CN110064671B - 连杆齿轮式欠驱动夹送机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种连杆齿轮式欠驱动夹送机构，包括齿轮、直线运动机构、扇形齿轮、输送辊子、弹簧装置、万向联轴器和驱动电机，对中间轴齿轮增加水平方向的运动自由度，并用弹簧进行限制，辊缝开闭动作由直线运动机构控制，通过连杆带动扇形齿轮绕其轴心转动，并带动输送辊子同步摆动；工作辊夹住物料瞬间，由于弹簧受到连杆内力作用在水平方向上同步压缩，同时使齿轮向左发生移动，当辊缝开启时，弹簧受到的连杆作用力消失，并恢复到初始长度。本发明通过弹簧系统对瞬间夹持作用力进行缓冲，避免了夹持冲击力过大而造成的加持物损坏，对所夹持工件和夹持机构自身零部件都起到了一定的保护作用，有效延长了设备的使用寿命。

Description

连杆齿轮式欠驱动夹送机构

技术领域

本发明属于机械设备领域，具体涉及一种连杆齿轮式欠驱动夹送机构。

背景技术

夹送辊是棒、线材生产线机组中的重要设备，位于中轧机或精轧机之后、吐丝机或者剪切设备之前，或者水冷段的各段水箱之间。主要功能是夹持长条棒线材顺利通过水冷段区域，并平稳送入下游设备，如吐丝机或者剪切设备中，起到防止棒线材抖动，保证轧材在轧线上各机架之间形成微张力，并顺利通过轧线的作用。

其主要结构为：电机通过一级或两级齿轮增速传动，将旋转运动传递到夹送辊中间齿轮上，再经过中间轴上齿轮的等速比传递，将旋转运动传递到夹送辊的两根工作轴上。夹送辊的上、下两根工作轴分别带动上、下夹送辊等速转动，并与来料轧材运动线速度相同，待前方热金属检测器检测到来料轧材头部经过夹送辊时，PLC系统发出指令，使夹送辊的辊缝闭合，两辊子夹持住线材，并向下游输送。

棒线材夹送设备主要分为传动机构和夹持机构两个主要组成部分：1、传动机构，主要包括各级齿轮之间的增速传动，并经一对中间齿轮将旋转运动等速传递至一对工作轴上；2、夹持机构，主要用于实现工作轴上夹送辊辊缝同步开闭动作。

目前的夹送辊夹持机构主要有三种实现方式：连杆齿轮式同步夹持机构、多连杆同步夹持机构、对称连杆同步夹持机构，但是目前的三种夹送辊夹持机构驱动器数量均为1个，系统自由度数量为1，关节、连杆都是刚性连接，属于标准的全驱动机构，其各关节和连杆的运动具有唯一性。夹持机构执行夹持动作时对物料产生刚性冲击，和物料接触瞬间不具有缓冲功能。

发明内容

针对以上情况，本发明提供一种连杆齿轮式欠驱动夹送机构，克服现有技术的不足，通过增设拉压弹簧装置，使机构在运行故障时可以改变自由度，使其能够水平移动，从而起到缓冲作用，有效地延长了设备的使用寿命。

本发明所采用的技术方案是提供一种连杆齿轮式欠驱动夹送机构，包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、直线运动机构、第一扇形齿轮、第二扇形齿轮、第一输送辊子、第二输送辊子、第一直线弹簧装置、第二直线弹簧装置、万向联轴器和驱动电机，所述第一直线弹簧装置和第二直线弹簧装置的第一端分别与机架固连，所述第一直线弹簧装置和第二直线弹簧装置的第二端分别通过转动副与所述第一齿轮转动中心和第二齿轮转动中心铰接，所述第一直线弹簧装置和第二直线弹簧装置的外壳均支撑于所述机架，并与机架形成移动副连接，且所述移动副的移动方向平行于长条形物料的进给方法，所述第一齿轮和第二齿轮相互啮合，且第一齿轮与第二齿轮所在中心轴线互相平行，所述第一齿轮和第二齿轮的齿数以及模数相同，所述第一齿轮的转动轴上铰接有第一扇形齿轮，所述第二齿轮的转动轴上铰接有第二扇形齿轮，所述第一扇形齿轮和第二扇形齿轮相互啮合，且所述第一扇形齿轮和第二扇形齿轮的模数和齿数分别相等，所述第二齿轮的驱动转轴通过万向联轴器与所述驱动电机的电机输出轴相连。

所述第一扇形齿轮的中心与第二连杆的第二端固连在一起，所述第二连杆的第一端与所述第三齿轮的转轴铰接，且所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第二扇形齿轮的中心与第一连杆的第二端固连在一起，所述第一连杆的第一端与所述第四齿轮的转轴铰接，且所述第四齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮与所述第一输送辊子固连在一起，所述第四齿轮与所述第二输送辊子固连在一起，且所述第一输送辊子和第二输送辊子的直径相等；以及所述直线运动机构的壳体固连于机架之上，直线运动机构输出轴的第二端与第四连杆的第一端通过转动副连接，所述第四连杆的第二端与第三连杆的第一端通过转动副连接，第三连杆的第二端铰接于所述第三齿轮的转轴之上，且与所述第二连杆的第一端固连，所述长条形物料夹持于所述第一输送辊子和第二输送辊子之间。

优选地，所述第一齿轮转动中心是第一齿轮和第一扇形齿轮的回转中心，所述第二齿轮转动中心是第二齿轮和第二扇形齿轮的回转中心，第一齿轮和第二齿轮的啮合分度圆直径相同，第一扇形齿轮和第二扇形齿轮的啮合分度圆直径相同。

优选地，所述第三齿轮的转动中心与所述第一输送辊子的转动中心重合，所述第四齿轮的转动中心与所述第二输送辊子的转动中心重合。

进一步地，所述第三齿轮和第四齿轮的齿数和模数均相等。

优选地，所述万向联轴器带有伸缩套装置。

优选地，辊缝开闭大小由所述直线运动机构调节，且所述辊缝开闭大小与所述长条形物料的厚度相同。

优选地，所述第一齿轮和第二齿轮的转动中心连线垂直于所述长条形物料输送方向，所述第三齿轮和第四齿轮的转动中心连线与所述第一齿轮和第二齿轮的转动中心连线平行。

本发明与现有技术相比具有显著的优点：

本发明改进了现有夹送辊单自由度的结构形式，提供一种带有欠驱动机构的新型夹送辊夹持机构，机构的驱动器数量为1，系统自由度数量为2。机构在完成同步夹持动作的同时，可以在欠驱动关节处发生位移，并通过弹簧系统对瞬间夹持作用力进行缓冲，不仅可以避免夹持冲击力过大而损坏加持物，而且可以对所夹持的工件和夹持机构自身零部件都起到一定的保护作用，有效地延长了设备使用寿命。

附图说明

图1为本发明的机构结构简图；

图2为本发明的夹送机构结构简图；

图3为本发明的第一对比方案结构简图；

图4为本发明的第二对比方案结构简图；以及

图5为本发明的第三对比方案结构简图。

主要的附图标记如下：

1-第一齿轮、1′-第二齿轮、2-第三齿轮、2′-第四齿轮、3-直线运动机构、4-第一扇形齿轮、4′-第二扇形齿轮、5-第一输送辊子、5′-第二输送辊子、6-长条形物料、7-第一直线弹簧装置、7′-第二直线弹簧装置、8-万向联轴器、9-驱动电机、100-驱动转轴、11-第一连杆、12-第二连杆、13-第三连杆、14-第四连杆、15-直线运动机构输出轴、16-电机输出轴、17-机架。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本发明提供一种连杆齿轮式欠驱动夹送机构，如图1和图2所示，包括第一齿轮1、第二齿轮1′、第三齿轮2、第四齿轮2′、直线运动机构3、第一扇形齿轮4、第二扇形齿轮4′、第一输送辊子5、第二输送辊子5′、第一直线弹簧装置7、第二直线弹簧装置7′、万向联轴器8和驱动电机9，第一直线弹簧装置7和第二直线弹簧装置7′的第一端分别与机架17固连，第二端分别通过转动副与第一齿轮转动中心O和第二齿轮转动中心O’铰接，第一直线弹簧装置7和第二直线弹簧装置7′的外壳均支撑于机架17，并与机架17形成移动副连接，且移动副的移动方向平行于长条形物料6的进给方法，第一齿轮1和第二齿轮1′相互啮合，且第一齿轮1与第二齿轮1′所在中心轴线互相平行，第一齿轮1和第二齿轮1′的齿数以及模数相同，第一齿轮1的转动轴上铰接有第一扇形齿轮4，第二齿轮1′的转动轴上铰接有第二扇形齿轮4′，第一扇形齿轮4和第二扇形齿轮4′相互啮合，且第一扇形齿轮4和第二扇形齿轮4′的模数和齿数分别相等，第二齿轮1′的驱动转轴100通过万向联轴器8与驱动电机9的电机输出轴16相连。

第一扇形齿轮4的中心与第二连杆12的第二端固连在一起，第二连杆12的第一端与第三齿轮2的转轴铰接，且第三齿轮2与第一齿轮1啮合，第二扇形齿轮4′的中心与第一连杆11的第二端固连在一起，第一连杆11的第一端与第四齿轮2′的转轴铰接，且第四齿轮2′与第二齿轮1′啮合，第三齿轮2与第一输送辊子5固连在一起，第四齿轮2′与第二输送辊子5′固连在一起，且第一输送辊子5和第二输送辊子5′的直径相等；以及直线运动机构3的壳体固连于机架17之上，直线运动机构输出轴15的第二端与第四连杆14的第一端通过转动副连接，第四连杆14的第二端与第三连杆13的第一端通过转动副连接，第三连杆13的第二端铰接于第三齿轮2的转轴之上，且与第二连杆12的第一端固连，长条形物料6夹持于第一输送辊子5和第二输送辊子5′之间。

第一齿轮转动中心O是第一齿轮1和第一扇形齿轮4的回转中心，第二齿轮转动中心O’是第二齿轮1′和第二扇形齿轮4′的回转中心，第一齿轮1和第二齿轮1′的啮合分度圆直径相同，第一扇形齿轮4和第二扇形齿轮4′的啮合分度圆直径相同；第三齿轮2的转动中心O与第一输送辊子5的转动中心重合，第四齿轮2′的转动中心O’与第二输送辊子5′的转动中心重合；第三齿轮2和第四齿轮2′的齿数和模数均相等；万向联轴器8带有伸缩套装置；辊缝A开闭大小由直线运动机构3调节，且辊缝A开闭大小与长条形物料6的厚度相同；第一齿轮1和第二齿轮1′的转动中心连线垂直于长条形物料6输送方向，第三齿轮2和第四齿轮2′的转动中心连线与第一齿轮1和第二齿轮1′的转动中心连线平行。

对比现有方案，目前的夹送辊夹持机构主要有三种实现方式：连杆齿轮式同步夹持机构、多连杆同步夹持机构和对称连杆同步夹持机构。

如图3所示，为本发明的第一对比方案：连杆齿轮式同步夹持机构。

该机构中，中间轴齿轮10与10’速比相同，为等速传动。此外中间轴齿轮10还同时与工作轴齿轮20啮合，中间轴齿轮10’与工作轴齿轮20’啮合，实现工作轴齿轮20与20’等速旋转，并带动第一输送辊子5和第二输送棍子5′等速旋转；直线运动机构3通过连杆驱动等速比扇形齿轮对42和42’同步运动，带动工作轴齿轮20与20’、第一输送辊子5和第二输送棍子5′同时绕回转中心摆动，带动第一输送辊子5和第二输送棍子5′之间辊缝A的开闭变化，实现第一输送辊子5和第二输送棍子5′夹持并运送长条形物料6。

如图4所示，为本发明的第二对比方案：多连杆同步夹持机构。

该机构中，中间轴齿轮10与10’速比相同，为等速传动。此外中间轴齿轮10还同时与工作轴齿轮20啮合，中间轴齿轮10’与工作轴齿轮20’啮合，实现工作轴齿轮20与20’等速旋转，并带动第一输送辊子5和第二输送棍子5′等速旋转；在该机构中，轧制中心线处设置一个铰接点C，直线运动机构3通过多连杆机构40实现同步运动，带动工作轴齿轮20与20’、第一输送辊子5和第二输送棍子5′与同时绕回转中心摆动，带动第一输送辊子5和第二输送棍子5′之间辊缝A的开闭变化，实现第一输送辊子5和第二输送棍子5′夹持并运送长条形物料6。

如图5所示，为本发明的第三对比方案：对称连杆同步夹持机构。

该夹持机构由同一驱动源带动的两个完全相同的曲柄滑块机构组成。该机构中，中间轴齿轮10与10’速比相同，为等速传动。此外中间轴齿轮10还同时与工作轴齿轮20啮合，中间轴齿轮10’与工作轴齿轮20’啮合，实现工作轴齿轮20与20’等速旋转，并带动第一输送辊子5和第二输送辊子5′等速旋转；在该机构中，水平中心线处设置直线运动机构3，通过对称连杆41和41’实现同步运动，带动工作轴齿轮20与20’、第一输送辊子5与第二输送辊子5′同时绕回转中心摆动，带动第一输送辊子5和第二输送辊子5′之间辊缝A的开闭变化，实现第一输送辊子5和第二输送辊子5′夹持并运送长条形物料6。

如图1所示，本发明的工作原理如下，该夹持机构是在图3的连杆齿轮式同步夹持机构的基础上，对中间轴齿轮的回转中心处增加水平方向的运动自由度，并用第一直线弹簧装置7和第二直线弹簧装置7′对回转中心的水平初始位置进行限制。辊缝A开闭动作由直线运动机构3驱动，通过连杆带动第三齿轮2和第四齿轮2′分别绕回转中心为轴心旋转，分别与第三齿轮2和第四齿轮2′同轴的第一输送辊子5和第二输送棍子5′同步摆动，辊缝A同步开闭动作通过第一扇形齿轮4与第二扇形齿轮4′实现。工作时辊缝需提前打开，当上游金属检测器检测到物料进入辊缝瞬间，直线运动机构3活塞迅速向下移动，第一输送辊子5和第二输送棍子5′夹住物料向下游设备运送。工作辊夹住物料的瞬间，由于第一直线弹簧装置7和第二直线弹簧装置7′受到连杆内力作用在水平方向上同步压缩，同时使第一齿轮1第二齿轮1’和的回转中心向左发生移动，第一直线弹簧装置7和第二直线弹簧装置7′的压缩降低了夹送辊闭合的冲击力，当辊缝开启时，第一直线弹簧装置7和第二直线弹簧装置7′受到的连杆作用力消失，恢复到初始长度。

通过对比本发明所提方案与三个对比方案，可知：目前的三种夹送辊夹持机构驱动关节、连杆都是刚性连接，其各关节和连杆的运动具有唯一性，夹持机构执行夹持动作时对物料产生刚性冲击和物料接触瞬间不具有缓冲功能。而本发明设计有欠驱动关节，通过弹簧系统对瞬间夹持作用力进行缓冲，避免了夹持冲击力过大而造成的加持物损坏，对所夹持工件和夹持机构自身零部件都起到了一定的保护作用，有效延长了设备的使用寿命，实用价值较高。

以上所述是本申请的优选实施方式，不以此限定本发明的保护范围，应当指出，对于该技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种连杆齿轮式欠驱动夹送机构，其特征在于，包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、直线运动机构、第一扇形齿轮、第二扇形齿轮、第一输送辊子、第二输送辊子、第一直线弹簧装置、第二直线弹簧装置、万向联轴器和驱动电机，

所述第一直线弹簧装置和第二直线弹簧装置的第一端分别与机架固连，所述第一直线弹簧装置和第二直线弹簧装置的第二端分别通过转动副与所述第一齿轮转动中心和第二齿轮转动中心铰接，所述第一直线弹簧装置和第二直线弹簧装置的外壳均支撑于所述机架，并与机架形成移动副连接，且所述移动副的移动方向平行于长条形物料的进给方向，所述第一齿轮和第二齿轮相互啮合，且第一齿轮与第二齿轮所在中心轴线互相平行，所述第一齿轮和第二齿轮的齿数以及模数相同，所述第一齿轮的转动轴上铰接有第一扇形齿轮，所述第二齿轮的转动轴上铰接有第二扇形齿轮，所述第一扇形齿轮和第二扇形齿轮相互啮合，且所述第一扇形齿轮和第二扇形齿轮的模数和齿数分别相等，所述第二齿轮的驱动转轴通过万向联轴器与所述驱动电机的电机输出轴相连；

所述第一扇形齿轮的回转中心与第二连杆的第二端固连在一起，所述第二连杆的第一端与所述第三齿轮的转轴铰接，且所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第二扇形齿轮的回转中心与第一连杆的第二端固连在一起，所述第一连杆的第一端与所述第四齿轮的转轴铰接，且所述第四齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮与所述第一输送辊子固连在一起，所述第四齿轮与所述第二输送辊子固连在一起，且所述第一输送辊子和第二输送辊子的直径相等；以及

所述直线运动机构的壳体固连于机架之上，直线运动机构输出轴的第二端与第四连杆的第一端通过转动副连接，所述第四连杆的第二端与第三连杆的第一端通过转动副连接，第三连杆的第二端铰接于所述第三齿轮的转轴之上，且与所述第二连杆的第一端固连，所述长条形物料夹持于所述第一输送辊子和第二输送辊子之间。

2.根据权利要求1所述的连杆齿轮式欠驱动夹送机构，其特征在于，所述第一齿轮转动中心是第一齿轮和第一扇形齿轮的回转中心，所述第二齿轮转动中心是第二齿轮和第二扇形齿轮的回转中心，第一齿轮和第二齿轮的啮合分度圆直径相同，第一扇形齿轮和第二扇形齿轮的啮合分度圆直径相同。

3.根据权利要求2所述的连杆齿轮式欠驱动夹送机构，其特征在于，所述第三齿轮的转动中心与所述第一输送辊子的转动中心重合，所述第四齿轮的转动中心与所述第二输送辊子的转动中心重合。

4.根据权利要求3所述的连杆齿轮式欠驱动夹送机构，其特征在于，所述第三齿轮和第四齿轮的齿数和模数均相等。

5.根据权利要求1或者3所述的连杆齿轮式欠驱动夹送机构，其特征在于，所述万向联轴器带有伸缩套装置。

6.根据权利要求1或者3所述的连杆齿轮式欠驱动夹送机构，其特征在于，辊缝开闭大小由所述直线运动机构调节，且所述辊缝开闭大小与所述长条形物料的厚度相同。

7.根据权利要求1或者3所述的连杆齿轮式欠驱动夹送机构，其特征在于，所述第一齿轮和第二齿轮的转动中心连线垂直于所述长条形物料输送方向，所述第三齿轮和第四齿轮的转动中心连线与所述第一齿轮和第二齿轮的转动中心连线平行。

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