CN103495973A - 一种三直线驱动的平面三自由度并联机构及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三直线驱动的平面三自由度并联机构，包括三个直线驱动器和五个铰链，其中两个铰链为上铰链，三个铰链为下铰链，三个下铰链均固定在地面或者设备机架上，每个下铰链均连接一个直线驱动器，下端连接外侧下铰链的两个直线驱动器的上端分别连接同侧的上铰链，下端连接中间下铰链的直线驱动器的上端连接任意一侧的上铰链，两个上铰链之间通过输出连杆连接。本并联机构用作自动炒菜机的翻炒机构或振动筛或振动试验台或传送机构或并联机器人。本发明是一种设计合理、结构巧妙、安装方便、易于实现且适用范围广的三直线驱动的平面三自由度并联机构，使用本并联机构能够保证驱动力的平均分布，保证输出平稳并能简化整体设备结构。
Description
技术领域
本发明涉及连杆驱动机构领域，尤其是一种三直线驱动的平面三自由度并联机构及其应用。
背景技术
目前，自动炒菜机的翻炒机构、振动筛、振动试验台、传送机构、并联机器人等机构中通常采用十字滑台或者平面内三自由度机构进行驱动，受结构的限制，现有的驱动机构在使用中存在以下缺陷：1、驱动力分布不均匀，输出稳定性差，影响整体设备的正常平稳运行；2、电线以及管线等需要随驱动机构运动，因此管线等不但使用的长度长，而且在运动中容易互相缠绕，必须增加管线移动装置来防止设备因管线缠绕而停止工作。3、结构复杂，零部件多，上一级系统的电机、滑轨、固定结构等零部件的重量都会作为下一级系统的负载，无效负载多，效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够保证输出稳定性、减少管线移动距离、保障整体设备平稳运行且能实现一个平面内三个自由度运行的三直线驱动的平面三自由度并联机构以及应用。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的：
一种三直线驱动的平面三自由度并联机构，其特征在于：包括三个直线驱动器和五个铰链，其中两个铰链为上铰链，三个铰链为下铰链，该三个下铰链均固定在地面或者设备机架上，每个下铰链均连接一个直线驱动器，其中下端连接外侧下铰链的两个直线驱动器的上端分别连接同侧的上铰链，下端连接中间下铰链的直线驱动器的上端可连接任意一侧的上铰链，该两个上铰链之间通过输出连杆连接。
而且，所述的三个下铰链的轴心位于同一轴线上。
而且，位于中间的下铰链与其中一个位于侧边的下铰链之间的距离等于或者不等于输出连杆的长度。
而且，所述的每个下铰链均铰装一个下连杆，每个下连杆均与各自的直线驱动器的下端连接。
而且，所述的直线驱动器为直线气缸或者液压缸或者电推杆或者电缸。
一种三直线驱动的平面三自由度并联机构的应用，其特征在于：本并联机构用作自动炒菜机的翻炒机构或者振动筛或者振动试验台或者传送机构或者并联机器人。
本发明的优点和积极效果是：
1、本并联机构主要由三个直线驱动器和五个铰链构成，其中三个直线运动机构负责驱动整个机构进行驱动，本并联机构可将三个直线运动转变成了一个平面内的所有三个自由度的运动，其结构简单、成本低。
2、本并联机构结构稳定，有利于驱动力的平均分布、提高输出的稳定性、保证整体设备的正常平稳运行。
3、本并联机构当使用气压、液压、电推杆驱动时，可以将进出气、液口，电线设置在下方，减少管线在机构运动时的移动量，防止气、液管线互相缠绕。
4、本并联机构相较传动的十字滑台、平面内三自由度机构等大大减少了电线、管线的移动距离，可以简化甚至去掉传动机构的线路移动、保护装置。
5、本并联机构适用于需要平面内所有三自由度的场合，尤其是：自动炒菜机的翻炒机构、振动筛、振动试验台、传送机构以及并联机器人等等。
6、本发明是一种设计合理、结构巧妙、安装方便、无效负载少、易于实现且适用范围广的三直线驱动的平面三自由度并联机构，使用本并联机构能够保证驱动力的平均分布，保证输出平稳并能简化整体设备结构。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是本发明的使用示意图一；
图3是本发明的使用示意图二。
具体实施方式
下面结合附图详细叙述本发明的实施例；需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种三直线驱动的平面三自由度并联机构，包括三个直线驱动器3、7、8和五个铰链，其中两个铰链为上铰链1、2，三个铰链为下铰链4、5、6，该三个下铰链均固定在地面或者设备机架上，三个下铰链的轴心位于同一轴线上。
每个下铰链均连接一个直线驱动器，其具体结构为：每个下铰链均铰装一个下连杆9，每个下连杆均与各自的直线驱动器的下端连接。直线驱动器为直线气缸或者液压缸或者电推杆或者电缸或者其他直线驱动装置。如图1所示，其中下端连接外侧下铰链6和4的两个直线驱动器7和3，其上端分别连接同侧的上铰链1和2，下端连接中间下铰链5的直线驱动器8的上端可连接任意一侧的上铰链，本实施例中连接的是上铰链1。该两个上铰链之间通过输出连杆10连接。
位于中间的下铰链与其中一个位于侧边的下铰链之间的距离等于或者不等于输出连杆的长度。当等长时，直线驱动器3和8保持等长，即可实现上铰链1和2之间输出连杆的水平、竖直运动（无旋转）；当不等长时，由直线驱动器3、7、8共同控制上铰链1和2之间输出连杆的位置和倾角。
上铰链1、2之间的输出连杆10为本机构的输出部分（也可以是其他铰链任意组合之间的连接杆（如1-4、1-7、2-6……）。本机构上铰链1、2之间的输出连杆具有：X方向、Y方向平移，XY平面内转动等三个自由度，可在直线驱动器3、7、8的驱动下作以上三个自由度方向上的运动。
一种三直线驱动的平面三自由度并联机构的应用，本并联机构用作自动炒菜机的翻炒机构或者振动筛或者振动试验台或者传送机构或者并联机器人。
当本机构作为翻炒机构或振动筛时，输出连杆可以在图1位置附近振动，也可以进行如图2、图3的动作，将位于输出连杆位置的物料倾倒出来。
Claims (6)
1.一种三直线驱动的平面三自由度并联机构，其特征在于：包括三个直线驱动器和五个铰链，其中两个铰链为上铰链，三个铰链为下铰链，该三个下铰链均固定在地面或者设备机架上，每个下铰链均连接一个直线驱动器，其中下端连接外侧下铰链的两个直线驱动器的上端分别连接同侧的上铰链，下端连接中间下铰链的直线驱动器的上端可连接任意一侧的上铰链，该两个上铰链之间通过输出连杆连接。
2.根据权利要求1所述的一种三直线驱动的平面三自由度并联机构，其特征在于：所述的三个下铰链的轴心位于同一轴线上。
3.根据权利要求1所述的一种三直线驱动的平面三自由度并联机构，其特征在于：位于中间的下铰链与其中一个位于侧边的下铰链之间的距离等于或者不等于输出连杆的长度。
4.根据权利要求1所述的一种三直线驱动的平面三自由度并联机构，其特征在于：所述的每个下铰链均铰装一个下连杆，每个下连杆均与各自的直线驱动器的下端连接。
5.根据权利要求1所述的一种三直线驱动的平面三自由度并联机构，其特征在于：所述的直线驱动器为直线气缸或者液压缸或者电推杆或者电缸。
6.一种如权利要求1所述的三直线驱动的平面三自由度并联机构的应用，其特征在于：本并联机构用作自动炒菜机的翻炒机构或者振动筛或者振动试验台或者传送机构或者并联机器人。
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