本發(fā)明屬于運(yùn)動機(jī)構(gòu)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型六自由度并聯(lián)平臺。

背景技術(shù)：

并聯(lián)機(jī)構(gòu)與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比具有精度高、剛度高、附加慣量小、體積小、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)下六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)最常用的是UPS構(gòu)型，即由下端胡克鉸鏈(U)，中間直線驅(qū)動組件(P)，上端復(fù)合球鉸鏈(S)組成單條支腿，再由六條支腿和動、靜平臺共同構(gòu)成六自由度并聯(lián)平臺。該構(gòu)型的六自由度并聯(lián)平臺由于存在以下幾個缺陷：(1)、傳動環(huán)節(jié)多。該構(gòu)型中的虎克鉸鏈中有2根軸、2對軸承，復(fù)合球鉸鏈中有3根軸，3對軸承，直線驅(qū)動組件中有電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、制動器、編碼器、絲杠、導(dǎo)軌等部件，傳動部件繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，累計(jì)誤差大，直接影響平臺的精度。另外，傳動環(huán)節(jié)多對各個部件的安裝精度有很高的要求，而且對后期平臺的標(biāo)定提出了很大的挑戰(zhàn)。(2)、鉸鏈處結(jié)構(gòu)剛性差。UPS構(gòu)型的虎克鉸鏈采用十字軸與軸承組成而成，復(fù)合球鉸鏈?zhǔn)窃诤算q鏈的基礎(chǔ)上再加上另一維度的鉸鏈，由于結(jié)構(gòu)空間、加工工藝等方面的原因，往往鉸鏈處的剛度較弱，不能滿足高剛度的應(yīng)用場合。這些缺陷極大地影響了六自由度并聯(lián)平臺的精度和剛度，制約了其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，因此，急需研發(fā)性能更加優(yōu)良的六自由度并聯(lián)平臺。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種新型六自由度并聯(lián)平臺，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的傳動環(huán)節(jié)多、傳動精度差以及結(jié)構(gòu)剛性差的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種新型六自由度并聯(lián)平臺包括：

靜平臺；

與所述靜平臺同軸平行設(shè)置的動平臺；

以及設(shè)置在靜平臺和動平臺之間的六個直線驅(qū)動組件，每個直線驅(qū)動組件兩端通過球鉸鏈分別與動平臺下端面和靜平臺上端面連接，所述直線驅(qū)動組件包括端蓋、電機(jī)防護(hù)殼、壓電直線電機(jī)、電機(jī)固定板、聯(lián)軸器、滾珠花鍵軸、滾珠花鍵母和花鍵固定殼，所述壓電直線電機(jī)固定在電機(jī)固定板上，輸出軸穿過電機(jī)固定板通過聯(lián)軸器和滾珠花鍵軸連接，所述滾珠花鍵軸和滾珠花鍵母形成滾珠花鍵副，所述電機(jī)防護(hù)殼套在壓電直線電機(jī)外側(cè)，一端和電機(jī)固定板連接，另一端和端蓋固定連接，所述花鍵固定殼一端套在滾珠花鍵母外側(cè)和滾珠花鍵母固定連接，另一端和電機(jī)固定板固定連接。

每個直線驅(qū)動組件兩端通過球鉸鏈分別與動平臺下端面和靜平臺上端面連接具體為：每個直線驅(qū)動組件的端蓋外側(cè)中心位置加工有螺紋孔，滾珠花鍵軸伸出一端端部加工有外螺紋，分別通過螺紋孔和外螺紋與靜平臺上和動平臺上的球鉸鏈連接。

所述球鉸鏈為滾動式球鉸鏈。

所述滾珠花鍵軸通過緊定螺釘和聯(lián)軸器連接。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的一種新型六自由度并聯(lián)平臺采用SPS構(gòu)型，即上、下球鉸鏈(S)及中間直線驅(qū)動組件(P)組成。本發(fā)明由于采用了單一高剛度的部件球鉸鏈以及高精度的壓電直線電機(jī)，傳動環(huán)節(jié)較傳統(tǒng)UPS構(gòu)型的六自由度并聯(lián)平臺大幅度減少，結(jié)構(gòu)簡單，累積誤差少，精度高。另外，由于本發(fā)明采用的球鉸鏈比傳統(tǒng)復(fù)合球鉸鏈的剛度高好幾倍，整個平臺的結(jié)構(gòu)剛度也有顯著增加。本發(fā)明特別適用于高精度、高剛度的場合中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種新型六自由度并聯(lián)平臺整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種新型六自由度并聯(lián)平臺中直線驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1、靜平臺，2、球鉸鏈，3、直線驅(qū)動組件，3-1、端蓋，3-2、電機(jī)防護(hù)殼，3-3、壓電直線電機(jī)，3-4、電機(jī)固定板，3-5、聯(lián)軸器，3-6、緊定螺釘，3-7、滾珠花鍵軸，3-8、滾珠花鍵母，3-9、花鍵固定殼，4、動平臺。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。

參見附圖1和附圖2，本發(fā)明的一種新型六自由度并聯(lián)平臺包括：

靜平臺1；

與所述靜平臺1同軸平行設(shè)置的動平臺4；

以及設(shè)置在靜平臺1和動平臺4之間的六個直線驅(qū)動組件3，每個直線驅(qū)動組件3兩端通過球鉸鏈2分別與動平臺4下端面和靜平臺1上端面連接，所述直線驅(qū)動組件3包括端蓋3-1、電機(jī)防護(hù)殼3-2、壓電直線電機(jī)3-3、電機(jī)固定板3-4、聯(lián)軸器3-5、滾珠花鍵軸3-7、滾珠花鍵母3-8和花鍵固定殼3-9，所述壓電直線電機(jī)3-3固定在電機(jī)固定板3-4上，輸出軸穿過電機(jī)固定板3-4通過聯(lián)軸器3-5和滾珠花鍵軸3-7連接，所述滾珠花鍵軸3-7和滾珠花鍵母3-8形成滾珠花鍵副，所述電機(jī)防護(hù)殼3-2套在壓電直線電機(jī)3-3外側(cè)，一端和電機(jī)固定板3-4連接，另一端和端蓋3-1固定連接，所述花鍵固定殼3-9一端套在滾珠花鍵母3-8外側(cè)和滾珠花鍵母3-8固定連接，另一端和電機(jī)固定板3-4固定連接。

每個直線驅(qū)動組件3兩端通過球鉸鏈2分別與動平臺4下端面和靜平臺1上端面連接具體為：每個直線驅(qū)動組件3的端蓋3-1外側(cè)中心位置加工有螺紋孔，滾珠花鍵軸3-7伸出一端端部加工有外螺紋，分別通過螺紋孔和外螺紋與靜平臺1上和動平臺4上的球鉸鏈2連接。

所述滾珠花鍵軸3-7通過緊定螺釘3-6和聯(lián)軸器3-5連接。

本發(fā)明的并聯(lián)平臺中，兩個球鉸鏈2和一個直線驅(qū)動組件3構(gòu)成一條支腿，一共六條支腿，整個六自由度并聯(lián)平臺便是由這六條支腿及動、靜平臺1連接而成。六條支腿在動平臺4和靜平臺1之間的設(shè)置方式和現(xiàn)有的六自由度并聯(lián)平臺相同。靜平臺1位于整個六自由度并聯(lián)平臺的底端，用來連接六條支腿的底端和固定整個并聯(lián)平臺。動平臺4位于整個六自由度并聯(lián)平臺的頂端，用來連接六條支腿的頂端及與負(fù)載連接。動平臺4、靜平臺1的形狀及接口隨著具體的應(yīng)用的不同而不同。球鉸鏈2一共十二個，有六個安裝在靜平臺1上，其余六個安裝在動平臺4上，具體結(jié)構(gòu)形式采用滾動式球鉸鏈2，即利用球頭和球碗之間的滾珠的滾動摩擦代替?zhèn)鹘y(tǒng)的球頭和球碗之間的滑動摩擦。該結(jié)構(gòu)形式的球鉸鏈2已經(jīng)有成熟的產(chǎn)品，可以直接選用，其主要特點(diǎn)為精度高，可以達(dá)到微米級別或更高。另外，單一球鉸鏈2比復(fù)合球鉸鏈2的剛度要大很多倍。直線驅(qū)動組件3是六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動力來源，位于整個平臺的中間部位。

本發(fā)明所述的直線驅(qū)動組件3安裝過程為：首先將壓電直線電機(jī)3-3與電機(jī)固定板3-4進(jìn)行連接，然后將電機(jī)固定板3-4、花鍵固定殼3-9、電機(jī)防護(hù)殼3-2、端蓋3-1用螺釘進(jìn)行連接形成一個整體。壓電直線電機(jī)3-3直接輸出直線運(yùn)動，而且精度極高，可以達(dá)到納米級分辨率。壓電直線電機(jī)3-3通過聯(lián)軸器3-5將直線運(yùn)動傳遞給滾珠花鍵副，滾珠花鍵副由滾珠花鍵軸3-7、滾珠花鍵母3-8組成，主要作用有兩個，一個是精密導(dǎo)向，另外一個便是承受徑向載荷。滾珠花鍵軸3-7與聯(lián)軸器3-5通過緊定螺釘3-6進(jìn)行鎖緊定位。直線驅(qū)動組件3和球鉸鏈2的連接采用螺紋連接的方式：下端球鉸鏈2與在端蓋3-1中央加工的螺紋進(jìn)行連接，上端球鉸鏈2與在滾珠花鍵軸3-7的一端加工的螺紋進(jìn)行連接。這樣，調(diào)節(jié)壓電直線電機(jī)3-3的運(yùn)動量就可以改變動平臺4的位置和姿態(tài)，以達(dá)到精確定位的目的。