[實用新型]一種含解耦并聯(lián)機構(gòu)模塊的五自由度混聯(lián)機床

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202022631690.4
• 申請日: 2020-11-15
• 公開（公告）號: CN213795448U
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李研彪;陳科;竺文濤;王澤勝;陳強
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23Q5/22
• 分類號: B23Q5/22;B23Q1/44
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本實用新型公開了一種含解耦并聯(lián)機構(gòu)模塊的五自由度混聯(lián)機床，包括基座、支架、工作臺、刀具旋轉(zhuǎn)總成、三個移動滑塊總成、三根運動支鏈和兩根約束支鏈，支架安裝在基座上，兩個移動滑塊總成分別沿著X軸、Y軸的方向安裝在基座上，第三個移動滑塊總成沿著Z軸的方向安裝在支架上；三個移動滑塊總成分別通過三根運動支鏈連接工作臺，兩根約束支鏈的約束端安裝在工作臺上，兩根約束支鏈的固定端安裝在支架上；刀具旋轉(zhuǎn)總成安裝在工作臺的底部。本實用新型采用正交的三自由度移動并聯(lián)機構(gòu)串聯(lián)球面正交的二自由度旋轉(zhuǎn)并聯(lián)機構(gòu)，使機床結(jié)合了串聯(lián)機床與并聯(lián)機床的優(yōu)點，工作空間大，承載能力強，初始裝配位姿解耦，刀具旋轉(zhuǎn)范圍大，運動慣量小，適合復(fù)雜曲面零件的加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及領(lǐng)域，更具體的說，尤其涉及一種含解耦并聯(lián)機構(gòu)模塊的五自由度混聯(lián)機床。

背景技術(shù)

近年來，并聯(lián)機構(gòu)在機床上的應(yīng)用得到不斷地發(fā)展。傳統(tǒng)機床的機械結(jié)構(gòu)大多采用串聯(lián)機構(gòu)，這種形式雖然有較大的工作空間，但其承載能力小，運動慣性大，輸出端容易產(chǎn)生誤差累積。自上世紀(jì)90年代以來，并聯(lián)機構(gòu)因其高剛度、高精度、高承載能力等優(yōu)點而被各國學(xué)者應(yīng)用到了機床領(lǐng)域，充分發(fā)揮了其優(yōu)越的性質(zhì)，行業(yè)內(nèi)又將并聯(lián)機床稱為虛擬軸機床。然而，并聯(lián)機床存在工作空間較小的不足。串并混聯(lián)機床將串聯(lián)機床和并聯(lián)機床的優(yōu)點集于一身，滿足現(xiàn)階段機床對現(xiàn)代復(fù)雜零件加工的需求，為此類問題提出一個好的方案。

目前大部分的五自由度混聯(lián)機床都采用一個四自由度的并聯(lián)機構(gòu)串聯(lián)一個單自由度的旋轉(zhuǎn)零部件，如在四自由度并聯(lián)機構(gòu)的工作臺串聯(lián)一個旋轉(zhuǎn)加工頭或者在靜平臺上串聯(lián)一個旋轉(zhuǎn)盤，其中的代表性有：專利103240614A提出的一種冗余驅(qū)動五軸聯(lián)動混聯(lián)機床，專利103252683A所提的一種五自由度混聯(lián)數(shù)控機床以及專利109108671A所提的一種用于加工筒狀零部件五軸混聯(lián)機床。

在這些五自由度混聯(lián)機床中其主要的運動控制還是集中于對四自由度并聯(lián)機構(gòu)的控制，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計要求多、控制不易，且在此基礎(chǔ)上只串聯(lián)一個單自由度的零部件只能加工大面積圓柱面型工件或者小范圍曲面零件，而無法加工大面積的復(fù)雜曲面工件。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有的五自由度混聯(lián)機床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計要求多和不易控制的問題，提出了一種含解耦并聯(lián)機構(gòu)模塊的五自由度混聯(lián)機床，其結(jié)構(gòu)簡單，工作空間大，初始裝配位姿解耦，刀具旋轉(zhuǎn)范圍大，運動慣量小。

本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：一種含解耦并聯(lián)機構(gòu)模塊的五自由度混聯(lián)機床，包括基座、支架、工作臺、刀具旋轉(zhuǎn)總成、三個移動滑塊總成、三根運動支鏈和兩根約束支鏈，支架安裝在基座上，其中兩個移動滑塊總成分別沿著X軸、Y軸的方向安裝在基座上，第三個移動滑塊總成沿著Z軸的方向安裝在支架上；三個移動滑塊總成分別通過三根運動支鏈連接工作臺，兩根約束支鏈的約束端安裝在工作臺的頂面上，兩根約束支鏈的固定端安裝在支架上；所述刀具旋轉(zhuǎn)總成安裝在工作臺的底部；三個移動滑塊總成通過三根運動支鏈驅(qū)動工作臺和刀具旋轉(zhuǎn)總成組成的整體進行三自由度運動，兩根約束支鏈約束對工作臺和刀具旋轉(zhuǎn)總成的三自由度運動進行約束；

三個移動滑塊總成的結(jié)構(gòu)完全相同，三個移動滑塊總成分別為X軸移動滑塊總成、Y軸移動滑塊總成和Z軸移動滑塊總成，X軸移動滑塊總成和Y軸移動滑塊總成均通過兩塊角鋼固定在基座上，X軸移動滑塊總成的滑塊移動方向和Y軸移動滑塊總成的移動方向相互垂直；Z軸移動滑塊總成通過豎直設(shè)置的第一肋板豎直安裝在支架上，Z軸移動滑塊總成的滑塊移動方向與X軸移動滑塊總成的滑塊移動方向和Y軸移動滑塊總成的移動方向所在的平面垂直；

三根運動支鏈的結(jié)構(gòu)完全相同，三根運動支鏈分別為X軸運動支鏈、Y軸運動支鏈和Z軸運動支鏈，X軸移動滑塊總成通過X軸運動支鏈連接工作臺的側(cè)面，Y軸移動滑塊總成通過Y軸運動支鏈連接工作臺的側(cè)面，Z軸移動滑塊總成通過Z軸運動支鏈連接工作臺的頂面，所述運動支鏈包括第一定桿、第二定桿和第三定桿，第一定桿的一端連接在移動滑塊總成的運動端，第一定桿的另一端和第二定桿的一端通過虎克鉸連接，第二定桿的另一端和第三定桿的一端通過虎克鉸連接，第三定桿的另一端連接在工作臺上；