[发明专利]双偏心式三维位姿调整平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维工作平台，具体的为一种双偏心式三维位姿调整平台。

背景技术

目前应用广、最为成熟、并有商品供应的通用型工作平台，是x-y工作台和转台，x-y工作台只有二维直线运动，转台只能转动。要实现同时具有x-y工作台的二维直线运动和转台的绕z轴转动，一般是将两种工作台串联叠加起来使用。将x-y工作台和转台串联叠加的形式虽然能够实现x-y方向上的移动和绕z轴方向上的转动，但是叠加后的装置，结构变得复杂、外形尺寸增大、层次增多，从而导致装置的刚性减弱，稳定性和可靠性降低，在实际应用中常达不到使用要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双偏心式三维位姿调整平台，该双偏心式三维位姿调整平台不仅能够将x-y方向的移动和绕z轴方向的转动集成为一体，而且有效地解决了现有工作台串联叠加带来的刚性减弱，稳定性、可靠性降低和外形尺寸增大等问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

包括底座、工作台、用于驱动工作台动作的偏心驱动机构和用于工作台运动导向的工作台防转机构；

所述工作台的底面上设有与工作台上表面垂直的转轴；

所述偏心驱动机构包括旋转配合套装在所述转轴上的内偏心环，所述内偏心环上设有相对于所述转轴偏心设置的偏心段，所述偏心段上与其旋转配合套装设有外偏心环，所述底座上设有旋转配合套装在所述外偏心环上的回转支承，所述回转支承固定安装在所述底座上；

还包括用于驱动外偏心环沿着其外周壁轴线旋转的驱动机构I和用于驱动所述转轴绕其轴线旋转的驱动机构II，所述驱动机构II固定安装在所述工作台上；

所述工作台防转动机构包括止动块、固定安装在止动块内的滑杆I和固定安装在所述底座上并分别位于滑杆I两端的两组支座，每组支座上均设有滑杆II，所述滑杆I和滑杆II之间相互垂直并空间交错，且所述滑杆I和滑杆II之间设有滑块，所述滑杆I和滑杆II均滑动配合安装在所述滑块内；所述止动块和转轴之间设有离合器。

进一步，所述驱动机构I包括固定安装在所述底座上的蜗杆座I、安装在所述蜗杆座I内的蜗杆I和用于驱动蜗杆I转动的步进电机I，所述外偏心环上设有与其外周壁同轴并与所述蜗杆I啮合的涡轮I。

进一步，所述驱动机构II包括固定安装在所述工作台底面的蜗杆座II、安装在所述蜗杆座II内的蜗杆II和用于驱动蜗杆II转动的步进电机II；所述内偏心环上设有相对于所述转轴同心设置的同心段，所述同心段上套装设有与其同步转动并与所述蜗杆II啮合的涡轮II。

进一步，所述蜗杆I和蜗杆II的转轴上均设有制动器。

进一步，所述内偏心环与所述工作台底面之间设有垫套。

进一步，每组所述支座包括两个支座，且所述滑杆II的两端分别固定安装在所述支座上。

进一步，所述回转支承与所述外偏心环之间、以及所述外偏心环与所述内偏心环的偏心段之间均设有滑动轴承。

进一步，所述转轴的底部设有用于将其支撑在底座上的支撑螺母。

本发明的有益效果在于：

本发明的双偏心式三维位姿调整平台具有两种动作模式：

1）平面移动模式：此时离合器处于结合状态，止动块、滑杆I及工作台转轴三者被固定连接在一起，启动驱动机构I驱动外偏心环转动，在回转支承的作用下，外偏心环绕着回转支承的轴线（也即外偏心环外周壁的轴线）旋转，由于回转支承的轴线与转轴的轴线不共轴，则会驱动转轴绕着回转支承的轴线公转；或启动驱动机构II驱动内偏心环转动，使工作台转轴绕着内偏心环的回转中心轴转动；另外，在滑杆I和滑杆II的导向作用下，能够防止转轴自转，则工作台的运动规律为：沿着滑杆I和滑杆II限定的x-y平面移动；

在平面移动模式中，通过调整内偏心环和外偏心环之间的位置关系，可以调整工作台的运动范围，即工作台的运动范围为半径为|e₁-e₂|-(e₁+e₂)的圆环，其中e₁为内偏心环的偏心段的偏心距，e₂为外偏心环的偏心距；另外，若采用驱动机构II驱动内偏心环转动的方式来驱动工作台平面运动，其运动方位为半径为e₁的圆；当然，还可采用两种方式相结合的方式实现工作台的平面运动。