一种基于并联式共点球面机构的工业用料搅拌装置

摘要

本发明公开了一种基于并联式共点球面机构的工业用料搅拌装置，涉及搅拌机械设备技术领域，包括构成并联式共点球面机构的上搅拌组件、下搅拌组件、衔接组件等。上搅拌组件采用第一共点球面四杆机构，末端运动轨迹为类似游泳圈表面的环面；下搅拌组件采用第二共点球面四杆机构，末端运动轨迹为形如数字8的轨迹；衔接组件两端分别通过球铰与第一共点球面四杆机构的末端和第二共点球面四杆机构的末端连接，从而构成一个并联式共点球面机构，可实现环面轨迹和数字8轨迹的并联输出；并联式共点球面机构上的多个转动关节处设置有用于搅拌的侧板或涡扇；整机结构紧凑，零部件数量少，加工成本低，通过三个电机即可完成运动控制，适合批量化应用。

说明书

技术领域

本发明涉及搅拌机械设备技术领域，特别涉及一种基于并联式共点球面机构的工业用料搅拌装置。

背景技术

工业中，各种固体颗粒物、液体以及介于两者形态之间的原料，在投入下游环节应用前，需被充分地搅拌，搅拌是为了加快化合(混合)速度，提高生产效率。当前的技术中，在基于各种各样搅拌机构的基础上，添加各种附加的技术手段，如通气、振动、超声波等，是比较常见的技术手段，如专利号为201610017667.1的专利提出了一种轴通气式高效搅拌机，该发明融入了通气的思想，改变了传统的只局限于从容器壁周围通过管道压入空气的模式，弥补了容器中部区域空气缺少的缺憾，促使化合效果更好，大大提高湿法冶金的质量和效率。但是该装置应用场景单一，加入通气等模块，也增大了系统的复杂性。对此，设计一种纯机械结构的、结构简单的、可广泛适用多种应用场景的搅拌装置，成立一个亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于并联式共点球面机构的工业用料搅拌装置，包括第一箱体、支架、控制面板、第二箱体、球阀、漏斗、盖板、上搅拌组件、下搅拌组件、衔接组件；第一箱体和控制面板均固定安装在支架上；盖板固定安装在第一箱体上；漏斗和上搅拌组件均固定安装在盖板上；下搅拌组件固定安装在第一箱体上；第二箱体固定安装在下搅拌组件上；球阀固定安装在第二箱体上；上搅拌组件包括第一共点球面四杆机构；第一共点球面四杆机构中的四个转动轴线中，有两条轴线位于一个平面内，另外两条轴线位于另一个平面内；下搅拌组件包括第二共点球面四杆机构；第二共点球面四杆机构中的四个转动轴线中，有且只有三条轴线位于一个平面内；衔接组件包括球头；衔接组件的两端各设置有一个球头；衔接组件第一端的球头与第一共点球面四杆机构球铰连接；衔接组件第二端的球头与第二共点球面四杆机构球铰连接；第一共点球面四杆机构、第二共点球面四杆机构和衔接组件共同组成一个并联式共点球面机构。

进一步地，第一共点球面四杆机构包括螺杆、第一支座、第二支座、第一正交轴、第一套筒、正交支座、第一球支座；第一支座与盖板固定连接；螺杆转动安装在第一支座上；螺杆上设置有四个圆周均布的滑槽；第二支座固定安装在螺杆上；第一套筒铰接在第二支座上；正交支座的第一方向铰接在第一支座上；第一正交轴的第一端滑动安装在第一套筒内；第一正交轴的第二端和第四端铰接在正交支座的第二方向上；正交支座的第一方向和第二方向互相垂直；第一球支座固定安装在第一正交轴的第三端；第一球支座用于与球头铰接构成球铰副。

进一步地，上搅拌组件还包括第一螺套、中空电机、支板、第二螺套；支板固定安装在第一支座上；支板两侧各固定安装有一个中空电机；支板上侧的中空电机的输出轴上固定安装有一个第一螺套；支板下侧的中空电机的输出轴上固定安装有一个第二螺套；第一螺套滑动套设在螺杆上；第一螺套内设置有与滑槽数量相同的、圆周均布的滑键；滑键用于与滑槽滑动配合；第二螺套旋转套设在螺杆上；第二螺套内设置有与螺杆配合的螺纹。

进一步地，上搅拌组件还包括波浪板、第一侧板、第二侧板、第三侧板；正交支座第一方向的两端各固定安装有一个第一侧板；第一正交轴的第二端和第四端上各固定安装有一个第三侧板；第一正交轴的第三端上固定安装有多个圆周均布的第二侧板；波浪板为波浪形；正交支座第二方向的两端各固定安装有一个波浪板。

进一步地，第二共点球面四杆机构包括支撑环、第三支座、第二正交轴、立杆、第二球支座、第四支座；支撑环分别与第一箱体和第二箱体固定连接；支撑环的两端各铰接有一个第三支座；两个第三支座关于支撑环的中心点呈中心对称的关系；第二正交轴的第一端和第三端分别与两个第三支座铰接；第四支座铰接在支撑环上；第二正交轴的第二端和第四端分别铰接在第四支座两侧；立杆固定安装在第二正交轴上；第二球支座固定安装在立杆上；第二球支座用于与球头铰接构成球铰副。

进一步地，下搅拌组件还包括针齿棒、第四侧板、法兰盘、步进电机、第一涡扇；多个针齿棒圆周均布地固定安装在第二正交轴上；立杆上固定安装有两个第四侧板；法兰盘固定安装在支撑环上；步进电机固定安装在法兰盘上；步进电机的输出轴与一个第三支座固定连接；第一涡扇固定安装在第四支座上。

进一步地，衔接组件还包括导杆、第二涡扇、第二套筒；导杆第一端和第二套筒第一端各与一个球头固定连接；导杆第二端与第二套筒第二端滑动连接；第二涡扇固定安装在第二套筒上。

进一步地，衔接组件还包括弹簧、第二涡扇、衔接柱；衔接柱两端各与一个弹簧的第一端固定连接；每个弹簧的第二端与一个球头固定连接；第二涡扇固定安装在衔接柱上。

本发明与现有技术相比的有益效果是：(1)上搅拌组件采用第一共点球面四杆机构，末端运动轨迹为类似游泳圈表面的环面；(2)下搅拌组件采用第二共点球面四杆机构，末端运动轨迹为形如数字8的轨迹；(3)衔接组件两端分别通过球铰与第一共点球面四杆机构的末端和第二共点球面四杆机构的末端连接，从而构成一个并联式共点球面机构，可实现环面轨迹和数字8轨迹的并联输出；(4)并联式共点球面机构上的多个转动关节处设置有用于搅拌的侧板或涡扇；(5)整机结构紧凑，零部件数量少，加工成本低，通过三个电机即可完成运动控制，适合批量化应用。

附图说明

图1为本发明整体结构的示意图。

图2为本发明整体结构的剖视图一。

图3为本发明整体结构的剖视图二。

图4为本发明上搅拌组件结构示意图一。

图5为本发明上搅拌组件结构示意图二。

图6为本发明上搅拌组件局部放大示意图。

图7为本发明下搅拌组件结构示意图一。

图8为本发明下搅拌组件结构示意图二。

图9为本发明衔接组件第一种实施方式的结构示意图。

图10为本发明衔接组件第二种实施方式的结构示意图。

图中：1、第一箱体；2、支架；3、控制面板；4、第二箱体；5、球阀；6、漏斗；7、盖板；8、上搅拌组件；9、下搅拌组件；10、衔接组件；801、螺杆；802、第一螺套；803、中空电机；804、支板；805、第二螺套；806、第一支座；807、第二支座；808、第一正交轴；809、第一套筒；810、波浪板；811、正交支座；812、第一侧板；813、第二侧板；814、第三侧板；815、第一球支座；80101、滑槽；80201、滑键；901、支撑环；902、第三支座；903、第二正交轴；904、针齿棒；905、立杆；906、第四侧板；907、第二球支座；908、第四支座；909、法兰盘；910、步进电机；911、第一涡扇；1001、球头；1002、导杆；1003、第二涡扇；1004、第二套筒；1005、弹簧；1006、衔接柱。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

图1、图2、图4、图5、图6、图7、图8和图9给出了本发明的实施例一；图1、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图10给出了本发明的实施例二。

如图1、图2或图3、图9或图10所示，在本发明的实施例一或实施例二中，第一箱体1和控制面板3均固定安装在支架2上；盖板7固定安装在第一箱体1上；漏斗6和上搅拌组件8均固定安装在盖板7上；下搅拌组件9固定安装在第一箱体1上；第二箱体4固定安装在下搅拌组件9上；球阀5固定安装在第二箱体4上；上搅拌组件8包括第一共点球面四杆机构；第一共点球面四杆机构中的四个转动轴线中，有两条轴线位于一个平面内，另外两条轴线位于另一个平面内；下搅拌组件9包括第二共点球面四杆机构；第二共点球面四杆机构中的四个转动轴线中，有且只有三条轴线位于一个平面内；衔接组件10包括球头1001；衔接组件10的两端各设置有一个球头1001；衔接组件10第一端的球头1001与第一共点球面四杆机构球铰连接；衔接组件10第二端的球头1001与第二共点球面四杆机构球铰连接；第一共点球面四杆机构、第二共点球面四杆机构和衔接组件10共同组成一个并联式共点球面机构。

如图4、图5和图6所示，在本发明的实施例一或实施例二中，第一共点球面四杆机构包括螺杆801、第一支座806、第二支座807、第一正交轴808、第一套筒809、正交支座811、第一球支座815；第一支座806与盖板7固定连接；螺杆801转动安装在第一支座806上；螺杆801上设置有四个圆周均布的滑槽80101；第二支座807固定安装在螺杆801上；第一套筒809铰接在第二支座807上；正交支座811的第一方向铰接在第一支座806上；第一正交轴808的第一端滑动安装在第一套筒809内；第一正交轴808的第二端和第四端铰接在正交支座811的第二方向上；正交支座811的第一方向和第二方向互相垂直；第一球支座815固定安装在第一正交轴808的第三端；第一球支座815用于与球头1001铰接构成球铰副；优选地，支板804固定安装在第一支座806上；支板804两侧各固定安装有一个中空电机803；支板804上侧的中空电机803的输出轴上固定安装有一个第一螺套802；支板804下侧的中空电机803的输出轴上固定安装有一个第二螺套805；第一螺套802滑动套设在螺杆801上；第一螺套802内设置有与滑槽80101数量相同的、圆周均布的滑键80201；滑键80201用于与滑槽80101滑动配合；第二螺套805旋转套设在螺杆801上；第二螺套805内设置有与螺杆801配合的螺纹；优选地，正交支座811第一方向的两端各固定安装有一个第一侧板812；第一正交轴808的第二端和第四端上各固定安装有一个第三侧板814；第一正交轴808的第三端上固定安装有六个圆周均布的第二侧板813；波浪板810为波浪形；正交支座811第二方向的两端各固定安装有一个波浪板810。

如图7和图8所示，在本发明的实施例一或实施例二中，第二共点球面四杆机构包括支撑环901、第三支座902、第二正交轴903、立杆905、第二球支座907、第四支座908；支撑环901分别与第一箱体1和第二箱体4固定连接；支撑环901的两端各铰接有一个第三支座902；两个第三支座902关于支撑环901的中心点呈中心对称的关系；第二正交轴903的第一端和第三端分别与两个第三支座902铰接；第四支座908铰接在支撑环901上；第二正交轴903的第二端和第四端分别铰接在第四支座908两侧；立杆905固定安装在第二正交轴903上；第二球支座907固定安装在立杆905上；第二球支座907用于与球头1001铰接构成球铰副；优选地，四个个针齿棒904圆周均布地固定安装在第二正交轴903上；立杆905上固定安装有两个第四侧板906；法兰盘909固定安装在支撑环901上；步进电机910固定安装在法兰盘909上；步进电机910的输出轴与一个第三支座902固定连接；第一涡扇911固定安装在第四支座908上。

如图9所示，实施例一中的衔接组件10还包括导杆1002、第二涡扇1003、第二套筒1004；导杆1002第一端和第二套筒1004第一端各与一个球头1001固定连接；导杆1002第二端与第二套筒1004第二端滑动连接；第二涡扇1003固定安装在第二套筒1004上。

如图10所示，实施例二中的衔接组件10还包括弹簧1005、第二涡扇1003、衔接柱1006；衔接柱1006两端各与一个弹簧1005的第一端固定连接；每个弹簧1005的第二端与一个球头1001固定连接；第二涡扇1003固定安装在衔接柱1006上。

本发明的工作原理：本发明使用时，先通过控制面板3设置两个中空电机803和一个步进电机910的转动，然后通过漏斗6向第一箱体1和第二箱体4内填料。

中空电机803带动第一螺套802和第二螺套805转动，可实现不同的运动效果：当第一螺套802转动、第二螺套805不动时，螺杆801一边转动一边沿着自身轴线移动；当第一螺套802不动、第二螺套805转动时，螺杆801只有沿着自身轴线的往复运动；当第一螺套802与第二螺套805转速相同时，螺杆801只有转动没有移动；其他情况，螺杆801既有转动又有移动。螺杆801移动时，可调节第一正交轴808的摆角；螺杆801转动时，可驱动第一球支座815的球心做圆周运动，此时，第一正交轴808和正交支座811做周期运动，可带动波浪板810、第一侧板812、第二侧板813和第三侧板814做周期性的摆动，从而在不同方向上对第一箱体1内的工业用料进行搅拌。

由于螺杆801既可转动又可移动，故第一球支座815的球心的工作空间为一个环面。

步进电机910带动一侧的第三支座902转动时，驱动第二正交轴903转动，第二正交轴903驱动第四支座908在支撑环901内往复转动，从而带动第一涡扇911往复转动；第二正交轴903运动时，会带动四个针齿棒904周期性摆动，针齿棒904上带有等距分布的针齿；同时，立杆905随着第二正交轴903运动，会驱动第四侧板906和第二球支座907运动，由于第二共点球面四杆机构的运动性质，第二球支座907的球心的运动轨迹形似数字8；第一涡扇911、针齿棒904、第四侧板906用于搅动工业用料。

衔接组件10两端分别通过球头1001与第一球支座815和第二球支座907铰接，第一球支座815和第二球支座907运动时，会带动衔接组件10做复合运动，即环面运动与形似数字8的运动的并联运动，从而带动第二涡扇1003，搅动工业用料。

衔接组件10需要满足可伸缩的特性，故而在实施例一中，如图9所示，采用导杆1002与第二套筒1004滑动连接的方式；在实施例二中，如图10所示，采用弹簧1005作为中介，不仅可实现轴向伸缩，还可根据工业用料的阻尼实现扭动动作。

通过控制面板3设定搅拌模式和时间，当第一箱体1和第二箱体4内的工业用料被搅拌完后，通过手动拧球阀5，可通过第二箱体4，向下漏出搅拌的成品。

本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。