CN2751993Y

CN2751993Y - 二维平动一维转动的悬置式三自由度并联机构

Info

Publication number: CN2751993Y
Application number: CN 200420093647
Authority: CN
Inventors: 李克天; 陈新; 彭卫东
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2014-09-30

Abstract

本实用新型公开了一种二维平动一维转动的悬置式三自由度并联机构，其结构包括：安装电机和刀具的动平台、三组导轨、三根连杆、驱动该滑块在导轨中运动的直线驱动单元、五个可控滑块组成，三条导轨中的两条导轨平行且固定，另一条导轨与这两条平行导轨垂直，且可由两个滑块带动沿平行导轨运动；五个可控滑块分别安装在三条导轨中，三根连杆的一端分别通过运动副与各滑块相连，另一端通过球铰与动平台相连，动平台为等腰直角三角形，两个转动副的转动轴线都与其连接的连杆和导轨的轴线垂直。本实用新型具有结构简单、工作空间较大的特点。

Description

二维平动一维转动的悬置式三自由度并联机构

技术领域

本实用新型涉及一种并联机器人机构，具体涉及二维平动一维转动的悬置式三自由度并联机构。

背景技术

并联机构以结构刚度大、承载能力强、定位和运动精度高、重量轻等特点，引起各国学者的广泛关注。自60年代steward提出空间6自由度并联机构以来，并联机构就被广泛地应用于工业生产，如：并联机床、机器人、飞行模拟器等场合。但并联机构的自由度越多，研究难度和计算工作量越大、控制越困难、成本也越高。因此，各种少于六自由度的并联机构受到越来越多的重视。现有少于六自由度的并联机器人机构中，大部分为三自由度并联机构，如“一种空间3自由度并联机器人机构”(刘幸军等，中国发明专利，公开号：CN1267587A)，“平面双滑块三自由度虚拟机床结构”(汪劲松等，中国发明专利，公开号：CN1075418C)，3-RPS或3-TPS三自由度空间并联机构等等。现有三自由度并联机构都具有工作空间较小的缺点，因此使其应用范围受到一定的限制。

发明内容

为了克服现有三自由度并联机构工作空间较小的缺点，本实用新型提供一种能实现二维平动一维转动的悬置式三自由度并联机构，它可以增大并联机构的工作空间、扩大并联机构的使用范围。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：其结构包括三组导轨7、10、12；五个带有驱动单元的滑块5、8、9、11、14；3个长度固定的连杆2、4、15；驱动滑块在导轨中运动的直线驱动单元；安装电机和刀具的运动平台16组成；上述三条导轨中的两条导轨7、12固定且平行，另一条导轨10固定在滑块8、11上，且与导轨7、12垂直，可由滑块8、11带动沿平行导轨7、12运动；五个可控滑块分别安装在三条导轨中，三根连杆2、4、15一端分别通过运动副与各滑块相连，另一端通过球铰与动平台相连。

上述动平台为等腰直角三角形，连杆2、15和导轨12都与两个转动副3、13的转动轴线垂直。

所述运动副均为球铰或虎克铰。

所述驱动滑块在导轨中运动的直线驱动单元为直线电机或滚珠丝杠螺母驱动装置。

本实用新型的有益效果是：

1.机构工作空间较大，由于整个并联机构可以沿平行导轨滑动，因此，在沿平行导轨方向上，机构有较长的移动距离，这使得它特别适合于加工在某一方向上尺寸较大的零件。

2.本实用新型与现有的其它少自由度并联机构相比，在结构上所有杆件均为二力杆，都不受弯矩的作用，因而，本实用新型具有结构刚度高、受力特性好的特点。

3.本实用新型所有传动杆与导轨轴线夹角较小，所以传动效率高。

4.本实用新型只有一个转动自由度，其它自由度皆为移动自由度，因此，易于控制，同时可以通过调整滑块的位置来补偿误差。

附图说明

图1是本实用新型结构图：

图中：1.球铰；2.连杆；3转动副；4.连杆；5.滑块；6.虎克铰；7.导轨；8.滑块；9.滑块；10.导轨；11.滑块；12.导轨；13.转动副；14.滑块；15.连杆；16.动平台；

具体实施方式

如附图所示，在机构准备工作前，滑块5、8、11、14同时、同向、等速运动，整个机构沿平行轨道7、12方向移动。到达预定的位置后，滑块8、11停止，这时整个机构只能在以两滑道10、12的垂直交点为中心的一定范围内运动。当滑块5、9、14沿导轨10、12移动时，动平台有沿垂直方向(Z轴)和导轨12方向(Y轴)的平动自由度和以动平台的斜边为轴线的转动自由度，因此该机构的运动平台共具有3个自由度。当动平台在一个工位完成了加工任务后，滑块9停止运动，滑块5、8、11、14又带动整个机构沿平行轨道7、12方向同时、同向、等速运动；到达另一个预定的位置后，又重新开始工作；因此，此机构可用于工作空间要求较大的场合。

Claims

1.一种二维平动一维转动的悬置式三自由度并联机构，其结构包括：三组导轨(7)、(10)、(12)；五个带有驱动单元的滑块(5)、(8)、(9)、(11)、(14)；三个长度固定的连杆(2)、(4)、(15)；驱动滑块在导轨中运动的直线驱动单元；安装电机和刀具的运动平台(16)组成；其特征在于：上述三条导轨中的两条导轨(7)、(12)平行且固定，另一条导轨(10)与导轨(7)、(12)垂直，导轨(10)可由两个滑块带动沿平行导轨(7)、(12)移动；五个可控滑块分别安装在三条导轨中，三根连杆一端分别通过运动副与各滑块相连，另一端通过球铰与动平台相连。

2.根据权利要求1所述的二维平动一维转动的悬置式三自由度并联机构，其特征在于：上述的运动副均为球铰或虎克铰。

3.根据权利要求1所述的二维平动一维转动的悬置式三自由度并联机构，其特征在于：上述动平台为等腰直角三角形，连杆(2)、(15)和导轨(12)都与转动副(3)、(13)的转动轴线垂直。

4.根据权利要求1所述的二维平动一维转动的悬置式三自由度并联机构，其特征在于：上述驱动滑块在导轨中运动的直线驱动单元为直线电机或滚珠丝杠螺母驱动装置。