[发明专利]一种五支链五自由度并联机床机构

说明书

技术领域

 本发明涉及机床领域，特别是一种五支链五自由度并联机床机构。

背景技术

与串联机构相比，并联机构具有精度高、结构紧凑、刚度高、承载能力强等优点。因此，自上世纪90年代以来，国内外众多学者开展了并联机床的研发。其中大多集中在3自由度和6自由度上，而加工复杂的机械零件只需要5个自由度就足够了。所以，六自由度并联机构应用在机床上将有一个多余的自由度，这显然是一种不必要的浪费；而三自由度的并联机构为完成复杂的任务就必须借助其他两个自由度的运动，这将使得并联机构的优点大打折扣。因此，研究五自由度的并联机构应用于机床是非常有意义的。现在所研发的五自由度并联机床都是通过五条主动支链外加一条约束支链来实现的，这样的话机床实现五自由度的运动需要六条支链来完成，如专利ZL02104943.2。本发明采用新型4-PUS/PUU并联机构来实现机床的五自由度运动，这种构型仅需四条主动无约束支链外加一条主动约束支链。因此，采用此构型的并联机床可节约一条支链，使得机床的结构更加简单，运动构件质量减轻17%以上，其运动学与动力学性能更加优越。

发明内容

本发明的目的在于提供一种五支链五自由度并联机床机构，可简化现有五自由度并联机床的结构，减轻运动构件质量17%以上，使其运动学与动力学性能更加优越。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种五支链五自由度并联机床机构，包括机架、第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链、第四主动支链、第五主动约束支链以及动平台。

所述第一主动支链由第一主动滑块和第一连杆组成，第一主动滑块通过第一移动副在机架上滑动，第一主动滑块另一端通过第一虎克铰带动第一连杆运动，第一连杆另一端通过第一球铰带动动平台运动。

所述第二主动支链由第二主动滑块和第二连杆组成，第二主动滑块通过第二移动副在机架上滑动，第二主动滑块另一端通过第二虎克铰带动第二连杆运动，第二连杆另一端通过第二球铰带动动平台运动。

所述第三主动支链由第三主动滑块和第二连杆组成，第三主动滑块通过第三移动副在机架上滑动，第三主动滑块另一端通过第三虎克铰带动第三连杆运动，第三连杆另一端通过第三球铰带动动平台运动。

所述第四主动支链由第四主动滑块和第四连杆组成，第四主动滑块通过第四移动副在机架上滑动，第四主动滑块另一端通过第四虎克铰带动第四连杆运动，第四连杆另一端通过第四球铰带动动平台运动。

所述第五主动支链由第五主动滑块和第五连杆组成，第五主动滑块通过第五移动副在机架上滑动，第五主动滑块另一端通过第五虎克铰带动第五连杆运动，第五连杆另一端通过第六虎克铰带动动平台运动。

所述五个主动滑块的运动可通过五条连杆带动动平台实现空间五自由度的运动。

本发明的突出优点在于：

1、采用并联结构，杆件做成轻杆，机构重量轻、刚性好；

2、支链数量少，机床运动构件少、惯量小、运动学与动力学性能好；

3、动平台上安装不同的末端执行器，本机构可应用到装配、焊接、姿态调整和定位设备、激光、医用等领域。

附图说明

图1为本发明所述一种五支链五自由度并联机床机构的第一结构示意图。

图2为本发明所述一种五支链五自由度并联机床机构的第二结构示意图。

图3为本发明所述一种五支链五自由度并联机床机构的第三结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

对照图1，一种五支链五自由度并联机床机构，包括机架1、第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链、第四主动支链、第五主动约束支链以及动平台27。

所述第一主动支链由第一主动滑块2和第一连杆17组成，第一主动滑块2通过第一移动副7在机架上1滑动，第一主动滑块2另一端通过第一虎克铰12带动第一连杆17运动，第一连杆17另一端通过第一球铰22带动动平台27运动。

所述第二主动支链由第二主动滑块3和第二连杆18组成，第二主动滑块3通过第二移动副8在机架1上滑动，第二主动滑块3另一端通过第二虎克铰13带动第二连杆18运动，第二连杆18另一端通过第二球铰23带动动平台27运动。

所述第三主动支链由第三主动滑块4和第二连杆19组成，第三主动滑块4通过第三移动副9在机架1上滑动，第三主动滑块4另一端通过第三虎克铰14带动第三连杆19运动，第三连杆19另一端通过第三球铰24带动动平台27运动。