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      一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法

      文檔序號:3040529閱讀:279來源:國知局
      專利名稱:一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu),具體地說是提供一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
      并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床是指以并聯(lián)機(jī)構(gòu)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)床,該機(jī)床被認(rèn)為是二十世紀(jì)以來機(jī)床結(jié)構(gòu)的一次革命。目前在美國、日本等國已研制出這種機(jī)床的樣機(jī),所采用的并聯(lián)機(jī)構(gòu)均為傳統(tǒng)的斯圖爾特(Stewart)機(jī)構(gòu)。這種控制刀具在空間的位置和姿態(tài)變化的機(jī)構(gòu)主要由基座、運動平臺和連桿組成,基座和運動平臺之間由連桿相連,連桿兩端分別為球副和萬向節(jié)。該機(jī)構(gòu)上備有6個連桿,但連桿的長度可調(diào),通過控制6根連桿的長度,來改變刀具在空間的位置。但是由于連桿可變長度范圍有限,因此這種機(jī)構(gòu)的工作空間小,且運動過程中機(jī)構(gòu)構(gòu)形變化大。這些缺點嚴(yán)重地制約了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的開發(fā)應(yīng)用。
      本發(fā)明的目的是提供一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)具有工作空間大,運動過程中機(jī)構(gòu)構(gòu)形變化小等優(yōu)點,為并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的實用化創(chuàng)造了可能。
      本發(fā)明的用于并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的并聯(lián)機(jī)構(gòu)對現(xiàn)有的并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行重大的改進(jìn)而設(shè)計成一種新式結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu),它由上、下基座、立柱、滑塊、運動平臺和連桿組成,多個立柱平行布置固定在上、下基座上組成一框架,下基座上多根立柱圍成的內(nèi)多邊形或園內(nèi)為中空,滑塊分別安裝在每根立柱上,通過控制裝置使滑塊可在立柱上滑動,運動平臺和滑塊之間用連桿相連,連桿兩端分別為球副和萬向節(jié),控制滑塊在立柱上的位移時,就可控制運動平臺在空間的位置和姿態(tài)。并聯(lián)機(jī)構(gòu)的其它部分的結(jié)構(gòu)及控制滑塊移動裝置等均可按常規(guī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計和安裝,如在運動平臺上安裝動力頭和刀具,即構(gòu)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床。
      上述并聯(lián)機(jī)構(gòu)中,立柱的個數(shù)采用6個時較適宜,立柱可按一定的幾何形狀均等或不均等的分布在基座上,各立柱的高度可等高或不等。這種平行布置立柱的結(jié)構(gòu)可在基座尺寸不變的情況下,通過增加立柱的高度來增大滑塊的行程,進(jìn)而增大刀具的工作空間。同時,這種結(jié)構(gòu)也有利于提高制造精度及安裝驅(qū)動電機(jī)和傳感器。
      在本發(fā)明的并聯(lián)機(jī)構(gòu)中對于連桿無特別限定,但過長的連桿(連桿長>1.5立柱高)操作不便,過短的連桿(連桿長<立柱長/2)時,滑塊上升使運動平臺完全收入立柱框架內(nèi)也不利于作業(yè),從制造和實用性的角度考慮,較佳的連桿采取等長連桿,且連桿的長度為立柱高的1.1~0.8倍。由于該連桿的長度不變,使得機(jī)床在運動過程中機(jī)構(gòu)構(gòu)型變化小。下面通過附圖和實例對本發(fā)明的技術(shù)給予進(jìn)一步地說明。


      圖1為本發(fā)明的并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖;附圖2為附圖1所示結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)中立柱分布圖。
      圖中,1.上基座;2.下基座;3.立柱;4.滑塊;5.連桿;6.運動平臺;7.動力頭;8.刀具;α.相鄰兩立柱間最小夾角。
      附圖1和2所示結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)可為本發(fā)明的一個實施例,它是由6個立桿組成的,并相應(yīng)帶有6個連桿和6個滑塊。6個等高立柱(3)如圖2所示,平行固定在上基座(1)和下基座(2)上,下基座(2)為一環(huán)形鋼板,6個立柱按一定幾何形狀不均等分布在基座上。立柱(3)上安裝有滑塊(4),運動平臺(6)和滑塊(4)間用連桿(5)連接,連桿(5)兩端分別為球副和萬向節(jié),當(dāng)控制6個滑塊(4)在6個立柱(3)上移動對,通過球副、連桿和萬向節(jié)的傳遞,可控制運動平臺在空間的位置和姿態(tài),使安裝在運動平臺(6)上的動力頭(7)和刀具(8)實施作業(yè),完成指令加工過程。
      作為一個具體的實例,上述6個立柱(3)為等高的立柱,α角為40°,連桿(5)為6根等長連桿,連桿(5)的長度為立柱(3)的0.9倍。并聯(lián)機(jī)構(gòu)的其它部分均可按常規(guī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計和安裝。
      本發(fā)明的這種并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu),可用于并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床,也可用于運動仿真器及作為機(jī)器人的操作手等。
      權(quán)利要求
      1.一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的并聯(lián)機(jī)構(gòu),組成中包括基座、連桿、運動平臺,其特征在于還有立柱和滑塊,多個立柱平行布置固定在上、下基座上組成一框架,下基座上多根立柱圍成的內(nèi)多邊形或園內(nèi)為中空,滑塊分別安裝在每根立柱上,通過控制裝置使滑塊可在立柱上滑動,運動平臺和滑塊之間用連桿相連,連桿兩端分別為球副和萬向節(jié)。
      2.按照權(quán)利要求1所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu),其特征在于由6個立桿組成的,并相應(yīng)帶有6個連桿和6個滑塊。
      3.按照權(quán)利要求2所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu),其特征在于立柱采取等高立柱。
      4.按照權(quán)利要求2或3所述的并聯(lián)機(jī)構(gòu),其特征在于連桿采取等長連桿,且連桿的長度為立柱高的1.1~0.8倍。
      全文摘要
      一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的并聯(lián)機(jī)構(gòu)是由上、下基座、立柱、滑塊、連桿和運動平臺組成,多個立柱平行布置固定在上、下基座上組成一框架,滑塊分別安裝在每根立柱上,運動平臺和滑塊之間用連桿相連,連桿兩端分別為球副和萬向節(jié),控制滑塊在立柱上的位移時,就可控制運動平臺在空間的位置和姿態(tài)。立柱可采用6個按一定的幾何形狀均等或不均的分布在基座上。該結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有工作空間大,運動過程中機(jī)構(gòu)構(gòu)形變化小等優(yōu)點,為并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的實用化創(chuàng)造了可能。
      文檔編號B23Q1/48GK1212197SQ9711659
      公開日1999年3月31日 申請日期1997年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月19日
      發(fā)明者趙明揚, 李群明, 房立金, 張波, 徐志剛, 李燕, 鄒豪 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
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