消除现有技术的缺点，并提供一种更简单、更有效的新型结构。

这一目的是通过一种装载机构来实现，该装置具有在本发明权利要求中所定义的特征。更准确地讲，根据本发明之装置的主要特征在于，提升缸的第一端用安装板与转台连接，操纵缸的第一端与主臂上连转台的一端相连接，提升缸的另一端与操纵缸的另一端则用同一连接板相连，以便控制此装置。

在讨论本发明过程中，提升臂和副臂使用通用名词“臂”，提升缸和引导臂的操纵缸均使用执行缸一词。

本发明提供了一些值得注意的好处。根据本发明的装载机构中，导引臂的提升缸和操纵缸均装在主臂上，一个在另一个的上面。这样使装载机构具有窄的结构，从而使操作人员的视野比使用现有装置时更好。此外，各缸均设置在距座机近的位置，于是当装载机构运动时它们都受到保护，而且它们都位于主臂的另一侧，避免了遭受副臂或装在副臂上负载的碰撞的可能。

由于根据本发明之执行缸的有利位置，各缸的负荷分散在臂上几点，于是作用在臂上单一部位的应力保持小的值。例如操纵缸下部紧固装置推荐与主臂的同一连接装置一体化，于是由操纵缸所产生的应力只略微向臂的中部移动。此外，例如在基于本发明之第一实施例的一种装载机构中，提升缸的点负荷被分散在主臂上至少三点处，于是在臂上的应力保持最小。当提升缸的紧固装置到达高于提升臂中点的位置时，减小了臂上的应力。装载机构的提升运动推荐使主臂承受压力而不像一般的结构承受有害的弯曲或拉伸。

在根据本发明的装载机构中，通过将主臂安排在从较低位置开始，而不用单独的垂直立柱，该装置的重心可以很有利地设置在靠近座机的位置，装置的总体结构制造得低。低的结构也是有利的，因为它给操作者提供了清晰的视野。

根据本发明的装载机构的运动路径是理想的，这是由于本装置的水平平移运动，在本装置的整个工作面只由一个缸执行，就是说由操纵缸操纵，从而装载机构的运动非常平稳。主臂的角度和副臂的角度，在臂的整个工作面内，本质上保持在与垂直平面相同的平面内，于是装载机构的重心是尽可能紧靠紧固点和座机。

引导装载机构的操纵缸使臂的端部，在装载机构工作面内沿本质上沿直线运动。本装置的提升缸于是只执行臂的提升运动，于是装载机构的运动容易控制。根据本发明，借助于控制系统，到达目标的路径可能最短，于是节约能量，而装载机构所受的应力尽可能小。由于本装载机构较现有设备所产生的应变小，并由于本装载机构的执行装置相互位置比现有结构安排更为有利，本装载机构的结构更轻。本发明之装载机构比现有的结构使用时估计可降低能耗约20％，而使用速度估计可加快20％。

装载机构的传递运动是由操纵缸带来的，而且推荐使之在向外或向内两个方向具有同样大小的移动力，这是由于当臂低至伸直的位置时，操纵缸的小的压力被臂的重量所增大。

下面参照附图对发明给予详细说明，附图表明了根据本发明之装载机构的推荐实施例。

图1所示为本发明的第一实施例，其中执行缸经导杆和连接装置与臂相连，

图2所示为本发明的另一实施例，其中执行缸只有一端与副臂相连。

根据本发明之装载机构包括：转台2，该转台可旋转地安装在采伐机的机架，即座机1上。本装置的臂通过安装板2a装在转台上，臂包括主臂3和副臂4。两个臂由两个执行油缸即提升缸5和操纵缸6所控制。提升缸设置在主臂3另的一侧而与副臂4相对，本质上与主臂平行，从而提升缸的第一端与转台相连。操纵缸6位于提升缸与主臂之间，并推荐与主臂的基座相连，例如通过安装件7，该安装件例如装在主臂的基座上。

根据本发明的第一推荐实施例如图1所示，装载机构的运动路径是由一导杆和连接装置所引导、该连杆装置位于主臂和副臂的交点处，并由稳定杆8和主臂所控制。在这种情况下，提升缸5与连接板9相连，该连接板又是连接在稳定杆8上的。连接板还包括一可回转的连接辅肋支杆10，该支杆的一端与主臂是可回转的连接，推荐在主臂的中部连接。操纵缸6的一端与此辅助支杆相连，推荐操纵缸与辅助支杆的连接点就在辅助支杆与连接板相连处，并推荐使用同一枢轴。

稳定杆8将执行缸的控制运动传递至导杆和连接装置，这样，当设置在此处的铰接杆11相对于连杆装置12运动时，控制运动传至与铰接杆一端相连的副臂4。

主臂3依次将执行缸的控制运动传递至导杆和连接装置，这样，折叠板13和杠杆装置12的一端均与主臂一端相连。折叠板于是将控制运动传至副臂，且杠杆装置将控制运动经铰接杆传递至副臂。

根据本发明的另一推荐实施例如图2所示，装载机构的运动路径是通过将提升缸5和操纵缸6从转台2的另一端装在副臂上来引导的。副臂于是是铰接在主臂上且在枢轴的两侧是连续的，并在副轴上靠执行缸一侧构成摇摆臂4a，并由传递臂4b刚性地与其相连。

提升缸5和操纵缸6两者于是都装在连接板9上，该连接板设置在副臂的摇摆臂上。执行缸的控制运动以这种装置直接传递到副臂，从而能快速准确地控制各种运动。

为了改善这种装置的工作面，可配备一种叠套式可延伸副臂如图2所示，从而可提供足够的工作面，尽管这种装置的结构紧凑。

根据本发明之装载机构的结构中，主臂3的紧固点距座机1的距离小，这是由于容纳主臂3的安装件7的低结构，于是装置的重心靠近座机，从而使装载机构具有低结构。

由于提升缸5和操纵杠6与主臂3本质上处于同一剪切面内，根据本发明的装置具有一种窄结构。当提升缸和操纵缸安置在靠近座机1时，它们在装载机构运动时受到保护，而当它们根据本发明，对于与主臂3相铰接的副臂4处于另一侧时，避免了由副臂或装在副臂上的执行器带来碰撞的可能。

这种结构还能使提升缸5和操纵缸6作用在臂上的力分布在几个点，于是作用在臂上的应力保持尽可能的小。

当使用装载机构时，臂可以由一个控制运动伸出或缩回。在这种情况下，例如在图1所示装置是安排成导引一个平面多边形，该多边形的各边由本装置的稳定杆8、连接板9、辅助支杆10、主臂3的一端、连杆12和铰接杆11所组成。当操纵缸沿缸的纵向将传动力直接作用在该多边形上，多边形的各角度可以改变，从而主臂与副臂本质上是同时并沿相等的距离运动，就是说它们的运动是同步的。这就带来这样的结果：副臂4在工作空间内的运动本质上是线性运动。例如，当连接板9与转台间的距离保持为常数，就是说提升缸的长度不变，而操纵缸的活塞缩回缸中，这样减短了缸的长度，主臂制成可绕座机回转。这一旋转运动传至副轴，强迫它转动一定角度，此角度等于主臂转的角度。此外，操纵缸活塞沿自身纵向的运动，使辅助支杆10产生一旋转运动，它还产生一控制运动，经稳定杆8和铰接杆11传递到副臂4，强制副臂端部或者远离主臂，或者靠近主臂。于是当装载机构向外伸出时，主臂与副臂按比例产生回转。

提升缸5长度的改变影响到副臂端部的提升高度。因此，提升缸活塞沿其纵向的运动，经稳定杆8和铰接杆11，使主臂相对于其基座旋转，于是使主臂的一端连同铰接杆11使副臂的端部提升或降低。按这种方式臂的运动路径和副臂端从基座面起的高度是可选择的。

装载机构的运动路径是理想的，这是由于在装载机构的整个工作面内，在水平方向的运动传递只由一个缸即操纵缸执行，所以装载机构的运动平滑。

应当认识到上述说明及附图只用以对发明进行解说。因此本发明并不局限于上述公开的实施例且在权利要求中给予了定义，对在所提权利要求中所反映的本发明思想范围内的一些不同方案和修改，对于本领域的技术人员是显而易见的。

Claims (6)

1．一种装载机构，包括：转台(2)，该转台用于将装载机构与座机(1)相连接；主臂(3)和副臂(4)，此两臂铰接在一起，主臂与转台相连；和提升缸(5)与操纵缸(6)，两缸均用于控制臂；其特征在于：提升缸(5)的第一端借助于安装板(2a)与转台(2)相连接；操纵缸(6)以其第一端与主臂(3)的一端在转台的一端相连接；提升缸的另一端和操纵缸的另一端与同一连接板(9)相连接，以便控制本机构。

2．如权利要求1所述的装载机构，其特征在于：该装载机构包括：一辅助叉杆(10)，其与主臂可旋转地连接；连接板(9)，其铰接于辅助叉杆；稳定杆(8)，其与连接板相连接以便控制副臂，提升缸(5)和操纵缸(6)，其与连接板(9)相连接，缸的控制运动经稳定杆与辅助叉杆传至主臂与副臂。

3．如权利要求2所述的装载机构，其特征在于，操纵缸(6)经辅助叉杆(10)装在连接板(9)上。

4．如权利要求1所述的装载机构，其特征在于：提升缸(5)和操纵缸(6)均设置在连接板(9)上，该连接板设置在副臂的一端，该副臂位于提升缸与操纵缸一侧，以便传递提升缸与操纵缸的控制运动。

5．如上述各权利要求其中之一所述的装载机构，其特征在于：操纵缸(6)的第一端经安装件(7)在本质上紧固于主臂(3)的基座面上。

6．如上述各权利要求其中之一所述的装载机构，其特征在于：提升缸(5)，操纵缸(6)和主臂(3)均安装成本质上处于同一剪切平面内，这样，操纵缸(6)放置在提升缸(5)与主臂(3)之间。

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