[發明專利]一種附加冗余圓弧滑動的大工作空間三平動并聯機床

有效

• 申請號: 201611209561.8
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106736634B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 李開明;郭歡;李斌豐;丁高鵬;杜燁;張志英;施琴慧;沈曉健;張傳旭;陳婕;施俊杰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23Q1/44
• 分類號: B23Q1/44
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

本發明公開了一種附加冗余圓弧滑動的大工作空間三平動并聯機床，包括機架、圓弧模組、第一支鏈組、第二支鏈組、第三支鏈組、動平臺、工作臺；其中機架下端用地腳螺栓與地基固定；第一支鏈組、第二支鏈組、第三支鏈組均由三組結構相同的伸縮桿構成，圓弧模組固定于機架的主立柱中部，第一支鏈組、第三支鏈組一端分別與機架上支座、下支座相連，另一端均與動平臺相連，第二支鏈組一端與圓弧模組相連，另一端與動平臺相連，各支鏈組均通過兩端的球鉸與機架、圓弧模組或者動平臺相連，從而組成空間并聯閉環結構；本發明提供一種結構緊湊、運動靈活、可規避奇異位形、高剛度、快速動態響應的大工作空間三平動并聯機床，適合大型工件的加工作業。

技術領域

本發明屬于數控制造裝備領域，特別是一種附加冗余圓弧滑動的大工作空間三平動并聯機床。

背景技術

在宏大制造領域，傳統的單柱式鏜銑床、大型龍門銑床等一類機床由于動態性能差、精度低、機身龐大以及造價高等問題，使得大型工件的加工成本高昂。并聯機床作為一種新概念機床，與傳統數控機床相比有其獨特的優勢，而大工作空間并聯機床案例并不多見。

中國專利CN105818137A公開了一種具有三維平動的并聯機構，包括動平臺、定平臺與三組支鏈，該機構使用三個伺服電機同步驅動一組可伸縮支鏈，缺點在于該機構工作空間小，不適合大范圍工作的情形。中國專利CN103240729A公開了一種空間三平動并聯機械手，包括固定機架、動平臺以及對稱布置在固定機架與動平臺之間的三條支鏈組，每組支鏈分為近架桿和遠架桿，形成空間軸對稱多連桿結構，局限性在于剛度較差，工作空間較小。德國Reichenbacher公司推出的Pegasus型木材加工中心，采用三組固定桿長且兩端裝有萬向鉸鏈的桿系，借助鉸鏈將桿系與三塊移動滑板和動平臺相連，作業限于狹長的工作空間且剛度低、加工精度無法滿足對金屬大工件加工的要求。德國斯圖加特大學與澳大利亞的昆士蘭大學、挪威的阿格德學院和瑞典的ABB公司聯合研究一種名為Gantry-Tau的大工作空間并聯機構，該機構采用定長桿加三滑座的布局，在一個滑座有一組平行桿、一個滑座安裝三根桿組成兩個平行四邊形、第三個滑座上裝一根桿件，三條水平導軌固定在機架上，通過規劃三滑座的運動使動平臺從左側空間轉換到右側空間，從而比其他并聯機構有著較大的工作空間，但該機構存在兩個問題：一，想要得到更大的工作空間就必須增加導軌的長度，而且該機構的橫向工作范圍較小；二，動平臺在左右空間倒換的軌跡規劃異常復雜，且可通過的路徑有限。張傳旭.C形龍門并聯機床總體技術研究[D].南京：南京理工大學，2013，沈曉健.并聯式C形龍門銑床機架結構設計與優化[D].南京：南京理工大學，2015，果金龍.C形龍門機架并聯銑床剛度與動態特性研究[D].南京：南京理工大學，2015中分別公開的C形龍門并聯機床，是在非對稱三平動并聯機構上附加冗余直線滑動形成大空間并聯機床，雖然該機床的可加工的范圍較常規并聯機床增大，但由于冗余滑塊處于兩端位置時離工作臺核心區域較遠，使得工作空間很不規整，造成了工作空間的浪費，性能優化受到限制。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種附加圓弧滑動的大工作空間三平動并聯機床。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種附加冗余圓弧滑動的大工作空間三平動并聯機床，包括機架、圓弧模組、第一支鏈組、第二支鏈組、第三支鏈組、動平臺、工作臺；所述機架包括上支座、主立柱、下支座；所述圓弧模組包括第一導軌、第二導軌、滑臺、滑塊和支座；

所述主立柱上端安裝上支座，主立柱的安裝板下端安裝有下支座，下支座的另一端與工作臺連接；所述圓弧模組通過支座安裝在主立柱上；第一導軌和第二導軌安裝在支座上，滑塊在第一導軌、第二導軌上做圓弧滑動，滑塊通過連桿與滑臺連接；

所述第一支鏈組、第二支鏈組、第三支鏈組的一端分別與上支座、圓弧模組的滑臺、下支座相連，另一端均與動平臺相連。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：