一种六自由度复杂曲面加工机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种六自由度复杂曲面加工机器人，属于机器人机构学领域。一种六自由度复杂曲面加工机器人，包括机架、平行滑轨组一、平行滑动立柱、平行滑轨组二、横梁、动平台、主轴头、以及并联连接在横梁与动平台之间具有相同结构的第一、第二和第三分支；上述每个分支特征在于从横梁到动平台之间依次连接有单滑轨组、两个转动副和一个万向铰，且两个转动副轴线平行。与现有加工机械相比，本发明专利技术具有主轴头可偏转角度大、工作效率高、精度高、结构简单、制造容易和适合加工复杂曲面等优点，具有良好的应用前景。

A complex curved surface machining robot with six degrees of freedom

The invention relates to a complex surface processing robot with six degrees of freedom, which belongs to the field of robot mechanism. A six DOF complex surface machining robot, which comprises a frame, a set of parallel slide and parallel sliding column, parallel slide group two, beam, a movable platform, the spindle head, and connected in parallel with the beam and the moving platform with the same structure between the first and the second and Third branches; each branch is characterized from the beam to move the platform are sequentially connected with a single rail group, two rotations and a universal joint, and two revolute axes parallel. Compared with the existing processing machinery, the invention has the advantages of large deflection angle, high working efficiency, high accuracy, simple structure, easy manufacture, and suitable for machining complex curved surfaces, etc., and has good application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种六自由度复杂曲面加工机器人
本专利技术涉及机器人机构学领域，具体地说是一种六自由度复杂曲面加工机器人。
技术介绍
如今，国内机械加工制造普遍采用传统开环串联加工机械，这些加工机械大都存在加工精度低、累积误差大和无法加工复杂曲面等缺点；国际上发达国家已经开始广泛用并联加工机械取代传统加工机械了，然而国内在并联加工机械方面的研究和应用却相对较少，无法完全满足现有的发展要求；中国专利(CN101850519A)提出了一种空间五自由度并联机床；中国专利(CN01221948.7)提出了一种立式三平动自由度的并联机床；中国专利(CN1267581A)提出了一种两维移动一维转动空间三轴并联机床结构；中国专利(CN1958229A)提出了一种五自由度并串联数控机床；中国专利(CN105234685A)提出了一种基于3RRRS机构的并联机床构型；中国专(CN103978393A)提出了一种能实现五轴加工的并联机床；中国专利(CN106002342A)提出了一种五轴联动串并联机床；但上述机床结构有的加工区域有限，有的结构复杂、不利于加工制造，有的可偏转角度小、导致加工效率低和工件表面加工质量不高。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种实际加工区域大、结构简单、加工制造容易、并联主轴头可偏转角度大和控制便捷的六自由度复杂曲面加工机器人。本专利技术涉及一种六自由度复杂曲面加工机器人，包括机架、平行滑轨组一、滚珠丝杠螺母副一、滚珠丝杠螺母副二、平行滑动立柱、滚珠丝杠螺母副三、滚珠丝杠螺母副四、平行滑轨组二、横梁、动平台、主轴头以及并联连接在横梁与动平台之间具有相同结构的第一、第二和第三分支；上述每个分支均包括滚珠丝杠螺母副五、单滑轨组、螺母滑台、转动副一、连杆一、转动副二、连杆二、转动副三、T型杆、转动副四、台座；所述的平行滑轨组一包括驱动电机、滑杆一、丝杠一、滑杆二、滑杆三、丝杠二、滑杆四；所述的平行滑轨组二包括驱动电机、滑杆五、丝杠三、滑杆六、滑杆七、丝杠四、滑杆八；所述的单滑轨组包括驱动电机、滑杆九、丝杠五、滑杆十；所述主轴头包括刀具头、转动副五、驱动电机；所述的滑杆一与机架固连，丝杠一通过轴承与机架相连，且丝杠一与驱动电机转轴固连，滑杆二与机架固连，滑杆三与机架固连，丝杠二通过轴承与机架相连，且丝杠二与驱动电机转轴固连，滑杆四与机架固连；所述的平行滑动立柱通过滚珠丝杠螺母副一和滚珠丝杠螺母副二与平行滑轨组一相连；所述的滑杆五与平行滑动立柱固连，丝杆三通过轴承与平行滑动立柱相连，且丝杠三与驱动电机转轴固连，滑杆六与平行滑动立柱固连，滑杆七与平行滑动立柱固连，丝杆四通过轴承与平行滑动立柱相连，且丝杠四与驱动电机转轴固连，滑杆八与平行滑动立柱固连；所述的横梁通过滚珠丝杠螺母副三和滚珠丝杠螺母副四与平行滑轨组二相连；所述的滑杆九与横梁固连，丝杠五通过轴承与横梁相连，且丝杠五与驱动电机转轴固连，滑杆十与横梁固连；所述的螺母滑台通过滚珠丝杠螺母副五与单滑轨组相连，连杆一通过转动副一与螺母滑台相连，连杆二通过转动副二与连杆一相连，T型杆通过转动副三与连杆二相连，台座通过转动副四与T型杆相连，台座固连在动平台上；所述的主轴头通过转动副五与动平台相连，且主轴头与驱动电机转轴固连；所述的滚珠丝杠螺母副三与滚珠丝杠螺母副一和滚珠丝杠螺母副二垂直；所述的转动副一、转动副二的转动轴线平行，转动副三、转动副四一起构成一个万向铰。本专利技术还涉及一种六自由度复杂曲面加工机器人，包括机架、平行滑轨组一、滚珠丝杠螺母副一、滚珠丝杠螺母副二、平行滑动立柱、滚珠丝杠螺母副三、滚珠丝杠螺母副四、平行滑轨组二、横梁、动平台、并联主轴头以及并联连接在横梁与动平台之间具有相同结构的第一、第二和第三分支；上述每个分支均包括滚珠丝杠螺母副五、单滑轨组、螺母滑台、转动副一、连杆一、转动副二、连杆二、转动副三、T型杆、转动副四；所述的平行滑轨组一包括驱动电机、滑杆一、丝杠一、滑杆二、滑杆三、丝杠二、滑杆四；所述的平行滑轨组二包括驱动电机、滑杆五、丝杠三、滑杆六、滑杆七、丝杠四、滑杆八；所述的单滑轨组包括驱动电机、滑杆九、丝杠五、滑杆十；所述主轴头包括刀具头、转动副五、驱动电机；所述的滑杆一与机架固连，丝杠一通过轴承与机架相连，且丝杠一与驱动电机转轴固连，滑杆二与机架固连，滑杆三与机架固连，丝杠二通过轴承与机架相连，且丝杠二与驱动电机转轴固连，滑杆四与机架固连；所述的平行滑动立柱通过滚珠丝杠螺母副一和滚珠丝杠螺母副二与平行滑轨组一相连；所述的滑杆五与平行滑动立柱固连，丝杆三通过轴承与平行滑动立柱相连，且丝杠三与驱动电机转轴固连，滑杆六与平行滑动立柱固连，滑杆七与平行滑动立柱固连，丝杆四通过轴承与平行滑动立柱相连，且丝杠四与驱动电机转轴固连，滑杆八与平行滑动立柱固连；所述的横梁通过滚珠丝杠螺母副三和滚珠丝杠螺母副四与平行滑轨组二相连；所述的滑杆九与横梁固连，丝杠五通过轴承与横梁相连，且丝杠五与驱动电机转轴固连，滑杆十与横梁固连；所述的螺母滑台通过滚珠丝杠螺母副五与单滑轨组相连，连杆一通过转动副一与螺母滑台相连，连杆二通过转动副二与连杆一相连，T型杆通过转动副三与连杆二相连，T型杆通过转动副四与动平台相连；所述主轴头通过转动副五与动平台相连，且主轴头与驱动电机转轴固连；所述的滚珠丝杠螺母副三与滚珠丝杠螺母副一和滚珠丝杠螺母副二垂直；所述的转动副一、转动副二的转动轴线平行。与现有专利技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)相比于其他加工机器人，本专利技术可对一般加工机器人难以加工的表面进行加工，工作更为灵活；本专利技术在机架结构和外形上采取与传统加工机械相似的构造设计，在不大幅改动传统加工机械机架设计的情况下，采取相应结构改进，就可以制造出新的并联加工机械，所需构件数目少，加工制造难度低，控制也极为简便。(2)本专利技术针对三个并联分支布置方式的设计使得动平台能够在工作空间以较大的偏转角度进行加工作业，极大地提高了并联主轴头的工作范围，进一步提高了整个加工机器人的加工效率，为复杂曲面的快速高精度加工提供了一种简洁可行的方案。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术实施例1和2的立体结构示意图；图2是本专利技术实施例1和2的部分结构示意图；图3是本专利技术实施例1的部分结构示意图；图4是本专利技术实施例2的部分结构示意图。图1和2中：1-机架、2-平行立柱、3-横梁、4-动平台、M-驱动电机、R-转动副、L-滑杆、BS-丝杠、H-滚珠丝杠螺母副。图3中：4-动平台、M-驱动电机、R-转动副、L-滑杆、BS-丝杠、H-滚珠丝杠螺母副、5-螺母滑台、6-连杆一、7-连杆二、8-T型杆、9-台座、10-刀具头。图4中：4-动平台、M-驱动电机、R-转动副、L-滑杆、BS-丝杠、H-滚珠丝杠螺母副、5-螺母滑台、6-连杆一、7-连杆二、8-T型杆、9-刀具头。具体实施方式实施例1：如图1、图2和图3所示，一种六自由度复杂曲面加工机器人，包括机架(1)、平行滑轨组一、滚珠丝杠螺母副一(H1)、滚珠丝杠螺母副二(H2)、平行滑动立柱(2)、滚珠丝杠螺母副三(H3)、滚珠丝杠螺母副四(H4)、平行滑轨组二、横梁(3)、动平台(4)、主轴头以及并联连接在横梁(3)与动平台(4)之间具有相同结构的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六自由度复杂曲面加工机器人，其特征在于：包括机架、平行滑轨组一、滚珠丝杠螺母副一、滚珠丝杠螺母副二、平行滑动立柱、滚珠丝杠螺母副三、滚珠丝杠螺母副四、平行滑轨组二、横梁、动平台、主轴头以及并联连接在横梁与动平台之间具有相同结构的第一、第二和第三分支；上述每个分支均包括滚珠丝杠螺母副五、单滑轨组、螺母滑台、转动副一、连杆一、转动副二、连杆二、转动副三、T型杆、转动副四、台座；所述的平行滑轨组一包括驱动电机、滑杆一、丝杠一、滑杆二、滑杆三、丝杠二、滑杆四；所述的平行滑轨组二包括驱动电机、滑杆五、丝杠三、滑杆六、滑杆七、丝杠四、滑杆八；所述的单滑轨组包括驱动电机、滑杆九、丝杠五、滑杆十；所述主轴头包括刀具头、转动副五、驱动电机；所述的滑杆一与机架固连，丝杠一通过轴承与机架相连，且丝杠一与驱动电机转轴固连，滑杆二与机架固连，滑杆三与机架固连，丝杠二通过轴承与机架相连，且丝杠二与驱动电机转轴固连，滑杆四与机架固连；所述的平行滑动立柱通过滚珠丝杠螺母副一和滚珠丝杠螺母副二与平行滑轨组一相连；所述的滑杆五与平行滑动立柱固连，丝杆三通过轴承与平行滑动立柱相连，且丝杠三与驱动电机转轴固连，滑杆六与平行滑动立柱固连，滑杆七与平行滑动立柱固连，丝杆四通过轴承与平行滑动立柱相连，且丝杠四与驱动电机转轴固连，滑杆八与平行滑动立柱固连；所述的横梁通过滚珠丝杠螺母副三和滚珠丝杠螺母副四与平行滑轨组二相连；所述的滑杆九与横梁固连，丝杠五通过轴承与横梁相连，且丝杠五与驱动电机转轴固连，滑杆十与横梁固连；所述的螺母滑台通过滚珠丝杠螺母副五与单滑轨组相连，连杆一通过转动副一与螺母滑台相连，连杆二通过转动副二与连杆一相连，T型杆通过转动副三与连杆二相连，台座通过转动副四与T型杆相连，台座固连在动平台上；所述的主轴头通过转动副五与动平台相连，且主轴头与驱动电机转轴固连；所述的滚珠丝杠螺母副三与滚珠丝杠螺母副一和滚珠丝杠螺母副二垂直；所述的转动副一、转动副二的转动轴线平行，转动副三、转动副四一起构成一个万向铰。...

【技术特征摘要】
1.一种六自由度复杂曲面加工机器人，其特征在于：包括机架、平行滑轨组一、滚珠丝杠螺母副一、滚珠丝杠螺母副二、平行滑动立柱、滚珠丝杠螺母副三、滚珠丝杠螺母副四、平行滑轨组二、横梁、动平台、主轴头以及并联连接在横梁与动平台之间具有相同结构的第一、第二和第三分支；上述每个分支均包括滚珠丝杠螺母副五、单滑轨组、螺母滑台、转动副一、连杆一、转动副二、连杆二、转动副三、T型杆、转动副四、台座；所述的平行滑轨组一包括驱动电机、滑杆一、丝杠一、滑杆二、滑杆三、丝杠二、滑杆四；所述的平行滑轨组二包括驱动电机、滑杆五、丝杠三、滑杆六、滑杆七、丝杠四、滑杆八；所述的单滑轨组包括驱动电机、滑杆九、丝杠五、滑杆十；所述主轴头包括刀具头、转动副五、驱动电机；所述的滑杆一与机架固连，丝杠一通过轴承与机架相连，且丝杠一与驱动电机转轴固连，滑杆二与机架固连，滑杆三与机架固连，丝杠二通过轴承与机架相连，且丝杠二与驱动电机转轴固连，滑杆四与机架固连；所述的平行滑动立柱通过滚珠丝杠螺母副一和滚珠丝杠螺母副二与平行滑轨组一相连；所述的滑杆五与平行滑动立柱固连，丝杆三通过轴承与平行滑动立柱相连，且丝杠三与驱动电机转轴固连，滑杆六与平行滑动立柱固连，滑杆七与平行滑动立柱固连，丝杆四通过轴承与平行滑动立柱相连，且丝杠四与驱动电机转轴固连，滑杆八与平行滑动立柱固连；所述的横梁通过滚珠丝杠螺母副三和滚珠丝杠螺母副四与平行滑轨组二相连；所述的滑杆九与横梁固连，丝杠五通过轴承与横梁相连，且丝杠五与驱动电机转轴固连，滑杆十与横梁固连；所述的螺母滑台通过滚珠丝杠螺母副五与单滑轨组相连，连杆一通过转动副一与螺母滑台相连，连杆二通过转动副二与连杆一相连，T型杆通过转动副三与连杆二相连，台座通过转动副四与T型杆相连，台座固连在动平台上；所述的主轴头通过转动副五与动平台相连，且主轴头与驱动电机转轴固连；所述的滚珠丝杠螺母副三与滚珠丝杠螺母副一和滚珠丝杠螺母副二垂直；所述的转动副一、转动副二的转动轴线平行，转动副三...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹文熬，饶坤，徐世杰，杨栋皓，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42