CN216178390U - 一种五轴联动的混联机床结构 - Google Patents
一种五轴联动的混联机床结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN216178390U CN216178390U CN202122692307.0U CN202122692307U CN216178390U CN 216178390 U CN216178390 U CN 216178390U CN 202122692307 U CN202122692307 U CN 202122692307U CN 216178390 U CN216178390 U CN 216178390U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- iii
- branched chain
- freedom
- rotating
- degrees
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Machine Tool Units (AREA)
Abstract
本实用新型公开刚度较高的五轴联动的混联机床结构，工作架的三根立柱均与三角形的定位顶部和床身垂直，顶、底端分别在定位顶部的一个角处与定位顶部和床身连接；三条支链顺序布置于工作架内且均可沿自身的长度方向伸缩改变长短，支链Ⅰ和支链Ⅲ的顶、底端分别与转动副Ⅰ和转动副Ⅲ，转动件Ⅰ和转动件Ⅲ的一端连接，前述两转动副的另一端分别与对应的两根立柱的顶部可转动地连接，前述两转动件的另一端分别与三角形的动平台所对应的两个角至少两自由度可转动地连接；支链Ⅱ的顶、底端分别与转动件Ⅳ和转动件Ⅱ的一端至少两自由度可转动地连接，前述两转动件的另一端分别与对应的立柱的顶部和在与动平台所对应的一个角处至少两自由度可转动地连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能制造装备中的多轴联动机床，特别涉及一种五轴联动的混联机床结构。
背景技术
五轴联动机床是近年来国际上智能制造研究领域非常关注的一种数控机床，它能够有效加工大型高精度复杂曲面的零件，实现多坐标联动数控加工、装配和测量等多种功能。然而在现有的五轴联动机床中，有一种五轴串联机床，其运动部件通过串联方式连接，所存在的技术问题是；只有一条支链，刚度较低；仅一条支链支撑动平台，运动部件尺寸必须设计得较大，运动部件质量较大；仅一条支链约束动平台，运动精度较低；仅一条支链作用于动平台，驱动力较小，产生的加速度较小，响应速度较慢。
实用新型内容
针对上述现有技术所存在的技术问题，本实用新型提供一种五轴联动的混联机床结构，具有五轴能够三维移动两维转动的空间五自由度联动的功能，刚度较高、运动部件质量较轻、运动精度较高、驱动力较大，产生的加速度较大且响应速度较快。
为解决上述技术问题，本实用新型的五轴联动的混联机床结构，其特征在于，包括包含三根立柱和一个三角形的定位顶部的工作架、支链Ⅰ、支链Ⅱ、支链Ⅲ，转动件Ⅰ、转动件Ⅱ、转动件Ⅲ、转动副Ⅰ、转动件Ⅳ和转动副Ⅲ、尺寸小于工作架的定位顶部且形状同样为三角形的动平台，以及工作台、床身和刀具；
所述工作架的三根立柱均与其定位顶部和床身垂直，它们的顶端分别在三角形的定位顶部的一个角处与定位顶部连接，底端分别与床身连接；
所述支链Ⅰ、支链Ⅱ和支链Ⅲ按顺序布置于工作架内且均可沿自身的长度方向伸缩改变长短，其中，所述支链Ⅰ和支链Ⅲ的顶端分别与转动副Ⅰ和转动副Ⅲ的一端连接，底端分别与转动件Ⅰ和转动件Ⅲ的一端连接，所述转动副Ⅰ和转动副Ⅲ的另一端分别与对应的两根立柱的顶部可转动地连接，所述转动件Ⅰ和转动件Ⅲ的另一端分别与三角形的动平台所对应的两个角至少两自由度可转动地连接，即所述转动件Ⅰ和转动件Ⅲ的另一端既可围绕它们之间的轴心连线转动又可相对于床身的水平面的前后水平线转动地分别在三角形的动平台的两个角与三角形的动平台可转动地连接；
所述支链Ⅱ的顶端与转动件Ⅳ的一端至少两自由度可转动地连接，底端与转动件Ⅱ的一端至少两自由度可转动地连接，所述转动件Ⅳ的另一端与对应的立柱的顶部至少两自由度可转动地连接，所述转动件Ⅱ的另一端在与三角形的动平台所对应的一个角处至少两自由度可转动地连接；
所述动平台位于工作台的上方；
所述工作台可在床身上前后水平移动；
所述刀具连接于动平台的底面并向外伸出。
优选地，所述支链Ⅰ、支链Ⅱ和支链Ⅲ分别包括连接杆Ⅰ、连接杆Ⅱ和连接杆Ⅲ，以及对应的伸缩杆Ⅰ、伸缩杆Ⅱ和伸缩杆Ⅲ；
所述支链Ⅰ和支链Ⅲ的连接杆Ⅰ和连接杆Ⅲ的顶端分别通过转动副Ⅰ和转动副Ⅲ与对应的两根立柱的顶部至少两自由度可转动地连接，所述支链Ⅰ和支链Ⅲ的伸缩杆Ⅰ和伸缩杆Ⅲ的顶端分别与连接杆Ⅰ和连接杆Ⅲ的底部可伸缩地连接，底端分别通过转动件Ⅰ和转动件Ⅲ分别与三角形的动平台所对应的两个角至少两自由度可转动地连接；
所述支链Ⅱ的连接杆Ⅱ的顶端通过转动件Ⅳ与对应的一根立柱的顶部至少两自由度可转动地连接，其伸缩杆Ⅱ的顶端与连接杆Ⅱ的底端可伸缩地连接，其底端通过转动件Ⅱ与三角形的动平台所对应的一个角可两自由度转动地连接。
优选地，所述转动件Ⅳ为三自由度的球铰，所述转动件Ⅱ为两自由度的虎克铰；所述转动件Ⅰ和转动件Ⅲ均为三自由度的球铰。
优选地，所述转动件Ⅳ为两自由度的虎克铰，所述转动件Ⅱ为三自由度的球铰；所述转动件Ⅰ和转动件Ⅲ均为三自由度的球铰。
优选地，所述转动件Ⅳ为三自由度的球铰，所述转动件Ⅱ为两自由度的虎克铰；所述转动件Ⅰ和转动件Ⅲ均为两自由度的虎克铰。
优选地，所述转动件Ⅳ为两自由度的虎克铰，所述转动件Ⅱ为三自由度的球铰；所述转动件Ⅰ和转动件Ⅲ均为两自由度的虎克铰。
优选地，所述工作架的定位顶部为每个角尖被削平的等腰三角形，对应地，所述动平台也为尺寸较小的每个角尖被削平的等腰三角形。
与只有一个支链的五轴串联机床相比，本实用新型包含如下有益效果；
1、本实用新型采用三条支链来共同支撑动平台，使得机床结构刚度较高。
2、本实用新型由三条支链共同承受重量和载荷，每条支链的尺寸可以设计得较小，且驱动部件可以设置得远离动平台端，能够减轻运动部件质量。
3、本实用新型中的动平台的移动需要三条支链共同参与，每条支链的运动均被另外两条支链相互制约，使得每一步的运动精度都较高。
4、本实用新型中的运动部件质量质量较轻，且动平台同时来自三条支链的受力，使得动平台产生的合力加大，能够产生较大的运动加速度，运动的响应速度快。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的优选实施方式做详细说明。
参见图1所示，本实用新型的五轴联动的混联机床结构，包括包含三根立柱11和一个三角形的定位顶部12的工作架10、支链Ⅰ20、支链Ⅱ21、支链Ⅲ22、转动件Ⅰ30、转动件Ⅱ31、转动件Ⅲ32、转动副Ⅰ40、转动件Ⅳ41和转动副Ⅲ42、尺寸小于工作架10的定位顶部12且形状同样为三角形的动平台50，以及工作台60、床身70和刀具80；所述工作架10的三根立柱11均与其定位顶部12和床身70垂直，它们的顶端分别在三角形的定位顶部12的一个角处与定位顶部12连接，底端分别与床身70连接；所述支链Ⅰ20、支链Ⅱ21和支链Ⅲ22按顺序布置于工作架10内且可沿支链自身的长度方向伸缩改变长短，其中，所述支链Ⅰ20和支链Ⅲ22的顶端分别与转动副Ⅰ40和转动副Ⅲ42的一端连接，底端分别与转动件Ⅰ30和转动件Ⅲ32的一端连接，所述转动副Ⅰ40和转动副Ⅲ42的另一端分别与对应的两根立柱11的顶部可转动地连接，所述转动件Ⅰ30和转动件Ⅲ32的另一端分别与三角形的动平台50所对应的两个角至少两自由度可转动地连接，即所述转动件Ⅰ30和转动件Ⅲ32的另一端既可围绕它们之间的轴心连线转动又可相对于床身70的水平面的前后水平线转动地分别在三角形的动平台50的两个角与三角形的动平台50可转动地连接；所述支链Ⅱ21的顶端与转动件Ⅳ41的一端至少两自由度可转动地连接，底端与转动件Ⅱ31的一端至少两自由度可转动地连接，所述转动件Ⅳ41的另一端与对应的立柱11的顶部至少两自由度可转动地连接，所述转动件Ⅱ31的另一端在与三角形的动平台50所对应的一个角处至少两自由度可转动地连接；所述动平台50位于工作台60的上方；所述工作台60可在床身70上前后水平移动；所述刀具80连接于动平台50的底面并向外伸出。这样一来，本实用新型中，由于支链Ⅰ20、支链Ⅱ21和支链Ⅲ22按顺序布置于工作架10内并可沿支链自身的长度方向伸缩改变长短，也就是支链Ⅰ20、支链Ⅱ21和支链Ⅲ22相对于床身70的正面内（即图1中的XZ平面）变化长短、且它们的顶端分别通过转动副Ⅰ40、转动件Ⅳ41和转动副Ⅲ42分别与三角形的工作架10的三个角可转动地连接，且其中转动件Ⅳ41与工作架10的一个角至少两自由度可转动地连接，而它们的底端又分别与转动件Ⅰ30、转动件Ⅱ31和转动件Ⅲ32的一端至少两自由度可转动的连接，而转动件Ⅰ30、转动件Ⅱ31和转动件Ⅲ32的另一端分别在三角形的动平台50的三个角至少两自由度可转动地连接，即转动件Ⅰ30和转动件Ⅲ32的另一端既可围绕它们之间的轴心连线转动又可相对于床身70的水平面的前后水平线（即图1中的方向Y）转动地分别在三角形的动平台50两个角与三角形的动平台50可转动地连接。于是，在支链Ⅰ20、支链Ⅱ21和支链Ⅲ22相对于床身70正面内（即图1中的XZ平面）变化长短和姿态的同时，转动件Ⅰ30和转动件Ⅲ32围绕它们之间的轴心连线转动，或者相对于床身70的水平面的前后水平线（即图1中的方向X）转动，转动件Ⅱ31也相应地转动，这就带动了动平台50在相对于床身70的水平面的左右水平线（即图1中的方向X）和相对于床身70的竖直方向（即图1中方向Z）的平面内的二维移动、以及绕着转动件Ⅰ30和转动件Ⅲ32的之间的轴心连线和相对于床身70的水平面的前后水平线（即图1中的方向Y）的二维转动，并配合工作台60沿方向Y的一维移动，最终实现在空间的三维移动和两维转动的五个自由度的五轴联动，从而使连接于动平台50的底面并向外伸出的刀具80对安装于工作台60上的工件90进行五个自由度空间的切削加工。由于此可见，与只有一个支链的五轴串联机床相比；
1、本实用新型采用三条支链来共同支撑动平台，使得机床结构刚度较高。
2、本实用新型由三条支链共同承受重量和载荷，每条支链的尺寸可以设计得较小，且驱动部件可以设置得远离动平台端，能够进一步减轻运动部件质量。
3、本实用新型中的动平台的移动需要三条支链共同参与，每条支链的运动均被另外两条支链相互制约，使得每一步的运动精度都较高。
4、本实用新型中的运动部件质量较轻，且动平台同时来自三条支链的受力，使得动平台产生的合力加大，能够产生较大的运动加速度，运动的响应速度较快。
参见图1所示，所述支链Ⅰ20、支链Ⅱ21和支链Ⅲ22优选分别包括连接杆Ⅰ200、连接杆Ⅱ210和连接杆Ⅲ220，以及对应的伸缩杆Ⅰ201、伸缩杆Ⅱ211和伸缩杆Ⅲ221；所述支链Ⅰ20和支链Ⅲ22的连接杆Ⅰ200和连接杆Ⅲ220的顶端分别通过转动副Ⅰ40和转动副Ⅲ42与对应的两根立柱11的顶部至少两自由度可转动地连接，所述支链Ⅰ20和支链Ⅲ22的伸缩杆Ⅰ201和伸缩杆Ⅲ221的顶端分别与连接杆Ⅰ200和连接杆Ⅲ220的底部可伸缩地连接，底端分别通过转动件Ⅰ30和转动件Ⅲ32分别与三角形的动平台50所对应的两个角至少两自由度可转动地连接；所述支链Ⅱ21的连接杆Ⅱ210的顶端通过转动件Ⅳ41与对应的一根立柱11的顶部至少两自由度可转动地连接，其伸缩杆Ⅱ211的顶端与连接杆Ⅱ210的底端可伸缩地连接，其底端通过转动件Ⅱ31与三角形的动平台50所对应的一个角可两自由度转动地连接。其中，所述支链Ⅰ20、支链Ⅱ21和支链Ⅲ22包括的连接杆Ⅰ200、连接杆Ⅱ210和连接杆Ⅲ220，以及对应的伸缩杆Ⅰ201、伸缩杆Ⅱ211和伸缩杆Ⅲ221的之间连接结构,可采用如雨伞、旅行箱的伸缩杆和连接杆的连接结构，以及可伸缩拖把伸缩杆和连接杆的连接结构。这使得支链Ⅰ20、支链Ⅱ21和支链Ⅲ22的结构比较简单且能够较好地实现其变化长短的伸缩功能。
所述转动件Ⅳ41优选为三自由度的球铰，所述转动件Ⅱ31优选为两自由度的虎克铰；所述转动件Ⅰ30和转动件Ⅲ32均优选为三自由度的球铰。于是，不仅能实现支链Ⅱ21的自由度功能，且能方便驱动装置的安装；同时，由于三自由度的球铰转动自由度更大，更便于动平台50的安装。
所述转动件Ⅳ41优选为两自由度的虎克铰，所述转动件Ⅱ31优选为三自由度的球铰；所述转动件Ⅰ30和转动件Ⅲ32均优选为三自由度的球铰。于是，不仅能实现该支链Ⅱ21的自由度功能，且能够防止支链绕连接杆转动，避免驱动装置难以布置的问题；同时，由于三自由度的球铰转动自由度更大，更便于动平台50的安装。
所述转动件Ⅳ41优选为三自由度的球铰，所述转动件Ⅱ31优选为两自由度的虎克铰；所述转动件Ⅰ30和转动件Ⅲ32均优选为两自由度的虎克铰。于是，不仅能实现支链Ⅱ21的自由度功能，且能方便驱动装置的安装；同时，两自由度的虎克铰尺寸约束能力更强，能够更好地严格保证安装精度和运动精度。
所述转动件Ⅳ41优选为两自由度的虎克铰，所述转动件Ⅱ31优选为三自由度的球铰；所述转动件Ⅰ30和转动件Ⅲ32均优选为两自由度的虎克铰。于是，不仅能实现支链Ⅱ21的自由度功能，且能够防止支链绕连接杆转动，避免驱动装置难以布置的问题；同时，两自由度的虎克铰尺寸约束能力更强，能够进一步严格保证安装精度和运动精度。
参见图1所示，所述工作架10的定位顶部12优选为每个角尖被削平的等腰三角形，对应地，所述动平台50也优选为尺寸较小的每个角尖被削平的等腰三角形。这使得动平台60具有较小运动惯量，提高了运动精度和响应速度。
本实用新型没有详细说明的内容，包括但不限于驱动装置等，均为现有技术。
上面结合附图对本实用新型的优选实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种五轴联动的混联机床结构，其特征在于，包括包含三根立柱和一个三角形的定位顶部的工作架、支链Ⅰ、支链Ⅱ、支链Ⅲ，转动件Ⅰ、转动件Ⅱ、转动件Ⅲ、转动副Ⅰ、转动件Ⅳ和转动副Ⅲ、尺寸小于工作架的定位顶部且形状同样为三角形的动平台，以及工作台、床身和刀具；
所述工作架的三根立柱均与其定位顶部和床身垂直，它们的顶端分别在三角形的定位顶部的一个角处与定位顶部连接，底端分别与床身连接；
所述支链Ⅰ、支链Ⅱ和支链Ⅲ按顺序布置于工作架内且均可沿自身的长度方向伸缩改变长短，其中，所述支链Ⅰ和支链Ⅲ的顶端分别与转动副Ⅰ和转动副Ⅲ的一端连接，底端分别与转动件Ⅰ和转动件Ⅲ的一端连接，所述转动副Ⅰ和转动副Ⅲ的另一端分别与对应的两根立柱的顶部可转动地连接，所述转动件Ⅰ和转动件Ⅲ的另一端分别与三角形的动平台所对应的两个角至少两自由度可转动地连接，即所述转动件Ⅰ和转动件Ⅲ的另一端既可围绕它们之间的轴心连线转动又可相对于床身的水平面的前后水平线转动地分别在三角形的动平台的两个角与三角形的动平台可转动地连接；
所述支链Ⅱ的顶端与转动件Ⅳ的一端至少两自由度可转动地连接，底端与转动件Ⅱ的一端至少两自由度可转动地连接，所述转动件Ⅳ的另一端与对应的立柱的顶部至少两自由度可转动地连接，所述转动件Ⅱ的另一端在与三角形的动平台所对应的一个角处至少两自由度可转动地连接；
所述动平台位于工作台的上方；
所述工作台可在床身上前后水平移动；
所述刀具连接于动平台的底面并向外伸出。
2.如权利要求1所述的五轴联动的混联机床结构，其特征在于，所述支链Ⅰ、支链Ⅱ和支链Ⅲ分别包括连接杆Ⅰ、连接杆Ⅱ和连接杆Ⅲ，以及对应的伸缩杆Ⅰ、伸缩杆Ⅱ和伸缩杆Ⅲ；
所述支链Ⅰ和支链Ⅲ的连接杆Ⅰ和连接杆Ⅲ的顶端分别通过转动副Ⅰ和转动副Ⅲ与对应的两根立柱的顶部至少两自由度可转动地连接，所述支链Ⅰ和支链Ⅲ的伸缩杆Ⅰ和伸缩杆Ⅲ的顶端分别与连接杆Ⅰ和连接杆Ⅲ的底部可伸缩地连接，底端分别通过转动件Ⅰ和转动件Ⅲ分别与三角形的动平台所对应的两个角至少两自由度可转动地连接；
所述支链Ⅱ的连接杆Ⅱ的顶端通过转动件Ⅳ与对应的一根立柱的顶部至少两自由度可转动地连接，其伸缩杆Ⅱ的顶端与连接杆Ⅱ的底端可伸缩地连接，其底端通过转动件Ⅱ与三角形的动平台所对应的一个角可两自由度转动地连接。
3.如权利要求2所述的五轴联动的混联机床结构，其特征在于，所述转动件Ⅳ为三自由度的球铰，所述转动件Ⅱ为两自由度的虎克铰；所述转动件Ⅰ和转动件Ⅲ均为三自由度的球铰。
4.如权利要求2所述的五轴联动的混联机床结构，其特征在于，所述转动件Ⅳ为两自由度的虎克铰，所述转动件Ⅱ为三自由度的球铰；所述转动件Ⅰ和转动件Ⅲ均为三自由度的球铰。
5.如权利要求2所述的五轴联动的混联机床结构，其特征在于，所述转动件Ⅳ为三自由度的球铰，所述转动件Ⅱ为两自由度的虎克铰；所述转动件Ⅰ和转动件Ⅲ均为两自由度的虎克铰。
6.如权利要求2所述的五轴联动的混联机床结构，其特征在于，所述转动件Ⅳ为两自由度的虎克铰，所述转动件Ⅱ为三自由度的球铰；所述转动件Ⅰ和转动件Ⅲ均为两自由度的虎克铰。
7.如权利要求1至6中任一项所述的五轴联动的混联机床结构，其特征在于，所述工作架的定位顶部为每个角尖被削平的等腰三角形，对应地，所述动平台也为尺寸较小的每个角尖被削平的等腰三角形。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122692307.0U CN216178390U (zh) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | 一种五轴联动的混联机床结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122692307.0U CN216178390U (zh) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | 一种五轴联动的混联机床结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN216178390U true CN216178390U (zh) | 2022-04-05 |
Family
ID=80902753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202122692307.0U Active CN216178390U (zh) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | 一种五轴联动的混联机床结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN216178390U (zh) |
-
2021
- 2021-11-05 CN CN202122692307.0U patent/CN216178390U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107553470B (zh) | 具有五自由度的并联机构及其拓展多轴联动装置 | |
| US6048143A (en) | Composite mechanism multi-axis machine tool | |
| CN108818502B (zh) | 具有球面转动自由度的两移动一转动的并联机构 | |
| CN1219627C (zh) | 用于虚拟轴数控机床与测量机的六自由度并联机构 | |
| CN108973478B (zh) | 大尺度石材雕刻机器人总成及其雕刻石材的方法 | |
| CN105082110B (zh) | 驱动冗余式三自由度稳定平台 | |
| CN101664881B (zh) | 开放式现场型六自由度串并联加工机器人 | |
| CN110682274B (zh) | 一种具有大转角的五自由度冗余驱动并联机构 | |
| CN110625406A (zh) | 一种冗余驱动ac式高速加工混联五轴机床 | |
| CN111923025A (zh) | 一种具有两个操作模式的三分支并联机构 | |
| WO2022117117A1 (zh) | 一种四自由度完全解耦复合驱动并联机构 | |
| CN111331581B (zh) | 一种部分解耦的交叉式四自由度并联机构 | |
| CN109760017B (zh) | 带有两个回转腰的串并混联六自由度工业机械臂 | |
| CN100503150C (zh) | 五自由度混联数控机床 | |
| CN108908292B (zh) | 一种可实现两转三移的混联解耦机床 | |
| CN110695716A (zh) | 一种可用于大型工件复杂曲面加工的五自由度冗余驱动混联机床 | |
| CN109079761B (zh) | 一种含闭环支链的两转一移的并联机器人 | |
| CN109940589B (zh) | 对称两转一移完全解耦并联机构 | |
| CN216178390U (zh) | 一种五轴联动的混联机床结构 | |
| CN111438682B (zh) | 具有两转一移三自由度的工业移动翻转台 | |
| CN201579788U (zh) | 开放式现场型六自由度串并联加工机器人 | |
| CN113843632A (zh) | 一种五轴联动的混联机床结构 | |
| CN108544479B (zh) | 具有三维移动和一维转动的三分支四自由度机器人 | |
| JP7140419B2 (ja) | ３軸パラレルリニアロボット | |
| CN102476294A (zh) | 一种专用三自由度二平移一转动并联机构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |