一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构制造技术

本实用新型专利技术涉及工业机器人领域。目的是提供一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构，该并联机构具有占地空间小、无球铰、精度与刚度高、操作速度快、动态性能好、承载能力大的优点。技术方案是：一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构，其特征在于：该并联机构包括机架、动平台以及并联连接在机架与动平台之间的两个第一分支和一个第二分支；所述第一分支包括依次连接在机架与动平台之间的第一移动副、第一转动副、第一连杆以及第一虎克铰；所述第二分支包括依次连接在机架与动平台之间的第二移动副、第二虎克铰、第二连杆以及动平台转动副。

A Parallel Mechanism with Two Rotations, One Moving and Three Degrees of Freedom Driving Parallel Arrangement

【技术实现步骤摘要】
一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构
本技术涉及工业机器人领域，具体是一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构。
技术介绍
传统的数控机床会在末端安装一个可实现连续转动的主轴头，用以实现曲面零件的打磨加工等操作。尽管实现了加工目的，但是这些主轴头会带来一系列问题，例如机构整体占地空间大、运动质量大、控制要求高、装配难度高、制造/维护成本高等。并联机构通过两条及以上的分支将定平台和动平台连接起来，该特殊的多闭环结构在提高机构整体刚度和精度的同时，也显著地增大了机构的承受载荷能力。此外，并联机构中存在许多不需安装驱动的被动关节，这一特点提高了机构的操作运行速度和动力学性能。基于上述优点，并联机构得到了广泛的关注与研究，已被作为许多高端加工装备的中心骨架，而其中具有两转动一移动三自由度的并联机构更是受到了重视，其可应用于搅拌摩擦焊、大型薄壁件零件打磨加工装配、五轴联动加工等工业领域。现有的Z3摆角头(US6431802B1)通过驱动三个相同的分支实现机构的两个转动和一个移动。该机构的三个导轨平行布置，减少了占地空间；同时分支均由固定电机驱动，结构简单，无额外驱动装置，这提高了动态响应速度，且容易控制。但Z3摆角头分支中含有球铰，这就导致关节高精度制造的难度增加，同时还限制了机构的转动范围。因此，提出一种由固定电机驱动、占地空间小、操作速度快、动态性能好且无球铰的两转动一移动三自由度并联机构很有必要。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述
技术介绍
中的不足，提供一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构，该并联机构具有占地空间小、无球铰、精度与刚度高、操作速度快、动态性能好、承载能力大的优点。本技术提供的技术方案是：一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构，其特征在于：该并联机构包括机架、动平台以及并联连接在机架与动平台之间的两个第一分支和一个第二分支；所述第一分支包括依次连接在机架与动平台之间的第一移动副、第一转动副、第一连杆以及第一虎克铰；第一分支中：第一虎克铰第一转动副与动平台相连，与第一连杆相连的第一虎克铰第二转动副轴线与第一转动副轴线平行且垂直于第一移动副移动轴线；所述第二分支包括依次连接在机架与动平台之间的第二移动副、第二虎克铰、第二连杆以及动平台转动副；第二分支中：第二虎克铰第一转动副轴线始终垂直于第二移动副轴线，与第二连杆相连的第二虎克铰第二转动副的轴线与动平台转动副轴线平行。所述两个第一分支对称于第二分支布置；两个第一分支中：两个第一转动副轴线之间的距离小于两个移动副导轨轴线之间的距离；两个第一虎克铰第一转动副轴线重合，且平行于第二分支中的动平台转动副轴线；第一虎克铰第二转动副轴线平行于第二分支中的第二虎克铰第一转动副轴线。所述第二分支中的第二虎克铰第二转动副轴线垂直于第一分支中的第一虎克铰第二转动轴线。所述第一移动副包括与机架连接的第一移动副导轨以及与第一转动副连接且与第一移动副导轨滑动配合的第一移动副滑块；所述第二移动副包括与机架连接的第二移动副导轨以及与第二转动副连接且与第二移动副导轨滑动配合的第二移动副滑块。所述第一移动副导轨与第二移动副导轨均垂直于水平面布置；第一移动副与第二移动副为驱动副；第一移动副与第二移动副的驱动机构均为电机带动的滚珠丝杠机构。一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构，其特征在于：该并联机构包括机架、动平台以及并联连接在机架与动平台之间的两个第三分支和一个第二分支；所述第三分支包括依次连接在机架与动平台之间的第三移动副、第三转动副、第三连杆以及第三虎克铰；第三分支中：第三虎克铰第一转动副与动平台相连，与第三连杆相连的第三虎克铰第二转动副轴线与第三转动副轴线平行且垂直于第三移动副轴线；所述第二分支包括依次连接在机架与动平台之间的第二移动副、第二虎克铰、第二连杆以及动平台转动副；第二分支中：第二虎克铰第一转动副轴线始终垂直于第二移动副轴线，与第二连杆相连的第二虎克铰第二转动副的轴线与动平台转动副轴线平行。所述两个第三分支对称于第二分支布置；两个第三分支中：两个第三转动副轴线之间的距离等于两个第三移动副导轨轴线之间的距离，并且第三转动副轴线垂直且相交于同一分支中的第三移动副导轨轴线；两个第三虎克铰第一转动副轴线重合，且平行于第二分支中的动平台转动副轴线；第三虎克铰第二转动副轴线平行于第二分支中的第二虎克铰第一转动副轴线。所述第二分支中的第二虎克铰第二转动副轴线垂直于第三分支中的第三虎克铰第二转动副轴线。所述第三移动副包括与机架连接的第三移动副导轨以及与第三转动副连接且与第三移动副导轨滑动配合的第三移动副滑块；所述第二移动副包括与机架连接的第二移动副导轨以及与第二转动副连接且与第二移动副导轨滑动配合的第二移动副滑块。所述第三移动副导轨与第二移动副导轨均垂直于水平面布置；第三移动副与第二移动副为驱动副；第三移动副与第二移动副的驱动机构均为电机带动的滚珠丝杠机构。本技术的有益效果是：本技术提出的并联机构是一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构，具有刚度/精度高、动态响应性能好、承载能力大等优点，可用于复杂曲面的打磨抛光加工、运动模拟等领域。附图说明图1为本技术实施例一的立体结构示意图。图2为本技术实施例二的立体结构示意图。图3为图1中第一分支的立体结构示意图。图4为第二分支的立体结构示意图。图5为图2中第三分支的立体结构示意图。具体实施方式以下结合说明书附图所示的实施例，对本技术作进一步说明，但本技术并不局限于以下实施例。实施例一如图1，3，4所示，一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构，包括机架(图中省略)、动平台1以及并联连接在机架与动平台之间的两个第一分支和一个第二分支。所述第一分支包括依次连接在机架与动平台之间的第一移动副导轨11、第一移动副滑块12(第一移动副导轨与第一移动副滑块配合形成第一移动副)、第一转动副13、第一连杆14以及第一虎克铰15；第一分支中：第一虎克铰第一转动副与动平台相连，与第一连杆相连的第一虎克铰第二转动副的轴线又与第一转动副轴线平行，且垂直于第一移动副轴线(即第一移动副移动轴线，以下类同)。所述第二分支包括依次连接在机架与动平台之间的第二移动副导轨21、第二移动副滑块22(第二移动副导轨与第二移动副滑块配合形成第二移动副)、第二虎克铰23、第二连杆24以及动平台转动副25；第二分支中：第二虎克铰第一转动副轴线始终垂直于第二移动副轴线，与第二连杆相连的第二虎克铰第二转动副的轴线又与动平台转动副轴线平行。所述两个第一分支对称于第二分支布置。两个第一分支中：两个第一转动副轴线之间的距离小于两个移动副导轨11轴线之间的距离；两个第一虎克铰第一转动副轴线重合，且平行于第二分支中的动平台转动副轴线；第一虎克铰第二转动副轴线平行于第二分支中的第二虎克铰第一转动副轴线。所述第二分支中：第二虎克铰第二转动副轴线垂直于第一分支中的第一虎克铰第二转动副轴线。本实施例中，所述第一移动副导轨与第二移动副导轨均垂直于水平面布置。本实施例中，驱动副为第一分支和第二分支中的移动副，驱动机构可选用为电机带动的滚柱丝杠(图中省略)；当驱动副运动时，该并联机构可作两转动一移动三自由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构，其特征在于：该并联机构包括机架、动平台(1)以及并联连接在机架与动平台之间的两个第一分支和一个第二分支；所述第一分支包括依次连接在机架与动平台之间的第一移动副、第一转动副(13)、第一连杆(14)以及第一虎克铰(15)；第一分支中：第一虎克铰第一转动副与动平台相连，与第一连杆相连的第一虎克铰第二转动副的轴线与第一转动副轴线平行且垂直于第一移动副移动轴线；所述第二分支包括依次连接在机架与动平台之间的第二移动副、第二虎克铰(23)、第二连杆(24)以及动平台转动副(25)；第二分支中：第二虎克铰第一转动副轴线始终垂直于第二移动副轴线，与第二连杆相连的第二虎克铰第二转动副的轴线与动平台转动副轴线平行；所述两个第一分支对称于第二分支布置；两个第一分支中：两个第一转动副轴线之间的距离小于两个移动副导轨(11)轴线之间的距离；两个第一虎克铰第一转动副轴线重合，且平行于第二分支中的动平台转动副轴线；第一虎克铰第二转动副轴线平行于第二分支中的第二虎克铰第一转动副轴线；所述第二分支中的第二虎克铰第二转动副轴线垂直于第一分支中的第一虎克铰第二转动副轴线。

【技术特征摘要】
1.一种驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构，其特征在于：该并联机构包括机架、动平台(1)以及并联连接在机架与动平台之间的两个第一分支和一个第二分支；所述第一分支包括依次连接在机架与动平台之间的第一移动副、第一转动副(13)、第一连杆(14)以及第一虎克铰(15)；第一分支中：第一虎克铰第一转动副与动平台相连，与第一连杆相连的第一虎克铰第二转动副的轴线与第一转动副轴线平行且垂直于第一移动副移动轴线；所述第二分支包括依次连接在机架与动平台之间的第二移动副、第二虎克铰(23)、第二连杆(24)以及动平台转动副(25)；第二分支中：第二虎克铰第一转动副轴线始终垂直于第二移动副轴线，与第二连杆相连的第二虎克铰第二转动副的轴线与动平台转动副轴线平行；所述两个第一分支对称于第二分支布置；两个第一分支中：两个第一转动副轴线之间的距离小于两个移动副导轨(11)轴线之间的距离；两个第一虎克铰第一转动副轴线重合，且平行于第二分支中的动平台转动副轴线；第一虎克铰第二转动副轴线平行于第二分支中的第二虎克铰第一转动副轴线；所述第二分支中的第二虎克铰第二转动副轴线垂直于第一分支中的第一虎克铰第二转动副轴线。2.根据权利要求1所述的驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构，其特征在于：所述第一移动副包括与机架连接的第一移动副导轨(11)以及与第一转动副连接且与第一移动副导轨滑动配合的第一移动副滑块(12)；所述第二移动副包括与机架连接的第二移动副导轨(21)以及与第二转动副连接且与第二移动副导轨滑动配合的第二移动副滑块(22)。3.根据权利要求2所述的驱动平行布置的两转动一移动三自由度并联机构，其特征在于：所述第一移动副导轨与第二移动副导轨均垂直于水平面布置；第一移动副与第二移动副为驱动副；第一移动副与第二移动副的驱动机构均为电机带动的滚珠丝杠机构。4.一种驱动平行布置的两转动一移...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐灵敏，李秦川，叶伟，陈巧红，柴馨雪，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33