[0001] 本发明属于工程机械中的装载机领域，具体涉及一种复合伸缩臂装置。

[0002] 伸缩臂叉车的伸缩臂是通过延伸各级活动臂和改变伸缩臂升降角度的方式，实现对远距离和不同高度物品进行作业的装置，伸缩臂一般由基本臂和若干节活动臂组成，基
本臂的后端采取铰接方式安装在车体上，在油缸推动下，基本臂围绕铰接轴回转，实现作业
高度的变化；各级活动臂依次嵌套后再整体嵌套在基本臂内，在油缸推动下，各节活动臂依
次由基本臂和上一级活动臂导引完成伸缩动作，实现作业距离的变化。通常，末级活动臂的
前端焊接固定臂头，通过臂头及其附属机构安装货叉等属具模块，臂头向下接近地面以便
货叉贴近地面作业，附属机构随伸缩臂装置的俯仰角度变化做相反方向的同样角度运动，
以保持属具的水平姿态。在某些作业高度空间受限的作业场合，例如对某些带有篷布的卡
车（或集装箱）内货物进行叉装作业的场合，为保证一定的隐蔽性和效率，必须在全程不拆
卸篷布的条件下进行车厢（或集装箱）内物资的装卸作业，这样作业空间就限定在车厢底板
和篷布（或集装箱内腔）高度内，使用通常的伸缩臂叉车仅能在车厢（或集装箱）内一定深度的范围内作业，在伸缩臂改变俯仰角的情况下，伸缩臂伸出越长则在车厢底板和篷布之间
（或集装箱内）的高度空间内的活动范围越小，俯仰角大则与篷布（或集装箱顶板）干涉，俯仰角小则与车厢板面（或集装箱底板）干涉，均无法完成车厢（或集装箱）深处的物资装卸作业，在这种情况下，车厢（或集装箱）深处的物资只能通过人工移到叉车能触及的范围才能
进行机械作业。因此，作业效率低，劳动强度大，对于市场上各种规格的运输车辆，还存在车厢底板高度各有不同的问题，这些变化使得伸缩臂叉车作业的适应性问题更加突出。此外，
末级臂的固定臂头具有一定的长度，作业时占用一定高度空间，在受到车厢（或集装箱）顶
板限制的情况下，会减少物品堆垛层数，降低空间利用率。

[0003] 目前伸缩臂叉车的伸缩臂一般都是通过基本臂铰接方式安装在车体上，伸缩臂只能围绕铰接轴回转俯仰。伸缩臂转动到固定的角度时才能处于水平状态，此时伸缩臂处于
一个固定的高度上，超过这个高度或者低于这个高度，伸缩臂就有了角度不能保持水平伸
缩。在作业高度空间小、深度空间大的场合不能伸长作业，因为有角度或者说倾斜状态下，
一伸长就会碰到作业区域的底部或者顶部，不能达到深处。专利CN116573582B公开一种伸
缩臂叉装车调平结构及伸缩臂叉装车，只能实现末端作业件的调平无法实现整个伸缩臂在
一定范围内保持水平状态。对比文件2CN113336135B公开一种可垂直升降伸缩臂架叉车，但
是只提高了伸缩臂升高的高度，也无法在高度空间小、深度空间大的场合作业。另外，目前
伸缩臂叉车臂头部分一般与伸缩臂的末节臂固定在一起，无法活动，通常情况下也只有一
套联通油缸来进行属具模块的水平自动调节，只能保证属具模块水平状态，不能改变臂头
和属具自身占用的空间高度尺寸，在高度受限的空间内无法作业。

[0016] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，本申请使用的技术术语应当为本发明所述技术人员所理解的通常意义。术语“相连”“连接”“固定”“设置”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接
相连；可以是机械连接、也可以是电连接。除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特
征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”或者“上方”或者“上面”等可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”或“下方”或“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特
征。诸如第一、第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另外一个实体或者
操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者
顺序。描述中使用的术语比如“中心”“横向”“纵向”“长度”“宽度”“厚度”“高度”“前”“后”“左”“右”“上”“下”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“轴向”“径向”“周向”“顺时针”“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发
明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者原件必须具有特定的方位、以特定的
方位构造和操作。

[0017] 以下将结合附图以及具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。如图1 11所示，一种复合伸缩臂装置，包括设置在模拟支架33上的伸缩臂组2。所述模拟支架
~
33上铰接设置支撑臂1，所述模拟支架33和支撑臂1之间设置驱动支撑臂1转动的第一驱动
机构；所述支撑臂1上铰接设置伸缩臂组2，所述支撑臂1和伸缩臂组2之间设置驱动伸缩臂
组2转动的第二驱动机构。第一驱动机构启动时，支撑臂1带着伸缩臂组2作为整体结构在第
一驱动机构带动下俯仰转动，此时转动中心在模拟支架33上，通过第一驱动机构可以实现
复合伸缩臂常规的整体升降动作，配合伸缩臂组2的伸缩动作，在一定深度H1和高度H2范围
内，完成远距离物资的叉装作业。第二驱动机构启动时，伸缩臂组2在第二驱动机构带动下
转动，转动中心在支撑臂1上，在第一驱动机构推动支撑臂1转动到某个俯仰角度的基础上，
通过第二驱动机构使伸缩臂组2相对支撑臂1转动，将伸缩臂组2保持在水平状态或者小角
度倾斜接近水平状态，使伸缩臂组2能够在该高度保持水平姿态下进行叉装作业。需要改变
水平作业高度时，由第一驱动机构推动支撑臂1调整俯仰角度，然后第二驱动机构将伸缩臂
组2调整到这个高度上的水平状态或者接近水平状态，即通过调整支撑臂1的俯仰角度可以
确定伸缩臂组2的水平作业高度范围H，在这个范围内，通过调整伸缩臂组2与支撑臂1之间
的角度变化可以实时保持伸缩臂组2水平工作姿态，第一驱动机构和第二驱动机构在软件
控制下可以依次顺序动作，也可以同时动作。通过两次具有不同转动中心的转动，本发明的
复合伸缩臂装置既可以像通常的伸缩臂一样以整体升降方式作业，比如进行高空远距离叉
装作业；也可以在一定高度范围H内保持水平姿态进入作业区域工作，可以应用在高度空间
小、深度空间大的场合作业，从而扩大伸缩臂组2的使用范围。本发明即可用于伸缩臂叉车，也可作为独立作业模块用于其他工程车辆。

[0018] 所述伸缩臂组2前端设置用于连接属具模块32的属具连接件28，所述属具连接件28和伸缩臂组2前端之间设置使得所述属具连接件28转动的角度调节机构3。属具模块32是
一个统称，他可以包含多种形式的属具，完全根据作业物资的物理特点和工作场景设计，属
具模块32可以是货叉，属具连接件28和属具模块32可以固定连接，也可以可拆卸连接，优选
可拆卸连接。属具模块32和属具连接件28的连接方式可以采用现有技术的连接方式。角度
调节机构3有多种，可以通过液压等机构直接调整属具连接件28和伸缩臂组2之间的角度，
也可以通过联动的调平结构控制，可以采用现有的调节方法。角度调节机构3可以调节属具
连接件28到水平状态，方便搬运作业。这里的水平状态包括接近水平状态这个角度范围。对
于特殊的工作状态，要求属具连接件28和伸缩臂组2前端方向不一致，有一定的夹角时，角
度调节机构3也可以使属具连接件28和伸缩臂组2之间根据实际需要保持一定的角度。当
然，属具连接件28和伸缩臂组2之间也可以设置固定连接，有固定的夹角。

[0019] 所述角度调节机构3包括伸缩臂组2前端铰接设置的回转臂头25，所述回转臂头25和伸缩臂组2前端之间设置使回转臂头25转动的臂头驱动机构；所述回转臂头25上铰接设
置属具连接件28，所述回转臂头25和所述属具连接件28之间设置使属具连接件28转动的属
具驱动机构。这里的臂头驱动机构和属具驱动机构可以是液压缸、电动缸、电机等常见的驱
动机构。如同伸缩臂组2可以在第一驱动机构和第二驱动机构的调节下在一定高度范围内
保持水平状态，属具连接件28可以通过属具驱动机构和臂头驱动机构的联合调节，自动跟
随伸缩臂组2的角度变化而保持固定的工作姿态，也即与属具连接件28连接的属具模块32
可以保持恒定的水平姿态作业，除此之外，还可以单独控制臂头驱动机构和属具驱动机构，
分别调整回转臂头25、属具连接件28与伸缩臂组2的工作夹角，来改变属具模块32的工作姿
态和位置，也就是说，本发明在作业高度空间小的场合作业时，通过单独控制臂头驱动机构
和属具驱动机构，可以使属具模块32从其初始位置上升H3高度，这样一来，属具模块32、伸
缩臂组2所占用的垂直高度可以调整到一个最小值，便于在作业高度空间小的场合作业和
提高货物的堆垛层数，这是现有的角度调整机构无法达到的。

[0020] 所述臂头驱动机构为臂头联动油缸13，所述属具驱动机构为属具联动油缸11；所述模拟支架33和所述支撑臂1之间设置属具随动油缸10，所述支撑臂1和所述伸缩臂组2之
间设置臂头随动油缸12；所述属具随动油缸10和属具联动油缸11结构相同、分别通过油管
将两者的有杆腔与有杆腔连通、无杆腔与无杆腔连通；所述臂头随动油缸12和臂头联动油
缸13的结构相同、分别用油管将两者的有杆腔与有杆腔连通，无杆腔与无杆腔连通。随着机
械结构的位置变化而伸缩的油缸是随动油缸。和随动油缸联动同步反向伸缩的油缸是联动
油缸。随动油缸和联动油缸的相互作用原理属于现有技术，不再详细描述。在支撑臂1和伸
缩臂组2作为整体结构升降情况下，当支撑臂1由第一驱动机构推动做升降回转运动时，迫
使属具随动油缸10产生一定的运动行程，属具随动油缸10和属具联动油缸11缸体内的液压
油互相交换位置，使属具联动油缸11产生相反方向的同样行程的运动，从而使属具模块32
向相反的方向回转，并且回转的角度与支撑臂1回转的角度相同，保证了在支撑臂1升降过
程中，属具模块32始终与地面平行。同样的，在伸缩臂组2相对支撑臂1转动情况下，当伸缩
臂组2由第二驱动机构推动做回转运动时，迫使臂头随动油缸12产生一定的运动行程，臂头
随动油缸12和臂头联动油缸13缸体内的液压油互相交换位置，使臂头联动油缸13产生相反
方向的同样行程的运动，从而使回转臂头25在相反的方向回转，并且回转的角度与伸缩臂
组2回转的角度相同，在支撑臂1俯仰角度不变的情况下，保证了在伸缩臂组2角度变化过程
中，属具模块32始终与地面平行。当然，如前文所述，本发明也可以采用直接液压控制的方
式，即取消属具随动油缸10和臂头随动油缸12，根据支撑臂1俯仰角变化，以及伸缩臂组2与
支撑臂1之间工作角度变化，通过控制算法和控制指令，由液压阀组分别控制属具联动油缸
11和臂头联动油缸13行程，使属具连接件28和属具模块32实时保持水平姿态以及调整属具
模块32和伸缩臂组2自身占用的垂直空间高度。

[0021] 所述回转臂头25一端通过臂头轴6与伸缩臂组2中末级臂的前端铰接，另一端通过搭接轴26铰接设置属具连接件28，所述属具驱动机构两端铰接设置在所述回转臂头25和所
述属具连接件28之间；所述属具连接件28上可拆卸设置属具模块32；所述属具模块32的挂
钩挂在搭接轴26两端突出的轴端上，所述属具模块32的下端和所述属具连接件28之间通过
定位轴27连接。当属具模块32后方的挂钩与搭接轴26搭接后，其下方的销孔对准连属具连
接件28的轴孔，从而通过定位轴27将属具模块32和属具连接件28结合为一体。当属具联动
油缸11运动时，属具连接件28及属具模块32可围绕搭接轴26回转；当臂头联动油缸13运动
时，回转臂头25可围绕臂头轴6回转。在本实施例中，属具模块32是货叉，不同的属具后部设置统一的挂钩和定位孔，与属具连接件28的搭接轴和定位轴配合使用，可以实现各种属具
换装，满足多场景、多任务作业需要，属具连接件28与属具模块32之间除采用搭接轴和定位
轴的连接形式外，还可以采用插销、楔形插槽、油缸锁定等其他连接方式，达到将属具与伸
缩臂连接的目的。当然，属具连接件28和属具模块32也可以固定连接，属于同一个部件，这
些都在本发明的保护范围内。

[0022] 所述第一驱动机构为俯仰油缸7，所述第二驱动机构为水平油缸8；所述伸缩臂组2包括基本臂17以及滑动嵌套在基本臂17中的至少一级活动伸缩臂；所述伸缩臂组2通过伸
缩驱动机构带动各级活动伸缩臂滑动伸缩；所述支撑臂1一端通过水平轴5和基本臂17铰
接、另一端通过俯仰轴4和模拟支架33铰接；所述俯仰油缸7一端和模拟支架33铰接、另一端
通过水平轴5和支撑臂1铰接；所述水平油缸8一端通过第一铰接轴24和基本臂17铰接、另一
端通过第二铰接轴14和支撑臂1铰接。伸缩臂组2由基本臂17、一级臂18、二级臂19等组成，
一级臂18嵌套在基本臂17内部，并由基本臂17的内壁支承和导向，二级臂19嵌套在一级臂
18内部，并由一级臂18的内壁支承和导向，基本臂17上设置第一支座20，一级臂18上设置第
二支座21，伸缩油缸9在基本臂17的上方安装，其缸体与第一支座20铰接，其活塞杆与第二
支座21铰接，二级臂19、一级臂18和基本臂17之间采用链条传动，当伸缩油缸9伸缩动作时，带动一级臂18产生一定行程的运动量，通过链条传动，使二级臂19做同样行程的运动量，除
采用链条驱动外，也可以在基本臂17和一级臂18之间设置油缸，在一级臂18和二级臂19之
间设置油缸，由各自的油缸推动一级臂18和二级臂19做伸缩运动。伸缩臂组2的结构属于现
有技术，附图中伸缩臂组2采取了基本臂17和两节活动伸缩臂的结构，根据作业范围的要求
还可以采用更多级活动伸缩臂。活动伸缩臂以及支承导向的结构不再详细描述。俯仰轴4是
伸缩臂组2以及支撑臂1作为整体结构共同转动的转动中心；水平轴5是伸缩臂组2相对支撑
臂1转动时的转动中心。当俯仰油缸7运动时，支撑臂1可围绕俯仰轴4回转。当水平油缸8运
动时，基本臂17可围绕水平轴5回转。在本发明中，将第一驱动机构与支撑臂1的铰接轴、支
撑臂1与基本臂17的铰接轴共用一根水平轴5，第一驱动机构和支撑臂1的铰接轴可以设置
成不和水平轴5同轴，设置在支撑臂1别的位置。

[0023] 所述臂头随动油缸12一端和基本臂17通过第五铰接轴23连接、另一端和支撑臂1通过第三铰接轴15连接；所述属具随动油缸10一端和支撑臂1通过第四铰接轴16连接、另一
端和模拟支架33铰接；所述属具联动油缸11的一端通过属具第一轴29和属具连接件28铰
接、另一端通过属具第二轴30和回转臂头25铰接；所述臂头联动油缸13一端通过属具第三
轴31和回转臂头25铰接、另一端通过属具第四轴22和伸缩臂组2中的末级臂前端铰接。

[0024] 常规作业工作原理：水平油缸8保持全部收回状态，也即基本臂17与支撑臂1处于初始位置，臂头随动油缸12的活塞杆全部伸出，臂头联动油缸13的活塞杆全部收回，回转臂
头25与二级臂19之间保持初始位置（为最小夹角），此时，支撑臂1与伸缩臂组2作为整体结
构由俯仰油缸7推动进行升降运动，支撑臂1升起过程中，迫使属具随动油缸10和属具联动
油缸11联动，使属具连接件28（属具模块32）保持水平工作状态，支撑臂1下降过程中重复同样过程。在伸缩油缸9和联动链条驱动下，一级臂18和二级臂19做伸出或收回动作，在一定
深度H1和高度H2范围内，完成远距离物资的叉装作业。

[0025] 水平作业工作原理：支撑臂1由俯仰油缸7推动进行升降运动，在支撑臂1升降过程中，通过属具随动油缸10和属具联动油缸11使属具模块32反向转动；同时，水平油缸8根据
支撑臂1的角度变化进行伸缩运动，使基本臂17围绕水平轴5回转到水平位置，在此过程中，
基本臂17迫使臂头随动油缸12和臂头联动油缸13动作，使回转臂头25做反向转动，在属具
联动油缸11和臂头联动油缸13联合作用下，使属具连接件28（属具模块32）实时保持水平工
作状态。因此，在水平作业过程中，支撑臂1所处的角度决定了水平油缸8的伸缩行程量，支
撑臂1的回转半径和水平油缸8的总行程决定了基本臂17可以保持水平状态工作的高度范
围H，在此高度范围H内，属具模块32随支撑臂1和伸缩臂组2的角度变化可以实时保持水平
工作姿态，通过调整支撑臂1的俯仰角度和水平油缸8的伸缩行程量，确定伸缩臂组2的水平
作业高度。

[0026] 在作业高度空间小的场合作业时，可以通过液压系统单独控制臂头联动油缸13和属具联动油缸11动作，使回转臂头25与二级臂19之间达到最大夹角，从而使属具模块32和
伸缩臂组2占用的空间尺寸减小了H3高度，便于在作业高度空间小的场合作业和提高货物
的堆垛层数。

[0027] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。在不脱离本发明整体构思的前提下，根据本
发明的技术方案及加以等同替换或改变，及作出的若干改变和改进，也应该视为本发明的
保护范围。