[发明专利]直线电机驱动的Z－A两自由度并联主轴平台

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种用于并联机床中由直线电机驱动的Z-A两自由度并联主轴平台，属于机械工程。

(二)背景技术：

并联机床，又称虚(拟)轴机床是20世纪90年代中期问世的新型数控加工设备。自第一台完全六自由度并联机床在美国推出以来，各国都相继推出了各式的并联机床原型样机。由于多自由度并联机床存在运动学建模复杂、运动耦合和加工精度较低等诸多不足，而且在许多情况下用户并不需要六自由度机床，低于六自由度即可满足实际加工要求。因此，少自由度并联机床已成为当前并联机床的研究热点。并联机床与传统机床相比具有结构简单、刚度高、承载能力强、动态特性好等诸多优点，但也存在作业空间小、作业空间中的运动干涉和奇异等缺点。同时，并联机床的并联主轴偏转范围较小也是个问题，一般在30°～60°范围内。

(三)发明内容：

本发明的目的是提供一种直线电机驱动的Z-A两自由度并联主轴平台，该并联主轴平台兼有并联机构的诸多优点，同时A轴偏转可达±90°。该并联主轴平台由直线电机直接驱动，应用于少自由度并联机床中，可实现较大的作业空间，且在运动过程中无运动干涉和运动奇异产生。

本发明的一种直线电机驱动的Z-A两自由度并联主轴平台，由静平台1、立柱2、直线电机动子3和直线电机定子4、自锁装置、两个移动副组件、两个旋转副组件A 12、两个连杆组件13、一个伸缩杆组件、三个旋转副组件B 16、动平台组件17和主轴部件18组成；其中：

该静平台1是一个长方形的平面，用于定位和固定立柱2及摩擦柱8；在其中心位置有一圆形孔，用于安装固定伸缩杆组件；

该立柱2是一个U型槽状整体部件，槽底部用于安装固定直线电机定子4，槽顶部两边用于安装固定直线导轨9；

该直线电机定子4固定安装在立柱2上，直线电机动子3直接与移动副组件相连，构成直线电机直接驱动系统；

该自锁装置是一组由单作用压出型气缸6、气缸座5、摩擦片7和摩擦柱8组成的摩擦支承系统，气缸为一种单作用压出型气缸，均匀分布在移动副组件的四角；摩擦片7为一种耐磨材料，直接与气缸活塞杆相连；

该移动副组件由直线导轨9、滑块10和运动基座11组成，直线导轨9固定在立柱2上，运动基座11与滑块10相连，可沿导轨作Z轴往复移动；

该旋转副组件是一对回转部件，能绕其自身轴线进行360°旋转；旋转副组件A和旋转副组件B结构相同，区别就是各自回转半径大小不同；

该连杆组件13是一个近似V型的板状部件，其两端焊接有与旋转副组件A 12和旋转副组件B 16相配合的回转轴，从而构成一个整体部件；

该伸缩杆组件由伸缩杆14和一个U型拨叉15组成，U型拨叉15顶部直接与伸缩杆14固定连接，U型口两端与旋转副组件B 16配合，能绕其轴线回转；

该动平台组件17是一个几何对称的多边形平台，上面设有安装螺纹孔；

该主轴部件18可采用交流伺服电主轴，也可采用交流变频电主轴。

上述部件间的结构连接关系是：两个立柱2平行对置分布，分别与静平台1连接固定；两个移动副组件平行对置于两立柱2上，两个连杆组件13两端通过旋转副组件A 12和旋转副组件B 16分别与移动副组件和动平台组件17相连，从而构成2-PRR(P-移动副，R-旋转副)支链；伸缩杆组件一端固定在静平台的中心位置，另一端通过旋转副组件B 16与动平台组件17相连，从而对动平台组件17起到辅助支承和冗余约束作用；主轴部件18安装在动平台组件17上；动平台组件17带动主轴部件18在冗余约束作用下，可相对静平台作Z轴移动和进行A轴偏转。

本发明一种直线电机驱动的Z-A两自由度并联主轴平台，其优点是：Z-A两自由度并联主轴平台既有并联机构进给速度快、刚度高、承载能力强的优点，同时还具有A轴偏转范围大的优点，可达±90°。另外，其它一些结构特点是：基于直线电机直接驱动技术，该并联主轴平台能获得较高的运动速度、加速度和精度；增加伸缩杆组件连接，提高了该并联主轴平台的结构刚性，并消除了运动奇异；当移动副组件沿Z轴完全同步运动时，可实现该主轴平台的重心驱动，有效地抑制了主轴在高速运动时的振动问题。

(四)附图说明：

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的主视图。

图3为本发明的仰视图。

图4为本发明的左视图。

图5为本发明的A-A向剖视图。

图中标号及符号说明如下：

1静平台           2立柱         3直线电机动子