專利名稱：一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床加載試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床加載試驗(yàn)裝置，屬于機(jī)床可靠性實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
數(shù)控機(jī)床是當(dāng)代機(jī)械制造業(yè)的主流設(shè)備，中國機(jī)床市場上高檔機(jī)床還主要依賴進(jìn)口，影響國產(chǎn)機(jī)床競爭力的主要原因是產(chǎn)品質(zhì)量，而國產(chǎn)機(jī)床最主要的質(zhì)量問題之一是產(chǎn) 品的可靠性。大多數(shù)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在功能和性能等方面一般都能滿足用戶的要求，且在價(jià) 格、售后服務(wù)方面還有一定優(yōu)勢，但在產(chǎn)品可靠性方面，卻差距很大。用戶在選購數(shù)控裝備 時(shí)，不僅關(guān)注產(chǎn)品是否具備所需的性能或功能，但更為關(guān)注的是性能或功能的維持性，極為 關(guān)注產(chǎn)品在全壽命周期中的表現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品在使用和運(yùn)行中的質(zhì)量，即數(shù)控機(jī)床的可靠性。傳統(tǒng)機(jī)床的產(chǎn)量大，其可靠性一般通過工廠使用一段時(shí)間后將記載下的大量數(shù)據(jù) 反饋回來后，通過采用常用的可靠性數(shù)據(jù)分析方法而得出。但對于現(xiàn)在日趨廣泛應(yīng)用的小 批量多品種五軸數(shù)控聯(lián)動(dòng)機(jī)床的可靠性則無法得出。主要原因在于其生產(chǎn)量小。可靠性數(shù) 據(jù)的分析方法幾乎均建立在大量數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)之上，所以對其可靠性無法求得。這為顧客 在選購機(jī)床及后續(xù)考量生產(chǎn)成本時(shí)均帶來很大的風(fēng)險(xiǎn)。無論是傳統(tǒng)機(jī)床和五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī) 床一旦在顧客購買前確定其可靠性，不但使企業(yè)降低生產(chǎn)成本，也會(huì)提早發(fā)現(xiàn)機(jī)床在使用 過程中出現(xiàn)的問題，加以改進(jìn)從而促進(jìn)機(jī)床的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的可靠性試驗(yàn)之一為加載試 驗(yàn)。目前國內(nèi)并沒有此方面的技術(shù)能力。加載試驗(yàn)是在模擬工作狀態(tài)下，對機(jī)床施加至少 超過正常使用的載荷，以此來考察機(jī)床的可靠性。針對上述無法通過大量的反饋數(shù)據(jù)對機(jī)床進(jìn)行可靠性分析的情況下，可以借用并 聯(lián)機(jī)構(gòu)對機(jī)床進(jìn)行可靠性試驗(yàn)之一的機(jī)床加載試驗(yàn)。當(dāng)前，并聯(lián)機(jī)構(gòu)在數(shù)控機(jī)床、裝配機(jī)器 人、飛船對接、微型機(jī)器人等領(lǐng)域中得到一定程度的應(yīng)用。并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究已越來越深入。 并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有剛度大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定緊湊，承載能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，精度高等優(yōu)點(diǎn)。并聯(lián)機(jī)床的 應(yīng)用證明該機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)得到認(rèn)可和發(fā)揮。并聯(lián)機(jī)構(gòu)用于機(jī)床的加載試驗(yàn)，與并聯(lián)機(jī)床中使 用的并聯(lián)機(jī)構(gòu)類似，區(qū)別在于將并聯(lián)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)平臺(tái)與機(jī)床主軸相連，活動(dòng)平臺(tái)在機(jī)床主 軸主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下做從動(dòng)運(yùn)動(dòng)。并聯(lián)機(jī)構(gòu)各支鏈為加載單元，通過對各支鏈的加載實(shí)現(xiàn) 對機(jī)床施加不同的載荷，從而考察機(jī)床主軸的可靠性。并聯(lián)機(jī)構(gòu)已成功用于各種多自由度 實(shí)驗(yàn)臺(tái)和多軸機(jī)床，可以實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)，承受多向力載荷，說明并聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)用于加載試驗(yàn) 是可行的，但將其應(yīng)用于機(jī)床的加載試驗(yàn)仍未有先例。

發(fā)明內(nèi)容
1、目的本發(fā)明提供一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床加載試驗(yàn)裝置，以彌補(bǔ)現(xiàn)在機(jī)床加載試驗(yàn) 手段的不足。該裝置可以真實(shí)的模擬機(jī)床在工作狀態(tài)下的受力狀況，因而可以測試在模擬 工作載荷狀況下連續(xù)工作的可靠性。裝置的工作原理是機(jī)床主軸的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)并聯(lián)機(jī) 構(gòu)的活動(dòng)平臺(tái)做從動(dòng)運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)平臺(tái)與靜平臺(tái)經(jīng)6根連桿相連，連桿產(chǎn)生的伸縮或移動(dòng)使 得活動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，并向機(jī)床主軸施加載荷。
2、技術(shù)方案本發(fā)明一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床加載試驗(yàn)裝置，該裝置由并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)和 控制系統(tǒng)兩大部分組成，它們之間的位置連接關(guān)系是并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)的靜平臺(tái)固定在機(jī)床 工作臺(tái)上，并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)與機(jī)床主軸固連，其連桿通過球鉸連接動(dòng)、靜平臺(tái)，并使 動(dòng)平臺(tái)相對于靜平臺(tái)產(chǎn)生加載運(yùn)動(dòng)，向機(jī)床主軸加載；控制系統(tǒng)操控并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)。
所述并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)由球鉸、活動(dòng)平臺(tái)、連桿、靜平臺(tái)組成，它們之間的位置連接關(guān) 系是靜平臺(tái)通過球鉸與連桿的一端連接，連桿的另一端再通過球鉸與動(dòng)平臺(tái)連接。其中，該連桿的數(shù)量是6套，該球鉸的數(shù)量是12件；該并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)采用商品U型直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，直線電機(jī)靜子與靜平臺(tái)一側(cè)的球鉸 連接，直線電機(jī)動(dòng)子與動(dòng)平臺(tái)一側(cè)的球鉸連接；并在靜子基座上安裝商品滾動(dòng)導(dǎo)軌，在動(dòng)子 上安裝滑塊，以保證靜、動(dòng)子的相對運(yùn)動(dòng)精度。該并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)分為兩種形式1)6-PSS結(jié)構(gòu)見圖1，它是由6個(gè)移動(dòng)副-球鉸-球鉸組成，它們之間的位置連接 關(guān)系是各固定長度的連桿一端與活動(dòng)平臺(tái)通過六個(gè)球鉸連接，另一端通過球鉸各連接在 一個(gè)滑座上，六個(gè)滑座通過移動(dòng)副在三根相互平行的導(dǎo)軌上滑動(dòng)，導(dǎo)軌與矩形板材的靜平 臺(tái)固定連接?；囊苿?dòng)是由加載執(zhí)行器帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)加載，最終通過各支鏈和活動(dòng)平臺(tái)對機(jī) 床主軸施加載荷。這種結(jié)構(gòu)在導(dǎo)軌方向有較大的工作空間，適于對雙擺頭龍門式機(jī)床、或其 它單向行程較大的機(jī)床進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)。2)6_SPS結(jié)構(gòu)見圖2，它是由6個(gè)球鉸-移動(dòng)副-球鉸組成組成，它們之間的位置 連接關(guān)系是；6個(gè)長度可伸縮的連桿兩端分別與活動(dòng)平臺(tái)、靜平臺(tái)通過球鉸連接。桿長的伸 縮是由加載執(zhí)行器帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)加載，最終通過活動(dòng)平臺(tái)對機(jī)床主軸施加載荷。這種結(jié)構(gòu)在各 方向的運(yùn)動(dòng)空間基本相等，適于對搖籃式雙轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)床、或其它各向行程基本相等的機(jī)床進(jìn) 行加載實(shí)驗(yàn)。該球鉸是市購產(chǎn)品或自制；該活動(dòng)平臺(tái)是軸對稱的不等邊六邊形板材，每一角處安裝一個(gè)球鉸。該連桿是兩種形式1、固定桿件式(見圖1) ；2、套筒伸縮式(見圖2)該靜平臺(tái)是兩種形式1、矩形板材式(見圖1) ；2、不等邊六邊形板材式(見圖2)。所述控制系統(tǒng)包括加載運(yùn)動(dòng)控制器、加載執(zhí)行器、加載驅(qū)動(dòng)器、力傳感器和位移傳 感器。它們之間的位置連接關(guān)系是加載運(yùn)動(dòng)控制器和加載驅(qū)動(dòng)器安裝在控制柜里，加載執(zhí) 行器(即直線電機(jī))本身具有位移傳感器，力傳感器安裝在連桿與動(dòng)平臺(tái)一側(cè)的球鉸之間， 監(jiān)測連桿上的拉壓力。該加載運(yùn)動(dòng)控制器包括商品工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、商品控制板卡和購買控制板卡時(shí)附 帶的控制系統(tǒng)軟件，加載運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)輸入的控制指令和反饋信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，向各加載 支鏈發(fā)出加載控制指令。該加載執(zhí)行器采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使加載機(jī)構(gòu)6個(gè)支鏈的移動(dòng)副產(chǎn)生加載位移和 加載力。該加載驅(qū)動(dòng)器采用商品直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，與作為加載執(zhí)行器的直線電機(jī)配套購 買。其功能是將加載運(yùn)動(dòng)控制器的控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)加載執(zhí)行器實(shí)施加載功能。該力傳感器采用商品拉壓式力傳感器，它安裝在每個(gè)加載支鏈上，用于測量支鏈 上的單自由度力，并向加載運(yùn)動(dòng)控制器反饋力信號(hào)。
該位移傳感器就是購買直線電機(jī)時(shí)配套的光柵尺，它安裝在每個(gè)加載支鏈上，用 于測量支鏈上的位移，并向加載運(yùn)動(dòng)控制器反饋位移信息。3、優(yōu)點(diǎn)及功效本發(fā)明涉及一種機(jī)床可靠性加載試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)方法及其裝置，采用 并聯(lián)機(jī)構(gòu)對被測機(jī)床施加多維力，其優(yōu)點(diǎn)在于在盡可能符合實(shí)際載荷環(huán)境下對機(jī)床進(jìn)行 多維力測試，得到機(jī)床在模擬工作狀況下的可靠性參數(shù)。對于明確機(jī)床的可靠性及進(jìn)一步 改進(jìn)機(jī)床的性能提供了試驗(yàn)依據(jù)。


圖16-PSS加載試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡26-SPS加載試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡3控制系統(tǒng)組成不意中具體標(biāo)號(hào)說明如下1、靜平臺(tái)2、導(dǎo)軌 3、滑座4、球鉸5、連桿6、活動(dòng)平臺(tái)
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床加載試驗(yàn)裝置，該裝置由并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)兩大 部分組成，它們之間的位置連接關(guān)系是加載機(jī)構(gòu)的靜平臺(tái)固定在機(jī)床工作臺(tái)上，動(dòng)平臺(tái)與 機(jī)床主軸固連，六根連桿連接動(dòng)、靜平臺(tái)，并使動(dòng)平臺(tái)相對于靜平臺(tái)產(chǎn)生加載運(yùn)動(dòng)，向機(jī)床 主軸加載。控制系統(tǒng)操控并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)。所述并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)由球鉸、活動(dòng)平臺(tái)、連桿、靜平臺(tái)組成，它們之間的位置連接關(guān) 系是靜平臺(tái)通過6個(gè)球鉸與6根連桿的一端連接，連桿的另一端再通過6個(gè)球鉸與動(dòng)平臺(tái) 連接。其中，該連桿的數(shù)量是6套，該球鉸的數(shù)量是12件；該并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)采用商品U型直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，直線電 機(jī)靜子與靜平臺(tái)一側(cè)的球鉸 連接，直線電機(jī)動(dòng)子與動(dòng)平臺(tái)一側(cè)的球鉸連接；并在靜子基座上安裝商品滾動(dòng)導(dǎo)軌，在動(dòng)子 上安裝滑塊，以保證靜、動(dòng)子的相對運(yùn)動(dòng)精度。該并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)分為兩種形式1) 6-PSS結(jié)構(gòu)見圖1，它是由6個(gè)移動(dòng)副-球鉸-球鉸組成，它們之間的位置連接 關(guān)系是各固定長度的連桿一端與活動(dòng)平臺(tái)通過六個(gè)球鉸連接，另一端通過球鉸各連接在 一個(gè)滑座上，六個(gè)滑座通過移動(dòng)副在三根相互平行的導(dǎo)軌上滑動(dòng)，導(dǎo)軌與矩形板材的靜平 臺(tái)固定連接。滑座的移動(dòng)是由加載執(zhí)行器帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)加載，最終通過各支鏈和活動(dòng)平臺(tái)對機(jī) 床主軸施加載荷。這種結(jié)構(gòu)在導(dǎo)軌方向有較大的工作空間，適于對雙擺頭龍門式機(jī)床、或其 它單向行程較大的機(jī)床進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)。2) 6-SPS結(jié)構(gòu)見圖2，它是由6個(gè)球鉸-移動(dòng)副-球鉸組成組成，它們之間的位置 連接關(guān)系是；6個(gè)長度可伸縮的連桿兩端分別與活動(dòng)平臺(tái)、靜平臺(tái)通過球鉸連接。桿長的伸 縮是由加載執(zhí)行器帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)加載，最終通過活動(dòng)平臺(tái)對機(jī)床主軸施加載荷。這種結(jié)構(gòu)在各 方向的運(yùn)動(dòng)空間基本相等，適于對搖籃式雙轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)床、或其它各向行程基本相等的機(jī)床進(jìn) 行加載實(shí)驗(yàn)。
該球鉸是市購產(chǎn)品或自制；該活動(dòng)平臺(tái)是軸對稱的不等邊六邊形板材，每一角處安裝一個(gè)球鉸。該連桿是兩種形式1、固定桿件式(見圖1) ；2、套筒伸縮式(見圖2)該靜平臺(tái)是兩種形式1、矩形板材式(見圖1) ；2、不等邊六邊形板材式(見圖2)。見圖3，所述控制系統(tǒng)包括加載運(yùn)動(dòng)控制器、加載執(zhí)行器、加載驅(qū)動(dòng)器、力傳感器和位移傳感器。它們之間的位置連接關(guān)系是加載運(yùn)動(dòng)控制器和加載驅(qū)動(dòng)器安裝在控制柜里， 加載執(zhí)行器(即直線電機(jī))本身具有位移傳感器，力傳感器安裝在連桿與動(dòng)平臺(tái)一側(cè)的球 鉸之間，監(jiān)測連桿上的拉壓力。該加載運(yùn)動(dòng)控制器包括商品工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、商品控制板卡PMAC和購買控制板 卡時(shí)附帶的控制系統(tǒng)軟件，加載運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)輸入的控制指令和反饋信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，向 各加載支鏈發(fā)出加載控制指令。該加載執(zhí)行器采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使加載機(jī)構(gòu)6個(gè)支鏈的移動(dòng)副產(chǎn)生加載位移和 加載力。該加載驅(qū)動(dòng)器采用商品直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器Danaher直線電機(jī)，與作為加載執(zhí)行器的 直線電機(jī)配套購買。其功能是將加載運(yùn)動(dòng)控制器的控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)加載執(zhí)行 器實(shí)施加載功能。該力傳感器采用商品拉壓式力傳感器，它安裝在每個(gè)加載支鏈上，用于測量支鏈 上的單自由度力，并向加載運(yùn)動(dòng)控制器反饋力信號(hào)。該位移傳感器就是購買直線電機(jī)時(shí)配套的光柵尺，它安裝在每個(gè)加載支鏈上，用 于測量支鏈上的位移，并向加載運(yùn)動(dòng)控制器反饋位移信息。下面將對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。1、并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)共由這樣幾部分組成并聯(lián)支鏈加載單元(共6套)、球鉸(共12 件)、活動(dòng)平臺(tái)。各支鏈加載單元通過加載執(zhí)行器加載，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)分為兩種形 式1)6-PSS結(jié)構(gòu)(即6個(gè)移動(dòng)副-球鉸-球鉸組成的并聯(lián)機(jī)構(gòu))各支鏈桿長固定， 一端與活動(dòng)平臺(tái)通過六個(gè)球鉸安裝，另一端通過球鉸各安在一個(gè)滑座上，每兩個(gè)滑座共用 一根導(dǎo)軌，六個(gè)滑座在三根相互平行的導(dǎo)軌上滑動(dòng)，導(dǎo)軌與靜平臺(tái)固定連接。導(dǎo)軌滑座可采 用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副制造，加載執(zhí)行器采用直線電機(jī)，滑座的移動(dòng)是由直線電機(jī)直接帶動(dòng)，最 終通過各支鏈和活動(dòng)平臺(tái)對機(jī)床施加多維力載荷。這種結(jié)構(gòu)在導(dǎo)軌方向有較大的工作空 間，只受導(dǎo)軌長度限制，適于對雙擺頭龍門式機(jī)床、或其它單向行程較大的機(jī)床進(jìn)行加載實(shí) 驗(yàn)。當(dāng)對龍門式機(jī)床進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)時(shí)，靜平臺(tái)裝在機(jī)床工作臺(tái)上，活動(dòng)平臺(tái)通過專用工裝與 雙擺頭固聯(lián)。2)6_SPS結(jié)構(gòu)(即6個(gè)球鉸-移動(dòng)副-球鉸組成的并聯(lián)機(jī)構(gòu))各連桿兩端分別與 動(dòng)、靜平臺(tái)通過球鉸連接。支鏈桿長可以伸縮，當(dāng)加載執(zhí)行器是氣動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，伸縮運(yùn) 動(dòng)由氣缸或液壓缸帶動(dòng)；加載執(zhí)行器是直線電機(jī)，桿長的伸縮是由直線電機(jī)帶動(dòng)，最終通過 活動(dòng)平臺(tái)對機(jī)床施加多維力載荷。這種結(jié)構(gòu)在各方向的運(yùn)動(dòng)空間基本相等，適于對搖籃式 雙轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)床、或其它各向行程基本相等的機(jī)床進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)。當(dāng)對搖籃式雙轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)床加載 時(shí)，靜平臺(tái)安裝在C軸平臺(tái)上，活動(dòng)平臺(tái)通過專用工裝與主軸固聯(lián)。
2、控制系統(tǒng)
加載運(yùn)動(dòng)控制器包括控制計(jì)算機(jī)、控制板卡和控制系統(tǒng)軟件。計(jì)算機(jī)采用工控機(jī)， 控制板卡插在工控機(jī)的I/O擴(kuò)展槽中?？刂栖浖惭b并運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上。控制器根據(jù)輸入 的控制指令和反饋信號(hào)進(jìn)行并聯(lián)機(jī)構(gòu)逆解求解，進(jìn)行各加載支鏈運(yùn)動(dòng)分配的運(yùn)算，向各加 載支鏈發(fā)出加載控制指令。加載驅(qū)動(dòng)器將控制器的控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)加載執(zhí)行器實(shí)施加載功能。 當(dāng)加載執(zhí)行器為氣動(dòng)或液壓缸時(shí)，驅(qū)動(dòng)器為氣動(dòng)或液壓伺服閥；當(dāng)執(zhí)行器為伺服電機(jī)時(shí)驅(qū) 動(dòng)器為伺服電源。加載執(zhí)行器在加載驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)下使加載機(jī)構(gòu)6個(gè)支鏈的移動(dòng)副產(chǎn)生加載位移 和加載力，每個(gè)支鏈上裝有力傳感器和位移傳感器，分別用于測量支鏈上的單自由度力和 滑動(dòng)/伸縮位移，并向加載運(yùn)動(dòng)控制器反饋力信號(hào)和位移信號(hào)。以電機(jī)為加載執(zhí)行器時(shí)，可 直接利用伺服電機(jī)自帶的旋轉(zhuǎn)編碼器或光柵尺作為位移傳感器；以氣動(dòng)缸、液壓缸為加載 執(zhí)行器時(shí)，每個(gè)移動(dòng)副上設(shè)置一個(gè)直線位移傳感器。
權(quán)利要求
一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床加載試驗(yàn)裝置，其特征在于該裝置由并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)兩大部分組成，它們之間的位置連接關(guān)系是并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)的靜平臺(tái)固定在機(jī)床工作臺(tái)上，并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)與機(jī)床主軸固連，其連桿通過球鉸連接動(dòng)、靜平臺(tái)，并使動(dòng)平臺(tái)相對于靜平臺(tái)產(chǎn)生加載運(yùn)動(dòng)，向機(jī)床主軸加載，控制系統(tǒng)操控并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)；所述并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)由球鉸、活動(dòng)平臺(tái)、連桿、靜平臺(tái)組成，它們之間的位置連接關(guān)系是靜平臺(tái)通過球鉸與連桿的一端連接，連桿的另一端再通過球鉸與動(dòng)平臺(tái)連接；該并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)采用U型直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，直線電機(jī)靜子與靜平臺(tái)一側(cè)的球鉸連接，直線電機(jī)動(dòng)子與動(dòng)平臺(tái)一側(cè)的球鉸連接；并在靜子基座上安裝商品滾動(dòng)導(dǎo)軌，在動(dòng)子上安裝滑塊，以保證靜、動(dòng)子的相對運(yùn)動(dòng)精度；該并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)分為兩種形式1)6-PSS結(jié)構(gòu)它是由6個(gè)移動(dòng)副-球鉸-球鉸組成，它們之間的位置連接關(guān)系是各固定長度的連桿一端與活動(dòng)平臺(tái)通過六個(gè)球鉸連接，另一端通過球鉸各連接在一個(gè)滑座上，六個(gè)滑座通過移動(dòng)副在三根相互平行的導(dǎo)軌上滑動(dòng)，導(dǎo)軌與矩形板材的靜平臺(tái)固定連接；滑座的移動(dòng)是由加載執(zhí)行器帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)加載，最終通過各連桿和活動(dòng)平臺(tái)對機(jī)床主軸施加載荷；這種結(jié)構(gòu)在導(dǎo)軌方向有較大的工作空間；2)6-SPS結(jié)構(gòu)它是由6個(gè)球鉸-移動(dòng)副-球鉸組成組成，它們之間的位置連接關(guān)系是；6個(gè)長度可伸縮的連桿兩端分別與活動(dòng)平臺(tái)、靜平臺(tái)通過球鉸連接；桿長的伸縮是由加載執(zhí)行器帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)加載，最終通過活動(dòng)平臺(tái)對機(jī)床主軸施加載荷；這種結(jié)構(gòu)在各方向的運(yùn)動(dòng)空間基本相等；該活動(dòng)平臺(tái)是軸對稱的不等邊六邊形板材，每一角處安裝一個(gè)球鉸；該連桿是兩種形式固定桿件式、活動(dòng)伸縮式；該靜平臺(tái)是兩種形式矩形板材式、不等邊六邊形板材式；所述控制系統(tǒng)包括加載運(yùn)動(dòng)控制器、加載執(zhí)行器、加載驅(qū)動(dòng)器、力傳感器和位移傳感器；它們之間的位置連接關(guān)系是加載運(yùn)動(dòng)控制器和加載驅(qū)動(dòng)器安裝在控制柜里，加載執(zhí)行器即直線電機(jī)本身具有位移傳感器，力傳感器安裝在連桿與動(dòng)平臺(tái)一側(cè)的球鉸之間，監(jiān)測連桿上的拉壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床加載試驗(yàn)裝置，其特征在于該連桿的數(shù)量是6套。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床加載試驗(yàn)裝置，其特征在于該球鉸的數(shù) 量是12件。
全文摘要
一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床加載試驗(yàn)裝置，它是由并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)兩大部分組成，它們之間的位置連接關(guān)系是并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)的靜平臺(tái)固定在機(jī)床工作臺(tái)上，動(dòng)平臺(tái)與機(jī)床主軸固連，六根連桿通過球鉸連接動(dòng)、靜平臺(tái)，并使動(dòng)平臺(tái)相對于靜平臺(tái)產(chǎn)生加載運(yùn)動(dòng)，向機(jī)床主軸加載，控制系統(tǒng)操控并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)。所述并聯(lián)加載機(jī)構(gòu)由球鉸、活動(dòng)平臺(tái)、連桿、靜平臺(tái)組成，它們之間的位置連接關(guān)系是靜平臺(tái)通過6個(gè)球鉸與6根連桿的一端連接，連桿的另一端再通過6個(gè)球鉸與動(dòng)平臺(tái)連接。所述控制系統(tǒng)包括加載運(yùn)動(dòng)控制器、加載執(zhí)行器、加載驅(qū)動(dòng)器、力傳感器和位移傳感器。本發(fā)明能得到機(jī)床在模擬工作狀況下的可靠性參數(shù)，為進(jìn)一步改進(jìn)機(jī)床的性能提供了試驗(yàn)依據(jù)。
文檔編號(hào)G01M99/00GK101871851SQ201010189168
公開日2010年10月27日 申請日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者宋美巍, 陳五一 申請人:北京航空航天大學(xué)