專利名稱：用作虛軸數(shù)控機床及機器人的兩平移一轉動并聯(lián)機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種機床及機器人等的執(zhí)行機構，具體的說，是為并聯(lián)結構虛軸數(shù)控機床及并聯(lián)機器人等提供一類新型的兩平移一轉動并聯(lián)機構。
背景技術：
并聯(lián)結構數(shù)控機床是指以并聯(lián)機構為執(zhí)行機構的機床，該機床被認為是二十世紀以來機床結構的一次革命。目前在美國、日本等國已研制出這種機床的樣機，所采用的并聯(lián)機構均為傳統(tǒng)的斯圖爾特(Stewart)機構。這種控制刀具在空間的位置和姿態(tài)變化的機構主要由基座、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)。該機構有6個連桿，但連桿的長度可調，通過控制6根連桿的長度，改變刀具在空間的位姿。但這類機構有很多關鍵性技術沒能完全解決。如，(1)運動學正解困難；(2)運動平臺位姿是輸人的強耦合，不利于控制；(3)機構復雜，使其工作空間較??；(4)制造高精度球副困難等。
對虛軸機床而言，許多場合需要提供自由度大于3且小于6的更簡單的并聯(lián)機構。例如，對4軸聯(lián)動數(shù)控機床，可提供3自由度兩平移一轉動并聯(lián)平臺機構就可用于對空間曲面(如模具、葉輪等)的加工。因此，虛擬數(shù)控機床、機器人等的發(fā)展和實用化，需要創(chuàng)造出優(yōu)于現(xiàn)有機構的新機型。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是提供一種三自由度兩平移一轉動并聯(lián)機構，該機構具有以下特點(1)機構工作平臺具有兩平移一轉動運動輸出，且非期望運動輸出為常量；(2)機構存在過約束回路，其剛性好、結構較簡單；(3)運動學正解簡單，且存在部分控制解耦性；(4)當本發(fā)明機構由轉動副、移動副及萬向節(jié)組成時，易于精密加工，利于提高并聯(lián)機構的運動精度。本發(fā)明為虛軸機床、機器人、微動操作手等提供了新機型，為其開發(fā)與實用化提供了可能。


下面通過附圖和實例對本發(fā)明的技術給予進一步地說明。
附圖1為本發(fā)明的結構示意圖。它由動平臺1、靜平臺2和結構不相同的兩條廣義支路組成。第一條廣義支路由移動副P11、垂直于該移動副的4個轉動副R91、R92、R93、R94組成的平行四邊形回路、以及軸線分別與四邊形對邊重合的兩轉動副R10、R8串聯(lián)而成。第二條廣義支路由4個轉動副R2、R3、R4、R5和2個移動副P1、P6構成的6桿平面回路與一個相互垂直的轉動副R7串聯(lián)而成。兩廣義支路端部構件分別固聯(lián)在動、靜平臺上，位于動平臺上兩轉動副R7、R8呈相互平行配置，位于靜平臺上3個移動副P1、P6、P11亦呈相互平行配置。
附圖1中的平行四邊形回路及其對邊兩構件連心線上串聯(lián)的兩個轉動副，可以用4個球面副S1、S2、S3、S4組成的平行四邊形替代，如圖2所示。
具體實施例方式
附圖1所示結構也可為本發(fā)明的一個實施例。它由動平臺1、靜平臺2和結構不相同的兩條廣義支路組成。第一條廣義支路由移動副P11、垂直于該移動副的4個轉動副R91、R92、R93、R94組成的平行四邊形回路、以及軸線分別與四邊形對邊重合的兩轉動副R10、R8串聯(lián)而成。第二條廣義支路由4個轉動副R2、R3、R4、R5和2個移動副P1、P6構成的6桿平面回路與一個相互垂直的轉動副R7串聯(lián)而成。兩廣義支路端部構件分別固聯(lián)在動、靜平臺上，位于動平臺上兩轉動副R7、R8呈相互平行配置，位于靜平臺上3個移動副P1、P6、P11亦呈相互平行配置。附圖1中的平行四邊形回路及其對邊兩構件連心線上串聯(lián)的兩個轉動副，可以用4個球面副S1、S2、S3、S4組成的平行四邊形替代，如圖2所示。
控制靜平臺1上三個驅動關節(jié)P1、P6、P11的運動，就可控制動平臺實現(xiàn)二平移及一轉動輸出，該種并聯(lián)機構的結構設計及驅動控制等均可按常規(guī)機電技術進行設計和安裝。該并聯(lián)機構如在動平臺上安裝刀具、操作手或探頭，即可以作為并聯(lián)結構的虛擬軸數(shù)控機床、機器人或虛擬軸坐標測量機的執(zhí)行機構。
權利要求
1.一種可用于虛軸數(shù)控機床、機器人的兩平移一轉動三自由度并聯(lián)機構，由動平臺、靜平臺、第一條廣義支路和第二條廣義支路組成，其特征在于第一條廣義支路由一個移動副、垂直于該移動副的由四個轉動副組成的平行四邊形回路、以及軸線分別與平行四邊形的兩條對邊重合的兩轉動副串聯(lián)而成；第二條廣義支路由四個轉動副和兩個移動副的六桿平面回路與一個相互垂直的轉動副串聯(lián)而成；兩廣義支路端部構件分別固聯(lián)在動、靜平臺上，而且位于動平臺上的兩轉動副呈相互平行配置，位于靜平臺上的三個移動副也呈相互平行配置。
2.一種可用于虛軸數(shù)控機床、機器人的兩平移一轉動三自由度并聯(lián)機構，由動平臺、靜平臺、第一條廣義支路和第二條廣義支路組成，其特征在于第一條廣義支路由一個移動副、垂直于該移動副的由四個球面副組成的平行四邊形串聯(lián)而成；第二條廣義支路由四個轉動副和兩個移動副的六桿平面回路與一個相垂直的轉動副串聯(lián)而成；兩廣義支路端部構件分別固聯(lián)在動、靜平臺上，而且位于動平臺上的第一條廣義支路的兩球面副的聯(lián)線與第二條廣義支路上的轉動副軸線呈相互平行配置，位于靜平臺上的三個移動副也呈相互平行配置。
全文摘要
用于虛擬軸數(shù)控機床、測量機及機器人的三自由度二平移一轉動并聯(lián)機構，由動平臺、靜平臺、第一條廣義支路和第二條廣義支路組成，第一條廣義支路由一個移動副、垂直于該移動副的由四個轉動副組成的平行四邊形回路、以及軸線分別與平行四邊形的兩條對邊重合的兩轉動副串聯(lián)而成；第二條廣義支路由四個轉動副和兩個移動副的六桿平面回路與一個相互垂直的轉動副串聯(lián)而成；兩廣義支路端部構件分別固聯(lián)在動、靜平臺上，而且位于動平臺上的兩轉動副呈相互平行配置，位于靜平臺上的三個移動副也呈相互平行配置；控制靜平臺上三個移動副的運動，就可控制動平臺實現(xiàn)二維平移及一維轉動輸出。該機構具有結構較簡單、存在部分控制解耦性、易于精密加工等優(yōu)點。
文檔編號B25J9/08GK1586805SQ20041006495
公開日2005年3月2日 申請日期2004年10月14日 優(yōu)先權日2004年10月14日
發(fā)明者沈惠平, 楊廷力 申請人:江蘇工業(yè)學院