[發明專利]一種六軸聯動輔助加工平臺及其控制方法

在審

• 申請號: 202110182526.6
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112809409A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 潘世群;王立
• 申請（專利權）人: 長沙中聯泵業股份有限公司
• 主分類號: B23Q1/62
• 分類號: B23Q1/62;B23Q5/36
• 代理公司: 廣州維智林專利代理事務所(普通合伙) 44448
• 代理人: 黃文敏

1.一種六軸聯動輔助加工平臺，其特征在于：包括六自由度機構、回轉工作臺和電控柜；所述六自由度機構可以沿X軸、Y軸和Z軸平動以及繞X軸、Y軸和Z軸轉動；所述回轉工作臺用于產生繞Z軸360°回轉；所述電控柜用于對所述六自由度機構和回轉工作臺進行控制與驅動；

所述六自由度機構包括下機座、6組下球形鉸鏈、6臺電動缸、6組上球形鉸鏈和上基板，所述電動缸的下端通過下球形鉸鏈與下機座連接，所述電動缸的上端通過上球形鉸鏈與上基板連接；所述電動缸包括電缸伺服電機、電缸體、電推桿，所述電缸伺服電機設置于所述電缸體側下部，所述電缸體與電推桿通過設置于電缸體內部的滾珠絲杠連接，所述電推桿在所述電缸伺服電機的驅動下沿軸向伸出與縮回；

所述回轉工作臺包括平臺基座、回轉支承、回轉臺、回轉伺服電機和主動齒輪組件；所述平臺基座通過螺釘一與所述上基板連接，通過止口定位于所述上基板上表面；所述回轉支承包括靜圈、滾動體和動圈內齒輪，所述靜圈通過止口與所述平臺基座連接，所述靜圈與動圈內齒輪通過數個所述滾動體連接；所述主動齒輪組件包括主動齒輪、鍵、螺釘三和壓蓋，所述主動齒輪與所述回轉伺服電機之間通過所述鍵來傳遞扭矩，所述主動齒輪依靠所述螺釘三和壓蓋壓緊于所述回轉伺服電機的軸端；所述回轉臺設置于所述平臺基座和回轉支承的上方，圓盤狀的回轉臺的外緣下端面與所述平臺基座的上端面留有一定的軸向運轉間隙，所述回轉臺與所述動圈內齒輪通過止口來定位，并且兩者通過螺釘二進行軸向連接；所述主動齒輪的外齒與動圈內齒輪的內齒進行嚙合，同時將來自于所述回轉伺服電機的轉矩進行放大后傳遞給動圈內齒輪，轉矩之比等于所述主動齒輪的外齒分度圓直徑與所述動圈內齒輪的內齒分度圓直徑之比；所述回轉臺、滾動體和動圈內齒輪構成所述回轉工作臺的轉子部件；

所述電控柜包括運動控制器、6臺電缸驅動器和回轉驅動器，所述運動控制器設有6路信號線一及信號線二，分別與6臺電缸驅動器和回轉驅動器連接；所述每臺電缸驅動器均設有信號線三和動力電纜一，均與所述每臺電缸伺服電機對應連接；所述回轉驅動器設有信號線四和動力電纜二，與所述回轉伺服電機相連接。

2.根據權利要求1所述的六軸聯動輔助加工平臺，其特征在于：當6臺電動缸的電推桿的伸出量相等時，相鄰2臺電動缸的2條軸線、對應的2組下球形鉸鏈的球心連線及對應的2組上球形鉸鏈的球心連線均構成一個等腰梯形。

3.根據權利要求1所述的六軸聯動輔助加工平臺，其特征在于：當6臺電動缸的電推桿的伸出量相等時，所述上基板處于水平位置，A、B、C、D、E和F分別為6組上球形鉸鏈球心，且有AB＝CD＝EF，BC＝DE＝FA，BC＝3AB，以BC、DE、FA三條邊的內切圓的圓心O為坐標系中心，以過O點的EF的對稱軸為Y軸，以過O點且垂直于Y軸的直線為X軸，以過O點垂直于上基板的直線為Z軸，方向向上。

4.根據權利要求1所述的六軸聯動輔助加工平臺，其特征在于：所述運動控制器包含1個可以和上位數控系統進行通訊的通訊端口。

5.根據權利要求1所述的六軸聯動輔助加工平臺，其特征在于：所述電缸伺服電機內部設有編碼器一，其位置信號由所述信號線三傳遞給所述電缸驅動器；所述回轉伺服電機內部設有編碼器二，其位置信號由所述信號線四傳遞給所述回轉驅動器。

6.根據權利要求1所述的六軸聯動輔助加工平臺，其特征在于：所述電缸體與所述電推桿的滾珠絲杠傳動的軸向運動誤差小于0.005mm。

7.根據權利要求1或3所述的六軸聯動輔助加工平臺，其特征在于：在初始狀態下，即X軸、Y軸和Z軸平動位移以及繞X軸、Y軸和Z軸的角位移均為零的情況下，所述回轉工作臺的回轉軸與Z軸重合。

8.根據權利要求1所述的六軸聯動輔助加工平臺，其特征在于：所述回轉臺的上表面設有與其回轉軸同軸的圓柱形沉孔，所述沉孔的圓柱面均勻設置自有數個T形槽。

9.一種六軸聯動輔助加工平臺的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)確定控制姿態參數

數控加工用的姿態參數由上位數控系統通過所述通訊端口傳給所述運動控制器；

(2)運動分解

所述運動控制器將從上位數控系統傳來的數控加工用的姿態參數進行一次分解，形成X軸、Y軸和Z軸平動位移量及繞X軸、Y軸和Z軸的角位移量及所述回轉工作臺的轉角量；

(3)二次分解

將一次分解后的平動位移量和角位移量再次進行分解，形成6臺電動缸的電推桿的伸出量或縮回量以及回轉伺服電機的轉角量；

(4)運動合成

由所述運動控制器控制所述電缸驅動器和回轉驅動器輸出一定頻率的電流和電壓等驅動量，驅動6臺電缸伺服電機轉動，使6根電推桿的伸出或縮回所需的量，同時驅動回轉伺服電機轉動所需的角度；

(5)運動反饋與補償

所述電缸伺服電機內部的編碼器一及所述回轉伺服電機內部的編碼器二將其位置信號傳遞給所述電缸驅動器和所述回轉驅動器，所述電缸驅動器和所述回轉驅動器將位置信號與原運動參數進行比較，若有誤差，則向所述電缸伺服電機和回轉伺服電機發出補償參數，直到位置參數滿足要求。