[發明專利]一種具有虛擬轉軸的二、三自由度搖擺臺

有效

• 申請號: 201410189158.8
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN104002302A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 趙鐵石;李二偉;王唱
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B25J9/02
• 分類號: B25J9/02
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 崔鳳英

1.一種具有虛擬轉軸的二、三自由度搖擺臺，其特征在于：上平臺通過轉動副或移動副與搖擺平臺連接，在上平臺和搖擺平臺平面上分別設有若干個相對應的通孔或螺紋孔，通過螺栓或螺釘可以把上平臺和搖擺平臺鎖定為一體，使本搖擺臺只具有二自由度；兩組驅動分支分別由兩個機構相同的分支組成，該四個分支均布在基礎平臺上，兩個機構相同的分支相對布置；第一組驅動分支的兩個分支中的直線驅動器的一端分別通過第一關節軸承與固連在基礎平臺上的軸承座連接，該兩個直線驅動器的另一端分別通過第一萬向副與搖擺平臺連接，其中第一關節軸承和第一萬向副可以互換，構成SPU或UPS分支；第二組驅動分支的兩個分支中的直線驅動器的一端分別通過第一轉動副與固連在基礎平臺上的軸承座連接，該兩個直線驅動器的另一端分別通過第二轉動副與固連在立柱上的軸承座連接，構成RPR分支；上述兩個立柱的一端分別通過第二萬向副與搖擺平臺連接，該兩個立柱的另一端的上部分別通過第三轉動副與連桿的兩端連接，下部分別通過第四轉動副與搖桿的兩端連接；基座固連在基礎平臺的正中間，上述兩個立柱對稱布置于基座兩側，上述連桿的中部通過第五轉動副與該基座上部連接，上述搖桿的中部通過第六轉動副與該基座中部連接，第五轉動副軸線和第六轉動副軸線相互平行；兩個第三轉動副軸線與第五轉動副軸線平行且共面，且兩個第三轉動副軸線關于第五轉動副軸線對稱，兩個第四轉動副軸線與第六轉動副軸線平行且共面，且兩個第四轉動副軸線關于第六轉動副軸線對稱；上述第二萬向副在立柱上的轉動軸線、第三轉動副的軸線和第四轉動副的軸線相互平行且在同一個平面上，上述連桿上兩個第三轉動副軸線間的距離與搖桿上兩個第四轉動副軸線間的距離相等；連桿、搖桿、兩個立柱和基座經上述連接方式構成平面雙平行四邊形，構成了具有過兩個第二萬向副中心連線的中點，且與第五、六轉動副軸線平行且共面的虛擬轉動軸線的平面虛擬轉動中心機構。

2.根據權利要求1所述的一種具有虛擬轉軸的二、三自由度搖擺臺，其特征在于：所述第一組驅動分支的兩個分支中的第一支撐柱固連在基礎平臺上，該第一支撐柱上安裝有導軌滑塊，滑塊由直線驅動器驅動，第一支撐桿的一端通過第二關節軸承與固連在上述滑塊上的軸承座連接，該第一支撐桿的另一端通過第一萬向副與搖擺平臺連接，其中第二關節軸承與第一萬向副可以互換，上述連接方式構成PSU或PUS分支；所述第二組驅動分支的兩個分支中的第二支撐柱固連在基礎平臺上，該第二支撐柱上安裝有導軌滑塊，滑塊由直線驅動器驅動，第二支撐桿的一端通過第七轉動副與固連在上述滑塊上的軸承座連接，該第二支撐桿的另一端通過第八轉動副與設在立柱上的軸承座連接，兩個轉動副的軸線相互平行，上述連接方式構成PRR分支。

3.根據權利要求1或2所述的一種具有虛擬轉軸的二、三自由度搖擺臺，其特征在于：所述平面虛擬轉動中心機構中的兩個立柱的一端分別通過第二萬向副與搖擺平臺連接，該兩個立柱的另一端分別通過第四轉動副與搖桿的兩端連接；基座固連在基礎平臺的正中間，上述兩個立柱對稱布置于基座兩側，上述搖桿的中部通過第六轉動副與該基座連接，第六轉動副軸線與兩個第四轉動副軸線平行且共面，且兩個第四轉動副軸線關于第六轉動副軸線對稱；上述每個立柱都位于與基礎平臺固連的第三支撐柱的中間平面，該第三支撐柱的內側分別對稱裝有圓弧導軌，該兩個圓弧導軌上分別對稱設有沿該圓弧導軌滑動的滑塊，該兩個滑塊分別通過第九轉動副與上述立柱連接；四個圓弧導軌的中心軸線相互重合，且與第六轉動副軸線平行，圓弧導軌的直徑與搖桿上兩個第四轉動副軸線的距離相等；同一立柱上兩個第九轉動副軸線相互重合，且與第六轉動副軸線相互平行，兩個立柱上的第九轉動副軸線的距離與搖桿上兩個第四轉動副軸線的距離相等；上述同一立柱上的第九轉動副軸線、第四轉動副軸線和第二萬向副在該立柱上的轉動軸線相互平行且共面，且兩個第九轉動副軸線可以和第二萬向副在該立柱上的轉動軸線重合，但不能和第四轉動副軸線重合；四個圓弧導軌滑塊的作用與連桿的作用等效，兩個第三支撐柱、四個圓弧導軌滑塊、兩個立柱、搖桿和基座通過上述連接方式構成了具有過兩個第二萬向副中心連線的中點，且與第六轉動副軸線、圓弧導軌中心軸線平行且共面的虛擬轉動軸線的平面虛擬轉動中心機構。

4.根據權利要求1或2所述的一種具有虛擬轉軸的二、三自由度搖擺臺，其特征在于：所述平面虛擬轉動中心機構中的兩個立柱的一端分別通過第二萬向副與搖擺平臺連接，該兩個立柱的另一端分別通過第四轉動副與搖桿的兩端連接；基座固連在基礎平臺的正中間，上述兩個立柱對稱布置于基座兩側，上述搖桿的中心部位通過第六轉動副與該基座連接，兩個第四轉動副軸線與第六轉動副軸線平行且共面，且兩個第四轉動副軸線關于第六轉動副軸線對稱；上述每個立柱都位于與基礎平臺固連的第四支撐柱的中間平面，滑塊通過兩個第三移動副分別與上述第四支撐柱的內側連接，同時該滑塊通過第四移動副與上述立柱連接，該第四移動副的移動方向沿上述立柱的中心軸線方向，第三移動副的移動方向與第四移動副的移動方向垂直，且與第六轉動副軸線垂直；第四轉動副軸線與第二萬向副在該立柱上的轉動軸線相互平行，且兩者與第四移動副移動方向垂直共面；兩個滑塊的作用與連桿的作用等效，兩個第四支撐柱、兩個滑塊、兩個立柱、搖桿和基座經上述連接方式構成了具有過兩個第二萬向副中心連線的中點，且與第六轉動副軸線平行、與第三、第四移動副移動方向垂直的虛擬轉動軸線的平面虛擬轉動中心機構。