[发明专利]一种含有滑动球副的并联机构

说明书

一种含有滑动球副的并联机构。其包括基座、动平台、第一支链、第二支链、第三支链与复合支链，机构具有五个自由度。本发明的优点为：采用带有滑动球副的复合支链，减少了机构支链数，大幅降低了支链间发生干涉的可能性，减少了机构奇异性并增加了机构灵活度，有利于提升机构运动特性；本机构采用三条相同UPS支链，具有较好互换性，降低了制造与维护的成本，机构共采用三根伸缩杆与不可伸缩的H型杆承受载荷，使机构整体获得较高刚度；末端执行机构可安装在动平台上空间与下空间，可实现内外双工作空间，增加了机构功能性。

技术领域

本发明属于并联机构技术领域，特别是涉及一种含有滑动球副的并联机构。

背景技术

并联机构中动平台与基座间通常具有两条或两条以上支链，各支链对动平台同时进行控制，相对于串联机构具有运动学反解容易、响应速度快的特点，因此可广泛应用于机床、地下开采、医疗与生物工程等领域，所以近年来引起研究人员的广泛关注。

并联机构中研究与应用最深入与广泛的是六自由度并联机构，如经典的Stewart并联机构，但在诸多工作场景中并不需要六个自由度，从而采用六个自由度机构增加了控制难度与成本，因此少自由度并联机构在一些加工制造等工作中更为高效，其中五自由度并联机构逐渐成为研究热点，具有广泛的市场需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种含有滑动球副的并联机构。

为了达到上述目的，本发明提供的含有滑动球副的并联机构包括基座、动平台、第一支链、第二支链、第三支链与复合支链；

所述基座包括第一铰接支座、第二铰接支座、第三铰接支座、第一立柱式导轨、第二立柱式导轨和基座板；其中，第二铰接支座与第三铰接支座对称设置在基座板的表面前后部位；第一铰接支座安装在基座板的表面一侧中部，第二铰接支座与第三铰接支座的转动轴线共线，并与第一铰接支座的转动轴线相互垂直，第一铰接支座、第二铰接支座与第三铰接支座的转动轴线平行于基座板的表面；第一立柱式导轨与第二立柱式导轨的下端间隔安装在基座板的表面另一侧，并且其上的轨道面向第一铰接支座；

所述动平台包括第一球铰支座、第二球铰支座、第三球铰支座、第四铰接支座和台板；其中，第一球铰支座和第二球铰支座对称设置在台板的底面前后部位；第三球铰支座设置在台板的底面一侧中部，并且第一球铰支座、第二球铰支座与第三球铰支座的转动中心不共线；两个第四铰接支座间隔安装在台板另一侧的侧面上，并且转动轴线共线；

所述复合支链Ⅳ包括第一滑块、第二滑块、H型杆和第三球铰；其中，第一滑块的外侧面以滑动的方式安装在基座的第一立柱式导轨上而构成第一移动副，内侧面上形成有一个横向滑槽；第二滑块的外侧面以滑动的方式安装在基座的第二立柱式导轨上而构成第二移动副，内侧面上形成有一个横向滑槽；H型杆由第一连杆、第二连杆及连接杆组成，第一连杆和第二连杆平行设置且长度相同；连接杆的两端分别连接在第一连杆和第二连杆的中部；第一连杆和第二连杆的一端分别通过一个第三球铰以滑动的方式设置在第一滑块和第二滑块的横向滑槽内，另一端分别连接在动平台的两个第四铰接支座而构成两个第一转动副，并且两个第一转动副的转动轴线平行于连接杆；

所述第一支链包括第一伸缩杆、第一虎克铰和第一球铰；其中第一伸缩杆的一端通过第一虎克铰连接在基座的第一铰接支座上，另一端通过第一球铰连接在动平台的第三球铰支座上；

所述第二支链与第三支链结构相同，均包括第二伸缩杆、第二虎克铰和第二球铰；其中第二伸缩杆的一端通过第二虎克铰连接在基座的第二铰接支座或第三铰接支座上，另一端通过第二球铰连接在动平台的第一球铰支座或第二球铰支座上。

所述基座为矩形板状结构，中部设有减重孔。

所述动平台为矩形框架板状结构。

本发明提供的含有滑动球副的并联机构具有以下优点：