基于空間三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的茶葉篩分的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于空間三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的茶葉篩分機(jī)，其包括篩框、驅(qū)動(dòng)支鏈、從動(dòng)支鏈、冗余驅(qū)動(dòng)支鏈、定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的3條驅(qū)動(dòng)支鏈分別以球副、虎克鉸與動(dòng)、定平臺(tái)相連，移動(dòng)副為驅(qū)動(dòng)副。中間恰約束從動(dòng)支鏈與定平臺(tái)固定，與動(dòng)平臺(tái)以球副相連。另一條支鏈在初始狀態(tài)下與動(dòng)平臺(tái)共面，一端與機(jī)架聯(lián)接，另一端與動(dòng)平臺(tái)聯(lián)接；篩框通過三條連桿與動(dòng)平臺(tái)固接。本發(fā)明繞篩面徑向的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度可將茶葉拋離篩面，實(shí)現(xiàn)分層，同時(shí)，繞篩面法向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度具有分散及透篩的功能。實(shí)際應(yīng)用中，將三個(gè)自由度組合使用，即分散、分層和透篩三個(gè)過程同時(shí)進(jìn)行，可較大幅度的提高茶葉的篩分效率。
【專利說明】基于空間三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的茶葉篩分機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種茶葉篩分機(jī)構(gòu)，尤其涉及基于空間三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的茶葉篩分機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]茶葉精加工是一項(xiàng)非常繁雜的工作，每一個(gè)茶葉單體一般都要經(jīng)過十幾道或者更多的工序才能保證最終得到的茶葉質(zhì)量，其中篩分工序是茶葉精加工過程中非常重要的工序，為了可以使生產(chǎn)出來的茶葉質(zhì)量較為均勻，通常要進(jìn)行篩分，茶葉篩分過程主要可分為茶葉的分散、分層、透篩等三個(gè)過程。目前在茶葉加工行業(yè)中對(duì)茶葉篩分使用較多的茶葉篩分裝置采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，但這種裝置只能提供單自由度平動(dòng)，由于運(yùn)動(dòng)自由度少，很難使茶葉在篩面上快速均布，從而減小了茶葉與篩面的接觸面積，同時(shí)，由于篩框做平面運(yùn)動(dòng)，使得茶葉難以彈起，對(duì)于茶葉的分層能力不足，直接影響茶葉篩分的效率。
[0003]中國(guó)專利申請(qǐng)CN102327870A公開了一種四自由度混聯(lián)振動(dòng)篩，由底座、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、支架、中間平臺(tái)、Y左支鏈、Y右支鏈、X前支鏈、X后支鏈和篩箱組成。底座上方布置一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；支架的底部安裝在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)上，支架上端與中間平臺(tái)固連；篩箱布置在中間平臺(tái)的上方，在篩箱和中間平臺(tái)之間聯(lián)接有Y右支鏈、X前支鏈、Y左支鏈和X后支鏈，篩箱、中間平臺(tái)及連接它們的四個(gè)支鏈組成一個(gè)4SPR結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該發(fā)明專利執(zhí)行機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，且振動(dòng)自由度之間的連續(xù)性不足。
[0004]中國(guó)專利申請(qǐng)CN102773856A公開了一種轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)單獨(dú)控制的空間五自由度機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、第一運(yùn)動(dòng)支鏈、第二運(yùn)動(dòng)支鏈、第三運(yùn)動(dòng)支鏈、第四運(yùn)動(dòng)支鏈、第五運(yùn)動(dòng)支鏈、平動(dòng)臺(tái)以及球面運(yùn)動(dòng)鏈。所述第一運(yùn)動(dòng)支鏈、第二運(yùn)動(dòng)支鏈和第三運(yùn)動(dòng)支鏈共同驅(qū)動(dòng)平動(dòng)臺(tái)做三維平動(dòng)運(yùn)動(dòng)；所述第四運(yùn)動(dòng)支鏈和第五運(yùn)動(dòng)支鏈共同驅(qū)動(dòng)球面運(yùn)動(dòng)鏈運(yùn)動(dòng)，球面運(yùn)動(dòng)鏈可實(shí)現(xiàn)繞球心的兩維轉(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)需要單獨(dú)控制支鏈，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于空間三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的茶葉篩分機(jī)，繞篩面法向方向的大范圍轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)茶葉的分散與透篩；繞篩面徑向的微調(diào)轉(zhuǎn)動(dòng)可將茶葉拋離篩面實(shí)現(xiàn)分層，分散和透篩三個(gè)過程同時(shí)進(jìn)行，三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行起到翻轉(zhuǎn)茶葉的效果，破壞茶葉層疊形態(tài)，有利于茶葉分層，提高茶葉篩分效率，縮短篩分時(shí)間。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案:
[0007]一種基于空間三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的茶葉篩分機(jī)，包括定平臺(tái)、五條并聯(lián)運(yùn)動(dòng)支鏈、動(dòng)平臺(tái)、篩框、收集容器和機(jī)架，所述定平臺(tái)、五條并聯(lián)運(yùn)動(dòng)支鏈和動(dòng)平臺(tái)組成三轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)；其中三條運(yùn)動(dòng)支鏈為兩端鉸接點(diǎn)，兩端鉸接點(diǎn)沿著定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)成圓形均勻分布，且該三條運(yùn)動(dòng)支鏈的上端分別通過虎克鉸與定平臺(tái)聯(lián)接，下端分別通過球鉸與動(dòng)平臺(tái)聯(lián)接，第四條運(yùn)動(dòng)支鏈在初始狀態(tài)下與動(dòng)平臺(tái)共面，一端通過胡克鉸與機(jī)架聯(lián)接，另一端通過球鉸與動(dòng)平臺(tái)聯(lián)接；前述的四條運(yùn)動(dòng)支鏈上的移動(dòng)副為驅(qū)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)副采用伺服電機(jī)或伺服直線液壓缸驅(qū)動(dòng)；第五條運(yùn)動(dòng)支鏈為中間恰約束從動(dòng)支鏈，該從動(dòng)支鏈上端固定于定平臺(tái)中心，下端與動(dòng)平臺(tái)中心通過球鉸相連；所述篩框位于動(dòng)平臺(tái)下部，且通過三條連桿與動(dòng)平臺(tái)固接，定平臺(tái)與機(jī)架固接，收集容器置于篩框正下方。所述機(jī)架置于整個(gè)篩分機(jī)的最外部。所述篩框在水平方向具有角速度，按照預(yù)設(shè)速度、預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行大范圍往返平面轉(zhuǎn)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)茶葉的分散與透篩功能，使得茶葉迅速分散；在豎直方向上具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，設(shè)計(jì)點(diǎn)由最低位置向上運(yùn)動(dòng)到中間速度最大位置的過程，處于設(shè)計(jì)點(diǎn)的茶葉與篩拍一起加速，繼續(xù)向上為減速過程。當(dāng)設(shè)計(jì)點(diǎn)加速度a小于等于重力加速度g,即g時(shí),處于設(shè)計(jì)點(diǎn)處的茶葉與篩框一起運(yùn)動(dòng)；當(dāng)a > g時(shí)，處于設(shè)計(jì)點(diǎn)處的茶葉與篩框分離，茶葉被拋離篩面，實(shí)現(xiàn)分層功能；同時(shí)設(shè)計(jì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)到速度為O時(shí)，加速度最大，速度變化最快，適合茶葉的拋離。
[0008]所述設(shè)計(jì)點(diǎn)為篩面任意點(diǎn)。
[0009]所述伺服電機(jī)或伺服直線液壓缸均與控制系統(tǒng)相連。
[0010]本發(fā)明與CN102327870A相比，能夠克服其振動(dòng)篩執(zhí)行機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，且振動(dòng)自由度之間的連續(xù)性不足的技術(shù)缺陷。本發(fā)明與CN102773856A相比，通過添加冗余驅(qū)動(dòng)方式消除工作空間奇異性，具有良好的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能。
[0011]本發(fā)明繞篩面法向方向，按照預(yù)設(shè)速度、預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行大范圍往返平面轉(zhuǎn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)茶葉的分散與透篩功能；同時(shí)，繞篩面兩個(gè)垂直徑向具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，通過微調(diào)轉(zhuǎn)動(dòng)可將茶葉拋離篩面，實(shí)現(xiàn)分層。實(shí)際應(yīng)用中，通過控制系統(tǒng)將三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度組合使用，即分散、分層和透篩三個(gè)過程同時(shí)進(jìn)行，可較大幅度的提高茶葉的篩分效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明的并聯(lián)篩分機(jī)構(gòu)示意圖；
[0014]圖中，I定平臺(tái)；2第一驅(qū)動(dòng)支鏈；3第二驅(qū)動(dòng)支鏈；8第三驅(qū)動(dòng)支鏈；7從動(dòng)支鏈；6冗余驅(qū)動(dòng)支鏈；4動(dòng)平臺(tái)；5篩框；9收集容器；10機(jī)架辦、U2、U3> U4均為虎克鉸；Pp p2、p3、P4均為移動(dòng)副；Sp S2、S3、S4、S5均為球鉸。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方法。
[0016]如圖1所示，一種三自由度純轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)茶葉篩分機(jī)，由定平臺(tái)1，三個(gè)驅(qū)動(dòng)支鏈2、3、8，從動(dòng)支鏈7、冗余支鏈6和動(dòng)平臺(tái)4組成三轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)；篩框5與并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)4固接；冗余驅(qū)動(dòng)支鏈6和虎克鉸U4與機(jī)架10固接；收集容器9置于篩框5正下方。如圖2所示，第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)支鏈2、3、8 —端分別通過虎克鉸U” U2, U3與定平臺(tái)I聯(lián)接，另一端通過球鉸S。S2, S3與動(dòng)平臺(tái)4聯(lián)接；從動(dòng)支鏈7 —端與定平臺(tái)I固定，另一端通過球鉸S5與動(dòng)平臺(tái)聯(lián)接；冗余驅(qū)動(dòng)支鏈6 —端通過虎克鉸與定平臺(tái)I聯(lián)接，另一端通過球鉸S4與動(dòng)平臺(tái)聯(lián)接。在驅(qū)動(dòng)支鏈2、3、6、8上，驅(qū)動(dòng)移動(dòng)副Pp p2、p3、P4可以用伺服電機(jī)或伺服直線液壓缸等驅(qū)動(dòng)。伺服電機(jī)或伺服直線液壓缸均與控制系統(tǒng)相連。
[0017]篩框在水平方向具有角速度，按照預(yù)設(shè)速度、預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行大范圍往返平面轉(zhuǎn)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)茶葉的分散與透篩功能，使得茶葉迅速分散；在豎直方向上具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，設(shè)計(jì)點(diǎn)由最低位置向上運(yùn)動(dòng)到中間速度最大位置的過程，處于設(shè)計(jì)點(diǎn)的茶葉與篩拍一起加速，繼續(xù)向上為減速過程。當(dāng)設(shè)計(jì)點(diǎn)加速度a小于等于重力加速度g,即g時(shí),處于設(shè)計(jì)點(diǎn)處的茶葉與篩框一起運(yùn)動(dòng)；當(dāng)a > g時(shí)，處于設(shè)計(jì)點(diǎn)處的茶葉與篩框分離，茶葉被拋離篩面，實(shí)現(xiàn)分層功能；同時(shí)設(shè)計(jì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)到速度為O時(shí)，加速度最大，速度變化最快，適合茶葉的拋離。設(shè)計(jì)點(diǎn)為篩面任意點(diǎn)。
[0018]繞篩面法向方向，按照預(yù)設(shè)速度、預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行大范圍往返平面轉(zhuǎn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)茶葉的分散與透篩功能；同時(shí)，繞篩面兩個(gè)垂直徑向具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，通過微調(diào)轉(zhuǎn)動(dòng)可將茶葉拋離篩面，實(shí)現(xiàn)分層。實(shí)際應(yīng)用中，通過控制系統(tǒng)將三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度組合使用，即分散、分層和透篩三個(gè)過程同時(shí)進(jìn)行，可較大幅度的提高茶葉的篩分效率。
[0019]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于空間三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的茶葉篩分機(jī)，其特征在于，包括定平臺(tái)、五條并聯(lián)運(yùn)動(dòng)支鏈、動(dòng)平臺(tái)、篩框、收集容器和機(jī)架，所述定平臺(tái)、五條并聯(lián)運(yùn)動(dòng)支鏈和動(dòng)平臺(tái)組成三轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)；其中三條運(yùn)動(dòng)支鏈為兩端鉸接點(diǎn)，兩端鉸接點(diǎn)沿著定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)成圓形均勻分布，且該三條運(yùn)動(dòng)支鏈的上端分別通過虎克鉸與定平臺(tái)聯(lián)接，下端分別通過球鉸與動(dòng)平臺(tái)聯(lián)接，第四條運(yùn)動(dòng)支鏈在初始狀態(tài)下與動(dòng)平臺(tái)共面，一端通過胡克鉸與機(jī)架聯(lián)接，另一端通過球鉸與動(dòng)平臺(tái)聯(lián)接；前述的四條運(yùn)動(dòng)支鏈上的移動(dòng)副為驅(qū)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)副采用伺服電機(jī)或伺服直線液壓缸驅(qū)動(dòng)；第五條運(yùn)動(dòng)支鏈為中間恰約束從動(dòng)支鏈，該從動(dòng)支鏈上端固定于定平臺(tái)中心，下端與動(dòng)平臺(tái)中心通過球鉸相連；所述篩框位于動(dòng)平臺(tái)下部，且通過三條連桿與動(dòng)平臺(tái)固接，定平臺(tái)與機(jī)架固接，收集容器置于篩框正下方，所述機(jī)架置于整個(gè)篩分機(jī)的最外部，所述篩框在水平方向具有角速度，按照預(yù)設(shè)速度、預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行大范圍往返平面轉(zhuǎn)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)茶葉的分散與透篩功能，使得茶葉迅速分散；在豎直方向上具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，設(shè)計(jì)點(diǎn)由最低位置向上運(yùn)動(dòng)到中間速度最大位置的過程，處于設(shè)計(jì)點(diǎn)的茶葉與篩拍一起加速，繼續(xù)向上為減速過程。當(dāng)設(shè)計(jì)點(diǎn)加速度a小于等于重力加速度g，即a ( g時(shí)，處于設(shè)計(jì)點(diǎn)處的茶葉與篩框一起運(yùn)動(dòng)；當(dāng)a > g時(shí)，處于設(shè)計(jì)點(diǎn)處的茶葉與篩框分離，茶葉被拋離篩面，實(shí)現(xiàn)分層功能；同時(shí)設(shè)計(jì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)到速度為O時(shí)，加速度最大，速度變化最快，適合茶葉的拋離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的茶葉篩分機(jī)，其特征在于:所述設(shè)計(jì)點(diǎn)為篩面任意點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的茶葉篩分機(jī)，其特征在于:所述伺服電機(jī)或伺服直線液壓缸均與控制系統(tǒng)相連。
【文檔編號(hào)】B07B1/42GK104138835SQ201410337696
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】張艷偉, 周海棟, 徐豐, 崔國(guó)華, 張海強(qiáng) 申請(qǐng)人:河北工程大學(xué)