[发明专利]一种基于并联模块的多轴联动装置

说明书

技术领域

本发明属于机械制造领域，特别涉及一种能够应用于数控装置制造领域的基于并联模块的多轴联动装置。

背景技术

并联机构是指由两个或多个运动学支链构成的闭环机构，因其结构紧凑容易实现模块化，又将其称为并联模块。相对于传统的串联机构，并联机构还具有以下优点：单位重量上承载能力大、运动部件质量小、易于实现高速运动等。近年来，少自由度并联机构(自由度数少于六自由度的并联机构)由于容易实现较大工作空间(尤其是转动工作空间)、运动学简单的特性而越来越受到研究者的重视和青睐，四自由度并联机构是少自由度并联机构中非常重要的一类。比较具有代表性的如法国学者Pierrot提出的H4构型，实现三个移动和一个转动自由度，成功应用在包装生产线上实现散乱物料的快速抓放操作。在机械加工领域，法国学者提出了Lambda-Quadriglide四自由度并联机构，同样可实现三个移动和一个转动自由度，并开发了物理样机。但在机械加工领域此类成功应用案例并不多，主要原因在于具有实用价值的此类并联机构的构型综合非常具有挑战性，通常会由于球铰的大量引入和使用而给加工制造增加难度，降低了工程可实施性，因此，如何避免或减少球铰的使用成为解决上述问题的关键。

在机械加工领域，现代零部件的设计和加工工艺越来越复杂，对现代加工设备的转动灵活性提出了更高的要求。为了满足一定的加工柔性，通常要求加工设备能够实现立卧转换加工，表现在机构构型上则要求机构的转动输出能力至少达到90度，这对并联机构来说是一个很大的挑战。在以往的一些基于少自由度并联机构的混联装置的成功应用案例中：Tricept五轴混联加工中心通过串联A／C关节摆头实现了高转动输出、由德国DS Technology公司研制的基于Sprint Z3三自由度并联主轴头的Ecospeed五轴混联加工中心，其转动输出能力在±40。左右，不能实现立卧转换。

鉴于此，本发明提出了一种不采用球铰且具有高转动输出能力的新型多轴联动装置，能够实现立卧转换加工，可实现四轴到五轴的联动控制。

发明内容

本发明的目的是为复杂自由曲面零部件的多轴联动加工以及一次装卡五面加工提供更好的原理构型及解决方案，提出一种不采用球铰且能实现高转动输出的新型多轴联动装置。本发明提出的一种基于并联模块的多轴联动装置可实现四轴到五轴的联动控制。

本发明提出的一种基于并联模块的多轴联动装置，包括一个安装执行器的动平台、定平台和U型架，以及连接所述定平台和U型架之间的结构相同的第一、第二和第三支链，连接所述动平台和定平台之间的第四支链；所述第一、第二、第三和第四支链均含有一个主动驱动的运动副；其特征在于：所述第一、第二和第三支链分别与定平台和U型架连接，U型架通过转动副与动平台连接，所述第四支链与定平台和动平台连接，形成一个空间并联闭环机构，该空间并联闭环机构通过四个输入运动驱动动平台运动，实现三个移动自由度和一个转动自由度；该装置还可包括一个环形导轨或一个安装被加工工件的工作台，所述空间并联闭环机构与该环形导轨或工作台构成一个多轴联动装置，该装置可实现多达五轴的联动控制。

本发明的特点及技术效果

本发明的一种基于并联模块的多轴联动装置，采用四个支链的结构形式构成空间四自由度闭环并联机构，通过四个输入驱动动平台运动，实现三个移动自由度和一个转动自由度，其动平台可实现较大的转动输出能力是该机构的一个突出优点，结合环形导轨或旋转工作台，采用混联的结构形式获得了多达五轴的联动控制，可实现对复杂自由曲面类零件的一次装卡五面加工。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明实施例3的结构示意图。

具体实施方式

本发明的一种基于并联模块的多轴联动装置结合附图及实施例详细说明如下：