CN107639426A - 组合式并联二自由度柔性精密导向机构 - Google Patents

Abstract

组合式并联二自由度柔性精密导向机构，属于精密定位技术领域；本机构为了解决现有技术中并联二自由度柔性精密导向机构只能一体加工，使用灵活性较低的技术问题；本机构包括运动台、过渡台、固定台、柔性杆和安装孔，所述运动台、过渡台和固定台上设置多个安装孔，运动台和固定台分别通过柔性杆固定连接在过渡台上，运动台与固定台在过渡台同侧，安装孔的数量为三个或三个以上，且不在同一条直线上；本机构降低了机械加工的难度，使其加工成本大大降低，还可以通过更换不同刚度、材料和长度等的柔性杆，来满足不同刚度、使用环境和行程等的使用需求，大大增强了机构的使用方便性和灵活性。

Description

组合式并联二自由度柔性精密导向机构

技术领域

本发明属于精密定位技术领域，具体涉及一种组合式并联二自由度柔性精密导向机构。

背景技术

与本发明最接近的现有技术为专利CN104742046所提到一种二维并联柔性导向机构。该并联柔性机构具有两个自由度导向的能力，且在导向的过程中没有寄生误差，不会对其他自由度产生扰动。但该机构需要一体加工，加工难度较大，成本很高。并且，里外两个平台都必须采用四根柔性杆连接，使其使用范围和灵活性变得较小。

发明内容

本发明为了解决现有技术中并联二自由度柔性精密导向机构只能一体加工，使用灵活性较低的技术问题，提供了一种组合式并联二自由度柔性精密导向机构。

本发明技术方案如下：

组合式并联二自由度柔性精密导向机构，包括运动台、过渡台、固定台、柔性杆和安装孔；

所述运动台、过渡台和固定台上分别设置至少三个安装孔，且各自台上的安装孔不在同一条直线上；

运动台和固定台分别通过柔性杆固定连接在过渡台上，运动台与固定台在过渡台同侧。

所述柔性杆由一个刚性杆和固定在刚性杆两端的二自由度柔性铰链构成。

所述柔性杆的二自由度柔性铰链是柔性球铰、双向柔性铰链或两个相互垂直设置的单自由度矩形柔性铰链。

所述柔性杆的两端设有螺纹孔，通过紧定螺钉与安装孔固定连接。

所述柔性杆的两端设有外螺纹，安装孔设有内螺纹。

所述柔性杆之间相互平行，且柔性杆的刚度根据需求选择。

安装在所述运动台上的柔性杆的刚度相同，安装在固定台上的柔性杆的刚度相同。

安装在所述运动台上的柔性杆和固定台上的柔性杆的数量相同或不同；安装在运动台上的柔性杆和固定台上的柔性杆的刚度相同或不同。

本发明的有益效果：本发明不仅继承了现有技术不产生寄生误差和承载大的优点，而且还降低了机械加工的难度，使其加工成本大大降低。并且通过对柔性杆的单独加工，可以使其在加工过程中不会因为一些小失误而将整个部件都报废。此外，还可以通过更换不同刚度、材料和长度等的柔性杆，来满足不同刚度、使用环境和行程等的使用需求，大大增强了机构的使用方便性和灵活性。

附图说明

图1为本发明组合式并联二自由度柔性精密导向机构的俯视结构示意图；

图2为本发明组合式并联二自由度柔性精密导向机构的仰视结构示意图；

图3为本发明组合式并联二自由度柔性精密导向机构的结构爆炸示意图；

图4为本发明组合式并联二自由度柔性精密导向机构的柔性杆结构示意图；

图5为本发明组合式并联二自由度柔性精密导向机构的柔性杆的柔性球铰结构示意图；

图6为本发明组合式并联二自由度柔性精密导向机构的柔性杆的双向柔性铰链结构示意图；

图7为本发明中组合式并联二自由度柔性精密导向机构的柔性杆的两个相互垂直设置的单自由度矩形柔性铰链结构示意图；

图8为本发明组合式并联二自由度柔性精密导向机构的实施方式二的结构示意图；

图9为本发明组合式并联二自由度柔性精密导向机构的实施方式二中的柔性杆结构示意图；

图10为本发明组合式并联二自由度柔性精密导向机构的实施方式三的结构示意图；

图11为本发明组合式并联二自由度柔性精密导向机构的实施方式四的结构示意图；

图12为本发明组合式并联二自由度柔性精密导向机构的实施方式五的结构示意图。

其中，1、运动台，2、过渡台，3、固定台，4、柔性杆，401、二自由度柔性铰链，402、刚性杆，5、安装孔，6、紧定螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

如图1至图3所示，组合式并联二自由度柔性精密导向机构，包括运动台1、过渡台2、固定台3、柔性杆4和安装孔5。

运动台1、过渡台2和固定台3上分别设置至少三个安装孔5，且各自台上的安装孔5不在同一条直线上，且柔性杆4之间必须相互平行，这样可以避免整个机构在导向过程中出现角位移。运动台1和固定台3分别通过柔性杆4固定连接在过渡台2上。运动台1与固定台3在过渡台2同侧，形成嵌套关系。

如图4所示，柔性杆4由一个刚性杆402和固定在刚性杆402两端的二自由度柔性铰链401构成。柔性杆4的刚度可以根据使用需要自由选择。如图5、图6和图7所示，柔性杆4的二自由度柔性铰链401可以是柔性球铰、双向柔性铰链和两个相互垂直设置的单自由度矩形柔性铰链。

安装在运动台1上的柔性杆4的刚度相同，安装在固定台3上的柔性杆4的刚度相同。安装在运动台1上的柔性杆4和固定台3上的柔性杆4的数量相同或不同，即可以相同也可以不同，安装在运动台1上的柔性杆4和固定台3上的柔性杆4的刚度相同或不同。只要本机构在工作时，安装在运动台1上的柔性杆4与安装在固定台3上的柔性杆4在导向过程中各自所产生的寄生误差大小相等、方向相反即可。

具体实施方式一：

如图1所示，运动台1和固定台3均有三个不在一条直线上的安装孔5，过渡台2上有六个安装孔5，过渡台2上的六个安装孔5中靠近中间的三个安装孔5的位置与运动台1上的安装孔5相对应，而靠近外侧的三个安装孔5的位置与固定台3上的安装孔5相对应。

柔性杆4的两端均有一个螺纹孔，和紧定螺钉6相配合，实现固连，最终实现整个机构的装配。

具体实施方式二：

如图8和图9所示，柔性杆4的两端均为外螺纹结构，且运动台1、过渡台2和固定台3上的安装孔为内螺纹孔。柔性杆4通过两端的外螺纹结构与运动台1、过渡台2和固定台3上的内螺纹孔构成螺纹配合，实现固连，最终实现整个机构的装配。

具体实施方式三：

如图10所示，本实施例安装在运动台和固定台上的柔性杆的数量均为四根。

具体实施方式四：

如图11所示，本实施安装在运动台和固定台上的柔性杆的数量均为五根。

具体实施方式五：

如图12所示，本实施例安装在运动台上的柔性杆的数量为四根和固定台上的柔性杆的数量为五根。

Claims (8)

1.组合式并联二自由度柔性精密导向机构，包括运动台(1)、过渡台(2)、固定台(3)、柔性杆(4)和安装孔(5)；

其特征在于，所述运动台(1)、过渡台(2)和固定台(3)上分别设置至少三个安装孔(5)，且各自台上的安装孔(5)不在同一条直线上；

运动台(1)和固定台(3)分别通过柔性杆(4)固定连接在过渡台(2)上，运动台(1)与固定台(3)在过渡台(2)同侧。

2.根据权利要求1所述的组合式并联二自由度柔性精密导向机构，其特征在于，所述柔性杆(4)由一个刚性杆(402)和固定在刚性杆(402)两端的二自由度柔性铰链(401)构成。

3.根据权利要求2所述的组合式并联二自由度柔性精密导向机构，其特征在于，所述柔性杆(4)的二自由度柔性铰链(401)是柔性球铰、双向柔性铰链或两个相互垂直设置的单自由度矩形柔性铰链。

4.根据权利要求3所述的组合式并联二自由度柔性精密导向机构，其特征在于，所述柔性杆(4)的两端设有螺纹孔，通过紧定螺钉(6)与安装孔(5)固定连接。

5.根据权利要求3所述的组合式并联二自由度柔性精密导向机构，其特征在于，所述柔性杆(4)的两端设有外螺纹，安装孔(5)设有内螺纹。

6.根据权利要求4或5所述的组合式并联二自由度柔性精密导向机构，其特征在于，所述柔性杆(4)之间相互平行，且柔性杆(4)的刚度根据需求选择。

7.根据权利要求6所述的组合式并联二自由度柔性精密导向机构，其特征在于，安装在所述运动台(1)上的柔性杆(4)的刚度相同，安装在固定台(3)上的柔性杆(4)的刚度相同。

8.根据权利要求7所述的组合式并联二自由度柔性精密导向机构，其特征在于，安装在所述运动台(1)上的柔性杆(4)和固定台(3)上的柔性杆(4)的数量相同或不同；安装在运动台(1)上的柔性杆(4)和固定台(3)上的柔性杆(4)的刚度相同或不同。