CN104227698A - 两自由度并联变位机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两自由度并联变位机构，包括：动平台、定平台及连接动平台和定平台的驱动分支和约束分支，所述驱动分支中包括：与动平台经第一虎克铰连接的上连杆，上连杆和下连杆成移动副连接，下连杆经球铰固定于定平台的轴座上；所述约束分支中包括：与动平台经第二虎克铰连接的大立柱，大立柱的下端与定平台固定连接，实现两自由度并联结构式变位机构，解决了串联结构式变位机构存在的误差累积问题，并将负载以力和扭矩混合的形式传递，因此缩短了负载扭矩的力臂长度，提高了变位机构的驱动能力，在承载能力一定的情况下使变位机构的结构紧凑、简单、传动链少累积传动误差少、承载能力大、刚性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种两自由度并联变位机构。
背景技术
目前，市场上普遍使用的变位机均为串联结构式，由两个关节轴串联在一起，实现两个自由度的旋转变位，那么由于串联机构存在的固有缺陷包括传动关节误差累积、负载以扭矩的形式作用于关节轴上，因此大负载下关节极易引起变形，特别是大型工件自身重量大、尺寸大，串联结构式变位机构难以实现高刚性、高精度的变位控制。
在工业生产中，许多工件不仅尺寸大、形状也各异，导致数控机床等加工设备无法满足完整范围的作业空间，需要对工件进行多次变位才能完成加工。由于手工对大型工件进行变位不仅降低加工效率、加工质量，而且增加了工人的劳动强度。因此，为了提高生产效率、降低从业人员劳动强度，实现大型工件变位的自动化，需要一种能够满足大型工件高刚性、高稳定性的翻转和回转运动要求的两自由度自动变位机构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种两自由度并联变位机构，具有结构简单、传动链少累积传动误差少、承载能力大、刚性高，其运动学反解十分简单，使全闭环变位控制容易实现。
本发明的一种两自由度并联变位机构，包括：动平台、定平台及连接动平台和定平台的驱动分支和约束分支，所述驱动分支中包括：与动平台经第一虎克铰连接的上连杆，上连杆和下连杆成移动副连接，下连杆经球铰固定于定平台的轴座上；所述约束分支中包括：与动平台经第二虎克铰连接的大立柱，大立柱的下端与定平台固定连接。
其中，所述移动副经电机或液压机构驱动，进而带动工件变位。
如上所述，本发明的一种两自由度并联变位机构，采用动平台、定平台及连接动平台和定平台的驱动分支和约束分支，实现两自由度并联结构式变位机构，解决了串联结构式变位机构存在的误差累积问题，并将负载以力和扭矩混合的形式传递，因此缩短了负载扭矩的力臂长度，提高了变位机构的驱动能力，在承载能力一定的情况下使变位机构的结构紧凑、简单、传动链少累积传动误差少、承载能力大、刚性高。
附图说明
图1是本发明的一种两自由度并联变位机构示意图；
图2是虎克铰连接局部放大图；
图3是球铰连接局部放大图。
图1至图3中，
动平台1、第一虎克铰2、上连杆3、移动副4、下连杆5、球铰6、轴座7、第二虎克铰8、大立柱9、定平台10。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参考图1、图2和图3所示，一种两自由度并联变位机构，包括：动平台1、定平台10及连接动平台1和定平台10的两个驱动分支和一个约束分支，所述两个驱动分支设计结构相同，所述驱动分支中均包括：与动平台1经第一虎克铰2连接的上连杆3，上连杆3和下连杆5成移动副4连接，通过下连杆5经球铰6固定于定平台10的轴座7上；所述约束分支中包括：与动平台1经第二虎克铰8连接的大立柱9，大立柱的9下端与定平台10固定连接，以实现大型工件高稳定性的翻转和回转运动。
该变位机构中的下连杆5与定平台10间采用球铰6连接设计，球铰6连接具有扭转角度更大，而且球铰6连接结构具有传动误差累积更少的特性，同时具有结构简单，转向灵活特点，能对工件实现大角度变位。
本发明的变位机构中两支驱动分支和一支约束分支与动平台1、定平台10间的连接点不必局限于特定形状的布局，各个连接点可根据实际中应用情况，在动平台1和定平台10内任意选择，整体机构通过两个移动副4驱动分支，所述移动副4经电机或液压机构驱动来实现动平台1的变位功能，以带动装夹工件变位。
本发明的一种两自由度并联变位机构，结构中两自由度并联结构式变位机构解决了串联结构式变位机构存在的误差累积问题，并将负载以力和扭矩混合的形式传递，因此缩短了负载扭矩的力臂长度，提高了变位机构的驱动能力，在承载能力一定的情况下使变位机构的结构更紧凑。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (2)
1.一种两自由度并联变位机构，其特征在于，包括：动平台、定平台及连接动平台和定平台的两个驱动分支和一个约束分支，所述驱动分支中均包括：与动平台经第一虎克铰连接的上连杆，上连杆和下连杆成移动副连接，下连杆经球铰固定于定平台的轴座上；所述约束分支中包括：与动平台经第二虎克铰连接的大立柱，大立柱的下端与定平台固定连接。
2.根据权利要求1所述的两自由度并联变位机构，其特征在于，所述移动副经电机或液压机构驱动。
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