[发明专利]一种附加冗余圆弧滑动的大工作空间三平动并联机床

说明书

本发明公开了一种附加冗余圆弧滑动的大工作空间三平动并联机床，包括机架、圆弧模组、第一支链组、第二支链组、第三支链组、动平台、工作台；其中机架下端用地脚螺栓与地基固定；第一支链组、第二支链组、第三支链组均由三组结构相同的伸缩杆构成，圆弧模组固定于机架的主立柱中部，第一支链组、第三支链组一端分别与机架上支座、下支座相连，另一端均与动平台相连，第二支链组一端与圆弧模组相连，另一端与动平台相连，各支链组均通过两端的球铰与机架、圆弧模组或者动平台相连，从而组成空间并联闭环结构；本发明提供一种结构紧凑、运动灵活、可规避奇异位形、高刚度、快速动态响应的大工作空间三平动并联机床，适合大型工件的加工作业。

技术领域

本发明属于数控制造装备领域，特别是一种附加冗余圆弧滑动的大工作空间三平动并联机床。

背景技术

在宏大制造领域，传统的单柱式镗铣床、大型龙门铣床等一类机床由于动态性能差、精度低、机身庞大以及造价高等问题，使得大型工件的加工成本高昂。并联机床作为一种新概念机床，与传统数控机床相比有其独特的优势，而大工作空间并联机床案例并不多见。

中国专利CN105818137A公开了一种具有三维平动的并联机构，包括动平台、定平台与三组支链，该机构使用三个伺服电机同步驱动一组可伸缩支链，缺点在于该机构工作空间小，不适合大范围工作的情形。中国专利CN103240729A公开了一种空间三平动并联机械手，包括固定机架、动平台以及对称布置在固定机架与动平台之间的三条支链组，每组支链分为近架杆和远架杆，形成空间轴对称多连杆结构，局限性在于刚度较差，工作空间较小。德国Reichenbacher公司推出的Pegasus型木材加工中心，采用三组固定杆长且两端装有万向铰链的杆系，借助铰链将杆系与三块移动滑板和动平台相连，作业限于狭长的工作空间且刚度低、加工精度无法满足对金属大工件加工的要求。德国斯图加特大学与澳大利亚的昆士兰大学、挪威的阿格德学院和瑞典的ABB公司联合研究一种名为Gantry-Tau的大工作空间并联机构，该机构采用定长杆加三滑座的布局，在一个滑座有一组平行杆、一个滑座安装三根杆组成两个平行四边形、第三个滑座上装一根杆件，三条水平导轨固定在机架上，通过规划三滑座的运动使动平台从左侧空间转换到右侧空间，从而比其他并联机构有着较大的工作空间，但该机构存在两个问题：一，想要得到更大的工作空间就必须增加导轨的长度，而且该机构的横向工作范围较小；二，动平台在左右空间倒换的轨迹规划异常复杂，且可通过的路径有限。张传旭.C形龙门并联机床总体技术研究[D].南京：南京理工大学，2013，沈晓健.并联式C形龙门铣床机架结构设计与优化[D].南京：南京理工大学，2015，果金龙.C形龙门机架并联铣床刚度与动态特性研究[D].南京：南京理工大学，2015中分别公开的C形龙门并联机床，是在非对称三平动并联机构上附加冗余直线滑动形成大空间并联机床，虽然该机床的可加工的范围较常规并联机床增大，但由于冗余滑块处于两端位置时离工作台核心区域较远，使得工作空间很不规整，造成了工作空间的浪费，性能优化受到限制。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种附加圆弧滑动的大工作空间三平动并联机床。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种附加冗余圆弧滑动的大工作空间三平动并联机床，包括机架、圆弧模组、第一支链组、第二支链组、第三支链组、动平台、工作台；所述机架包括上支座、主立柱、下支座；所述圆弧模组包括第一导轨、第二导轨、滑台、滑块和支座；

所述主立柱上端安装上支座，主立柱的安装板下端安装有下支座，下支座的另一端与工作台连接；所述圆弧模组通过支座安装在主立柱上；第一导轨和第二导轨安装在支座上，滑块在第一导轨、第二导轨上做圆弧滑动，滑块通过连杆与滑台连接；

所述第一支链组、第二支链组、第三支链组的一端分别与上支座、圆弧模组的滑台、下支座相连，另一端均与动平台相连。

本发明与现有技术相比，其显著优点：