CN115230524A - 一种五自由度运动平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种五自由度运动平台，属于新能源纯电动汽车维修设备领域；该五自由度运动平台，包括底层平台、中层平台和上层平台；上层平台和中层平台之间，布置有三组驱动机构和二个翻转油缸，三组驱动机构驱动中层平台，翻转机构驱动上层平台，运动叠加后，上层平台具备二个自由度的平移和三个自由度的旋转，共五个自由度；在实际工作中，该平台可托举纯电动汽车动力电池包，辅助完成纯电动汽车动力电池包的拆卸和对孔安装工作。

Description

一种五自由度运动平台
技术领域
本发明涉及新能源纯电动汽车维修设备领域，具体涉及一种五自由度运动平台。
背景技术
新能源纯电动汽车使用电池提供动力，其动力电池安装于汽车底盘下方，一般采用螺栓连接、卡扣式连接和侧方插拔式连接三种固定方式；采用螺栓连接固定方式的纯电动汽车在维护和更换动力电池包时，需拆下螺栓完成动力电池包的拆卸工作，对孔后安装螺栓完成动力电池包的安装工作；由于纯电动汽车动力电池包的重量一般接近1吨，因此在拆装过程中纯电动汽车动力电池包的托举和对螺栓孔的操作无法靠人力完成，必须借助辅助举升平台；众所周知，在三维空间中两个物体要完成对孔操作，需要两个物体在三个平移轴向上和三个旋转轴向上进行对齐，因此，在以螺栓固定方式的纯电动汽车动力电池包拆装工作中，迫切需要一种能够六自由度运动的举升平台，托举纯电动汽车动力电池包完成拆卸和对位安装；目前市场上举升设备的升降平台，一般只能沿垂直于地面的方向上升和下降，仅有一个自由度的运动能力，对于纯电动汽车动力电池包的拆装工作来说，是完全不够的；为辅助纯电动汽车动力电池包的拆装工作，需为举升平台的顶面设计增加另外五个自由度，即二个平移自由度和三个旋转自由度的运动能力。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种五自由度运动平台，具备二个平移自由度和三个旋转自由度运动能力，其目的之一在于，本发明安装于举升设备的升降平台后，可托举纯电动汽车动力电池包完成拆卸和对位安装工作；
一种五自由度运动平台，包括：底层平台、中层平台、上层平台；
所述的底层平台顶面上固定安装有立柱一、立柱二和立柱三；
所述的中层平台上开有三个矩形孔，所述底层平台上的立柱一、立柱二和立柱三，分别从所述的三个矩形孔穿过；
所述的中层平台叠放在底层平台上；
所述的中层平台，底面装有多个牛眼轴承，可在底层平台上滑动；
所述的中层平台和上层平台之间布置有驱动机构一、驱动机构二、驱动机构三、支撑架、万向球头、翻转油缸一、翻转油缸二；
所述的驱动机构一、驱动机构二、驱动机构三，用于连接中层平台和底层平台，并驱动中层平台产生二个自由度平移运动和一个自由度旋转运动；
所述的支撑架，万向球头，翻转油缸一和翻转油缸二，用于连接上层平台和中层平台，并驱动上层平台产生二自由度旋转运动；
所述的一种五自由度运动平台的上层平台叠加中层平台的运动后，可产生二自由度平移运动和三自由度旋转运动，合计五个自由度的运动；
所述的一种五自由度运动平台的中层平台利用三组驱动机构，实现了二个平移自由度的运动和一个旋转自由度的运动，相较于常规的定轴旋转机构，省去了旋转轴，减少了平台层数，进而降低了平台的整体厚度；本发明的五个自由度运动均由驱动机构和翻转油缸产生动力，无需人力介入，操作人员更加省力，设备的使用也更加安全。
附图说明
图1是本发明的整体视图；
图2是本发明的爆炸图1；
图3是本发明的爆炸图2；
图4是本发明的驱动机构一结构图
图5是本发明的驱动机构二结构图
图6是本发明的驱动机构三结构图
图7是定义坐标系视图；
图中：1、底层平台，11、立柱一，12、立柱二，13、立柱三，2、中层平台，21、驱动机构一，22、驱动机构二，23、驱动机构三，24、翻转油缸一，25、翻转油缸二，26、支撑架，27、万向球头，28、装配孔一，29、装配孔二，3、上层平台，31，万向球头座，33、装配孔三，34、装配孔四，211、直线电机一，212、伸缩顶杆一，213、滑轨一，214、滑块一，215、连接件一，216、转轴一，221、直线电机二，222、伸缩顶杆二，223、滑轨二，224、滑块二，225、连接件二，226、转轴二，231、直线电机三，232、伸缩顶杆三，233、滑轨三，234、滑块三，235、连接件三，236、转轴三。
具体实施方式
一种五自由度运动平台，为方便说明所述的一种五自由度运动平台在空间中的运动，如图7所示，定义坐标系：平台长度方向为X方向，宽度方向为Y方向，高度方向为Z方向，绕X轴旋转为U方向，绕Y轴旋转为V方向，绕Z轴旋转为W方向；
所述的一种五自由度运动平台，如图1、图2、图3所示，包括：底层平台1、中层平台2、上层平台3；
所述的底层平台1顶面上固定安装有立柱一11、立柱二12和立柱三13；
所述的中层平台2上开有三个矩形孔，所述底层平台1上的立柱一11、立柱二12和立柱三13，分别从所述的三个矩形孔穿过；
所述的中层平台2叠放在底层平台1上；
所述的中层平台2，底面装有多个牛眼轴承，可在底层平台1上滑动；
所述的中层平台2与上层平台3之间布置有驱动机构一21、驱动机构二22、驱动机构三23、翻转油缸一24、翻转油缸二25、支撑架26、万向球头27；
所述的上层平台3底部中心处固定安装有万向球头座31；
所述的驱动机构一21，如图4所示，包括：直线电机一211、伸缩顶杆一212、滑轨一213、滑块一214、连接件一215、转轴一216；所述的直线电机一211与连接件一215采用转轴连接，可绕所述的转轴一216旋转；所述的连接件一215与滑块一214固定连接；所述的滑块一214可在滑轨一213上滑动；所述的滑轨一213固定安装在中层平台2的顶面上；所述的驱动机构一21的伸缩顶杆一212，固定连接在底层平台1的立柱一11上；
所述的驱动机构二22，如图5所示，包括：直线电机二221、伸缩顶杆二222、滑轨二223、滑块二224、连接件二225、转轴二226；所述的直线电机二221与连接件二225采用转轴连接，可绕所述的转轴二226旋转；所述的连接件二225与滑块二224固定连接；所述的滑块二224可在滑轨二223上滑动；所述的滑轨二223固定安装在中层平台2的顶面上；所述的驱动机构二22的伸缩顶杆二222，固定连接在底层平台1的立柱二12上；
所述的驱动机构三23，如图6所示，包括：直线电机三231、伸缩顶杆三232、滑轨三233、滑块三234、连接件三235、转轴三236；所述的直线电机三231与连接件三235采用转轴连接，可绕所述的转轴三236旋转；所述的连接件三235与滑块三234固定连接；所述的滑块三234可在滑轨三233上滑动；所述的滑轨三233固定安装在中层平台2的顶面上；所述的驱动机构三23的伸缩顶杆三232，固定连接在底层平台1的立柱三13上；
所述的滑轨一213与滑轨二223为平行关系，与滑轨三233为垂直关系；
所述的伸缩顶杆一212与伸缩顶杆二222为平行关系，布置于所述的中层平台2的两端；
所述的伸缩顶杆三232与伸缩顶杆一212为垂直关系，布置于所述的伸缩顶杆一212与伸缩顶杆二222之间；
所述的支撑架26，固定安装在中层平台2顶面的中心位置；
所述的万向球头27，固定安装于支撑架26上，与所述的上层平台3底部的万向球头座31配合连接；
所述的翻转油缸一24和翻转油缸二25的顶杆前端均安装有鱼眼轴承，尾端通过转轴连接的方式分别安装在中层平台2预留的装配孔一28和装配孔二29；所述的翻转油缸一24和翻转油缸二25的顶杆分别通过鱼眼轴承，安装在所述上层平台3预留的装配孔三33和装配孔四34内；
本发明的设计原理如下：
控制所述的驱动机构一21、驱动机构二22和驱动机构三23的伸缩顶杆一212、伸缩顶杆二222、伸缩顶杆三232的伸缩长度，能够使中层平台2产生X、Y方向的平移运动和W方向的旋转运动；当驱动机构一21、驱动机构二22和驱动机构三23均不工作时，中层平台2与底层平台1处于机械锁定状态；综上所述，中层平台2具备二个自由度平移运动和一个自由度的旋转运动能力；
控制所述的翻转油缸一24和翻转油缸二25的顶杆的伸缩长度，能够使上层平台3，绕万向球头27产生U、V方向的旋转运动；当翻转油缸一24和翻转油缸二25均不工作时，上层平台3与中层平台2处于机械锁定状态；综上所述，上层平台3自身具备二个自由度的旋转运动能力；
所述的上层平台3叠加中层平台2的运动后，即具备了二个自由度的平移运动和三个自由度的旋转运动能力，合计五个自由度的运动能力。

Claims (3)

1.一种五自由度运动平台，其特征在于，包括：底层平台、中层平台、上层平台；
所述的底层平台顶面上固定安装有立柱一、立柱二和立柱三；
所述的中层平台上开有三个矩形孔，所述底层平台上的立柱一、立柱二和立柱三，分别从所述的三个矩形孔穿过；
所述的中层平台叠放在底层平台上；
所述的中层平台，底面装有多个牛眼轴承；
所述的中层平台与上层平台之间布置有驱动机构一、驱动机构二、驱动机构三、翻转油缸一、翻转油缸二、支撑架、万向球头；
所述的上层平台底部中心处固定安装有万向球头座；
所述的驱动机构一，包括：直线电机一、伸缩顶杆一、滑轨一、滑块一、连接件一、转轴一；所述的直线电机一与连接件一采用转轴连接，可绕所述的转轴一旋转；所述的连接件一与滑块一固定连接；所述的滑块一在滑轨一上；所述的滑轨一固定安装在中层平台的顶面上；所述的驱动机构一的伸缩顶杆一，固定连接在底层平台的立柱一上；
所述的驱动机构二，包括：直线电机二、伸缩顶杆二、滑轨二、滑块二、连接件二、转轴二；所述的直线电机二与连接件二采用转轴连接，可绕所述的转轴二旋转；所述的连接件二与滑块二固定连接；所述的滑块二在滑轨二上；所述的滑轨二固定安装在中层平台的顶面上；所述的驱动机构二的伸缩顶杆二，固定连接在底层平台的立柱二上；
所述的驱动机构三，包括：直线电机三、伸缩顶杆三、滑轨三、滑块三、连接件三、转轴三；所述的直线电机三与连接件三采用转轴连接，可绕所述的转轴三旋转；所述的连接件三与滑块三固定连接；所述的滑块三在滑轨三上；所述的滑轨三固定安装在中层平台的顶面上；所述的驱动机构三的伸缩顶杆三，固定连接在底层平台的立柱三上。
2.根据权利要求1所述的一种五自由度运动平台，其特征在于：所述的滑轨一与滑轨二为平行关系，与滑轨三为垂直关系。
3.根据权利要求1所述的一种五自由度运动平台，其特征在于：所述的伸缩顶杆一与伸缩顶杆二为平行关系，布置于所述的中层平台的两端；所述的伸缩顶杆三与伸缩顶杆一为垂直关系，布置于所述的伸缩顶杆一与伸缩顶杆二之间。
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