CN117585475A - 一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统及其智能调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于物料输送布料领域，具体公开了一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统及其智能调控方法，旨在提高布料的效率。该系统包括机架、驱动装置、上下料机构和螺旋储料盘；还包括升降传动模组和第一料盘传动模组；螺旋储料盘可拆卸且可转动地设置在布料工位处，并通过第一料盘传动模组与驱动主轴传动连接；上下料机构包括可升降设置的送料机构，送料机构包括延伸至布料工位处的送料槽，送料槽的送料出口处于螺旋储料面局部的上方；通过驱动装置能够驱使送料机构做升降运动并驱使处于布料工位的螺旋储料盘做旋转运动，进而使得送料出口能够相对于螺旋储料面做螺旋升降运动，从而能够在螺旋储料面上进行快速布料，大大提高了布料的效率。

Description

一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统及其智能调控方法

技术领域

本发明属于物料输送布料领域，具体涉及一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统及其智能调控方法。

背景技术

烘干是一种常见的加工方式，可用于农产品、饲料等物料的干燥处理。烘干可以去除物料中的水分，防止霉菌和细菌的生长，延长产品的保质期，同时也有助于提高产品的品质并降低运输成本。

常见的烘干设备包括太阳能烘干房、热风烘干机、微波烘干设备、加热炉等，不同的烘干设备适用于不同类型的物料。为了减小占地面积、降低能耗、提高加热效率和产能，有加热炉采用螺旋支架作为待烘干物料的支撑机构。例如：授权公告号为CN105352316B的中国发明专利就公开了一种输送带螺旋输送式传动加热炉，其包括中空的炉体，炉体的内壁设置有加热元件，炉体的腔体内部固定设置有沿竖直方向螺旋盘绕的螺旋支架，靠近炉体的底部和顶部分别设置有第一开口和第二开口；炉体旁还设置有物料输送系统，物料输送系统包括输送带，以及用于驱动输送带的输送带传动机构，输送带经第一开口进入炉体，并沿螺旋支架盘绕至其顶部，再经第二开口处引出炉体并回到第一开口形成用于输送物料的循环回路。

虽然上述的输送带螺旋输送式传动加热炉通过螺旋支架为工件提供了一个位于加热炉炉体内的螺旋盘绕的加热路径，使得加热炉在同等占地面积及能耗下，提高了加热效率和产能；但是其在螺旋支架上的布料通过沿螺旋支架盘绕在其上的输送带实现，不仅布料的传输距离较长、效率较低，而且输送带螺旋布置的难度较大、布料所需的能耗较大、运行成本较高，另外还容易导致炉内积聚物料残留物，增加了维护的难度和成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种布料效率较高的物料输送系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统，包括机架、驱动装置、上下料机构和螺旋储料盘；

所述驱动装置包括设置在机架上的主轴电机，以及可转动地设置在机架上并与主轴电机传动连接的驱动主轴；

所述上下料机构包括送料机构；

所述螺旋储料盘具有螺旋储料面；

还包括升降传动模组和第一料盘传动模组；

所述送料机构可升降地设置在机架上，并通过升降传动模组与驱动主轴传动连接；

所述送料机构的一侧设有布料工位；

所述螺旋储料盘可拆卸且可转动地设置在布料工位处，并通过第一料盘传动模组与驱动主轴传动连接；

所述送料机构包括延伸至布料工位处的送料槽，所述送料槽的送料出口处于螺旋储料面局部的上方；

所述驱动装置通过升降传动模组驱使送料机构做升降运动、并通过第一料盘传动模组驱使螺旋储料盘做旋转运动过程中，所述送料出口能够相对于螺旋储料面做螺旋升降运动在螺旋储料面上进行布料，并且所述送料机构一个上升行程或一个下降行程的升降高度不小于螺旋储料盘的高度。

进一步的，所述送料机构还包括进料仓、送料驱动组件和隔板输送带；

所述进料仓通过升降传动模组与驱动装置传动连接；

所述送料槽的送料进口与进料仓连通；

所述送料驱动组件包括送料驱动部件、可转动地设置在进料仓上并与送料驱动部件传动连接的第二传动轮、以及可转动地设置在进料仓内并通过叶轮轴与第二传动轮同轴连接的送料叶轮；

所述隔板输送带设置在送料槽中并与送料驱动部件传动连接，其输送前端伸入进料仓内并与送料叶轮的送料落点相对应，其输送后端与送料出口相对应。

进一步的，所述送料驱动部件包括沿送料机构的升降方向设置在机架上的送料齿条、以及可转动地设置在进料仓上并送料齿条啮合的第一传动齿轮；

所述第二传动轮为与第一传动齿轮相啮合的齿轮；

所述隔板输送带与第一传动齿轮传动连接；

所述升降传动模组包括设置在驱动主轴上的主动链轮、可转动地设置在机架上并处于主动链轮下侧的从动链轮，以及绕设在主动链轮和从动链轮上，并分别与主动链轮和从动链轮啮合的升降链条；

所述进料仓通过甲板与升降链条连接。

进一步的，所述送料出口处还铰接设置有摆动式开合板；

所述送料驱动组件还包括设置在叶轮轴一端上的偏心轴、活动安装在送料槽上并与摆动式开合板的铰轴传动连接的滑杆、以及两端分别与偏心轴和滑杆铰接的连杆。

进一步的，所述螺旋储料盘包括盘轴以及螺旋盘绕地设置在盘轴上的盘体，所述盘体的上表面为螺旋储料盘的螺旋储料面；

所述第一料盘传动模组包括从动锥齿轮、模组架、主动锥齿轮外轮、外轮伸缩机构、主动锥齿轮内轮和内轮伸缩机构；

所述从动锥齿轮设置在布料工位处并与盘轴传动连接；

所述模组架设置在驱动主轴上；

所述主动锥齿轮外轮具有外轮中心孔；所述主动锥齿轮外轮设置在驱动主轴的一端上并可沿驱动主轴的轴向运动，且所述主动锥齿轮外轮通过外轮伸缩机构与模组架连接；

所述外轮伸缩机构能够驱使主动锥齿轮外轮运动至与从动锥齿轮啮合或脱开的位置；

所述主动锥齿轮内轮设置在驱动主轴的一端上，并可沿驱动主轴的轴向运动，且可从外轮中心孔中穿过；所述主动锥齿轮内轮通过内轮伸缩机构与模组架连接；

所述内轮伸缩机构能够驱使主动锥齿轮内轮运动至与从动锥齿轮啮合或脱开的位置；

所述第一料盘传动模组工作时，所述主动锥齿轮外轮或主动锥齿轮内轮与从动锥齿轮相啮合。

进一步的，所述第一料盘传动模组还包括第一电机和第二电机；

所述模组架为行星轮系组件，其包括太阳轮、星架、第一类行星轮和第二类行星轮；

所述太阳轮可转动地设置在驱动主轴上，并与第一电机传动连接；

所述星架设置在太阳轮的外侧，并与太阳轮保持同轴，且与第二电机传动连接；

所述第一类行星轮设置在太阳轮与星架之间，并分别与太阳轮的外齿圈和星架的内齿圈啮合；

所述第二类行星轮设置在太阳轮与星架之间，并分别与太阳轮的外齿圈和星架的内齿圈啮合；

所述外轮伸缩机构包括与第一类行星轮同轴连接的第一丝杠、螺纹连接在第一丝杠上的第一丝杠螺母，以及一端与第一丝杠螺母连接、另一端与主动锥齿轮外轮连接的外轮连杆；

所述内轮伸缩机构包括与第二类行星轮同轴连接的第二丝杠、螺纹连接在第二丝杠上的第二丝杠螺母，以及一端与第二丝杠螺母连接、另一端与主动锥齿轮内轮连接的内轮连杆；所述第二丝杠上的外螺纹的旋向与第一丝杠上的外螺纹的旋向相反。

进一步的，该系统还包括控制系统；

所述控制系统包括第一振动传感器和控制器；

所述控制器分别与主轴电机、第一电机、第二电机和第一振动传感器通讯连接；

所述第一料盘传动模组还包括设置在布料工位处的第一齿轮箱；

所述从动锥齿轮设置在第一齿轮箱内，并通过第一轴承与第一齿轮箱可转动地连接；

所述第一振动传感器设置在第一轴承上，用于检测第一料盘传动模组是否传动失效。

进一步的，该系统还包括第二料盘传动模组，所述第二料盘传动模组的结构与第一料盘传动模组的结构相同；

所述上下料机构还包括卸料机构；

所述送料机构的另一侧设有卸料工位；

所述第二料盘传动模组设置在卸料工位处，并与驱动装置传动连接；

所述卸料机构包括设置在送料机构上并延伸至卸料工位处的刮料板；

所述卸料工位处可拆卸且可转动地设置有待卸料的螺旋储料盘时，待卸料的螺旋储料盘与第二料盘传动模组传动连接，所述刮料板的刮料部位与螺旋储料面的局部抵接；

所述驱动装置通过升降传动模组驱使送料机构带动卸料机构做升降运动、并通过第二料盘传动模组驱使待卸料的螺旋储料盘做旋转运动过程中，所述刮料部位能够相对于螺旋储料面做螺旋升降运动，将螺旋储料面上的物料刮下。

进一步的，该系统还包括料盘传输带机构；

所述料盘传输带机构包括能够运动至布料工位和卸料工位的料盘传输带；

所述螺旋储料盘至少为两个，并设置在料盘传输带上；

所述从动锥齿轮通过磁力耦合器与盘轴传动连接；

所述控制系统还包括与控制器通讯连接的第一光电对射式传感器和第二光电对射式传感器；

所述第一光电对射式传感器设置在布料工位处，其对射的光线与磁力耦合器相对应；

当布料工位有螺旋储料盘通过磁力耦合器与从动锥齿轮传动连接时，所述第一光电对射式传感器对射的光线被磁力耦合器遮挡住，所述控制器控制料盘传输带机构暂停传输，同时控制主轴电机工作对处于布料工位的螺旋储料盘进行布料；

所述第二光电对射式传感器设置在机架上，其对射的光线处于送料机构行程的上限位；

当送料机构上升至将第二光电对射式传感器对射的光线遮挡的位置时，所述控制器接控制主轴电机暂停工作，同时控制料盘传输带机构将布料完成的螺旋储料盘输送出布料工位并将另一个未装料的螺旋储料盘输送到布料工位。

本发明还提供了一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统的智能调控方法，该方法用于对上述的一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统进行控制；

该方法包括冗余锥齿轮替换步骤，所述冗余锥齿轮替换步骤为：

所述第一料盘传动模组正常工作时，所述主动锥齿轮外轮与从动锥齿轮啮合，所述控制器控制第一电机和第二电机分别驱动太阳轮和星架以与驱动主轴相同的角速度转动；当第一振动传感器检测到的振动值超过控制器内预设的振动阈值时，所述控制器判定第一料盘传动模组传动失效，并控制主轴电机停止工作；

然后，所述控制器控制第一电机和第二电机分别驱动太阳轮和星架以相反的方向转动，使得第一类行星轮和第二类行星轮以相反的方向分别自转，进而使得第一类行星轮驱使第一丝杠转动并使得其上的第一丝杠螺母朝向靠近第一类行星轮的方向运动，从而通过第一丝杠螺母带动外轮连杆将主动锥齿轮外轮拉动至与从动锥齿轮脱开的位置；同时，所述第二类行星轮转动并使得其上的第二丝杠螺母朝向远离第二类行星轮的方向运动，从而通过第二丝杠螺母带动内轮连杆将主动锥齿轮内轮推动至与从动锥齿轮啮合的位置，实现冗余锥齿轮的替换；

最后，所述控制器控制主轴电机继续工作，所述控制器控制第一电机和第二电机分别驱动太阳轮和星架以与驱动主轴相同的角速度转动。

本发明的有益效果是：

1)通过驱动装置能够驱使送料机构做升降运动并驱使布料工位的螺旋储料盘做旋转运动，进而使得送料出口能够相对于螺旋储料面做螺旋升降运动，从而能够在螺旋储料面上进行快速布料，大大提高了布料的效率，并利于提高物料烘干的生产效率。

2)通过设置具有韧性的第一料盘传动模组，遇到主动锥齿轮外轮与从动锥齿轮啮合失效的不良工况时，可通过外轮伸缩机构驱使主动锥齿轮外轮运动至与从动锥齿轮脱开的位置，并可通过内轮伸缩机构驱使主动锥齿轮内轮运动至与从动锥齿轮啮合的位置，实现重要传动件的冗余替换，保证了该系统的正常运行，利于保证生产的连续性和效率。

3)通过在料盘传输带上设置两个或多个螺旋储料盘，不仅利于在对一个螺旋储料盘布料完成后将其输送出布料工位并将另一个未装料的螺旋储料盘输送到布料工位，实现布料的连续性，而且可以实现多种农料的布料，利于多种农料同时烘干，不至于使得重要农作物失去最佳保存时间，利于提高烘干的效率并降低烘干成本。

附图说明

图1是本发明中一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统的三维结构示意图；

图2是本发明中一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统的正视结构示意图；

图3是沿图2中A-A线的剖视图；

图4是本发明中上下料机构的三维结构示意图；

图5是本发明中第一料盘传动模组的三维结构示意图；

图6是本发明中第一料盘传动模组的工作状态示意图一；

图7是本发明中第一料盘传动模组的工作状态示意图二；

图中标记为：机架100、驱动装置200、主轴电机210、驱动主轴220、送料槽310、送料出口311、导杆312、导轮313、摆动式开合板314、进料仓320、第二传动轮331、送料叶轮332、送料齿条333、第一传动齿轮334、偏心轴335、滑杆336、连杆337、隔板输送带340、甲板350、刮料板360、刮料部位361、螺旋储料盘400、盘轴410、盘体420、螺旋储料面421、螺旋导槽422、升降传动模组500、主动链轮510、从动链轮520、升降链条530、第一料盘传动模组600、从动锥齿轮610、第一轴承611、模组架620、太阳轮621、星架622、第一类行星轮623、第二类行星轮624、主动锥齿轮外轮630、外轮中心孔631、外轮伸缩机构640、第一丝杠641、第一丝杠螺母642、外轮连杆643、主动锥齿轮内轮650、内轮伸缩机构660、第二丝杠661、第二丝杠螺母662、内轮连杆663、磁力耦合器670、第一电机680、第一齿轮箱690、第二料盘传动模组700、料盘传输带810、第一振动传感器910、第一光电对射式传感器920、第二光电对射式传感器930。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“多个”指三个或三个以上；“主要由……组成或构成”的表达方式，其解释为还可以含有该句中没有述及的结构组成部分；术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如：A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况；术语“韧性”是指：设备或零部件失效或被破坏后可以自行恢复的能力；例如：第一料盘传动模组传动失效后可通过自行更换冗余锥齿轮实现传动恢复；术语“通讯连接”是指：通过信号的传输交互，在连接的设备之间构成通讯，可分为有线连接和无线连接；有线连接通常为电缆、光纤等连接；无线连接通常为无线电通信、蓝牙、红外、NFC等连接。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

结合图1至图7所示，一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统，包括机架100、驱动装置200、上下料机构和螺旋储料盘400；

机架100为该系统用于安装和支撑各零部件的架体；

驱动装置200包括设置在机架100上的主轴电机210，以及可转动地设置在机架100上并与主轴电机210传动连接的驱动主轴220；主轴电机210一般通过减速器、皮带传动机构或齿轮传动机构与驱动主轴220传动连接(附图中未示出)；

上下料机构主要用于待加工物料的上料和加工后物料的下料，其包括送料机构；

螺旋储料盘400具有螺旋储料面421，用于储放待加工的物料；

还包括升降传动模组500和第一料盘传动模组600；

送料机构主要用于向螺旋储料盘400输送待布料的物料；送料机构可升降地设置在机架100上，并通过升降传动模组500与驱动主轴220传动连接；升降传动模组500可以为升降气缸、升降油缸、竖向布置的滚珠丝杠副、往复式牵引机构等多种；

送料机构的一侧设有布料工位；

螺旋储料盘400可拆卸且可转动地设置在布料工位处，并通过第一料盘传动模组600与驱动主轴220传动连接；可拆卸设置的方式可以为卡扣连接、螺纹连接、连接件连接等多种；可转动设置的方式可以通过轴孔配合、轴套或轴承配合、联轴器连接等方式实现；可拆卸且可转动设置的方式是可拆卸设置与可转动设置的结合，优选为磁力耦合连接；第一料盘传动模组600主要用于将驱动主轴220的动力传递给布料工位的螺旋储料盘400，其可以为减速器、皮带传动机构、齿轮传动机构、蜗轮蜗杆传动机构等多种；

送料机构包括延伸至布料工位处的送料槽310，送料槽310的送料出口311处于螺旋储料面421局部的上方；送料槽310主要用于输送并将物料从送料出口311较为均匀地洒出，进行布料；送料机构处于升降的下限位时，优选使送料出口311处于螺旋储料面421的下端；送料机构处于升降的上限位时，优选使送料出口311处于螺旋储料面421的上端；

驱动装置200通过升降传动模组500驱使送料机构做升降运动、并通过第一料盘传动模组600驱使螺旋储料盘400做旋转运动过程中，送料出口311能够相对于螺旋储料面421做螺旋升降运动在螺旋储料面421上进行布料，并且送料机构一个上升行程或一个下降行程的升降高度不小于螺旋储料盘400的高度，以确保通过送料机构能够将物料布满螺旋储料面421。

该系统使用时，将农产品、饲料等物料倒入送料机构中，由送料机构将物料从送料出口311往螺旋储料面421上输送；同时，驱动装置200通过升降传动模组500驱使送料机构做升降运动、并通过第一料盘传动模组600驱使螺旋储料盘400做旋转运动，进而使得送料出口311相对于螺旋储料面421做螺旋升降运动，该过程中从送料出口311送出的物料可均匀抛洒在螺旋储料面421的各个部位，随着送料机构一个上升行程或一个下降行程的结束，即可使得物料被均匀地布料在螺旋储料面421的每一个螺旋层。

结合图1、图2和图4所示，在本发明的一些优选实施方式中，送料机构还包括进料仓320、送料驱动组件和隔板输送带340；进料仓320通过升降传动模组500与驱动装置200传动连接；送料槽310的送料进口与进料仓320连通；送料驱动组件包括送料驱动部件、可转动地设置在进料仓320上并与送料驱动部件传动连接的第二传动轮331、以及可转动地设置在进料仓320内并通过叶轮轴与第二传动轮331同轴连接的送料叶轮332；隔板输送带340设置在送料槽310中并与送料驱动部件传动连接，其输送前端伸入进料仓320内并与送料叶轮332的送料落点相对应，其输送后端与送料出口311相对应。如此，送料驱动组件可驱动第二传动轮331转动，并由第二传动轮331带动送料叶轮332转动，进而将倒入进料仓320中的物料抄料至隔板输送带340的输送前端，从而由送料驱动组件驱使隔板输送带340将物料输送至送料出口311处；整个过程，操控简单、送料稳定，采用送料叶轮332抄料并采用隔板输送带340进行输送，特别适合输送具有一定湿度的待烘干物料。

其中，送料驱动部件主要用于对送料机构中输送物料的部件进行驱动，其可以为电机、气缸、油缸、传动机构等多种；如图1所示，在本发明的一些优选实施方式中，送料驱动部件包括沿送料机构的升降方向设置在机架100上的送料齿条333、以及可转动地设置在进料仓320上并送料齿条333啮合的第一传动齿轮334；第二传动轮331为与第一传动齿轮334相啮合的齿轮；隔板输送带340与第一传动齿轮334传动连接。该送料驱动部件结构简单，并可利用送料机构升降的动力驱动送料机构中输送物料的部件，可节约成本，并便于维护和控制；具体的驱动过程为：随着送料机构的上升，第一传动齿轮334可在送料齿条333上转动，进而带动第二传动轮331转动并将物料抄至隔板输送带340上，并通过隔板输送带340输送至送料出口311。隔板输送带340一般与第一传动齿轮334的齿轮轴进行传动连接。

如图3所示，在本发明的一些优选实施方式中，升降传动模组500包括设置在驱动主轴220上的主动链轮510、可转动地设置在机架100上并处于主动链轮510下侧的从动链轮520，以及绕设在主动链轮510和从动链轮520上，并分别与主动链轮510和从动链轮520啮合的升降链条530；进料仓320通过甲板350与升降链条530连接。通过作为链轮传动机构的升降传动模组500进行传动，不仅传动效率高、传动平稳，而且载荷能力大，利于对装有物料的送料机构进行提升，另外其可适应不同的工况和环境，维护和更换的成本较低。

再结合图1、图2和图4所示，在本发明的一些优选实施方式中，送料出口311处还铰接设置有摆动式开合板314；送料驱动组件还包括设置在叶轮轴一端上的偏心轴335、活动安装在送料槽310上并与摆动式开合板314的铰轴传动连接的滑杆336、以及两端分别与偏心轴335和滑杆336铰接的连杆337。如此，可使偏心轴335随第二传动轮331作偏心选择运动，并通过连杆337带动滑杆336作前后往复运动，从而由滑杆336驱使摆动式开合板314持续摆动打开或关闭送料出口311，以实现物料的抛洒布料，防止物料堆积，提高了布料的均匀性。滑杆336与摆动式开合板314的铰轴传动连接的方式可以为多种，例如：通过曲柄摇杆机构连接、通过齿轮齿条机构连接等等。

为了进一步提高布料的均匀性，再结合图1、图2和图4所示，在本发明的一些优选实施方式中，摆动式开合板314至少为两个，并沿送料出口311的长度方向依次分布。

为了提高传动的能力和稳定性，结合图1和图2所示，在本发明的一些优选实施方式中，升降传动模组500为两个，并间隔设置；甲板350安装在两根升降链条530之间，用以有效承托安装上下料机构。

结合图1、图2和图3所示，在本发明的一些优选实施方式中，螺旋储料盘400包括盘轴410以及螺旋盘绕地设置在盘轴410上的盘体420，盘体420的上表面为螺旋储料盘400的螺旋储料面421；第一料盘传动模组600包括从动锥齿轮610、模组架620、主动锥齿轮外轮630、外轮伸缩机构640、主动锥齿轮内轮650和内轮伸缩机构660；从动锥齿轮610设置在布料工位处并与盘轴410传动连接；模组架620设置在驱动主轴220上；主动锥齿轮外轮630具有外轮中心孔631；主动锥齿轮外轮630设置在驱动主轴220的一端上并可沿驱动主轴220的轴向运动，且主动锥齿轮外轮630通过外轮伸缩机构640与模组架620连接；外轮伸缩机构640能够驱使主动锥齿轮外轮630运动至与从动锥齿轮610啮合或脱开的位置；主动锥齿轮内轮650设置在驱动主轴220的一端上，并可沿驱动主轴220的轴向运动，且可从外轮中心孔631中穿过；主动锥齿轮内轮650通过内轮伸缩机构660与模组架620连接；内轮伸缩机构660能够驱使主动锥齿轮内轮650运动至与从动锥齿轮610啮合或脱开的位置；第一料盘传动模组600工作时，主动锥齿轮外轮630或主动锥齿轮内轮650与从动锥齿轮610相啮合。

由于第一料盘传动模组600主要依靠锥齿轮实现动力的传递，因此锥齿轮的寿命与维护显得至关重要。又考虑到从动锥齿轮610易于更换，而主动锥齿轮外轮630与驱动主轴220相连不易更换，因此设置了主动锥齿轮内轮650作为冗余锥齿轮，在主动锥齿轮外轮630与从动锥齿轮610啮合失效时对主动锥齿轮外轮630进行替换，以使得第一料盘传动模组600具有韧性，能够自行修复，提高其使用的寿命。具体的，当遇到主动锥齿轮外轮630与从动锥齿轮650啮合失效的不良工况时，可通过外轮伸缩机构640驱使主动锥齿轮外轮630运动至与从动锥齿轮610脱开的位置，并可通过内轮伸缩机构660驱使主动锥齿轮内轮650运动至与从动锥齿轮610啮合的位置，实现重要传动件的冗余替换，保证该系统的正常运行，利于保证生产的连续性和效率。外轮伸缩机构640和内轮伸缩机构660可以为多种，例如：气缸、油缸、电动推杆等等。

再结合图1、图2和图4所示，在本发明的一些优选实施方式中，送料槽310上设置有导杆312；盘体420的外边沿上设有螺旋导槽422；导杆312的下端可转动地设置有导轮313，并通过导轮313与螺旋导槽422滚动配合。如此，利于支撑、导向和定位送料槽310，确保布料的准确性，减少漏料。

在本发明的一些优选实施方式中，为了防止布料后的物料在螺旋储料盘400运输过程中意外滑落，通常在螺旋储料面421上设有防滑结构。防滑结构可以为多种，优选为旋转楼梯式防滑齿。

结合图1、图2、图5、图6和图7所示，在本发明的一些优选实施方式中，第一料盘传动模组600还包括第一电机680和第二电机；模组架620为行星轮系组件，其包括太阳轮621、星架622、第一类行星轮623和第二类行星轮624；太阳轮621可转动地设置在驱动主轴220上，并与第一电机680传动连接；星架622设置在太阳轮621的外侧，并与太阳轮621保持同轴，且与第二电机传动连接；第一类行星轮623设置在太阳轮621与星架622之间，并分别与太阳轮621的外齿圈和星架622的内齿圈啮合；第二类行星轮624设置在太阳轮621与星架622之间，并分别与太阳轮621的外齿圈和星架622的内齿圈啮合；外轮伸缩机构640包括与第一类行星轮623同轴连接的第一丝杠641、螺纹连接在第一丝杠641上的第一丝杠螺母642，以及一端与第一丝杠螺母642连接、另一端与主动锥齿轮外轮630连接的外轮连杆643；内轮伸缩机构660包括与第二类行星轮624同轴连接的第二丝杠661、螺纹连接在第二丝杠661上的第二丝杠螺母662，以及一端与第二丝杠螺母662连接、另一端与主动锥齿轮内轮650连接的内轮连杆663；第二丝杠661上的外螺纹的旋向与第一丝杠641上的外螺纹的旋向相反。

上述的模组架620具有传动比高、结构紧凑、负载分布均匀、传动效率和可靠性较高等优点，并利于实现主动锥齿轮外轮630拉回的同时将主动锥齿轮内轮650推出。具体的，第一料盘传动模组600正常工作时，主动锥齿轮外轮630与从动锥齿轮610啮合，第一类行星轮623和第二类行星轮624需要与驱动主轴220作相同的周转、不能自传，因此控制第一电机680和第二电机分别驱动太阳轮621和星架622以与驱动主轴220相同的角速度转动；当遇到主动锥齿轮外轮630与从动锥齿轮650啮合失效的不良工况时，控制主轴电机210停止工作；然后，控制第一电机680和第二电机分别驱动太阳轮621和星架622以相反的方向转动，使得第一类行星轮623和第二类行星轮624以相反的方向分别自转，进而使得第一类行星轮623驱使第一丝杠641转动并使得其上的第一丝杠螺母642朝向靠近第一类行星轮623的方向运动，从而通过第一丝杠螺母642带动外轮连杆643将主动锥齿轮外轮630拉动至与从动锥齿轮610脱开的位置；同时，第二类行星轮624转动并使得其上的第二丝杠螺母662朝向远离第二类行星轮624的方向运动，从而通过第二丝杠螺母662带动内轮连杆663将主动锥齿轮内轮650推动至与从动锥齿轮610啮合的位置，即可实现冗余锥齿轮的替换。

在上述基础上，为了进一步加强结构并提高稳定性，如图5所示，优选使外轮伸缩机构640至少为三个，并围绕驱动主轴220均匀分布；第一类行星轮623的数量与第一丝杠641的数量相等，并与之一一对应连接；内轮伸缩机构660至少为三个，并围绕驱动主轴220均匀分布；第二类行星轮624的数量与第二丝杠661的数量相等，并与之一一对应连接。

结合图1、图2、图6和图7所示，在本发明的一些优选实施方式中，该系统还包括控制系统；控制系统包括第一振动传感器910和控制器；控制器分别与主轴电机210、第一电机680、第二电机和第一振动传感器910通讯连接；第一料盘传动模组600还包括设置在布料工位处的第一齿轮箱690；从动锥齿轮610设置在第一齿轮箱690内，并通过第一轴承611与第一齿轮箱690可转动地连接；第一振动传感器910设置在第一轴承611上，用于检测第一料盘传动模组600是否传动失效。从动锥齿轮610、主动锥齿轮外轮630和主动锥齿轮内轮650通常均设置于第一齿轮箱690中。

通常根据第一料盘传动模组600和/或从动锥齿轮610正常运行时的频率来设置一个阈值或阈值范围，当第一振动传感器910检测到的振动值超出所设置的阈值或阈值范围时则表示传动失效，进而通过控制器分别对主轴电机210、第一电机680、第二电机和第一振动传感器910进行控制。

再结合图1和图2所示，在本发明的一些优选实施方式中，该系统还包括第二料盘传动模组700，第二料盘传动模组700的结构与第一料盘传动模组600的结构相同；上下料机构还包括卸料机构；送料机构的另一侧设有卸料工位；第二料盘传动模组700设置在卸料工位处，并与驱动装置200传动连接；卸料机构包括设置在送料机构上并延伸至卸料工位处的刮料板360；卸料工位处可拆卸且可转动地设置有待卸料的螺旋储料盘400时，待卸料的螺旋储料盘400与第二料盘传动模组700传动连接，刮料板360的刮料部位361与螺旋储料面421的局部抵接；驱动装置200通过升降传动模组500驱使送料机构带动卸料机构做升降运动、并通过第二料盘传动模组700驱使待卸料的螺旋储料盘400做旋转运动过程中，刮料部位361能够相对于螺旋储料面421做螺旋升降运动，将螺旋储料面421上的物料刮下。

再结合图1和图2所示，在本发明的一些优选实施方式中，该系统还包括料盘传输带机构；料盘传输带机构包括能够运动至布料工位和卸料工位的料盘传输带810；螺旋储料盘400至少为两个，并设置在料盘传输带810上；从动锥齿轮610通过磁力耦合器670与盘轴410传动连接；控制系统还包括与控制器通讯连接的第一光电对射式传感器920和第二光电对射式传感器930；第一光电对射式传感器920设置在布料工位处，其对射的光线与磁力耦合器670相对应；当布料工位有螺旋储料盘400通过磁力耦合器670与从动锥齿轮610传动连接时，第一光电对射式传感器920对射的光线被磁力耦合器670遮挡住，第一光电对射式传感器920将信号反馈给控制器，控制器控制料盘传输带机构暂停传输，同时控制主轴电机210工作对处于布料工位的螺旋储料盘400进行布料；第二光电对射式传感器930设置在机架100上，其对射的光线处于送料机构行程的上限位；当送料机构上升至将第二光电对射式传感器930对射的光线遮挡的位置时，第二光电对射式传感器930将信号反馈给控制器，控制器控制主轴电机210暂停工作，同时控制料盘传输带机构将布料完成的螺旋储料盘400输送出布料工位并将另一个未装料的螺旋储料盘400输送到布料工位。

通过设置料盘传输带机构利于该系统与烘干炉、风干室等物料加工设备配合使用；例如：与烘干炉配合，布料完成的螺旋储料盘400可通过料盘传输带机构的料盘传输带810运进烘干室内进行烘干，再将另一个未装料的螺旋储料盘400输送到布料工位，重复上述布料操作；物料烘干后的螺旋储料盘400可通过料盘传输带机构的料盘传输带810运送至卸料工位，由驱动装置200通过升降传动模组500驱使送料机构带动卸料机构做升降运动、并通过第二料盘传动模组700驱使待卸料的螺旋储料盘400做旋转运动，进而使得刮料部位361相对于螺旋储料面421做螺旋升降运动，将螺旋储料面421上的干燥物料刮下；物料被刮除后的螺旋储料盘400又可继续输送到布料工位进行装料。

该系统的工作过程为：开启后，通过第一光电对射式传感器920检测是否有信号传来，若是无信号则继续检测，若是检测到了信号则通过控制器控制主轴电机210开始工作，驱动主轴220开始转动，并开始通过送料机构向螺旋储料盘400送料。当第二光电对射式传感器930没有传来信号时，送料动作继续，当第二光电对射式传感器930传来信号后，送料动作停止，表明布料完成。接着，料盘传输带810开始运行将布料后的螺旋储料盘400运进烘干室内烘干。随后又回到第一光电对射式传感器920检测，检测其是否有信号传来，重复上述动作。工作过程中当第一振动传感器910实时检测是否有信号传来，若是有则按下述方法进行冗余锥齿轮的替换。

本发明还提供了一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统的智能调控方法，该方法用于对上述的一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统进行控制；

该方法包括冗余锥齿轮替换步骤，冗余锥齿轮替换步骤为：

第一料盘传动模组600正常工作时，主动锥齿轮外轮630与从动锥齿轮610啮合，控制器控制第一电机680和第二电机分别驱动太阳轮621和星架622以与驱动主轴220相同的角速度转动；当第一振动传感器910检测到的振动值超过控制器内预设的振动阈值时，控制器判定第一料盘传动模组600传动失效，并控制主轴电机210停止工作；

然后，控制器控制第一电机680和第二电机分别驱动太阳轮621和星架622以相反的方向转动，使得第一类行星轮623和第二类行星轮624以相反的方向分别自转，进而使得第一类行星轮623驱使第一丝杠641转动并使得其上的第一丝杠螺母642朝向靠近第一类行星轮623的方向运动，从而通过第一丝杠螺母642带动外轮连杆643将主动锥齿轮外轮630拉动至与从动锥齿轮610脱开的位置；同时，第二类行星轮624转动并使得其上的第二丝杠螺母662朝向远离第二类行星轮624的方向运动，从而通过第二丝杠螺母662带动内轮连杆663将主动锥齿轮内轮650推动至与从动锥齿轮610啮合的位置，实现冗余锥齿轮的替换；

最后，控制器控制主轴电机210继续工作，控制器控制第一电机680和第二电机分别驱动太阳轮621和星架622以与驱动主轴220相同的角速度转动。

Claims (10)

1.一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统，包括机架(100)、驱动装置(200)、上下料机构和螺旋储料盘(400)；

所述驱动装置(200)包括设置在机架(100)上的主轴电机(210)，以及可转动地设置在机架(100)上并与主轴电机(210)传动连接的驱动主轴(220)；

所述上下料机构包括送料机构；

所述螺旋储料盘(400)具有螺旋储料面(421)；

其特征在于：还包括升降传动模组(500)和第一料盘传动模组(600)；

所述送料机构可升降地设置在机架(100)上，并通过升降传动模组(500)与驱动主轴(220)传动连接；

所述送料机构的一侧设有布料工位；

所述螺旋储料盘(400)可拆卸且可转动地设置在布料工位处，并通过第一料盘传动模组(600)与驱动主轴(220)传动连接；

所述送料机构包括延伸至布料工位处的送料槽(310)，所述送料槽(310)的送料出口(311)处于螺旋储料面(421)局部的上方；

所述驱动装置(200)通过升降传动模组(500)驱使送料机构做升降运动、并通过第一料盘传动模组(600)驱使螺旋储料盘(400)做旋转运动过程中，所述送料出口(311)能够相对于螺旋储料面(421)做螺旋升降运动在螺旋储料面(421)上进行布料，并且所述送料机构一个上升行程或一个下降行程的升降高度不小于螺旋储料盘(400)的高度。

2.根据权利要求1所述的一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统，其特征在于：所述送料机构还包括进料仓(320)、送料驱动组件和隔板输送带(340)；

所述进料仓(320)通过升降传动模组(500)与驱动装置(200)传动连接；

所述送料槽(310)的送料进口与进料仓(320)连通；

所述送料驱动组件包括送料驱动部件、可转动地设置在进料仓(320)上并与送料驱动部件传动连接的第二传动轮(331)、以及可转动地设置在进料仓(320)内并通过叶轮轴与第二传动轮(331)同轴连接的送料叶轮(332)；

所述隔板输送带(340)设置在送料槽(310)中并与送料驱动部件传动连接，其输送前端伸入进料仓(320)内并与送料叶轮(332)的送料落点相对应，其输送后端与送料出口(311)相对应。

3.根据权利要求2所述的一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统，其特征在于：所述送料驱动部件包括沿送料机构的升降方向设置在机架(100)上的送料齿条(333)、以及可转动地设置在进料仓(320)上并送料齿条(333)啮合的第一传动齿轮(334)；

所述第二传动轮(331)为与第一传动齿轮(334)相啮合的齿轮；

所述隔板输送带(340)与第一传动齿轮(334)传动连接；

所述升降传动模组(500)包括设置在驱动主轴(220)上的主动链轮(510)、可转动地设置在机架(100)上并处于主动链轮(510)下侧的从动链轮(520)，以及绕设在主动链轮(510)和从动链轮(520)上，并分别与主动链轮(510)和从动链轮(520)啮合的升降链条(530)；

所述进料仓(320)通过甲板(350)与升降链条(530)连接。

4.根据权利要求3所述的一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统，其特征在于：所述送料出口(311)处还铰接设置有摆动式开合板(314)；

所述送料驱动组件还包括设置在叶轮轴一端上的偏心轴(335)、活动安装在送料槽(310)上并与摆动式开合板(314)的铰轴传动连接的滑杆(336)、以及两端分别与偏心轴(335)和滑杆(336)铰接的连杆(337)。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统，其特征在于：所述螺旋储料盘(400)包括盘轴(410)以及螺旋盘绕地设置在盘轴(410)上的盘体(420)，所述盘体(420)的上表面为螺旋储料盘(400)的螺旋储料面(421)；

所述第一料盘传动模组(600)包括从动锥齿轮(610)、模组架(620)、主动锥齿轮外轮(630)、外轮伸缩机构(640)、主动锥齿轮内轮(650)和内轮伸缩机构(660)；

所述从动锥齿轮(610)设置在布料工位处并与盘轴(410)传动连接；

所述模组架(620)设置在驱动主轴(220)上；

所述主动锥齿轮外轮(630)具有外轮中心孔(631)；所述主动锥齿轮外轮(630)设置在驱动主轴(220)的一端上并可沿驱动主轴(220)的轴向运动，且所述主动锥齿轮外轮(630)通过外轮伸缩机构(640)与模组架(620)连接；

所述外轮伸缩机构(640)能够驱使主动锥齿轮外轮(630)运动至与从动锥齿轮(610)啮合或脱开的位置；

所述主动锥齿轮内轮(650)设置在驱动主轴(220)的一端上，并可沿驱动主轴(220)的轴向运动，且可从外轮中心孔(631)中穿过；所述主动锥齿轮内轮(650)通过内轮伸缩机构(660)与模组架(620)连接；

所述内轮伸缩机构(660)能够驱使主动锥齿轮内轮(650)运动至与从动锥齿轮(610)啮合或脱开的位置；

所述第一料盘传动模组(600)工作时，所述主动锥齿轮外轮(630)或主动锥齿轮内轮(650)与从动锥齿轮(610)相啮合。

6.根据权利要求5所述的一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统，其特征在于：所述第一料盘传动模组(600)还包括第一电机(680)和第二电机；

所述模组架(620)为行星轮系组件，其包括太阳轮(621)、星架(622)、第一类行星轮(623)和第二类行星轮(624)；

所述太阳轮(621)可转动地设置在驱动主轴(220)上，并与第一电机(680)传动连接；

所述星架(622)设置在太阳轮(621)的外侧，并与太阳轮(621)保持同轴，且与第二电机传动连接；

所述第一类行星轮(623)设置在太阳轮(621)与星架(622)之间，并分别与太阳轮(621)的外齿圈和星架(622)的内齿圈啮合；

所述第二类行星轮(624)设置在太阳轮(621)与星架(622)之间，并分别与太阳轮(621)的外齿圈和星架(622)的内齿圈啮合；

所述外轮伸缩机构(640)包括与第一类行星轮(623)同轴连接的第一丝杠(641)、螺纹连接在第一丝杠(641)上的第一丝杠螺母(642)，以及一端与第一丝杠螺母(642)连接、另一端与主动锥齿轮外轮(630)连接的外轮连杆(643)；

所述内轮伸缩机构(660)包括与第二类行星轮(624)同轴连接的第二丝杠(661)、螺纹连接在第二丝杠(661)上的第二丝杠螺母(662)，以及一端与第二丝杠螺母(662)连接、另一端与主动锥齿轮内轮(650)连接的内轮连杆(663)；所述第二丝杠(661)上的外螺纹的旋向与第一丝杠(641)上的外螺纹的旋向相反。

7.根据权利要求6所述的一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统，其特征在于：还包括控制系统；

所述控制系统包括第一振动传感器(910)和控制器；

所述控制器分别与主轴电机(210)、第一电机(680)、第二电机和第一振动传感器(910)通讯连接；

所述第一料盘传动模组(600)还包括设置在布料工位处的第一齿轮箱(690)；

所述从动锥齿轮(610)设置在第一齿轮箱(690)内，并通过第一轴承(611)与第一齿轮箱(690)可转动地连接；

所述第一振动传感器(910)设置在第一轴承(611)上，用于检测第一料盘传动模组(600)是否传动失效。

8.根据权利要求7所述的一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统，其特征在于：还包括第二料盘传动模组(700)，所述第二料盘传动模组(700)的结构与第一料盘传动模组(600)的结构相同；

所述上下料机构还包括卸料机构；

所述送料机构的另一侧设有卸料工位；

所述第二料盘传动模组(700)设置在卸料工位处，并与驱动装置(200)传动连接；

所述卸料机构包括设置在送料机构上并延伸至卸料工位处的刮料板(360)；

所述卸料工位处可拆卸且可转动地设置有待卸料的螺旋储料盘(400)时，待卸料的螺旋储料盘(400)与第二料盘传动模组(700)传动连接，所述刮料板(360)的刮料部位(361)与螺旋储料面(421)的局部抵接；

所述驱动装置(200)通过升降传动模组(500)驱使送料机构带动卸料机构做升降运动、并通过第二料盘传动模组(700)驱使待卸料的螺旋储料盘(400)做旋转运动过程中，所述刮料部位(361)能够相对于螺旋储料面(421)做螺旋升降运动，将螺旋储料面(421)上的物料刮下。

9.根据权利要求8所述的一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统，其特征在于：还包括料盘传输带机构；

所述料盘传输带机构包括能够运动至布料工位和卸料工位的料盘传输带(810)；

所述螺旋储料盘(400)至少为两个，并设置在料盘传输带(810)上；

所述从动锥齿轮(610)通过磁力耦合器(670)与盘轴(410)传动连接；

所述控制系统还包括与控制器通讯连接的第一光电对射式传感器(920)和第二光电对射式传感器(930)；

所述第一光电对射式传感器(920)设置在布料工位处，其对射的光线与磁力耦合器(670)相对应；

当布料工位有螺旋储料盘(400)通过磁力耦合器(670)与从动锥齿轮(610)传动连接时，所述第一光电对射式传感器(920)对射的光线被磁力耦合器(670)遮挡住，所述控制器控制料盘传输带机构暂停传输，同时控制主轴电机(210)工作对处于布料工位的螺旋储料盘(400)进行布料；

所述第二光电对射式传感器(930)设置在机架(100)上，其对射的光线处于送料机构行程的上限位；

当送料机构上升至将第二光电对射式传感器(930)对射的光线遮挡的位置时，所述控制器接控制主轴电机(210)暂停工作，同时控制料盘传输带机构将布料完成的螺旋储料盘(400)输送出布料工位并将另一个未装料的螺旋储料盘(400)输送到布料工位。

10.一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统的智能调控方法，其特征在于：该方法用于对权利要求7至9中任意一项所述的一种具有韧性的多维螺旋物料输送系统进行控制；

该方法包括冗余锥齿轮替换步骤，所述冗余锥齿轮替换步骤为：

所述第一料盘传动模组(600)正常工作时，所述主动锥齿轮外轮(630)与从动锥齿轮(610)啮合，所述控制器控制第一电机(680)和第二电机分别驱动太阳轮(621)和星架(622)以与驱动主轴(220)相同的角速度转动；当第一振动传感器(910)检测到的振动值超过控制器内预设的振动阈值时，所述控制器判定第一料盘传动模组(600)传动失效，并控制主轴电机(210)停止工作；

然后，所述控制器控制第一电机(680)和第二电机分别驱动太阳轮(621)和星架(622)以相反的方向转动，使得第一类行星轮(623)和第二类行星轮(624)以相反的方向分别自转，进而使得第一类行星轮(623)驱使第一丝杠(641)转动并使得其上的第一丝杠螺母(642)朝向靠近第一类行星轮(623)的方向运动，从而通过第一丝杠螺母(642)带动外轮连杆(643)将主动锥齿轮外轮(630)拉动至与从动锥齿轮(610)脱开的位置；同时，所述第二类行星轮(624)转动并使得其上的第二丝杠螺母(662)朝向远离第二类行星轮(624)的方向运动，从而通过第二丝杠螺母(662)带动内轮连杆(663)将主动锥齿轮内轮(650)推动至与从动锥齿轮(610)啮合的位置，实现冗余锥齿轮的替换；

最后，所述控制器控制主轴电机(210)继续工作，所述控制器控制第一电机(680)和第二电机分别驱动太阳轮(621)和星架(622)以与驱动主轴(220)相同的角速度转动。