CN112621716B - 一种含有多滑轨和复合支链的并联机构 - Google Patents

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Abstract

一种含有多滑轨和复合支链的并联机构。其包括基座、动平台、第一复合驱动支链、第二复合驱动支链和第三复合支链，机构具有三转动两平动的自由度。本发明的优点：采用两条复合驱动支链和一条复合支链，可以有效地减少机构的支链数，降低机构运行时支链间的干涉，同时多支链配合协作能够提高机构的灵活性；采用多滑轨连接驱动，能够保持机构运行的稳定性，提高动平台上末端执行器的执行精度；采用两条相同支链和三条相同滑轨的连接方式，方便加工制造与更换，降低了成本，有利于节省资源；采用冗余结构，可以避免动平台转动时产生奇异，保证机构运行的准确性。

Description

一种含有多滑轨和复合支链的并联机构
技术领域
本发明属于并联机构技术领域，特别是涉及一种含有多滑轨和复合支链的并联机构。
背景技术
随着现在制造业的飞速发展，串联机构的弊端日益暴露，并联机构以其结构灵活，承载能力大，机构运行精度高等优点，已逐渐取代串联机构并得到广泛的应用，成为近年来研究制造业备受关注的重点。
多个单支链配合运行的构型方式容易使得机构各支链间产生干涉，减少机构的工作空间，同时单支链相互配合工作时，机构运行的精度差，灵活性低，不能保证一些高精密工作的执行。滑轨控制驱动的连接方式，更容易实现对精度的把握，机构运行时更加平稳。综上，设计一种多滑轨配合复合支链运行的并联机构具有较高的实用价值。
发明内容
为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种含有多滑轨和复合支链的并联机构。
为了达到上述目的，本发明提供的含有多滑轨和复合支链的并联机构包括基座、动平台、第一复合驱动支链、第二复合驱动支链和第三复合支链；
所述基座包括基座板、两条第一滑轨、第二滑轨、第一铰接支座与机架；其中两条第一滑轨以平行的方式固定在基座板的上表面两侧；第二滑轨固定在基座板的上表面中部，且与第一滑轨相互平行；机架垂直固定在基座板的上表面一端，且内侧面与第一滑轨相互垂直；第一铰接支座固定在机架的内侧面上；
所述动平台包括台板、第一球铰支座与两个第二球铰支座；两个第二球铰支座对称设置在台板的底面两侧部位；第一球铰支座也设置在台板的底面上，并与两个第二球铰支座呈品字形布局；
所述第一复合驱动支链与第二复合驱动支链结构完全相同且对称设置，均包括第一伸缩杆、第一滑块与第二球铰；其中第一伸缩杆的一端通过第二球铰连接在动平台的一个第二球铰支座上，另一端连接在位于第一滑块上部的第二铰接支座上而构成第二转动副，并且第二转动副的转动轴线平行于第一滑轨；第一滑块以移动的方式连接在基座的一条第一滑轨上；
所述第三复合支链包括第二伸缩杆、第二滑块、支撑杆、平板架与第一球铰；其中第二伸缩杆的一端通过第一球铰连接在动平台的第一球铰支座上，另一端铰接在基座的第一铰接支座上而构成第一转动副，并且第一转动副的转动轴线平行于机架与基座板间的连接线；平板架的上端固接在第二伸缩杆的底面中部；支撑杆的一端铰接在位于平板架下部的第三铰接支座上而构成第三转动副，另一端铰接在位于第二滑块上部的第四铰接支座上而构成第四转动副，并且第三转动副、第四转动副与第一转动副的转动轴线相互平行；第二滑块的下部以移动的方式连接在基座的第二滑轨上；第二伸缩杆与第二滑块同为主动副，构成含冗余驱动的复合支链。
所述基座板与台板均为板状结构。
所述台板为圆环形板状结构。
本发明提供的含有双滑轨复合支链的并联机构具有以下优点：
1、采用两条复合驱动支链和一条复合支链，可以有效地减少机构的支链数，降低机构运行时支链间的干涉，同时多支链配合协作能够提高机构的灵活性。
2、采用多滑轨连接驱动，能够保持机构运行的稳定性，提高动平台上末端执行器的执行精度。
3、采用两条相同支链和三条相同滑轨的连接方式，方便加工制造与更换，降低了成本，有利于节省资源。
4、采用冗余结构，可以避免动平台转动时产生奇异，保证机构运行的准确性。
附图说明
图1为本发明提供的含有多滑轨和复合支链的并联机构整体结构示意图。
图2为本发明提供的含有多滑轨和复合支链的并联机构中基座示意图。
图3为本发明提供的含有多滑轨和复合支链的并联机构中动平台示意图。
图4为本发明提供的含有多滑轨和复合支链的并联机构中第一滑块示意图。
图5为本发明提供的含有多滑轨和复合支链的并联机构中第三复合支链示意图。
图中：1、基座；101、基座板；102、第一滑轨；103、第二滑轨；104、第一铰接支座；105、机架；2、动平台；201、台板；202、第一球铰支座；203、第二球铰支座；3、第一伸缩杆；4、第一滑块；401、第二铰接支座；5、第二球铰；6、第二伸缩杆；7、第二滑块；701、第四铰接支座；8、支撑杆；9、平板架；901、第三铰接支座；10、第一球铰；11、第一转动副；12、第二转动副；13、第三转动副；14、第四转动副。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的含有多滑轨和复合支链的并联机构进行详细说明。
如图1-图5所示，本发明提供的含有多滑轨和复合支链的并联机构包括基座1、动平台2、第一复合驱动支链Ⅰ、第二复合驱动支链Ⅱ和第三复合支链Ⅲ；
所述基座1包括基座板101、两条第一滑轨102、第二滑轨103、第一铰接支座104与机架105；其中两条第一滑轨102以平行的方式固定在基座板101的上表面两侧；第二滑轨103固定在基座板101的上表面中部，且与第一滑轨102相互平行；机架105垂直固定在基座板101的上表面一端，且内侧面与第一滑轨102相互垂直；第一铰接支座104固定在机架105的内侧面上；
所述动平台2包括台板201、第一球铰支座202与两个第二球铰支座203；两个第二球铰支座203对称设置在台板201的底面两侧部位；第一球铰支座202也设置在台板201的底面上，并与两个第二球铰支座203呈品字形布局；
所述第一复合驱动支链Ⅰ与第二复合驱动支链Ⅱ结构完全相同且对称设置，均包括第一伸缩杆3、第一滑块4与第二球铰5；其中第一伸缩杆3的一端通过第二球铰5连接在动平台2的一个第二球铰支座203上，另一端连接在位于第一滑块4上部的第二铰接支座401上而构成第二转动副12，并且第二转动副12的转动轴线平行于第一滑轨102；第一滑块4以移动的方式连接在基座1的一条第一滑轨102上；
所述第三复合支链Ⅲ包括第二伸缩杆6、第二滑块7、支撑杆8、平板架9与第一球铰10；其中第二伸缩杆6的一端通过第一球铰10连接在动平台2的第一球铰支座202上，另一端铰接在基座1的第一铰接支座104上而构成第一转动副11，并且第一转动副11的转动轴线平行于机架105与基座板101间的连接线；平板架9的上端固接在第二伸缩杆6的底面中部；支撑杆8的一端铰接在位于平板架9下部的第三铰接支座901上而构成第三转动副13，另一端铰接在位于第二滑块7上部的第四铰接支座701上而构成第四转动副14，并且第三转动副13、第四转动副14与第一转动副11的转动轴线相互平行；第二滑块7的下部以移动的方式连接在基座1的第二滑轨103上；第二伸缩杆6与第二滑块7同为主动副，构成含冗余驱动的复合支链。
所述基座板101与台板201均为板状结构。
所述台板201为圆环形板状结构。
现以第一滑轨102移动方向作为x轴方向，机架105与基座板101连接线方向作为y轴方向，垂直基座板101的上表面方向作为z轴方向，对本发明提供的一种含有多滑轨和复合支链的并联机构的工作原理阐述如下：
本含有多滑轨和复合支链的并联机构选取第一复合驱动支链Ⅰ、第二复合驱动支链Ⅱ、第三复合支链Ⅲ的伸缩杆、滑块作为驱动，可实现动平台2三转动两移动共五个自由度的控制。因为第三复合支链Ⅲ的第二伸缩杆6、支撑杆8、第二滑块7始终在垂直于y轴的某一平面内，所以提供了动平台2沿y轴移动的约束；两个第一滑块4前端面在同一平面内沿着第一滑轨102移动并配合第三复合支链Ⅲ的支撑可实现动平台2在x轴方向上的移动自由度；两个第一伸缩杆3上下同等伸缩并配合第三复合支链Ⅲ的支撑可实现动平台2在z轴方向上的移动自由度；两个第一伸缩杆3一上一下同等伸缩并配合第三复合支链Ⅲ的支撑可实现动平台2绕x轴的转动自由度；第三复合支链Ⅲ中的第二滑块7沿x轴方向移动并配合第二伸缩杆6的伸缩可实现动平台2绕y轴的转动自由度，此处具有冗余结构，可保证动平台2的翻转方向，避免奇异；两个第一滑块4沿第一滑轨102一前一后同等移动并配合两个第一伸缩杆3的支撑，可实现动平台2绕z轴的转动自由度，最终，动平台2具有三转动两平动共五个自由度。

Claims (3)

1.一种含有多滑轨和复合支链的并联机构，其特征在于：所述并联机构包括基座(1)、动平台(2)、第一复合驱动支链(Ⅰ)、第二复合驱动支链(Ⅱ)和第三复合支链(Ⅲ)；
所述基座(1)包括基座板(101)、两条第一滑轨(102)、第二滑轨(103)、第一铰接支座(104)与机架(105)；其中两条第一滑轨(102)以平行的方式固定在基座板(101)的上表面两侧；第二滑轨(103)固定在基座板(101)的上表面中部，且与第一滑轨(102)相互平行；机架(105)垂直固定在基座板(101)的上表面一端，且内侧面与第一滑轨(102)相互垂直；第一铰接支座(104)固定在机架(105)的内侧面上；
所述动平台(2)包括台板(201)、第一球铰支座(202)与两个第二球铰支座(203)；两个第二球铰支座(203)对称设置在台板(201)的底面两侧部位；第一球铰支座(202)也设置在台板(201)的底面上，并与两个第二球铰支座(203)呈品字形布局；
所述第一复合驱动支链(Ⅰ)与第二复合驱动支链(Ⅱ)结构完全相同且对称设置，均包括第一伸缩杆(3)、第一滑块(4)与第二球铰(5)；其中第一伸缩杆(3)的一端通过第二球铰(5)连接在动平台(2)的一个第二球铰支座(203)上，另一端连接在位于第一滑块(4)上部的第二铰接支座(401)上而构成第二转动副(12)，并且第二转动副(12)的转动轴线平行于第一滑轨(102)；第一滑块(4)以移动的方式连接在基座(1)的一条第一滑轨(102)上；
所述第三复合支链(Ⅲ)包括第二伸缩杆(6)、第二滑块(7)、支撑杆(8)、平板架(9)与第一球铰(10)；其中第二伸缩杆(6)的一端通过第一球铰(10)连接在动平台(2)的第一球铰支座(202)上，另一端铰接在基座(1)的第一铰接支座(104)上而构成第一转动副(11)，并且第一转动副(11)的转动轴线平行于机架(105)与基座板(101)间的连接线；平板架(9)的上端固接在第二伸缩杆(6)的底面中部；支撑杆(8)的一端铰接在位于平板架(9)下部的第三铰接支座(901)上而构成第三转动副(13)，另一端铰接在位于第二滑块(7)上部的第四铰接支座(701)上而构成第四转动副(14)，并且第三转动副(13)、第四转动副(14)与第一转动副(11)的转动轴线相互平行；第二滑块(7)的下部以移动的方式连接在基座(1)的第二滑轨(103)上；第二伸缩杆(6)与第二滑块(7)同为主动副，构成含冗余驱动的复合支链。
2.根据权利要求1所述的含有多滑轨和复合支链的并联机构，其特征在于：所述基座板(101)与台板(201)均为板状结构。
3.根据权利要求1所述的含有多滑轨和复合支链的并联机构，其特征在于：所述台板(201)为圆环形板状结构。
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