灵巧回转多轴工作台制造技术

本实用新型专利技术涉及一种实现灵巧回转多轴工作台。采用双自由度转动工作台结构：第一、二组传动机构均安装在机架上，第二组的电机、系杆安装在机架上，系杆上安装行星齿轮并与圆锥齿轮啮合，行星齿轮上安装工作台并构成同一个构件；或三自由度转动工作台的结构：第一、二组传动机构均安装在机架上，第二组系杆上安装行星齿轮、圆盘，其上有隔板，行星齿轮与圆锥齿轮啮合，第三组由电机、轴、工作台组成，隔板上装电机并连接轴，轴连接工作台。解决了现有串联开链转动结构结构刚性弱、承载能力小、速度慢等缺点。具有转动角度大、操作空间大、占用空间小，消除了机构偶合现象，有利实时控制，且结构简单、成本低，提高效率。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种机械装置，特别涉及一种实现灵巧回转多轴工作台。
技术介绍
在本技术专利技术之前，目前的回转多轴工作台，是采用串联开链转动结构，有结构刚性弱、承载能力小、响应速度慢的缺点；如申请号为CN200420060015.9的数控机床用回转工作台。
技术实现思路
本技术的目的就在于克服上述缺陷，设计、研制一种工作空间大且刚度好，并且控制简便的新型灵巧回转多轴工作台。本技术的技术方案是灵巧回转多轴工作台，其主要技术特征在于双自由度转动工作台结构或三自由度转动工作台结构，双自由度转动工作台结构第一组传动机构电机1、圆锥齿轮4安装在机架3上，第二组传动机构电机8、系杆5安装在机架3上，系杆5上安装行星齿轮9，行星齿轮9与圆锥齿轮4啮合，行星齿轮9上安装工作台10，行星齿轮9与工作台10构成同一个构件；或三自由度转动工作台的结构第一组传动机构电机1、圆锥齿轮4安装在机架3上，第二组传动机构电机8、系杆5安装在机架3上，系杆5上安装行星齿轮9、圆盘11，行星齿轮9与圆锥齿轮4啮合，在星齿轮9、圆盘11上安装隔板13，第三组传动机构由电机14、轴12、工作台10组成，隔板13上装电机14，电机14连接轴12，轴12连接工作台10。本技术优点和效果在于灵巧回转多轴工作台转动角度大、操作空间大、结构占用空间小，消除了严重的机构偶合现象，有利于实时控制，广泛运用于加工、测试、装配等领域，是工业生产的重要部件。本技术结构简单、成本低，提高效率。附图说明图1——本技术的双自由度转动工作台原理示意图。图2——本技术运动关系示意图。图3——本技术的三自由度转动工作台原理示意图。图4——本技术的三自由度转动工作台第三组传动结构示意图。图5——本技术的三自由度转动工作台的第三组传动和工作台联结示意图。具体实施方式实施例1如图1、图2所示的双自由度转动工作台结构第一组传动机构包括电机1、减速器2、圆锥齿轮4均安装在机架3上，电机1通过减速器2驱动圆锥齿轮4旋转；第二组传动机构包括电机8、减速器7、圆锥齿轮6和系杆5均安装机架3上，电机8通过减速器7驱动系杆5旋转，系杆5上安装行星齿轮9，行星齿轮9和圆锥齿轮4、圆锥齿轮6相啮合，行星齿轮9上安装工作台10，且行星齿轮9和工作台10为同一个构件。增加减速器可在同样的电机输出功率下增加力矩。增加圆锥齿轮6可以增加关节的刚性。动坐标系O1X1Y1Z1的建立如下以圆锥齿轮4的轴线为Z1轴，圆锥齿轮9的回转轴线为X1轴，Z1轴和X1轴的交点为坐标原点O1，原点O1也是共轭球心C，用右手法则确定Y1轴。双自由度转动工作台的运动原理如下当第二组传动机构的电机8不旋转时，系杆5静止，电机1通过减速器2驱动圆锥齿轮4旋转，圆锥齿轮4驱动圆锥齿轮9绕过共轭球心C的坐标X1轴旋转；当第一组传动机构的电机1不旋转时，电机8通过减速器7驱动系杆5旋转，系杆5驱动圆锥齿轮9做如下的运动，运动关系如图2所示，圆锥齿轮4不旋转，ω9，5为圆锥齿轮9相对于系杆5的运动，方向如图2所示，这时，圆锥齿轮9的运动ω9由两个运动合成，即绕过共轭球心C的X1轴的ω9，5和绕过共轭球心C的Z1轴的ω5，方向如图2所示，其中ω5＝ω9，5tanβ2，所以回转构件10的转动为两个运动合成，即绕过共轭球心C的X1轴的ω9，5和绕过共轭球心C的Z1轴的ω5；当电机1、电机8联动时，即第一组、第二组传动机构电机均工作时，回转构件10的转动为绕过球心C的X1和Z1轴的空间复合转动。实施例2 如图2、图3、图4、图5所示的是三自由度转动工作台结构第一组传动机构包括电机1、减速器2、圆锥齿轮4，均安装在机架3上；第二组传动机构包括电机8、减速器7、锥齿轮6、支架5，也均安装在机架3上，圆锥齿轮9、圆盘11安装在支架5上；隔板13包括隔板13-1、隔板13-2，安装在圆锥齿轮9和圆盘11上，并构成同一个活动构件；第三组传动机构包括电机14、减速器15、轴12、工作台10，电机14、减速器15安装在隔板13-1上，减速器15连接并驱动轴12，从而带动工作台10的运动。当电机8和电机14不运动时，即第二组、第三组传动机构电机停止工作时，支架5静止，电机1通过减速器2驱动圆锥齿轮4旋转，圆锥齿轮4驱动圆锥齿轮9产生绕通过共轭球心C的X1轴旋转，从而带动工作台10绕共轭球心C的X1轴旋转。当电机1和电机14不旋转时，即第一组、第三组传动机构电机停止工作时，其运动关系如图2所示，圆锥齿轮4不旋转，ω9，5为圆锥齿轮9相对于系杆5的运动，方向如图2所示，这时，圆锥齿轮9的运动ω9由两个运动合成，即绕过共轭球心C的X1轴的ω9，5和绕过共轭球心C的Z1轴的ω5，方向如图2所示，其中ω5＝ω9，5tanβ2，所以回转构件10的转动为两个运动合成，即绕过共轭球心C的X1轴的ω9，5和绕过共轭球心C的Z1轴的ω5；此时，工作台10的回转速度等于圆锥齿轮9的转动速度。当电机1、电机8不旋转时，也即第一组、第二组传动机构电机停止工作时，电机14通过减速器15带动轴12绕Y1轴旋转，从而带动工作台10绕共轭球心C的Y1轴旋转。当电机1、电机8、电机14联动时，即第一组、第二组、第三组传动机构电机均工作时，工作台10产生绕过球心C的空间复合转动，工作台10的三轴旋转，均绕共轭的球心C。没有减速器，则驱动力矩取决于电机的输出力矩。有了减速器，则第一、二、三组传动机构就可以在同样的电机输出功率下，增加驱动力矩。有了隔板13-2，可以增加本技术的刚性。权利要求1.灵巧回转多轴工作台，其特征在于双自由度转动工作台结构或三自由度转动工作台结构，双自由度转动工作台结构第一组传动机构电机(1)、圆锥齿轮(4)安装在机架(3)上，第二组传动机构电机(8)、系杆(5)安装在机架(3)上，系杆(5)上安装行星齿轮(9)，行星齿轮(9)与圆锥齿轮(4)啮合，行星齿轮(9)上安装工作台(10)，行星齿轮(9)与工作台(10)构成同一个构件；或三自由度转动工作台结构第一组传动机构电机(1)、圆锥齿轮(4)安装在机架(3)上，第二组传动机构电机(8)、系杆(5)安装在机架(3)上，系杆(5)上安装行星齿轮(9)、圆盘(11)，行星齿轮(9)与圆锥齿轮(4)啮合，在星齿轮(9)、圆盘(11)上安装隔板(13)，第三组传动机构由电机(14)、轴(12)、工作台(10)组成，隔板(13)上装电机(14)，电机(14)连接轴(12)，轴(12)连接工作台(10)。2.根据权利要求1所述的灵巧回转多轴工作台，其特征在于第二组传动机构中设置圆锥齿轮(6)，圆锥齿轮(6)与行星齿轮(9)啮合。3.根据权利要求1或2所述的灵巧回转多轴工作台，其特征在于双自由度转动工作台第一组传动机构电机(1)通过减速器(2)与圆锥齿轮(4)连接，第二组传动机构电机(8)通过减速器(7)与系杆(5)连接；三自由度转动工作台第一组传动机构电机(1)通过减速器(2)与圆锥齿轮(4)连接，第二组传动机构电机(8)通过减速器(7)与系杆(5)连接，第三组传动机构由电机(14)通过减速器(15)与轴(12)连接。专利摘要本技术涉及一种实现灵巧回转多轴工作台。采用双自由度转动工作台结本文档来自技高网...

【技术保护点】
灵巧回转多轴工作台，其特征在于双自由度转动工作台结构或三自由度转动工作台结构，双自由度转动工作台结构：第一组传动机构电机（１）、圆锥齿轮（４）安装在机架（３）上，第二组传动机构电机（８）、系杆（５）安装在机架（３）上，系杆（５）上安装行星齿轮（９），行星齿轮（９）与圆锥齿轮（４）啮合，行星齿轮（９）上安装工作台（１０），行星齿轮（９）与工作台（１０）构成同一个构件；　　　　或　　　　三自由度转动工作台结构：第一组传动机构电机（１）、圆锥齿轮（４）安装在机架（３）上，第二组传动机构电机（８）、系杆（５）安装在机架（３）上，系杆（５）上安装行星齿轮（９）、圆盘（１１），行星齿轮（９）与圆锥齿轮（４）啮合，在星齿轮（９）、圆盘（１１）上安装隔板（１３），第三组传动机构由电机（１４）、轴（１２）、工作台（１０）组成，隔板（１３）上装电机（１４），电机（１４）连接轴（１２），轴（１２）连接工作台（１０）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜铭，周建华，李益民，李鹭扬，宋爱平，朱永伟，张帆，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]