CN109865668A - 一种二自由度并联振动筛 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二自由度并联振动筛，属于物料筛分领域，具体包括第一振动支链、第二振动支链、第三振动支链、第四振动支链、第五振动支链、静平台和筛框组成，其中第一振动支链和第二振动支链安装在同一侧，第三振动支链和第四振动支链安装在同一侧，所述第一振动支链、第二振动支链、第三振动支链、第四振动支链的驱动由直线电机提供；第五振动支链的驱动由普通电机带动滚轮转动，滚轮驱动凸轮机构实现，驱动五条支链可以使筛框实现绕x方向转动以及沿x方向移动。本发明的振动筛基于并联机构，大大提高了物料的筛分效率，刚度大，筛分性能稳定可靠，对工厂化应用具有现实意义。
Description
技术领域
本发明涉及物料筛分设备领域，尤其涉及到一种基于并联机构的具有二自由度运动空间的物料分离振动筛。
背景技术
振动筛是用于物料分选的设备，现已经广泛的用于煤炭、冶金、农业、食品等行业。传统的振动筛大多采用偏心重或偏心轴配置方式的激振装置来使筛体实现振动，自由度多为单一，筛分效率不高。
并联机构可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，且以并联方式驱动的一种闭环机构。跟传统振动筛相比，并联振动筛具有整体结构刚度大、精度高、承载能力大、结构稳定等优点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种二自由度并联振动筛，通过驱动五条支链能够实现振动筛分运动，不仅提高了筛分效率，而且筛分过程稳定可控，实用性强。
本发明所采用的技术方案是：一种二自由度并联振动筛，该并联振动筛包括机架即静平台、箱体、第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链以及筛框；所述第一支链、第二支链末端运动副圆柱副(20、21)与筛框(8)相连，圆柱副(20)与圆柱副(21)同轴线，第三支链、第四支链末端运动副圆柱副(24、25)与筛框(8)相连，圆柱副(24)与圆柱副(25)同轴线，第五支链末端运动副球铰(7)与筛框(8)相连；所述第一支链、第二支链首端运动副转动副(12、13)与静平台(34)相连，转动副(12)的转轴与转动副(13)的转轴共线，第三支链、第四支链首端运动副转动副(32、33)与静平台(34)相连，转动副(32)的转轴与转动副(33)的转轴共线，所述第五支链的首端由滑轮(10)与凸轮(2)相接触以及第五支链首端抓杆(11)固定抓杆销(11-1)连接凸轮，再由电机带动滚轮(3)转动，滚轮(3)带动转动轴(4)转动，转动轴(4)带动凸轮(2)转动；所述筛框(8)在五条支链的共同作用下可以实现绕x方向转动以及沿x方向平移的二自由度并联振动筛。
所述第一支链、第二支链、第三支链、第四支链结构相同，均包括转动副(12、13、32、33)、移动副(16、18、28、30)、圆柱副(20、21、24、25)和连杆(14、17、15、19、29、26、31、27)，其中第一支链中的移动副(16)由连杆(14)和连杆(17)相连接，第二支链中的移动副(18)由连杆(15)和连杆(19)相连接，第三支链中的移动副(28)由连杆(29)和连杆(26)相连接，第四支链中的移动副(30)由连杆(31)和连杆(27)相连接。
所述第五支链包括球副(7)、连杆(6)、滑轮(10)、销轴(10-1)、滑轨(5)、滑轨轴(5-1)、抓杆(11)、抓杆销(11-1)、凸轮(2)、转动副(2-1)；所述连杆(6)、滑轮(10)、销轴(10-1)、滑轨(5)、抓杆(11)、抓杆销(11-1)、凸轮(2)、转动副(2-1)组成凸轮机构；所述连杆(6)末端与筛框相连接沿着滑轨(5)作平移即沿x方向平移，所述；所述连杆(6)、抓杆(11)、抓杆销(11-1)一体成型；所述滑轮(10)通过销轴(10-1)连接抓杆；所述滑轨(5)与滑轨轴(5-1)一体成型，其整体随连杆转动。
所述静平台(34)与箱体(1)一体成型，箱体(1)两边通过加强筋(9)固定。
所述第一支链、第二支链、第三支链、第四支链的驱动副分别为移动副(16、18、28、30)，第五支链的驱动副为转动副(2-1)，且第一支链、第二支链、第三支链、第四支链以及第五支链的驱动副均通过动力源驱动工作，同时启动第一支链、第二支链、第三支链、第四支链以及第五支链的动力源可以使筛框(8)实现绕x方向转动以及沿x方向平移运动，其中第五支链的驱动起主要振动筛分作用，其余四条支链起支撑与辅助调节作用。
所述第一支链、第二支链、第三支链、第四支链动力源为直线电机，第一支链和第二支链驱动完全相同，第三支链和第四支链驱动完全相同；所述第五支链动力源为普通电机。
本发明的有益效果是：本发明中并联机构采用五条支链构成，其构型为4RPC/PS。本发明的筛体可通过五条支链的的不同驱动来调节筛体的振动频率、转动角度，能适应多种物料筛分，而且筛分效率高；本发明结构简单，易生产加工，容易控制，筛分过程稳定性好；本发明并联机构中的五条支链均为简单单开链，没有复杂支链，维护简单，对并联振动筛的研究开发具有一定的参考价值。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图
图2是本发明图1中第一、二、三、四支链与动平台用圆柱副连接的示意图
图3是本发明图1中第一、二、三、四支链与静平台用转动副连接的示意图
图4是本发明图1中凸轮机构示意图
附图标记如下：1—箱体；2—凸轮；2-1—转动副；3—滚轮；4—转动轴；5—滑轨；5-1—滑轨轴；6—第五支链；7—球铰；8—筛框；9—筋板；10—滑轮；10-1—销轴；11—抓杆；11-1—抓杆销；12—转动副；13—转动副；14—连杆；15—连杆；16—移动副；17—连杆；18—移动副；19—连杆；20—圆柱副；21—圆柱副；22—连轴；23—连轴；24—圆柱副；25—圆柱副；26—连杆；27—连杆；28—移动副；29—连杆；30—移动副；31—连杆；32—转动副；33—转动副；34—静平台。
具体实施方式
为了使本发明结构特点、技术手段、创作特征易于了解，下面结合具体实施和附图，进一步阐述本发明。
本发明技术实现是通过以下方案实现的：一种二自由度并联振动筛，即包括第一振动支链、第二振动支链、第三振动支链、第四振动支链、第五振动支链、静平台和筛框组成；其中第一支链、第二支链末端运动副圆柱副(20、21)与筛框(8)相连，圆柱副(20)与圆柱副(21)同轴线，第三支链、第四支链末端运动副圆柱副(24、25)与筛框(8)相连，圆柱副(24)与圆柱副(25)同轴线，第五支链末端运动副球铰(7)与筛框(8)相连；第一支链、第二支链首端运动副转动副(12、13)与静平台(34)相连，转动副(12)的转轴与转动副(13)的转轴共线，第三支链、第四支链首端运动副转动副(32、33)与静平台(34)相连，转动副(32)的转轴与转动副(33)的转轴共线，第五支链的首端由滑轮(10)与凸轮(2)相接触以及第五支链首端抓杆(11)固定抓杆销(11-1)连接凸轮，再由电机带动滚轮(3)转动，滚轮(3)带动转动轴(4)转动，转动轴(4)带动凸轮(2)转动；筛框(8)在五条支链的共同作用下可以实现绕x方向转动以及沿x方向平移的二自由度振动筛分运动。
第一支链、第二支链、第三支链、第四支链结构相同，均包括转动副(12、13、32、33)、移动副(16、18、28、30)、圆柱副(20、21、24、25)和连杆(14、17、15、19、29、26、31、27)，其中第一支链中的移动副(16)由连杆(14)和连杆(17)相连接，第二支链中的移动副(18)由连杆(15)和连杆(19)相连接，第一支链移动副(16)和第二支链移动副(18)由直线电机带动相同频率移动，第三支链中的移动副(28)由连杆(29)和连杆(26)相连接，第四支链中的移动副(28)由连杆(31)和连杆(27)相连接，第三支链移动副(28)和第四支链移动副(30)由直线电机带动相同频率移动。
第五支链如图1、图3、图4所示包括球副(7)、连杆(6)、滑轮(10)、销轴(10-1)、滑轨(5)、滑轨轴(5-1)、抓杆(11)、抓杆销(11-1)、凸轮(2)、转动副(2-1)；所述连杆(6)、滑轮(10)、销轴(10-1)、滑轨(5)、抓杆(11)、抓杆销(11-1)、凸轮(2)、转动副(2-1)组成凸轮机构；连杆(6)末端与筛框相连接沿着滑轨(5)作平移即沿x方向平移；滑轮(10)通过销轴(10-1)连接抓杆，由普通电机作为动力源带动第五支链作沿x方向的移动。
静平台(34)与箱体(1)一体成型，箱体(1)两边通过加强筋(9)固定，避免出现受力振动过大、变形等情况。
第一支链、第二支链、第三支链、第四支链的驱动副分别为移动副(16、18、28、30)，第五支链的驱动副为转动副(2-1)，且第一支链、第二支链、第三支链、第四支链以及第五支链的驱动副均通过动力源驱动工作，同时启动第一支链、第二支链、第三支链、第四支链以及第五支链的动力源可以使筛框(8)实现绕x方向转动以及沿x方向平移运动，其中第五支链的驱动起主要振动筛分作用，其余四条支链起支撑与辅助调节作用。
本发明的工作过程为：打开第五条支链的动力源即普通电机，普通电机带动滚轮(3)转动，滚轮(3)带动转动轴(4)转动，转动轴(4)带动凸轮转动，使第五支链沿着滑轨(5)作直线往复移动，再通过四个直线电机分别驱动第一支链、第二支链、第三支链和第四支链的移动副(16、18、28、30)进行移动来调节筛框的运动形式，从而使整个筛框进行振动筛分，其中第一支链移动副(16)和第二支链移动副(18)的直线电机工作频率相同，第三支链移动副(28和第四支链移动副(28)的直线电机工作频率相同。
所述实例为本发明优选的实施方式，但本发明并不限于上述具体的实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下做出的变形、替换和变型均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种二自由度并联振动筛，其特征在于：该并联振动筛包括机架即静平台(34)、箱体(1)、第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链以及筛框(8)；所述第一支链、第二支链末端运动副圆柱副(20、21)与筛框(8)相连，圆柱副(20)与圆柱副(21)同轴线，第三支链、第四支链末端运动副圆柱副(24、25)与筛框(8)相连，圆柱副(24)与圆柱副(25)同轴线，第五支链末端运动副球铰(7)与筛框(8)相连；所述第一支链、第二支链首端运动副转动副(12、13)与静平台(34)相连，转动副(12)的转轴与转动副(13)的转轴共线，第三支链、第四支链首端运动副转动副(32、33)与静平台(34)相连，转动副(32)的转轴与转动副(33)的转轴共线，所述第五支链的首端由滑轮(10)与凸轮(2)相接触以及第五支链首端抓杆(11)固定抓杆销(11-1)连接凸轮(2)，再由电机带动滚轮(3)转动，滚轮(3)带动转动轴(4)转动，转动轴(4)带动凸轮(2)转动；所述筛框(8)在五条支链的共同作用下可以实现绕x方向转动以及沿x方向平移的二自由度振动筛分运动。
2.根据权利要求1所述的二自由度并联振动筛，其特征在于：所述第一支链、第二支链、第三支链、第四支链结构相同，均包括转动副(12、13、32、33)、移动副(16、18、28、30)、圆柱副(20、21、24、25)和连杆(14、17、15、19、29、26、31、27)，其中第一支链中的移动副(16)由连杆(14)和连杆(17)相连接，第二支链中的移动副(18)由连杆(15)和连杆(19)相连接，第三支链中的移动副(28)由连杆(29)和连杆(26)相连接，第四支链中的移动副(30)由连杆(31)和连杆(27)相连接。
3.根据权利要求1所述的二自由度并联振动筛，其特征在于：所述第五支链包括球副(7)、连杆(6)、滑轮(10)、销轴(10-1)、滑轨(5)、滑轨轴(5-1)、抓杆(11)、抓杆销(11-1)、凸轮(2)转动副(2-1)；所述连杆(6)、滑轮(10)、销轴(10-1)、滑轨(5)、抓杆(11)、抓杆销(11-1)、凸轮(2)组成凸轮机构；所述连杆(6)末端与筛框相连接沿着滑轨(5)作平移即沿x方向平移；所述连杆(6)、抓杆(11)、抓杆销(11-1)一体成型；所述滑轮(10)通过销轴(10-1)连接抓杆；所述滑轨与滑轨轴一体成型，其整体随连杆转动。
4.根据权利要求1所述的二自由度并联振动筛，其特征在于：所述静平台(34)与箱体(1)一体成型，箱体(1)两边通过加强筋(9)固定。
5.根据权利要求1至3任一项所述的三自由度并联振动筛，其特征在于：所述第一支链、第二支链、第三支链、第四支链的驱动副分别为移动副(16、18、28、30)，第五支链的驱动副为转动副(2-1)，且第一支链、第二支链、第三支链、第四支链以及第五支链的驱动副均通过动力源驱动工作，同时启动第一支链、第二支链、第三支链、第四支链以及第五支链的动力源可以使筛框(8)实现绕x方向转动以及沿x方向平移运动，其中第五支链的驱动起主要振动筛分作用，其余四条支链起支撑与辅助调节作用。
6.根据权利要求5所述的二自由度并联振动筛，其特征在于：所述第一支链、第二支链、第三支链、第四支链动力源为直线电机，第一支链和第二支链驱动完全相同，第三支链和第四支链驱动完全相同；所述第五支链动力源为普通电机。
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