[发明专利]一种用于运动补偿的三自由度并联机构

说明书

本发明提供一种用于运动补偿的三自由度并联机构，包括上平台及运动补偿装置，其特点是：运动补偿装置包括3个驱动分支、2个限位分支及机架，3个驱动分支和2个限位分支分别与上平台底面和机架连接，3个所述驱动分支结构相同，每个驱动分支上下的连接端均有三个自由度，驱动分支上安装有直线驱动系统，直线驱动系统中包括直线驱动装置和直线驱动装置伸缩的伺服阀。2个限位分支均由限位缸和球铰组成，2个限位分支的上端均通过球铰与上平台的中间底面铰接，1个限位分支的限位缸通过转动轴与机架连接，可在上平台的中间平面上绕转动轴旋转，另一个限位分支的限位缸固定在机架上。其结构简单、紧凑、造价较低，且使用便捷。

技术领域

本发明属于浮式海洋平台装置制造技术领域，具体说是一种用于运动补偿的三自由度并联机构。

背景技术

随着我国海洋石油事业的发展，大量浮式海洋平台装置被应用于海洋石油开发的各个过程，如半潜钻井平台、钻井船、FPSO等。上述海洋平台在海洋环境的荷载下会产生六个自由度的复杂运动，对平台上的设备和人员产生复杂影响，对相关平台上作业带来安全隐患。平台上安装运动补偿装置是解决该问题的有效方案。目前，运动补偿装置主要采用的是六自由度的补偿机构，但是六自由度的并联机构具有控制复杂，成本高，占地空间较大等缺点，不利于运动补偿装置的设计，并且实际海洋平台的主要运动来自于横摇、纵摇和垂荡三个方向，因此，为了克服六自由度并联机构应用于海洋运动补偿装置的不足，亟待设计一种少自由度的并联机构，能够满足浮式海洋平台装置运动补偿的要求。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的上述问题，提供一种用于运动补偿的三自由度并联机构，其结构简单、紧凑、造价较低，且使用便捷。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于运动补偿的三自由度并联机构，包括上平台及运动补偿装置，其特征在于，所述运动补偿装置包括3个驱动分支、2个限位分支及机架，所述上平台底面与3个所述驱动分支和2个限位分支连接，3个所述驱动分支和2个所述限位分支均与所述机架连接，3个所述驱动分支结构相同，其中，2个所述驱动分支为关于所述上平台的中间平面对称分布，且运动平面平行，另一个所述驱动分支与所述上平台的中间平面重合，每个所述驱动分支上下的连接端均有三个自由度，所述驱动分支上安装有直线驱动系统，所述直线驱动系统包括直线驱动装置和控制所述直线驱动装置伸缩的伺服阀，所述直线驱动装置为液压缸, 所述液压缸驱动机构由轴套、液压杆、液压缸体、液压缸底座及电转换器组成，由电转换器接收来自PLC补偿系统的电信号并传输给伺服阀，并由伺服阀控制液压杆伸缩；2个所述限位分支均由限位缸和球铰组成，2个所述限位分支的上端均通过球铰与所述上平台的中间底面铰接，其中，1个所述限位分支的限位缸通过转动轴与所述机架连接，可在上平台的中间平面上绕转动轴旋转，另一个所述限位分支的限位缸固定在所述机架上。

对上述技术方案的改进：所述机架上固定有等边三角形分布的3个驱动分支下基座，所述的上平台底面上设置3个驱动分支上基座，所述3个驱动分支上基座与所述机架上的3个驱动分支下基座的位置上下一一对应，每个所述驱动分支上下两端分别通过关节轴承与对应的驱动分支上基座和驱动分支下基座连接。

对上述技术方案的进一步改进：所述机架包括与所述上平台平行的底框架和竖直固定在所述底框架中部的立式框架，所述立式框架由两根立柱和一条顶板构成，所述顶板纵向水平设置在两根所述立柱的上端，所述顶板上设置限位缸座、限位缸孔，所述的上平台底面上固定有两个限位分支基座，两个所述限位分支基座分别与下方的所述限位缸座及限位缸孔的位置上下对应，1个所述限位分支的限位缸通过转动轴与所述顶板上的限位缸孔活动连接，另一个所述限位分支的限位缸固定在所述顶板的限位缸座上，2个所述限位分支上端均通过球铰与所述的上平台底面对应的限位分支基座铰接。

对上述技术方案的进一步改进：3个所述驱动分支下基座分别设置在所述底框架的左右边框及前边框上。