[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有大轉(zhuǎn)角的五自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910976171.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110682274B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房海蓉;姜丙山;張海強(qiáng);趙福群
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/00
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/00
• 代理公司: 北京市誠(chéng)輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 范盈

本發(fā)明涉及一種具有大轉(zhuǎn)角的五自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括定平臺(tái)、鉸接動(dòng)平臺(tái)、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；連接定平臺(tái)與鉸接動(dòng)平臺(tái)之間通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)支鏈、第二驅(qū)動(dòng)支鏈、第五驅(qū)動(dòng)支鏈、第六驅(qū)動(dòng)支鏈進(jìn)行連接；定平臺(tái)和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間通過(guò)第三驅(qū)動(dòng)支鏈、第四驅(qū)動(dòng)支鏈進(jìn)行連接；第一驅(qū)動(dòng)支鏈、第二驅(qū)動(dòng)支鏈、第五驅(qū)動(dòng)支鏈、第六驅(qū)動(dòng)支鏈聯(lián)動(dòng)可驅(qū)動(dòng)所述鉸接動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行前后翻轉(zhuǎn)、左右平移；第一驅(qū)動(dòng)支鏈、第二驅(qū)動(dòng)支鏈、第五驅(qū)動(dòng)支鏈、第六驅(qū)動(dòng)支鏈、第三驅(qū)動(dòng)支鏈、第四驅(qū)動(dòng)支鏈聯(lián)動(dòng)可驅(qū)動(dòng)所述鉸接動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行上下移動(dòng)、水平轉(zhuǎn)動(dòng)和左右翻轉(zhuǎn)。本發(fā)明機(jī)構(gòu)調(diào)整能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)角大、靈活性高，可進(jìn)行超大復(fù)雜曲面局部加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于制造技術(shù)領(lǐng)域，特別適應(yīng)超大工件局部復(fù)雜自由曲面的加工，該機(jī)構(gòu)是具有高剛度、高精度的五軸并聯(lián)加工頭。

背景技術(shù)

火箭運(yùn)載能力是衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力和科技水平的重要標(biāo)志，未來(lái)重載運(yùn)載火箭貯箱直徑尺寸近十米，總長(zhǎng)近百米，而重載火箭貯箱結(jié)構(gòu)屬于超大工件一類(lèi)，其火箭貯箱具有工件超大、殼體薄易變形、有凸起復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，然而，目前Tricept和Exechon機(jī)器人等是采用一移二轉(zhuǎn)三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)串聯(lián)二自由度轉(zhuǎn)動(dòng)頭，其轉(zhuǎn)動(dòng)頭動(dòng)態(tài)特性及剛度有待提高。申請(qǐng)?zhí)枮?01610169598.6的發(fā)明專(zhuān)利所公開(kāi)的大擺角五軸聯(lián)動(dòng)混聯(lián)機(jī)床采用的是四自由度兩轉(zhuǎn)兩移的并聯(lián)機(jī)構(gòu)串聯(lián)到長(zhǎng)導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)，其不滿(mǎn)足局部復(fù)雜自由曲面五軸聯(lián)動(dòng)加工。公開(kāi)號(hào)為105690361A的中國(guó)專(zhuān)利所公開(kāi)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，其轉(zhuǎn)角較小，靈巧性較低。現(xiàn)階段加工裝備如大型數(shù)控機(jī)床以及專(zhuān)用機(jī)床雖然可以滿(mǎn)足一定精度加工要求，但是在工作空間、局部復(fù)雜曲面、剛度、靈活性上還無(wú)法完全滿(mǎn)足重載火箭加工要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有大轉(zhuǎn)角、高剛度、高靈巧性的五自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其作為機(jī)械本體串聯(lián)到空間三正交坐標(biāo)高速導(dǎo)軌上，進(jìn)而形成八軸五聯(lián)動(dòng)高檔并聯(lián)機(jī)器人，能夠解決工作空間小、剛度低、轉(zhuǎn)角小、靈巧性低、局部復(fù)雜曲面難加工等難題，為智能制造提供技術(shù)支承。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種具有大轉(zhuǎn)角的五自由度冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特殊之處在于：

包括定平臺(tái)、鉸接動(dòng)平臺(tái)、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；鉸接動(dòng)平臺(tái)位于定平臺(tái)之上，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在鉸接動(dòng)平臺(tái)的下部，鉸接動(dòng)平臺(tái)可相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移；

連接定平臺(tái)與鉸接動(dòng)平臺(tái)之間通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)支鏈、第二驅(qū)動(dòng)支鏈、第五驅(qū)動(dòng)支鏈、第六驅(qū)動(dòng)支鏈進(jìn)行連接；定平臺(tái)和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間通過(guò)第三驅(qū)動(dòng)支鏈、第四驅(qū)動(dòng)支鏈進(jìn)行連接；

第一驅(qū)動(dòng)支鏈、第二驅(qū)動(dòng)支鏈、第五驅(qū)動(dòng)支鏈、第六驅(qū)動(dòng)支鏈聯(lián)動(dòng)可驅(qū)動(dòng)所述鉸接動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行前后翻轉(zhuǎn)、左右平移；第一驅(qū)動(dòng)支鏈、第二驅(qū)動(dòng)支鏈、第五驅(qū)動(dòng)支鏈、第六驅(qū)動(dòng)支鏈、第三驅(qū)動(dòng)支鏈、第四驅(qū)動(dòng)支鏈聯(lián)動(dòng)可驅(qū)動(dòng)所述鉸接動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行上下移動(dòng)、水平轉(zhuǎn)動(dòng)和左右翻轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，上述所述定平臺(tái)包括圓形支架板和六個(gè)第一球座，所述六個(gè)第一球座圓周均布在圓形支架板上。

進(jìn)一步地，上述鉸接動(dòng)平臺(tái)包括板狀結(jié)構(gòu)，所述板狀結(jié)構(gòu)的前后兩側(cè)均連接一個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副，板狀結(jié)構(gòu)可相對(duì)于第四轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)，第四轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)第二球座，板狀結(jié)構(gòu)的下表面設(shè)有兩個(gè)支耳，兩個(gè)支耳上分別設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)孔，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)孔同軸設(shè)置。

進(jìn)一步地，上述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，分別為第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副和第三轉(zhuǎn)動(dòng)副，其中第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副平行，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副連接第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副且與第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副呈正交關(guān)系；第二轉(zhuǎn)動(dòng)副穿過(guò)板狀結(jié)構(gòu)下表面兩個(gè)支耳的轉(zhuǎn)動(dòng)孔。

進(jìn)一步地，上述第一驅(qū)動(dòng)支鏈、第二驅(qū)動(dòng)支鏈、第五驅(qū)動(dòng)支鏈、第六驅(qū)動(dòng)支鏈為結(jié)構(gòu)相同的SPS支鏈，其中每條SPS支鏈包括擺動(dòng)桿和伸縮桿；其中伸縮桿包括第一桿件以及設(shè)置在第一桿件端部的球副，所述球副與鉸接動(dòng)平臺(tái)的第二球座配合；擺動(dòng)桿包括第二桿件以及設(shè)置在第二桿件端部的球副，所述球副與定平臺(tái)的第一球座配合。