CN102172912A - 一种二自由度并联操作手 - Google Patents

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沈惠平
马正华
邓嘉鸣
段锁林
朱小蓉
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一种二自由度并联操作手，它由上动平台(1)、通过左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)、一条被动支链和下静平台(0)连接，其特征是左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)结构相同，为转动副(R)—转动副(R)—移动副(P)的串联结构，即构件一(2)的一端以转动副一(R1)连接上动平台(1)，另一端以转动副二(R2)连接构件二(4)，而构件二(4)又以移动副一(P3)连接在下静平台(0)上；被动支链的结构为二个低副的串接，即构件三(5)以低副一(R7)与上动平台(1)连接后，又以低副二(P8)连接在下静平台(0)上。该并联操作手具有结构紧凑、运动灵活、刚度好、定位精度高、制造成本低等优点，能实现任意平面操作。

Description

一种二自由度并联操作手
技术领域
本发明涉及一种平面型数控并联运动操作装备，具体地说是为数控切削加工、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、制造成本低的平面型数控操作，例如金属切削加工、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】等)，工作空间小；申请人发明的二种平面二自由度滑块驱动型大范围作业数控型并联运动操作装备(专利文献【200910181312.6】、【200910181313.0】)，但需要调节杆长才能实现大工作空间。本发明提供另一种无需调节杆长就易实现大工作空间的、滑块和伺服电机同时驱动的平面型数控并联运动操作装备，其结构简单、操作容易、制造成本低。
发明内容
本发明的目的是要发明一类二自由度并联操作手，第一种结构是：它由上动平台(1)、通过左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)、一条被动支链和下静平台(0)连接，其特征是左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)结构相同，为转动副(R)—转动副(R)—移动副(P)的串联结构，即构件一(2)的一端以转动副一(R1)连接上动平台(1)，另一端以转动副二(R2)连接构件二(4)，而构件二(4)又以移动副一(P3)连接在下静平台(0)上；被动支链的结构为二个低副的串接，即构件三(5)以低副一(R7)与上动平台(1)连接后，又以低副二(P8)连接在下静平台(0)上。
第二种结构的二自由度并联操作手，它由上动平台(1)、通过左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)、一条被动支链和下静平台(0)连接，其特征是左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)结构相同，为转动副(R)—移动副(P)—转动副(R)的串联结构，即构件一(2)的一端以转动副一(R1)连接上动平台(1)，另一端以移动副一(P2)连接构件二(4)，而构件二(4)又以转动副二(R3)连接在下静平台(0)上，被动支链的结构为二个低副的串接，即构件三(5)以低副一(R7)与上动平台(1)连接后，又以低副二(R8)连接在下静平台(0)上。
第三种结构的二自由度并联操作手，它由上动平台(1)、通过左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)、一条被动支链和下静平台(0)连接，其特征是左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)结构相同，为转动副(R)—转动副(R)—移动副(P)的串联结构，即其构件一(2)的一端铰接在一起后又和上动平台(1)上的一点构成复合铰链(R1)，另一端以转动副一(R2)连接构件二(4)，而构件二(4)又以移动副二(P2)连接在下静平台(0)上；被动支链的结构为二个低副的串接，即构件三(5)以低副一(R7)与上动平台(1)连接后，又以低副二(P8)连接在下静平台(0)上。
第四种结构的的二自由度并联操作手，它由上动平台(1)、通过左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)、一条被动支链和下静平台(0)连接，其特征是左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)结构相同，为转动副(R)—移动副(P)—转动副(R)的串联结构，即其构件一(2)的一端铰接在一起后又和上动平台(1)上的一点构成复合铰链(R1)，另一端以移动副一(P2)连接构件二(4)，而构件二(4)又以转动副二(R3)连接在下静平台(0)上；被动支链的结构为二个低副的串接，即构件三(5)以低副一(R7)与上动平台(1)连接后，又以低副二(R8)连接在下静平台(0)上。
该装置的优点是：结构简单、大工作空间易实现，且制造容易、操作简便，能实现二维数控加工与产业操作。
附图说明
附图1为本发明实施例第一种结构的示意图。
附图2为本发明实施例第二种结构的示意图。
附图3为本发明实施例第三种结构的示意图。
附图4为本发明实施例第四种结构的示意图。
具体实施方式
附图1为本发明实施例第一种结构的示意图。它由上动平台(1)、通过左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)、一条被动支链和下静平台(0)连接，其特征是左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)结构相同，为转动副(R)—转动副(R)—移动副(P)的串联结构，即构件一(2)的一端以转动副一(R1)连接上动平台(1)，另一端以转动副二(R2)连接构件二(4)，而构件二(4)又以移动副一(P3)连接在下静平台(0)上；被动支链的结构为二个低副的串接，即构件三(5)以低副一(R7)与上动平台(1)连接后，又以低副二(P8)连接在下静平台(0)上。
附图2为本发明实施例第二种结构的示意图。它由上动平台(1)、通过左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)、一条被动支链和下静平台(0)连接，其特征是左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)结构相同，为转动副(R)—移动副(P)—转动副(R)的串联结构，即构件一(2)的一端以转动副一(R1)连接上动平台(1)，另一端以移动副一(P2)连接构件二(4)，而构件二(4)又以转动副二(R3)连接在下静平台(0)上，被动支链的结构为二个低副的串接，即构件三(5)以低副一(R7)与上动平台(1)连接后，又以低副二(R8)连接在下静平台(0)上。
附图3为本发明实施例第三种结构的示意图。它由上动平台(1)、通过左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)、一条被动支链和下静平台(0)连接，其特征是左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)结构相同，为转动副(R)—转动副(R)—移动副(P)的串联结构，即其构件一(2)的一端铰接在一起后又和上动平台(1)上的一点构成复合铰链(R1)，另一端以转动副一(R2)连接构件二(4)，而构件二(4)又以移动副二(P2)连接在下静平台(0)上；被动支链的结构为二个低副的串接，即构件三(5)以低副一(R7)与上动平台(1)连接后，又以低副二(P8)连接在下静平台(0)上。
附图3为本发明实施例第三种结构的示意图。它由上动平台(1)、通过左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)、一条被动支链和下静平台(0)连接，其特征是左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)结构相同，为转动副(R)—移动副(P)—转动副(R)的串联结构，即其构件一(2)的一端铰接在一起后又和上动平台(1)上的一点构成复合铰链(R1)，另一端以移动副一(P2)连接构件二(4)，而构件二(4)又以转动副二(R3)连接在下静平台(0)上；被动支链的结构为二个低副的串接，即构件三(5)以低副一(R7)与上动平台(1)连接后，又以低副二(R8)连接在下静平台(0)上。
这里的操作器可以是切削铣刀、钻头、割刀、刻刀，又可以是测量头、喷枪、焊枪等；使驱动杆1转动的可以是任何伺服电机或伺服液压马达，而使驱动滑块3作直线运动的可以是滚珠丝杠、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、工作空间大、操作方便，为一种适合于加工、各种产业操作的新型高效数控装置。

Claims (4)

1.一种二自由度并联操作手，它由上动平台(1)、通过左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)、一条被动支链和下静平台(0)连接，其特征是左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)结构相同，为转动副(R)—转动副(R)—移动副(P)的串联结构，即构件一(2)的一端以转动副一(R1)连接上动平台(1)，另一端以转动副二(R2)连接构件二(4)，而构件二(4)又以移动副一(P3)连接在下静平台(0)上；被动支链的结构为二个低副的串接，即构件三(5)以低副一(R7)与上动平台(1)连接后，又以低副二(P8)连接于下静平台(0)。
2.按权利要求1所述的二自由度并联操作手，它由上动平台(1)、通过左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)、一条被动支链和下静平台(0)连接，其特征是左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)结构相同，为转动副(R)—移动副(P)—转动副(R)的串联结构，即构件一(2)的一端以转动副一(R1)连接上动平台(1)，另一端以移动副一(P2)连接构件二(4)，而构件二(4)又以转动副二(R3)连接在下静平台(0)上，被动支链的结构为二个低副的串接，即构件三(5)以低副一(R7)与上动平台(1)连接后，又以低副二(R8)连接在下静平台(0)上。
3.按权利要求1所述的二自由度并联操作手，它由上动平台(1)、通过左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)、一条被动支链和下静平台(0)连接，其特征是左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)结构相同，为转动副(R)—转动副(R)—移动副(P)的串联结构，即其构件一(2)的一端铰接在一起后又和上动平台(1)上的一点构成复合铰链(R1)，另一端以转动副一(R2)连接构件二(4)，而构件二(4)又以移动副二(P2)连接在下静平台(0)上；被动支链的结构为二个低副的串接，即构件三(5)以低副一(R7)与上动平台(1)连接后，又以低副二(P8)连接在下静平台(0)上。
4.按权利要求1所述的二自由度并联操作手，它由上动平台(1)、通过左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)、一条被动支链和下静平台(0)连接，其特征是左主动支链(Ⅰ)、右主动支链(Ⅱ)结构相同，为转动副(R)—移动副(P)—转动副(R)的串联结构，即其构件一(2)的一端铰接在一起后又和上动平台(1)上的一点构成复合铰链(R1)，另一端以移动副一(P2)连接构件二(4)，而构件二(4)又以转动副二(R3)连接在下静平台(0)上；被动支链的结构为二个低副的串接，即构件三(5)以低副一(R7)与上动平台(1)连接后，又以低副二(R8)连接在下静平台(0)上。
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