專利名稱：兩維移動兩維轉(zhuǎn)動并聯(lián)運動平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于數(shù)控機床技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一類兩維移動兩維轉(zhuǎn)動并聯(lián)運動平臺結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的數(shù)控機床采用串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，造成機床體積大、零部件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于各傳動鏈串聯(lián)而成，因而存在誤差累積，加工精度難以提高。并聯(lián)機器人機構(gòu)由于具有剛度重量比大、承載能力強、誤差累積小、動態(tài)性能好、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，近年來被廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、微動操作臺、模擬器及航天器對接等技術(shù)領(lǐng)域。在并聯(lián)機床應(yīng)用方面，目前，三自由度和六自由度并聯(lián)機床的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，能夠提供五自由度的并聯(lián)機床機構(gòu)也已經(jīng)得到重視。具有兩維移動兩維轉(zhuǎn)動的四自由度并聯(lián)機構(gòu)，由于需要附加一維平動才可實現(xiàn)五坐標(biāo)加工運動，因此一直沒有得到重視。
無論是串聯(lián)式結(jié)構(gòu)機床還是并聯(lián)式結(jié)構(gòu)機床，絕大多數(shù)機床的加工原理都是刀具驅(qū)動完成加工，即通過在動平臺上安裝主軸電機，從而帶動刀具運動來實現(xiàn)對工件的加工。而工件驅(qū)動加工型并聯(lián)機床則是將工件放置到動平臺上，通過動平臺作加工主運動再配合刀具的輔助運動來實現(xiàn)對復(fù)雜曲面工件的加工，這類機床是并聯(lián)機床結(jié)構(gòu)技術(shù)的新發(fā)展，目前用于工件驅(qū)動加工型并聯(lián)機床的少自由度并聯(lián)運動平臺還比較少。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種兩維移動兩維轉(zhuǎn)動并聯(lián)運動平臺結(jié)構(gòu)，該平臺具有結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、易于控制以及動態(tài)性能好等特點。
為達到上述目的，本實用新型是通過下述方案加以實現(xiàn)的。并聯(lián)運動平臺包括固定平臺、可放置加工工件的動平臺和連接于固定平臺和動平臺之間的五個分支組成。固定平臺通過四個結(jié)構(gòu)完全相同的分支以及一個約束分支與動平臺相連，構(gòu)成空間并聯(lián)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其中四個結(jié)構(gòu)完全相同的分支位于動平臺周圍，每個分支的結(jié)構(gòu)均為固定平臺通過球鉸或虎克鉸與一根連桿相連接，這根連桿通過移動副與另一連桿相連接，該連桿再通過球鉸與動平臺相連；約束分支位于動平臺中央，其結(jié)構(gòu)為連桿一端通過虎克鉸與動平臺相連，另一端固連到一個移動副或轉(zhuǎn)動副上，而該移動副或轉(zhuǎn)動副又串聯(lián)到與固定平臺固聯(lián)的另一個移動副上。四個對稱布置的分支可由電機加絲杠螺母傳動副驅(qū)動或由液壓缸傳動裝置驅(qū)動或直接由直線電機驅(qū)動，該四個分支長度可伸縮變化。
位于動平臺中央的約束分支上端通過虎克鉸與動平臺相連，下端可由兩個方案來實現(xiàn)，方案一是由兩個移動方向相互垂直的移動副實現(xiàn)，位于下方的移動副與固定平臺相連，而位于上方的移動副則與約束分支固連，約束分支與動平臺相連的虎克鉸的第一個轉(zhuǎn)動副的軸線與其中一個移動副的移動方向平行。兩個移動方向相互垂直的移動副均可由導(dǎo)軌和絲杠組成的移動平臺來實現(xiàn)。方案二是通過一個轉(zhuǎn)動副和與固定平臺固聯(lián)的一個移動副來實現(xiàn)，轉(zhuǎn)動副軸線方向與移動副移動方向平行，約束分支與動平臺相連的虎克鉸的第一個轉(zhuǎn)動副的軸線與移動副的移動方向平行。其中移動副可由導(dǎo)軌和絲杠組成的平臺來實現(xiàn)，轉(zhuǎn)動副可通過與絲杠相配的螺母上安裝轉(zhuǎn)動副來實現(xiàn)。
本實用新型的有益效果是克服了具有約束分支的刀具驅(qū)動加工型并聯(lián)機床主軸電機與約束分支發(fā)生干涉的可能性。在本實用新型并聯(lián)運動平臺上放置加工工件，可使工件作四坐標(biāo)運動，加上刀具可沿z向移動，這樣可以實現(xiàn)五坐標(biāo)的加工功能。利用該平臺結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)對現(xiàn)有普通三坐標(biāo)數(shù)控銑床向高性能的五坐標(biāo)并聯(lián)機床的技術(shù)改造，使技術(shù)改造后的機床具有五坐標(biāo)加工空間復(fù)雜曲面的能力。而且由于并聯(lián)運動平臺提供的高剛度，使機床加工的動態(tài)性能得到改善，從而使工件獲得高的加工精度。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2是本實用新型第一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型第二個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.固定平臺，2.虎克鉸(或球鉸)，3.連桿，4.連桿，5.球鉸，6.動平臺，7.虎克鉸，8.連桿，9.移動副(或轉(zhuǎn)動副)，10.移動副，11.導(dǎo)軌，12.絲杠，13.固定端約束，14.螺母。
具體實施方式
附圖2為本實用新型第一個兩維移動兩維轉(zhuǎn)動并聯(lián)運動平臺結(jié)構(gòu)實施例，其結(jié)構(gòu)原理圖見附
圖1。由圖2所示，該并聯(lián)運動平臺結(jié)構(gòu)包括固定平臺1、可放置加工工件的動平臺6和連接于固定平臺1和動平臺6之間的五個分支組成。固定平臺1通過四個結(jié)構(gòu)完全相同的分支以及一個約束分支與動平臺6相連，構(gòu)成空間并聯(lián)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其中四個結(jié)構(gòu)完全相同的分支位于動平臺周圍，每個分支的結(jié)構(gòu)均為固定平臺1通過球鉸或虎克鉸2與連桿3相連，連桿3通過移動副與連桿4相連，連桿4通過球鉸5與動平臺6相連；約束分支位于動平臺中央，其結(jié)構(gòu)為連桿8一端通過虎克鉸7與動平臺6相連，另一端通過固定端約束13與移動副9相連，移動副9串聯(lián)到另一個移動副10上，兩移動副移動方向相互垂直，移動副10與固定平臺固聯(lián)，約束分支與動平臺相連的虎克鉸的第一個轉(zhuǎn)動副的軸線與移動副10的移動方向平行。
附圖3為本實用新型第二個兩維移動兩維轉(zhuǎn)動并聯(lián)運動平臺結(jié)構(gòu)實施例，其結(jié)構(gòu)原理圖見附
圖1。由圖3所示，該并聯(lián)運動平臺結(jié)構(gòu)包括固定平臺、可放置加工工件的動平臺和連接于固定平臺和動平臺之間的五個分支組成。固定平臺通過四個結(jié)構(gòu)完全相同的分支以及一個約束分支與動平臺相連，構(gòu)成空間并聯(lián)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其中四個結(jié)構(gòu)完全相同的分支位于動平臺周圍，每個分支的結(jié)構(gòu)均為固定平臺1通過球鉸或虎克鉸2與連桿3相連接，連桿3通過移動副與另一連桿4相連接，該連桿通過球鉸5與動平臺6相連；約束分支位于動平臺中央，其結(jié)構(gòu)為連桿8一端通過虎克鉸7與動平臺6相連，另一端與一個轉(zhuǎn)動副14相連，轉(zhuǎn)動副14位于一個移動副10上，該移動副10與固定平臺1固聯(lián)，其移動方向與轉(zhuǎn)動副軸線方向平行，約束分支與動平臺相連的虎克鉸的第一個轉(zhuǎn)動副的軸線與移動副10的移動方向平行。
本實用新型作為工件驅(qū)動加工型并聯(lián)機床的工作臺，可提供兩維移動x、y和兩維轉(zhuǎn)動α、β，在輔以加工刀具沿z向的移動，可以實現(xiàn)空間五坐標(biāo)加工運動。本實用新型的結(jié)構(gòu)型式不限于實施例中描述的型式。
權(quán)利要求1.一種兩維移動兩維轉(zhuǎn)動并聯(lián)運動平臺，包括固定平臺(1)、可放置加工工件的動平臺(6)和連接于固定平臺(1)和動平臺(6)之間的五個分支組成，其特征在于，固定平臺(1)通過四個結(jié)構(gòu)完全相同的分支以及一個約束分支與動平臺(6)相連，構(gòu)成空間并聯(lián)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其中四個結(jié)構(gòu)完全相同的分支位于動平臺周圍，每個分支的結(jié)構(gòu)均為固定平臺(1)通過球鉸或虎克鉸(2)與連桿(3)相連接，連桿(3)通過移動副與連桿(4)相連接，連桿(4)通過球鉸(5)與動平臺(6)相連接；約束分支位于動平臺中央，其結(jié)構(gòu)為連桿(8)一端通過虎克鉸(7)與動平臺(6)相連接，另一端固聯(lián)到一個移動副或轉(zhuǎn)動副上，而該移動副或轉(zhuǎn)動副又串聯(lián)到與固定平臺(1)固聯(lián)的另一個移動副(10)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)運動平臺，其特征在于，位于動平臺中央的約束分支，通過固定端約束(13)與移動副(9)相連接，移動副(9)又串聯(lián)到另一個移動副(10)上，移動副(10)與固定平臺固聯(lián)，兩移動副的移動方向相互垂直，約束分支與動平臺(6)相連的虎克鉸的第一個轉(zhuǎn)動副的軸線與移動副(10)的移動方向平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)運動平臺，其特征在于，位于動平臺中央的約束分支與一個轉(zhuǎn)動副相連接，轉(zhuǎn)動副位于移動副(10)上，移動副(10)與固定平臺固聯(lián)，其移動方向與轉(zhuǎn)動副軸線方向平行，約束分支與動平臺(6)相連的虎克鉸的第一個轉(zhuǎn)動副的軸線與移動副(10)的移動方向平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)運動平臺，其特征在于，四個對稱布置的分支可由電機加絲杠螺母傳動副驅(qū)動或由液壓缸傳動裝置驅(qū)動或直接由直線電機驅(qū)動，該四個分支長度可伸縮變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的并聯(lián)運動平臺，其特征在于，兩個移動方向相互垂直的移動副(9)和(10)均可由導(dǎo)軌(11)和絲杠(12)組成的移動平臺來實現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的并聯(lián)運動平臺，其特征在于，與固定平臺固聯(lián)的移動副(10)可由一個導(dǎo)軌(11)和絲杠(12)組成的平臺來實現(xiàn)，轉(zhuǎn)動副可安裝在與絲杠相配的螺母(14)上。
專利摘要本實用新型涉及一種兩維移動兩維轉(zhuǎn)動四軸聯(lián)動并聯(lián)運動平臺機構(gòu)。其基本結(jié)構(gòu)由固定平臺、動平臺和五個分支組成?？煞胖眉庸すぜ膭悠脚_通過四個結(jié)構(gòu)完全相同的分支以及一個約束分支與固定平臺連接，四個結(jié)構(gòu)完全相同的分支位于動平臺的周圍呈對稱布置，約束分支位于動平臺的中央位置具有兩維移動和兩維轉(zhuǎn)動自由度，該平臺機構(gòu)具有五個分支四個自由度。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、易于控制以及動態(tài)性能好等特點。
文檔編號B23Q1/25GK2745690SQ20042010272
公開日2005年12月14日 申請日期2004年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月7日
發(fā)明者李兵 申請人:李兵