CN101612704B - 一种平面型数控加工操作装备 - Google Patents

Abstract

一种平面型数控加工操作装备，包括二个固定导轨(KK′、LL′)、滑块一(S)、滑块二(T)、主连杆(1)、辅连杆(2)、末端操作器(P)、作业平台(M)以及机架(Q)；辅连杆(2)的一端与主连杆(1)用转动副(B)连接后，其另一端与滑块一(S)用转动副(A)连接，而主连杆(1)的一端固定安装末端操作器(P)，另一端与滑块二(T)用转动副(C)连接；滑块一(S)、滑块二(T)分别与二固定导轨(KK′、LL′)构成移动副。二个固定导轨(KK′、LL′)水平地平行布置于同一铅垂面内且相距L₀，作业平台(M)的高度位置位于二固定导轨(KK′、LL′)之间；辅连杆(2)的长度等于主连杆(1)上转动副(B)与转动副(C)之间的长度；同时，各转动副的轴线相互平行且均平行于二个固定导轨组成的平面。该装置结构简单、制造容易，为一种能大范围加工、操作的新型高效数控装置。

Description

一种平面型数控加工操作装备

技术领域

本发明涉及一种平面型数控加工操作装备，具体地说是为大范围切削加工、各种产业操作提供一种新型高效的数控装置。

背景技术

工业上往往需要各种结构简单、制造成本低的大范围平面型数控操作，例如大范围金属切削加工、焊接、非金属材料切割、测量、喷涂、雕刻等作业，已有的串联机器人操作手结构复杂、刚性差、动态响应性能差，而一般的并联操作手，包括二滑块在同一导轨上的各种二自由度平面操作手(如专利申请文献【200420083801.0】、【200710177514.4】)，工作空间小，为此，需要发明提供结构简单、操作容易、制造成本低的大范围作业平面型数控加工操作方法及其装备。

发明内容

本发明的目的是要发明一种大范围作业数控型加工操作装备，它包括二个固定导轨、滑块一、滑块二、主连杆、辅连杆、末端操作器、作业平台以及机架，辅连杆的一端与主连杆用转动副连接后，其另一端与滑块一用转动副连接，而主连杆的一端固定安装末端操作器，另一端与滑块二用转动副连接；滑块一与固定导轨构成移动副，滑块二与固定导轨构成移动副；二个固定导轨水平地平行布置于同一铅垂面内且相距L₀，所述作业平台的高度位置位于二固定导轨之间；且辅连杆的长度等于主连杆上二个转动副之间的长度；同时，各转动副的轴线相互平行且均平行于二个固定导轨组成的平面。装置的优点是：结构简单、制造容易、操作简便，能实现各种大范围数控加工与产业操作。

附图说明

附图1为本发明的一种实施例结构的三个视图示意图。

附图2为本发明的实施例的平面操作原理图。

附图3为本发明的实施例的平面操作工作空间示意图。

具体实施方式

附图1为本发明用于平面型大范围加工操作的一个实施例，它包括固定导轨一KK′、固定导轨二LL′、滑块一S、滑块二T、主连杆1、辅连杆2、末端操作器P、作业平台M以及机架Q，辅连杆2的一端与主连杆1用转动副一B连接后，其另一端与滑块一S用转动副三A连接，而主连杆1的一端固定安装末端操作器P，另一端与滑块二T用转动副二C连接；滑块一S与固定导轨一KK′构成移动副，滑块二T与固定导轨二LL′构成移动副；固定导轨一KK′与固定导轨二LL′水平地平行布置于同一铅垂面内且相距L₀，所述作业平台M的高度位置位于固定导轨一KK′、固定导轨二LL′之间，且辅连杆2的长度等于主连杆1上转动副一B与转动副二C之间的长度；同时，各转动副的轴线相互平行且均平行于二个固定导轨组成的平面。

其工作原理可按如图2(a)～图2(g)所示的流程这样阐述：

1)当构型A-B-C三点顺时针布置时，控制二滑块S、T，取不同的速度V_S、V_T时，主连杆1上末端操作器P的作业轨迹曲线mm′为左上凸向，如图2(a)所示；

2)当控制二滑块S、T的速度相等，即V_S＝V_T时，则末端操作器P历经长距离直线轨迹m′m′，直线轨迹m′m′离开平行固定导轨一KK′(LL′)的距离l，取决于主连杆1与辅连杆2之间的夹角θ(定义为从辅连杆2逆时针绕至主连杆1之间的夹角)，当θ＝0°时为最大，即l_max＝AB+BP，如图2(b)所示；

3)当θ＝0°即主连杆1与辅连杆2重叠共线时，如图2(b)所示，通过控制二滑块S、T左右交错位置，可实现从X₁OY₁区域(图3)上的构型A-B-C顺时针布置(图2(a))，转换为Y₁OX₂区域(图3)上的A-B-C逆时针布置，如图2(c)所示，继续控制二滑块S、T，取不同的速度V_S、V_T时，从而使末端操作器P的作业轨迹曲线m′m为右上凸向，这样该装备能在以X₁-O-X₂为轴线的整个上半部作业区域内完全工作，如图3所示；

4)当θ＝180°，即主连杆1与辅连杆2拉直共线时，如图2(d)所示，在此位置上通过控制主连杆1或辅连杆2，使其越过重叠线A-B-C至下半部，为的使该装备能在以X₁-O-X₂为轴线的下半部作业区域(图3)内工作；

5)此时，如图2(e)，构型A-B-C三点顺时针布置，同样地，控制二滑块S、T的速度，分别当V_S≠V_T时，使末端操作器P的作业轨迹曲线nn′为右下凸向；当V_S＝V_T时，历经长距离直线n′n′，直线轨迹n′n′离开平行固定导轨一KK′(LL′)的最大距离为AB+BP，如图2(f)所示，θ＝0°；此时，主连杆1与辅连杆2再次重叠共线，在此位置上可控制二滑块S、T再次左右交错位置，完成从X₂OY₂区域上的构型A-B-C顺时针布置(图2(e)所示)，转换为X₁OY₂区域上的构型A-B-C逆时针布置，最后实现轨迹曲线n′n为左下凸向，如图2(g)所示，这样，该装备又实现了在以X₁-O-X₂为轴线的整个下半部作业区域内的完全作业工作，如图3所示。

于是，按从图2(a)～图2(g)的上述操作原理和流程，该装备可实现一个较大工作空间的作业平面区域，如图3所示。

上述二个实施例中的末端操作器P可以是切削铣刀、钻头、割刀、刻刀，又可以是测量头、喷枪、焊枪等；驱动二个滑块S、T作直线运动的既可以是滚珠丝杠、同步带、直线电机或数字式液气压推杆等直线运动装置。

综上可知，该装置结构简单、制造容易，操作方便，为一种适合于大范围加工、各种产业操作的新型高效数控装置。

Claims (1)

1.一种平面型数控加工操作装备，包括固定导轨一(KK′)、固定导轨二(LL′)、滑块一(S)、滑块二(T)、主连杆(1)、辅连杆(2)、末端操作器(P)、作业平台(M)以及机架(Q)，辅连杆(2)的一端与主连杆(1)用转动副一(B)连接后，其另一端与滑块一(S)用转动副三(A)连接，而主连杆(1)的一端固定安装末端操作器(P)，另一端与滑块二(T)用转动副二(C)连接；滑块一(S)与固定导轨一(KK′)构成移动副，滑块二(T)与固定导轨二(LL′)构成移动副，其特征是所述固定导轨一(KK′)、固定导轨二(LL′)水平地平行布置于同一铅垂面内且相距L0，所述作业平台(M)的高度位置位于固定导轨一(KK′)、固定导轨二(LL′)之间，且辅连杆(2)的长度等于主连杆(1)上转动副一(B)与转动副二(C)之间的长度；同时，各转动副的轴线相互平行且均平行于二个固定导轨组成的平面。

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