一种并联两自由度模块化皮带式输送装置的制作方法

本实用新型涉及皮带式输送机领域，特别是一种并联两自由度模块化皮带式输送装置。

背景技术：

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。

平面多自由度连杆机构可以实现多运动输入，复杂可控、可调柔性轨迹输出，但机构输出运动越灵活，机构越复杂，并且势必会增加机构的杆件数量和控制难度，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，提出一种全新的两自由度并联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、输送高度两自由度柔性可调、可控，输送速度等过程参数可以精确可调；其次，又具有在不变两自由度的前提下，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、结构刚度高、承载能力强等优势，已成为皮带式输送机领域一个亟需解决的工程问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种并联两自由度模块化皮带式输送装置，一方面可以克服传统输送机智能化程度低、适应性差等问题，保证该输送装置的支撑机构能够具备输送倾角、输送高度两自由度柔性可调、可控，输送速度等过程参数可以精确可调；另一方面两自由度支撑机构的拓扑结构可以重构，大幅改变机械性能，满足不同的客户需求；最后，还具有杆件数量少、结构刚度高、承载能力强等特点，满足现代化工矿企业、数字化工厂等柔性化生产需要。

本实用新型通过以下技术方案达到上述目的：

所述一种并联两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并联两自由度五杆机构，包括机架、主动杆、托架、模块化运动链，所述主动杆一端通过第一转动副与机架连接，另一端通过第二转动副与托架连接，所述模块化运动链由第一构件、第二构件组成，所述第一构件一端通过第三转动副与机架连接，另一端通过运动副与第二构件一端连接，第二构件另一端通过第四转动副与托架连接。

所述主动滚筒通过第五转动副与托架连接，所述从动滚筒通过第六转动副与托架连接，所述输送带安装在主动滚筒和从动滚筒上，所述主动滚筒由可控电机驱动，通过对伺服电机进行数控编程，可以实现输送带的无级调速以及输送速度精确控制。

所述并联两自由度模块化皮带式输送装置具有较强的可重构能力，可以通过改变模块化运动链中第一构件和第二构件之间运动副的类型，改变可重构支撑机构的拓扑结构，进而使该种并联两自由度模块化皮带式输送装置呈现出不同的机械特性，满足不同的客户需求。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或者为转动副。

当模块化运动链中连接第一构件和第二构件的运动副采用移动副时，此拓扑结构下，所述移动副和第一转动副为可重构支撑机构的主动副，所述移动副采用伺服电动缸驱动，所述第一转动副采用伺服电机驱动，在第一转动副及移动副的协同配合下，实现可重构支撑机构的两自由度柔性可控、可调运动，进而使该种并联两自由度模块化皮带式输送装置实现输送仰角、输送高度的可控、可调，此时因移动副采用伺服电动缸驱动，所述可重构支撑机构具有承载能力高，结构简单紧凑等优点，特别适用于港口、工矿等重载生产线。

当模块化运动链中连接第一构件和第二构件的运动副采用转动副时，此拓扑结构下，所述可重构支撑机构的主动副为第一转动副和第三转动副，第一转动副和第三转动副均采用伺服电机驱动，在主动杆与第一构件的协同配合下，实现可重构支撑机构的两自由度柔性可控、可调运动，进而使该种并联两自由度模块化皮带式输送装置实现输送仰角、输送高度的可控、可调，并且因可重构支撑机构各构件间均采用转动副连接，而具有高可靠性、高机械效率、高精确度等优点，特别适用于数字化工厂等柔性生产线。

本实用新型所述可重构支撑机构采用了平面并联两自由度五杆机构设计，不仅杆件数目少、结构简单、造价低、方便拆卸维护，而且在数控程序的控制下，可以方便的调整输送仰角、输送高度的可控、可调，具有智能化程度高、适应性强等优势；另外，通过改变模块化运动链中连接第一构件和第二构件的运动副的类型，可以改变可重构支撑机构的拓扑结构，进而使该种并联两自由度模块化皮带式输送装置呈现出不同的机械特性，满足不同的客户需求。综上所述，该种并联两自由度模块化皮带式输送装置在现代化生产线、数字化工厂等领域具有巨大的应用潜力。

本实用新型的突出优点在于：

1. 本实用新型所述可重构支撑机构采用了平面并联两自由度五杆机构设计，不仅杆件数目少、结构简单、造价低、方便拆卸维护，而且因为采用了并联机构设计，使该种并联两自由度模块化皮带式输送装置具有结构刚度高、承载能力强等特性，可以满足港口、矿山等重载场合使用。

2. 本实用新型所述可重构支撑机构可以实现两自由度可调、可控柔性运动输出，确保了该种并联两自由度模块化皮带式输送装置在数控程序的控制下，不仅可以方便的调整输送仰角，还具备调整输送高度的功能，具有智能化程度高、适应性强等优势，在现代化生产线、数字化工厂等领域具有巨大的应用潜力。

3. 本实用新型所述并联两自由度模块化皮带式输送装置具有较强的可重构能力，可以通过改变可重构支撑机构所含模块化运动链的构件连接形式，改变拓扑结构，进而使该种并联两自由度模块化皮带式输送装置呈现出不同的机械特性，进而满足不同的客户需求。

附图说明

图1为本实用新型所述可重构支撑机构示意图。

图2为本实用新型所述可重构支撑机构运动链双色拓扑图。

图3为本实用新型所述并联两自由度模块化皮带式输送装置的托架示意图。

图4为本实用新型所述并联两自由度模块化皮带式输送装置托架部分装配示意图。

图5为本实用新型所述采用移动副连接的模块化运动链示意图。

图6为本实用新型所述采用转动副连接的模块化运动链示意图。

图7为本实用新型所述并联两自由度模块化皮带式输送装置示意图之一。

图8为本实用新型所述并联两自由度模块化皮带式输送装置示意图之二。

图9为本实用新型所述并联两自由度模块化皮带式输送装置的两自由度柔性可控、可调工作示意图之一。

图10为本实用新型所述并联两自由度模块化皮带式输送装置的两自由度柔性可控、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实用新型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，所述一种并联两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15、主动滚筒13、从动滚筒14。

对照图1、图2、图3、图4、图5、图6，所述可重构支撑机构为平面并联两自由度五杆机构，包括机架1、主动杆3、托架6、模块化运动链，所述主动杆3一端通过第一转动副2与机架1连接，另一端通过第二转动副4与托架6连接，所述模块化运动链由第一构件10、第二构件9组成，所述第一构件10一端通过第三转动副11与机架1连接，另一端通过运动副12与第二构件9一端连接，第二构件9另一端通过第四转动副8与托架6连接。

对照图1、图2、图3、图4、图7、图8，所述主动滚筒13通过第五转动副5与托架6连接，所述从动滚筒14通过第六转动副7与托架6连接，所述输送带15安装在主动滚筒13和从动滚筒14上，所述主动滚筒13由可控电机驱动，通过对伺服电机进行数控编程，可以实现输送带15的无级调速以及输送速度精确控制。

对照图1、图2、图5、图6，所述并联两自由度模块化皮带式输送装置具有较强的可重构能力，可以通过改变模块化运动链中第一构件10和第二构件9之间运动副12的类型，改变可重构支撑机构的拓扑结构，进而使该种并联两自由度模块化皮带式输送装置呈现出不同的机械特性，满足不同的客户需求。所述模块化运动链中连接第一构件10和第二构件9的运动副12为移动副或者为转动副。

对照图1、图2、图5、图7、图9，当模块化运动链中连接第一构件10和第二构件9的运动副12采用移动副时，此拓扑结构下，所述移动副12和第一转动副2为可重构支撑机构的主动副，所述移动副12采用伺服电动缸驱动，所述第一转动副2采用伺服电机驱动，在第一转动副2及移动副12的协同配合下，实现可重构支撑机构的两自由度柔性可控、可调运动，进而使该种并联两自由度模块化皮带式输送装置实现输送仰角、输送高度的可控、可调，此时因移动副12采用伺服电动缸驱动，所述可重构支撑机构具有承载能力高，结构简单紧凑等优点，特别适用于港口、工矿等重载生产线。

对照图1、图2、图6、图8、图10，当模块化运动链中连接第一构件10和第二构件9的运动副12采用转动副时，此拓扑结构下，所述可重构支撑机构的主动副为第一转动副2和第三转动副11，第一转动副2和第三转动副11均采用伺服电机驱动，在主动杆3与第一构件10的协同配合下，实现可重构支撑机构的两自由度柔性可控、可调运动，进而使该种并联两自由度模块化皮带式输送装置实现输送仰角、输送高度的可控、可调，并且因可重构支撑机构各构件间均采用转动副连接，而具有高可靠性、高机械效率、高精确度等优点，特别适用于数字化工厂等柔性生产线。

对照图1、图7、图8、图9、图10，本实用新型所述可重构支撑机构采用了平面并联两自由度五杆机构设计，不仅杆件数目少、结构简单、造价低、方便拆卸维护，而且在数控程序的控制下，可以方便的调整输送仰角、输送高度的可控、可调，具有智能化程度高、适应性强等优势；另外，通过改变模块化运动链中连接第一构件10和第二构件9的运动副12的类型，可以改变可重构支撑机构的拓扑结构，进而使该种并联两自由度模块化皮带式输送装置呈现出不同的机械特性，满足不同的客户需求。综上所述，该种并联两自由度模块化皮带式输送装置在现代化生产线、数字化工厂等领域具有巨大的应用潜力。