一種三自由度并聯(lián)機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三自由度并聯(lián)機構(gòu)，尤其是由一種由移動副、轉(zhuǎn)動副和球面副構(gòu)成的三自由度并聯(lián)機構(gòu)，屬于機器人應用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機器人與串聯(lián)機器人是機器人的兩大分支，在哲學上呈對立統(tǒng)一的關(guān)系，二者各有優(yōu)缺點。并聯(lián)機器人也稱并聯(lián)機構(gòu)，它彌補了串聯(lián)機器人的很多缺點，具有無累積誤差、精度高、動態(tài)響應好、結(jié)構(gòu)緊湊、剛性高、承載力大、各向同性等優(yōu)點。具有三個自由度的3-PRS (P為移動副，R為轉(zhuǎn)動副，S為球面副)并聯(lián)機構(gòu)是最典型的代表之一，它代表了一類機構(gòu)，包含三個相同、對稱的分支，并且每個分支都具有一個移動副、轉(zhuǎn)動副與球面副。3-PRS并聯(lián)機構(gòu)的一些特殊構(gòu)型已在工業(yè)生產(chǎn)中得到了成功應用。
[0003]由于各個支鏈之間互相耦合，再加上運動學與動力學方程中包含了三角函數(shù)、非線性方程組，工作空間、精度等性能評價、設(shè)計與優(yōu)化的過程非常復雜。在研究的過程中，通常運用線性化等方法將問題簡化，進而進行理論分析；然后與實驗相結(jié)合，修改完善理論模型，得到針對某一類并聯(lián)機構(gòu)普適的模型。為了全面分析，就需要在不同的機構(gòu)類型(連桿的布置形式)、機構(gòu)尺寸、不同的機構(gòu)精度下進行研究。目前常用的3-PRS并聯(lián)機構(gòu)是針對不同結(jié)構(gòu)類型、不同機構(gòu)尺寸、不同的精度要求分別搭建的，或者機構(gòu)尺寸方面部分可調(diào)。但是機械部分搭建之后，精度都是固定的，這就導致了在實驗研究的過程中，無法任意調(diào)整并聯(lián)機構(gòu)的誤差。因此，當研究不同的結(jié)構(gòu)類型、不同尺寸、不同精度的3-PRS并聯(lián)機構(gòu)時，只能重新加工零部件來搭建新的3-PRS并聯(lián)機構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對一類3-PRS并聯(lián)機構(gòu)在研究不同的結(jié)構(gòu)類型、不同尺寸、不同精度的過程中，需要重新搭建新的機械部分的技術(shù)問題，提供了一種3-PRS并聯(lián)機構(gòu)，通過調(diào)節(jié)三個立柱安裝的位置、誤差及轉(zhuǎn)過的角度，從而調(diào)節(jié)連桿的布置形式、結(jié)構(gòu)尺寸與精度，有效地解決了上述技術(shù)問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種三自由度并聯(lián)機構(gòu)，所述并聯(lián)機構(gòu)包括定平臺1、動平臺2、固定架3、第一支鏈4、第二支鏈5和第三支鏈6 ;
第一支鏈4、第二支鏈5和第三支鏈6中的每一個支鏈均包括以下部件:
第一滑塊滑軌組41，51，61、第一四爪單動卡盤42，52，62、第一調(diào)節(jié)墊片組43，53，63、第一立柱44，54，64、第一移動副45，55，65、第一轉(zhuǎn)動副46，56，66、第一連桿47，57，67和第一球面副 48，58，68 ;
上述每個支鏈中所包括的部件的連接結(jié)構(gòu)為:
第一滑塊滑軌組41，51，61的滑軌水平安裝在定平臺I上，第一滑塊滑軌組41，51，61的滑塊上安裝第一四爪單動卡盤42，52，62，第一四爪單動卡盤42，52，62的卡爪夾緊第一立柱44，54，64的下端，第一四爪單動卡盤42，52，62的卡爪與第一立柱44，54，64的下端之間安裝第一調(diào)節(jié)墊片組43，53，63，第一移動副45，55，65與第一立柱44，54，64連接，第一移動副45，55，65的軸線與定平臺I上平面垂直，第一移動副45，55，65與第一轉(zhuǎn)動副46，56，66連接，第一轉(zhuǎn)動副46，56，66的軸線與定平臺I的上平面平行，第一連桿47，57，67的一端與第一轉(zhuǎn)動副46，56，66連接，第一連桿47，57，67的另一端與第一球面副48，58，68連接，第一球面副48，58，68安裝在動平臺2上，第一立柱44，54，64上端安裝在固定架3上，通過螺釘采用頂緊的方法將第一立柱44，54，64上端安裝在固定架3上；
三個滑塊滑軌組41，51，61兩兩成120°夾角分布。
[0006]進一步，固定架3上設(shè)置三個相同的夾緊槽對31，32，33，每個夾緊槽對31，32，33均包含兩個相同的夾緊槽，每個夾緊槽的兩個側(cè)板上都設(shè)置螺紋孔。
[0007]進一步，第一立柱44、第二立柱54和第三立柱64中的每一個立柱均包括以下部件:第一立柱凸緣441，541，641、第一立柱主體442，542，642、第一立柱圓柱體443，543，643、第一立柱鋼球444，544，644和第一立柱托盤445，545，645。
[0008]更進一步，第一立柱凸緣441，541，641安裝于第一立柱主體442，542，642的上部，第一立柱圓柱體443，543，643安裝于第一立柱主體442，542，642的下部，第一立柱圓柱體443，543，643的下部設(shè)置了一個球窩，第一立柱鋼球444，544，644的上半部分置于球窩之內(nèi)，第一立柱鋼球444，544，644的下部置于第一立柱托盤445，545，645之內(nèi)；
第一立柱托盤445，545，645安裝在第一滑塊滑軌組41，51，61的滑塊上，第一立柱托盤445，545，645位于第一四爪單動卡盤42，52，62的卡爪孔內(nèi)；第一立柱44，54，64上端的第一立柱凸緣441，541，641安裝在固定架3的第一夾緊槽對31，32，33內(nèi)，通過螺釘用上下兩面頂緊的方式將第一立柱44，54，64上端的第一立柱凸緣441，541，641安裝在固定架3的第一夾緊槽對31，32，33內(nèi)。
[0009]再進一步，固定架3設(shè)置三個加強桿34，三個加強桿34呈正三角形分布。
[0010]本發(fā)明具有的有益的效果是:
(I)本發(fā)明的并聯(lián)機構(gòu)充分采用了技術(shù)十分成熟的四爪單動卡盤。四爪單動卡盤是機械加工行業(yè)應用非常廣泛的機構(gòu)，技術(shù)非常成熟，性能非常穩(wěn)定，3-PRS并聯(lián)機構(gòu)搭建的過程中，可以直接從市場上以很便宜的價格購買四爪單動卡盤，具有很好的經(jīng)濟效益，并且大大縮短了并聯(lián)機構(gòu)搭建的時間。
[0011](2)本發(fā)明中并聯(lián)機構(gòu)充分采用了技術(shù)十分成熟的調(diào)整墊片組，包括普通的墊片與微調(diào)墊片。使用調(diào)整墊片，可以靈活地調(diào)整立柱安裝時傾斜的角度以及位置，進而加入需要的誤差，實現(xiàn)精度的調(diào)整；再加上墊片結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟，可以直接從市場上以很便宜的價格購買，損壞之后非常容易替換，并且大大縮短了并聯(lián)機構(gòu)搭建時間與調(diào)整時間，具有很好的經(jīng)濟效益與社會效益。
[0012](3)本發(fā)明中的立柱下端設(shè)置了球窩、鋼柱及托盤，在機構(gòu)調(diào)整時，使立柱在垂直方向進行自動定位、立柱在圓周方向輕松靈活地轉(zhuǎn)動；立柱下端設(shè)置了圓柱體部分，使立柱可以在繞自己垂直軸線轉(zhuǎn)動的任意角度實現(xiàn)夾緊，使本發(fā)明提供的機構(gòu)可以調(diào)節(jié)出大量的構(gòu)型。
[0013](4)本發(fā)明的并聯(lián)機構(gòu)上端設(shè)置了固定架，每個夾緊槽對都由兩個夾緊槽構(gòu)成，采用上下雙面螺釘頂緊的方式夾緊，使立柱下端裝夾時加入誤差后，上端圓形凸緣夾緊時有上下調(diào)整的空間，提高了機構(gòu)的穩(wěn)定性與精度；固定架上設(shè)置了加強桿，增加了整個機構(gòu)的剛性。
[0014](5)本發(fā)明提供的并聯(lián)機構(gòu)充分采用了成熟、標準化、價格便宜、性能穩(wěn)定的機構(gòu)產(chǎn)品，機構(gòu)搭建過程與調(diào)節(jié)方便，解決了 3-PRS并聯(lián)機構(gòu)在不同的結(jié)構(gòu)類型、不同尺寸、不同精度的過程中需要重新搭建新的機械部分的技術(shù)問題，具有很好的經(jīng)濟效益與社會效益。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明提供的并聯(lián)機構(gòu)裝配簡圖；
圖2是本發(fā)明提供的并聯(lián)機構(gòu)中固定架的簡圖；
圖3是本發(fā)明提供的并聯(lián)機構(gòu)中固定架的夾緊槽對的局部剖視圖；
圖4是本發(fā)明提供的并聯(lián)機構(gòu)中立柱的簡圖。
[0016]圖中:1、定平臺 2、動平臺3、固定架 4、第一支鏈 5、第二支鏈6、第三支鏈
31、第一夾緊槽對 32、第二夾緊槽對33、第三夾緊槽對 34、加強桿
41、第一調(diào)滑塊滑軌組51、第二滑塊滑軌組61、第三滑塊滑軌組
42、第一四爪單動卡盤52、第二四爪單動卡盤62、第三四爪單動卡盤
43、第一調(diào)節(jié)墊片組53、第二調(diào)節(jié)墊片組63、第三調(diào)節(jié)墊片組
44、第一立柱54、第二立柱64、第三立柱
45、第一移動副55、第二移動副65、第三移動副
46、第一轉(zhuǎn)動副56、第二轉(zhuǎn)動副66、第三轉(zhuǎn)動副
47、第一連桿57、第二連桿67、第三連桿
48、第一球面副58、第二球面副68、第三球面副
441、第一立柱凸緣541、第二立柱凸緣641、第三立柱凸緣
442、第一立柱主體542、第二立柱主體642、第三立柱主體
443、第一立柱圓柱體543、第二立柱圓柱體643、第三立柱圓柱體
444、第一立柱鋼球544、第二立柱鋼球644、第三立柱鋼球
445、第一立柱托盤545、第二立柱托盤645、第三立柱托盤。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提供的【具體實施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種三自由度并聯(lián)機構(gòu)，包括定平臺1、動平臺2、固定架3、第一支鏈4、第二支鏈5和第三支鏈6。三個支鏈包括的部件以及連接結(jié)構(gòu)如下。
[0019]第一支鏈4:包括第一滑塊滑軌組41、第一四爪單動卡盤42、第一調(diào)節(jié)墊片組43、第一立柱44、第一移動副45、第一轉(zhuǎn)動副46、第一連桿47和第一球面副48 ;各個部件的連接結(jié)構(gòu)為:第一滑塊滑軌組41的滑軌水平安裝在定平臺I上，第一滑塊滑軌組41的滑塊上安裝第一四爪單動卡盤42，第一四爪單動卡盤42的卡爪夾緊第一立柱44的下端，第一四爪單動卡盤42的卡爪與第一立柱44的下端之間安裝第一調(diào)節(jié)墊片組43，第一移動副45與第一立柱44連接，第一移動副45的軸線與定平臺I上平面垂直，第一移動副45與第一轉(zhuǎn)動副46連接，第一轉(zhuǎn)動副46的軸線與定平臺I的上平面平行，第一連桿47的一端與第一轉(zhuǎn)動副46連接，第一連桿47的另一端與第一球面副48連接，第一球面副48安裝在動平臺2上，第一立柱44上端安裝在固定架3上，通過螺釘采用頂緊的方法將第一立柱44上端安裝在固定架3上。
[0020]第二支鏈5:包括第二滑塊滑軌組51、第二四爪單動卡盤52、第二調(diào)節(jié)墊片組53、第二立柱54、第二移動副55、第二轉(zhuǎn)動副56、第二連桿57和第二球面副58 ;各個部件的連接結(jié)構(gòu)為:第二滑塊滑軌組51的滑軌水平安裝在定平臺I上，第二滑塊滑軌組51的滑塊上安裝第二四爪單動卡盤52，第二四爪單動卡盤52的卡爪夾緊第二立柱54的下端，第二四爪單動卡盤52的卡爪與第二立柱54的下端之間安裝第二調(diào)節(jié)墊片組53，第二移動副55與第二立柱54連接，第二移動副55的軸線與定平臺I上平面垂直，第二移動副55與第二轉(zhuǎn)動副56連接，第二轉(zhuǎn)動副56的軸線與定平臺I的上平面平行，第二連桿57的一端與第二轉(zhuǎn)動副56連接，第二連桿57的另一端與第二球面副58連接，第二球面副58安裝在動平臺2上，第二立柱54上端安裝在固定架3上，通過螺釘