[發(fā)明專(zhuān)利]靶定位六自由度串聯(lián)機(jī)器人

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010152405.9
• 申請(qǐng)日: 2010-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101850547A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬立;葉獻(xiàn)孟;何正峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/10
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/10;B25J9/08;B25J19/00
• 代理公司: 上海上大專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種真空精密定位機(jī)構(gòu)，特別是一種靶定位六自由度串聯(lián)機(jī)器人。

技術(shù)背景

隨著能源矛盾的日益加劇，人們一直致力于尋找一種新型能源。慣性約束核聚變(ICF)在新型能源方面有著非常好的前景，是近年來(lái)各發(fā)達(dá)國(guó)家爭(zhēng)相研究的領(lǐng)域。在慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)中，需要通過(guò)靶支撐定位裝置將靶精確定位在直徑為數(shù)米的真空靶室中心附近一個(gè)極小的范圍內(nèi)。根據(jù)靶的調(diào)整需要，要求靶支撐定位裝置具有六個(gè)自由度，其系統(tǒng)整體定位精度要求在微米級(jí)。目前在各國(guó)的ICF靶支撐定位裝置中主要有兩種機(jī)構(gòu)：并聯(lián)機(jī)構(gòu)和串聯(lián)機(jī)構(gòu)。所采用的并聯(lián)機(jī)器人具有剛度大，運(yùn)動(dòng)精度高，承載能力大的優(yōu)點(diǎn)，但也存在控制難，空間位置容易干涉，運(yùn)動(dòng)空間小，占空角度過(guò)大等缺點(diǎn)；所采用的串聯(lián)機(jī)器人具有控制簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)空間大的優(yōu)點(diǎn)，但也存在結(jié)構(gòu)安排不合理，剛度小，占空角度過(guò)大和運(yùn)動(dòng)精度不高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種靶定位六自由度串聯(lián)機(jī)器人，具有結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，占空角度小，運(yùn)動(dòng)分辨率高，控制容易，定位精確等優(yōu)點(diǎn)。

為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的構(gòu)思是：本發(fā)明結(jié)合以往并聯(lián)機(jī)構(gòu)和串聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，采用三維平移和三維旋轉(zhuǎn)分開(kāi)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)形式，將三維旋轉(zhuǎn)部件和三維平移運(yùn)動(dòng)部件分開(kāi)布置，三維旋轉(zhuǎn)部件安裝在頭部，提高運(yùn)動(dòng)分辨率和定位精度；三維平移運(yùn)動(dòng)部件安裝在遠(yuǎn)離頭部的基座，減輕頭部質(zhì)量以減少系統(tǒng)變形，總體上達(dá)到六個(gè)自由度，滿(mǎn)足空間定位及占空角度的要求。使整體靶定位機(jī)構(gòu)更加平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，定位更加精確，控制更加容易。

根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種靶定位六自由度串聯(lián)機(jī)器人，由一套快速換靶機(jī)構(gòu)，一套三維旋轉(zhuǎn)機(jī)器人，一個(gè)中間連接套筒和一套三維平移工作臺(tái)組成；其特征在于所述中間連接套筒后端固定在三維平移工作臺(tái)的前端，所述三維旋轉(zhuǎn)機(jī)器人固定在中間連接套筒前端，所述快速換靶機(jī)構(gòu)與三維旋轉(zhuǎn)機(jī)器人前端連接在一起。

上述快速換靶機(jī)構(gòu)由一個(gè)靶套筒，一個(gè)靶支撐桿，一個(gè)V形塊，一個(gè)燕尾圓盤(pán)組成；實(shí)驗(yàn)靶通過(guò)緊定螺釘固定于靶套筒的孔內(nèi)，靶套筒通過(guò)緊定螺釘固定于靶支撐桿的孔內(nèi)，靶支撐桿通過(guò)擋圈和緊定螺釘固定在V形塊上，V形塊通過(guò)滾花螺釘固定在燕尾圓盤(pán)上，擋片一端嵌于靶支撐桿中，一端通過(guò)彈簧和緊定螺釘與V形塊連接。

上述三維旋轉(zhuǎn)機(jī)器人由θx、θy二維旋轉(zhuǎn)機(jī)器人和θz旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成。所述快速換靶機(jī)構(gòu)與θx、θy二維旋轉(zhuǎn)機(jī)器人前端連接，所述θz旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與θx、θy二維旋轉(zhuǎn)機(jī)器人后端連接。

上述θx、θy二維旋轉(zhuǎn)機(jī)器人由一個(gè)大圓盤(pán)，兩個(gè)平頂頭，一個(gè)小圓盤(pán)，一個(gè)連軸套，兩個(gè)真空特殊電機(jī)作動(dòng)器，一個(gè)支撐球，兩個(gè)調(diào)節(jié)螺帽，兩個(gè)V形頂頭組成；所述大圓盤(pán)與小圓盤(pán)通過(guò)螺釘及墊片與支撐球連接。所述平頂頭和V形頂頭通過(guò)緊定螺釘固定于在大圓盤(pán)上，所述支撐球通過(guò)螺釘與連軸套相連，所述調(diào)節(jié)螺帽安裝在連軸套上，所述真空特殊電機(jī)作動(dòng)器通過(guò)緊定螺釘固定在連軸套上，所述調(diào)節(jié)螺帽和V形頂頭之間安裝彈簧和鋼球。

上述θz旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由一個(gè)法蘭，一根轉(zhuǎn)軸，一個(gè)外套筒，兩個(gè)深溝球軸承，一個(gè)擋片，一個(gè)軸承座，一個(gè)真空特殊電機(jī)作動(dòng)器組成；所述法蘭和轉(zhuǎn)軸通過(guò)螺釘固定連接在一起；所述兩個(gè)深溝球軸承固定在轉(zhuǎn)軸上，左側(cè)通過(guò)擋圈固定于軸承座和轉(zhuǎn)軸上，右側(cè)通過(guò)圓螺母固定在軸承座和轉(zhuǎn)軸上；擋片通過(guò)緊定螺釘一端固定在轉(zhuǎn)軸上，另一端與安裝在軸承座上的彈簧和真空特殊電機(jī)作動(dòng)器連接；所述真空特殊電機(jī)作動(dòng)器通過(guò)緊定螺釘固定在軸承座上；軸承座通過(guò)螺釘固定于中間連接套筒前端。

上述三維平移工作臺(tái)由三個(gè)功能完全相同的一維平移工作臺(tái)串聯(lián)組成。每個(gè)一維平移工作臺(tái)都能完成一個(gè)方向上的平移運(yùn)動(dòng)，串聯(lián)后可以實(shí)現(xiàn)X、Y、Z軸方向的平移運(yùn)動(dòng)。

上述三維平移工作臺(tái)由三個(gè)功能完全相同、結(jié)構(gòu)相似的一維平移工作臺(tái)串聯(lián)組成。以上述Y方向一維平移工作臺(tái)為例，其結(jié)構(gòu)由一個(gè)平移滑臺(tái)，一個(gè)編輯器支架座，一個(gè)編碼器支架，一個(gè)編碼器，一個(gè)轉(zhuǎn)接軸，一個(gè)電機(jī)座，一個(gè)電機(jī)頂塊，兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)，一個(gè)限位開(kāi)關(guān)擋片，一個(gè)角板，一個(gè)真空特殊電機(jī)作動(dòng)器，一個(gè)Z軸座組成。所述真空特殊電機(jī)作動(dòng)器安裝在電機(jī)座上，電機(jī)頂塊安裝在平移滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部份，電機(jī)座安裝在平移滑臺(tái)固定部份，轉(zhuǎn)接軸與真空特殊電機(jī)作動(dòng)器尾部固定后與編碼器相連，編碼器支架與編碼器連接，一起固定在編碼器支架座上，編碼器支架座及限位開(kāi)關(guān)擋片安裝在平移滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部份，而限位開(kāi)關(guān)安裝在平移滑臺(tái)的固定部份，角板通過(guò)螺釘與一維平移工作臺(tái)連接，Z軸座通過(guò)螺釘與中間連接套筒后端連接。