專利名稱：共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械裝置，特別涉及一種實現(xiàn)空間轉(zhuǎn)動的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明之前，目前的多軸聯(lián)動機床的轉(zhuǎn)動部分結(jié)構(gòu)、機器人關(guān)節(jié)、回轉(zhuǎn)工作臺等機構(gòu)的轉(zhuǎn)動部件，大多采用串聯(lián)開鏈回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，其剛度弱，結(jié)構(gòu)尺寸比較大；為了增強回轉(zhuǎn)部件的剛性，也有采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)的，如申請?zhí)枮镃N97116596.3的一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機床的并聯(lián)機構(gòu)，但其并聯(lián)結(jié)構(gòu)的缺點是工作空間小，機構(gòu)尺寸大，轉(zhuǎn)動角度只能在15度-20度左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，設(shè)計、研制一種轉(zhuǎn)動角度大且剛度強的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置，其主要技術(shù)特征在于第一組傳動機構(gòu)的電機2安裝在機架1上，電機2連接圓錐齒輪4，第二組傳動機構(gòu)的電機9安裝在機架1上，電機9連接支架6，圓盤11、圓錐齒輪5安裝在支架6上，錐齒輪5與圓錐齒輪4嚙合，隔板12-1安裝在圓錐齒輪5、圓盤11上，構(gòu)成一個活動構(gòu)件，第三組傳動機構(gòu)包括電機13、軸10、轉(zhuǎn)動構(gòu)件7，電機13安裝在隔板12-1上，電機13連接軸10，軸10連接轉(zhuǎn)動構(gòu)件7。
本發(fā)明進一步的技術(shù)方案是其技術(shù)特征在于機架1、電機2、圓錐齒輪4、圓錐齒輪5、支架6、電機9構(gòu)成閉鏈傳動。
本發(fā)明的優(yōu)點和效果在于是一種新型的閉鏈轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，其三個轉(zhuǎn)動是共軛球心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)占用空間小，而運動可達空間大，且實現(xiàn)C軸(Z軸)、A軸(X軸)轉(zhuǎn)動的機構(gòu)和機架構(gòu)成閉鏈傳動，結(jié)構(gòu)剛性好，轉(zhuǎn)動角度大，在機械領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
本發(fā)明的優(yōu)點和效果將在下面的具體實施方式
中繼續(xù)描述。


圖1——本發(fā)明共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置主視圖。
圖2——本發(fā)明共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置B軸(Y軸)轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)右視圖。
圖3——本發(fā)明共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置B軸轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)左視圖。
圖4——本發(fā)明的具體運行圖。
圖5——本發(fā)明另一具體結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
實施例1如圖1、圖2、圖3所示第一組傳動機構(gòu)包括電機2、減速器3、圓錐齒輪4，均安裝在機架1上；第二組傳動機構(gòu)包括電機9、減速器8、支架6，也均安裝在機架1上，圓錐齒輪5、圓盤11安裝在支架6上；隔板12包括隔板12-1、隔板12-2，安裝在圓錐齒輪5和圓盤11上，并構(gòu)成同一個活動構(gòu)件；第三組傳動機構(gòu)包括電機13、減速器14、軸10、轉(zhuǎn)動構(gòu)件7，電機13、減速器14安裝在隔板12-1上，減速器14連接并驅(qū)動軸10，從而帶動轉(zhuǎn)動構(gòu)件7的運動。
動坐標系OXYZ的建立如下以圓錐齒輪4的軸線為Z軸，圓錐齒輪5的回轉(zhuǎn)軸線為X軸，Z軸與X軸的交點為坐標原點O，原點O也是共軛球心C，用右手法則確定Y軸。
當電機9和電機13不運動時，即第二組、第三組傳動機構(gòu)電機停止工作時，支架6靜止，電機2通過減速器3驅(qū)動圓錐齒輪4旋轉(zhuǎn)，圓錐齒輪4驅(qū)動圓錐齒輪5產(chǎn)生繞通過共軛球心C的X軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動轉(zhuǎn)動構(gòu)件7繞共軛球心C的X軸旋轉(zhuǎn)。
當電機2和電機13不旋轉(zhuǎn)時，即第一組、第三組傳動機構(gòu)電機停止工作時，其運動關(guān)系如圖4所示，圓錐齒輪4不旋轉(zhuǎn)，ω5，6為圓錐齒輪5相對于支架6的運動，方向如圖4所示，這時，圓錐齒輪5的運動ω5由兩個運動合成，即繞過共軛球心C的X軸的ω5，6和繞過共軛球心C的Z軸的ω6，方向如圖4所示，其中ω6＝ω5，16tanβ2，所以回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動構(gòu)件7的運動為兩個運動合成，即繞過共軛球心C的X軸的ω5，6和繞過共軛球心C的Z軸的ω6。
當電機2、電機9不旋轉(zhuǎn)時，也即第一組、第二組傳動機構(gòu)電機停止工作時，電機13通過減速器14帶動軸10繞Y軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動構(gòu)件7繞共軛球心C的Y軸旋轉(zhuǎn)。
當電機2、電機9、電機13聯(lián)動時，即第一組、第二組、第三組傳動機構(gòu)電機均工作時，轉(zhuǎn)動構(gòu)件7產(chǎn)生繞過球心C的空間復合轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動構(gòu)件7的三軸旋轉(zhuǎn)，均繞共軛的球心C，機架1、電機2、減速器3、圓錐齒輪4、圓錐齒輪5、支架6、隔板12、圓盤11、減速器8、電機9組成閉鏈傳動，結(jié)構(gòu)剛性好，且驅(qū)動圓錐齒輪4的電機2及減速器3和驅(qū)動支架6的電機9及減速器8分別安裝在機架1上，無須彼此帶動對方的電機以及減速器重量。
沒有減速器，則驅(qū)動力矩取決于電機的輸出力矩。有了減速器，則第一、二、三組傳動機構(gòu)就可以在同樣的電機輸出功率下，增加驅(qū)動力矩。
有了隔板12-2，可以增加裝置的剛性。
實施例2如圖5所示，如果只有一邊有安裝位置，則將兩組傳動機構(gòu)設(shè)置在一側(cè)，因此增加了同步帶輪15、同步齒形帶16、同步帶輪17，其余的結(jié)構(gòu)及運行方式基本同實施例1。
權(quán)利要求
1.共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置，其特征在于第一組傳動機構(gòu)的電機2安裝在機架1上，電機2連接圓錐齒輪4，第二組傳動機構(gòu)的電機9安裝在機架1上，電機9連接支架6，圓盤11、圓錐齒輪5安裝在支架6上，圓錐齒輪5與圓錐齒輪4嚙合，隔板12-1安裝在圓錐齒輪5、圓盤11上，構(gòu)成一個活動構(gòu)件，第三組傳動機構(gòu)包括電機13、軸10、轉(zhuǎn)動構(gòu)件7，電機13安裝在隔板12-1上，電機13連接軸10，軸10連接轉(zhuǎn)動構(gòu)件7。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置，其特征在于機架1、電機2、圓錐齒輪4、圓錐齒輪5、支架6、電機9構(gòu)成閉鏈傳動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置，其特征在于第一組傳動機構(gòu)的電機2通過減速器3連接圓錐齒輪4，第二組傳動機構(gòu)的電機9通過減速器8連接支架6，第三組傳動機構(gòu)的電機13通過減速器14連接軸10，軸10連接轉(zhuǎn)動構(gòu)件7。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置，其特征在于隔板12-2安裝在圓錐齒輪5、圓盤11上，構(gòu)成一個活動構(gòu)件。
5.據(jù)權(quán)利要求1或3所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置，其特征在于當?shù)诙M、第三組傳動機構(gòu)的電機停止工作時，支架6靜止，第一組傳動機構(gòu)電機2、減速器3、圓錐齒輪4帶動圓錐齒輪5產(chǎn)生過共軛球心C的X軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動構(gòu)件7繞共軛球心C的X軸旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置，其特征在于當?shù)谝唤M、第三組傳動機構(gòu)電機停止工作時，圓錐齒輪4停止轉(zhuǎn)動，ω5，6為圓錐齒輪5相對于支架6的運動，圓錐齒輪5的運動ω5由兩個運動合成，一個為繞過共軛球心C的X軸的ω5，6，另一個為繞過共軛球心C的Z軸的ω6，其中ω6＝ω5，6tanβ2，回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動構(gòu)件7的運動為兩個運動合成，一個為繞過共軛球心C的X軸的ω5，6、另一個為繞過共軛球心C的Z軸的ω6。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置，其特征在于當?shù)谝唤M、第二組傳動機構(gòu)電機停止工作時，電機13通過減速器14帶動軸10繞Y軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動構(gòu)件7繞共軛球心C的Y軸旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置，其特征在于當?shù)谝唤M、第二組、第三組傳動機構(gòu)電機工作時，轉(zhuǎn)動構(gòu)件7產(chǎn)生繞過共軛球心C的三軸旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置，其特征在于第一組傳動機構(gòu)的電機2連接圓錐齒輪4，第二組傳動機構(gòu)的電機9連接同步帶輪15，同步帶輪15通過同步齒形帶16連接同步帶輪17，同步帶輪17、支架6為同一個活動構(gòu)件，第三組傳動機構(gòu)的電機13連接軸10。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置，其特征在于其特征在于第一組傳動機構(gòu)的電機2通過減速器3連接圓錐齒輪4，第二組傳動機構(gòu)的電機9通過減速器8連接同步帶輪15，同步帶輪15通過同步齒形帶16連接同步帶輪17，同步帶輪17、支架6為同一個活動構(gòu)件，第三組傳動機構(gòu)的電機13通過減速器14連接軸10。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)空間轉(zhuǎn)動的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動裝置。本發(fā)明采用三組傳動機構(gòu)，第一組電機、圓錐齒輪，第二組電機連接支架，支架連接圓盤、圓錐齒輪，圓錐齒輪互相嚙合，隔板安裝在圓錐齒輪、圓盤上，構(gòu)成一個活動構(gòu)件，第三組電機、軸、轉(zhuǎn)動構(gòu)件，電機安裝在隔板上，電機連接軸，軸連接轉(zhuǎn)動構(gòu)件。形成從機架、電機、二個圓錐齒輪、支架、電機構(gòu)成閉鏈傳動。解決了現(xiàn)有并聯(lián)機構(gòu)工作空間小，機構(gòu)尺寸大，轉(zhuǎn)動角度小等缺陷。本發(fā)明三個轉(zhuǎn)動是共軛球心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)占用空間小，而運動可達空間大，且實現(xiàn)C軸(Z軸)、A軸(X軸)轉(zhuǎn)動的機構(gòu)和機架構(gòu)成閉鏈傳動，結(jié)構(gòu)剛性好，轉(zhuǎn)動角度大。
文檔編號B25J9/00GK1803412SQ200610038029
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月25日
發(fā)明者姜銘, 周建華, 李益民, 李鷺揚, 宋愛平, 朱永偉, 張帆 申請人:揚州大學