[发明专利]具有两维转动和两维移动的非完全对称的四自由度空间并联机构无效
申请号: | 201110161102.8 | 申请日: | 2011-06-15 |
公开(公告)号: | CN102240911A | 公开(公告)日: | 2011-11-16 |
发明(设计)人: | 李永刚;张二江;阎兵 | 申请(专利权)人: | 天津职业技术师范大学 |
主分类号: | B23Q1/50 | 分类号: | B23Q1/50 |
代理公司: | 天津盛理知识产权代理有限公司 12209 | 代理人: | 董一宁 |
地址: | 300222 天*** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 具有 转动 移动 完全 对称 自由度 空间 并联 机构 | ||
技术领域:
本发明属于并联机构学领域,尤其是涉及一种具有两维转动和两维移动的非完全对称的四自由度空间并联机构。
背景技术:
随着并联机构学的兴起,并联机构在数控机床、机器人、医科手术等领域的应用范围越来越广,主要原因是并联机构具有刚度高、承载能力强、动态性能好、误差累积小、结构紧凑等优点。目前,应用最广泛的并联机构的自由度为三自由度或六自由度,研究并应用四自由度的并联机构很少,且公开发表的四自由度并联机构大多数实现的是三维平动和一维转动,实现两维转动和两维移动的四自由度并联机构非常少。驱动装置大多数采用的是各支链中的移动副,增加了传动转换装置,降低了整体机构的刚度,并且驱动电机安装在各支链上,增加了整体机构的转动惯量。
发明内容:
本发明的目的在于设计一种具有两维转动和两维移动的非完全对称的四自由度空间并联机构,该机构采用转动副驱动装置,并将驱动电机安装在固定架上,克服了上述提到的现有四自由度并联机构存在的问题。
如上构思,本发明的技术方案是:一种具有两维转动和两维移动的非完全对称的四自由度空间并联机构,包括定平台和动平台,其特征在于:定平台和动平台之间连接四条支路,第一条支路和第三条支路的连接组合方式相同,各杆件之间依次通过第一转动副、第二转动副和球铰链将定平台与动平台连接起来;第二条支路和第四条支路的连接组合方式相同,各杆件之间依次通过第一转动副、万向铰和球铰链将定平台与动平台连接起来;动平台底部装有可驱动动平台垂直旋转的可装卸的电机。
上述第一条支路和第三条支路为约束支路,均由上、下两个连杆连接组成,其中下连杆的一端通过第一转动副和定平台相连,另一端通过第二转动副和上连杆的一端相连,上连杆的另一端通过球铰链和动平台相连。
上述第二条支路和第四条支路为非约束支路,均由上、下两个连杆连接组成,其中下连杆的一端通过转动副和定平台相连,另一端通过万向铰和上连杆的一端相连,上连杆的另一端通过球铰链和动平台相连。
上述第二条支路和第四条支路关于第一条支路和第三条支路组成的平面对称;第一条支路和第三条支路关于第二条支路和第四条支路组成的平面对称。
上述四条支路中作为整个机构驱动装置的四个第一转动副均匀的分布在定平台的四周,并分别与四个驱动电机连接。
上述第一条支路中转动副的轴线(1a,1b)和第三条支路中转动副的轴线(3a,3b)相互平行;第二条支路中转动副的轴线(2a)和第四条支路中转动副的轴线(4a)相互平行且正交于第一、第三支路中的转动副轴线。
上述第二条支路中万向铰的轴线(2b)分别与转动副轴线(2a)及万向铰的另一轴线(2c)正交;第四条支路中万向铰的轴线(4b)分别与转动副轴线(4a)及万向铰的另一轴线(4c)正交。
上述四条支路与动平台连接的球铰链用三个等效的转动副来替代,其中,球铰链的一条轴线与各支路连杆的轴线平行;球铰链的一条轴线在动平台平面内,且均匀分布在动平台的四个周边上;球铰链的另一轴线分别垂直于各自的前两个轴线组成的平面。
上述动平台上安装有刀具装夹装置。
本发明具有如下的优点和积极效果:
1、结构简单紧凑,便于制造及安装。
2、本发明构件种类少、装配简单且驱动装置简单且易于控制。
3、本发明整体转动惯量小,动态运动特性好。
4、本发明可使动平台具有两维移动和两维转动的输出。如有需要,配合动平台下端
面的可装卸的电机,使动平台上的刀具增加一维转动输出。
附图说明
图1为本发明并联机构的三维等轴侧视图;
图2为本发明并联机构的主视图;
图3为本发明并联机构的侧视图。
图中:1.第一条支路,2.第二条支路,3.第三条支路,4.第四条支路,5.动平台,6.刀具装夹装置,7.可选择电机,8.定平台,A.万向铰,C.等效球铰链,11.第一条支路的下连杆,12.第一条支路的上连杆,21.第二条支路的下连杆,22.第二条支路的上连杆,31.第三条支路的下连杆,32.第三条支路的上连杆,41.第四条支路的下连杆,42.第四条支路的上连杆,1a.支链一的第一转动副的轴线,2a.支链二的转动副轴线,3a.支链三的第一转动副轴线,4a.支链四的转动副轴线,1b.支链一的第二转动副轴线,2b.支链二万向铰的第一轴线,3b.支链三的第二转动副轴线,4b.支链四万向铰的第一轴线,2c.支链二万向铰的第二轴线,4c支链四万向铰的第二轴线。
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