專利名稱：一種平面型數(shù)控并聯(lián)運(yùn)動操作裝備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平面型數(shù)控并聯(lián)運(yùn)動操作裝備，具體地說是為大范圍切削加工、各 種產(chǎn)業(yè)操作提供一種新型高效的數(shù)控裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)上往往需要各種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的大范圍平面型數(shù)控操作，例如大范圍金 屬切削加工、焊接、非金屬材料切割、測量、噴涂、雕刻等作業(yè)，已有的串聯(lián)機(jī)器人操作 手結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性差、動態(tài)響應(yīng)性能差，而一般的并聯(lián)操作手，包括二滑塊在同一導(dǎo)軌上 的各種二自由度平面操作手(如專利申請文獻(xiàn)200420083801.0200710177514.4等)， 工作空間小，為此，需要發(fā)明提供結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、制造成本低的大范圍作業(yè)平面型 數(shù)控并聯(lián)運(yùn)動操作方法及其裝備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要發(fā)明一種大范圍作業(yè)數(shù)控型并聯(lián)運(yùn)動操作裝備，它主要由二個固定 導(dǎo)軌、二個滑塊、二個可調(diào)長連桿、末端操作器、作業(yè)平臺以及機(jī)架等組成，二個可調(diào)長 連桿在其內(nèi)端用轉(zhuǎn)動副連接后，其二外端分別與二個滑塊用轉(zhuǎn)動副連接，而二個滑塊與二 個固定導(dǎo)軌分別構(gòu)成移動副，末端操作器固定于一個連桿上。其中，二個固定導(dǎo)軌平行布 置，既可以在同一水平面內(nèi)，也可以在一般空間中，且二個固定導(dǎo)軌在水平面上的投影間 距為二個可調(diào)長連桿長度之差；作業(yè)平臺既可以位于導(dǎo)軌的下方、上方，也可位于二導(dǎo)軌 之間；可調(diào)長連桿的可調(diào)結(jié)構(gòu)，既可以由二端帶有左或右外螺紋的調(diào)節(jié)桿分別與內(nèi)置左或 右內(nèi)螺紋的二段連桿構(gòu)成，也可以由一端帶有左或右外螺紋的調(diào)節(jié)桿與一端內(nèi)置左或右內(nèi) 螺紋的一段連桿構(gòu)成。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、操作簡便，能實(shí)現(xiàn)各種大 范圍數(shù)控加工與產(chǎn)業(yè)操作。附

圖1為本發(fā)明的第一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)的三個視圖示意圖。
附圖2為本發(fā)明的第一種、第二種實(shí)施例的可調(diào)長連桿的可調(diào)結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3為本發(fā)明的第一種、第二種實(shí)施例的平面操作原理圖。
附圖4為本發(fā)明的第一種、第二種實(shí)施例的平面操作工作空間示意圖。
附圖5為本發(fā)明的第二種實(shí)施例的三個視圖結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明用于大范圍平面型數(shù)控并聯(lián)運(yùn)動操作的第一個實(shí)施例，它由二個固定導(dǎo) 軌KK'與LL'、 二個滑塊S與T、 二個可調(diào)長連桿AB與BC、末端操作器P、作業(yè)平臺M 以及機(jī)架Q等組成，二個可調(diào)長連桿AB、 BC在其內(nèi)端B處用轉(zhuǎn)動副連接后，其二外端 A、 C分別與二個滑塊S、 T用轉(zhuǎn)動副連接，而二個滑塊S、 T與二固定導(dǎo)軌KK'、 LL'分 別構(gòu)成移動副，末端操作器P固定于一個連桿BC上；二個固定導(dǎo)軌KK'、 LL'平行布置 于離地H處的同一水平面內(nèi)，且二端K、 K'與L、 L'分別用機(jī)架Q支撐，二個固定導(dǎo)軌的 水平面平行間距L為二個可調(diào)長連桿長度BC與A B之差，即L!-BC—AB;因二個可 調(diào)長連桿AB與BC、所有轉(zhuǎn)動副以及末端操作器P位于二平行固定導(dǎo)軌的下方，所以， 作業(yè)平臺M位于導(dǎo)軌的下方，反之，作業(yè)平臺M也可以在二個固定導(dǎo)軌的上方。
二可調(diào)長連桿AB、 BC的可調(diào)結(jié)構(gòu)，既可以由二端帶有左或右外螺紋的調(diào)節(jié)桿1分別 與一端內(nèi)置左或右內(nèi)螺紋的二段連桿2、 3構(gòu)成，如圖2 (a)所示，也可以由一端帶有左 或右外螺紋的調(diào)節(jié)桿1與一端內(nèi)置左或右內(nèi)螺紋的連桿2構(gòu)成，如圖2 (b)所示，只要 轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿1即可自動調(diào)節(jié)連桿二端之間的桿長。
其工作原理可按如圖3 (a) ~圖3 (h)所示的流程這樣闡述，且取桿長AB<BC，且 二固定導(dǎo)軌水平面間距L尸BC-AB。
1)當(dāng)構(gòu)型A-B-C三點(diǎn)順時針布置時，控制二滑塊S、 T，取不同的速度Vs、 Vt吋， 連桿BC上末端操作器P的作業(yè)軌跡曲線mm'為左上凸向，如圖3 (a)所示；2) 當(dāng)控制二滑塊S、 T的速度相等，即V^Vt吋，則末端操作器P歷經(jīng)長距離直線 軌跡m'm'，直線軌跡m'm'離開其中一平行導(dǎo)軌KK'的距離取決于二連桿AB、 BC之間 的夾角6 (定義為從連桿AB逆時針繞至連桿BC之間的夾角)，當(dāng)8=0°時，/為最大，
即/max-AB+BP，如圖3 (b)所示；
3) 當(dāng)9=0°即連桿AB與BC桿重疊共線時，如圖3 (b)所示，通過控制二滑塊S、 T左右交錯位置，可實(shí)現(xiàn)從X!OY,區(qū)域(圖4)上的構(gòu)型A-B-C順時針布置(圖3 (a))， 轉(zhuǎn)換為Y^X2區(qū)域(圖4)上的A-B-C逆時針布置，如圖3(c)所示，繼續(xù)控制二滑塊S、 T，取不同的速度Vs、 Vt吋，從而使末端操作器P的作業(yè)軌跡曲線m'm為右上凸向，這 樣該裝備能在以XrO-X2為軸線的整個上半部作業(yè)區(qū)域內(nèi)完全工作，如圖4所示；
4) 當(dāng)0=180° ，即連桿AB與BC桿拉直共線時，如圖3 (d)所示，在此位置上調(diào) 節(jié)二連桿AB、 BC的桿長，即分別轉(zhuǎn)動其可調(diào)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)桿1 (如圖2所示)，并使AB 桿長增長至A'B'， BC桿長縮短至B'C'，且使A'B'-B'C'-Li，如圖3 (e)所示；進(jìn)一步， 在此位置上通過控制連桿A'B'或B'C'，使其越過重疊線A'—B'—C'至下半部，以使該裝 備能在以XrO-X2為軸線的下半部作業(yè)區(qū)域內(nèi)工作(如圖4);
5) 此時，如圖3 (f)所示，構(gòu)型A'-B'-C三點(diǎn)順時針布置，同樣地控制二滑塊S、 T 的速度，分別當(dāng)Vs^Vt日寸，使末端操作器P的作業(yè)軌跡曲線nn'為右下凸向；當(dāng)VS=VT 時，歷經(jīng)長距離直線n'n',直線軌跡n'n'離開平行導(dǎo)軌KK'的最大距離為A'B'+B'P，如圖 3 (g)所示，0=360°;此時，二連桿A'B'、 B'C'再次重疊共線，在此位置上可控制二滑塊 S、 T再次左右交錯位置，完成從X夂OY2區(qū)域(圖4)上的構(gòu)型A'-B'-C'順時針布置(如 圖3 (f))，轉(zhuǎn)換為X!OY2區(qū)域(圖4)上的構(gòu)型A'-B'-C'逆時針布置，最后實(shí)現(xiàn)軌跡曲線 n'n為左下凸向，如圖3 (h)所示，這樣，該裝備又實(shí)現(xiàn)了在以XrO-X2為軸線的整個下 半部作業(yè)區(qū)域內(nèi)的完全作業(yè)工作，如圖4所示。
于是，按從圖3 (a) ~圖3 (h)的上述操作原理和流程，該裝備可實(shí)現(xiàn)一個較大工作 空間的作業(yè)平面區(qū)域，如圖4所示。
附圖5為本發(fā)明用于大范圍平面型數(shù)控并聯(lián)運(yùn)動操作的第二個實(shí)施例，它由二個固定導(dǎo)軌KK'、 LL'、 二個滑塊S、 T、 二個可調(diào)長連桿AB、 BC、末端操作器P、作業(yè)平臺M 以及機(jī)架Q等組成，二個可調(diào)長連桿AB、 BC在其內(nèi)端B處用轉(zhuǎn)動副連接后，其二外端 A、 C分別與二個滑塊S、 T用轉(zhuǎn)動副連接，而二個滑塊A、 C與二固定導(dǎo)軌KK'、 LL'分 別構(gòu)成移動副，末端操作器P固定于一個連桿BC上；二個固定導(dǎo)軌KK'、 LL'布置于垂 直方向相距Lo、水平面上的投影相距Li的三維空間中，二端K、 K'與L、 L'分別用機(jī)架Q 支撐，且水平面投影的間距Li為二個可調(diào)長連桿長度BC與AB之差，即I^-BC—AB， 但作業(yè)平臺M的高度位置須位于二固定導(dǎo)軌的垂直方向之間。
其工作原理同第一個實(shí)施例的工作原理，參見圖3 (a) ~圖3 (h); 二個可調(diào)長連桿 AB、 BC的可調(diào)結(jié)構(gòu)也同第一個實(shí)施例的可調(diào)結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，該裝備實(shí)現(xiàn)的較大工 作空間的作業(yè)平面區(qū)域，也如圖4所示。
上述二個實(shí)施例中的末端操作器P可以是切削銑刀、鉆頭、割刀、刻刀，又可以是測 量頭、噴槍、焊槍等；驅(qū)動二個滑塊S、 T作直線運(yùn)動的既可以是滾珠絲杠、同步帶、直 線電機(jī)或數(shù)字式液氣壓推桿等直線運(yùn)動裝置。
綜上可知，該裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，操作方便，為一種適合于大范圍加工、各種 產(chǎn)業(yè)操作的新型高效數(shù)控裝置。
權(quán)利要求
1.一種平面型數(shù)控并聯(lián)運(yùn)動操作裝備，由二個固定導(dǎo)軌(KK′、LL′)、二個滑塊(S、T)、二個可調(diào)長連桿(AB、BC)、末端操作器(P)、作業(yè)平臺(M)以及機(jī)架(Q)等組成，二個可調(diào)長連桿(AB、BC)在其內(nèi)端(B)用轉(zhuǎn)動副連接后，其二外端(A、C)分別與二個滑塊(S、T)用轉(zhuǎn)動副連接，而二個滑塊(A、C)與二個固定導(dǎo)軌(KK′、LL′)分別構(gòu)成移動副，末端操作器(P)固定于一個連桿(BC)上，其特征是所述二個固定導(dǎo)軌(KK′、LL′)平行布置于離地面H處的同一水平面內(nèi)，且間距為二個可調(diào)長連桿長度(BC、AB)之差，所述作業(yè)平臺(M)位于導(dǎo)軌的下方或上方。
2. —種平面型數(shù)控并聯(lián)運(yùn)動操作裝備，由二個固定導(dǎo)軌(KK'、 LL')、 二個滑塊(S、 T)、 二個可調(diào)長連桿(AB、 BC)、末端操作器(P)、作業(yè)平臺(M)以及機(jī)架(Q)等組成， 二個可調(diào)長連桿(AB、 BC)在其內(nèi)端(B)用轉(zhuǎn)動副連接后，其二外端(A、 C)分別與 二個滑塊(S、 T)用轉(zhuǎn)動副連接，而二個滑塊(S、 T)與二個固定導(dǎo)軌(KK'、 LL')分 別構(gòu)成移動副，末端操作器(P)固定于一個連桿(BC)上，其特征是所述二個固定導(dǎo)軌(KK'、 LL')平行布置于垂直方向相距LG、水平面投影間距相距L!的三維空間中，且水 平面投影的間距L!為二個可調(diào)長連桿長度(BC、 AB)之差，所述作業(yè)平臺(M)的高度 位置位于二固定導(dǎo)軌(KK'、 LL')的垂直方向之間。
3. 按權(quán)利要求l、 2所述的平面型數(shù)控并聯(lián)運(yùn)動操作裝備，所述的二個可調(diào)長連桿(AB、 BC)的可調(diào)結(jié)構(gòu)，其特征是由二端帶有左或右外螺紋的調(diào)節(jié)桿(1)分別與內(nèi)置左或右內(nèi) 螺紋的二段連桿(2、 3)構(gòu)成，或由一端帶有左或右外螺紋的調(diào)節(jié)桿(1)與內(nèi)置左或右 內(nèi)螺紋的一段連桿(2)構(gòu)成。
全文摘要
一種平面型數(shù)控并聯(lián)運(yùn)動操作裝備，由二個固定導(dǎo)軌、二個滑塊、二個可調(diào)長連桿、末端操作器、作業(yè)平臺以及機(jī)架等組成，二個可調(diào)長連桿在其內(nèi)端用轉(zhuǎn)動副連接后，其二外端分別與二個滑塊用轉(zhuǎn)動副連接，而二個滑塊與二個固定導(dǎo)軌分別構(gòu)成移動副，末端操作器固定于一個連桿上。其中，二個固定導(dǎo)軌平行布置于同一水平面內(nèi)或一般空間中，且二個固定導(dǎo)軌在水平面上的投影間距為二個可調(diào)長連桿長度之差；作業(yè)平臺既可以布置于導(dǎo)軌的下方/上方，也可布置于二導(dǎo)軌之間；可調(diào)長連桿的可調(diào)結(jié)構(gòu)，既可以由二端帶有左或右外螺紋的調(diào)節(jié)桿分別與內(nèi)置左或右內(nèi)螺紋的二段連桿構(gòu)成，也可以由一端帶有左或右外螺紋的調(diào)節(jié)桿與一端內(nèi)置左或右內(nèi)螺紋的一段連桿構(gòu)成。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，操作簡便，為一種能大范圍加工、操作的新型高效數(shù)控裝置。
文檔編號B25J9/08GK101612732SQ20091018131
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者磊 丁, 劉善淑, 朱小蓉, 菊 李, 沈惠平, 蔣益新, 鄧嘉鳴, 陸雁翎 申請人:江蘇工業(yè)學(xué)院