一種具有空間兩轉動和一平動自由度的并聯(lián)機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應用于混聯(lián)數(shù)控機床的具有空間兩轉動和一平動自由度的并聯(lián)機構，屬于機械制造領域。
【背景技術】
[0002]并聯(lián)機構具有結構緊湊、模塊化性能好、剛度質(zhì)量比大，以及易于實現(xiàn)高速運動的優(yōu)點，但是并聯(lián)機構工作空間有限，并且通常需要采用加工精度較難保證的球鉸作為其必要的運動副，這在一定程度上制約了其在機械制造領域的發(fā)展。近年來，一些基于少自由度并聯(lián)機構的混聯(lián)制造裝備在工業(yè)中得到了成功應用，如基于Tri^pt機構的五軸混聯(lián)加工中心，和基于Sprint Z3主軸頭的Ecospeed五軸混聯(lián)加工中心等?；炻?lián)機構兼具串聯(lián)機構工作空間大以及并聯(lián)機構結構緊湊、動態(tài)響應特性好等優(yōu)點，能夠實現(xiàn)大工作空間的五軸聯(lián)動高速切銑加工，適合應用于空間自由曲面類零部件的加工。
[0003]美國專利US6431802公開了一種目前常見的空間兩轉動一平動并聯(lián)機構，其為3PRS構型，應用于混聯(lián)機床領域。該并聯(lián)機構具體包括靜平臺、動平臺及三條結構相同且呈軸對稱分布的支鏈，每一支鏈依次包括一個移動副、一個轉動副和一個球鉸；其中，移動副為驅動單元，通過導軌與靜平臺配合；轉動副和球鉸為被動單元，球鉸連接相應的連接桿和動平臺。
[0004]上述機構采用了轉動角度有限且精度較難保證的球鉸作為運動副，這既限制了其末端動平臺的轉角范圍，又有可能對機構精度產(chǎn)生不確定的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效增加動平臺擺角范圍且保證動平臺運動精度的空間并聯(lián)系統(tǒng)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:一種具有空間兩轉動和一平動自由度的并聯(lián)機構，其特征在于，它包括一呈等邊三角形的動平臺、一呈等邊三角形的靜平臺和三個連接所述動平臺與所述靜平臺的支鏈；每一支鏈均包括一連接桿，所述連接桿的一端通過一具有兩個轉動自由度的第一鉸鏈連接所述動平臺的一個角，在每一所述連接桿的內(nèi)側均設置一直線導軌，在每一所述直線導軌上均可滑動地設置一滑塊，在每一所述支鏈上緊固連接一用于驅動所述滑塊在所述直線導軌上移動的驅動裝置，每一所述滑塊均通過一具有兩個轉動自由度的第二鉸鏈連接所述靜平臺的一個角。
[0007]所述靜平臺的三個角所在的位置均帶有一缺角，三個所述缺角形成了三個均勻布置在所述靜平臺側面的平臺，在每一所述平臺上緊固連接一 U形件，所述滑塊通過上述第二鉸鏈連接所述U形件的兩個伸出端。
[0008]所述第二鉸鏈靠近所述靜平臺一端的轉動軸線與所述靜平臺的厚度方向平行，所述第二鉸鏈靠近所述滑塊一端的轉動軸線與所述第二鉸鏈靠近所述靜平臺一端的轉動軸線垂直，且與所述連接桿的長度方向垂直。
[0009]所述第一鉸鏈靠近所述連接桿一端的轉動軸線與所述第二鉸鏈靠近所述滑塊一端的轉動軸線平行，所述第一鉸鏈靠近所述動平臺一端的轉動軸線與所述第一鉸鏈靠近所述連接桿一端的轉動軸線垂直。
[0010]所述第二鉸鏈為一個虎克鉸或者由兩個轉動副組合而成。
[0011]所述第一鉸鏈為一個虎克鉸或者由兩個轉動副組合而成。
[0012]所述驅動裝置包括一緊固連接在所述固定架上的伺服電機，所述伺服電機的輸出端通過一滾珠絲杠副連接所述滑塊。
[0013]所述驅動裝置包括一緊固連接在所述固定架上的通長的直線電機初級，在所述直線電機初級上設置一直線電機次級，所述直線電機次級與所述滑塊緊固連接。
[0014]本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明動平臺和靜平臺均呈等邊三角形，動平臺和靜平臺的三個角對應連接支鏈，三個支鏈呈軸對稱分布，并且在支鏈的連接桿上緊固連接滑塊的驅動裝置，減少了驅動裝置與動平臺之間的傳遞環(huán)節(jié)，可有效降低驅動裝置所需要的功率和尺寸，從而減小整個并聯(lián)結構的質(zhì)量和慣量。2、本發(fā)明的每一連接桿的一端通過一具有兩個轉動自由度的第一鉸鏈與動平臺連接，每一滑塊通過一具有兩個轉動自由度的第二鉸鏈與靜平臺連接，因此本發(fā)明所述的并聯(lián)機構所包含的全部運動鏈都未采用球鉸，進而保證了動平臺能夠獲得較高的轉角范圍和較好的輸出精度。本發(fā)明可廣泛應用于五軸聯(lián)動混聯(lián)數(shù)控機床中，在本發(fā)明機床上所開發(fā)的五軸聯(lián)動混聯(lián)數(shù)控機床具有能夠對復雜自由曲面類零件的高效、高精度加工能力。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明支鏈的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明包括一呈等邊三角形的動平臺1、一呈等邊三角形的靜平臺2和三個連接動平臺I與靜平臺2的支鏈3。
[0019]如圖1、圖2所示，每一支鏈3包括一連接桿4，連接桿4的一端通過一具有兩個轉動自由度的鉸鏈5連接動平臺I的一個角，在每一連接桿4的內(nèi)側均設置一直線導軌6，在每一直線導軌6上均可滑動地設置一滑塊7。在每一支鏈3上還緊固連接一用于驅動滑塊7在直線導軌6上進行移動的驅動裝置。每一滑塊7均通過一具有兩個自由度的鉸鏈8連接靜平臺2的一個角。
[0020]上述實施例中，靜平臺2的三個角所在的位置均帶有一缺角，形成了三個均勻布置在靜平臺2側面的平臺，在每一平臺上均緊固連接一 U形件9，滑塊7通過鉸鏈8連接U形件9的兩個伸出端。
[0021]本發(fā)明的三個相同的支鏈3與動平臺1、靜平臺2連接形成一個空間閉環(huán)機構，通過三個滑塊7的輸入運動驅動動平臺I運動，實現(xiàn)動平臺I的兩個轉動自由度和一個平動自由度。
[0022]上述實施例中，如圖1、圖2所示，鉸鏈8靠近靜平臺2 —端的轉動軸線CC’與靜平臺2沿厚度方向的軸線OP平行，鉸鏈8靠近滑塊