CN201470595U - 一种四自由度混联振动筛 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种四自由度混联振动筛，可以实现空间三维移动和一个转动。它由一个四自由度混联驱动机构、机架、斜拉杆和筛子组成，其中四自由度混联驱动机构是本实用新型的技术核心，它由一个三平移并联机构串联一个曲柄摇杆机构构成。所述的三平移并联机构由三个PRRR结构的支链、机架和上连接盘组成。三个支链的移动副分别沿X、Y和Z方向布置，其驱动都采用直线电机，且都安装在机架上。本实用新型结构简单易装配，驱动机构位置逆解易求，便于控制。所设计的混联机构四个自由度的运动之间相互独立，从而使振动筛可根据被筛物料的特性需要选择自由度数及调节各自由度的振动幅度大小，以满足不同特性物料的筛分需求，提高筛分效率。

Description

一种四自由度混联振动筛

技术领域

本实用新型涉及一种四自由度混联振动筛，可实现振动筛三个平移和一个转动共四个空间自由度的振动，可用于矿业、医药、化工和农业等的物料振动筛分，属于振动筛分设备领域。

背景技术

目前国内外振动筛的有很多种类型，如双频率筛、垂直料流筛、旋流概率筛、共振筛和直线振动筛、自同步直线振动筛等，但是所有振动筛的振动自由度都是1-2个。工矿企业里使用的大部分是直线型往复振动筛，其驱动机构主要是曲柄摇杆或者双曲柄摇杆机构。传统的振动筛由于振动自由度少，仅仅依靠提高振动幅度、频率和强度来提高筛分效率的能力有限，已不能满足生产实际的高效需求。而对于一些难筛分的物料(如潮湿细粒粘性物料等)的筛分，迫切需要采用多自由度、大振幅和大振动强度的振动筛。现有的四自由度机构大多是并联机构，结构比较复杂。现有专利中的四自由度混联机构中03105161.8是实现两平动两转动机构，200610015113.4和200610015114.9是由平面两自由度并联机构串接一个两自由度串联机构，其结构都不适合作为空间多自由度振动筛的驱动机构。

发明内容

为了克服现有的振动筛自由度少的不足，本实用新型提供一种能实现三维移动和一个转动共四个自由度的混联振动筛。本实用新型的驱动机构由一个三平移并联机构和能实现一个转动的曲柄摇杆机构组成。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在一个三平移并联机构上串接一个曲柄摇杆机构，组成一个四自由度的混联机构，作为振动筛的驱动机构。所述的三平移并联机构由三个PRRR结构的支链、机架(作为并联机构的静平台)和上连接盘(作为并联机构的动平台)组成，三平移并联机构和曲柄摇杆机构之间通过上连接盘、下连接盘和中间轴相连接。其中2个支链的移动副呈水平布置，且相互垂直；第三个支链的移动副P垂直于前两个移动副所在平面。并联机构的驱动都采用直线电机驱动，且都安装在机架上。所述曲柄摇杆机构包括曲柄、连杆、摇杆、上连接盘、下连接盘和中间转轴组成，动力采用伺服或步进电机经过减速器减速后驱动曲柄作连续转动，从而摇杆在连杆驱动下作一定角度的往复摆动，摆动的角度可以通过调节曲柄和连杆的长度来调节。摇杆和中间转轴固连，中间转轴通过斜拉杆和筛子固连。筛子位于下连接盘的下方，采用将筛子悬挂在下连接盘上的固定方式。三平移并联机构可驱动筛子作X、Y和Z三个方向的水平移动，曲柄摇杆机构可驱动筛子绕Z轴往复转动(摆动)。所述中间转轴和上、下连接之间通过两个推力轴承和一个复合轴承支承连接。

本实用新型的有益效果是：不仅可以使振动筛的运动自由度增加到4个，而且由于所设计的三平移并联机构的全解耦特性可以实现四个自由度的运动之间相互独立，从而使振动筛可根据工作需要任意选择所需的自由度数。同时，此结构简单容易装配，驱动机构位置逆解易求，便于控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构简图。

图2是振动筛并联机构的第一支链和第二支链的结构简图。

图3是振动筛并联机构的第三支链的结构简图。

图4是振动筛曲柄摇杆机构的结构简图。

图5是振动筛上、下连接盘及中间轴装配关系图。

图中L₁₁.第一支链的第一个连杆，L₁₂.第一支链的第二个连杆，L₂₁.第二支链的第一个连杆，L₂₂.第二支链的第二个连杆，L₃₁.第三支链的第一个连杆，L₃₂.第三支链的第二个连杆，1.机架(静平台)，2.X方向移动副，3、4、5、7、11、12、14、16、17、18、20、22、24.转动副，6.上连接盘，8.下连接盘，9.斜拉杆，10筛子，13.Z方向移动副，15.曲柄摇杆机构，19.Y方向移动副，21.曲柄，23.连杆，25.摇杆，26.中间轴，27、29.推力轴承，28.复合轴承，30.1/3圆环挡圈，31连接孔。

具体实施方式

下面结合附图1-5详细说明本实施例。

如图1所示，本实用新型所述的四自由度混联振动筛由一个四自由度混联驱动机构、机架1、斜拉杆9和筛子10组成，其中四自由度混联驱动机构是本实用新型的技术核心。该四自由度混联驱动机构由一个三平移并联机构串联一个曲柄摇杆机构15构成。

所述的三平移并联机构由三个PRRR结构的支链(如图2和3)、机架1(作为并联机构的静平台)和上连接盘6(作为并联机构的动平台)组成。其中2个支链的移动副P呈水平(X和Y方向)布置，且相互垂直；第三个支链的移动副(沿Z方向)垂直于前两个移动副所在平面。并联机构的3个驱动都采用直线电机驱动，且都安装在机架1上。第一支链中，连杆L₁₁通过转动副3和移动副2与机架相连接，连杆L₁₂通过转动副4和5分别与连杆L₁₁和上连接盘6相连接；第二支链中，连杆L₂₁通过移转动副18和动副19与机架相连接，连杆L₂₂通过转动副17和16分别与连杆L₂₁和上连接盘6相连接；第三支链中，连杆L₃₁通过转动副14和移动副13与机架相连接，连杆L₃₂通过转动副12和11分别与连杆L₃₁和上连接盘6相连接。

所述曲柄摇杆机构15包括曲柄21、连杆23、摇杆25、上连接盘6、下连接盘8和中间转轴26组成，如图4所示。其中，曲柄21和上连接盘6通过转动副20相连，曲柄21和连杆23通过转动副22相连，连杆23和摇杆25通过转动副24相连。摇杆25和中间轴26固连，中间轴26和上连接盘6之间通过转动副7连接，中间轴26通过4根斜拉杆9和筛子10固连。动力采用伺服或步进电机经过减速器减速后驱动曲柄21作连续转动，从而摇杆25在连杆23带动下作一定角度的往复摆动，摆动的角度可以通过调节曲柄21和连杆23的长度来调节。三平移并联机构可驱动筛子10作X、Y和Z三个方向的水平移动，曲柄摇杆机构15可驱动筛子10绕Z轴往复转动(摆动)。

上连接盘6、下连接盘8和中间轴26之间装配关系，如图5所示。上连接盘6和下连接盘8之间通过两个推力轴承(27、29)和一个复合轴承28支承连接，安装在中间轴下端的3个1/3圆环挡圈30同时起轴向定位和将中间轴26和下连接盘8固连的作用。下连接盘有四个连接孔，用于连接斜拉杆9。

工作时，如只在第一支链上加驱动，则直线电机通过连杆L₁₁和连杆L₁₂驱动上连接盘，从而带动筛子沿X方向往复移动，同时第二支链通过改变连杆L₂₁和L₂₂的夹角配合第一支链的运动，第三支链通过改变连杆L₃₁和L₃₂的夹角配合第一支链的运动，X方向运动幅度的大小仅取决于第一支链直线电机的运动幅度。同样，如果只在第二或第三支链上加驱动，情况也类似。曲柄摇杆机构的运动与并联机构相对独立，互不干涉。如果所加驱动数量多余一个，则筛子的运动就是各个运动的复合运动，从而可以获得更多的运动形式，以满足不同特性物料的筛分需求，提高物料的筛分效率。由于由三个3-PRRR结构的支链构成的三平移并联机构本身具有全解耦特性，从而整个混联机构的四个自由度之间都是相对独立的。因而，在使用中可以根据被筛物料的特性需要选择自由度数及调节各自由度的振动幅度大小。

Claims (3)

1.一种四自由度混联振动筛，其四自由度混联驱动机构由一个三平移并联机构串联一个曲柄摇杆机构构成，其特征是：三平移并联机构的三个支链采用PRRR结构；三平移并联机构和曲柄摇杆机构之间通过上连接盘、下连接盘和中间轴相连接；并联机构部分驱动采用直线电机，曲柄摇杆机构的驱动采用步进电机或者伺服电机。

2.按照权利要求1所述的四自由度混联振动筛，其特征是：筛子位于下连接盘的下方，采用将筛子悬挂在下连接盘上的固定方式。

3.按照权利要求1所述的四自由度混联振动筛，其特征是：上连接盘和下连接盘之间通过两个推力轴承和一个复合轴承支承连接；安装在中间轴下端的3个1/3圆环挡圈同时起轴向定位和将中间轴和下连接盘固连的作用。

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