本發(fā)明涉及皮帶式輸送機(jī)領(lǐng)域，特別是一種正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置。

背景技術(shù)：

皮帶式輸送機(jī)具有輸送量大、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，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。但是隨著以計(jì)算機(jī)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(jí)，傳統(tǒng)皮帶式輸送機(jī)因智能化程度低、輸送帶支撐機(jī)構(gòu)缺乏自由度等問題，很難適應(yīng)數(shù)字工廠等柔性化生產(chǎn)線需要。平面多自由度連桿機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多運(yùn)動(dòng)輸入，復(fù)雜可控、可調(diào)柔性軌跡輸出，將可控機(jī)構(gòu)技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)引入到輸送機(jī)的設(shè)計(jì)中，可以有效提高現(xiàn)有輸送機(jī)的靈活性和智能化程度。

機(jī)構(gòu)的構(gòu)型不僅決定了機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及控制模型，而且直接決定了機(jī)械裝置的機(jī)械性能和適用范圍。雖然采用可控支撐機(jī)構(gòu)的新型輸送裝置可以滿足柔性化生產(chǎn)線智能化要求，特別是單自由度可控支撐機(jī)構(gòu)可以輕易實(shí)現(xiàn)輸送帶仰角的單自由度柔性可調(diào)、可控，兩自由度可控支撐機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)輸送帶輸送仰角、輸送高度的兩自由度柔性可調(diào)、可控，但是，在數(shù)字化生產(chǎn)線上，由于單自由度和兩自由度可控支撐機(jī)構(gòu)均無法實(shí)現(xiàn)輸送帶平面兩維空間內(nèi)任意軌跡平移運(yùn)動(dòng)，無法使輸送帶在可達(dá)工作空間內(nèi)完成任定高度下無法單獨(dú)實(shí)現(xiàn)輸送帶輸送高度以及輸送仰角的自動(dòng)化調(diào)整，由于可控支撐機(jī)構(gòu)缺少自由度，在調(diào)整輸送帶姿態(tài)時(shí)，輸送仰角和輸送高度會(huì)一起隨動(dòng)，因此，兩自由度可控支撐機(jī)構(gòu)的輸送裝置必須在脫離生產(chǎn)線的前提下配合機(jī)架的移動(dòng)，才能實(shí)現(xiàn)給定的輸送仰角和輸送高度，不僅影響了生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，而且降低了新型輸送裝置的適用性和適應(yīng)性。

機(jī)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(jìn)和構(gòu)型原始創(chuàng)新，而機(jī)構(gòu)構(gòu)型創(chuàng)新既是機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新的最根本途徑，也是最重要、最核心的內(nèi)容。如何基于拓?fù)渚C合方法，提出一種三自由度皮帶式輸送裝置，首先，能克服傳統(tǒng)皮帶式輸送機(jī)已知問題，具有智能化程度高、靈活性好等特點(diǎn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)可控支撐機(jī)構(gòu)三自由度柔性可控、可調(diào)運(yùn)動(dòng)輸出，保證輸送帶托架能夠?qū)崿F(xiàn)平面兩維空間內(nèi)任意軌跡平移運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而滿足輸送帶輸送仰角、輸送高度能夠單獨(dú)控制的要求，確保輸送機(jī)能夠在數(shù)字化生產(chǎn)線上即可實(shí)現(xiàn)輸送傾角、輸送高度的實(shí)時(shí)調(diào)整，滿足數(shù)字化生產(chǎn)線高效、高精度的輸送要求，已成為皮帶式輸送機(jī)領(lǐng)域一個(gè)亟需解決的工程問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置，在克服傳統(tǒng)皮帶式輸送機(jī)已知問題，具有智能化程度高、靈活性好等特點(diǎn)的前提下，可以實(shí)現(xiàn)可控支撐機(jī)構(gòu)三自由度柔性可控、可調(diào)運(yùn)動(dòng)輸出，保證輸送帶托架能夠?qū)崿F(xiàn)平面兩維空間內(nèi)任意軌跡平移運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而滿足輸送帶輸送仰角、輸送高度能夠單獨(dú)控制的要求，確保輸送機(jī)能夠在數(shù)字化生產(chǎn)線上即可實(shí)現(xiàn)輸送傾角、輸送高度的實(shí)時(shí)調(diào)整，滿足數(shù)字化生產(chǎn)線高效、高精度的輸送要求。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的：

一種正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置包括可控支撐機(jī)構(gòu)、輸送帶、主動(dòng)滾筒、從動(dòng)滾筒。

所述可控支撐機(jī)構(gòu)為平面并聯(lián)三自由度六桿機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、第一構(gòu)件、第二構(gòu)件、托架、第三構(gòu)件、第四構(gòu)件，所述第一構(gòu)件一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，另一端通過第一移動(dòng)副與第二構(gòu)件一端連接，所述第二構(gòu)件另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與托架連接，所述第三構(gòu)件一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，另一端通過第二移動(dòng)副與第四構(gòu)件一端連接，所述第四構(gòu)件另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與托架連接。

本發(fā)明所述可控支撐機(jī)構(gòu)采用了平面并聯(lián)三自由度六桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅桿件數(shù)目少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、方便拆卸維護(hù)，而且因?yàn)椴捎昧瞬⒙?lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，使該種正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置具有結(jié)構(gòu)剛度高、承載能力強(qiáng)等特性，可以滿足港口、礦山等重載場(chǎng)合使用。所述第一移動(dòng)副、第二移動(dòng)副、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副為主動(dòng)副，其中第一移動(dòng)副、第二移動(dòng)副由伺服電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于可控支撐機(jī)構(gòu)均由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，克服了傳統(tǒng)輸送機(jī)存在的智能化程度低，難以適應(yīng)數(shù)字工廠等柔性化生產(chǎn)線的問題。

所述主動(dòng)滾筒通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與托架連接，所述從動(dòng)滾筒通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與托架連接，所述輸送帶安裝在主動(dòng)滾筒和從動(dòng)滾筒上，所述主動(dòng)滾筒由可控電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行數(shù)控編程，可以實(shí)現(xiàn)輸送帶的無級(jí)調(diào)速以及輸送速度精確控制。

所述可控支撐機(jī)構(gòu)由于采用并聯(lián)正轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，雖然工作空間比較小，但具有三個(gè)自由度，在伺服電機(jī)系統(tǒng)的控制下，該種正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置的輸送帶可以實(shí)現(xiàn)三自由度柔性可控、可調(diào)運(yùn)動(dòng)輸出，能夠輕易實(shí)現(xiàn)平面兩維空間內(nèi)任意軌跡平移運(yùn)動(dòng)，在數(shù)字化生產(chǎn)線上，可以實(shí)現(xiàn)輸送仰角、輸送高度單獨(dú)控制和實(shí)時(shí)調(diào)整。例如，該種皮帶式輸送機(jī)可以根據(jù)生產(chǎn)線作業(yè)需要，在維持輸送仰角不變的前提下，改變輸送帶的輸送位置及輸送高度，也可以在維持輸送高度和起點(diǎn)位置不變的前提下，實(shí)時(shí)調(diào)整輸送傾角，以滿足數(shù)字化生產(chǎn)線高效、精確的輸送要求。該種正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置相比單自由度和兩自由度輸送裝置，具有較高的靈活性和適應(yīng)性，特別適用于精密加工制造柔性化生產(chǎn)線，能夠大幅提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于：

1. 本發(fā)明所述可控支撐機(jī)構(gòu)采用了平面并聯(lián)三自由度六桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅桿件數(shù)目少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、方便拆卸維護(hù)，而且因?yàn)椴捎昧瞬⒙?lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，使該種正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置具有結(jié)構(gòu)剛度高、承載能力強(qiáng)等特性，可以滿足港口、礦山等重載場(chǎng)合使用。

2. 本發(fā)明所述可控支撐機(jī)構(gòu)可以在小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)三自由度柔性可調(diào)、可控運(yùn)動(dòng)輸出，確保了該種正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置在數(shù)控程序的控制下，能夠?qū)崿F(xiàn)輸送帶的平面兩維空間內(nèi)任意軌跡平移運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而滿足輸送帶輸送仰角、輸送高度能夠單獨(dú)控制的要求，確保輸送機(jī)能夠在數(shù)字化生產(chǎn)線上即可實(shí)現(xiàn)輸送傾角、輸送高度的實(shí)時(shí)調(diào)整，滿足數(shù)字化生產(chǎn)線高效、高精度的輸送要求，相比單自由度和兩自由度輸送裝置，具有較高的靈活性和適應(yīng)性，特別適用于精密加工制造柔性化生產(chǎn)線，能夠大幅提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置示意圖。

圖2為本發(fā)明所述可控支撐機(jī)構(gòu)示意圖

圖3為本發(fā)明所述可控支撐機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈雙色拓?fù)鋱D。

圖4為本發(fā)明所述正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置的托架示意圖。

圖5為本發(fā)明所述正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置托架部分裝配示意圖。

圖6為本發(fā)明所述正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置三維示意圖。

圖7為本發(fā)明所述正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置的輸送帶輸送高度固定不變前提下，輸送傾角柔性可調(diào)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下通過附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。

對(duì)照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，一種正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置包括可控支撐機(jī)構(gòu)、輸送帶11、主動(dòng)滾筒8、從動(dòng)滾筒10。

對(duì)照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖4，所述可控支撐機(jī)構(gòu)為平面并聯(lián)三自由度六桿機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架1、第一構(gòu)件3、第二構(gòu)件5、托架12、第三構(gòu)件16、第四構(gòu)件14，所述第一構(gòu)件3一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2與機(jī)架1連接，另一端通過第一移動(dòng)副4與第二構(gòu)件5一端連接，所述第二構(gòu)件5另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副6與托架12連接，所述第三構(gòu)件16一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副17與機(jī)架1連接，另一端通過第二移動(dòng)副15與第四構(gòu)件14一端連接，所述第四構(gòu)件14另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副13與托架12連接。

對(duì)照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖6，本發(fā)明所述可控支撐機(jī)構(gòu)采用了平面并聯(lián)三自由度六桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅桿件數(shù)目少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、方便拆卸維護(hù)，而且因?yàn)椴捎昧瞬⒙?lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，使該種正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置具有結(jié)構(gòu)剛度高、承載能力強(qiáng)等特性，可以滿足港口、礦山等重載場(chǎng)合使用。所述第一移動(dòng)副4、第二移動(dòng)副15、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副17為主動(dòng)副，其中第一移動(dòng)副4、第二移動(dòng)副15由伺服電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副17由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于可控支撐機(jī)構(gòu)均由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，克服了傳統(tǒng)輸送機(jī)存在的智能化程度低，難以適應(yīng)數(shù)字工廠等柔性化生產(chǎn)線的問題。

對(duì)照?qǐng)D1、圖4、圖5、圖6，所述主動(dòng)滾筒8通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副7與托架12連接，所述從動(dòng)滾筒10通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副9與托架12連接，所述輸送帶11安裝在主動(dòng)滾筒8和從動(dòng)滾筒10上，所述主動(dòng)滾筒8由可控電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行數(shù)控編程，可以實(shí)現(xiàn)輸送帶11的無級(jí)調(diào)速以及輸送速度精確控制。

對(duì)照?qǐng)D1、圖2、圖6、圖7，所述可控支撐機(jī)構(gòu)由于采用并聯(lián)正轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，雖然工作空間比較小，但具有三個(gè)自由度，在伺服電機(jī)系統(tǒng)的控制下，該種正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置的輸送帶11可以實(shí)現(xiàn)三自由度柔性可控、可調(diào)運(yùn)動(dòng)輸出，能夠輕易實(shí)現(xiàn)平面兩維空間內(nèi)任意軌跡平移運(yùn)動(dòng)，在數(shù)字化生產(chǎn)線上，可以實(shí)現(xiàn)輸送仰角、輸送高度單獨(dú)控制和實(shí)時(shí)調(diào)整。例如，該種皮帶式輸送機(jī)可以根據(jù)生產(chǎn)線作業(yè)需要，在維持輸送仰角不變的前提下，改變輸送帶11的輸送位置及輸送高度，也可以在維持輸送高度和起點(diǎn)位置不變的前提下，實(shí)時(shí)調(diào)整輸送傾角，以滿足數(shù)字化生產(chǎn)線高效、精確的輸送要求。該種正轉(zhuǎn)六桿三自由度小空間皮帶式輸送裝置相比單自由度和兩自由度輸送裝置，具有較高的靈活性和適應(yīng)性，特別適用于精密加工制造柔性化生產(chǎn)線，能夠大幅提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。