多功能萬向快接器專利背景

截至2010年8月，已有的挖掘機在更換各種機具時，通常采用快換接頭或直接用銷軸來連接，但它僅僅局限于快換的功能，并不能改變挖掘機機具本身單一的作業(yè)方向。因此在受到工作范圍限制時，或需要進行較復雜形狀的作業(yè)時，需要不斷調整整機的工作位姿進行作業(yè)，且可能達不到使用效果，從而限制了挖掘機更多功能的發(fā)揮，使勞動生產(chǎn)率降低，作業(yè)成本增加。

多功能萬向快接器專利目的

《多功能萬向快接器》所要解決的問題是提供一種多功能萬向快接器，能夠實現(xiàn)挖掘機、裝載機、固定式液壓破碎機、拆除機器人等工作主機快速更換各種屬具，并使屬具實現(xiàn)繞空間X、Y、Z三個自由度旋轉運動。同時，拓展了主機的工作范圍及高效便捷作業(yè)能力，大大提高了主機的作業(yè)效率。

多功能萬向快接器技術方案

《多功能萬向快接器》特征是：它包括上連接架、擺動裝置、回轉減速裝置、快接裝置、液壓控制閥組及與液壓控制閥組相連的電控系統(tǒng)；回轉減速裝置的上面分別與上連接架、液壓控制閥組相連；回轉減速裝置的下面連接有快接裝置、側面連接有擺動裝置。回轉減速裝置主要由箱體，固定在箱體外部的液壓馬達，箱體內的蝸桿、蝸輪、滑動支撐、銅滑動面組成；蝸桿與蝸輪相嚙合，蝸桿通過其兩端的滑動軸承與箱體相配合，其一端與液壓馬達連接；蝸桿與其上面的滑動支撐通過螺栓固定成一體；銅滑動面設置在滑動支撐的臺階下平面與箱體之間，其上開有潤滑油槽。擺動裝置由一個擺動油缸、兩個平衡閥、一個閥塊、兩個油缸固定座組成；擺動油缸與閥塊制做成一整體，平衡閥安裝在閥塊上；擺動油缸頭部內的關節(jié)軸承與箱體外側的耳板通過銷軸連接；其中部兩軸分別與兩個油缸固定座通過銷連接，油缸固定座固定在上連接架的連接板的外側上。

快接裝置由下連接架、回轉盤、設置在下連接架中的快換裝置組成；下連接架是由前后兩個端板、左右兩個側板組成的框架；回轉盤固定在下連接架的上方，它通過平鍵與蝸輪連接，并通過螺栓與蝸輪、滑動支撐連接成一體，其回轉中心與箱體的回轉中心相重合。此快換裝置可以實現(xiàn)對屬具如：挖斗、鏟斗、抓斗、夾斗、液壓剪等的快速更換連接。液壓控制閥組包括四組換向閥、溢流閥、閥塊、回轉接頭；換向閥、溢流閥安裝在閥塊上，閥塊固定在箱體上表面；回轉接頭位于滑動支撐的中心孔內，其外殼體固定于閥塊上，其內回轉體與回轉盤固定連接。當擺動油缸伸縮時，帶動箱體及下連接架繞銷軸轉動，從而實現(xiàn)以X軸為中心的±40°擺動。擺動油缸的往返速度通過平衡閥進行調節(jié)。當液壓馬達工作時，它帶動蝸桿旋轉，蝸桿將動力傳給與之相嚙合的蝸輪，蝸輪帶動與其固定連接的回轉盤并進一步帶動下連接架下方連接的屬具繞箱體的回轉中心線旋轉，從而實現(xiàn)以Z軸為中心的360°回轉。

多功能萬向快接器改善效果

《多功能萬向快接器》的萬向快接連接器既能繞自身±360°旋轉，又能以屬具自身中性平面±40°左右傾斜，同時輔助主機斗桿油缸伸縮上下120°旋轉，從而實現(xiàn)對空間三個坐標軸X、Y、Z三個自由度的旋轉復合運動。同時，由于具有快速更換屬具功能，拓展了主機的工作范圍及高效便捷作業(yè)能力，能夠實現(xiàn)下接屬具全方位、多角度的作業(yè)，大大提高了主機的作業(yè)效率。

圖1是萬向快接連接器的立體圖；

圖2是萬向快接連接器的主視圖；

圖3是萬向快接連接器的俯視圖；

圖4是萬向快接連接器的左視圖；

圖5是沿圖4中A-A線的剖視圖；

圖6是快換裝置一種方式的仰視圖；

圖7是快換裝置另一種方式的主視圖；

圖8是快換裝置另一種方式的仰視圖；

圖9是擺動裝置另一種方式的左視圖。

《多功能萬向快接器》涉及一種多功能萬向快接器，尤其涉及一種用于實現(xiàn)挖掘機、裝載機、固定式液壓破碎機、拆除機器人的工作裝置與各種屬具之間的過渡連接裝置，屬于工程機械技術領域。

1.《多功能萬向快接器》特征是：它包括上連接架（4）、擺動裝置、回轉減速裝置、快接裝置、液壓控制閥組及與液壓控制閥組相連的電控系統(tǒng)；回轉減速裝置的上面分別與上連接架（4）、液壓控制閥組相連；回轉減速裝置的下面連接有快接裝置、側面連接有擺動裝置；所述的回轉減速裝置主要由箱體（1），固定在箱體（1）外部的液壓馬達（25），箱體（1）內的蝸桿（27）、蝸輪（17）、滑動支撐（15）、銅滑動面（16）組成；蝸桿（27）與蝸輪（17）相嚙合，蝸桿（27）通過其兩端的滑動軸承（26）、（28）與箱體（1）相配合，其一端與液壓馬達（25）連接；蝸輪（17）與其上面的滑動支撐（15）通過螺栓（19）固定成一體；銅滑動面（16）設置在滑動支撐（15）的臺階下平面與箱體（1）之間，其上開有潤滑油槽。

2.根據(jù)權利要求1所述的萬向快接器，其特征是：所述的上連接架（4）是由前后兩個端板、左右兩個側板組成的框架；其左右兩側板下方的連接軸與箱體（1）上部左右兩端的U型耳座通過銷軸（21）相連。

3.根據(jù)權利要求1所述的萬向快接器，其特征是：所述的擺動裝置由一個擺動油缸（11）、兩個平衡閥（9）、一個閥塊（10）、兩個油缸固定座（12）組成；擺動油缸（11）與閥塊（10）制做成一整體，平衡閥（9）安裝在閥塊（10）上；擺動油缸（11）頭部內的關節(jié)軸承與箱體（1）外側的耳板通過銷軸（7）連接；其中部兩軸分別與兩個油缸固定座（12）通過銷連接，油缸固定座（12）固定在上連接架（4）的連接板的外側上。

4.根據(jù)權利要求1或3所述的萬向快接器，其特征是：所述的擺動裝置為一套時，安裝在箱體（1）的一側；擺動裝置為兩套時，對稱地安裝在箱體（1）的兩側。

5.根據(jù)權利要求1所述的萬向快接器，其特征是：所述的快接裝置由下連接架（8）、回轉盤（22）、設置在下連接架（8）中的快換裝置組成；下連接架（8）是由前后兩個端板、左右兩個側板組成的框架；回轉盤（22）固定在下連接架（8）的上方，它通過平鍵（20）與蝸輪（17）連接，并通過螺栓（19）與蝸輪（17）、滑動支撐（15）連接成一體，其回轉中心與箱體（1）的回轉中心相重合。

6.根據(jù)權利要求5所述的萬向快接器，其特征是：所述的快換裝置包括快換油缸（18）、快換頭架（24）、銷軸（29）、快換頭（2）、彈簧（23）；快換頭架（24）連在快換油缸（18）的活塞桿上，銷軸（29）固定在下連接架（8）的左側板上，其從快換油缸（18）后端耳孔中穿過；彈簧（23）位于快換油缸（18）的兩側，其一端與下連接架（8）的左側板相連，另一端與快換頭（2）相連；快換頭（2）從下連接架（8）的右側板（6）中穿過。

7.根據(jù)權利要求5所述的萬向快接器，其特征是：所述的快換裝置包括伸縮頭架（31）、扳銷（32）、快換頭（2）、彈簧（23）；扳銷（32）通過軸（33）連接在下連接架（8）的左側板（34）上；扳銷（32）上端加工有一個孔，另一端與伸縮頭架（31）的楔面相接觸；彈簧（23）位于伸縮頭架（31）的兩側，其一端裝于伸縮頭架（31）中，另一端裝于彈簧后座（35）中；快換頭（2）的一頭與彈簧（23）相連，另一端從左側板（34）中穿過。

8.根據(jù)權利要求5所述的萬向快接器，其特征是：所述的液壓控制閥組包括四組換向閥（13）、溢流閥（3）、閥塊（30）、回轉接頭（14）；換向閥（13）、溢流閥（3）安裝在閥塊（30）上，閥塊（30）固定在箱體（1）上表面；回轉接頭（14）位于滑動支撐（15）的中心孔內，其外殼體固定于閥塊（30）上，其內回轉體與回轉盤（22）固定連接。

從圖1、圖2可知，《多功能萬向快接器》它包括上連接架4、擺動裝置、回轉減速裝置、快接裝置、液壓控制閥組及與液壓控制閥組相連的電控系統(tǒng)；回轉減速裝置的上面分別與上連接架4、液壓控制閥組相連；回轉減速裝置的下面連接有快接裝置、側面連接有擺動裝置。從圖2、圖3和圖5可知，回轉減速裝置主要由箱體1，固定在箱體1外部的液壓馬達25，箱體1內的蝸桿27、蝸輪17、滑動支撐15、銅滑動面16組成；蝸桿27與蝸輪17相嚙合，蝸桿27通過其兩端的滑動軸承26、28與箱體1相配合，其一端與液壓馬達25連接；蝸桿17與其上面的滑動支撐15通過螺栓19固定成一體；銅滑動面16設置在滑動支撐15的臺階下平面與箱體1之間，其上開有潤滑油槽。從圖2、圖3和圖5可知，上連接架4是由前后兩個端板、左右兩個側板組成的框架；其左右兩側板下方的連接軸與箱體1上部左右兩端的U型耳座通過銷軸21相連。 從圖2可知，擺動裝置由一個擺動油缸11、兩個平衡閥9、一個閥塊10、兩個油缸固定座12組成；擺動油缸11與閥塊10制做成一整體，平衡閥9安裝在閥塊10上；擺動油缸11頭部內的關節(jié)軸承與箱體1外側的耳板通過銷軸7連接；其中部兩軸分別與兩個油缸固定座12通過銷連接，油缸固定座12固定在上連接架4的連接板的外側上。即擺動油缸11采用的是頭部耳環(huán)型，中間銷軸型的固定方式。

從圖4可知，擺動裝置為一套，它安裝在箱體1的一側。此種方式適用于液壓挖掘機的規(guī)格較小時。從圖9可知，作為該發(fā)明的一種優(yōu)選方式，擺動裝置為兩套，即擺動油缸11為兩個，對稱地安裝在箱體1的兩側。此種方式適用于挖掘機的規(guī)格較大時，此時的兩個油缸通過并聯(lián)方式連接，即一個油缸的有桿腔與另一油缸無桿腔相通，使兩個油缸的伸縮同步。當油缸做伸縮運動時，箱體及下連接架隨著油缸的伸縮實現(xiàn)±40°的傾斜擺動。從圖2、圖5可知，快接裝置由下連接架8、回轉盤22、設置在下連接架8中的快換裝置組成；下連接架8是由前后兩個端板、左右兩個側板組成的框架；回轉盤22固定在下連接架8的上方，它通過平鍵20與蝸輪17連接，并通過螺栓19與蝸輪17、滑動支撐15連接成一體，其回轉中心與箱體1的回轉中心相重合。平鍵20在起定位作用的同時還能承擔旋轉扭矩。其中的快換裝置分為兩種形式：圖5、圖6表示的是其中的一種，它包括快換油缸18、快換頭架24、銷軸29、快換頭2、彈簧23；快換頭架24連在快換油缸18的活塞桿上，銷軸29固定在下連接架8的左側板上，其從快換油缸18后端耳孔中穿過；彈簧23位于快換油缸18的兩側，其一端與下連接架8的左側板相連，另一端與快換頭2相連；快換頭2從下連接架8的右側板6中穿過。此種情況是通過快換油缸18的伸縮實現(xiàn)下接屬具的快速連接：快換油缸18進出油口通過液壓軟管與回轉接頭14油口連接供油，它的兩腔常通高壓油，利用兩腔面積差動鎖緊。當需卸載機具時，控制換向閥使油缸有桿腔進高壓油，無桿腔通回油，快換油缸18回收壓縮彈簧23，使快換頭2縮回。縮彈簧23有一定預壓縮量，確保快換油缸18在卸壓狀況下，屬具不會脫落，從而提高產(chǎn)品安全性。在此種情況下可以實現(xiàn)在不停機的狀況下快速更換屬具。 圖7、圖8表示的是其中的另一種，它包括伸縮頭架31、扳銷32、快換頭2、彈簧23；扳銷32通過軸33連接在下連接架8的左側板34上；扳銷32上端加工有一個孔，另一端與伸縮頭架31的楔面相接觸；彈簧23位于伸縮頭架31的兩側，其一端裝于伸縮頭架31中，另一端裝于彈簧后座35中；快換頭2的一頭與彈簧23相連，另一端從左側板34中穿過。此種情況是利用杠桿原理實現(xiàn)下接屬具的快速連接：當更換外屬器具時，將撬棍插入扳銷32孔中，向下扳動使其繞軸33轉動，使伸縮頭架31的楔面壓縮彈簧23使快換頭2縮回。當扳銷32與楔面上端面接觸限位使彈簧23處于壓縮狀態(tài)。此時將屬具插入，向上擺動扳銷32，快換頭2在彈簧力的作用下鎖緊屬具，完成快速安裝。

從圖2、圖5可知，液壓控制閥組包括四組換向閥13、溢流閥3、閥塊30、回轉接頭14；換向閥13、溢流閥3安裝在閥塊30上，閥塊30固定在箱體1上表面；回轉接頭14位于滑動支撐15的中心孔內，其外殼體固定于閥塊30上，其內回轉體與回轉盤22固定連接。這樣，當蝸桿27旋轉時，帶動蝸輪17、回轉盤22一起轉動，從而帶動回轉接頭14的內回轉體隨下連接架8一起旋轉，回轉接頭14的外殼體靜止不動。當擺動油缸11伸縮時，帶動箱體1及下連接架8繞銷軸7、21轉動，從而實現(xiàn)以X軸為中心的±40°擺動。擺動油缸11的往返速度通過平衡閥9進行調節(jié)。當液壓馬達25工作時，它帶動蝸桿27旋轉，蝸桿27將動力傳給與之相嚙合的蝸輪17，蝸輪17帶動與其固定連接的回轉盤22并進一步帶動下連接架8繞箱體1的回轉中心線旋轉，從而實現(xiàn)以Z軸為中心的360°回轉。

該發(fā)明的萬向快接連接器通過上部的上連接架4與主機連接，其連接方式有兩種：一種通過銷軸5與主機的斗桿和連桿連接，一種將銷軸5與上連接架焊接成一體，上接普通挖掘機快換接頭。裝配時，用液壓膠管將各油路導通，并接通控制電路。在實施作業(yè)的過程中，操作者在駕駛室內通過電控操作系統(tǒng)控制液壓閥組，實現(xiàn)液壓閥組中的換向閥的換向。當液壓馬達25通油時，帶動蝸桿27繞X軸旋轉，帶動蝸輪17繞Z軸作回轉運動，并具有自鎖功能。由于蝸輪17通過回轉盤22與下連接架8固結為一體，從而使機具繞Z軸作±360°的旋轉；同時，當擺動油缸11通油時，通過油缸的伸縮，使箱體1及下連接架8可以X軸為中心進行擺動，其擺動角度約為±40°。另外輔助挖掘機轉錘油缸的伸縮運動，使萬向快接連接器及下端所有機構能繞Y軸旋轉。

2020年7月7日，《多功能萬向快接器》獲得安徽省第七屆專利獎優(yōu)秀獎。