專利名稱：共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械裝置，特別涉及一種實(shí)現(xiàn)空間轉(zhuǎn)動(dòng)的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明之前，目前的多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)部分結(jié)構(gòu)、機(jī)器人關(guān)節(jié)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，大多采用串聯(lián)開鏈回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，其剛度弱，結(jié)構(gòu)尺寸比較大；為了增強(qiáng)回轉(zhuǎn)部件的剛性，也有采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)的，如申請(qǐng)?zhí)枮镃N97116596.3的一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，但其并聯(lián)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是工作空間小，機(jī)構(gòu)尺寸大，轉(zhuǎn)動(dòng)角度只能在15度-20度左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，設(shè)計(jì)、研制一種轉(zhuǎn)動(dòng)角度大且剛度強(qiáng)的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其主要技術(shù)特征在于第一組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)2安裝在機(jī)架1上，電機(jī)2連接圓錐齒輪4，第二組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)9安裝在機(jī)架1上，電機(jī)9連接支架6，圓盤11、圓錐齒輪5安裝在支架6上，錐齒輪5與圓錐齒輪4嚙合，隔板12-1安裝在圓錐齒輪5、圓盤11上，構(gòu)成一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，第三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)13、軸10、轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7，電機(jī)13安裝在隔板12-1上，電機(jī)13連接軸10，軸10連接轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7。
本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是其技術(shù)特征在于機(jī)架1、電機(jī)2、圓錐齒輪4、圓錐齒輪5、支架6、電機(jī)9構(gòu)成閉鏈傳動(dòng)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于是一種新型的閉鏈轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)是共軛球心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)占用空間小，而運(yùn)動(dòng)可達(dá)空間大，且實(shí)現(xiàn)C軸(Z軸)、A軸(X軸)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)和機(jī)架構(gòu)成閉鏈傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)剛性好，轉(zhuǎn)動(dòng)角度大，在機(jī)械領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果將在下面的具體實(shí)施方式
中繼續(xù)描述。


圖1——本發(fā)明共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置主視圖。
圖2——本發(fā)明共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置B軸(Y軸)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)右視圖。
圖3——本發(fā)明共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置B軸轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)左視圖。
圖4——本發(fā)明的具體運(yùn)行圖。
圖5——本發(fā)明另一具體結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1如圖1、圖2、圖3所示第一組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)2、減速器3、圓錐齒輪4，均安裝在機(jī)架1上；第二組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)9、減速器8、支架6，也均安裝在機(jī)架1上，圓錐齒輪5、圓盤11安裝在支架6上；隔板12包括隔板12-1、隔板12-2，安裝在圓錐齒輪5和圓盤11上，并構(gòu)成同一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件；第三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)13、減速器14、軸10、轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7，電機(jī)13、減速器14安裝在隔板12-1上，減速器14連接并驅(qū)動(dòng)軸10，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7的運(yùn)動(dòng)。
動(dòng)坐標(biāo)系OXYZ的建立如下以圓錐齒輪4的軸線為Z軸，圓錐齒輪5的回轉(zhuǎn)軸線為X軸，Z軸與X軸的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O，原點(diǎn)O也是共軛球心C，用右手法則確定Y軸。
當(dāng)電機(jī)9和電機(jī)13不運(yùn)動(dòng)時(shí)，即第二組、第三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)停止工作時(shí)，支架6靜止，電機(jī)2通過減速器3驅(qū)動(dòng)圓錐齒輪4旋轉(zhuǎn)，圓錐齒輪4驅(qū)動(dòng)圓錐齒輪5產(chǎn)生繞通過共軛球心C的X軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7繞共軛球心C的X軸旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)電機(jī)2和電機(jī)13不旋轉(zhuǎn)時(shí)，即第一組、第三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)停止工作時(shí)，其運(yùn)動(dòng)關(guān)系如圖4所示，圓錐齒輪4不旋轉(zhuǎn)，ω5，6為圓錐齒輪5相對(duì)于支架6的運(yùn)動(dòng)，方向如圖4所示，這時(shí)，圓錐齒輪5的運(yùn)動(dòng)ω5由兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成，即繞過共軛球心C的X軸的ω5，6和繞過共軛球心C的Z軸的ω6，方向如圖4所示，其中ω6＝ω5，16tanβ2，所以回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7的運(yùn)動(dòng)為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成，即繞過共軛球心C的X軸的ω5，6和繞過共軛球心C的Z軸的ω6。
當(dāng)電機(jī)2、電機(jī)9不旋轉(zhuǎn)時(shí)，也即第一組、第二組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)停止工作時(shí)，電機(jī)13通過減速器14帶動(dòng)軸10繞Y軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7繞共軛球心C的Y軸旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)電機(jī)2、電機(jī)9、電機(jī)13聯(lián)動(dòng)時(shí)，即第一組、第二組、第三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)均工作時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7產(chǎn)生繞過球心C的空間復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7的三軸旋轉(zhuǎn)，均繞共軛的球心C，機(jī)架1、電機(jī)2、減速器3、圓錐齒輪4、圓錐齒輪5、支架6、隔板12、圓盤11、減速器8、電機(jī)9組成閉鏈傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)剛性好，且驅(qū)動(dòng)圓錐齒輪4的電機(jī)2及減速器3和驅(qū)動(dòng)支架6的電機(jī)9及減速器8分別安裝在機(jī)架1上，無須彼此帶動(dòng)對(duì)方的電機(jī)以及減速器重量。
沒有減速器，則驅(qū)動(dòng)力矩取決于電機(jī)的輸出力矩。有了減速器，則第一、二、三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)就可以在同樣的電機(jī)輸出功率下，增加驅(qū)動(dòng)力矩。
有了隔板12-2，可以增加裝置的剛性。
實(shí)施例2如圖5所示，如果只有一邊有安裝位置，則將兩組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在一側(cè)，因此增加了同步帶輪15、同步齒形帶16、同步帶輪17，其余的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式基本同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其特征在于第一組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)2安裝在機(jī)架1上，電機(jī)2連接圓錐齒輪4，第二組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)9安裝在機(jī)架1上，電機(jī)9連接支架6，圓盤11、圓錐齒輪5安裝在支架6上，圓錐齒輪5與圓錐齒輪4嚙合，隔板12-1安裝在圓錐齒輪5、圓盤11上，構(gòu)成一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，第三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)13、軸10、轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7，電機(jī)13安裝在隔板12-1上，電機(jī)13連接軸10，軸10連接轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其特征在于機(jī)架1、電機(jī)2、圓錐齒輪4、圓錐齒輪5、支架6、電機(jī)9構(gòu)成閉鏈傳動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其特征在于第一組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)2通過減速器3連接圓錐齒輪4，第二組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)9通過減速器8連接支架6，第三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)13通過減速器14連接軸10，軸10連接轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其特征在于隔板12-2安裝在圓錐齒輪5、圓盤11上，構(gòu)成一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件。
5.據(jù)權(quán)利要求1或3所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其特征在于當(dāng)?shù)诙M、第三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)停止工作時(shí)，支架6靜止，第一組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)2、減速器3、圓錐齒輪4帶動(dòng)圓錐齒輪5產(chǎn)生過共軛球心C的X軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7繞共軛球心C的X軸旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其特征在于當(dāng)?shù)谝唤M、第三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)停止工作時(shí)，圓錐齒輪4停止轉(zhuǎn)動(dòng)，ω5，6為圓錐齒輪5相對(duì)于支架6的運(yùn)動(dòng)，圓錐齒輪5的運(yùn)動(dòng)ω5由兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成，一個(gè)為繞過共軛球心C的X軸的ω5，6，另一個(gè)為繞過共軛球心C的Z軸的ω6，其中ω6＝ω5，6tanβ2，回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7的運(yùn)動(dòng)為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成，一個(gè)為繞過共軛球心C的X軸的ω5，6、另一個(gè)為繞過共軛球心C的Z軸的ω6。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其特征在于當(dāng)?shù)谝唤M、第二組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)停止工作時(shí)，電機(jī)13通過減速器14帶動(dòng)軸10繞Y軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7繞共軛球心C的Y軸旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其特征在于當(dāng)?shù)谝唤M、第二組、第三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件7產(chǎn)生繞過共軛球心C的三軸旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其特征在于第一組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)2連接圓錐齒輪4，第二組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)9連接同步帶輪15，同步帶輪15通過同步齒形帶16連接同步帶輪17，同步帶輪17、支架6為同一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，第三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)13連接軸10。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其特征在于其特征在于第一組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)2通過減速器3連接圓錐齒輪4，第二組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)9通過減速器8連接同步帶輪15，同步帶輪15通過同步齒形帶16連接同步帶輪17，同步帶輪17、支架6為同一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，第三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)13通過減速器14連接軸10。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)空間轉(zhuǎn)動(dòng)的共軛球心三軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。本發(fā)明采用三組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，第一組電機(jī)、圓錐齒輪，第二組電機(jī)連接支架，支架連接圓盤、圓錐齒輪，圓錐齒輪互相嚙合，隔板安裝在圓錐齒輪、圓盤上，構(gòu)成一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，第三組電機(jī)、軸、轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件，電機(jī)安裝在隔板上，電機(jī)連接軸，軸連接轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件。形成從機(jī)架、電機(jī)、二個(gè)圓錐齒輪、支架、電機(jī)構(gòu)成閉鏈傳動(dòng)。解決了現(xiàn)有并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間小，機(jī)構(gòu)尺寸大，轉(zhuǎn)動(dòng)角度小等缺陷。本發(fā)明三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)是共軛球心旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)占用空間小，而運(yùn)動(dòng)可達(dá)空間大，且實(shí)現(xiàn)C軸(Z軸)、A軸(X軸)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)和機(jī)架構(gòu)成閉鏈傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)剛性好，轉(zhuǎn)動(dòng)角度大。
文檔編號(hào)B25J9/00GK1803412SQ200610038029
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2006年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月25日
發(fā)明者姜銘, 周建華, 李益民, 李鷺揚(yáng), 宋愛平, 朱永偉, 張帆 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)