專(zhuān)利名稱(chēng)：一種五自由度并聯(lián)動(dòng)力頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別是涉及一種可實(shí)現(xiàn)五坐標(biāo)作業(yè)功能的并聯(lián)機(jī)器人。
背景技術(shù)：
根據(jù)專(zhuān)利US4732525、ZL200510015095. 5可知，現(xiàn)有的多坐標(biāo)機(jī)械手，其實(shí)現(xiàn)形式一般為少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)輔以定位頭的混聯(lián)結(jié)構(gòu)形式。多坐標(biāo)加工能力包括動(dòng)平臺(tái)的位置定位及末端執(zhí)行器的姿態(tài)定位。其中，機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)的位置定位由少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，主要通過(guò)調(diào)節(jié)安裝在主動(dòng)支鏈上的伺服電機(jī)執(zhí)行；末端執(zhí)行器的姿態(tài)定位由定位頭(如A/C雙擺頭)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)安裝在雙擺頭上的伺服電機(jī)執(zhí)行。此類(lèi)機(jī)械手的不足為定位頭安裝伺服電機(jī)與減速器等，重量過(guò)大，影響機(jī)構(gòu)的響應(yīng)能力及動(dòng)態(tài)性能，機(jī)構(gòu)剛度質(zhì)量比較小，整體剛度較難保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種五自由度并聯(lián)動(dòng)力頭，該動(dòng)力頭的響應(yīng)速度快、動(dòng)態(tài)性能好、剛度質(zhì)量比大。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種五自由度并聯(lián)動(dòng)力頭，包括固定架，所述固定架底座的中央有一中央開(kāi)孔，所述中央開(kāi)孔內(nèi)設(shè)有一個(gè)具有兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第一鉸鏈；所述第一鉸鏈通過(guò)移動(dòng)副與從動(dòng)支鏈相連，在所述從動(dòng)支鏈周?chē)O(shè)有均布的第一、第二和第三運(yùn)動(dòng)鏈，所述第一、第二和第三運(yùn)動(dòng)鏈固接在所述固定架上，所述第一運(yùn)動(dòng)鏈包括第一主動(dòng)支鏈，第二運(yùn)動(dòng)鏈包括第二和第三主動(dòng)支鏈，第三運(yùn)動(dòng)鏈包括第四和第五主動(dòng)支鏈，所述第一、第二、第三、第四和第五主動(dòng)支鏈的結(jié)構(gòu)相同；所述每一主動(dòng)支鏈均包括與固定架固定連接的壁板，在所述壁板上端安裝有伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一滾珠絲杠，所述第一滾珠絲杠上連接有第一螺母，所述第一螺母固接在連接塊內(nèi)，所述連接塊滑動(dòng)連接在導(dǎo)軌上，所述導(dǎo)軌固定在所述壁板上，所述連接塊通過(guò)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第三鉸鏈與從動(dòng)桿上端相連；所述固定架的下方設(shè)置有一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，所述動(dòng)平臺(tái)包括上平臺(tái)與下平臺(tái)兩個(gè)部分；所述上平臺(tái)與所述下平臺(tái)通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連；所述從動(dòng)支鏈的下端與所述上平臺(tái)固定連接；所述第一主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第四鉸鏈與上平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連；所述第二主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第五鉸鏈與第一十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第三主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第六鉸鏈與第二十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第一十字軸和第二十字軸的另一轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第一擺軸內(nèi)，所述第一擺軸固接在第一鉸鏈軸上，所述第一鉸鏈軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第一鉸鏈座上，所述第一鉸鏈座固定連接在所述上平臺(tái)上；所述第四主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第七鉸鏈與第三十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第五主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第八鉸鏈與第四十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第三十字軸和第四十字軸的另一轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第二擺軸內(nèi)，所述第二擺軸固接在第二鉸鏈軸上，所述第二鉸鏈軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第二鉸鏈座上，所述第二鉸鏈座固定連接在上平臺(tái)上；所述第一鉸鏈軸的一端與第一主動(dòng)錐齒輪相連，所述第一主動(dòng)錐齒輪上嚙合有第一從動(dòng)錐齒輪，所述第一從動(dòng)錐齒輪固定在第一轉(zhuǎn)軸上，所述第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述上平臺(tái)上，所述第一轉(zhuǎn)軸上固接有第一主動(dòng)帶輪，所述第一主動(dòng)帶輪通過(guò)皮帶與第一從動(dòng)帶輪連接，所述第一從動(dòng)帶輪固定在第三轉(zhuǎn)軸上，所述第三轉(zhuǎn)軸設(shè)置在下平臺(tái)上；所述第二鉸鏈軸的一端與第二主動(dòng)錐齒輪相連，所述第二主動(dòng)錐齒輪上嚙合有第二從動(dòng)錐齒輪，所述第二從動(dòng)錐齒輪固定在第二轉(zhuǎn)軸上，所述第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述上平臺(tái)上，所述第二轉(zhuǎn)軸上固接有第二主動(dòng)帶輪，所述第二主動(dòng)帶輪通過(guò)皮帶與第二從動(dòng)帶輪連接，所述第二從動(dòng)帶輪固定在第四轉(zhuǎn)軸上，所述第四轉(zhuǎn)軸下端穿過(guò)第三轉(zhuǎn)軸深入到下平臺(tái)內(nèi)，并與第三主動(dòng)錐齒輪固接，所述第三主動(dòng)錐齒輪上嚙合有第三從動(dòng)錐齒輪，所述第三從動(dòng)錐齒輪固接在第五轉(zhuǎn)軸上，所述第五轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在下平臺(tái)上。所述第一鉸鏈包括外圈和內(nèi)圈，所述內(nèi)圈外設(shè)有內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸，所述外圈上設(shè)有外圈轉(zhuǎn)軸，所述外圈通過(guò)外圈轉(zhuǎn)軸與固定架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述內(nèi)圈通過(guò)內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸與外圈轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述外圈轉(zhuǎn)軸與內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸交叉設(shè)置。
所述第一主動(dòng)錐齒輪設(shè)置在第一鉸鏈軸的內(nèi)端，所述第二主動(dòng)錐齒輪設(shè)置在第二鉸鏈軸的內(nèi)端。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)五坐標(biāo)加工能力，其中既有一平動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)的定位運(yùn)動(dòng)又有繞A和/或C軸的姿態(tài)調(diào)整，能夠有效減少定位頭質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)鏈采用雙主動(dòng)支鏈形式可提高機(jī)構(gòu)整體剛度，同時(shí)保證機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能好、剛度質(zhì)量比大、定位精度與重復(fù)定位精度高且具有優(yōu)勢(shì)進(jìn)給方向。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的俯視圖；圖3是本發(fā)明中一個(gè)主動(dòng)支鏈的的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明中動(dòng)平臺(tái)的外觀圖；圖5是本發(fā)明中動(dòng)平臺(tái)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下請(qǐng)參閱圖I 圖5, —種五自由度并聯(lián)動(dòng)力頭，由固定架I,第一、第二、第三、第四、第五主動(dòng)支鏈2、3、4、5、6，從動(dòng)支鏈7，動(dòng)平臺(tái)8構(gòu)成。所述固定架I的中央有一中央開(kāi)孔，所述中央開(kāi)孔內(nèi)設(shè)有一個(gè)具有兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第一鉸鏈9，所述第一鉸鏈9通過(guò)移動(dòng)副10與從動(dòng)支鏈7相連。在本實(shí)施例中，所述第一鉸鏈9包括外圈和內(nèi)圈，所述內(nèi)圈外設(shè)有內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸，所述外圈外設(shè)有外圈轉(zhuǎn)軸，所述外圈通過(guò)外圈轉(zhuǎn)軸與固定架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述內(nèi)圈通過(guò)內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸與外圈轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述外圈轉(zhuǎn)軸與內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸交叉設(shè)置；所述內(nèi)圈通過(guò)移動(dòng)副10與從動(dòng)支鏈7相連。所述第一主動(dòng)支鏈2為第一運(yùn)動(dòng)鏈，第二、第三主動(dòng)支鏈3、4為第二運(yùn)動(dòng)鏈，第四、第五主動(dòng)支鏈5、6為第三運(yùn)動(dòng)鏈，所述第一、第二、第三運(yùn)動(dòng)鏈相對(duì)于從動(dòng)支鏈空間對(duì)稱(chēng)分布在所述固定架上。所述第一、第二、第三、第四、第五主動(dòng)支鏈2、3、4、5、6具有相同的結(jié)構(gòu)形式，所述每一主動(dòng)支鏈均包括與固定架固定連接的壁板11，在所述壁板上端安裝有伺服電機(jī)12，所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一滾珠絲杠13，所述第一滾珠絲杠13上連接有第一螺母，所述第一螺母固接在連接塊15內(nèi)，所述連接塊15滑動(dòng)連接在導(dǎo)軌14上，所述導(dǎo)軌14固定在所述壁板11上，所述連接塊15通過(guò)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第三鉸鏈16與從動(dòng)桿17上端相連，所述第三鉸鏈16可采用虎克鉸等結(jié)構(gòu)形式。所述固 定架I的下方設(shè)置有一個(gè)動(dòng)平臺(tái)8，包括上平臺(tái)18與下平臺(tái)19，所述上平臺(tái)18與所述下平臺(tái)19通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連。所述從動(dòng)支鏈7的下端與所述上平臺(tái)18固定連接。所述第一主動(dòng)支鏈2通過(guò)第四鉸鏈20與上平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連，所述第四鉸鏈具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，可采用虎克鉸輔以自轉(zhuǎn)軸、球鉸鏈等形式。所述第二主動(dòng)支鏈3的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第五鉸鏈21與第一十字軸23的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第三主動(dòng)支鏈4的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第六鉸鏈22與第二十字軸24的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第一十字軸23和第二十字軸24的另一轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第一擺軸25內(nèi)，所述第一擺軸25固接在第一鉸鏈軸26上，所述第一鉸鏈軸26轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第一鉸鏈座27上，所述第一鉸鏈座27固定連接在所述上平臺(tái)18上；所述第四、第五主動(dòng)支鏈與上平臺(tái)的連接和第三、第四主動(dòng)支鏈與上平臺(tái)的連接相同。所述第四主動(dòng)支鏈5的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第七鉸鏈28與第三十字軸30的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第五主動(dòng)支鏈6的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第八鉸鏈29與第四十字軸31的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第三十字軸30和第四十字軸31的另一轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第二擺軸32內(nèi)，所述第二擺軸32固接在第二鉸鏈軸33上，所述第二鉸鏈軸33轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第二鉸鏈座34上，所述第二鉸鏈座34固定連接在上平臺(tái)18上；所述第一、第二鉸鏈軸26、33的一端各自與設(shè)置在上平臺(tái)內(nèi)的第一、第二主動(dòng)錐齒輪37、38相連，所述第一主動(dòng)錐齒輪37上嚙合有第一從動(dòng)錐齒輪39，所述第一從動(dòng)錐齒輪39固定在第一轉(zhuǎn)軸35上，所述第一轉(zhuǎn)軸35轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述上平臺(tái)18上，所述第一轉(zhuǎn)軸35上固接有第一主動(dòng)帶輪40，所述第一主動(dòng)帶輪40通過(guò)皮帶與第一從動(dòng)帶輪42連接，所述第一從動(dòng)帶輪42固定在第三轉(zhuǎn)軸41上，所述第三轉(zhuǎn)軸41設(shè)置在下平臺(tái)19上；所述第二鉸鏈軸33的一端與第二主動(dòng)錐齒輪38相連，所述第二主動(dòng)錐齒輪38上嚙合有第二從動(dòng)錐齒輪43，所述第二從動(dòng)錐齒輪43固定在第二轉(zhuǎn)軸36上，所述第二轉(zhuǎn)軸36轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述上平臺(tái)18上，所述第二轉(zhuǎn)軸36上固接有第二主動(dòng)帶輪44，所述第二主動(dòng)帶輪44通過(guò)皮帶與第二從動(dòng)帶輪46連接，所述第二從動(dòng)帶輪46固定在第四轉(zhuǎn)軸45上，所述第四轉(zhuǎn)軸45下端穿過(guò)第三轉(zhuǎn)軸深入到下平臺(tái)內(nèi)，并與第三主動(dòng)錐齒輪47固接，所述第三主動(dòng)錐齒輪47上嚙合有第三從動(dòng)錐齒輪49，所述第三從動(dòng)錐齒輪固接在第五轉(zhuǎn)軸48上，所述第五轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在下平臺(tái)上。下面結(jié)合每一幅圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明如圖I和圖2所示，本發(fā)明的一種五自由度并聯(lián)動(dòng)力頭，由固定架I,動(dòng)平臺(tái)8，第一、第二、第三、第四、第五主動(dòng)支鏈2、3、4、5、6，從動(dòng)支鏈7構(gòu)成。其中，第一主動(dòng)支鏈2為第一運(yùn)動(dòng)鏈，第二主動(dòng)支鏈3與第三主動(dòng)支鏈4組成第二運(yùn)動(dòng)鏈，第四主動(dòng)支鏈5與第五主動(dòng)支鏈6組成第三運(yùn)動(dòng)鏈。從動(dòng)支鏈7位于固定架I的中央開(kāi)孔內(nèi)，第一、第二、第三運(yùn)動(dòng)鏈關(guān)于從動(dòng)支鏈7空間對(duì)稱(chēng)設(shè)置在所述固定架上。所述中央開(kāi)孔內(nèi)連接具有兩回轉(zhuǎn)自由度的第一鉸鏈9，所述第一鉸鏈9通過(guò)移動(dòng)副10與所述從動(dòng)支鏈7相連。如圖3所示，所述每一主動(dòng)支鏈均包括壁板11，伺服電機(jī)12，第一絲杠螺母結(jié)構(gòu)，第二導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)，連接塊15，第三鉸鏈16及從動(dòng)桿17。壁板11固定連接在固定架上，伺服電機(jī)12安裝在所述壁板一端，所述伺服電機(jī)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與第一滾珠絲杠13相連，所述壁板上設(shè)置有第二導(dǎo)軌14，連接塊15上固定安裝第二滑塊和第一螺母，則第一滾珠絲杠13與第一螺母螺紋連接形成第一絲杠螺母結(jié)構(gòu)，第二導(dǎo)軌14與第二滑塊滑動(dòng)連接形成第二導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)。連接塊15通過(guò)第三鉸鏈16與從動(dòng)桿17相連，所述第三鉸鏈16具有兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，可采用虎克鉸等結(jié)構(gòu)形式。本實(shí)施例中連接塊帶動(dòng)從動(dòng)桿的移動(dòng)均采用伺服電機(jī)-減速器-滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)方式，但也可采用液壓、氣動(dòng)等結(jié)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)方式。如圖4所示,動(dòng)平臺(tái)8包括上平臺(tái)18和下平臺(tái)19兩個(gè)部分,所述上平臺(tái)18與所述 下平臺(tái)19通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連。所述從動(dòng)支鏈7的下端與所述上平臺(tái)18固定連接，所述第一主動(dòng)支鏈2通過(guò)第四鉸鏈20與上平臺(tái)18連接，所述第四鉸鏈20具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，可采用虎克鉸輔以自轉(zhuǎn)軸、球鉸鏈等形式。所述第二主動(dòng)支鏈3的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第五鉸鏈21與第一十字軸23的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第三主動(dòng)支鏈4的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第六鉸鏈22與第二十字軸24的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第一十字軸23和第二十字軸24的另一轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第一擺軸25內(nèi)，所述第一擺軸25固接在第一鉸鏈軸26上，所述第一鉸鏈軸26轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第一鉸鏈座27上，所述第一鉸鏈座27固定連接在所述上平臺(tái)18上。如圖5所示，所述第四，第五主動(dòng)支鏈5、6與上平臺(tái)18的連接和第二、第三主動(dòng)支鏈3、4與上平臺(tái)18的連接相同。所述第四主動(dòng)支鏈5的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第七鉸鏈28與第三十字軸30的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第五主動(dòng)支鏈6的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第八鉸鏈29與第四十字軸31的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第三十字軸31和第四十字軸31的另一轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第二擺軸32內(nèi)，所述第二擺軸32固接在第二鉸鏈軸33上，所述第二鉸鏈軸33轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第二鉸鏈座34上，所述第二鉸鏈座34固定連接在上平臺(tái)18上。所述第一鉸鏈軸26的一端與設(shè)置在上平臺(tái)18內(nèi)的第一主動(dòng)錐齒輪37相連，所述上平臺(tái)18內(nèi)沿從動(dòng)支鏈軸線方向通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接第一轉(zhuǎn)軸35，所述第一轉(zhuǎn)軸35通過(guò)鍵連接有第一從動(dòng)錐齒輪39和第一主動(dòng)帶輪40。第一主動(dòng)帶輪40與第一從動(dòng)帶輪42通過(guò)皮帶連接，所述第一從動(dòng)帶輪42通過(guò)鍵連接在第三轉(zhuǎn)軸41上，而第三轉(zhuǎn)軸41設(shè)置在下平臺(tái)19。則第二運(yùn)動(dòng)鏈，即第二、第三主動(dòng)支鏈3、4的伺服電機(jī)具有不同輸入值時(shí)，第一擺軸25產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一鉸鏈軸26繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第一主動(dòng)錐齒輪37轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪嚙合作用傳至第一從動(dòng)錐齒輪39，進(jìn)而由第一轉(zhuǎn)軸35傳至第一主動(dòng)帶輪40，從而第一從動(dòng)帶輪42在皮帶的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第三轉(zhuǎn)軸41與下平臺(tái)19產(chǎn)生繞C軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。為了使結(jié)構(gòu)更加緊湊，在本實(shí)施例中，將所述第一主動(dòng)錐齒輪37設(shè)置在第一鉸鏈軸26的內(nèi)端。所述第二鉸鏈軸33的一端通過(guò)鍵連接設(shè)置在上平臺(tái)18內(nèi)的第二主動(dòng)錐齒輪38，所述上平臺(tái)18內(nèi)沿從動(dòng)支鏈軸線方向通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接第二轉(zhuǎn)軸36，所述第二轉(zhuǎn)軸36通過(guò)鍵連接第二從動(dòng)錐齒輪43和第二主動(dòng)帶輪44。第二主動(dòng)帶輪44與第二從動(dòng)帶輪46通過(guò)皮帶連接，所述第二從動(dòng)帶輪46通過(guò)鍵連接在第四轉(zhuǎn)軸45上。所述第四轉(zhuǎn)軸45下端穿過(guò)第三轉(zhuǎn)軸深入到下平臺(tái)內(nèi)，并與第三主動(dòng)錐齒輪47固接，所述的第三主動(dòng)錐齒輪47與通過(guò)軸承架設(shè)在下平臺(tái)的第五轉(zhuǎn)軸48上的第三從動(dòng)錐齒輪49相嚙合配合。則第三運(yùn)動(dòng)鏈，即第四、第五主動(dòng)支鏈5、6具有不同輸入值的驅(qū)動(dòng)時(shí)，第二擺軸32發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第二鉸鏈軸33產(chǎn)生繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)第二主動(dòng)錐齒輪38轉(zhuǎn)動(dòng)，第二主動(dòng)錐齒輪38與第二從動(dòng)錐齒輪43嚙合，使轉(zhuǎn)動(dòng)傳至第二轉(zhuǎn)軸36，第二轉(zhuǎn)軸36帶動(dòng)第二主動(dòng)帶輪44轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)皮帶傳至第二從動(dòng)帶輪46，從而帶動(dòng)第四轉(zhuǎn)軸45發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而將轉(zhuǎn)動(dòng)傳至第三主動(dòng)錐齒輪47，齒輪嚙合作用導(dǎo)致第三從動(dòng)錐齒輪49轉(zhuǎn)動(dòng)，則第五轉(zhuǎn)軸48可實(shí)現(xiàn)繞A軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。為了使結(jié)構(gòu)更加緊湊，在本實(shí)施例中，將所述第二主動(dòng)錐齒輪38設(shè)置在第二鉸鏈軸33的內(nèi)端。本發(fā)明的新型五自由度并聯(lián)動(dòng)力頭可實(shí)現(xiàn)五自由度的運(yùn)動(dòng)。由于第一、第二、第三運(yùn)動(dòng)鏈的連接塊15可相對(duì)于固定架沿第一滾珠絲杠軸線方向移動(dòng)，所述連接塊通過(guò)具有兩個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的第三鉸鏈16與從動(dòng)桿17相連，所述第一、第二、第三運(yùn)動(dòng)鏈與動(dòng)平臺(tái)的連接具有三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度；從動(dòng)支鏈通過(guò)具有兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第一鉸鏈和移動(dòng)副與固定架相連，下端與動(dòng)平臺(tái)固定連接，故動(dòng)平臺(tái)可在所述每一運(yùn)動(dòng)鏈伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)一平動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，即機(jī)構(gòu)可到達(dá)給定工作空間內(nèi)的任一位置，實(shí)現(xiàn)定位功能。當(dāng)?shù)诙\(yùn)動(dòng)鏈中第二主動(dòng)支鏈3與第三主動(dòng)支鏈4的伺服電機(jī)具有不同輸入值時(shí),可將兩支鏈末端產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)錐齒輪、同步帶傳至下平臺(tái)19,實(shí)現(xiàn)下平臺(tái)19繞C軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)?shù)谌\(yùn)動(dòng)鏈中第四主動(dòng)支鏈5與第五主動(dòng)支鏈6的驅(qū)動(dòng)裝置具有不同輸入值時(shí)，可將兩支鏈末端產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)錐齒輪、同步帶、錐齒輪傳至第五轉(zhuǎn)軸48，實(shí)現(xiàn)第五轉(zhuǎn)軸繞A軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，故機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)五自由度運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的新型五自由度并聯(lián)動(dòng)力頭，第二、第三運(yùn)動(dòng)鏈采用雙主動(dòng)支鏈的結(jié)構(gòu)，既能驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以更快的速度實(shí)現(xiàn)一平動(dòng)兩轉(zhuǎn)動(dòng)的定位運(yùn)動(dòng)；又能達(dá)到指定的位置后，使雙主動(dòng)支鏈具有不同的輸入，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生繞A/C軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整。從而定位頭質(zhì)量可有效減小，機(jī)構(gòu)整體剛性提聞，定位頭定位精度和重復(fù)定位精度加大，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)快進(jìn)能力及動(dòng)態(tài)性能提升。
盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種五自由度并聯(lián)動(dòng)力頭，其特征在于，包括固定架，所述固定架底座的中央有一中央開(kāi)孔，所述中央開(kāi)孔內(nèi)設(shè)有一個(gè)具有兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第一鉸鏈；所述第一鉸鏈通過(guò)移動(dòng)副與從動(dòng)支鏈相連，在所述從動(dòng)支鏈周?chē)O(shè)有均布的第一、第二和第三運(yùn)動(dòng)鏈，所述第一、第二和第三運(yùn)動(dòng)鏈固接在所述固定架上，所述第一運(yùn)動(dòng)鏈包括第一主動(dòng)支鏈，第二運(yùn)動(dòng)鏈包括第二和第三主動(dòng)支鏈，第三運(yùn)動(dòng)鏈包括第四和第五主動(dòng)支鏈，所述第一、第二、第三、第四和第五主動(dòng)支鏈的結(jié)構(gòu)相同； 所述每一主動(dòng)支鏈均包括與固定架固定連接的壁板，在所述壁板上端安裝有伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一滾珠絲杠，所述第一滾珠絲杠上連接有第一螺母，所述第一螺母固接在連接塊內(nèi)，所述連接塊滑動(dòng)連接在導(dǎo)軌上，所述導(dǎo)軌固定在所述壁板上，所述連接塊通過(guò)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第三鉸鏈與從動(dòng)桿上端相連； 所述固定架的下方設(shè)置有一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，所述動(dòng)平臺(tái)包括上平臺(tái)與下平臺(tái)兩個(gè)部分；所述上平臺(tái)與所述下平臺(tái)通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連；所述從動(dòng)支鏈的下端與所述上平臺(tái)固定連接；所述第一主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第四鉸鏈與上平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連， 所述第二主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第五鉸鏈與第一十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第三主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第六鉸鏈與第二十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第一十字軸和第二十字軸的另一轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第一擺軸內(nèi)，所述第一擺軸固接在第一鉸鏈軸上，所述第一鉸鏈軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第一鉸鏈座上，所述第一鉸鏈座固定連接在所述上平臺(tái)上； 所述第四主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第七鉸鏈與第三十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第五主動(dòng)支鏈的下端通過(guò)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第八鉸鏈與第四十字軸的一個(gè)轉(zhuǎn)軸鉸接，所述第三十字軸和第四十字軸的另一轉(zhuǎn)軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第二擺軸內(nèi)，所述第二擺軸固接在第二鉸鏈軸上，所述第二鉸鏈軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在第二鉸鏈座上，所述第二鉸鏈座固定連接在上平臺(tái)上；所述第一鉸鏈軸的一端與第一主動(dòng)錐齒輪相連，所述第一主動(dòng)錐齒輪上嚙合有第一從動(dòng)錐齒輪，所述第一從動(dòng)錐齒輪固定在第一轉(zhuǎn)軸上，所述第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述上平臺(tái)上，所述第一轉(zhuǎn)軸上固接有第一主動(dòng)帶輪，所述第一主動(dòng)帶輪通過(guò)皮帶與第一從動(dòng)帶輪連接，所述第一從動(dòng)帶輪固定在第三轉(zhuǎn)軸上，所述第三轉(zhuǎn)軸設(shè)置在下平臺(tái)上； 所述第二鉸鏈軸的一端與第二主動(dòng)錐齒輪相連，所述第二主動(dòng)錐齒輪上嚙合有第二從動(dòng)錐齒輪，所述第二從動(dòng)錐齒輪固定在第二轉(zhuǎn)軸上，所述第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述上平臺(tái)上，所述第二轉(zhuǎn)軸上固接有第二主動(dòng)帶輪，所述第二主動(dòng)帶輪通過(guò)皮帶與第二從動(dòng)帶輪連接，所述第二從動(dòng)帶輪固定在第四轉(zhuǎn)軸上，所述第四轉(zhuǎn)軸下端穿過(guò)第三轉(zhuǎn)軸深入到下平臺(tái)內(nèi)，并與第三主動(dòng)錐齒輪固接，所述第三主動(dòng)錐齒輪上嚙合有第三從動(dòng)錐齒輪，所述第三從動(dòng)錐齒輪固接在第五轉(zhuǎn)軸上，所述第五轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在下平臺(tái)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的五自由度并聯(lián)動(dòng)力頭，其特征在于:所述第一鉸鏈包括外圈和內(nèi)圈，所述內(nèi)圈外設(shè)有內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸，所述外圈上設(shè)有外圈轉(zhuǎn)軸，所述外圈通過(guò)所述外圈轉(zhuǎn)軸與所述固定架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述內(nèi)圈通過(guò)所述內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸與所述外圈轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述外圈轉(zhuǎn)軸與所述內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸交叉設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的五自由度并聯(lián)動(dòng)力頭，其特征在于所述第一主動(dòng)錐齒輪設(shè)置在第一鉸鏈軸的內(nèi)端，所述第二主動(dòng)錐齒輪設(shè)置在第二鉸鏈軸的內(nèi)端。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種五自由度并聯(lián)動(dòng)力頭，包括固定架，所述固定架底座的中央有一中央開(kāi)孔，所述中央開(kāi)孔內(nèi)設(shè)有一個(gè)具有兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第一鉸鏈；所述第一鉸鏈通過(guò)移動(dòng)副與從動(dòng)支鏈相連，在所述從動(dòng)支鏈周?chē)O(shè)有均布的第一、第二和第三運(yùn)動(dòng)鏈，所述第一、第二和第三運(yùn)動(dòng)鏈固接在所述固定架上，所述固定架的下方設(shè)置有一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，所述動(dòng)平臺(tái)包括上平臺(tái)與下平臺(tái)兩個(gè)部分；所述上平臺(tái)與所述下平臺(tái)通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)相連；所述從動(dòng)支鏈的下端與所述上平臺(tái)固定連接；所述第一運(yùn)動(dòng)鏈的下端通過(guò)具有三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的第四鉸鏈與上平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相連，第二和第三運(yùn)動(dòng)鏈以相同的連接結(jié)構(gòu)連接在上平臺(tái)上。本發(fā)明響應(yīng)速度快、動(dòng)態(tài)性能好、剛度質(zhì)量比大。
文檔編號(hào)B25J9/08GK102615641SQ201210083569
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者孫濤, 宋軼民, 董罡, 連賓賓 申請(qǐng)人:天津大學(xué)