件。所述平面三自由度單閉環(huán)機構本身具有機械協(xié)調功能，可消除三組伺服電機輸入誤差引起的運動干涉，降低控制難度。
[0018]如圖2所示實施例中:新型變輸入可重構機械式牛頭刨床主運動機構工作在第二種工作模式，這時通過轉動驅動連桿6的伺服電機，使得連桿6旋轉至與機架I相重合的位置處，并將驅動連桿6的伺服電機鎖死，則新型變輸入可重構機械式牛頭刨床主運動機構自動切換為第二種工作模式，可見此時平面三自由度單閉環(huán)機構自動切換為平面二自由度五桿并聯(lián)機構。這時，刨床的滑枕13通過桿7與二自由度平面五桿并聯(lián)機構相連接。此時桿6與機架I重合并被鎖死，桿6與機架I共同作為平面二自由度五桿并聯(lián)機構的機架。桿7與平面二自由度五桿并聯(lián)機構通過轉動副11相連接，桿7與滑枕13通過轉動副14相連接，滑枕13與機架I為移動副連接。這時機構整體為二自由度機構，機構整體以驅動桿2和桿5的兩組伺服電機作為原動機，所述平面二自由度五桿并聯(lián)機構將所述二組伺服電機的輸入傳遞、合成并轉化為滑枕13的較大功率單一輸出，實現較大功率刨削加工作業(yè)任務，可用于刨削加工中小型零件。所述平面二自由度五桿并聯(lián)機構本身具有機械協(xié)調功能，可消除二組伺服電機輸入誤差引起的運動干涉，降低控制難度。
[0019]如圖3所示實施例中:新型變輸入可重構機械式牛頭刨床主運動機構工作在第三種工作模式，這時通過轉動驅動桿5的伺服電機，使得桿5旋轉至與機架I相重合的位置處，并將驅動桿5的伺服電機鎖死，則新型變輸入可重構機械式牛頭刨床主運動機構自動切換為第三種工作模式，可見此時平面二自由度五桿并聯(lián)機構自動切換為單自由度平面四桿機構。這時，刨床的滑枕13通過桿7與單自由度平面四桿機構相連接。此時桿5與機架I及桿6重合并被鎖死。桿7與單自由度平面四桿機構通過轉動副11相連接，桿7與滑枕13通過轉動副14相連接，滑枕15與機架I為移動副連接。這時機構整體為單自由度機構，機構整體以驅動桿2的伺服電機作為原動機，實現小功率刨削加工作業(yè)任務，可用于刨削加工小型零件。
【主權項】
1.一種新型變輸入可重構機械式牛頭刨床主運動機構，其特征是:牛頭刨床主運動機構具有三種不同的工作模式，可根據不同加工作業(yè)任務要求在三種工作模式間自動切換；工作模式一可以滿足中等零件的加工作業(yè)任務，第一種工作模式為:牛頭刨床的滑枕通過一個連桿與一個平面三自由度單閉環(huán)機構相連接；平面三自由度單閉環(huán)機構由五根長度相等的連桿組成，各桿間都通過轉動副相連接；所述平面三自由度單閉環(huán)機構由三組伺服電機驅動，其中兩臺伺服電機布置在與機架相連的轉動副處，另外一臺伺服電機布置在接近機架的轉動副處；利用平面三自由度單閉環(huán)機構將三組伺服電機的輸入傳遞、合成并轉化為末端滑枕的單一大功率輸出，可滿足中型零件的刨削加工作業(yè)需要；由于平面三自由度單閉環(huán)機構本身具有機械協(xié)調功能，可消除三組伺服電機輸入誤差引起的運動干涉，降低控制難度； 第二種工作模式，可以滿足中小型零件的加工作業(yè)任務，第二種工作模式為:新型變輸入可重構機械式牛頭刨床主運動機構自動切換為第二種工作模式，這時滑枕通過一個連桿與一個平面二自由度五桿并聯(lián)機構相連接，即平面三自由度單閉環(huán)機構切換為二自由度平面五桿并聯(lián)機構；平面五桿并聯(lián)機構為對稱結構，各桿之間通過轉動副相連接；這時機構整體為二自由度機構，所述平面三自由度單閉環(huán)機構的一個位于機架處的伺服電機被鎖死，只有二臺伺服電機工作，用于完成中小功率的加工作業(yè)任務；利用平面二自由度五桿并聯(lián)機構將二組伺服電機的輸入傳遞、合成并轉化為末端滑枕的單一較大功率輸出，可滿足中小型零件的刨削加工作業(yè)需要；由于平面二自由度五桿并聯(lián)機構本身具有機械協(xié)調功能，可消除二組伺服電機輸入誤差引起的運動干涉，降低控制難度； 第三種工作模式，可以滿足小型零件的加工作業(yè)任務，第三種工作模式為:新型變輸入可重構機械式牛頭刨床主運動機構自動切換為第三種工作模式，這時滑枕通過一個連桿與一個單自由度平面四桿機構相連接，即平面二自由度五桿并聯(lián)機構切換為單自由度平面四桿機構；這時機構整體為單自由度機構，所述平面三自由度單閉環(huán)機構的二臺伺服電機被鎖死，只有一臺伺服電機工作，用于完成小功率的加工作業(yè)任務； 以上三種工作模式均采用伺服電機驅動，因伺服電機具有可控性，通過合理的控制可以滿足滑枕的勻速運動作業(yè)需求；因伺服電機具有可控性，通過編程控制，可以滿足不同加工工藝和加工參數要求；因平面三自由度單閉環(huán)機構和平面二自由度五桿并聯(lián)機構具有機械協(xié)調功能，可將多組伺服電機的輸入進行合成，將小功率輸入合成為大功率輸出，且可避免輸入誤差引起的運動干涉；因平面三自由度單閉環(huán)機構和平面二自由度五桿并聯(lián)機構具有可重構特性，可實現牛頭刨床主運動機構根據不同刨削加工作業(yè)需求，在不同工作模式間自動切換，具有柔性； 所述新型變輸入可重構機械式牛頭刨床主運動機構通過采用伺服電機控制、通過采用可重構平面三自由度單閉環(huán)機構，滿足了滑枕勻速運動作業(yè)需求、使機械式牛頭刨床的主運動機構具有了柔性、可控性和智能性； 所述新型牛頭刨床主運動機構，在三種工作模式間切換時，機構整體的自由度也在三、二和一三種自由度間切換；但是無論自由度如何變化，機構整體的末端輸出，即滑枕始終作單自由度運動，因此稱該機構為變輸入可重構機構；即機構的輸入在三、二和一之間切換，機構的輸入和輸出功率也在大、中和小間切換，但機構末端輸出運動的活動度卻是不變的。
【專利摘要】本發(fā)明屬于機構學與機械制造領域，特別涉及一種新型變輸入可重構機械式牛頭刨床主運動機構。其特征是：刨床主運動機構具有三種工作模式，可根據不同任務需求，進行自動切換。工作模式一適合完成中型零件的刨削加工，其通過一個連桿將刨床主運動機構的滑枕與一個平面三自由度單閉環(huán)機構相連接，為三伺服電機驅動。工作模式二適合于完成中小型零件的刨削加工，其將所述的平面三自由度單閉環(huán)機構自動切換為平面二自由度五桿并聯(lián)機構，其中一個伺服電機被鎖死，為雙伺服電機驅動。工作模式三適合于完成小型零件的刨削加工，其將所述平面五桿并聯(lián)機構自動切換為平面單自由度四桿機構，為單伺服電機驅動。本發(fā)明具有可控性、柔性化和智能化的優(yōu)點。
【IPC分類】B23D7/10
【公開號】CN105171091
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】王冰, 楊墨, 韓偉娜
【申請人】北華航天工業(yè)學院
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月27日