[发明专利]一种具有规避奇异特性的冗余驱动并联机床执行机构

说明书

本发明涉及一种并联机构，具体涉及一种具有可以规避奇异的冗余驱动并联机床执行机构。包括固定平台、第一驱动支链、第二驱动支链、冗余驱动支链、运动平台以及主轴刀头组件。该机构具有Z向的移动行程，X、Y向的转动运动，其中，连接输出杆的两个驱动支链为冗余驱动输入，由冗余驱动支链调节刀头部分转动姿态来规避奇异位置，从而使得刀头部分转动具有较大的加工范围。第一驱动支链和第二驱动支链的结构相同，且第一驱动支链、第二驱动支链和冗余驱动支链成圆周性120度对称布置。本发明提出的具有规避奇异特性的冗余驱动并联机床的执行机构具有灵活性高、加工范围大、刚度高、能够适用于机床复杂空间曲面的高精度加工领域。

技术领域

本发明涉及一种并联机床机构，具体涉及一种具有可以规避奇异的冗余驱动并联机床执行机构。该机构可用于高精度机床加工，异型结构复杂曲面自由加工等。

背景技术

针对机床加工领域复杂空间曲面的高精度加工问题，目前部分还采用手工后处理的方式，这样会带来加工成本高，生产周期长的问题，且加工质量受限于工人技术的熟练程度，高精度的加工难以得到保证；传统的串联式机床虽具有工作空间大的优点，而在工业中得到应用，但由于其结构为串联式相连接，作为机床输出端的刀具加工部分受到误差累积的影响而精度下降，整体刚度较低。另外，各级电机进行串联式连接，使得刀具加工部分的动态响应速度变低，难以满足制造装备领域的需求；在此背景下，以并联机构作为本体机构的并联机床开始应用于加床加工中，其具有精度高，刚度大，累计误差小，动态响应快等优点，使其易于实现高速和高精密加工，弥补了传统机床的不足。在现代工业机床应用中，要求机床机构具有更高的性能，即高速、高负载、高精度以及高安全性的要求，而满足高性能要求的实现是并联机构构型设计和制造的难题。传统的并联机床机构，在输出端的刀具加工部分会受到并联机构自身结构限制，使其转角范围较小，加工的零件尺寸范围小，使得加工效率很低。同时，由于存在奇异位型，使得机构安全性能存在隐患，无法满足高安全性的要求。

鉴于机床加工领域高速、高负载、高精度以及高安全性的需求，选择刚度高、姿态能力强的并联机构作为机床加工中的执行机构，为提高效率和精度而完成复杂曲面的加工，获得刚度高、工作空间大、灵活性能好的新型并联机构具有非常重要的意义。而冗余驱动的添加，能够提高并联机床机构的运动和动力学的性能，其中刚度性能和规避奇异后的灵巧性能的提高尤为明显。因此，发明一种具有规避奇异特性的冗余驱动并联机床为机床加工领域复杂空间曲面的高精度加工问题提供良好的解决方案。

发明内容

针对机床加工领域高效率和高精度的任务需求，本发明提出了一种具有规避奇异特性的冗余驱动并联机床执行机构，该机构具有Z向的移动行程，X、Y向的转动运动，由冗余驱动支链调节刀头部分转动姿态来规避奇异位置，从而使得刀头部分转动具有较大的加工范围，且该并联机构由于冗余驱动特性的引入，使该机构具有了良好的运动和动力学性能，能够满足机床加工领域复杂空间曲面的高精度加工的需求。

本发明提出的一种具有规避奇异特性的冗余驱动并联机床执行机构，其包括固定平台、第一驱动支链、第二驱动支链、冗余驱动支链、运动平台以及主轴刀头组件，其特征在于：所述固定平台包含一个固定支架、四个相同的驱动支链支撑板以及两个相同的冗余驱动支链支撑板。其中第一驱动支链支撑板和第二驱动支链支撑板的一端分别与第一驱动支链上的电机外壳进行连接。第一驱动支链支撑板和第二驱动支链支撑板的另一端与固定支架连接。第三驱动支链支撑板和第四驱动支链支撑板的一端分别与第二驱动支链上的电机外壳进行连接。第三驱动支链支撑板和第四驱动支链支撑板的另一端与固定支架连接。第一冗余驱动支链支撑板和第二冗余驱动支链支撑板的一端分别与冗余驱动支链上的第一电机外壳和第二电机外壳进行连接。第一冗余驱动支链支撑板和第二冗余驱动支链支撑板的另一端与固定支架连接。