CN115476341B - 印花定位双模式完全解耦并联机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的印花定位双模式完全解耦并联机构，包括有定平台和动平台，定平台上连接有第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链及第七支链；定平台分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链、第七支链与动平台连接；第一支链包括有依次连接的第十一移动副P11、第二连杆、第十二转动副R12、第三连杆、第十三移动副P13、“V”形连杆单元、第十四移动副P14、第五连杆及第十五转动副R15，第十一移动副P11还与定平台连接，第十五转动副R15还与定平台连接，“V”形连杆单元还与动平台连接。该机构解决了现有平面运动并联机构运动学不解耦，印花定位设备刚度小的问题。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种印花定位双模式完全解耦并联机构。
背景技术
增材印花套印时需要对印网进行对位，从而使得不同色彩油墨进行套印，得到精美的图案。在需要多次套印的工艺下，印网定位精度对增材印花的质量具有重要影响。
当印网到达指定位置后，进行增材印花，印花压力对印网的定位位置的准确性具有一定影响。一般情况下，印花定位印网设备的刚度高，则印花压力对定位精度的影响低。
目前，现有印花定位设备主要通过机器视觉技术，通过调整控制方法来实现印花定位设备的定位精度，一般情况均使用平面并联机构来实现。现有高精度平面定位(X、Y轴移动和绕平行与Z轴转动)装置的并联机构并非完全解耦的机构构型，控制难度较完全解耦的机构构型高，误差模型和补偿较复杂。目前现有的完全解耦的平面并联机构较为少见。完全解耦的并联机构在运动方程简单，容易对其进行运动控制。
然而，完全解耦的并联机构在刚度方面较一般并联机构小。对于增材印花对位设备工作时，需要承受印花的压力，完全解耦的并联机构在印花时的定位精度不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种印花定位双模式完全解耦并联机构，解决了现有平面运动并联机构运动学不解耦，可控性相对不高，印花定位设备刚度小的问题。
本发明所采用的技术方案是，印花定位双模式完全解耦并联机构，包括有定平台和动平台，定平台上连接有第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链及第七支链；定平台分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链、第七支链与动平台连接；
第一支链包括有依次连接的第十一移动副P11、第二连杆、第十二转动副R12、第三连杆、第十三移动副P13、“V”形连杆单元、第十四移动副P14、第五连杆及第十五转动副R15，第十一移动副P11还与定平台连接，第十五转动副R15还与定平台连接，“V”形连杆单元还与动平台连接。
本发明的特征还在于，
“V”形连杆单元包括有第四连杆及第十六移动副P16，第四连杆为“V”形连杆，第四连杆的一端与第十三移动副P13连接，第四连杆的另一端通过第十六移动副P16与动平台连接，第四连杆的折点处连接有第十四移动副P14；第十一移动副P11设置移动驱动副。
第二支链包括有依次连接的第二十一移动副P21、第六连杆，第二十二转动副R22、第七连杆、折线连杆单元、第九连杆及第二十六转动副R26；第二十一移动副P21还与定平台连接，第二十六转动副R26还与定平台连接，折线连杆单元还与动平台连接；
第二十一移动副P21设置移动驱动副。
折线连杆单元包括有具有两个转折点的折线形的第八连杆，第八连杆一端的端部连接有第二十三移动副P23，第八连杆另一端的端部连接有第二十五移动副P25；第二十三移动副P23与第七连杆连接，第二十五移动副P25与动平台连接；第八连杆的任意一个转折点上设置有第二十四移动副P24，第二十四移动副P24与第九连杆连接。
第三支链包括有依次连接的第三十一转动副R31、第十连杆，第三十二移动副P32、第十一连杆及第三十三移动副P33；第三十一转动副R31还与定平台连接，第三十三移动副P33还与动平台连接；第三十一转动副R31设置转动驱动副。
第四支链包括有依次连接的第四十一球副S41、第十三连杆、第四十二移动副P42、第十四连杆及第四十三球副S43；第四十一球副S41还与定平台连接，第四十三球副S43还与动平台连接；第四十二移动副P42设置移动驱动副。
第五支链包括有依次连接的第五十一球副S51、第十五连杆、第五十二移动副P52、第十六连杆及第五十三球副S53；第五十一球副S51还与定平台连接，第五十三球副S53还与动平台连接；第五十二移动副P52设置移动驱动副。
第六支链包括有依次连接的第六十一球副S61、第十七连杆、第六十二移动副P62、第十八连杆及第六十三球副S63；第六十一球副S61还与定平台连接，第六十三球副S63还与动平台连接；第六十二移动副P62设置移动驱动副。
第七支链包括有依次连接的第七十一球副S71、第十九连杆、第七十二移动副P72、第二十连杆及第七十三球副S73；第七十一球副S71还与定平台连接，第七十三球副S73还与动平台连接；第七十二移动副P72设置移动驱动副。
本发明的有益效果是：
本发明印花定位双模式完全解耦并联机构，解决了印花定位装备精度控制相对不高，弱化了印花时印花压力对印网定位精度的影响。本发明的并联机构具有定位高精度、印花高刚度、动态性能好的特点。本发明的并联机构在定位时，通过粗略定位高动态性能、精定位高精度、印花时高刚度，通过并联机构结构构型和驱动设置，保证印花整个工艺的高精度。
附图说明
图1是本发明的一种印花定位双模式完全解耦并联机构示意图；
图中，1.动平台，2.第二连杆，3.动平台，4.第四连杆，5.第五连杆，6.第六连杆，7.第七连杆，8.第八连杆，9.第九连杆，10.第十连杆，11.第十一连杆，12.动平台，13.第十三连杆，14.第十四连杆，15.第十五连杆，16.第十六连杆，17.第十七连杆，18.第十八连杆，19.第十九连杆，20.第二十连杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种印花定位双模式完全解耦并联机构，如图1所示，包括有定平台1和动平台12，定平台1上连接有第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链及第七支链；定平台1分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链、第七支链与动平台12连接；
第一支链包括有依次连接的第十一移动副P11、第二连杆2、第十二转动副R12、第三连杆3、第十三移动副P13、“V”形连杆单元、第十四移动副P14、第五连杆5及第十五转动副R15，第十一移动副P11还与定平台1连接，第十五转动副R15还与定平台1连接，“V”形连杆单元还与动平台12连接。
“V”形连杆单元包括有第四连杆4及第十六移动副P16，第四连杆4为“V”形连杆，第四连杆4的一端与第十三移动副P13连接，第四连杆4的另一端通过第十六移动副P16与动平台12连接，第四连杆4的折点处连接有第十四移动副P14；第十一移动副P11设置移动驱动副。
第十一移动副P11平行于Z轴方向，第十二转动轴R12轴线平行于Z轴，过点O。第十三移动副P13移动方向与Z轴正向夹角为45°，第十三移动副P13移动方向与第十四移动副P14移动方向夹角为45°，第十四移动副P14平行于Y轴方向。第十五转动副R15轴线平行于Z轴，过点O。移动副P16移动方向平行于X轴。
第二支链包括有依次连接的第二十一移动副P21、第六连杆6，第二十二转动副R22、第七连杆7、折线连杆单元、第九连杆9及第二十六转动副R26；第二十一移动副P21还与定平台1连接，第二十六转动副R26还与定平台1连接，折线连杆单元还与动平台12连接；
第二十一移动副P21设置移动驱动副。
折线连杆单元包括有具有两个转折点的折线形的第八连杆8，第八连杆8一端的端部连接有第二十三移动副P23，第八连杆8另一端的端部连接有第二十五移动副P25；第二十三移动副P23与第七连杆7连接，第二十五移动副P25与动平台12连接；第八连杆8的任意一个转折点上设置有第二十四移动副P24，第二十四移动副P24与第九连杆9连接。
第二十一移动副P21平行于Z轴，第二十二转动副R22轴线平行于Z轴，过点O。第二十三移动副P23的移动方向，与Z轴夹角为45°。第二十三移动副P23的移动方向，与第二十四移动副P24移动方向夹角为45°。第二十四移动副P24移动方向平行于X轴。第二十五移动副P25移动方向平行于Y轴。第二十六转动副R26轴线平行于Z轴，过点O。
第三支链包括有依次连接的第三十一转动副R31、第十连杆10，第三十二移动副P32、第十一连杆11及第三十三移动副P33；第三十一转动副R31还与定平台1连接，第三十三移动副P33还与动平台12连接；第三十一转动副R31设置转动驱动副。
第三十一转动副轴线平行于Z轴，过点O。第三十二移动副P32方向平行于X轴，第三十三移动副P33平行于Y轴。
第四支链包括有依次连接的第四十一球副S41、第十三连杆13、第四十二移动副P42、第十四连杆14及第四十三球副S43；第四十一球副S41还与定平台1连接，第四十三球副S43还与动平台12连接；第四十二移动副P42设置移动驱动副。
第四十二移动副P42方向，平行于第四十一球副S41球心与第四十三球副S43球心的连线。
第五支链包括有依次连接的第五十一球副S51、第十五连杆15、第五十二移动副P52、第十六连杆16及第五十三球副S53；第五十一球副S51还与定平台1连接，第五十三球副S53还与动平台12连接；第五十二移动副P52设置移动驱动副。
第五十二移动副P52方向，平行于第五十一球副S51球心与第五十三球副S53球心的连线。
第六支链包括有依次连接的第六十一球副S61、第十七连杆17、第六十二移动副P62、第十八连杆18及第六十三球副S63；第六十一球副S61还与定平台1连接，第六十三球副S63还与动平台12连接；第六十二移动副P62设置移动驱动副。
第六十二移动副P62方向，平行于第六十一球副S61球心与第六十三球副S63球心的连线。
第七支链包括有依次连接的第七十一球副S71、第十九连杆19、第七十二移动副P72、第二十连杆20及第七十三球副S73；第七十一球副S71还与定平台1连接，第七十三球副S73还与动平台12连接；第七十二移动副P72设置移动驱动副。
第七十二移动副P72方向，平行于第七十一球副S71球心与第七十三球副S73球心的连线。
第三支链末端连接动平台12几何中心点O。
第一支链末端连接动平台12点A1。
第二支链末端连接动平台12点A2。
点A1与点A2关于点O对称。
本发明印花定位双模式完全解耦并联机构，印花对位分为三个阶段：
第一阶段，控制第四十二移动副P42、第五十二移动副P52、第六十二移动副P62、第七十二移动副P72，使得动平台12几何中心点O快速到达目标位姿附近。
第二阶段，控制第十一移动副P11、第二十一移动副P21、第三十一转动副R31，使得动平台12几何中心点O到达精确目标位姿。
第三阶段，锁定第四十二移动副P42、第五十二移动副P52、第六十二移动副P62、第七十二移动副P72、第十一移动副P11、第二十一移动副P21、第三十一转动副R31，保持动平台12的精确位姿，进行印花。
在第二阶段精确对位时，第十一移动副P11控制动平台12沿Y方向的移动，第二十一移动副P21控制动平台12沿X方向的移动，第三十一转动副R31控制动平台12绕平行于Z轴的轴线的转动，此时印花定位双模式完全解耦并联机构具有完全解耦的运动特性，便于控制。
该印花定位双模式完全解耦并联机构另外一个特征是，动平台12始终绕平行于第十二转动副R12、第二十二转动副R22、第三十一转动副R31的轴线转动，转动轴线是固定的，该特征与能实现平面运动(X、Y轴移动和绕平行与Z轴转动)的串联结构的机器人相似，具有提升设备转动姿态精度的效果。
Claims (5)
1.印花定位双模式完全解耦并联机构，其特征在于，包括有定平台（1）和动平台（12），所述定平台（1）上连接有第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链及第七支链；所述定平台（1）分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链、第七支链与动平台（12）连接；
所述第一支链包括有依次连接的第十一移动副P11、第二连杆（2）、第十二转动副R12、第三连杆（3）、第十三移动副P13、“V”形连杆单元、第十四移动副P14、第五连杆（5）及第十五转动副R15，第十一移动副P11还与定平台（1）连接，第十五转动副R15还与定平台（1）连接，“V”形连杆单元还与动平台（12）连接；
所述“V”形连杆单元包括有第四连杆（4）及第十六移动副P16，第四连杆（4）为“V”形连杆，第四连杆（4）的一端与第十三移动副P13连接，第四连杆（4）的另一端通过第十六移动副P16与动平台（12）连接，第四连杆（4）的折点处连接有第十四移动副P14；第十一移动副P11设置移动驱动副；
所述第二支链包括有依次连接的第二十一移动副P21、第六连杆（6），第二十二转动副R22、第七连杆（7）、折线连杆单元、第九连杆（9）及第二十六转动副R26；第二十一移动副P21还与定平台（1）连接，第二十六转动副R26还与定平台（1）连接，折线连杆单元还与动平台（12）连接；
第二十一移动副P21设置移动驱动副；
所述折线连杆单元包括有具有两个转折点的折线形的第八连杆（8），第八连杆（8）一端的端部连接有第二十三移动副P23，第八连杆（8）另一端的端部连接有第二十五移动副P25；第二十三移动副P23与第七连杆（7）连接，第二十五移动副P25与动平台（12）连接；第八连杆（8）的任意一个转折点上设置有第二十四移动副P24，第二十四移动副P24与第九连杆（9）连接；
所述第三支链包括有依次连接的第三十一转动副R31、第十连杆（10），第三十二移动副P32、第十一连杆（11）及第三十三移动副P33；第三十一转动副R31还与定平台（1）连接，第三十三移动副P33还与动平台（12）连接；第三十一转动副R31设置转动驱动副。
2.根据权利要求1所述的印花定位双模式完全解耦并联机构，其特征在于，所述第四支链包括有依次连接的第四十一球副S41、第十三连杆（13）、第四十二移动副P42、第十四连杆（14）及第四十三球副S43；第四十一球副S41还与定平台（1）连接，第四十三球副S43还与动平台（12）连接；第四十二移动副P42设置移动驱动副。
3.根据权利要求1所述的印花定位双模式完全解耦并联机构，其特征在于，所述第五支链包括有依次连接的第五十一球副S51、第十五连杆（15）、第五十二移动副P52、第十六连杆（16）及第五十三球副S53；第五十一球副S51还与定平台（1）连接，第五十三球副S53还与动平台（12）连接；第五十二移动副P52设置移动驱动副。
4.根据权利要求1所述的印花定位双模式完全解耦并联机构，其特征在于，所述第六支链包括有依次连接的第六十一球副S61、第十七连杆（17）、第六十二移动副P62、第十八连杆（18）及第六十三球副S63；第六十一球副S61还与定平台（1）连接，第六十三球副S63还与动平台（12）连接；第六十二移动副P62设置移动驱动副。
5.根据权利要求1所述的印花定位双模式完全解耦并联机构，其特征在于，所述第七支链包括有依次连接的第七十一球副S71、第十九连杆（19）、第七十二移动副P72、第二十连杆（20）及第七十三球副S73；第七十一球副S71还与定平台（1）连接，第七十三球副S73还与动平台（12）连接；第七十二移动副P72设置移动驱动副。
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| GR01 | Patent grant | ||
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