專利名稱：一種具有三轉(zhuǎn)動(dòng)和一平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，特別是涉及一種可實(shí)現(xiàn)三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和一平動(dòng)自由度作業(yè)功能的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
根據(jù)專利US6431802、ZL200610013608. 3可知，現(xiàn)有的空間三轉(zhuǎn)動(dòng)和一平動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，采用三條結(jié)構(gòu)相同的支鏈對(duì)稱分布于固定架，支鏈末端連接動(dòng)平臺(tái)的形式。支鏈上設(shè)置驅(qū)動(dòng)裝置，每個(gè)支鏈可單獨(dú)在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，使動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于固定架產(chǎn)生兩轉(zhuǎn)動(dòng)和一平動(dòng)自由度。動(dòng)平臺(tái)安裝電主軸，使其產(chǎn)生繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。此類機(jī)構(gòu)由于動(dòng)平臺(tái)安裝電主軸，其存在的不足是動(dòng)平臺(tái)的重量過大，影響機(jī)構(gòu)的快進(jìn)能力及動(dòng)態(tài)性能；運(yùn)動(dòng)支鏈慣性大，不易實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種有效減少動(dòng)平臺(tái)及運(yùn)動(dòng)構(gòu)件質(zhì)量，可實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器位姿調(diào)整的一種具有三轉(zhuǎn)動(dòng)和一平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的一種具有三轉(zhuǎn)動(dòng)和一平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它包括固定架，在所述的固定架的中心孔內(nèi)沿同一圓周方向均勻間隔的通過轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第一主動(dòng)支鏈座、 第二主動(dòng)支鏈座、第三主動(dòng)支鏈座和第四主動(dòng)支鏈座，其中第一主動(dòng)支鏈座和第三主動(dòng)支鏈座相對(duì)設(shè)置，第二主動(dòng)支鏈座和第四主動(dòng)支鏈座相對(duì)設(shè)置，每個(gè)主動(dòng)支鏈座的中間設(shè)置有開孔，每個(gè)主動(dòng)支鏈能夠與相應(yīng)設(shè)置的主動(dòng)支鏈座的內(nèi)壁通過導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)相滑動(dòng)連接配合，在所述的固定架的下方從下至上依次設(shè)置有第一動(dòng)平臺(tái)和第二動(dòng)平臺(tái)，第一主動(dòng)支鏈和第三主動(dòng)支鏈的下端分別通過具有三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈與所述的第一動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連，第二主動(dòng)支鏈和第四主動(dòng)支鏈的下端分別通過具有三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈與所述的第二動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述的第一、第二動(dòng)平臺(tái)通過絲杠螺母副連接，所述的絲杠螺母副中的絲杠垂直固定連接在第二動(dòng)平臺(tái)上，與所述的絲杠螺紋連接的螺母通過軸承安裝在第一動(dòng)平臺(tái)上并與末端執(zhí)行器相連。本發(fā)明的三轉(zhuǎn)動(dòng)一平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)有益效果是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有優(yōu)勢(shì)進(jìn)給方向，動(dòng)平臺(tái)與運(yùn)動(dòng)支鏈慣量小，動(dòng)態(tài)性能好。


圖1是本發(fā)明的三轉(zhuǎn)動(dòng)一平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示的機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1所示的機(jī)構(gòu)中的動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖1所示的機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作以詳細(xì)描述。如圖所示的本發(fā)明的一種具有三轉(zhuǎn)動(dòng)和一平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它包括固定架 5，在所述的固定架5的中心孔內(nèi)沿同一圓周方向均勻間隔的通過轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第一主動(dòng)支鏈座3、第二主動(dòng)支鏈座4、第三主動(dòng)支鏈座14和第四主動(dòng)支鏈座15，其中第一主動(dòng)支鏈座和第三主動(dòng)支鏈座相對(duì)設(shè)置，第二主動(dòng)支鏈座和第四主動(dòng)支鏈座相對(duì)設(shè)置，每個(gè)主動(dòng)支鏈座的中間設(shè)置有開孔，每個(gè)主動(dòng)支鏈能夠與相應(yīng)設(shè)置的主動(dòng)支鏈座的內(nèi)壁通過導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)相滑動(dòng)連接配合，在所述的固定架的下方從下至上依次設(shè)置有第一動(dòng)平臺(tái)10 和第二動(dòng)平臺(tái)7，第一主動(dòng)支鏈1和第三主動(dòng)支鏈13的下端分別通過具有三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈8、11與所述的第一動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連，第二主動(dòng)支鏈2和第四主動(dòng)支鏈16的下端分別通過具有三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈6、12與所述的第二動(dòng)平臺(tái)7轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述的第一、第二動(dòng)平臺(tái)通過絲杠螺母副連接，其中絲杠螺母副中的絲杠22垂直固定連接在第二動(dòng)平臺(tái)上，與所述的絲杠螺紋連接的螺母23通過軸承M安裝在第一動(dòng)平臺(tái)上并與末端執(zhí)行器9 相連。所述的每一鉸鏈具有三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度，可以采用球鉸鏈，也可以采用任意一種實(shí)現(xiàn)三轉(zhuǎn)動(dòng)功能的鉸鏈。圖4中所示采用球鉸鏈結(jié)構(gòu)，球鉸鏈的鉸鏈座分別安裝在第一動(dòng)平臺(tái)和第二動(dòng)平臺(tái)上。每個(gè)所述的主動(dòng)支鏈優(yōu)選的包括伺服電機(jī)17、安裝在連接板20上的滾珠絲杠19， 在每一所述的主動(dòng)支鏈座內(nèi)安裝有與所述的滾珠絲杠19相嚙合配合的絲杠螺母，所述的伺服電機(jī)的輸出軸通過減速器18與滾珠絲杠19相連接。所述的導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)軌21 安裝在所述的連接板20的兩側(cè)壁上，在每一所述的主動(dòng)支鏈座內(nèi)對(duì)稱的安裝有能夠與每個(gè)主動(dòng)支鏈的兩個(gè)導(dǎo)軌相滑動(dòng)配合的滑塊。所述的主動(dòng)支鏈還可采用液壓推桿滑塊、氣動(dòng)等結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的三轉(zhuǎn)動(dòng)一平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)四自由度的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)谝恢鲃?dòng)支鏈1、第二主動(dòng)支鏈2、第三主動(dòng)支鏈13、第四主動(dòng)支鏈16具有相同的輸入時(shí)，末端執(zhí)行器9可實(shí)現(xiàn)沿 C軸的移動(dòng)。當(dāng)?shù)谝贿\(yùn)動(dòng)鏈(由第一主動(dòng)支鏈1、第二主動(dòng)支鏈2構(gòu)成)沒有輸入，第二運(yùn)動(dòng)鏈的第二主動(dòng)支鏈2、第四主動(dòng)支鏈16具有不同的輸入時(shí)，第二動(dòng)平臺(tái)7可帶動(dòng)末端動(dòng)平臺(tái)9實(shí)現(xiàn)繞B軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)?shù)诙\(yùn)動(dòng)鏈沒有輸入，第一運(yùn)動(dòng)鏈的第一主動(dòng)支鏈1、第三主動(dòng)支鏈13具有不同的輸入時(shí)，第一動(dòng)平臺(tái)10可帶動(dòng)末端動(dòng)平臺(tái)9實(shí)現(xiàn)繞A軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)?shù)诙\(yùn)動(dòng)鏈的第二主動(dòng)支鏈2、第四主動(dòng)支鏈16具有相同的輸入，第一運(yùn)動(dòng)鏈相對(duì)于第二運(yùn)動(dòng)鏈保持靜止時(shí)，第二動(dòng)平臺(tái)7上的絲杠22沿C軸移動(dòng)，帶動(dòng)螺母23轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使末端執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)繞C軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明的三轉(zhuǎn)動(dòng)一平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，采用四條主動(dòng)支鏈驅(qū)動(dòng)雙動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式， 通過絲杠螺母副產(chǎn)生末端執(zhí)行器繞C軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到調(diào)整姿態(tài)的目的。本發(fā)明的三轉(zhuǎn)動(dòng)一平動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)使用情況概述如圖4實(shí)施例1所示，將本發(fā)明的五自由度并聯(lián)機(jī)械手作為一個(gè)模塊，與三個(gè)方向的長(zhǎng)行程導(dǎo)軌單元集成，實(shí)現(xiàn)更大工作空間內(nèi)的加工能力。以上對(duì)本發(fā)明的描述僅僅是示意性的，而不是限制性的，所以，本發(fā)明的實(shí)施方式并不局限于上述的具體實(shí)施方式
。如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)范圍的情況下，做出其他變化或變型，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有三轉(zhuǎn)動(dòng)和一平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于它包括固定架，在所述的固定架的中心孔內(nèi)沿同一圓周方向均勻間隔的通過轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第一主動(dòng)支鏈座、第二主動(dòng)支鏈座、第三主動(dòng)支鏈座和第四主動(dòng)支鏈座，其中第一主動(dòng)支鏈座和第三主動(dòng)支鏈座相對(duì)設(shè)置，第二主動(dòng)支鏈座和第四主動(dòng)支鏈座相對(duì)設(shè)置，每個(gè)主動(dòng)支鏈座的中間設(shè)置有開孔，每個(gè)主動(dòng)支鏈能夠與相應(yīng)設(shè)置的主動(dòng)支鏈座的內(nèi)壁通過導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)相滑動(dòng)連接配合，在所述的固定架的下方從下至上依次設(shè)置有第一動(dòng)平臺(tái)和第二動(dòng)平臺(tái)，第一主動(dòng)支鏈和第三主動(dòng)支鏈的下端分別通過具有三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈與所述的第一動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連，第二主動(dòng)支鏈和第四主動(dòng)支鏈的下端分別通過具有三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的鉸鏈與所述的第二動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述的第一、第二動(dòng)平臺(tái)通過絲杠螺母副連接，所述的絲杠螺母副中的絲杠垂直固定連接在第二動(dòng)平臺(tái)上，與所述的絲杠螺紋連接的螺母通過軸承安裝在第一動(dòng)平臺(tái)上并與末端執(zhí)行器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有三轉(zhuǎn)動(dòng)和一平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于每個(gè)所述的主動(dòng)支鏈包括伺服電機(jī)、安裝在連接板上的滾珠絲杠，在每一所述的主動(dòng)支鏈座內(nèi)安裝有與所述的滾珠絲杠相嚙合配合的絲杠螺母，所述的伺服電機(jī)的輸出軸通過減速器與滾珠絲杠相連，所述的導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)軌安裝在所述的連接板的兩側(cè)壁上，在每一所述的主動(dòng)支鏈座內(nèi)對(duì)稱的安裝有能夠與每個(gè)主動(dòng)支鏈的兩個(gè)導(dǎo)軌相滑動(dòng)配合的滑塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有三轉(zhuǎn)動(dòng)和一平動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它包括固定架，在固定架的中心孔內(nèi)沿同一圓周方向均勻間隔的通過轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第一主動(dòng)支鏈座、第二主動(dòng)支鏈座、第三主動(dòng)支鏈座和第四主動(dòng)支鏈座，每個(gè)主動(dòng)支鏈座的中間設(shè)置有開孔，每個(gè)主動(dòng)支鏈能夠與相應(yīng)設(shè)置的主動(dòng)支鏈座的內(nèi)壁通過導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)相滑動(dòng)連接配合，在固定架的下方設(shè)置有第一、第二動(dòng)平臺(tái)，第一主動(dòng)支鏈和第三主動(dòng)支鏈的下端分別通過鉸鏈與第一動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連，第二主動(dòng)支鏈和第四主動(dòng)支鏈的下端分別通過鉸鏈與第二動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連，第一、第二動(dòng)平臺(tái)通過絲杠螺母副連接。采用本結(jié)構(gòu)具有優(yōu)勢(shì)進(jìn)給方向，動(dòng)平臺(tái)與運(yùn)動(dòng)支鏈慣量小，動(dòng)態(tài)性能好。
文檔編號(hào)B25J9/08GK102490179SQ20111041483
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者孫濤, 宋軼民, 董罡, 連賓賓 申請(qǐng)人:天津大學(xué)