[實用新型]直線電機驅動的Z－A兩自由度并聯主軸平臺

無效

• 申請號: 200720169593.X
• 申請日: 2007-07-06
• 公開（公告）號: CN201052577Y
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 劉強;陳靜;陳華偉;袁松梅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23Q1/48
• 分類號: B23Q1/48;B23Q1/26
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司
• 代理人: 王順榮

(一)技術領域：

本實用新型涉及一種用于并聯機床中由直線電機驅動的Z-A兩自由度并聯主軸平臺，屬于機械工程。

(二)背景技術：

并聯機床，又稱虛(擬)軸機床是20世紀90年代中期問世的新型數控加工設備。自第一臺完全六自由度并聯機床在美國推出以來，各國都相繼推出了各式的并聯機床原型樣機。由于多自由度并聯機床存在運動學建模復雜、運動耦合和加工精度較低等諸多不足，而且在許多情況下用戶并不需要六自由度機床，低于六自由度即可滿足實際加工要求。因此，少自由度并聯機床已成為當前并聯機床的研究熱點。并聯機床與傳統機床相比具有結構簡單、剛度高、承載能力強、動態特性好等諸多優點，但也存在作業空間小、作業空間中的運動干涉和奇異等缺點。同時，并聯機床的并聯主軸偏轉范圍較小也是個問題，一般在30°～60°范圍內。

(三)實用新型內容：

本實用新型的目的是提供一種直線電機驅動的Z-A兩自由度并聯主軸平臺，該并聯主軸平臺兼有并聯機構的諸多優點，同時A軸偏轉可達±90°。該并聯主軸平臺由直線電機直接驅動，應用于少自由度并聯機床中，可實現較大的作業空間，且在運動過程中無運動干涉和運動奇異產生。

本實用新型的一種直線電機驅動的Z-A兩自由度并聯主軸平臺，由靜平臺1、立柱2、直線電機動子3和直線電機定子4、自鎖裝置、兩個移動副組件、兩個旋轉副組件A?12、兩個連桿組件13、一個伸縮桿組件、三個旋轉副組件B16、動平臺組件17和主軸部件18組成；其中：

該靜平臺1是一個長方形的平面，用于定位和固定立柱2及摩擦柱8；在其中心位置有一圓形孔，用于安裝固定伸縮桿組件；

該立柱2是一個U型槽狀整體部件，槽底部用于安裝固定直線電機定子4，槽頂部兩邊用于安裝固定直線導軌9；

該直線電機定子4固定安裝在立柱2上，直線電機動子3直接與移動副組件相連，構成直線電機直接驅動系統；

該自鎖裝置是一組由單作用壓出型氣缸6、氣缸座5、摩擦片7和摩擦柱8組成的摩擦支承系統，氣缸為一種單作用壓出型氣缸，均勻分布在移動副組件的四角；摩擦片7為一種耐磨材料，直接與氣缸活塞桿相連；

該移動副組件由直線導軌9、滑塊10和運動基座11組成，直線導軌9固定在立柱2上，運動基座11與滑塊10相連，可沿導軌作Z軸往復移動；

該旋轉副組件是一對回轉部件，能繞其自身軸線進行360°旋轉；旋轉副組件A和旋轉副組件B結構相同，區別就是各自回轉半徑大小不同；

該連桿組件13是一個近似V型的板狀部件，其兩端焊接有與旋轉副組件A?12和旋轉副組件B?16相配合的回轉軸，從而構成一個整體部件；

該伸縮桿組件由伸縮桿14和一個U型撥叉15組成，U型撥叉15頂部直接與伸縮桿14固定連接，U型口兩端與旋轉副組件B?16配合，能繞其軸線回轉；

該動平臺組件17是一個幾何對稱的多邊形平臺，上面設有安裝螺紋孔；

該主軸部件18可采用交流伺服電主軸，也可采用交流變頻電主軸。

上述部件間的結構連接關系是：兩個立柱2平行對置分布，分別與靜平臺1連接固定；兩個移動副組件平行對置于兩立柱2上，兩個連桿組件13兩端通過旋轉副組件A?12和旋轉副組件B?16分別與移動副組件和動平臺組件17相連，從而構成2-PRR(P-移動副，R-旋轉副)支鏈；伸縮桿組件一端固定在靜平臺的中心位置，另一端通過旋轉副組件B?16與動平臺組件17相連，從而對動平臺組件17起到輔助支承和冗余約束作用；主軸部件18安裝在動平臺組件17上；動平臺組件17帶動主軸部件18在冗余約束作用下，可相對靜平臺作Z軸移動和進行A軸偏轉。

本實用新型一種直線電機驅動的Z-A兩自由度并聯主軸平臺，其優點是：Z-A兩自由度并聯主軸平臺既有并聯機構進給速度快、剛度高、承載能力強的優點，同時還具有A軸偏轉范圍大的優點，可達±90°。另外，其它一些結構特點是：基于直線電機直接驅動技術，該并聯主軸平臺能獲得較高的運動速度、加速度和精度；增加伸縮桿組件連接，提高了該并聯主軸平臺的結構剛性，并消除了運動奇異；當移動副組件沿Z軸完全同步運動時，可實現該主軸平臺的重心驅動，有效地抑制了主軸在高速運動時的振動問題。

(四)附圖說明：

圖1為本實用新型的立體結構示意圖。

圖2為本實用新型的主視圖。

圖3為本實用新型的仰視圖。

圖4為本實用新型的左視圖。

圖5為本實用新型的A-A向剖視圖。

圖中標號及符號說明如下：

1靜平臺??????????2立柱??????????3直線電機動子