專利名稱：一維移動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)新型并聯(lián)機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)控機(jī)床制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是屬于一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床。
背景技術(shù)：
在機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)是沿笛卡兒(直角)坐標(biāo)系的X、Y、Z軸布置構(gòu)件，構(gòu)件串聯(lián)連接，這種串聯(lián)式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得機(jī)床容易產(chǎn)生誤差累積、降低加工精度，由于構(gòu)件除了受拉、壓力外，還受到彎矩、扭矩，使得機(jī)床的整體剛度降低，為了保證系統(tǒng)的整體剛度，機(jī)床的部件都制造得很粗大，從而造成了機(jī)床動(dòng)力學(xué)性能的惡化。尤其當(dāng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)速度高、工件大時(shí)，這些缺點(diǎn)就更突出。
為了滿足對(duì)加工零件形狀日益復(fù)雜的要求和特殊的加工要求，上世紀(jì)90年代中期以來出現(xiàn)了被稱為并聯(lián)機(jī)床的數(shù)控機(jī)床的新結(jié)構(gòu)，并聯(lián)機(jī)床是機(jī)器人技術(shù)與機(jī)床結(jié)構(gòu)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，目前并聯(lián)機(jī)床的原型大多為斯特瓦特(Stewart)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，如圖1所示，該機(jī)床裝有刀具2的動(dòng)平臺(tái)3通過六條伸縮腿與固定平臺(tái)1相聯(lián)，每條驅(qū)動(dòng)腿(如驅(qū)動(dòng)腿5)聯(lián)接動(dòng)平臺(tái)3的鉸鏈為球鉸4，聯(lián)接固定平臺(tái)1的鉸鏈為球鉸或虎克鉸6。由于固定平臺(tái)與動(dòng)平臺(tái)之間是由6條伸縮腿聯(lián)接的，所以又稱為并聯(lián)機(jī)構(gòu)，由6條腿同時(shí)相互耦合地作伸縮運(yùn)動(dòng)來確定平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。動(dòng)平臺(tái)的受力由6條腿分?jǐn)偅悦織l腿的受力要小很多，且只受拉力或壓力，不受彎矩或扭矩，因此剛度高、移動(dòng)部件質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和相同零件數(shù)量多成為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的突出優(yōu)點(diǎn)。但基于斯特瓦特平臺(tái)機(jī)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)床也存在工作空間小、難以實(shí)現(xiàn)大傾角加工以及數(shù)控編程復(fù)雜和困難等缺點(diǎn)。通過分析發(fā)現(xiàn)對(duì)于一般直接基于Stewart平臺(tái)機(jī)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)床，其旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的合理運(yùn)動(dòng)范圍比常規(guī)五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床要小得多(通常只有20～30度，而五坐標(biāo)機(jī)床可以達(dá)到90度以上)，并且隨著旋轉(zhuǎn)角的加大將大幅度地減少機(jī)床的有效工作空間。雖然復(fù)合結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)大轉(zhuǎn)角范圍，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以保證高剛度，加上位置與姿態(tài)相互耦合，其數(shù)控編程十分復(fù)雜，因此，基于Stewart平臺(tái)的并聯(lián)機(jī)床不太適合加工大型具有復(fù)雜曲面類的零件。近年來，少自由度(自由度少于6)的并聯(lián)構(gòu)型制造裝備越來越受到人們的重視，這類產(chǎn)品在生產(chǎn)中更有應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種一維移動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)新型并聯(lián)機(jī)床，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工靈活、加工精度高、加工速度快、加工工藝性好、位置與姿態(tài)解耦和數(shù)控編程方便等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足用戶對(duì)大型具有復(fù)雜曲面類零件的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工的要求。
本發(fā)明一種一維移動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)新型并聯(lián)機(jī)床，包括安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)、可沿X向移動(dòng)平臺(tái)和Y向移動(dòng)平臺(tái)、安裝被切削工件的工作臺(tái)，其特征在于，在安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置一個(gè)空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)，該空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)是包括5條腿、5條腿上端連接裝置，5條腿上端連接裝置與安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)之間通過5條腿相聯(lián)，5條腿包括一條中間腿、周圍4條驅(qū)動(dòng)腿，中間腿一端與5條腿連接裝置的中心剛性固聯(lián)，另一端通過球鉸與安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)相聯(lián)，周圍驅(qū)動(dòng)4條腿與5條腿連接裝置之間可以是通過虎克鉸相聯(lián)、也可以是通過球鉸相聯(lián)，周圍驅(qū)動(dòng)4條腿與安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)之間通過球鉸相聯(lián)，從而形成了空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)需要說明的是上面所述的5條腿上端連接裝置可以是固定臺(tái)13(如圖2所示的實(shí)施例一)，也可以是機(jī)床床身23與機(jī)架32構(gòu)成固定臺(tái)(如圖4所示的實(shí)施例二)，還可以是雙向移動(dòng)平臺(tái)中的下平臺(tái)51(如圖5所示的實(shí)施例三)；中間腿是伸縮腿；周圍四條驅(qū)動(dòng)腿可以是伸縮腿(如圖2所示的實(shí)施例一和如圖5所示的實(shí)施例三)，也可以不是伸縮腿。
圖3為四自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的示意圖。該并聯(lián)機(jī)構(gòu)是由固定平臺(tái)(A1、A2、A3、A4)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(B1、B2、B3、B4)組成。動(dòng)平臺(tái)與固定平臺(tái)通過5條腿相聯(lián)。其中中間腿一端剛性固聯(lián)于固定平臺(tái)中心A0，另一端通過球鉸B0與動(dòng)平臺(tái)相聯(lián)。周圍伸縮腿與動(dòng)平臺(tái)之間通過球鉸B1、B2、B3、B4相聯(lián)，與固定平臺(tái)之間通過虎克鉸或球鉸A1、A2、A3、A4相聯(lián)。改變周圍伸縮腿的伸縮量，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)的姿態(tài)以及動(dòng)平臺(tái)沿Z軸方向的位移。本發(fā)明一維移動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)新型并聯(lián)機(jī)床的主進(jìn)給機(jī)構(gòu)就是該四自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的并聯(lián)機(jī)床新結(jié)構(gòu)克服了已有技術(shù)的不足之處，借鑒了傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床和現(xiàn)有并聯(lián)機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，將串聯(lián)結(jié)構(gòu)與并聯(lián)結(jié)構(gòu)有機(jī)融合，設(shè)計(jì)出的并聯(lián)機(jī)床具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工靈活、加工精度高、加工速度快、加工工藝性好、位置與姿態(tài)解耦和數(shù)控編程方便等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足用戶對(duì)大型具有復(fù)雜曲面類零件的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工的要求。
1.動(dòng)平臺(tái)19通過4個(gè)球鉸與周圍4條伸縮腿(11、14、15、16)相聯(lián)，動(dòng)平臺(tái)19的中心通過球鉸18與一端剛性固聯(lián)在固定臺(tái)13中心的中間腿相聯(lián)，形成了空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)，該閉鏈結(jié)構(gòu)具有很高的剛度，從而有效地保證了機(jī)床的加工精度。
2.切削力較均勻地分布在4條腿(11、14、15、16)上，加上動(dòng)平臺(tái)球鉸的正方形布局所固有的穩(wěn)定性，使該結(jié)構(gòu)具有良好的結(jié)構(gòu)抗震性和切削穩(wěn)定性。
3.分析計(jì)算表明，該并聯(lián)機(jī)床的主進(jìn)給機(jī)構(gòu)的靈活性好，可以獲得較大的姿態(tài)角，因而可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面加工。使得本機(jī)床適用面更廣，加工能力更強(qiáng)。
4.由于動(dòng)平臺(tái)19主要實(shí)現(xiàn)刀具的姿態(tài)以及Z方向的位置，而X、Y方向的位置主要由可沿X、Y方向移動(dòng)的雙向移動(dòng)平臺(tái)8和21來實(shí)現(xiàn)，機(jī)床的加工范圍很大程度上取決于雙向移動(dòng)平臺(tái)8和21的運(yùn)動(dòng)范圍，因此本機(jī)床適用于大型零件的加工。
5.動(dòng)平臺(tái)19的中心設(shè)計(jì)有用于安裝主軸電機(jī)的空腔，減少了動(dòng)平臺(tái)的質(zhì)量，有利于改善動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)態(tài)性能。
6.由于球鉸、虎克鉸制造都很容易，周圍4條伸縮腿(11、14、15、16)結(jié)構(gòu)相同，中間腿17的結(jié)構(gòu)與周圍4條伸縮腿的結(jié)構(gòu)類似，動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單，因此給機(jī)床的加工制造帶來了方便，便于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。
7.本發(fā)明的并聯(lián)機(jī)床與基于Stewart平臺(tái)的并聯(lián)機(jī)床相比具有工作空間大、可以實(shí)現(xiàn)大傾角加工以及數(shù)控編程容易等優(yōu)點(diǎn)，因此給本并聯(lián)機(jī)床的使用帶來了許多方便。
8.由于本并聯(lián)機(jī)床的工作臺(tái)可以采用傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的雙向移動(dòng)平臺(tái)，因此本并聯(lián)機(jī)床的制造可以通過對(duì)傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的改造實(shí)現(xiàn)，可以降低制造成本，便于迅速產(chǎn)業(yè)化。
附圖及


附圖1為已有的基于Stewart平臺(tái)的并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.固定平臺(tái)，2.切削刀具，3.動(dòng)平臺(tái)，4.球鉸，5.驅(qū)動(dòng)腿，6.球鉸或虎克鉸。
附圖2為本發(fā)明實(shí)施例一總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中7.機(jī)床床身，8.X向移動(dòng)平臺(tái)，9.伺服電機(jī)，10.球鉸，11.周圍驅(qū)動(dòng)腿之一，12.球鉸或虎克鉸，13.機(jī)架，14.周圍驅(qū)動(dòng)腿之二，15.周圍驅(qū)動(dòng)腿之三，16.周圍驅(qū)動(dòng)腿之四，17.中間腿，18.球鉸，19.動(dòng)平臺(tái)，20.切削刀具，21.Y向移動(dòng)平臺(tái)，22.伺服電機(jī)。
附圖3為空間四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的示意圖。
圖中A1、A2、A3、A4表示球鉸或虎克鉸，B0、B1、B2、B3、B4表示球鉸。
附圖4為本發(fā)明實(shí)施例二總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中23.機(jī)床床身，24.X向移動(dòng)平臺(tái)，25.伺服電機(jī)，26.球鉸，27.定長(zhǎng)周圍腿之一，28.球鉸或虎克鉸，29滑塊，30定長(zhǎng)周圍腿之二，31.伺服電機(jī)，32.機(jī)架，33.定長(zhǎng)周圍腿之三，34.定長(zhǎng)周圍腿之四，35.中間腿，36.球鉸，37.動(dòng)平臺(tái)，38.切削刀具，39.Y向移動(dòng)平臺(tái)，40.伺服電機(jī)。
附圖5為本發(fā)明實(shí)施例三總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中41.機(jī)床床身，42.球鉸，43.周圍驅(qū)動(dòng)腿之一，44.球鉸或虎克鉸，45.周圍驅(qū)動(dòng)腿之二，46.X向移動(dòng)平臺(tái)，47.伺服電機(jī)，48.機(jī)架，49.滑板，50.周圍驅(qū)動(dòng)腿之三，51 Y向移動(dòng)平臺(tái)，52伺服電機(jī)，53.周圍驅(qū)動(dòng)腿之四，54.中間腿，55.球鉸，56.動(dòng)平臺(tái)，57.切削刀具，58.工作平臺(tái)。
附圖6為本發(fā)明的周圍伸縮腿的外形圖。
附圖7為周圍伸縮腿的A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖8為本發(fā)明的周圍伸縮腿的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中59直線導(dǎo)桿，60滾珠螺母，61內(nèi)套圈，62滾珠絲杠，63軸承，64聯(lián)軸器，65伺服電機(jī)，66空心圓柱缸體附圖9為本發(fā)明的中間腿的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖10為中間腿的A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中67直線導(dǎo)桿。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明的三種基于四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)床實(shí)施例的結(jié)構(gòu)及工作原理。
實(shí)施例一實(shí)施例一的總體結(jié)構(gòu)如圖2所示，本實(shí)施例中，包括固定臺(tái)13、安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)19、可沿X、Y方向移動(dòng)的雙向移動(dòng)平臺(tái)8和21、安裝被切削工件的工作臺(tái)，其特征在于，固定平臺(tái)13與動(dòng)平臺(tái)19之間通過5條腿相聯(lián)，其中周圍4條伸縮腿(11、14、15、16)與固定臺(tái)13之間通過虎克鉸或球鉸(如球鉸12)相聯(lián)，周圍4條伸縮腿(11、14、15、16)與動(dòng)平臺(tái)19之間通過球鉸(如球鉸10)相連。中間腿17一端與固定臺(tái)13的中心剛性固聯(lián)，另一端通過球鉸18與動(dòng)平臺(tái)19相聯(lián)。從而形成了空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)，所說的可沿X、Y方向移動(dòng)的雙向移動(dòng)平臺(tái)8和21在結(jié)構(gòu)上與該閉鏈結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立，在控制上實(shí)行聯(lián)動(dòng)控制。
所說的周圍4條伸縮腿(11、14、15、16)通過虎克鉸或球鉸與固定臺(tái)13相連，而虎克鉸由軸線相互垂直的兩轉(zhuǎn)動(dòng)副組成。
在本實(shí)施例中，機(jī)床床身7與機(jī)架13構(gòu)成固定臺(tái)，固定臺(tái)與安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)19、周圍伸縮腿(11、14、15、16)(其結(jié)構(gòu)如圖6-8所示)、中間腿17(其結(jié)構(gòu)如圖9-10所示)構(gòu)成空間并聯(lián)閉鏈機(jī)構(gòu)。其中機(jī)架13與周圍伸縮腿(11、14、15、16)之間通過虎克鉸或球鉸(如球鉸12)相聯(lián)，動(dòng)平臺(tái)19與周圍伸縮腿(11、14、15、16)之間通過球鉸(如球鉸10)相聯(lián)。中間腿17與機(jī)架13的中心剛性固聯(lián)，中間腿17另一端通過球鉸18與動(dòng)平臺(tái)19相聯(lián)。當(dāng)改變4條周圍伸縮腿(11、14、15、16)的伸縮量時(shí)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)19的姿態(tài)以及Z軸方向的位移，中間腿17是一沒有驅(qū)動(dòng)的隨動(dòng)副。具有X、Y方向移動(dòng)功能的雙向移動(dòng)平臺(tái)8和21由伺服電機(jī)9和22、滾珠絲杠、滾珠螺母、導(dǎo)軌等組成。雙向移動(dòng)平臺(tái)8和21在結(jié)構(gòu)上與并聯(lián)閉鏈機(jī)構(gòu)相互獨(dú)立，在實(shí)際加工中，雙向移動(dòng)平臺(tái)與并聯(lián)閉鏈機(jī)構(gòu)實(shí)行聯(lián)動(dòng)控制。
實(shí)施例二實(shí)施例二的總體結(jié)構(gòu)如圖4所示，本實(shí)施例中，機(jī)床床身23與機(jī)架32構(gòu)成固定臺(tái)，固定臺(tái)與安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)37、定長(zhǎng)周圍腿(27、30、33、34)、中間腿35構(gòu)成空間并聯(lián)閉鏈機(jī)構(gòu)。定長(zhǎng)周圍腿(27、30、33、34)的一端通過虎克鉸或球鉸(如球鉸28)與滑塊(如滑塊29)相聯(lián)，滑塊由伺服電機(jī)(如伺服電機(jī)31)帶動(dòng)的絲杠螺母驅(qū)動(dòng)。動(dòng)平臺(tái)37與定長(zhǎng)周圍腿(27、30、33、34)之間通過球鉸(如球鉸26)相聯(lián)。中間腿35與機(jī)架32的中心剛性固聯(lián)，中間腿35另一端通過球鉸36與動(dòng)平臺(tái)37相聯(lián)。當(dāng)在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下改變滑塊Z軸方向的位移時(shí)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)37的姿態(tài)以及Z軸方向的位移，中間腿35是一沒有驅(qū)動(dòng)的隨動(dòng)副。雙向移動(dòng)平臺(tái)24和39在結(jié)構(gòu)上與并聯(lián)閉鏈機(jī)構(gòu)相互獨(dú)立，在實(shí)際加工中，雙向移動(dòng)平臺(tái)與并聯(lián)閉鏈機(jī)構(gòu)實(shí)行聯(lián)動(dòng)控制。
實(shí)施例三的總體結(jié)構(gòu)如圖5所示，本實(shí)施例中，雙向移動(dòng)平臺(tái)中的下平臺(tái)51、安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)56、周圍伸縮腿(43、45、50、53)、中間腿54構(gòu)成空間并聯(lián)閉鏈機(jī)構(gòu)。而雙向移動(dòng)平臺(tái)可在伺服電機(jī)47、52驅(qū)動(dòng)的絲杠螺母的帶動(dòng)下沿X、Y軸方向平動(dòng)。其中雙向移動(dòng)平臺(tái)中的下平臺(tái)51與周圍伸縮腿(43、45、50、53)之間通過虎克鉸或球鉸(如球鉸44)相聯(lián)，動(dòng)平臺(tái)56與周圍伸縮腿(43、45、50、53)之間通過球鉸(如球鉸42)相聯(lián)。中間腿54與雙向移動(dòng)平臺(tái)中的下平臺(tái)51的中心剛性固聯(lián)，中間腿54另一端通過球鉸55與動(dòng)平臺(tái)56相聯(lián)。當(dāng)改變4條周圍伸縮腿(43、45、50、53)的伸縮量時(shí)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)56的姿態(tài)以及Z軸方向的位移，中間腿54是一沒有驅(qū)動(dòng)的隨動(dòng)副。具有X、Y方向移動(dòng)功能的雙向移動(dòng)平臺(tái)46和51由伺服電機(jī)47和52、滾珠絲杠、滾珠螺母、導(dǎo)軌等組成。在實(shí)際加工中，雙向移動(dòng)平臺(tái)47和52與并聯(lián)閉鏈機(jī)構(gòu)實(shí)行聯(lián)動(dòng)控制。安裝在機(jī)床床身上的工作臺(tái)58則采用固定工作臺(tái)。
周圍伸縮腿的結(jié)構(gòu)如圖6-8所示，圖8中，65是伺服電機(jī)，可以驅(qū)動(dòng)安裝在軸承63上的滾珠絲杠62按照要求作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，伺服電機(jī)65與滾珠絲杠62通過聯(lián)軸器64相連。伺服電機(jī)65安裝在空心園柱缸體66內(nèi)，滾珠螺母60與直線導(dǎo)桿59通過內(nèi)套圈61安裝在一起，直線導(dǎo)桿59與端蓋安裝在空心園柱缸體11內(nèi)。直線導(dǎo)桿59在導(dǎo)槽約束下，只能沿軸向作直線運(yùn)動(dòng)而不能繞軸線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此當(dāng)伺服電機(jī)65帶動(dòng)滾珠絲桿62旋轉(zhuǎn)時(shí)，直線導(dǎo)桿59就在滾珠螺母60的帶動(dòng)下沿軸向作伸縮運(yùn)動(dòng)。圖8中10為球鉸，用于連接動(dòng)平臺(tái)，12為虎克鉸，用于連接固定平臺(tái)。
中間腿的結(jié)構(gòu)如圖9-10所示，中間腿的一端為與機(jī)床的機(jī)架剛性固聯(lián)結(jié)構(gòu)另一端為球鉸結(jié)構(gòu)，用于聯(lián)接動(dòng)平臺(tái)。中間腿的結(jié)構(gòu)是一個(gè)沒有驅(qū)動(dòng)的隨動(dòng)副，在導(dǎo)槽約束下，直線導(dǎo)桿17、圓柱缸體67之間只能相對(duì)移動(dòng)不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種一維移動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)新型并聯(lián)機(jī)床，包括安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)、可沿X向移動(dòng)平臺(tái)和Y向移動(dòng)平臺(tái)、安裝被切削工件的工作臺(tái)，其特征在于，在安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置一個(gè)空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)，該空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)是包括5條腿、5條腿上端連接裝置，5條腿上端連接裝置與安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)之間通過5條腿相聯(lián)，5條腿包括一條中間腿、周圍4條驅(qū)動(dòng)腿，中間腿一端與5條腿連接裝置的中心剛性固聯(lián)，另一端通過球鉸與安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)相聯(lián)，周圍驅(qū)動(dòng)4條腿與5條腿連接裝置之間可以是通過虎克鉸相聯(lián)、也可以是通過球鉸相聯(lián)，周圍驅(qū)動(dòng)4條腿與安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)之間通過球鉸相聯(lián)，從而形成了空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一維移動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)新型并聯(lián)機(jī)床，其特征是所述的空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)包括固定平臺(tái)(13)與動(dòng)平臺(tái)(19)之間通過5條腿相聯(lián)，其中周圍4條伸縮腿(11、14、15、16)與固定臺(tái)13之間通過虎克鉸或球鉸(如球鉸12)相聯(lián)，周圍4條伸縮腿(11、14、15、16)與動(dòng)平臺(tái)(19)之間通過球鉸(如球鉸10)相連；中間腿(17)一端與固定臺(tái)(13)的中心剛性固聯(lián)，另一端通過球鉸(18)與動(dòng)平臺(tái)(19)相聯(lián)，形成了空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)，雙向移動(dòng)平臺(tái)與并聯(lián)閉鏈機(jī)構(gòu)實(shí)行聯(lián)動(dòng)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一維移動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)新型并聯(lián)機(jī)床，其特征是所述的空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)包括機(jī)床床身(23)與機(jī)架(32)構(gòu)成固定臺(tái)，固定臺(tái)與安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)(37)、定長(zhǎng)周圍腿(27、30、33、34)、中間腿(35)構(gòu)成空間并聯(lián)閉鏈機(jī)構(gòu)，定長(zhǎng)周圍腿(27、30、33、34)的一端通過虎克鉸(也可以通過球鉸28)與滑塊(29)相聯(lián)，滑塊由伺服電機(jī)(31)帶動(dòng)的絲杠螺母驅(qū)動(dòng)，動(dòng)平臺(tái)(37)與定長(zhǎng)周圍腿(27、30、33、34)之間通過球鉸(26)相聯(lián)，中間腿(35)與機(jī)架(32)的中心剛性固聯(lián)，中間腿(35)另一端通過球鉸(36)與動(dòng)平臺(tái)(37)相聯(lián)，形成了空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)；當(dāng)在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下改變滑塊Z軸方向的位移時(shí)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)37的姿態(tài)以及Z軸方向的位移，中間腿35是一沒有驅(qū)動(dòng)的隨動(dòng)副，雙向移動(dòng)平臺(tái)24和39在結(jié)構(gòu)上與并聯(lián)閉鏈機(jī)構(gòu)相互獨(dú)立，雙向移動(dòng)平臺(tái)與并聯(lián)閉鏈機(jī)構(gòu)實(shí)行聯(lián)動(dòng)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一維移動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)新型并聯(lián)機(jī)床，其特征是所述的空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)包括雙向移動(dòng)平臺(tái)中的下平臺(tái)51、安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)56、周圍伸縮腿(43、45、50、53)、中間腿54構(gòu)成空間并聯(lián)閉鏈機(jī)構(gòu)；而雙向移動(dòng)平臺(tái)可在伺服電機(jī)47、52驅(qū)動(dòng)的絲杠螺母的帶動(dòng)下沿X、Y軸方向平動(dòng)，其中雙向移動(dòng)平臺(tái)中的下平臺(tái)51與周圍伸縮腿(43、45、50、53)之間通過虎克鉸或球鉸(如球鉸44)相聯(lián)，動(dòng)平臺(tái)56與周圍伸縮腿(43、45、50、53)之間通過球鉸(如球鉸42)相聯(lián)，中間腿54與雙向移動(dòng)平臺(tái)中的下平臺(tái)51的中心剛性固聯(lián)，中間腿54另一端通過球鉸55與動(dòng)平臺(tái)56相聯(lián)，形成了空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)，當(dāng)改變4條周圍伸縮腿(43、45、50、53)的伸縮量時(shí)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)56的姿態(tài)以及Z軸方向的位移，中間腿54是一沒有驅(qū)動(dòng)的隨動(dòng)副；具有X、Y方向移動(dòng)功能的雙向移動(dòng)平臺(tái)46和51包括伺服電機(jī)47和52、滾珠絲杠、滾珠螺母、導(dǎo)軌；安裝在機(jī)床床身上的工作臺(tái)58則采用固定工作臺(tái)，雙向移動(dòng)平臺(tái)47和52與并聯(lián)閉鏈機(jī)構(gòu)實(shí)行聯(lián)動(dòng)控制。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種一維移動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)新型并聯(lián)機(jī)床，其特征是在安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置一個(gè)空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)，該空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)是由5條腿上端連接裝置與安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)之間通過5條腿相聯(lián)，中間腿一端與5條腿連接裝置的中心剛性固聯(lián)，另一端通過球鉸與安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)相聯(lián)，周圍驅(qū)動(dòng)4條腿與安裝切削刀具的動(dòng)平臺(tái)之間通過球鉸相聯(lián)，從而形成了空間并聯(lián)閉鏈結(jié)構(gòu)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工靈活、加工精度高、加工速度快、加工工藝性好、位置與姿態(tài)解耦和數(shù)控編程方便等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足用戶對(duì)大型具有復(fù)雜曲面類零件的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工的要求。
文檔編號(hào)B23Q41/04GK1593846SQ03135788
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2003年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月9日
發(fā)明者范守文, 李輝, 王小兵, 吳獻(xiàn)鋼, 陳暢, 袁太文, 洪濤 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)