一种五吨以上重载摩擦驱动装置及其压紧力控制方法与流程

本发明涉及摩擦输送系统的技术领域，具体涉及一种五吨以上重载摩擦驱动装置及其压紧力控制方法。

背景技术：

汽车内饰装配滑板输送线主要用于已经喷涂完成的车身在总装车间的地面输送，车身放置于3m×6m的大滑板上，操作员装配汽车内饰零件到车身。操作员与车身同在一块滑板上前行，大大降低作业困难度。内饰滑板输送线的，主驱机构靠挤压滑板产生的摩擦力带动滑板沿输送轨道前行。内饰滑板输送线线体总长一般在150m以上，可承载车辆在30台以上，但利用摩擦输送技术仅需在线体两端设置4台主驱电机(功率1.5kW)，3台快驱电机(功率1.1kW)即可提供足够的输送动力，大大减小了输送动能的消耗。

滑板输送机利用宽板作为主要承载物，摩擦驱动杆侧边摩擦轮作为动力进行连续输送,其工作原理为:主驱动摩擦轮依靠弹簧压紧装置压紧在滑板中间的摩擦驱动杆两侧，当主驱动摩擦轮在电机带动下旋转时，滑板在摩擦轮接触摩擦力的驱动作用下前行；该滑板靠此推力又将前面相邻的滑板向前推送，这样，滑板与滑板间的依次推动就形成连续输送。滑板输送是对传统机械驱动方式如链式输送机和齿轮驱动输送机的全面革新。

现有摩擦输送机的驱动机构一般是如下配置：

滑板中间设有与输送方向平行的摩擦驱动杆，竖直轴的顶端部旋转设有驱动轮或从动轮，驱动轮和从动轮对压在摩擦驱动杆两侧壁处，将驱动轮的转动转变为摩擦驱动杆沿输送方向的直线运动。从动轮需要压紧在摩擦驱动杆上以获得足够的摩擦力。

然而现有的摩擦驱动机构主要存在以下几个问题：

1)弹性力压紧，压紧力不精确

日本大福股份有限公司的CN101486365A，2009.7.22的发明专利，是在摩擦驱动杆4的正下方设有驱动轮31，驱动轮31的驱动转轴端部连接在杠杆35的端部，杠杆35另一端固定在支点转轴36上，杠杆35的中部固定在弹簧受板38上，弹簧受板38下部固定在弹簧39的顶部。弹簧39带动弹簧受板38和杠杆35绕支点转轴36向上弹起，使得杠杆35端部的驱动转轴抬高，当有载荷的滑板底部的摩擦驱动杆4下端面触压到驱动轮31时，克服弹簧39的弹性力而压平驱动转轴，驱动轮31转动产生摩擦力带动摩擦驱动杆和滑板沿输送方向输送。

当弹簧年久失去弹性力时，摩擦驱动杆4的下压产生不了足够的压紧力，则会发生打滑现象，只能更换新弹簧。另外，即使是主动轮和从动轮压紧在摩擦驱动杆的两侧面上，从动轮的弹簧压紧方式，其压紧力也只能小调到大，而不能精确控制到底调整到多少KN的压紧力。

2)压紧力轴线倾斜

对于从动轮、主动轮压紧在摩擦驱动杆两侧的驱动方式而言，产生了夹钳式驱动夹紧方式，如日本北斗株式会社的JP2011-37381A，2011.2.24的发明专利，第一连杆15、第二连杆23中间凸点铰接在枢轴11，第一连杆15前端固定主动轮2的驱动转轴7，第二连杆23的端部固定从动轮20的转动轴21，第一连杆15和第二连杆23的末端分别连接气缸缸体31和活塞杆32，活塞杆32伸缩带动第一连杆15和第二连杆23绕枢轴11转动，而使得从动轮20绕枢轴11转动进而靠近或远离第一连杆15端部的主动轮2。其用气缸驱动改进了以前的第一连杆15和第二连杆23的末端的弹簧驱动方式。尽管在从动轮20与主动轮2在压紧摩擦驱动杆两侧面时转动轴在垂直于输送方向的同一直线上。但是施加压紧力的方向却是向老虎钳一下是斜向的。压紧力的施力方向倾斜，也抵消了一部分摩擦驱动力，造成驱动效率的降低，这是摩擦驱动不愿看到的。

3)有些产品如挖掘机，逐渐向大型挖掘机发展，其重量最大达到40吨以上，现有的底面输送线所能承载的最大重量仅有4吨，相差甚远，无法满足重载摩擦输送要求。

因此，急需设计开发一种五吨以上的重载摩擦驱动装置，具有非弹簧的压紧力，压紧力施力方向垂直于输送方向，压紧力足够大且能保持，这是企业进行高效率重载摩擦驱动的必要条件。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种五吨以上重载摩擦驱动装置及其压紧力控制方法。

本发明的目的是这样实现的，一种五吨以上重载摩擦驱动装置，包括C型固定板，所述C型固定板第一鄂板、第二鄂板和沿垂直于输送方向的横轴延伸的滑轨；

第一鄂板固定有第一驱动摩擦轮机构，第一驱动摩擦轮机构可驱动旋转地设有第一枢轴和第一驱动轮，第二鄂板通过开合滑动机构固定连接第二驱动摩擦轮机构，第二驱动摩擦轮机构滑动设置在滑轨上，第二驱动摩擦轮机构可驱动旋转地设有第二枢轴和第二驱动轮；

所述开合滑动机构包括连杆屈伸机构和屈伸驱动机构，连杆屈伸机构固定连接第二驱动摩擦轮机构，所述屈伸驱动机构可伸缩地连接在第二鄂板和连杆屈伸机构之间；

开合滑动机构带动第二驱动摩擦轮机构在抵压位置和缩回位置之间滑动，在抵压位置，第二驱动轮的横截面轮廓母线以所需驱动压力抵压在摩擦驱动杆侧面，屈伸驱动机构由旋转驱动机构驱动顶在第二鄂板和连杆屈伸机构之间并保持该所需驱动压力；在缩回位置，第二驱动轮的横截面轮廓母线离开摩擦驱动杆侧面一间隙距离。

进一步地，连杆屈伸机构包括前臂连杆、肘连杆和支撑连杆，前臂连杆前端设有腕关节轴，前臂连杆后端、肘连杆前端和支撑连杆前端共同枢转连接到肘关节轴上，肘连杆后端设有肩关节轴，上面的支撑杆和下面的支撑连杆的后端枢转连接在伸缩关节轴。

进一步地，屈伸驱动机构包括首尾枢转相连的对称凸轮、前连杆和后连杆，对称凸轮设有驱动孔，驱动孔两侧对称设有第一偏心轴和第二偏心轴，第一偏心轴轴心、第二偏心轴轴心和驱动孔中心三点位于同一主体轴线，前连杆枢转连接在支撑连杆和第一偏心轴之间，后连杆枢转连接在第二偏心轴和第二鄂板之间，对称凸轮的驱动孔键连接旋转驱动机构。

进一步地，第二鄂板中间部位设有锁定墩，后连杆前端枢转连接在第二偏心轴上，后连杆后端枢转连接在锁定墩上。

进一步地，连杆屈伸机构为四套，第二鄂板和第二驱动摩擦轮机构的支撑座分别对应设有四个固定墩，肩关节轴枢转连接在第二鄂板的固定墩上，碗关节轴枢转连接在第二驱动摩擦轮机构的支撑座的固定墩上。

进一步地，在抵压位置，伸缩关节轴处的顶紧力达到所需驱动压力时对称凸轮的主体轴线与水平轴线的锁死角为2°～5°。

进一步地，锁死角为0°时屈伸驱动机构位于最近锁死位置，支撑连杆竖直顶在肘关节轴上使得腕关节轴、肘关节轴和肩关节轴三点位于同一水平线，对称凸轮的主体轴线水平延伸且通过伸缩关节轴轴心；锁死角为90°时，屈伸驱动机构位于最远缩回位置，间隙距离最大。

进一步地，第二鄂板中间部位设有锁定墩替换为锁定墩滑动设置在第二鄂板的滑动孔中，调节螺杆螺纹连接在锁定墩的内螺纹孔中，调节螺杆旋转配合在第二鄂板上。

一种五吨以上重载摩擦驱动装置的压紧力控制方法，包括控制系统和比较模块，屈伸驱动机构的任一连杆上设有力传感器，根据摩擦输送需要的目标摩擦力可计算得到伸缩关节轴处所需驱动压力为其中μ为摩擦系数，力传感器周期性测量连杆的即时压力并反馈该即时压力F馈给比较模块，比较模块比较即时压力F馈与所需驱动压力F压，如果F馈<F压，继续拉，直到F馈＝F压为止，保持对称凸轮的主体轴线与水平轴线的锁死角位置，并同时启动主动轮的驱动电机旋转，带动摩擦驱动杆向前运动。

进一步地，调节锁定墩伸出或缩回滑动孔的距离，直到抵紧力等于所需驱动压力时主体轴线与水平轴线的锁死角为0°。

所述五吨以上重载摩擦驱动装置，通过以下特殊结构设计达到了“具有非弹簧的压紧力，压紧力施力方向垂直于输送方向，压紧力足够大且能保持”的技术目标：

1)连杆屈伸机构施加抵紧压力

伸缩关节轴在横轴上的伸出，为第二驱动轮在横轴方向抵压摩擦驱动杆侧面提供所需驱动压力，利用其刚性形变产生的力提供给伸缩关节轴，因此比弹簧的弹力提供所需驱动压力要更为持久耐用，压紧力足够大。

2)屈伸驱动机构提供伸出驱动

屈伸驱动机构利用对称凸轮对称设置在驱动孔两侧的第一偏心轴和第二偏心轴，三者构成主体轴线，从缩回位置到伸出位置的过程，是主体轴线与水平轴线的锁死角从等于或接近90°逐渐连续减小到锁死角约等于0°的过程；最优地，主体轴线与水平轴线的锁死角等于0°时，所需驱动压力满足要求，压紧力能够保持。

3)完全伸至水平直线状态的屈伸驱动机构顶在处于丁字状态的连杆屈伸机构，仅用最小转矩即可锁死。

五吨以上重载摩擦驱动装置，始终保持主动轮和从动轮在同一横轴X上抵压在摩擦驱动杆上，且施力方向也是沿该横轴X方向压紧在摩擦驱动杆上，压紧力通过屈伸驱动机构50作用在连杆屈伸机构并锁死，压紧力可调并可精确控制。

附图说明

图1为本发明一种五吨以上重载摩擦驱动装置实施例一的俯剖视图(图2的B-B位置)。

图2为本发明一种五吨以上重载摩擦驱动装置实施例一的图1的A-A主剖视图(抵紧位置)。

图3为本发明一种五吨以上重载摩擦驱动装置实施例一的缩回位置示意图。

图4为本发明一种五吨以上重载摩擦驱动装置实施例二的A-A主剖视图(抵紧位置)。

图5为本发明一种五吨以上重载摩擦驱动装置的旋转驱动机构结构主剖视图。

上述图中的附图标记：

1C型固定板,2滑轨,3第一驱动轮,4第二驱动轮，5固定套,6摩擦轮驱动电机,7第一驱动摩擦轮机构,8第二驱动摩擦轮机构,9调节螺杆，10第一枢轴,11第二枢轴，12锁定墩，13固定墩

1.1第一鄂板，1.2第二鄂板，1.3底板，1.4固定座

20开合滑动机构

30连杆屈伸机构，31前臂连杆，32肘连杆，33支撑连杆，34腕关节轴，35肘关节轴，36肩关节轴，37伸缩关节轴

40主驱动摩擦轮机构，41支撑座，42轴固定孔，43定位凸起，44U形壁，45圆锥滚子轴承，46滑槽

50屈伸驱动机构,51对称凸轮,52前连杆,53后连杆,55第一偏心轴,56第二偏心轴,57主体轴线

60旋转驱动机构,61驱动轴,62屈伸驱动电机,63滑块,64U形对壁部,65导滑体部,66导滑槽

具体实施方式

实施例一

如图所示，一种五吨以上重载摩擦驱动装置，包括C型固定板1，C型固定板1包括与底板1.3一体且相对设置的第一鄂板1.1和第二鄂板1.2，底板1.3下表面设有固定座1.4，固定座1.4具有水平基准平面Л。

第一枢轴10可旋转地固定在横轴X上一固定位置点P0，第一枢轴10可驱动旋转地固定在第一驱动摩擦轮机构7上，所述第一驱动摩擦轮机构7为轮支撑机构40。所述轮支撑机构40包括支撑座41，支撑座41设有定位凸起43和U形壁44，U形壁44设有轴固定孔42，轴固定孔42中设有圆锥滚子轴承45。第一枢轴10过盈配合在圆锥辊子轴承45的内圈内；在第一枢轴10位于两圆锥辊子轴承45之中点位置P1，第一驱动轮3通过键固定连接在第一枢轴10上；第一驱动轮3具有直线的辊面轮廓。

第一鄂板1.1设有固定槽1.5，固定槽1.5侧壁为侧定位面，第一鄂板1.1内表面为顶定位面，侧定位面与水平基准平面Л平行度小于0.01mm，顶定位面与水平基准平面Л垂直度小于0.01mm。驱动摩擦轮机构40的定位凸起43配合在固定槽1.5中，从而保证支撑座41垂直于第一枢轴10并支撑在第一鄂板1.1上，并最终保证第一枢轴10与第一鄂板1.1顶定位面的平行度小于0.01mm。

第一枢轴10的下端通过联轴器连接第一枢轴10的摩擦轮驱动电机6，所述联轴器套设在固定套5内并通过螺栓固定在底板1.1下表面。

第一枢轴10的定位是以主驱动摩擦轮机构40的定位凸起43配合在固定槽1.5中定位为第一定位，第一定位完成后才是固定套5通过螺栓固定在固定板1上。

这么设计的目的是，第一驱动轮3被第一枢轴10带动转动,同时驱动摩擦轮机构40能保证其不是固定在固定板1上的悬臂梁来支撑第一枢轴10，防止第一驱动轮3抵压在摩擦驱动杆侧面时第一枢轴10发生侧弯形变。

还包括第二枢轴11，第二枢轴11可驱动旋转地固定在第二驱动摩擦轮机构8上，第二驱动摩擦轮机构8为轮支撑机构40。在第二枢轴11位于两圆锥辊子轴承45之中点位置P1，第二驱动轮4通过键固定连接在第二枢轴11上；第二驱动轮4具有直线的辊面轮廓。

还包括开合滑动机构20，所述开合滑动机构20包括沿横轴X延伸的滑轨2、连杆屈伸机构30和屈伸驱动机构50，滑轨2设置在底板1.1上表面，滑轨2滑动平面与水平基准平面Л平行度小于0.01mm。所述连杆屈伸机构30包括前臂连杆31、肘连杆32和支撑连杆33，前臂连杆31前端设有腕关节轴34，前臂连杆31后端、肘连杆32前端和支撑连杆33前端共同枢转连接到肘关节轴35上，肘连杆32后端设有肩关节轴36。上面两个支撑杆33和下面两个支撑连杆33的后端枢转连接在伸缩关节轴37。

第二鄂板1.2和第二驱动摩擦轮机构8的支撑座41分别对应设有四个固定墩13。肩关节轴36枢转连接在所述固定墩13上。碗关节轴34枢转连接在第二驱动摩擦轮机构8的支撑座41的固定墩13上。第二驱动摩擦轮机构8的支撑座41的下面的U形壁44设有滑槽46，第二驱动摩擦轮机构8的支撑座41滑动设置在滑轨2上。

屈伸驱动机构50包括对称凸轮51、前连杆52和后连杆53，对称凸轮51设有驱动孔，驱动孔键连接旋转驱动机构60。驱动孔两侧对称设有第一偏心轴55和第二偏心轴56，第一偏心轴轴心、第二偏心轴轴心和驱动孔中心三点位于同一主体轴线57，前连杆52枢转连接在支撑连杆33和对称凸轮51的第一偏心轴55之间，后连杆53枢转连接在第二偏心轴56和第二鄂板1.2之间。第二鄂板1.2中间部位设有锁定墩12，后连杆53前端枢转连接在第二偏心轴56上，后端枢转连接在锁定墩12上。所述旋转驱动机构60包括驱动轴61、屈伸驱动电机62和滑块63，屈伸驱动电机62通过联轴器连接驱动轴61。驱动轴61键连接在对称凸轮51的驱动孔中。滑块63包括沿输送方向延伸的U形对壁部64和导滑体部65，导滑体部65设有沿输送方向延伸的导滑槽66，驱动轴61垂直于输送方向且平行于导滑槽基准平面可旋转地固定在滑块63中，屈伸驱动电机62通过联轴器连接驱动轴61并固定在U形对壁部64上。滑块63滑动设置在滑轨2上。驱动轴61键连接所述对称凸轮51设有驱动孔。

旋转驱动机构60带动屈伸驱动机构50，屈伸驱动机构50带动连杆屈伸机构30，连杆屈伸机构30带动第二驱动摩擦轮机构8在抵压位置和缩回位置之间切换。在抵压位置，伸缩关节轴37处的顶紧力达到F压时主体轴线57与水平轴线的锁死角α为2°～5°。最优先的是，肘连杆32和支撑连杆33长度相等，当锁死角α为0°时，旋转驱动机构60带动对称凸轮51逆时针转动90度到主体轴线57处于水平位置，第一偏心轴55位于水平最近端，伸缩关节轴37因此也位于横轴最近位置，上下支撑连杆33竖直顶起，前臂连杆31和肘连杆32成为一直线，连杆屈伸机构30完全伸开，第二驱动轮4抵压在摩擦驱动杆的侧面。对称凸轮51的主体轴线57处于水平位置，前连杆52水平顶死在伸缩关节轴37上，用水平的对称凸轮51锁死垂直状态的支撑连杆，连杆屈伸机构30处于伸出锁死状态。在缩回位置，旋转驱动机构60带动对称凸轮51顺时针转动90度到主体轴线57处于垂直位置，屈伸驱动机构50带动连杆屈伸机构30的伸缩关节轴37处于横轴最远位置，第二驱动摩擦轮机构8的第二驱动轮4纵截面母线距离摩擦驱动杆侧面一间隙距离L。

下面描述对摩擦驱动力的精确控制，

还包括控制系统，前连杆52或后连杆53设有力传感器，在抵压位置，根据摩擦输送需要的目标摩擦力F目标，F目标/2为第一驱动轮3和第二驱动轮4需要达到的摩擦力。根据摩擦力公式：

其中，F压为第一驱动轮3或第二驱动轮4抵压在摩擦驱动杆侧面产生的压力F压，μ为摩擦系数，一般取0.5。则因此，伸缩关节轴37处的顶紧力等于F压。还包括比较模块，所述比较模块根据力传感器51的反馈值F馈与F压比较，如果F馈<F压，继续旋转，直到F馈＝F压为止，保持此时第一偏心轴55、第二偏心轴的旋转角度，并同时启动摩擦轮驱动电机旋转，带动摩擦驱动杆向前运动。

伸缩关节轴37处的顶紧力达到F压时主体轴线57与水平轴线的锁死角α为2°～5°，理想状态为0°，用很小的马达驱动转矩即可通过水平的对称凸轮51锁死垂直状态的支撑连杆。

实施例二

考虑到C型固定板1的抵紧力达到F压时主体轴线57与水平轴线的锁死角α为2°～5°，为了方便调整锁死角α，所述锁定墩12一体设置在第二鄂板1.2上替换为锁定墩12滑动设置在第二鄂板1.2的滑动孔中，调节螺杆9可旋转调节地连接锁定墩7，旋转调节螺杆9，可带动锁定墩12伸出或缩回滑动孔一定距离：调节锁定墩12伸出或缩回滑动孔的距离，直到抵紧力达到所需驱动压力F压时主体轴线57与水平轴线的锁死角α为0°。

其他结构与实施例一相同。

五吨以上重载摩擦驱动装置，始终保持主动轮和从动轮在同一横轴X上抵压在摩擦驱动杆上，且施力方向也是沿该横轴X方向压紧在摩擦驱动杆上，压紧力通过屈伸驱动机构50作用并锁死，压紧力可调并可精确控制。