專利名稱：無動平臺式五條腿虛擬軸機床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械制造領(lǐng)域。
虛擬軸機床(亦稱并聯(lián)式數(shù)控機床或多腿機床)的出現(xiàn)，被認為是機床結(jié)構(gòu)的革命，因為它沒有傳統(tǒng)機床的齒輪、軸、變速箱、導(dǎo)軌等零部件，不將軸系一層層迭加，只用幾個可變長度桿就可以獲得足夠的自由度，而使機床的結(jié)構(gòu)大為簡化，且具有為原機床無法比擬的優(yōu)越性，是近年來國內(nèi)外在數(shù)控機床研究方面的一個新的熱點課題。
1994年，在芝加哥國際制造技術(shù)展覽會上，美國的根汀斯與萊威斯(Giddings & Lewis)公司和因格塞公司(Ingersoll)在世界上第一次展出了虛擬軸機床，引起了轟動效應(yīng)。
1997年，在歐洲國際機床展覽會上，美國、日本、法國等國家的大學(xué)和機床制造商展出了十余臺虛擬軸機床樣機。國內(nèi)清華大學(xué)和天津大學(xué)聯(lián)合研制了虛擬軸機床樣機，哈爾濱工業(yè)大學(xué)和東北大學(xué)也分別研制了虛擬軸機床的樣機，但這些研究成果都是基于Stewart平臺機構(gòu)的六條腿機床(東北大學(xué)的除外)它們都具有六個自由度，這些研究成果的不足之處是六個可變長度桿都以球鉸和動平臺相連，鉸鏈點的位置精度直接影響了機床的精度且裝配工藝性差，增加了制造的難度。當機床調(diào)整或有誤差存在時，六個可變長度桿的分析和調(diào)整都十分困難，無所適從，也增加了控制上的難度。另外圍繞平臺法線運轉(zhuǎn)的自由度是多余的，還增加了復(fù)雜性。
本發(fā)明的目的在于提供一種無動平臺式五條腿虛擬軸機床，這種虛擬軸機床具有結(jié)構(gòu)更簡單、精度剛度高、工藝性好等優(yōu)點，在空間曲面加工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
本發(fā)明的無動平臺式五條腿虛擬軸機床，包括工作臺3、固定機架1和機床主軸4等組成，其特征在于機床主軸4的中心線上有兩個相連接的復(fù)合球鉸5、6，下端的是一個與三根可變長度桿2相連的三維復(fù)合球鉸5，上端的是一個與兩根可變長度桿7相連的兩維復(fù)合球鉸6，5根可變長度桿都以球鉸10與固定機架1相連接，主軸電機9安裝在固定機架1上，用鋼絲軟軸8驅(qū)動機床主軸4，也可以將主軸電機9直接安裝在機床主軸4上。
附圖及實施例

圖1為無動平臺式五條腿虛擬軸機床示意1為本發(fā)明的一個實施例，在附圖1中，1為固定機架、2為3根可變長度桿，3為工作臺，4為機床主軸，5為三維復(fù)合球鉸，6為兩維復(fù)合球鉸，7為兩根可變長度桿，8為鋼絲軟軸，9為主軸電機，10為球鉸。這種新結(jié)構(gòu)的虛擬軸機床，它只有5根受控可變長度桿，5根可變長度桿的上端都以球鉸10與固定機架1相連接。其中3根可變長度桿2的下端匯交于機床主軸4上的一個三維復(fù)合球鉸5上，另外兩根可變長度桿7匯交于另一個兩維復(fù)合球鉸6上。連接兩個復(fù)合球鉸5、6的兩個球心的構(gòu)件即是虛擬軸機床的機床主軸4，主軸電機9安裝在固定機架1上，以鋼絲軟軸8驅(qū)動機床主軸4。
這種新結(jié)構(gòu)的虛擬軸機床與六條腿的虛擬軸機床相比較，無動平臺具有同樣的實用自由度下受控的自由度少、解耦性好，控制算法簡單而易實現(xiàn)控制。五根可變長度桿與固定機架相連的運動副均為球鉸，匯交于三維復(fù)合鉸鏈的三桿的長度實際上確定了主軸上一點的坐標位置；匯交于二維復(fù)合鉸的兩桿的長度再決定主軸軸線的方向。各桿的作用十分明確，剛度高，誤差易于校正精度高。
權(quán)利要求
1.一種無動平臺式五條腿虛擬軸機床，包括工作臺3、固定機架1和機床主軸4等組成，其特征在于機床主軸4的中心線上有兩個相連接的復(fù)合球鉸5、6，下端的是一個與3根可變長度桿2相連的三維復(fù)合球鉸5；上端的是一個與兩根可變長度桿7相連的兩維復(fù)合球鉸6，5根可變長度桿都以球鉸10與固定機架1相連接，安裝在固定機架1上的主軸電機9用鋼絲軟軸8驅(qū)動機床主軸4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無動平臺式五條腿虛擬軸機床，其特征在于主軸電機9也可以直接安裝在機床主軸4上。
全文摘要
本發(fā)明屬于機械制造領(lǐng)域。其特征是:機床主軸4的中心線上有兩個相連接的復(fù)合球鉸5、6,下端的是一個與3根可變長度桿2相連接的三維復(fù)合球鉸5;上端的是一個與兩根可變長度桿7相連接的兩維復(fù)合球鉸6,5根可變長桿都以球鉸10與固定機架1相連接,安裝在固定機架1上的主軸電機9用鋼絲軟軸8驅(qū)動機床主軸4。該虛擬軸機床無動平臺,受控自由度少,解耦性好,精度剛度高,控制算法簡單而易實現(xiàn)控制。
文檔編號B23Q15/013GK1270874SQ0011487
公開日2000年10月25日 申請日期2000年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月18日
發(fā)明者黃真, 崔云起 申請人:燕山大學(xué)