CN100513062C - 一种四自由度并联机构 - Google Patents

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Abstract

一种四自由度并联机构，它涉及一种并联机床用的四自由度并联机构。针对目前六自由度并联机构存在结构复杂，工作空间与机构的体积比较小，制造成本较高的问题。本发明的第一、二伸缩连杆的上端通过第一虎克铰(5)与固定平台(1)铰接，下端通过转动副(4)与运动平台(2)连接，第三、四伸缩连杆的上端通过第二虎克铰(8)与固定平台(1)铰接，下端通过球铰(9)与运动平台(2)铰接。本发明的运动平台可实现空间的三维移动和一维转动，在运动平台上或工作台上串联一个转动自由度，即可实现空间三维移动和两维转动的五自由度运动，完全可以替代传统的串联式多轴机床和六自由度并联机床来实现对空间复杂曲面零件的加工作业。

Description

一种四自由度并联机构
技术领域
本发明涉及一种并联机床用的四自由度并联机构。
背景技术
近十几年来，并联机床是国内外数控机床研究领域非常关注的热点课题。并联机床又称虚拟轴机床，是知识密集、智力密集、技术密集的机电一体化高技术产品，是并联机器人、数控机械、计算机控制、精密测量、数控加工等多学科应用技术的交叉。国内外的学者对其投入了大量的研究工作。
从国内外并联机床产品与技术发展的概况来看，前些年大多集中在六自由度并联机构的研究上。近些年来，少自由度并联机构得到了人们越来越多的重视，但大多集中在三自由度并联机构的研究上，而对于四、五自由度并联机构的研究则较少，致使可用做并联机床的四、五自由度并联机构的构形很少。目前国内外的并联机床产品大多采用Stewart六自由度并联机构来实现五轴运动，其结构复杂，工作空间与机构的体积比较小，并且因浪费了一个轴的驱动与传动装置而增加了制造成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种四自由度并联机构，它可解决目前六自由度并联机构存在结构复杂，工作空间与机构的体积比较小，制造成本高的问题。
本发明包括固定平台和运动平台；本发明还包括四个伸缩连杆；所述四个伸缩连杆中的第一伸缩连杆的上端和第二伸缩连杆的上端分别通过各自对应的第一虎克铰与固定平台铰接，所述两个第一虎克铰(5)的一级转动副轴线与Y轴平行，所述两个第一虎克铰的二级转动副轴线与X轴平行，X轴与Y轴互相垂直，所述四个伸缩连杆中的第三伸缩连杆的上端和第四伸缩连杆的上端分别通过各自对应的第二虎克铰与固定平台铰接，四个伸缩连杆中的第一伸缩连杆和第二伸缩连杆的下端分别通过各自对应的转动副与运动平台连接，所述四个伸缩连杆中的第三伸缩连杆的下端和第四伸缩连杆的下端分别通过各自对应的球铰与运动平台铰接。
本发明具有以下有益效果：一、本发明的四自由度并联机构与传统的串联式多轴机构相比，具有较好的刚度、精度和动态性能，且结构简单。二、本发明的四自由度并联机构与现有的六自由度并联机构相比，结构简单、制造成本低。三、本发明的四自由度并联机构的运动平台可实现空间的三维移动和一维转动，在运动平台上或工作台上串联一个转动自由度，即可实现空间三维移动和两维转动的五自由度运动，完全可以替代传统的串联式多轴机床和六自由度并联机床来实现对空间复杂曲面零件的加工作业，且为少自由度并联机构的理论和应用研究提供了一种新的结构形式。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式由固定平台1、运动平台2和四个伸缩连杆3组成；所述四个伸缩连杆3的上端分别与固定平台1铰接，四个伸缩连杆3中的第一伸缩连杆3-1和第二伸缩连杆3-2的下端分别通过各自对应的转动副4与运动平台2连接，四个伸缩连杆3中的第三伸缩连杆3-3和第四伸缩连杆3-4的下端分别与运动平台2铰接。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一伸缩连杆3-1的上端和第二伸缩连杆3-2的上端分别通过各自对应的第一虎克铰5与固定平台1铰接，所述两个第一虎克铰5的一级转动副轴线6与Y轴平行，所述两个第一虎克铰5的二级转动副轴线7与X轴平行，X轴与Y轴互相垂直，(坐标系的建立是：Y轴与两个第一虎克铰5的一级转动副轴线6方向平行，X轴在固定平台1的平面内，Z轴分别与X轴和Y轴垂直)，所述第三伸缩连杆3-3的上端和第四伸缩连杆3-4的上端分别通过各自对应的第二虎克铰8与固定平台1铰接，所述第三伸缩连杆3-3的下端和第四伸缩连杆3-4的下端分别通过各自对应的球铰9与运动平台2铰接，所述两个转动副4的轴线分别与X轴平行。如此设置，可实现运动平台2沿X轴、Y轴、Z轴的移动和绕X轴的转动。

Claims (2)

1、一种四自由度并联机构，其组成包括固定平台(1)和运动平台(2)；其特征在于它还包括四个伸缩连杆(3)；所述四个伸缩连杆(3)中的第一伸缩连杆(3-1)的上端和第二伸缩连杆(3-2)的上端分别通过各自对应的第一虎克铰(5)与固定平台(1)铰接，所述两个第一虎克铰(5)的一级转动副轴线(6)与Y轴平行，所述两个第一虎克铰(5)的二级转动副轴线(7)与X轴平行，X轴与Y轴互相垂直，所述四个伸缩连杆(3)中的第三伸缩连杆(3-3)的上端和第四伸缩连杆(3-4)的上端分别通过各自对应的第二虎克铰(8)与固定平台(1)铰接，四个伸缩连杆(3)中的第一伸缩连杆(3-1)和第二伸缩连杆(3-2)的下端分别通过各自对应的转动副(4)与运动平台(2)连接，所述四个伸缩连杆(3)中的第三伸缩连杆(3-3)的下端和第四伸缩连杆(3-4)的下端分别通过各自对应的球铰(9)与运动平台(2)铰接。
2、根据权利要求1所述的一种四自由度并联机构，其特征在于所述两个转动副(4)的轴线分别与X轴平行。
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