[实用新型]一种三维解耦型动力平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三维零件加工平台，特别涉及一种用于配合机床刀具夹持定位工件的新型三维解耦型动力平台。

背景技术

在本实用新型发明之前，多自由度动力平台广泛应用于生产、生活各方面，有关动力平台的大部分研究都是基于Stewart平台或者其它复杂并联机构。

但这些机构在结构上不解耦，控制困难，且工作空间有限；另外，现有的动力平台还存在的一个重要缺点是各自由度相互干涉，不能实现多自由度动作的联动，这大大影响了工作效率；此外，在控制上虽然采用液压伺服或者直流伺服，可以使液压伺服控制响应快、重量轻、尺寸小、抗负载刚性大，但是难以控制，直流伺服控制驱动性能好，运动控制精度高但输出力矩小。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服上述缺陷，设计、开发一种基于运动解耦的三维动力平台。

本实用新型的技术方案是：

一种三维解耦型动力平台，其主要技术特征在于Z、X、Y三个方向的运动通过一个主体机构来衔接，台面与主体机构之间通过平台连接部连接传动，Z轴液压缸通过螺栓与主体机构连接，Z轴液压缸的进油口、出油口设置在主体机构的侧壁上，Z轴液压缸的输出轴通过D形传动连接从动件，台面连接部与Z轴液压缸之间设置回转支承轴承，构成第一级Z轴传动；堵头通过螺栓与主体机构连接成一体，堵头末端通过D形孔与X轴液压缸的输出轴配合，正交连接件左腔容纳堵头，右腔内设置套筒和X轴液压缸，套筒通过螺栓连接在正交连接件上，套筒与端盖通过螺栓连接，套筒和主体机构之间、堵头和正交连接件之间分别设置了左、右轴承，构成第二级X轴摆动；Y轴方向上，两个承载外壳对称设置，承载外壳下部是底座，正交连接件的转动轴一端中心有D形孔，与Y轴液压缸输出轴配合传动，左承载外壳内部放置Y轴液压缸，左承载外壳与正交连接件的转动轴之间设置左轴承，Y轴液压缸的进油口、出油口开在左承载外壳的侧面上，另一端的右承载外壳中间设有右轴承，构成第三级Y轴摆动。

本结构的优点在于实现了三个方向的转动自由度，并可以达到较大的工作空间，便于对零件的加工，在控制上采用直流伺服和液压伺服相结合，克服两种方法的缺点充分利用它们的优点实现精确的运动控制和大力矩传动。

具体而言：

本实用新型提出的三维解耦型动力平台由三个摆动伺服液压缸、台面、平台连接部、挡板、主体机构、正交连接件、堵头、套筒、X轴端盖、回转支承外壳、支座、底座、轴承等部分构成。第一级转动中，台面与主体机构之间通过平台连接部连接传动，采用轴承传递支承并由挡板约束Z方向轴向平动；第二级转动中，主体机构连同整个第一级都由正交连接件来支承，堵头与主体机构通过螺栓连接一体，另一边套筒伸出端对称支承上部机构；第三级转动中，左右支承外壳对称布置，一端与支座固定，另一端采用活动连接，以方便安装，左右支撑外壳与正交连接件之间通过轴孔配合和轴承实现转动自由度。

三级转动分别由三只摆动伺服液压缸驱动，液压缸输出轴与各自的从动部件呈D形配合传动，省去了复杂的传动装置。每只液压缸都集成了一个直流电机，电机与液压缸一起作为一个模块内置于整个平台内部，达到整体结构紧凑的效果。液压缸的进出油口分别进行了详细设计，放置在非干涉面上，排除了对动作的干涉影响。

在以上结构设计的基础上，通过直流电机驱动摆动液压缸的伺服阀芯转动，控制阀口的开闭，驱动输出轴的转动，并通过输出轴端的电磁编码盘反馈输出轴的实际转动角度信息，再由控制计算机向直流电机发出补偿信号进行角度补偿。

本实用新型基于解耦理论，三维转动自由度的轴线相交于一点，通过摆动液压缸内置化和其他的结构优化避免了各自由度之间的动作干涉，获得了较大的工作空间也使得三维转动真正实现独立。

附图说明

图1——本实用新型整体结构立体示意图。

图2——本实用新型整体结构主视剖面图。

图3——本实用新型整体结构左视剖面图。

图4——本实用新型俯视剖面图。

图5——内置液压缸剖面图之一。

图6——内置液压缸剖面图之二。

图7——内置液压缸剖面图之三。

图8——内置液压缸剖面图之四。

图9——内置液压缸剖面图之五。

具体实施方式

如图1所示：

为本实用新型三维解耦型动力平台的整体结构。从图中可以看出，整个三维解耦型动力平台结构按自由度分成三级，第一级是Z轴转动，第二级为X轴摆动，第三级为Y轴摆动。为方便控制，三级转动采用相同的摆动伺服液压缸。

如图2所示：