CN111017504B - 一种大型皮带输送线复合纠偏系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型皮带输送线复合纠偏系统，涉及输送机械测控技术领域，本发明的大型皮带输送线复合纠偏系统通过视觉检测皮带偏移量控制托辊在水平和竖直两个方向上的运动对皮带进行复合纠偏。复合纠偏系统主要包括托辊组件、万向轮组件、电动推杆、轨道板、主轴组件、转轴组件、大椎齿轮、小锥齿轮、步进电机以及控制系统，万向轮组件安装在托辊组件底部，它可以在轨道板上滑动，主轴组件辅助零部件与转轴组件连接，转轴组件通过辅助零件安装在托辊组件端部，位于托辊正下方。通过电动推杆调节轨道板的倾斜角度，实现托辊在竖直平面上的运动，步进电机驱动小锥齿轮和与其相互啮合的大椎齿轮转动，带动主轴组件转动，从而实现托辊在水平面上的运动。控制系统主要包括摄像头、RPI、扩展模块及驱动器。本发明提供的系统结构紧凑，自动化程度高，运行可靠，纠偏效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型皮带输送线复合纠偏系统，具体涉及一种可靠高效的皮带纠偏装置，属于输送机械测控技术领域。
背景技术
大型皮带输送线是散状物料运输的主要设备,广泛应用于电力、矿山、食品等领域，但由于各种因素所导致的皮带跑偏问题一直阻碍着大型皮带输送线的发展，皮带跑偏会引发物料倾洒，降低皮带的使用寿命，严重时会影响生产安全，造成重大经济损失。解决皮带跑偏问题一直是输送线领域研究的一个重点，现有的纠偏装置主要包括标准DTII/TD75型纠偏托辊、液压纠偏装置、气动纠偏装置，在大型皮带输送线的纠偏应用中，标准纠偏托辊使用过程中易脱落，液压纠偏装置存在响应延迟问题，气动纠偏装置容易受现场浮沉颗粒的影响而造成气缸损坏无法正常工作。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种大型皮带输送线复合纠偏装置，它通过托辊的复合运动，实现了托辊的全自动高效纠偏，提高了纠偏的可靠性，且该系统结构紧凑，安装方便，能够适应复杂的工作环境。
本发明采用以下技术方案予以实现：
一种大型皮带输送线复合纠偏系统，它包括托辊组件(1)、L形连接件(2)、万向轮垫板(3)、万向轮组件(4)、轨道板(5)、支撑柱(6)、电动推杆(7)、主轴组件(8)、底板(9)、大锥齿轮(10)、小锥齿轮(11)、减速器(12)、步进电机(13)、叉形连接件(14)、转轴支撑组件(15)、转轴组件(16)、转轴角件(17)、摄像头(A)、RPI(B)、扩展模块(C)、驱动器(D)以及继电器 (E)。
所述托辊组件(1)位于托辊下部，它包括两个对称安装的支架，两个支架的底端设置L形连接件(2)，L形连接件(2)将所述万向轮垫板(3)固定在托辊组件(1)上，所述万向轮组件(4)安装在万向轮垫板(3)底部，它的万向轮球面紧贴下部的轨道板(5)；所述轨道板(5)通过叉形连接件(14)与支撑柱(6)的上端连接，所述支撑柱(6)的底部安装在底板(9)上；所述轨道板(5)的一侧设置电动推杆(7)，电动推杆(7)的底部与底板(9)连接；所述电动推杆(7)的活塞杆可以推动轨道板(5)，从而调节轨道板(5)的倾斜角度；
所述托辊组件(1)的下端设置转轴角件(17)；所述托辊组件(1)通过转轴角件(17)固定在转轴组件(16)上，转轴组件(16)两侧的凸台嵌入转轴支撑组件(15)两侧的卡槽中，转轴支撑组件(15)的下端嵌入主轴组件(8)，主轴组件(8)的下端与大锥齿轮(10)连接，大锥齿轮(10)与小锥齿轮(11) 相互啮合，小锥齿轮(11)安装在减速器(12)的左侧，减速器(12)的后侧设置步进电机(13)；所述减速器(12)安装在皮带输送线的机架上。
所述摄像头(A)与RPI连接，RPI通过扩展模块(C)与驱动器(D)连接，驱动器(D)驱动步进电机转动。
所述万向轮垫板(3)和万向轮组件(4)的数量为2，且左右对称安装在托辊组件(1)的支架上；所述支撑柱(6)和叉形连接件(14)左右对称设置两个。所述L形连接件(2)和转轴角件(17)的数量为4，分别为前后对称设置的两个和左右对称设置的两个。
所述托辊组件(1)包括：托辊架组件(101)、第一托辊(102)、第二托辊 (103)、第三托辊(104)；所述托辊架组件(101)上设有第一托辊安装槽(10101)、第二托辊安装槽(10102)、第三托辊安装槽(10103)、L件固定孔(10104)、转轴角件固定孔(10105)；所述L件固定孔(10104)用于安装L形连接件(2)，所述转轴角件固定孔(10105)用于安装转轴角件(17)。
所述L形连接件(2)上设有托辊架安装孔(201)、万向轮垫板安装孔(202)；所述托辊架安装孔(201)用于安装托辊组件(1)，所述万向轮垫板安装孔(202) 用于安装万向轮垫板(3)。
所述万向轮垫板(3)上设置万向轮安装孔(301)、L件螺纹孔(302)。
所述万向轮组件(4)包括万向轮底座(401)、万向轮球面(402)，所述万向轮底座(401)设有万向轮螺纹孔(40101)；所述万向轮螺纹孔(40101)与万向轮安装孔(301)使用螺钉连接；所述万向轮球面(402)与轨道板(5)上表面相切，且可以在轨道板(5)上滚动。
所述轨道板(5)上设有电动推杆安装孔(501)、叉形件第一安装孔(502)、叉形件第二安装孔(503)；所述电动推杆安装孔(501)用于安装电动推杆(7)。
所述底板(9)固定在皮带输送线的机架上，它设有第二铰链轴安装孔(901)、第一支撑柱安装孔(902)、第二支撑柱安装孔(903)、主轴轴套通孔(904)。
所述叉形连接件(14)对称设置2个，它设有叉形件安装孔(1401)、轨道板槽(1402)、铰接圆柱(1403)。
所述转轴支撑组件(15)包括第一转轴支撑件(1501)、主轴连接板(1502)、第二转轴支撑件(1503)；所述第一转轴支撑件(1501)和第二转轴支撑件(1503) 焊接在所述主轴连接板(1502)上；所述第一转轴支撑件(1501)上设置转轴第一卡槽(150101)，所述第二转轴支撑件(1503)上设置转轴第二卡槽(150301)。
本发明与现有技术相比显著的优点为：
①本发明提供的一种大型皮带输送线复合纠偏装置，通过步进电机驱动锥齿轮啮合传动实现托辊在水平面运动，通过电动推杆调节轨道板倾斜角度配合万向轮球面在轨道板表面的滚动实现托辊在竖直平面运动，从而使纠偏托辊在水平面和竖直平面形成一种复合行动，纠偏的效果更好。
②该复合纠偏装置的托辊在水平面内的运动以步进电机为动力源，步进电机的输出轴连接涡轮蜗杆减速器，托辊在竖直平面内的运动以电动推杆为动力源，涡轮蜗杆减速器和电动推杆都具有自锁特性，能够有效防止因皮带扰动而导致的托辊组件在水平面和竖直平面内倒转。
附图说明
图1是大型皮带输送线复合纠偏装置的总体结构示意图；
图2是大型皮带输送线复合纠偏装置的主视图；
图3是托辊组件的结构示意图；
图4是托辊架组件的结构示意图；
图5是L形连接件的结构示意图；
图6万向轮垫板的结构示意图；
图7万向轮组件的结构示意图；
图8轨道板的结构示意图；
图9支撑柱的结构示意图；
图10主轴组件的结构示意图；
图11主轴的结构示意图；
图12底板的结构示意图；
图13叉形连接件的结构示意图；
图14转轴支撑组件的结构示意图；
图15转轴组件的结构示意图；
图16转轴的结构示意图；
图17转轴轴套的轴测图；
图18转轴轴套的剖视图；
图19转轴角件的结构示意图；
图20控制系统结构图。
图中标号说明：
托辊组件1、L形连接件2、万向轮垫板3、万向轮组件4、轨道板5、支撑柱6、电动推杆7、主轴组件8、底板9、大锥齿轮10、小锥齿轮11、减速器12、步进电机13、叉形连接件14、转轴支撑组件15、转轴组件16、转轴角件17、托辊架组件101、第一托辊102、第二托辊103、第三托辊104、托辊架安装孔 201、万向轮垫板安装孔202、万向轮安装孔301、L件螺纹孔302、万向轮底座 401、万向轮球面402、万向轮螺纹孔40101、第一铰链轴安装孔501、叉形件第一安装孔502、叉形件第二安装孔503、轴孔601、螺柱602、主轴801、第一轴承端盖802、第一密封圈803、第一轴承804、主轴轴套805、主轴套筒806、推力轴承807、第二密封圈808、第二轴承端盖809、第二铰链轴安装孔901、第二支撑柱安装孔902、第一支撑柱安装孔903、主轴轴套通孔904、叉形件安装孔1401、轨道板槽1402、铰接圆柱1403、第一转轴支撑件1501、主轴连接板 1502、第二转轴支撑件1503、转轴1601、第三轴承端盖1602、第二轴承1603、转轴轴套1604、第三轴承1605、第四轴承端盖1606、托辊架安装孔1701、转轴轴套安装孔1702、第一托辊安装槽10101、第二托辊安装槽10102、第三托辊安装槽10103、L件固定孔10104、转轴角件固定孔10105、主轴四方台80101、主轴第一圆柱体80102、主体第二圆柱体80103、主轴第三圆柱体80104、主轴第四圆柱体80105、主轴第五圆柱体80106、转轴第一卡槽150101、转轴第二卡槽150301、转轴第一四方台160101、转轴第一圆柱体160102、转轴第二圆柱体 160103、转轴第三圆柱体160104、转轴第四圆柱体160105、转轴第五圆柱体 160106、转轴第二四方台160107、扁台缺口160401、转轴角件固定孔160402、第一螺纹孔160403、第二轴承腔160404、中心腔160405、第三轴承腔160406、第二螺纹孔160407。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，这些描述只是具体实施方式的一种，是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的主要设计思路。
参见图1至图20。
本发明一种大型皮带输送线复合纠偏系统，它包括托辊组件1、L形连接件 2、万向轮垫板3、万向轮组件4、轨道板5、支撑柱6、电动推杆7、主轴组件8、底板9、大锥齿轮10、小锥齿轮11、减速器12、步进电机13、叉形连接件 14、转轴支撑组件15、转轴组件16、转轴角件17、摄像头A、RPIB、扩展模块C、驱动器D以及继电器E。
所述托辊组件1位于托辊下部，它包括两个对称安装的支架，两个支架的底端设置L形连接件2，L形连接件2将所述万向轮垫板3通过螺钉固定在托辊组件1上，所述万向轮组件4使用螺钉安装在万向轮垫板3底部，它的万向轮球面紧贴下部的轨道板5，并可在轨道板5上滚动；所述轨道板5通过叉形连接件14与支撑柱6的上端连接，所述支撑柱6的底部安装在底板9上；所述轨道板5的一侧设置电动推杆7，电动推杆7的底部与底板9连接；所述电动推杆7 的活塞杆可以推动轨道板5，从而调节轨道板5的倾斜角度；
所述托辊组件1的下端设置转轴角件17；所述托辊组件1通过转轴角件17 固定在转轴组件16上，转轴组件16两侧的凸台嵌入转轴支撑组件15两侧的卡槽中，转轴支撑组件15的下端嵌入主轴组件8，主轴组件8的下端与大锥齿轮 10连接，大锥齿轮10与小锥齿轮11相互啮合，小锥齿轮11安装在减速器12 的左侧，减速器12的后侧设置步进电机13；所述减速器12安装在皮带输送线的机架上。
所述万向轮垫板3和万向轮组件4的数量为2，且左右对称安装在托辊组件 1的支架上；所述支撑柱6和叉形连接件14左右对称设置两个。所述L形连接件2和转轴角件17的数量为4，分别为前后对称设置的两个和左右对称设置的两个。
所述托辊组件1包括：托辊架组件101、第一托辊102、第二托辊103、第三托辊104；所述托辊架组件101上设有第一托辊安装槽10101、第二托辊安装槽10102、第三托辊安装槽10103、L件固定孔10104、转轴角件固定孔10105；所述第一托辊102通过所述第一托辊安装槽10101安装在所述托辊架组件101 上，所述第二托辊103通过所述第二托辊安装槽10102安装在所述托辊架组件 101上，所述第三托辊104通过所述第三托辊安装槽10103安装在所述托辊架组件101上；所述L件固定孔10104用于安装L形连接件2，所述转轴角件固定孔10105用于安装转轴角件17。
所述L形连接件2上设有托辊架安装孔201、万向轮垫板安装孔202；所述托辊架安装孔201用于安装托辊组件1，所述万向轮垫板安装孔202用于安装万向轮垫板3；所述托辊架安装孔201与所述L件固定孔10104使用螺钉连接。
所述万向轮垫板3上设置万向轮安装孔301、L件螺纹孔302；所述L件螺纹孔302与万向轮垫板安装孔202使用螺钉连接。
所述万向轮组件4包括万向轮底座401、万向轮球面402，所述万向轮底座 401设有万向轮螺纹孔40101；所述万向轮螺纹孔40101与万向轮安装孔301使用螺钉连接；所述万向轮球面402与轨道板5上表面相切，且可以在轨道板5 上滚动。
所述轨道板5上设有电动推杆安装孔501、叉形件第一安装孔502、叉形件第二安装孔503，所述叉形件第一安装孔502和叉形件第二安装孔503对称设置；所述电动推杆安装孔501用于安装电动推杆7。
所述叉形连接件14对称设置2个，分别与叉形件第一安装孔502和叉形件第二安装孔503通过螺钉连接，叉形连接件14上设有叉形件安装孔1401、轨道板槽1402、铰接圆柱1403；对称设置的2个叉形连接件14上的安装孔1401分别与第叉形件第一安装孔502、叉形件第二安装孔503同轴；所述轨道板5嵌入轨道板槽1402内，并使用螺钉固定。
所述支撑柱6包括轴孔601和螺柱602。所述螺柱602上设置螺纹，所述叉形连接件14通过铰接圆柱1403穿入轴孔601。
所述主轴组件8包括主轴801、第一轴承端盖802、第一密封圈803、第一轴承804、主轴轴套805、主轴套筒806、推力轴承807、第二密封圈808、第二轴承端盖809；所述主轴801为一阶梯轴，它包括主轴四方台80101、主轴第一圆柱体80102、主体第二圆柱体80103、主轴第三圆柱体80104、主轴第四圆柱体80105、主轴第五圆柱体80106；所述主轴801上自上而下依次设有第一轴承端盖802、第一密封圈803、第一轴承804、主轴套筒806、推力轴承807、第二密封圈808、第二轴承端盖809；所述主轴轴套805上同轴安装有所述主轴套筒 806，所述第一轴承端盖802、第二轴承端盖809分别通过螺钉固定安装在所述主轴轴套805的两端；所述主轴组件8通过所述主轴四方台80101嵌入所述转轴支撑组件15；所述大锥齿轮10安装在主轴第五圆柱体80106上。
所述底板9固定在皮带输送线的机架上，它设有第二铰链轴安装孔901、第一支撑柱安装孔902、第二支撑柱安装孔903、主轴轴套通孔904；所述第一支撑柱安装孔902和第二支撑柱安装孔903用于安装对称设置的两个支撑柱6；所述主轴轴套805通过主轴轴套通孔904焊接在底板9上。
所述转轴支撑组件15包括第一转轴支撑件1501、主轴连接板1502、第二转轴支撑件1503；所述第一转轴支撑件1501和第二转轴支撑件1503焊接在所述主轴连接板1502上；所述第一转轴支撑件1501上设置转轴第一卡槽150101，所述第二转轴支撑件1503上设置转轴第二卡槽150301；
所述转轴组件16包括转轴1601、第三轴承端盖1602、第二轴承1603、转轴轴套1604、第三轴承1605、第四轴承端盖1606；所述转轴1601上依次设置第三轴承端盖1602、第二轴承1603、第三轴承1605、第四轴承端盖1606；所述转轴1601为一阶梯轴，包括：转轴第一四方台160101、转轴第一圆柱体160102、转轴第二圆柱体160103、转轴第三圆柱体160104、转轴第四圆柱体160105、转轴第五圆柱体160106、转轴第二四方台160107；所述转轴轴套1604与所述转轴1601同轴安装，它在圆周方向上均布四个扁台缺口160401，其中，两个相互对称的扁台缺口160401上设有转轴角件固定孔160402；所述转轴角件固定孔 160402包括四个孔；所述转轴轴套1604为一多腔体结构，它包括第一螺纹孔 160403、第二轴承腔160404、中心腔160405、第三轴承腔160406、第二螺纹孔 160407；所述转轴第一四方台160101和转轴第二四方台160107分别嵌入转轴第一卡槽150101和转轴第二卡槽150101。所述转轴角件固定孔160402用于固定对称安装的两个转轴角件17；
所述转轴角件17上设有托辊架安装孔1701和转轴轴套安装孔1702；所述转轴角件17通过所述转轴轴套安装孔1702和转轴角件固定孔160402使用螺钉连接在转轴组件16上；所述转轴角件17通过托辊架安装孔1701和转轴角件固定孔10105使用螺钉固定在托辊架组件101上。
所述控制系统包括摄像头A、RPIB、扩展模块C以及驱动器D；所述摄像头A与RPIB连接，RPIB通过扩展模块C连接驱动器D；所述RPIB的输出口与电动推杆7的驱动电机连接；所述扩展模块C将RPIB输出的数字信号转换为电脉冲信号并传送至驱动器D，由驱动器D驱动步进电机13转动。
该大型皮带输送线复合纠偏系统的工作过程为：摄像头A将实时采集到的图像传送至RPIB，经RPIB与皮带位置的参考值对比，若皮带偏移量≤10％，则RPIB通过驱动器D控制步进电机转动，带动主轴旋转0～5°，旋转角度根据检测的皮带偏移量实时调整；若皮带偏移量大于10％且小于25％，则RPIB通过驱动器D控制步进电机转动，带动主轴旋转5～15°，旋转角度根据检测的皮带偏移量实时调整，且控制电动推杆伸长，使轨道板5倾斜5°；若皮带偏移量大于30％且小于40％，则RPIB通过驱动器D控制步进电机转动，带动主轴旋转15～20°，旋转角度根据检测的皮带偏移量实时调整，且控制电动推杆伸长，使轨道板5倾斜10°；若皮带偏移量≥40％，则RPIB发出急停信号。
Claims (10)
1.一种大型皮带输送线复合纠偏系统，其特征是，它包括托辊组件（1）、L形连接件（2）、万向轮垫板（3）、万向轮组件（4）、轨道板（5）、支撑柱（6）、电动推杆（7）、主轴组件（8）、底板（9）、大锥齿轮（10）、小锥齿轮（11）、减速器（12）、步进电机（13）、叉形连接件（14）、转轴支撑组件（15）、转轴组件（16）、转轴角件（17）、摄像头（A）、RPI（B）、扩展模块（C）、驱动器（D）以及继电器（E）；
所述托辊组件（1）位于托辊下部，它包括两个对称安装的支架，两个支架的底端设置L形连接件（2），L形连接件（2）将所述万向轮垫板（3）固定在托辊组件（1）上，所述万向轮组件（4）安装在万向轮垫板（3）底部，它的万向轮球面紧贴下部的轨道板（5）；所述轨道板（5）通过叉形连接件（14）与支撑柱（6）的上端连接，所述支撑柱（6）的底部安装在底板（9）上；所述轨道板（5）的一侧设置电动推杆（7），电动推杆（7）的底部与底板（9）连接；所述电动推杆（7）的活塞杆可以推动轨道板（5），从而调节轨道板（5）的倾斜角度；
所述托辊组件（1）的下端设置转轴角件（17）；所述托辊组件（1）通过转轴角件（17）固定在转轴组件（16）上，转轴组件（16）两侧的凸台嵌入转轴支撑组件（15）两侧的卡槽中，转轴支撑组件（15）的下端嵌入主轴组件（8），主轴组件（8）的下端与大锥齿轮（10）连接，大锥齿轮（10）与小锥齿轮（11）相互啮合，小锥齿轮（11）安装在减速器（12）的左侧，减速器（12）的后侧设置步进电机（13）；所述减速器（12）安装在皮带输送线的机架上；
所述摄像头（A）与RPI连接，RPI通过扩展模块（C）与驱动器（D）连接，驱动器（D）驱动步进电机转动。
2.如权利要求1所述的大型皮带输送线复合纠偏系统，其特征是，所述万向轮垫板（3）和万向轮组件（4）的数量为2，且左右对称安装在托辊组件（1）的支架上；所述支撑柱（6）和叉形连接件（14）左右对称设置两个；所述L形连接件（2）和转轴角件（17）的数量为4，分别为前后对称设置的两个和左右对称设置的两个。
3.如权利要求2所述的大型皮带输送线复合纠偏系统，其特征是，所述托辊组件（1）包括：托辊架组件（101）、第一托辊（102）、第二托辊（103）、第三托辊（104）；所述托辊架组件（101）上设有第一托辊安装槽（10101）、第二托辊安装槽（10102）、第三托辊安装槽（10103）、L件固定孔（10104）、转轴角件固定孔（10105）；所述L件固定孔（10104）用于安装L形连接件（2），所述转轴角件固定孔（10105）用于安装转轴角件（17）。
4.如权利要求3所述的大型皮带输送线复合纠偏系统，其特征是，所述L形连接件（2）上设有托辊架安装孔（201）、万向轮垫板安装孔（202）；所述托辊架安装孔（201）用于安装托辊组件（1），所述万向轮垫板安装孔（202）用于安装万向轮垫板（3）。
5.如权利要求4所述的大型皮带输送线复合纠偏系统，其特征是，所述万向轮垫板（3）上设置万向轮安装孔（301）、L件螺纹孔（302）。
6.如权利要求5所述的大型皮带输送线复合纠偏系统，其特征是，所述万向轮组件（4）包括万向轮底座（401）、万向轮球面（402），所述万向轮底座（401）设有万向轮螺纹孔（40101）；所述万向轮螺纹孔（40101）与万向轮安装孔（301）使用螺钉连接；所述万向轮球面（402）与轨道板（5）上表面相切，且可以在轨道板（5）上滚动。
7.如权利要求6所述的大型皮带输送线复合纠偏系统，其特征是，所述轨道板（5）上设有电动推杆安装孔（501）、叉形件第一安装孔（502）、叉形件第二安装孔（503）；所述电动推杆安装孔（501）用于安装电动推杆（7）。
8.如权利要求7所述的大型皮带输送线复合纠偏系统，其特征是，所述底板（9）固定在皮带输送线的机架上，它设有第二铰链轴安装孔（901）、第一支撑柱安装孔（902）、第二支撑柱安装孔（903）、主轴轴套通孔（904）。
9.如权利要求8所述的大型皮带输送线复合纠偏系统，其特征是，所述叉形连接件（14）对称设置2个，它设有叉形件安装孔（1401）、轨道板槽（1402）、铰接圆柱（1403）。
10.如权利要求9所述的大型皮带输送线复合纠偏系统，其特征是，所述转轴支撑组件（15）包括第一转轴支撑件（1501）、主轴连接板（1502）、第二转轴支撑件（1503）；所述第一转轴支撑件（1501）和第二转轴支撑件（1503）焊接在所述主轴连接板（1502）上；所述第一转轴支撑件（1501）上设置转轴第一卡槽（150101），所述第二转轴支撑件（1503）上设置转轴第二卡槽（150301）。
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