本發(fā)明涉及皮帶式輸送機領(lǐng)域，特別是一種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置。

背景技術(shù)：

皮帶式輸送機具有輸送量大、通用性強等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、煤炭等行業(yè)，用來輸送松散物料或成件物品。皮帶式輸送機根據(jù)作業(yè)線工藝要求，可布置成水平或傾斜的形式，可單臺輸送，也可多臺協(xié)同作業(yè)，或與其它輸送設(shè)備組成水平或傾斜的輸送系統(tǒng)，以滿足不同布置型式的作業(yè)線需要。但是，隨著以計算機與通信為核心的信息技術(shù)的發(fā)展，以及隨之而來的工業(yè)化生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型升級，傳統(tǒng)皮帶式輸送機因自身問題越來越難滿足市場需求，一方面，傳統(tǒng)皮帶式輸送機輸送帶托架通常安裝在支撐結(jié)構(gòu)架上，輸送帶的支撐機構(gòu)缺乏自由度，一旦在作業(yè)線上安裝調(diào)試完畢，傳統(tǒng)皮帶式輸送機輸送仰角、輸送速度等參數(shù)難以調(diào)整，甚至不能調(diào)整；另一方面，傳統(tǒng)皮帶式輸送機的常規(guī)動力驅(qū)動系統(tǒng)智能化程度低，難以進行遠程數(shù)字化精確控制；上述原因使傳統(tǒng)皮帶式輸送機很難適應(yīng)數(shù)字工廠柔性化生產(chǎn)線的需要。

機械產(chǎn)品創(chuàng)新是改善和克服已知產(chǎn)品問題和缺陷的根本方法，一般包括技術(shù)改進和構(gòu)型原始創(chuàng)新，其中機構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新是機械產(chǎn)品創(chuàng)新最重要、最核心的內(nèi)容，因為機構(gòu)構(gòu)型不同的機械裝置具有完全不同的運動學(xué)模型、動力學(xué)模型以及控制模型，其運動學(xué)、動力學(xué)等各方面機械性能存在著巨大差異，因此機構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新也是機械產(chǎn)品創(chuàng)新的最根本途徑。為了更好的區(qū)分和表達不同的構(gòu)型，運動鏈雙色拓撲圖被用于機構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新設(shè)計的過程中，在運動鏈雙色拓撲圖中，點表示構(gòu)件，圈表示運動副，能夠清晰直觀的表達出每種構(gòu)型的連接關(guān)系和機構(gòu)組成。

平面多自由度連桿機構(gòu)可以實現(xiàn)多運動輸入，復(fù)雜可控、可調(diào)柔性軌跡輸出，但機構(gòu)輸出運動越靈活，機構(gòu)越復(fù)雜，并且勢必會增加機構(gòu)的桿件數(shù)量和控制難度，隨著可控機構(gòu)技術(shù)、機器人技術(shù)的發(fā)展，如何基于拓撲綜合方法，提出一種全新的兩自由度并聯(lián)模塊化皮帶式輸送裝置，首先，能克服傳統(tǒng)皮帶式輸送機已知問題，保證全新模塊化皮帶式輸送裝置能夠具備輸送傾角、輸送高度兩自由度柔性可調(diào)、可控，輸送速度等過程參數(shù)可以精確可調(diào)；其次，又具有在不變兩自由度的前提下，通過拓撲結(jié)構(gòu)（即，構(gòu)型）的改變而具有不同的機械性能，滿足不同的客戶需求；再次，全新模塊化皮帶式輸送裝置的支撐機構(gòu)還要具有桿件數(shù)量少、結(jié)構(gòu)剛度高、承載能力強等優(yōu)勢，已成為皮帶式輸送機領(lǐng)域一個亟需解決的工程問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置，一方面可以克服傳統(tǒng)輸送機智能化程度低、適應(yīng)性差等問題，保證該輸送裝置的支撐機構(gòu)能夠具備輸送傾角、輸送高度兩自由度柔性可調(diào)、可控，輸送速度等過程參數(shù)可以精確可調(diào)；另一方面兩自由度支撐機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)可以重構(gòu)，大幅改變機械性能，滿足不同的客戶需求；最后，還具有桿件數(shù)量少、結(jié)構(gòu)剛度高、承載能力強等特點，滿足現(xiàn)代化工礦企業(yè)、數(shù)字化工廠等柔性化生產(chǎn)需要。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達到上述目的：

所述一種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置，包括可重構(gòu)支撐機構(gòu)、輸送帶、主動滾筒、從動滾筒。

所述可重構(gòu)支撐機構(gòu)為平面并聯(lián)兩自由度五桿機構(gòu)，包括機架、主動桿、托架、模塊化運動鏈，所述主動桿一端通過第一轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與托架連接，所述模塊化運動鏈由第一構(gòu)件、第二構(gòu)件組成，所述第一構(gòu)件一端通過第三轉(zhuǎn)動副與機架連接，另一端通過運動副與第二構(gòu)件一端連接，第二構(gòu)件另一端通過第四轉(zhuǎn)動副與托架連接。

所述主動滾筒通過第五轉(zhuǎn)動副與托架連接，所述從動滾筒通過第六轉(zhuǎn)動副與托架連接，所述輸送帶安裝在主動滾筒和從動滾筒上，所述主動滾筒由可控電機驅(qū)動，通過對伺服電機進行數(shù)控編程，可以實現(xiàn)輸送帶的無級調(diào)速以及輸送速度精確控制。

所述并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置具有較強的可重構(gòu)能力，可以通過改變模塊化運動鏈中第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間運動副的類型，改變可重構(gòu)支撐機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)，進而使該種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置呈現(xiàn)出不同的機械特性，滿足不同的客戶需求。所述模塊化運動鏈中連接第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的運動副為移動副或者為轉(zhuǎn)動副。

當(dāng)模塊化運動鏈中連接第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的運動副采用移動副時，此拓撲結(jié)構(gòu)下，所述移動副和第一轉(zhuǎn)動副為可重構(gòu)支撐機構(gòu)的主動副，所述移動副采用伺服電動缸驅(qū)動，所述第一轉(zhuǎn)動副采用伺服電機驅(qū)動，在第一轉(zhuǎn)動副及移動副的協(xié)同配合下，實現(xiàn)可重構(gòu)支撐機構(gòu)的兩自由度柔性可控、可調(diào)運動，進而使該種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置實現(xiàn)輸送仰角、輸送高度的可控、可調(diào)，此時因移動副采用伺服電動缸驅(qū)動，所述可重構(gòu)支撐機構(gòu)具有承載能力高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊等優(yōu)點，特別適用于港口、工礦等重載生產(chǎn)線。

當(dāng)模塊化運動鏈中連接第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的運動副采用轉(zhuǎn)動副時，此拓撲結(jié)構(gòu)下，所述可重構(gòu)支撐機構(gòu)的主動副為第一轉(zhuǎn)動副和第三轉(zhuǎn)動副，第一轉(zhuǎn)動副和第三轉(zhuǎn)動副均采用伺服電機驅(qū)動，在主動桿與第一構(gòu)件的協(xié)同配合下，實現(xiàn)可重構(gòu)支撐機構(gòu)的兩自由度柔性可控、可調(diào)運動，進而使該種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置實現(xiàn)輸送仰角、輸送高度的可控、可調(diào)，并且因可重構(gòu)支撐機構(gòu)各構(gòu)件間均采用轉(zhuǎn)動副連接，而具有高可靠性、高機械效率、高精確度等優(yōu)點，特別適用于數(shù)字化工廠等柔性生產(chǎn)線。

本發(fā)明所述可重構(gòu)支撐機構(gòu)采用了平面并聯(lián)兩自由度五桿機構(gòu)設(shè)計，不僅桿件數(shù)目少、結(jié)構(gòu)簡單、造價低、方便拆卸維護，而且在數(shù)控程序的控制下，可以方便的調(diào)整輸送仰角、輸送高度的可控、可調(diào)，具有智能化程度高、適應(yīng)性強等優(yōu)勢；另外，通過改變模塊化運動鏈中連接第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的運動副的類型，可以改變可重構(gòu)支撐機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)，進而使該種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置呈現(xiàn)出不同的機械特性，滿足不同的客戶需求。綜上所述，該種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置在現(xiàn)代化生產(chǎn)線、數(shù)字化工廠等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

本發(fā)明的突出優(yōu)點在于：

1. 本發(fā)明所述可重構(gòu)支撐機構(gòu)采用了平面并聯(lián)兩自由度五桿機構(gòu)設(shè)計，不僅桿件數(shù)目少、結(jié)構(gòu)簡單、造價低、方便拆卸維護，而且因為采用了并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計，使該種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置具有結(jié)構(gòu)剛度高、承載能力強等特性，可以滿足港口、礦山等重載場合使用。

2. 本發(fā)明所述可重構(gòu)支撐機構(gòu)可以實現(xiàn)兩自由度可調(diào)、可控柔性運動輸出，確保了該種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置在數(shù)控程序的控制下，不僅可以方便的調(diào)整輸送仰角，還具備調(diào)整輸送高度的功能，具有智能化程度高、適應(yīng)性強等優(yōu)勢，在現(xiàn)代化生產(chǎn)線、數(shù)字化工廠等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

3. 本發(fā)明所述并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置具有較強的可重構(gòu)能力，可以通過改變可重構(gòu)支撐機構(gòu)所含模塊化運動鏈的構(gòu)件連接形式，改變拓撲結(jié)構(gòu)，進而使該種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置呈現(xiàn)出不同的機械特性，進而滿足不同的客戶需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述可重構(gòu)支撐機構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述可重構(gòu)支撐機構(gòu)運動鏈雙色拓撲圖。

圖3為本發(fā)明所述并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置的托架示意圖。

圖4為本發(fā)明所述并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置托架部分裝配示意圖。

圖5為本發(fā)明所述采用移動副連接的模塊化運動鏈?zhǔn)疽鈭D。

圖6為本發(fā)明所述采用轉(zhuǎn)動副連接的模塊化運動鏈?zhǔn)疽鈭D。

圖7為本發(fā)明所述并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置示意圖之一。

圖8為本發(fā)明所述并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置示意圖之二。

圖9為本發(fā)明所述并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置的兩自由度柔性可控、可調(diào)工作示意圖之一。

圖10為本發(fā)明所述并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置的兩自由度柔性可控、可調(diào)工作示意圖之二。

具體實施方式

以下通過附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。

對照圖1、圖2、圖5、圖6、圖7、圖8，所述一種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置，包括可重構(gòu)支撐機構(gòu)、輸送帶15、主動滾筒13、從動滾筒14。

對照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，所述可重構(gòu)支撐機構(gòu)為平面并聯(lián)兩自由度五桿機構(gòu)，包括機架1、主動桿3、托架6、模塊化運動鏈，所述主動桿3一端通過第一轉(zhuǎn)動副2與機架1連接，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副4與托架6連接，所述模塊化運動鏈由第一構(gòu)件10、第二構(gòu)件9組成，所述第一構(gòu)件10一端通過第三轉(zhuǎn)動副11與機架1連接，另一端通過運動副12與第二構(gòu)件9一端連接，第二構(gòu)件9另一端通過第四轉(zhuǎn)動副8與托架6連接。

對照圖1、圖2、圖3、圖4、圖7、圖8，所述主動滾筒13通過第五轉(zhuǎn)動副5與托架6連接，所述從動滾筒14通過第六轉(zhuǎn)動副7與托架6連接，所述輸送帶15安裝在主動滾筒13和從動滾筒14上，所述主動滾筒13由可控電機驅(qū)動，通過對伺服電機進行數(shù)控編程，可以實現(xiàn)輸送帶15的無級調(diào)速以及輸送速度精確控制。

對照圖1、圖2、圖5、圖6，所述并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置具有較強的可重構(gòu)能力，可以通過改變模塊化運動鏈中第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件9之間運動副12的類型，改變可重構(gòu)支撐機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)，進而使該種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置呈現(xiàn)出不同的機械特性，滿足不同的客戶需求。所述模塊化運動鏈中連接第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件9的運動副12為移動副或者為轉(zhuǎn)動副。

對照圖1、圖2、圖5、圖7、圖9，當(dāng)模塊化運動鏈中連接第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件9的運動副12采用移動副時，此拓撲結(jié)構(gòu)下，所述移動副12和第一轉(zhuǎn)動副2為可重構(gòu)支撐機構(gòu)的主動副，所述移動副12采用伺服電動缸驅(qū)動，所述第一轉(zhuǎn)動副2采用伺服電機驅(qū)動，在第一轉(zhuǎn)動副2及移動副12的協(xié)同配合下，實現(xiàn)可重構(gòu)支撐機構(gòu)的兩自由度柔性可控、可調(diào)運動，進而使該種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置實現(xiàn)輸送仰角、輸送高度的可控、可調(diào)，此時因移動副12采用伺服電動缸驅(qū)動，所述可重構(gòu)支撐機構(gòu)具有承載能力高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊等優(yōu)點，特別適用于港口、工礦等重載生產(chǎn)線。

對照圖1、圖2、圖6、圖8、圖10，當(dāng)模塊化運動鏈中連接第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件9的運動副12采用轉(zhuǎn)動副時，此拓撲結(jié)構(gòu)下，所述可重構(gòu)支撐機構(gòu)的主動副為第一轉(zhuǎn)動副2和第三轉(zhuǎn)動副11，第一轉(zhuǎn)動副2和第三轉(zhuǎn)動副11均采用伺服電機驅(qū)動，在主動桿3與第一構(gòu)件10的協(xié)同配合下，實現(xiàn)可重構(gòu)支撐機構(gòu)的兩自由度柔性可控、可調(diào)運動，進而使該種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置實現(xiàn)輸送仰角、輸送高度的可控、可調(diào)，并且因可重構(gòu)支撐機構(gòu)各構(gòu)件間均采用轉(zhuǎn)動副連接，而具有高可靠性、高機械效率、高精確度等優(yōu)點，特別適用于數(shù)字化工廠等柔性生產(chǎn)線。

對照圖1、圖7、圖8、圖9、圖10，本發(fā)明所述可重構(gòu)支撐機構(gòu)采用了平面并聯(lián)兩自由度五桿機構(gòu)設(shè)計，不僅桿件數(shù)目少、結(jié)構(gòu)簡單、造價低、方便拆卸維護，而且在數(shù)控程序的控制下，可以方便的調(diào)整輸送仰角、輸送高度的可控、可調(diào)，具有智能化程度高、適應(yīng)性強等優(yōu)勢；另外，通過改變模塊化運動鏈中連接第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件9的運動副12的類型，可以改變可重構(gòu)支撐機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)，進而使該種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置呈現(xiàn)出不同的機械特性，滿足不同的客戶需求。綜上所述，該種并聯(lián)兩自由度模塊化皮帶式輸送裝置在現(xiàn)代化生產(chǎn)線、數(shù)字化工廠等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。