CN102941772A - 一种有约束链的少自由度的并联机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有约束链的少自由度的并联机构，是一种能够实现安装于动平台的切削刀具沿Z轴方向平动和沿X轴和Y轴方向的转动，主要结构包括动平台、静平台、电主轴式切削刀具、三条主动链以及一条约束链。主动链的一端通过虎克铰与静平台相连，另一端通过球铰链与动平台相连，通过1个或者2个主动链的伸长，另外2个或者1个主动链的缩短来使动平台发生转动；约束链一端通过虎克铰与静平台相连，另一端通过法兰固定在动平台上，伸缩杆的内轴装有对称的键保证整个并联机构不发生沿Z轴方向的转动。本发明通过简单的并联构型，能实现复杂机床才能实现的两个自由度的转动和一个自由度的平动，结构简单实用，具有高精度、高刚度等特点，成本较低，功能的实现主要依靠控制技术和相应软件研发，具有较高的开发与应用潜力。

Description

一种有约束链的少自由度的并联机构

技术领域

   本发明涉及到的并联机构，具体说是一种可以实现沿Z轴方向平动和沿X和Y轴方向转动的驱动装置，可用于复杂型面的雕刻加工装备中。

背景技术

现在，并联机构已经用于飞行模拟器、数控机床等，但是在雕刻加工中鲜有使用。现在国内外对采用并联机构实现雕刻加工的装置的研究鲜有报道，现在还没有成型的装有并联机构的雕刻机床用于木材、石材的加工。现有的雕刻机床只能沿X、Y、Z三个坐标方向的平动，并不能实现沿某个坐标轴方向的转动，这样会使复杂立体型面加工难度加大，会出现多次装夹，浪费加工时间。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明的目的是提供一种有约束链的少自由度的并联机构，该并联装置能够实现沿Z轴方向平动和沿X和Y轴方向转动。

   本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

   一种有约束链的少自由度的并联机构，其特征在于：包括动平台、静平台、电主轴切削刀具、三条主动链3与一条约束链(2),三条主动链3与动平台5、静平台9均是相同的连接方式，主动链(3)的一端通过虎克铰8与静平台9相连，另一端通过球铰链7与动平台5相连；约束链2的一端通过虎克铰10与静平台9相连，另一端通过套筒装置6与动平台5固定在一起；电主轴切削刀具12通过装夹装置11与动平台5固定住一起。所述约束链2应与动平台5固定，并与动平台5始终保持垂直。所述约束链2的伸缩杆中部分装有对称的导向键4，能够使整个并联机构不发生沿约束链2方向上的转动。主动链3是由伺服电机1驱动，通过变速传动机构与伸缩杆连接，通过滚柱丝杠连接将转动变为直线运动。电主轴切削刀具12的轴线应与动平台5的平面保持垂直，电主轴切削刀具12通过装夹装置11与动平台5连接，电主轴切削刀具12轴线与约束链2轴线重合。通过其中一个或两个主动链3中伸缩杆的伸长，另外两个或一个主动链3中的伸缩杆的缩短，带动动平台5的左右或者前后的摆动，从而带动电主轴切削刀具12的左右或者前后的摆动；通过主动链3中三伸缩杆不同程度的伸长或者缩短，带动动平台5的上下移动，从而带动电主轴切削刀具12的上下移动。

 本发明的优点和积极效果：

   一种有约束链的少自由度的并联机构，能实现结构复杂的机床才能实现的两个自由度的转动和一个自由度的平动，结构简单实用，具有高精度、高刚度等特点，成本较低，具有较高的市场价值。

附图说明

图1、图2、图3为本发明的一种有约束链的少自由度的并联机构的机构示意图；

   其中，1伺服电机、2约束链、3主动链、4导向键、5动平台、6套筒装置、7球铰链、8主动链虎克铰、9静平台、10、约束链虎克铰、11装夹装置、12电主轴式切削刀具。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详述。

   如图所示，本发明包括动平台5、静平台9、电主轴式切削刀具12、三条主动链3与一条约束链2，主动链的一端通过虎克铰8与静平台9相连，另一端通过球铰链7与动平台83相连；约束链2一端通过虎克铰10与静平台9相连，另外一端通过套筒装置6与动平台5相连。约束链2与通过套筒装置6与动平台5固定在一起，约束链2应与动平台5平面始终保持垂直；约束链2的伸缩杆上装有对称导向键4，保证整个并联机构不发生沿约束链方向的相对转动；电主轴式切削刀具12通过装夹装置11与动平台5保持固定，电主轴式切削刀具12轴线与动平台5平面始终保持垂直，电主轴式切削刀具13的轴线与约束链2的轴线保持重合；静平台9的平面与石材雕刻机床平面平行。

   本发明的工作原理：

   如图1所示，每个主动链3上带有各自的伺服电机1，伺服电机1主动转动，通过伸缩杆内的螺纹副将旋转运动转变为直线伸缩运动，这样其中一个或者二个主动链3的伸长，另外两个或者一个主动链3的缩短，实现动平台的左右或者前后的摆动，从而带动电主轴式切削刀具的左右或者前后的摆动；三个主动链3的不同距离让伸缩杆伸长或者缩短，带动动平台5沿约束链2方向伸长或者缩短，从而带动电主轴式切削刀具12的上下移动。

   本发明还可以用于其它有需要同类型运动的机械手或者其它机械装置。

Claims (6)

1.一种有约束链的少自由度的并联机构，其特征在于：包括动平台(5)、静平台(9)、电主轴切削刀具(12)、三条主动链(3)与一条约束链(2),三条主动链(3)与动平台(5)、静平台(9)均是相同的连接方式，主动链(3)的一端通过虎克铰(8)与静平台(9)相连，另一端通过球铰链(7)与动平台(5)相连；约束链(2)的一端通过虎克铰(10)与静平台(9)相连，另一端通过套筒装置(6)与动平台(5)固定在一起；电主轴切削刀具(12)通过装夹装置(11)与动平台(5)固定住一起。

2.按照权利要求1所述的并联机构，其特征在于：所述约束链(2)应与动平台(5)固定，并与动平台(5)始终保持垂直。

3.按照权利要求2所述的并联机构，其特征在于：所述约束链(2)的伸缩杆中部分装有对称的导向键(4)，能够使整个并联机构不发生沿约束链(2)方向上的转动。

4.按照权利要求1所述的并联机构，其特征在于：主动链(3)是由伺服电机(1)驱动，通过变速传动机构与伸缩杆连接，通过滚柱丝杠连接将转动变为直线运动。

5.按照权利要求1所述的并联机构，其特征在于:电主轴切削刀具(12)的轴线应与动平台(5)的平面保持垂直，电主轴切削刀具(12)通过装夹装置(11)与动平台(5)连接，电主轴切削刀具(12)轴线与约束链(2)轴线重合。

6.按照权利要求4所述的并联机构，其特征在于：通过其中一个或两个主动链(3)中伸缩杆的伸长，另外两个或一个主动链(3)中的伸缩杆的缩短，带动动平台(5)的左右或者前后的摆动，从而带动电主轴切削刀具(12)的左右或者前后的摆动；通过主动链(3)中三伸缩杆不同程度的伸长或者缩短，带动动平台(5)的上下移动，从而带动电主轴切削刀具(12)的上下移动。

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