[发明专利]一种串联结构式超高型两自由度模块化皮带输送装置

说明书

技术领域

本发明涉及皮带式输送机领域，特别是一种串联结构式超高型两自由度模块化皮带输送装置。

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，在矿场、粮食仓库、散装码头等松散物料需要超高输送的场合，现有皮带式输送机因输送高度低，很难满足要求，所以需要搭建很高的输送带支撑结构架，不仅影响生产效率，而且灵活度差，因为支撑结构架缺乏自由度，一旦在作业线上安装调试完毕，输送仰角、输送速度等参数难以调整，甚至不能调整；另外，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。

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，并具有拆装方便、可靠性高、重构能力强等特点，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，提出一种全新的串联结构式超高型皮带输送装置，首先，能克服传统皮带式输送机已知问题，保证全新皮带输送装置具有较高的输送高度，并能够具备输送倾角、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，可以通过增加模块化运动链的数量以及调整模块化运动链中构件的连接形式，改变拓扑结构、改变灵活度，进而改变机械特性，满足不同的市场需求，具有智能化程度高、适应性强等优势，并能较好适用于矿场、码头、仓库、数字化工厂等超高、轻载生产线，已成为一个亟需解决的工程问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种串联结构式超高型两自由度模块化皮带输送装置，一方面能克服传统皮带式输送机已知问题，保证全新皮带输送装置具有较高的输送高度，并能够具备输送倾角、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；另一方面可以通过增加模块化运动链的数量以及调整模块化运动链中构件的连接形式，改变拓扑结构、改变灵活度，进而改变机械特性，满足不同的市场需求，使该新型皮带输送装置具有智能化程度高、适应性强等优势，能较好适用于矿场、码头、仓库、数字化工厂等超高、轻载生产线。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

所述一种串联结构式超高型两自由度模块化皮带输送装置，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两自由度七杆机构，包括机架、托架、支撑臂机构和模块化运动链，所述支撑臂机构包括支撑臂、第一构件、第二构件，所述支撑臂通过第一转动副与机架连接，所述第一构件一端通过第二转动副与支撑臂连接，另一端通过第一移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，所述托架通过第四转动副与支撑臂连接，所述模块化运动链包括第三构件、第四构件，所述第三构件一端通过第五转动副与机架连接，另一端通过运动副与第四构件一端连接，所述第四构件另一端通过第六转动副与支撑臂连接。所述运动副为转动副或者为移动副。

所述主动滚筒通过第七转动副与托架连接，所述从动滚筒通过第八转动副与托架连接，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系统驱动，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。

该种串联结构式超高型两自由度模块化皮带输送装置具有输送高度高、工作空间大等特性，特别适用于制造超高型轻载输送装置。

所述可重构支撑机构由于采用了串联结构设计，机构耦合度低，在控制系统不需进行较大调整的前提下，通过加长支撑臂，即可大幅提高该串联结构式超高型两自由度模块化皮带输送装置的输送高度。

所述可重构支撑机构具有较强的可拓展能力，可以通过增加支撑臂机构的数量，在增加灵活度的同时进一步增大输送带输送高度，使其能更好的满足矿场、码头、仓库、数字化工厂等超高、轻载生产线。