專利名稱：高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)力頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別是涉及一種可實(shí)現(xiàn)五自由度作業(yè)功能的空間并聯(lián)機(jī)器人。
背景技術(shù)：
根據(jù)專利US4732525、ZL200510015095. 5可知，現(xiàn)有的多坐標(biāo)機(jī)械手，其實(shí)現(xiàn)形式一般為少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)輔以定位頭的混聯(lián)結(jié)構(gòu)形式。其中，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)通過調(diào)節(jié)安裝在主動(dòng)支鏈上的伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)的位置定位，定位頭通過調(diào)節(jié)安裝在雙擺頭上的伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的姿態(tài)定位?，F(xiàn)有的五自由度并聯(lián)機(jī)械手即為兩轉(zhuǎn)一平并聯(lián)機(jī)構(gòu)輔以A/C雙擺頭的混聯(lián)結(jié)構(gòu)，此類機(jī)械手的不足為A/C雙擺頭安裝伺服電機(jī)、減速器 等設(shè)備，重量過大，影響機(jī)構(gòu)的快進(jìn)能力及動(dòng)態(tài)性能；機(jī)構(gòu)的承載能力完全由少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的支鏈承擔(dān)，承載能力較差，不利于追求機(jī)構(gòu)的高剛度/質(zhì)量比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快進(jìn)能力及動(dòng)態(tài)性能好、剛度/質(zhì)量比大、定位精度與重復(fù)定位精度高、具有優(yōu)勢(shì)進(jìn)給方向的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)力頭。本發(fā)明的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)力頭，包括固定架，所述固定架的中央有一中央開孔，在所述的中央開孔內(nèi)連接具有兩回轉(zhuǎn)自由度的第一鉸鏈，所述第一鉸鏈包括外圈和內(nèi)圈,所述外圈通過外圈轉(zhuǎn)軸與中央開孔內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)相連,所述內(nèi)圈通過內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸與所述外圈轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述外圈轉(zhuǎn)軸與內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸軸線具有夾角，一個(gè)從動(dòng)支鏈通過具有一個(gè)移動(dòng)自由度的第二鉸鏈與所述第一鉸鏈內(nèi)圈沿從動(dòng)支鏈軸線方向相滑移連接，所述第一主動(dòng)支鏈作為第一運(yùn)動(dòng)鏈，第二、第三主動(dòng)支鏈作為第二運(yùn)動(dòng)鏈，第四、第五主動(dòng)支鏈作為第三運(yùn)動(dòng)鏈，所述第一、第二、第三、第四、第五主動(dòng)支鏈分別通過第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈與所述固定架相連，第一主動(dòng)支鏈位于設(shè)置在固定架第一開孔的第三鉸鏈內(nèi)，第二和第三主動(dòng)支鏈分別位于設(shè)置在固定架第二開孔內(nèi)的第四、第五鉸鏈內(nèi)，第四和第五主動(dòng)支鏈分別位于設(shè)置在固定架第三開孔內(nèi)的第六、第七鉸鏈內(nèi)，所述第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈包括鉸鏈圈，所述的鉸鏈圈通過鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與固定架轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第一、第二、第三、第四、第五主動(dòng)支鏈均包括外管，所述的外管通過外管轉(zhuǎn)軸與所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與外管轉(zhuǎn)軸具有夾角，在所述的外管內(nèi)插裝有內(nèi)管，所述外管與內(nèi)管間通過第二導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)相連，所述的內(nèi)管在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下能夠沿外管軸線方向移動(dòng)；在所述固定架的下方設(shè)置有一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，所述的動(dòng)平臺(tái)包括第一平臺(tái)與第二平臺(tái)，所述第一平臺(tái)與第二平臺(tái)通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述從動(dòng)支鏈的下端與所述第一平臺(tái)頂壁固定連接，所述第一主動(dòng)支鏈內(nèi)管下端通過第八鉸鏈與第一平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第八鉸鏈具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，所述第二、第三主動(dòng)支鏈的內(nèi)管下端分別與具有一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的第九、第十鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第九、第十鉸鏈分別與第一十字軸、第二十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第一十字軸、第二十字軸的另ー轉(zhuǎn)軸分別與第一擺軸同軸線轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第一擺軸與第一鉸鏈軸固定連接，所述第一擺軸的軸線與所述第一鉸鏈軸的軸線互相垂直，所述第一鉸鏈軸與固定連接于第一平臺(tái)的第一鉸鏈座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第四、第五主動(dòng)支鏈內(nèi)管下端與具有一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的第十一、第十二鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第十一、第十二鉸鏈分別與第三十字軸、第四十字軸的ー個(gè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第三、第四十字軸的另ー轉(zhuǎn)軸分別與第二擺軸同軸線轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第二擺軸與第二鉸鏈軸固定連接，所述第二擺軸的軸線與第二鉸鏈軸的軸線相互垂直，所述第二鉸鏈軸與固定連接于第一平臺(tái)的第二鉸鏈座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第一平臺(tái)內(nèi)通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接第一、第二轉(zhuǎn)軸，所述第一、第二轉(zhuǎn)軸沿從動(dòng)支鏈軸線方向設(shè)置，所述第一、第二鉸鏈軸的一端各自與設(shè)置在第一平臺(tái)內(nèi)的一個(gè)主動(dòng)錐齒輪相連，每ー個(gè)所述的主動(dòng)錐齒輪分別與設(shè)置在第一平臺(tái)內(nèi)的一個(gè)從動(dòng)錐齒輪相嚙合配合，連接第一從動(dòng)錐齒輪的第一轉(zhuǎn)軸下端通過鍵連接有第一主動(dòng)帶輪，所述的第一主動(dòng)帶輪與安裝在第三轉(zhuǎn)軸上的第一從動(dòng)帶輪通過皮帶相連，所述第三轉(zhuǎn)軸固定連接在第二平臺(tái)上，連接所述第二從動(dòng)錐齒輪的第二轉(zhuǎn)軸上通過鍵連接第二主動(dòng)帶輪，第二主動(dòng)帶輪與安裝在第四轉(zhuǎn)軸上的第二從動(dòng)帶輪通過皮帶相連，在所述的第四轉(zhuǎn)軸下端連接有第三主動(dòng)錐齒輪，所述的第四轉(zhuǎn)軸與第二平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述的第三主動(dòng)錐齒輪與通過軸承架設(shè)在第二平臺(tái)的第五轉(zhuǎn)軸上的第三從動(dòng)錐齒輪相嚙合配合，所述的第一、第二、第三、第四轉(zhuǎn)軸軸線相互平行并且與所述的第五轉(zhuǎn)軸彼此垂直設(shè)置。 本發(fā)明的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)カ頭有益效果在于機(jī)構(gòu)既能實(shí)現(xiàn)一平動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)的定位運(yùn)動(dòng)，又能實(shí)現(xiàn)繞A/C軸的姿態(tài)調(diào)整，有效減少定位頭質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)鏈采用雙主動(dòng)支鏈形式可加大機(jī)構(gòu)整體剛度，使機(jī)構(gòu)具有良好動(dòng)態(tài)性能、提高定位精度與重復(fù)定位精度。


圖I是本發(fā)明的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)カ頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I所示并聯(lián)動(dòng)カ頭的俯視圖；圖3是圖I所示并聯(lián)動(dòng)力頭的主動(dòng)支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖I所示并聯(lián)動(dòng)力頭的動(dòng)平臺(tái)外觀圖；圖5是圖I所示并聯(lián)動(dòng)力頭的第四、第五主動(dòng)支鏈與動(dòng)平臺(tái)連接部件結(jié)構(gòu)圖；圖6是圖4所示并聯(lián)動(dòng)力頭的動(dòng)平臺(tái)剖開后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作以詳細(xì)描述。如附圖所示的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)カ頭，由固定架1，第一、第二、第三、第四、第五主動(dòng)支鏈2、3、4、5、6，從動(dòng)支鏈7，動(dòng)平臺(tái)8構(gòu)成。所述固定架I的中央有一中央開孔，中央開孔內(nèi)連接具有兩回轉(zhuǎn)自由度的第一鉸鏈9，所述第一鉸鏈9包括外圈和內(nèi)圏，所述外圈通過外圈轉(zhuǎn)軸與中央開孔內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述內(nèi)圈通過內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸與所述外圈轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述外圈轉(zhuǎn)軸與內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸軸線不共線，所述第一鉸鏈9也可采用具有相同運(yùn)動(dòng)功能的其他結(jié)構(gòu)形式。所述從動(dòng)支鏈7通過具有一個(gè)移動(dòng)自由度的第二鉸鏈10與所述第一鉸鏈9內(nèi)圈連接，所述第二鉸鏈10可采用滑塊導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，即在所述內(nèi)圈上固定安裝第一滑塊，與固接于從動(dòng)支鏈的第一導(dǎo)軌相滑動(dòng)配合，實(shí)現(xiàn)沿從動(dòng)支鏈軸線方向的滑移，所述第二鉸鏈10也可采用其他具有相同運(yùn)動(dòng)功能的結(jié)構(gòu)形式。所述第一主動(dòng)支鏈2作為第一運(yùn)動(dòng)鏈，第二、第三主動(dòng)支鏈3、4作為第二運(yùn)動(dòng)鏈，第四、第五主動(dòng)支鏈5、6作為第三運(yùn)動(dòng)鏈。作為優(yōu)選方式，所述第一、第二、第三運(yùn)動(dòng)鏈相對(duì)于從動(dòng)支鏈圓周對(duì)稱放置，相互之間的相位為120°，所述對(duì)稱結(jié)構(gòu)可提高機(jī)構(gòu)整體剛度。所述第一、第二、第三、第四、第五主動(dòng)支鏈
2、3、4、5、6分別通過第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈11、12、13、14、15與所述固定架I相連，第一主動(dòng)支鏈2位于設(shè)置在固定架第一開孔的第三鉸鏈11內(nèi)，第二和第三主動(dòng)支鏈3、4分別位于設(shè)置在固定架第二開孔內(nèi)的第四、第五鉸鏈12、13內(nèi)，第四和第五主動(dòng)支鏈5、6分別位于設(shè)置在固定架第三開孔內(nèi)的第六、第七鉸鏈14、15內(nèi)，所述第三、第四、第五、第六鉸鏈11、12、13、14、15具有兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，所述第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈均包括鉸鏈圈，所述的鉸鏈圈通過鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與固定架轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述每ー主動(dòng)支鏈具有相同的機(jī)械結(jié)構(gòu)，所述第一、第二、第三、第四、第五主動(dòng)支鏈均包括外管16，所述的外管通過外管轉(zhuǎn)軸與所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與外管轉(zhuǎn)軸具有夾角，所述的夾角優(yōu)選的為90度。所述第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈也可采用其他具有相同運(yùn)動(dòng)功能的鉸鏈形式。在所述的外管內(nèi)插裝有內(nèi)管21，所述外管與內(nèi)管間通過第二導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)22相連，所 述的內(nèi)管在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下能夠沿外管軸線方向移動(dòng)。所述的驅(qū)動(dòng)裝置優(yōu)選的包括伺服電機(jī)17、減速器18、滾珠絲杠19、螺母20。在所述外管16的頂部裝有所述伺服電機(jī)17，所述的伺服電機(jī)17的輸出軸通過減速器18與滾珠絲杠19的一端固定連接，在所述滾珠絲杠19上裝有與其螺紋配合的螺母20，所述螺母20與插裝在所述外管16內(nèi)的內(nèi)管21固定連接。所述固定架I的下方設(shè)置有一個(gè)動(dòng)平臺(tái)8，包括第一平臺(tái)23與第二平臺(tái)24，所述第一平臺(tái)23與第二平臺(tái)24通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連。所述從動(dòng)支鏈7的下端與所述第一平臺(tái)23頂壁固定連接。所述第一主動(dòng)支鏈2內(nèi)管下端通過第八鉸鏈25與第一平臺(tái)23轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第八鉸鏈25具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，可采用虎克鉸輔以自轉(zhuǎn)軸、球鉸鏈等形式。所述第二、第三主動(dòng)支鏈3、4的內(nèi)管下端分別與具有一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的第九、第十鉸鏈26、27轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第九、第十鉸鏈26、27分別與第一十字軸28、第二十字軸29的ー個(gè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第一^h字軸28、第二十字軸29的另ー轉(zhuǎn)軸分別與第一擺軸30同軸線轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第一擺軸30與第一鉸鏈軸31固定連接，所述第一擺軸30的軸線與所述第一鉸鏈軸31的軸線互相垂直，所述第一鉸鏈軸31與固定連接于第一平臺(tái)23的第一鉸鏈座32轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述第四，第五主動(dòng)支鏈5、6與第一平臺(tái)23的連接和第二、第三主動(dòng)支鏈3、4與第一平臺(tái)23的連接相似。所述第四、第五主動(dòng)支鏈5、6內(nèi)管下端與具有一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的第十一、第十二鉸鏈33、34轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第十一、第十二鉸鏈33、34分別與第三十字軸、第四十字軸35、36的ー個(gè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第三、第四十字軸35、36的另ー轉(zhuǎn)軸分別與第二擺軸37同軸線轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第二擺軸37與第二鉸鏈軸38固定連接，所述第二擺軸37的軸線與第二鉸鏈軸38的軸線相互垂直，所述第二鉸鏈軸38與固定連接于第一平臺(tái)23的第ニ鉸鏈座39轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述第一平臺(tái)23內(nèi)通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接第一、第二轉(zhuǎn)軸40、41，所述第一、第二轉(zhuǎn)軸40、41沿從動(dòng)支鏈軸線方向設(shè)置。所述第一、第二鉸鏈軸31、38的一端各自與設(shè)置在第一平臺(tái)23內(nèi)的一個(gè)主動(dòng)錐齒輪42、43相連，每ー個(gè)所述的主動(dòng)錐齒輪分別與設(shè)置在第一平臺(tái)內(nèi)的一個(gè)從動(dòng)錐齒輪44、45相嚙合配合，連接第一從動(dòng)錐齒輪44的第一轉(zhuǎn)軸40下端通過鍵連接有第一主動(dòng)帶輪46，第一主動(dòng)帶輪46與安裝在第三轉(zhuǎn)軸47上的第一從動(dòng)帶輪48通過皮帶相連，所述第三轉(zhuǎn)軸47固定連接在第二平臺(tái)24上。連接所述第二從動(dòng)錐齒輪45的第二轉(zhuǎn)軸41上通過鍵連接第二主動(dòng)帶輪49，第二主動(dòng)帶輪49與安裝在第四轉(zhuǎn)軸50上的第二從動(dòng)帶輪51通過皮帶相連，在所述的第四轉(zhuǎn)軸50下端連接有第三主動(dòng)錐齒輪52，所述的第三主動(dòng)錐齒輪52與通過軸承架設(shè)在第二平臺(tái)的第五轉(zhuǎn)軸53上的第三從動(dòng)錐齒輪54相嚙合配合。所述的第四轉(zhuǎn)軸與第二平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述的第一、第二、第三、第四轉(zhuǎn)軸40、41、47、50軸線相互平行并且與所述的第五轉(zhuǎn)軸53彼此垂直設(shè)置。下面結(jié)合每一幅圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明如圖I和圖2所示，本發(fā)明的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)カ頭，由固定架1，動(dòng)平臺(tái)8，連接所述固定架I和動(dòng)平臺(tái)8的五條相同的主動(dòng)支鏈2、3、4、5、6，從動(dòng)支鏈7構(gòu)成。其中，第一主動(dòng)支鏈2為第一運(yùn)動(dòng)鏈，第二主動(dòng)支鏈3與第三主動(dòng)支鏈4組成第二運(yùn)動(dòng)鏈， 第四主動(dòng)支鏈5與第五主動(dòng)支鏈6組成第三運(yùn)動(dòng)鏈。從動(dòng)支鏈7位于固定架I的中央開孔內(nèi)，第一、第二、第三運(yùn)動(dòng)鏈關(guān)于從動(dòng)支鏈8圓周對(duì)稱放置，相互之間相位為120°。所述中央開孔內(nèi)連接具有兩回轉(zhuǎn)自由度的第一鉸鏈9，所述第一鉸鏈9通過具有一個(gè)移動(dòng)自由度的第二鉸鏈10與所述從動(dòng)支鏈7相連。所述第一主動(dòng)支鏈2、第二主動(dòng)支鏈3、第三主動(dòng)支鏈4、第四主動(dòng)支鏈5、第五主動(dòng)支鏈6與所述固定架I分別通過第三鉸鏈11、第四鉸鏈
12、第五鉸鏈13、第六鉸鏈14、第七鉸鏈15相連。所述第三鉸鏈11、第四鉸鏈12、第五鉸鏈
13、第六鉸鏈14、第七鉸鏈15均具有兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，所述第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈均包括鉸鏈圈，所述的鉸鏈圈通過鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與固定架I轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第一、第二、第三、第四、第五主動(dòng)支鏈均包括外管16，所述的外管通過外管轉(zhuǎn)軸與所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與外管轉(zhuǎn)軸具有夾角，不共線，所述的夾角優(yōu)選的為90度。如圖3所示，所述每ー主動(dòng)支鏈具有相同結(jié)構(gòu)形式，所述第一、第二、第三、第四、第五主動(dòng)支鏈均包括外管16，所述的外管通過外管轉(zhuǎn)軸與所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與外管轉(zhuǎn)軸具有夾角，在所述的外管內(nèi)插裝有內(nèi)管21，所述外管與內(nèi)管間通過第二導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)22相連，所述的內(nèi)管在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下能夠沿外管軸線方向移動(dòng)。所述的驅(qū)動(dòng)裝置優(yōu)選的包括伺服電機(jī)17、減速器18、滾珠絲杠19、螺母20。在所述外管16的頂部裝有所述伺服電機(jī)17，所述的伺服電機(jī)17的輸出軸通過減速器18與滾珠絲杠19的一端固定連接，在所述滾珠絲杠19上裝有與其螺紋配合的螺母20，所述螺母20與插裝在所述外管16內(nèi)的內(nèi)管21固定連接。所述內(nèi)管21可沿外管軸線方向移動(dòng)，本實(shí)施例中內(nèi)管均采用伺服電機(jī)-減速器-滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)方式，但也可采用液壓、氣動(dòng)等結(jié)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)方式。如圖4所示，動(dòng)平臺(tái)8包括第一平臺(tái)23和第二平臺(tái)24兩個(gè)部分，所述第一平臺(tái)23與所述第二平臺(tái)24通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連。所述從動(dòng)支鏈7的下端與所述第一平臺(tái)23固定連接，所述第一主動(dòng)支鏈2通過第八鉸鏈25與第一平臺(tái)23連接，所述第八鉸鏈25具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，可采用虎克鉸輔以自轉(zhuǎn)軸、球鉸鏈等形式。所述第二、第三主動(dòng)支鏈3、4的下端與具有一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的第九、第十鉸鏈26、27通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第九、第十鉸鏈26,27分別與第一^h字軸28、第二十字軸29的ー個(gè)轉(zhuǎn)軸通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第一^h字軸28、第二十字軸29的另ー轉(zhuǎn)軸分別與第一擺軸30通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連且軸線在同一直線上，所述第一擺軸30與第一鉸鏈軸31固定連接且軸線互相垂直，所述第一鉸鏈軸31與第一鉸鏈座32轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第一鉸鏈座32固定連接于第一平臺(tái)23上。
如圖5和圖6所示，所述第四，第五主動(dòng)支鏈5、6與第一平臺(tái)23的連接和第二、第三主動(dòng)支鏈3、4與第一平臺(tái)23的連接相似。所述第四、第五主動(dòng)支鏈5、6下端與具有ー個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的第i 、第十二鉸鏈33、34通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連,所述第^ 、第十二鉸鏈33、34分別與第三十字軸、第四十字軸35、36的ー個(gè)轉(zhuǎn)軸通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第三、第四十字軸35、36的另ー轉(zhuǎn)軸分別與第二擺軸37通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連且軸線在同一直線上，所述第ニ擺軸37與第二鉸鏈軸38固定連接且軸線相互垂直，所述第二鉸鏈軸38與固定連接于第一平臺(tái)23的第二鉸鏈座39轉(zhuǎn)動(dòng)連接。如圖6所示，所述第一鉸鏈軸31的一端與設(shè)置在第一平臺(tái)23內(nèi)的第一主動(dòng)錐齒輪42相連，所述第一平臺(tái)23內(nèi)沿從動(dòng)支鏈軸線方向通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接第一轉(zhuǎn)軸40，所述第ー轉(zhuǎn)軸40通過鍵連接有第一從動(dòng)錐齒輪44和第一主動(dòng)帶輪46。第一主動(dòng)帶輪46與第一從動(dòng)帶輪48通過皮帶連接，所述第一從動(dòng)帶輪48通過鍵連接在第三轉(zhuǎn)軸47上，而第三轉(zhuǎn)軸43固定連接于第二平臺(tái)24。則第二運(yùn)動(dòng)鏈，即第二、第三主動(dòng)支鏈3、4的伺服電機(jī)具有不同輸入值吋，第一擺軸30產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一鉸鏈軸繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第一主 動(dòng)錐齒輪42轉(zhuǎn)動(dòng),通過齒輪嚙合作用傳至第一從動(dòng)錐齒輪44,進(jìn)而由第一轉(zhuǎn)軸40傳至第一主動(dòng)帶輪46，從而第一從動(dòng)帶輪48在皮帶的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第三轉(zhuǎn)軸47與下平臺(tái)24產(chǎn)生繞C軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。所述第二鉸鏈軸38的一端通過鍵連接設(shè)置在第一平臺(tái)23內(nèi)的第二主動(dòng)錐齒輪43，所述第一平臺(tái)23內(nèi)沿從動(dòng)支鏈軸線方向通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接第二轉(zhuǎn)軸41，所述第二轉(zhuǎn)軸41通過鍵連接第二從動(dòng)錐齒輪45和第二主動(dòng)帶輪49。第二主動(dòng)帶輪49與第二從動(dòng)帶輪51通過皮帶連接，所述第二從動(dòng)帶輪51通過鍵連接在第四轉(zhuǎn)軸50上。第四轉(zhuǎn)軸50的下端連接第三主動(dòng)錐齒輪52，所述的第三主動(dòng)錐齒輪52與通過軸承架設(shè)在第二平臺(tái)的第五轉(zhuǎn)軸53上的第三從動(dòng)錐齒輪54相嚙合配合。則第三運(yùn)動(dòng)鏈，即第四、第五主動(dòng)支鏈5、6具有不同輸入值的驅(qū)動(dòng)時(shí)，第二擺軸37發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第二鉸鏈軸38產(chǎn)生繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)第二主動(dòng)錐齒輪43轉(zhuǎn)動(dòng)，第二主動(dòng)錐齒輪43與第二從動(dòng)錐齒輪45嚙合，使轉(zhuǎn)動(dòng)傳至第二轉(zhuǎn)軸41，第二轉(zhuǎn)軸41帶動(dòng)第二主動(dòng)帶輪49轉(zhuǎn)動(dòng)，通過皮帶傳至第二從動(dòng)帶輪51，從而帶動(dòng)第四轉(zhuǎn)軸50發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而將轉(zhuǎn)動(dòng)傳至第三主動(dòng)錐齒輪52，齒輪嚙合作用導(dǎo)致第三從動(dòng)錐齒輪54轉(zhuǎn)動(dòng)，則第五轉(zhuǎn)軸53可實(shí)現(xiàn)繞A軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)カ頭可實(shí)現(xiàn)五自由度的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)诙\(yùn)動(dòng)鏈中的第二主動(dòng)支鏈3與第三主動(dòng)支鏈4的伺服電機(jī)具有相同輸入值，且第三運(yùn)動(dòng)鏈中第四主動(dòng)支鏈5與第五主動(dòng)支鏈6的伺服電機(jī)具有相同輸入值時(shí)，由于姆ー運(yùn)動(dòng)鏈通過具有兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度與固定架相連，所述每ー運(yùn)動(dòng)鏈通過絲杠螺母、第二導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)軸向移動(dòng)，所述每ー運(yùn)動(dòng)鏈與動(dòng)平臺(tái)的連接具有三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度，則所述每ー主動(dòng)支鏈對(duì)動(dòng)平臺(tái)無(wú)約束作用；從動(dòng)支鏈7通過具有兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第一鉸鏈和具有一個(gè)移動(dòng)自由度的第ニ鉸鏈與固定架相連，下端與動(dòng)平臺(tái)固定連接，則從動(dòng)支鏈對(duì)動(dòng)平臺(tái)具有兩平動(dòng)一轉(zhuǎn)動(dòng)約束，故動(dòng)平臺(tái)可在運(yùn)動(dòng)鏈伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)空間一平動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，即機(jī)構(gòu)可到達(dá)給定工作空間內(nèi)的任一位置，實(shí)現(xiàn)定位功能。當(dāng)?shù)诙\(yùn)動(dòng)鏈中第二主動(dòng)支鏈3與第三主動(dòng)支鏈4的伺服電機(jī)具有不同輸入值時(shí)，可將兩支鏈末端由于錯(cuò)動(dòng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)通過錐齒輪、同步帶傳至第二平臺(tái)24，實(shí)現(xiàn)第二平臺(tái)24繞C軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)?shù)谌\(yùn)動(dòng)鏈中第四主動(dòng)支鏈5與第五主動(dòng)支鏈6的驅(qū)動(dòng)裝置具有不同輸入值時(shí)，可將兩支鏈末端由于錯(cuò)動(dòng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)通過錐齒輪、同步帶、錐齒輪傳至第五轉(zhuǎn)軸53，實(shí)現(xiàn)第五轉(zhuǎn)軸繞A軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，故機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)五自由度運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)カ頭，第二、第三運(yùn)動(dòng)鏈采用雙主動(dòng)支鏈的結(jié)構(gòu)形式。雙主動(dòng)支鏈具有相同輸入，能驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一平動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)；雙主動(dòng)支鏈具有不同的輸入，能驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)繞A/C軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而有效減輕定位頭質(zhì)量，増大機(jī)構(gòu)整體剛性，提高定位頭定位精度和重復(fù)定位精度，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)快進(jìn)能力及動(dòng)態(tài)性能提升。本發(fā)明的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)カ頭使用情況概述將本發(fā)明的五自由度并聯(lián)機(jī)器人作為ー個(gè)模塊，與三個(gè)方向的長(zhǎng)行程導(dǎo)軌單元集成，實(shí)現(xiàn)更大工作空間內(nèi)的加工能力。以上對(duì)本發(fā)明的描述僅僅是示意性的，而不是限制性的，所 以，本發(fā)明的實(shí)施方式并不局限于上述的具體實(shí)施方式
。如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)范圍的情況下，做出其他變化或變型，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)力頭，其特征在于包括固定架，所述固定架的中央有一中央開孔，在所述的中央開孔內(nèi)連接具有兩回轉(zhuǎn)自由度的第一鉸鏈，所述第一鉸鏈包括外圈和內(nèi)圈，所述外圈通過外圈轉(zhuǎn)軸與中央開孔內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述內(nèi)圈通過內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸與所述外圈轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述外圈轉(zhuǎn)軸與內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸軸線具有夾角，一個(gè)從動(dòng)支鏈通過具有一個(gè)移動(dòng)自由度的第二鉸鏈與所述第一鉸鏈內(nèi)圈沿從動(dòng)支鏈軸線方向相滑移連接，所述第一主動(dòng)支鏈作為第一運(yùn)動(dòng)鏈，第二、第三主動(dòng)支鏈作為第二運(yùn)動(dòng)鏈，第四、第五主動(dòng)支鏈作為第三運(yùn)動(dòng)鏈，所述第一、第二、第三、第四、第五主動(dòng)支鏈分別通過第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈與所述固定架相連，第一主動(dòng)支鏈位于設(shè)置在固定架第一開孔的第三鉸鏈內(nèi)，第二和第三主動(dòng)支鏈分別位于設(shè)置在固定架第二開孔內(nèi)的第四、第五鉸鏈內(nèi)，第四和第五主動(dòng)支鏈分別位于設(shè)置在固定架第三開孔內(nèi)的第六、第七鉸鏈內(nèi)，所述第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈包括鉸鏈圈，所述的鉸鏈圈通過鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與固定架轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第一、第二、第三、第四、第五主動(dòng)支鏈均包括外管，所述的外管通過外管轉(zhuǎn)軸與所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與外管轉(zhuǎn)軸具有夾角，在所述的外管內(nèi)插裝有內(nèi)管，所述外管與內(nèi)管間通過第二導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)相連，所述的內(nèi)管在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下能夠沿外管軸線方向移動(dòng)；在所述固定架的下方設(shè)置有一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，所述的動(dòng)平臺(tái)包括第一平臺(tái)與第二平臺(tái)，所述第一平臺(tái)與第二平臺(tái)通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述從動(dòng)支鏈的下端與所述第一平臺(tái)頂壁固定連接，所述第一主動(dòng)支鏈內(nèi)管下端通過第八鉸鏈與第一平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第八鉸鏈具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，所述第二、第三主動(dòng)支鏈的內(nèi)管下端分別與具有一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的第九、第十鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第九、第十鉸鏈分別與第一十字軸、第二十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第一十字軸、第二十字軸的另一轉(zhuǎn)軸分別與第一擺軸同軸線轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第一擺軸與第一鉸鏈軸固定連接，所述第一擺軸的軸線與所述第一鉸鏈軸的軸線互相垂直，所述第一鉸鏈軸與固定連接于第一平臺(tái)的第一鉸鏈座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第四、第五主動(dòng)支鏈內(nèi)管下端與具有一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的第十一、第十二鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第十一、第十二鉸鏈分別與第三十字軸、第四十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第三、第四十字軸的另一轉(zhuǎn)軸分別與第二擺軸同軸線轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第二擺軸與第二鉸鏈軸固定連接，所述第二擺軸的軸線與第二鉸鏈軸的軸線相互垂直，所述第二鉸鏈軸與固定連接于第一平臺(tái)的第二鉸鏈座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第一平臺(tái)內(nèi)通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接第一、第二轉(zhuǎn)軸，所述第一、第二轉(zhuǎn)軸沿從動(dòng)支鏈軸線方向設(shè)置，所述第一、第二鉸鏈軸的一端各自與設(shè)置在第一平臺(tái)內(nèi)的一個(gè)主動(dòng)錐齒輪相連，每一個(gè)所述的主動(dòng)錐齒輪分別與設(shè)置在第一平臺(tái)內(nèi)的一個(gè)從動(dòng)錐齒輪相嚙合配合，連接第一從動(dòng)錐齒輪的第一轉(zhuǎn)軸下端通過鍵連接有第一主動(dòng)帶輪，所述的第一主動(dòng)帶輪與安裝在第三轉(zhuǎn)軸上的第一從動(dòng)帶輪通過皮帶相連，所述第三轉(zhuǎn)軸固定連接在第二平臺(tái)上，連接所述第二從動(dòng)錐齒輪的第二轉(zhuǎn)軸上通過鍵連接第二主動(dòng)帶輪，第二主動(dòng)帶輪與安裝在第四轉(zhuǎn)軸上的第二從動(dòng)帶輪通過皮帶相連，在所述的第四轉(zhuǎn)軸下端連接有第三主動(dòng)錐齒輪，所述的第四轉(zhuǎn)軸與第二平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述的第三主動(dòng)錐齒輪與通過軸承架設(shè)在下平臺(tái)的第五轉(zhuǎn)軸上的第三從動(dòng)錐齒輪相嚙合配合，所述的第一、第二、第三、第四轉(zhuǎn)軸軸線相互平行并且與所述的第五轉(zhuǎn)軸彼此垂直設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)力頭，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)裝置包括安裝在所述外管頂部的伺服電機(jī)，所述的伺服電機(jī)的輸出軸通過減速器與滾珠絲杠的一端固定連接，在所述滾珠絲杠上裝有與其螺紋配合的螺母，所述螺母與內(nèi)管固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)力頭，其特征在于所述第一、第二、第三運(yùn)動(dòng)鏈相對(duì)于從動(dòng)支鏈圓周對(duì)稱放置，相互之間的相位為120°。
全文摘要
本發(fā)明公開了高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動(dòng)力頭，包括固定架，在中央開孔內(nèi)連接第一鉸鏈，從動(dòng)支鏈通過第二鉸鏈與第一鉸鏈連接，第一至五主動(dòng)支鏈分別通過第三至七鉸鏈與固定架相連；在固定架的下方設(shè)置有包括第一平臺(tái)與第二平臺(tái)的動(dòng)平臺(tái)，從動(dòng)支鏈的下端與所述第一平臺(tái)頂壁固定連接，第一主動(dòng)支鏈內(nèi)管下端通過第八鉸鏈與第一平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二、第三主動(dòng)支鏈分別與第九、十鉸鏈相連，第四、五主動(dòng)支鏈與第十一、十二鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)相連，第四、第五主動(dòng)支鏈具有不同輸入值的驅(qū)動(dòng)時(shí)，第五轉(zhuǎn)軸可繞A軸轉(zhuǎn)動(dòng)。第二、三主動(dòng)支鏈具有不同輸入值時(shí)，第三轉(zhuǎn)軸與下平臺(tái)產(chǎn)生繞C軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，本機(jī)構(gòu)既能實(shí)現(xiàn)一平動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)的定位運(yùn)動(dòng)，又能實(shí)現(xiàn)繞A/C軸的姿態(tài)調(diào)整。
文檔編號(hào)B25J17/02GK102672714SQ20121007618
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者孫濤, 宋軼民, 董罡, 連賓賓 申請(qǐng)人:天津大學(xué)