一种单自由度模块化皮带式输送装置制造方法及图纸

一种单自由度模块化皮带式输送装置，包括可重构支撑机构、输送带、主动滚筒、从动滚筒，所述可重构支撑机构为平面单自由度四杆机构，包含有模块化运动链，所述可重构支撑机构可根据实际工况需要，更换模块化运动链改变拓扑结构，进而实现作业性能改变，满足不同作业线要求。本发明专利技术所述单自由度模块化皮带式输送装置在数控程序控制下，不仅可以方便快捷的调整输送仰角，而且可以通过更换模块化运动链，实现作业性能的大幅改变，满足更多作业场合的工况要求。本发明专利技术能够有效解决传统皮带式输送机智能化程度低、适应性差，难以满足柔性化生产线生产需要的难题，具有巨大的发展潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及皮带式输送机领域，特别是一种单自由度模块化皮带式输送装置。
技术介绍
皮带式输送机具有输送量大、通用性强等优点，广泛应用于矿山、冶金、煤炭等行业，用来输送松散物料或成件物品。皮带式输送机根据作业线工艺要求，可布置成水平或倾斜的形式，可单台输送，也可多台协同作业，或与其它输送设备组成水平或倾斜的输送系统，以满足不同布置型式的作业线需要。但是，随着以计算机与通信为核心的信息技术的发展，以及随之而来的工业化生产模式的转型升级，传统皮带式输送机因自身问题越来越难满足市场需求，一方面，传统皮带式输送机输送带托架通常安装在支撑结构架上，输送带的支撑机构缺乏自由度，一旦在作业线上安装调试完毕，传统皮带式输送机输送仰角、输送速度等参数难以调整，甚至不能调整；另一方面，传统皮带式输送机的常规动力驱动系统智能化程度低，难以进行远程数字化精确控制；上述原因使传统皮带式输送机很难适应数字工厂柔性化生产线的需要。机械产品创新是改善和克服已知产品问题和缺陷的根本方法，一般包括技术改进和构型原始创新，其中机构构型创新是机械产品创新最重要、最核心的内容，因为机构构型不同的机械装置具有完全不同的运动学模型、动力学模型以及控制模型，其运动学、动力学等各方面机械性能存在着巨大差异，因此机构构型创新也是机械产品创新的最根本途径。为了更好的区分和表达不同的构型，运动链双色拓扑图被用于机构构型创新设计的过程中，在运动链双色拓扑图中，点表示构件，圈表示运动副，能够清晰直观的表达出每种构型的连接关系和机构组成。平面单自由度连杆机构可以实现单一运动输入，固定轨迹运动输出，具有可靠性高，正、逆运动学求解容易，控制简单等优点，随着可控机构技术、机器人技术的发展，如何基于拓扑综合方法，提出一种全新的单自由度模块化皮带式输送装置，首先，能克服传统皮带式输送机已知问题，保证全新模块化皮带式输送装置能够具备输送倾角单自由度柔性可调、可控，输送速度等过程参数可以精确可调；其次，又具有在不变单自由度的前提下，通过拓扑结构（即，构型）的改变而具有不同的机械性能，满足不同的客户需求；再次，全新模块化皮带式输送装置的支撑机构还要具有杆件数量少、结构简单、可靠性高等优点，成为一个亟需解决的工程问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单自由度模块化皮带式输送装置，一方面，克服传统输送机智能化程度低、适应性差、输送仰角难调整等问题，使全新模块化皮带式输送装置能够具备输送倾角单自由度柔性可调、可控，输送速度等过程参数可以精确可调；另一方面在不变单自由度的前提下，能根据工况具体情况快速改变拓扑结构，满足现代化工矿企业、数字化工厂等柔性化生产线使用需求；再有，单自由度模块化皮带式输送装置的支撑机构还应具有杆件数量少、结构简单、可靠性高等优点。本专利技术通过以下技术方案达到上述目的：所述一种单自由度模块化皮带式输送装置，包括可重构支撑机构、输送带、主动滚筒、从动滚筒。所述可重构支撑机构为平面单自由度四杆机构，包括机架、托架、模块化运动链，所述托架通过第一转动副与机架连接，所述模块化运动链包括第一构件、第二构件，所述第一构件一端通过第二转动副与机架连接，另一端通过运动副与第二构件一端连接，所述第二构件另一端通过第三转动副与托架连接，所述模块化运动链中连接第一构件和第二构件的运动副为转动副或者为移动副。所述可重构支撑机构为平面单自由度四杆机构不仅可以有效减少杆件数量，降低制造成本，而且还具有运动学正、逆解求解容易，编程控制简单，可靠性高等优点。当所述模块化运动链中连接第一构件和第二构件的运动副为转动副时，此拓扑结构下，所述可重构支撑机构的第二转动副为主动副，由安装在机架上的伺服电机进行驱动，第一构件为主动杆，根据作业线实际工况要求，通过对伺服电机的数控编程控制，所述托架按照数控程序绕第一转动副转动，进而实现所述单自由度模块化皮带式输送装置输送仰角的柔性可调、可控。此时，由于可重构支撑机构各构件均由转动副连接，不仅使输送装置具有更高的可靠性和更高传动效率，而且方便拆卸更换构件，降低了生产和维护成本。当所述模块化运动链中连接第一构件和第二构件的运动副为移动副时，此拓扑结构下，可重构支撑机构的主动副是连接第一构件和第二构件的运动副，由伺服电动缸进行驱动，根据作业线实际工况要求，通过对伺服电动缸的数控编程控制，所述托架按照数控程序绕第一转动副转动，进而实现所述单自由度模块化皮带式输送装置输送仰角的柔性可调、可控。此构态下，由于所述连接第一构件和第二构件的运动副是移动副，同时也是主动副，当采用伺服电动缸进行驱动时输送装置不仅具备较好的机械自锁能力，而且输送装置具有更好的高承载能力，能较好的满足重载物料的输送。所述主动滚筒通过第四转动副与托架连接，所述从动滚筒通过第五转动副与托架连接，所述输送带安装在主动滚筒和从动滚筒上，所述主动滚筒由伺服电机驱动，通过数控编程控制，可以对输送带的输送速度进行精确的无级调速。所述单自由度模块化皮带式输送装置采用单自由度可重构支撑机构，通过数控程序控制可以轻易精确调整输送带的输送倾角和输送速度，克服了传统输送机结构支撑架调整困难的问题，具有较好的适应性，能更好的满足现代化工矿企业、数字化工厂等柔性化生产需要。该单自由度模块化皮带式输送装置还可以通过更换模块化运动链，快速改变可重构支撑机构的拓扑结构，进而改变输送装置的运动学及动力学性能，以更好的适应不同的市场需求。本专利技术的突出优点在于：1.利用单自由度可重构支撑机构支撑皮带，通过数控程序可以轻易调整输送带输送倾角，克服了传统输送机结构支撑架调整困难的问题，具有较好的适应性。2.本专利技术所述可重构支撑机构采用了模块化运动链，具有较大的适用范围，当采用转动副连接的模块化运动链时，输送装置具有高可靠性和高传动效率，当采用移动副连接的模块化运动链时，输送装置具有高承载能力，通过更换模块化运动链，快速改变拓扑结构，实现不同的作业性能，满足更多的工况场合使用。3.本专利技术所述单自由度模块化皮带式输送装置，智能化程度高，不仅可以通过数控程序实现输送速度、倾角的改变，而且因为采用伺服驱动系统，易于实现远程操控。该单自由度模块化皮带式输送装置能更好的满足现代化工矿企业、数字化工厂等柔性化生产需要。4.本专利技术所述可重构支撑机构采用平面单自由度四杆机构，杆件数量少，具有制造成本低、编程控制容易等优势。附图说明图1为本专利技术所述可重构支撑机构示意图。图2为本专利技术所述可重构支撑机构运动链双色拓扑图。图3为本专利技术所述单自由度模块化皮带式输送装置的托架示意图。图4为本专利技术所述单自由度模块化皮带式输送装置托架部分装配示意图。图5为本专利技术所述采用转动副的模块化运动链示意图。图6为本专利技术所述采用移动副的模块化运动链示意图。图7为本专利技术所述单自由度模块化皮带式输送装置示意图之一。图8为本专利技术所述单自由度模块化皮带式输送装置示意图之二。图9为本专利技术所述单自由度模块化皮带式输送装置的输送倾角可调工作示意图之一。图10为本专利技术所述单自由度模块化皮带式输送装置的输送倾角可调工作示意图之二。具体实施方式以下通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。对照图1、图2、图5、图6、图7、图8，所述一种单自由度模块化皮带式输送装置，包括可重构支撑机构、输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单自由度模块化皮带式输送装置，包括可重构支撑机构、输送带、主动滚筒、从动滚筒，其特征在于：所述可重构支撑机构为平面单自由度四杆机构，包括机架、托架、模块化运动链，所述托架通过第一转动副与机架连接，所述模块化运动链包括第一构件、第二构件，所述第一构件一端通过第二转动副与机架连接，另一端通过运动副与第二构件一端连接，所述第二构件另一端通过第三转动副与托架连接，所述模块化运动链中连接第一构件和第二构件的运动副为转动副或者为移动副。

【技术特征摘要】
1.一种单自由度模块化皮带式输送装置，包括可重构支撑机构、输送带、主动滚筒、从动滚筒，其特征在于：所述可重构支撑机构为平面单自由度四杆机构，包括机架、托架、模块化运动链，所述托架通过第一转动副与机架连接，所述模块化运动链包括第一构件、第二构件，所述第一构件一端通过第二转动副与机架连接，另一端通过运动副与第二构件一端连接，所述第二构件另一端通过第三转动副与托架连接，所述模块化运动链中连接第一构件和第二构件的运动副为转动副或者为移动副。2.根据权利要求1所述一种单自由度模块化皮带式输送...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，姚东升，左冰玲，张松阔，高彪，索昊，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：山东;37