CN114700638B - 平面并联机构与移动装置的协作加工设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了平面并联机构与移动装置的协作加工设备及方法，包括移动加工组件，包括多轴移动机构、工作头，工作头与多轴移动机构连接，通过多轴移动机构驱动工作头沿第一预设路径运动；连杆组件，包括连杆驱动单元、连杆件、旋转台，由通过连杆驱动单元和与连杆件组成为平面五杆机构，连杆驱动单元包括移动驱动件、旋转驱动件，连杆件分别与移动驱动件以及旋转驱动件连接，旋转台与连杆件连接，且置放有待加工工件，用于带动待加工工件转动；通过移动驱动件、旋转驱动件及旋转台，驱动待加工工件沿第二预设路径运动。本发明设备在工作平面具有五个自由度，将平面并联机构与直角坐标系移动装置的协作运动，提高了加工精度及效率。

Description

平面并联机构与移动装置的协作加工设备及方法

技术领域

本发明涉及激光加工、喷墨打印、3D打印技术领域，具体涉及一种平面并联机构与移动装置的协作加工设备及方法。

背景技术

激光加工包括激光切割、激光雕刻、激光焊接、激光热处理等应用场合，而激光在3D打印中应用中，除了激光固化成型技术，基于激光选择性烧结技术(SLS)和基于激光选择性熔融技术(SLM)是3D打印应用于工业领域内的标志性技术。

目前，现有激光加工设备，均为直角坐标系的直线运动平台，通过控制三个电机、以及激光切割头、喷嘴、挤出头，实现点、线、面、体的减材或增材加工；虽然直角坐标系工作台传动结构简单、控制要求方便，但对斜线、曲线轨迹需要进行插补，从而影响加工精度和效率。

加工平面上，常见形状成形原理：一自由度转动或二自由度插补移动形成的圆弧，一自由度平行移动或二自由度插补移动形成的直线，除圆弧之外的二自由度插补移动形成的曲线，以及圆弧与直线组合形状，曲线与直线组合形状。通常X、Y直角坐标式插补，是直角台阶式插补，原理上亦可实现斜角台阶式插补或曲线插补。

因此，目前亟需一种能够将平面多自由度运动与直角坐标系运动相结合，且刚性好的机构进行协作，以提高加工精度及效率的加工设备。

发明内容

为此，本发明平面并联机构与移动装置的协作加工设备及方法，克服了现有技术的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了平面并联机构与移动装置的协作加工设备，包括：

移动加工组件，包括多轴移动机构、工作头，所述工作头与所述多轴移动机构连接，通过所述多轴移动机构驱动所述工作头沿第一预设路径运动；所述工作头用于将待加工工件加工成预设形状；

连杆组件，包括连杆驱动单元、连杆件、旋转台，通过所述连杆驱动单元与连杆件组成平面五杆机构，所述连杆驱动单元包括移动驱动件、旋转驱动件、伸缩转动件，所述连杆件分别与所述移动驱动件以及旋转驱动件连接，所述旋转台与所述连杆件连接，且置放有待加工工件，用于带动所述待加工工件转动；通过所述移动驱动件、所述旋转驱动件及所述旋转台，驱动所述待加工工件沿第二预设路径运动。

进一步地，所述连杆件包括第一连杆、第二连杆、第三连杆，所述第一连杆与所述连杆驱动单元连接，所述第二连杆与所述第三连杆转动连接，所述第三连杆至少设有一个。

进一步地，所述连杆驱动单元包括移动驱动件，所述移动驱动件包括第一驱动件、第一移动件、第一带座轴承、第一转轴，所述第一驱动件安装于所述第一连杆上，且与所述第一移动件连接；所述第一带座轴承分别安装于所述第一移动件的两侧；所述第一转轴安装于第一移动件内，且穿过所述第一带座轴承与所述第三连杆转动连接。

进一步地，所述连杆驱动单元还包括旋转驱动件，所述旋转驱动件包括第二驱动件、第二带座轴承、第二转轴，所述第二驱动件安装于所述第一连杆上，所述第二带座轴承安装于所述第二转轴的两端；所述第二转轴分别与所述第二驱动件以及第二连杆连接。

进一步地，所述连杆驱动单元还包括伸缩转动件，所述伸缩转动件包括第三带座轴承、第三转轴、连接件、第三驱动件、第二移动件，所述第三带座轴承安装于所述第一连杆上，所述第三转轴分别与所述第三带座轴承以及连接件连接；所述第三驱动件安装于所述连接件上，所述第二移动件分别与所述第三驱动件以及第二连杆或第三连杆连接。

进一步地，所述旋转台包括旋转电机、转盘，所述旋转电机与所述第二连杆或第三连杆连接，且与所述转盘转动连接；所述转盘置放有待加工工件。

本发明还提供平面并联机构与移动装置的协作加工方法，使用所述的平面并联机构与移动装置的协作加工设备对待加工工件进行加工，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：根据待加工工件的预设形状生成第一加工轨迹路径以及第二加工轨迹路径；

步骤S2：根据第一加工轨迹路径，使工作头沿第一预设路径运动，和/或根据第二加工轨迹路径，使所述连杆件沿第二预设路径运动，将所述旋转台置放的待加工工件沿预设方向运动；

因此，所述工作头与待加工工件之间的相对运动形成所需的加工轨迹；所述工作头包括激光头、打印喷嘴、挤出头中的至少一种。

进一步地，使所述连杆件沿第二预设路径运动的第一方法为：

使第二连杆沿第一预设方向转动，使第三连杆沿第二预设方向转动。

进一步地，使所述连杆件沿第二预设路径运动的第二方法为：

使第二连杆沿第一运动方向转动，使第三连杆沿预设加工路径运动，同时通过所述第二连杆将第三连杆沿第二运动方向转动。

进一步地，使所述连杆件沿第二预设路径运动的第三方法为：

使第二连杆沿第一加工路径运动，且使第三连杆沿第二加工路径运动，同时使所述第二连杆沿第一运动方向转动，且使所述第三连杆沿第二运动方向转动。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、平面并联机构与直角坐标系的移动装置协同工作，由于引入冗余驱动，可以有效地降低并联机构的最大瞬时驱动，提高其承载能力，有效提高机构的刚度与精度；且，对于圆形轮廓线构成回转体，圆度高、速度快，对于非矩形的多边形的直线度高、速度快；

2、采用平面多个自由度，在冗余自由度下，加工曲线的插补方法多、加工精度高；并联机构及旋转台的多自由度运动，配合X、Y轴方向位移平台的移动，对于任意曲线轮廓线，其拟合后自由度插补精度高、加工精度高、加工效率高。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的协作加工设备的结构示意图。

图2是本发明的移动驱动件的A-A剖视示意图。

图3是本发明的移动驱动件的左视示意图。

图4是本发明的移动驱动件的B-B剖视示意图。

图5是本发明的旋转驱动件的剖视示意图。

图6是本发明的伸缩转动件的C-C剖视示意图。

图7是本发明的伸缩转动件的俯视示意图。

图8是本发明的伸缩转动件的D-D半剖视示意图。

图9是本发明的旋转台的第一剖视示意图。

图10是本发明的旋转台的第二剖视示意图。

图11是本发明的第三位移平台的剖视示意图。

图12是本发明的RRRRR构型五杆并联机构的示意图。

图13是本发明的SRRRR构型五杆并联机构的示意图。

图14是本发明的SRSRR构型五杆并联机构的示意图。

图15是本发明的SSRRR构型五杆并联机构的示意图。

图16是本发明的另一种SSRRR构型五杆并联机构的示意图。

图17是本发明的另一种RRRRS构型五杆并联机构的示意图。

说明书附图标记说明：11、工作头，20、连杆驱动单元，21、连杆件，22、旋转台，100、型材框架，101、第一位移平台，102、第二位移平台，103、第三位移平台，201、移动驱动件，202、旋转驱动件，203、伸缩转动件，210、第一连杆，211、第二连杆，212、第三连杆，220、连接支架，221、旋转电机、222、转盘，1030、连接板，1031、第四驱动件，1032、升降板，2000、第一安装板，2001、第一驱动件，2002、第一移动件，2003、丝杠螺母，2004、第一带座轴承，2005、第一转轴，2006、第一导杆，2007、导杆支架，2008、第一直线轴承，2010、第一板体，2011、第二板体，2012、第二驱动件，2013、第二带座轴承，2014、第二转轴，2015、联轴器，2020、第三安装板，2021、第三带座轴承，2022、第三转轴，2023、连接件，2024、第三驱动件，2025、第二移动件，2026、第二导杆，2027、第二直线轴承。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第二”、“第一”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。此外，术语“包括”意图在于覆盖不排他的包含，例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，没有限定于已列出的步骤或单元而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

实施例一

参照图1-5所示，以及参照图13所示的平面五杆机构，本发明提供平面并联机构与移动装置的协作加工设备的实施例，包括：

移动加工组件，包括多轴移动机构、工作头11，所述工作头11与所述多轴移动机构连接，通过所述多轴移动机构驱动所述工作头11沿第一预设路径运动；所述工作头11用于将待加工工件加工成预设形状；

连杆组件，包括连杆驱动单元20、连杆件21、旋转台22，通过所述连杆驱动单元20与所述连杆件21组成平面五杆机构，所述连杆驱动单元20包括移动驱动件201、旋转驱动件202、伸缩转动件203(如图13所示的平面五杆机构构型结构)，所述连杆件21分别与所述移动驱动件201以及旋转驱动件202连接，所述旋转台22与所述连杆件21连接，且置放有待加工工件，用于带动所述待加工工件转动；通过所述移动驱动件201、旋转驱动件202、伸缩转动件203、旋转台22沿第二预设路径运动。

其中，所述多轴移动机构由作业人员根据加工需求选择，在本实施例中优选为X、Y、Z三轴，即所述多轴移动机构带动所述工作头11进行X轴、Y轴、Z轴方向移动；所述工作头11包括激光头、打印喷嘴、挤出头中的至少一种，所述激光头进行激光切割，或用于激光选择性烧结技术(SLS)和基于激光选择性熔融技术(SLM)，所述打印喷嘴进行喷墨打印，所述挤出头进行3D打印；所述工作头11与旋转台22置放的工件之间相对移动形成平面的加工轨迹或调整路径，其中加工轨迹是加工的行程轨迹，调整路径是不加工的状态调整路径；所述第一预设路径、第二预设路径、预设形状、预设方向由作业人员通过编程设备编程后输入，具体的参数由作业人员根据加工需求设定；在本实施例中，能够只应用移动驱动件，或只应用旋转驱动件，或移动驱动件与旋转驱动件结合应用；且所述连杆件21的连杆数量由作业人员设定，在本实施例中优选为五连杆机构，连杆与连杆之间通过转动轴承连接；

参考图9-10所示，所述旋转台22包括连接支架220、旋转电机221、转盘222，所述连接支架220安装于所述连杆件21的至少一个连杆上；所述旋转电机221与所述连接支架220连接，所述转盘222与所述旋转电机221转动连接，且置放有待加工工件；所述旋转电机221驱动转盘222按照作业人员设定的转速进行转动。

通过采用上述技术方案，所述工作头11在所述多轴移动机构的驱动下，沿第一预设路径运动；

同时，所述连杆件21在移动驱动件的驱动下，沿第二预设路径运动，且在旋转驱动件的驱动下，沿预设方向转动；且通过所述连杆件21带动所述旋转台22运动，通过所述旋转台22带动待加工工件按照作业人员设定的转速转动；

进而通过所述工作头11将所述待加工工件加工成预设形状。

参考图12-17所示，所述连杆驱动单元20在垂直于Z轴的平面上形成X、Y坐标变化，同时由X、Y坐标唯一地产生Z轴方向的转动角度；所述连杆驱动单元20与连杆件21组成平面五杆机构，以R表示转动副，S表示移动副，所述五杆机构运动副连接顺序分为：RRRRR、SRRRR、SRSRR、SSRRR、另一种SSRRR、另一种RRRRS；

所述平面五杆机构在垂直于Z轴的平面上形成X、Y坐标变化、同时由X、Y坐标唯一地产生Z轴方向的转动角度；所述旋转台22(细实线圆或双点划线圆)回转中心处在相应连杆上。

所述连杆件21包括第一连杆210、第二连杆211、第三连杆212；

其中，所述第二连杆211与所述第三连杆212之间还能够设有多根连杆，且通过多根连杆转动连接。

参考图2-4所示、以及图13、16所述的平面五杆机构，所述移动驱动件包括第一安装板2000、第一驱动件2001、第一移动件2002、丝杠螺母2003、第一带座轴承2004、第一转轴2005。

其中，所述第一安装板2000安装于所述第一连杆210上；所述第一驱动件2001固定于所述第一安装板2000上的竖直平面上，且与所述第一移动件2002连接；所述第一驱动件2001采用丝杠轴电机，所述第一移动件2002通过丝杠螺母2003安装于丝杠轴电机的丝杠轴上；所述第一带座轴承2004分别安装于所述第一移动件2002的两侧；所述第一转轴2005安装于所述第一移动件2002内，且所述第一转轴2005的两端穿过所述第一带座轴承2004，且所述第一转轴2005的一端与所述第三连杆212转动连接；其中，所述第一连杆210为所述移动驱动件不动的机架。

所述移动驱动件还包括第一导杆2006、导杆支架2007、第一直线轴承2008，第一导杆2006的一端固定在第一安装板2000的竖直对称面二侧，另一端固定在导杆支架2007上，所述导杆支架2007安装于所述第一连杆210上；第一直线轴承2008套设于第一导杆2006，且固定在滑块横截面的对称面二侧，所述第一移动件2002固定在滑块横截面的对称中心位置。

通过采用上述技术方案，通过所述第一驱动件2001驱动第一移动件2002带动滑块沿水平方向移动，进而通过所述滑块带动第三连杆212沿作业人员设定的水平方向移动，同时，所述第三连杆212通过第一转轴2005沿作业人员设定的转动方向转动。

参考图5所示、以及图12、13、17所述的平面五杆机构，所述旋转驱动件包括第二安装板、第二驱动件2012、第二带座轴承2013、第二转轴2014。

其中，所述第二安装板包括第一板体2010以及第二板体2011，所述第一板体2010以及第二板体2011分别通过双头螺纹拉杆与所述第一连杆210连接；所述第二驱动件2012采用电机减速器一体机，所述第二驱动件2012与所述第二板体2011固定连接；所述第二带座轴承2013分别安装于所述第一连杆210以及第一板体2010上；所述第二转轴2014插入于所述第二带座轴承2013，且所述第二转轴2014的一端与所述第二连杆211连接，另一端通过联轴器2015与所述第二驱动件2012连接，其中通过所述联轴器2015传递扭矩；其中，所述第一连杆210为所述旋转驱动件不动的机架。

通过采用上述技术方案，通过所述第二驱动件2012驱动第二连杆211作业人员设定的转动方向转动。

参考图6-8所示、以及图14所述的平面五杆机构，所述连杆驱动单元20还包括伸缩转动件203，所述伸缩转动件203包括第三安装板2020、第三带座轴承2021、第三转轴2022、连接件2023、第三驱动件2024、第二移动件2025；

其中，所述第三安装板2020通过双头螺纹拉杆与所述第一连杆210连接，且所述第一连杆210为所述伸缩转动件203不动的机架；所述第三带座轴承2021安装于所述第一连杆210以及第三安装板2020上；所述第三转轴2022与所述第三带座轴承2021连接，且所述第三转轴2022的一端穿过所述第三带座轴承2021与所述连接件2023连接；所述连接件2023采用连接板1030，所述第三驱动件2024采用丝杠轴电机，且安装于所述连接件2023的竖直平面上；所述第二移动件2025与所述第三驱动件2024连接，且安装于所述第二连杆211或第三连杆212的竖直面上，通过第三驱动件2024驱动第二移动件2025实现连杆工作长度的伸缩。

所述伸缩转动件203还包括第二导杆2026、第二直线轴承2027，所述第二导杆2026的一端固定在所述连接件2023的竖直面上，所述第二直线轴承2027套设于所述第一导杆2006上，且固定在所述第二连杆211或第三连杆212的竖直面上。

其中，所述伸缩转动件203可以由作业人员根据实际加工需求进行结构的改动，可以设定为伸缩件(仅有伸缩功能，无转动功能)的应用结构，即从所述伸缩转动件203中，将第三安装板2020、第三带座轴承2021、第三转轴2022去除，将连接件2023直接固定于所述第一连杆210上。

通过采用上述技术方案，通过所述第三驱动件2024驱动第二移动件2025带动所述第二连杆211或第三连杆212沿作业人员设定的水平方向移动，同时，所述第二连杆211或第三连杆212带动所述第二直线轴承2027沿所述第二导杆2026同步移动；且所述连接件2023能够通过第三转轴2022转动。

在本实施例中，能够只应用移动驱动件，或只应用旋转驱动件，或只应用伸缩转动件，或只应用伸缩件，或移动驱动件和/或旋转驱动件和/或伸缩转动件和/或伸缩件结合应用。

参考图1所示，所述多轴移动机构包括型材框架100、第一位移平台101、第二位移平台102、第三位移平台103；

其中，所述第一位移平台101、第二位移平台102均由伺服电机、丝杠及滑台组成，所述第一位移平台101安装在所述型材框架100上，所述第二位移平台102的两端与所述第一位移平台101的滑台固定；

参考图11所示，所述第三位移平台103包括连接板1030、第四驱动件1031、升降板1032，所述连接板1030与所述第二位移平台102的滑台固定，所述第四驱动件1031安装于所述连接板1030上，且采用丝杠轴电机；所述升降板1032分别与工作头11以及所述第四驱动件1031的丝杠螺母2003固定连接。

通过采用上述技术方案，通过所述第一位移平台101驱动所述第二位移平台102沿第一运动方向运动，通过所述第二位移平台102驱动所述第三位移平台沿第二运动方向运动，所述第三位移平台103驱动所述工作头11沿第三运动方向运动；

其中，所述第三位移平台103驱动所述工作头11，即指所述第四驱动件1031驱动连接的升降板1032沿第三运动方向运动，通过所述升降板1032带动所述工作头11沿第三运动方向运动；

其中，所述第一运动方向、第二运动方向以及第三运动方向由作业人员根据实际加工需求设定，在本实施例中参考第一运动方向为X轴方向、第二运动方向为Y轴方向、第三运动方向为Z轴方向；所述第三位移平台至少设有一个。

其中，所述第二位移平台102上至少安装一个第三位移平台103；若安装有多个第三位移平台103，则多个第三位移平台103的工作头各自单独控制，可以实现对多组材料进行加工，一个工作头进行加工时，另一个工作头可以闲置，使工作头之间不产生相互干涉，也可以多个工作头之间相互配合进行加工，具体的加工参数由作业人员设定。

实施例二

参考图1-17所示，本发明还提供平面并联机构与移动装置的协作加工方法的实施例，使用所述的平面并联机构与移动装置的协作加工设备对待加工的工件进行加工，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：根据待加工工件的预设形状生成第一加工轨迹路径以及第二加工轨迹路径；

步骤S2：根据第一加工轨迹路径，使工作头11沿第一预设路径运动，和/或根据第二加工轨迹路径，使所述连杆件21沿第二预设路径运动，将所述旋转台22置放的待加工工件沿预设方向运动。

在步骤S1中，所述第一加工轨迹路径为多轴移动机构的加工行程轨迹；若只应用旋转驱动件，则所述第二加工轨迹路径是旋转驱动件的加工行程轨迹，若只应用移动驱动件，则所述第二加工轨迹路径是旋转驱动件的加工行程轨迹，若只应用伸缩转动件，则所述第二加工轨迹路径是伸缩转动件的加工行程轨迹，若移动驱动件和/或旋转驱动件和/或伸缩转动件结合应用，则所述第二加工轨迹路径是移动驱动件和/或旋转驱动件和/或伸缩转动件的加工行程轨迹。

在步骤S2中，所述多轴移动机构根据第一加工轨迹路径驱动工作头11沿第一预设路径移动，其中所述第一预设路径由作业人员根据实际加工需求设定，是X和/或Y和/或Z方向的路径；根据第二加工轨迹路径，所述移动驱动件和/或旋转驱动件和/或伸缩转动件带动所述连杆件21沿第二预设路径运动，将所述旋转台22置放的待加工工件沿预设方向运动，其中所述第二预设路径以及预设方向由作业人员根据实际加工需求设定，为所述移动驱动件和/或旋转驱动件和/或伸缩转动件与连杆件21组成的平面五连杆机构的行程轨迹。

参考图5所示、以及图12所示的平面五杆机构，使所述连杆件21沿第二预设路径运动的第一方法为：

使第二连杆211沿第一预设方向转动，使第三连杆212沿第二预设方向转动。

其中，所述第一方法为只应用旋转驱动件；所述第一预设方向以及第二预设方向由作业人员根据实际加工需求设定，所述第一预设方向与第二预设方向可以相同，也可以不同；若第二连杆211与第三连杆212之间还设有若干其他连杆，则第二连杆211以及第三连杆212带动其他连杆按照作业人员设定的运动轨迹进行运动。

参考图2-5所示、以及图13，图16所示的平面五杆机构，使所述连杆件21沿第二预设路径运动的第二方法为：

使第二连杆211沿第一运动方向转动，使第三连杆212沿预设加工路径运动，同时通过所述第二连杆211将第三连杆212沿第二运动方向转动。

其中，所述第二方法为采用移动驱动件与旋转驱动件结合应用；所述第一运动方向、第二运动方向由作业人员根据实际加工需求设定，所述第一运动方向与第二运动方向可以相同，也可以不同；若第二连杆211与第三连杆212之间还设有若干其他连杆，则第二连杆211以及第三连杆212带动其他连杆按照作业人员设定的运动轨迹进行运动。

参考图2-8所示、以及图14-17所示的平面五杆机构，使所述连杆件21沿第二预设路径运动的第三方法为：

使第二连杆211沿第一加工路径运动，且使第三连杆212沿第二加工路径运动，同时使所述第二连杆211沿第一运动方向转动，且使所述第三连杆212沿第二运动方向转动。

其中，所述第三方法为采用伸缩转动件的应用；所述第一加工路径、第二加工路径、第一运动方向、第二运动方向由作业人员根据实际加工需求设定，所述第一加工路径与第二加工路径可以相同，也可以不同，所述第一运动方向与第二运动方向可以相同，也可以不同；若第二连杆211与第三连杆212之间还设有若干其他连杆，则第二连杆211以及第三连杆212带动其他连杆按照作业人员设定的运动轨迹进行运动。

进一步的，利用所述平面并联机构与移动装置的协作加工方法以及平面并联机构与移动装置的协作加工设备，对于碳纤维增强复合材料的打印工件进行加工的方法为：

对于碳纤维增强复合材料的打印工件，按照受力分析，进行预设的碳纤维的分布状态与铺设路径；

将碳纤维增强复合材料通过导料管输入到材料挤出机构内，材料先在导料管内融化，到达工作头时处于熔融状态，随着不断进料，已熔融的材料从工作头挤出形成熔丝，在转盘222上成型；

同时，通过计算机控制，完成移动加工组件与连杆组件的协作运动，按照预设的碳纤维铺设路径，形成旋转台的工件与工作头之间相对运动和加工轨迹，进行打印；

包括或不包括以下二次打印，即将转盘222及其上未完成工件移至适当地方，使用不含碳纤维组分材料另一个工作头，继续进行打印；

其中，所述工作头在本实施例中优选为挤出头，不以为限；所述预设的碳纤维的分布状态与铺设路径由作业人员根据实际加工需求进行设定；所述移动加工组件与连杆组件的协作运动的具体参数，由作业人员根据实际加工需求录入计算机设备，然后由计算机设备执行控制。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.平面并联机构与移动装置的协作加工设备，其特征在于，包括：

移动加工组件，包括多轴移动机构、工作头，所述工作头与所述多轴移动机构连接，通过所述多轴移动机构驱动所述工作头沿第一预设路径运动；所述工作头用于将待加工工件加工成预设形状；

连杆组件，包括连杆驱动单元、连杆件、旋转台，通过所述连杆驱动单元与连杆件组成平面五杆机构，所述连杆驱动单元包括移动驱动件、旋转驱动件、伸缩转动件；所述连杆件分别与所述移动驱动件以及旋转驱动件连接，所述旋转台与所述连杆件连接，且置放有待加工工件，用于带动所述待加工工件转动，通过所述移动驱动件、所述旋转驱动件及所述旋转台，驱动所述待加工工件沿第二预设路径运动；

所述连杆件包括第一连杆、第二连杆、第三连杆，所述第一连杆与所述连杆驱动单元连接，所述第三连杆与所述第二连杆转动连接，所述第三连杆至少设有一个；

所述移动驱动件包括第一驱动件、第一移动件、第一带座轴承、第一转轴，所述第一驱动件安装于所述第一连杆上，且与所述第一移动件连接；所述第一带座轴承分别安装于所述第一移动件的两侧；所述第一转轴安装于第一移动件内，且穿过所述第一带座轴承与所述第三连杆转动连接；

所述旋转驱动件包括第二驱动件、第二带座轴承、第二转轴，所述第二驱动件安装于所述第一连杆上，所述第二带座轴承安装于所述第二转轴的两端；所述第二转轴分别与所述第二驱动件以及第二连杆连接；

所述伸缩转动件包括第三带座轴承、第三转轴、连接件、第三驱动件、第二移动件，所述第三带座轴承安装于所述第一连杆上，所述第三转轴分别与所述第三带座轴承以及所述连接件连接；所述第三驱动件安装于所述连接件上，所述第二移动件分别与所述第三驱动件以及第三连杆连接。

2.根据权利要求1所述的平面并联机构与移动装置的协作加工设备，其特征在于，所述多轴移动机构为X、Y、Z三轴，即所述多轴移动机构带动所述工作头进行X轴、Y轴、Z轴方向移动；所述工作头包括激光头、打印喷嘴、挤出头中的至少一种，所述激光头进行激光切割，或用于激光选择性烧结技术和基于激光选择性熔融技术，所述打印喷嘴进行喷墨打印，所述挤出头进行3D打印。

3.根据权利要求1所述的平面并联机构与移动装置的协作加工设备，其特征在于，所述旋转台包括旋转电机、转盘，所述旋转电机与所述第二连杆或第三连杆连接，所述转盘与所述旋转电机连接；所述转盘置放有待加工工件。

4.平面并联机构与移动装置的协作加工方法，使用权利要求1-3任一项所述的平面并联机构与移动装置的协作加工设备对待加工工件进行加工，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：根据待加工工件的预设形状生成第一加工轨迹路径以及第二加工轨迹路径；

步骤S2：根据第一加工轨迹路径，使工作头沿第一预设路径运动，和/或根据第二加工轨迹路径，使所述旋转台置放的待加工工件沿第二预设路径运动；

因此，所述工作头与待加工工件之间的相对运动形成所需的加工轨迹。

5.根据权利要求4所述的平面并联机构与移动装置的协作加工方法，其特征在于，使所述连杆件沿第二预设路径运动的第一方法为：

使第二连杆沿第一预设方向转动，使第三连杆沿第二预设方向转动。

6.根据权利要求4所述的平面并联机构与移动装置的协作加工方法，其特征在于，使所述连杆件沿第二预设路径运动的第二方法为：

使第二连杆沿第一运动方向转动，使第三连杆沿预设加工路径运动，同时通过所述第二连杆将第三连杆沿第二运动方向转动。

7.根据权利要求4所述的平面并联机构与移动装置的协作加工方法，其特征在于，使所述连杆件沿第二预设路径运动的第三方法为：

使第二连杆沿第一加工路径运动，且使第三连杆沿第二加工路径运动，同时使所述第二连杆沿第一运动方向转动，且使所述第三连杆沿第二运动方向转动。

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