[實用新型]一種三維解耦型動力平臺

無效

• 申請號: 200820184856.9
• 申請日: 2008-09-01
• 公開（公告）號: CN201275688Y
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 周驥平;朱興龍;周贊;劉靜;魏孝斌;倪厚強
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: B23Q1/25
• 分類號: B23Q1/25
• 代理公司: 南京中新達專利代理有限公司
• 代理人: 孫 鷗

技術領域

本實用新型涉及一種三維零件加工平臺，特別涉及一種用于配合機床刀具夾持定位工件的新型三維解耦型動力平臺。

背景技術

在本實用新型發明之前，多自由度動力平臺廣泛應用于生產、生活各方面，有關動力平臺的大部分研究都是基于Stewart平臺或者其它復雜并聯機構。

但這些機構在結構上不解耦，控制困難，且工作空間有限；另外，現有的動力平臺還存在的一個重要缺點是各自由度相互干涉，不能實現多自由度動作的聯動，這大大影響了工作效率；此外，在控制上雖然采用液壓伺服或者直流伺服，可以使液壓伺服控制響應快、重量輕、尺寸小、抗負載剛性大，但是難以控制，直流伺服控制驅動性能好，運動控制精度高但輸出力矩小。

發明內容

本實用新型的目的就在于克服上述缺陷，設計、開發一種基于運動解耦的三維動力平臺。

本實用新型的技術方案是：

一種三維解耦型動力平臺，其主要技術特征在于Z、X、Y三個方向的運動通過一個主體機構來銜接，臺面與主體機構之間通過平臺連接部連接傳動，Z軸液壓缸通過螺栓與主體機構連接，Z軸液壓缸的進油口、出油口設置在主體機構的側壁上，Z軸液壓缸的輸出軸通過D形傳動連接從動件，臺面連接部與Z軸液壓缸之間設置回轉支承軸承，構成第一級Z軸傳動；堵頭通過螺栓與主體機構連接成一體，堵頭末端通過D形孔與X軸液壓缸的輸出軸配合，正交連接件左腔容納堵頭，右腔內設置套筒和X軸液壓缸，套筒通過螺栓連接在正交連接件上，套筒與端蓋通過螺栓連接，套筒和主體機構之間、堵頭和正交連接件之間分別設置了左、右軸承，構成第二級X軸擺動；Y軸方向上，兩個承載外殼對稱設置，承載外殼下部是底座，正交連接件的轉動軸一端中心有D形孔，與Y軸液壓缸輸出軸配合傳動，左承載外殼內部放置Y軸液壓缸，左承載外殼與正交連接件的轉動軸之間設置左軸承，Y軸液壓缸的進油口、出油口開在左承載外殼的側面上，另一端的右承載外殼中間設有右軸承，構成第三級Y軸擺動。

本結構的優點在于實現了三個方向的轉動自由度，并可以達到較大的工作空間，便于對零件的加工，在控制上采用直流伺服和液壓伺服相結合，克服兩種方法的缺點充分利用它們的優點實現精確的運動控制和大力矩傳動。

具體而言：

本實用新型提出的三維解耦型動力平臺由三個擺動伺服液壓缸、臺面、平臺連接部、擋板、主體機構、正交連接件、堵頭、套筒、X軸端蓋、回轉支承外殼、支座、底座、軸承等部分構成。第一級轉動中，臺面與主體機構之間通過平臺連接部連接傳動，采用軸承傳遞支承并由擋板約束Z方向軸向平動；第二級轉動中，主體機構連同整個第一級都由正交連接件來支承，堵頭與主體機構通過螺栓連接一體，另一邊套筒伸出端對稱支承上部機構；第三級轉動中，左右支承外殼對稱布置，一端與支座固定，另一端采用活動連接，以方便安裝，左右支撐外殼與正交連接件之間通過軸孔配合和軸承實現轉動自由度。

三級轉動分別由三只擺動伺服液壓缸驅動，液壓缸輸出軸與各自的從動部件呈D形配合傳動，省去了復雜的傳動裝置。每只液壓缸都集成了一個直流電機，電機與液壓缸一起作為一個模塊內置于整個平臺內部，達到整體結構緊湊的效果。液壓缸的進出油口分別進行了詳細設計，放置在非干涉面上，排除了對動作的干涉影響。

在以上結構設計的基礎上，通過直流電機驅動擺動液壓缸的伺服閥芯轉動，控制閥口的開閉，驅動輸出軸的轉動，并通過輸出軸端的電磁編碼盤反饋輸出軸的實際轉動角度信息，再由控制計算機向直流電機發出補償信號進行角度補償。

本實用新型基于解耦理論，三維轉動自由度的軸線相交于一點，通過擺動液壓缸內置化和其他的結構優化避免了各自由度之間的動作干涉，獲得了較大的工作空間也使得三維轉動真正實現獨立。

附圖說明

圖1——本實用新型整體結構立體示意圖。

圖2——本實用新型整體結構主視剖面圖。

圖3——本實用新型整體結構左視剖面圖。

圖4——本實用新型俯視剖面圖。

圖5——內置液壓缸剖面圖之一。

圖6——內置液壓缸剖面圖之二。

圖7——內置液壓缸剖面圖之三。

圖8——內置液壓缸剖面圖之四。

圖9——內置液壓缸剖面圖之五。

具體實施方式

如圖1所示：

為本實用新型三維解耦型動力平臺的整體結構。從圖中可以看出，整個三維解耦型動力平臺結構按自由度分成三級，第一級是Z軸轉動，第二級為X軸擺動，第三級為Y軸擺動。為方便控制，三級轉動采用相同的擺動伺服液壓缸。

如圖2所示：