[发明专利]一种多轴联动装置

说明书

技术领域

本发明属于机械制造领域，特别涉及一种能够应用于数控装置制造领域的新型可移动便携式多轴联动装置。

背景技术

在机械制造领域，随着现代零部件的设计越来越先进、加工工艺越来越复杂，大型空间自由曲面类零部件已广泛应用于各个重点关键领域，如航空航天、汽车、船用螺旋桨、涡轮叶片等。此类应用要求制造加工设备能够实现五轴联动的加工能力，在工况苛刻的条件下要求加工设备能够实现一次装卡五面加工。简而言之，现代加工设备应具有更好的加工柔性、转动灵活性以及更高的加工效率。随着零件的大型化以及大型设备的维修，一些零部件或大型设备无法移动到加工装备的工作台，而需要加工设备安置到加工现场，进而要求加工设备具有可移动和便携等特性。针对以上应用需求，加工装备的模块化设计便成为满足上述需求一种有效途径。而五轴或多轴联动装备的模块设计非常具有挑战性。

并联机构由于具有结构紧凑、运动部件质量小、刚度高、动态响应特性好、单位重量上承载能力大、易于实现高速运动等优点而成为模块化设计的理想选择。并联机构是指由两个或多个运动学支链构成的闭环并能够控制终端实现一定输出运动的机构。近年来，少自由度并联机构(自由度数少于六自由度的并联机构)由于容易实现较大工作空间(尤其是转动工作空间)、便于模块化等特性而越来越受到研究者的重视和青睐，五自由度并联机构是少自由度并联机构中自由度最多的一类。而工程实用性强的五自由度并联机构少之又少。目前应用效果最好的五自由度全并联装备是由德国Metrom公司经过十余年研发成功的一系列可实现立卧转换的五轴联动装备，如其中的PM1400等。该装备采用模块化设计，实现了可移动式和便携的概念。

在Metrom取得上述成功的同时，仍存在一些关键技术问题需要解决，如五支链带来的运动学以及结构复杂性，进而导致的机械干涉和刚度等问题。为了解决上述问题并提出更加理想的五轴模块化方案，本发明提出了一种基于三支链结构的五自由度并联机构以及相应的多轴联动装置，能够实现至少五轴多达六轴的联动控制。

发明内容

本发明的目的是为大型复杂自由曲面零部件的加工提供更好的原理构型及解决方案，提出一种可移动便携式的新型多轴联动装置。本发明提出的新型多轴联动装置可实现至少五轴多达六轴的联动控制。

本发明提出的一种新型多轴联动装置，包括一个安装执行器的动平台和定平台，其特征在于：该装置还包括连接所述动平台和定平台之间的第一、第二支链，该第一、第二支链结构相同，均含有两个主动驱动的运动副；该装置还包括连接所述动平台和定平台之间的第三支链，该第三支链含有一个主动驱动的运动副；所述第一、第二和第三支链分别与定平台以及动平台连接形成一个空间并联闭环机构，该空间并联闭环机构通过五个输入运动驱动动平台运动，实现三个转动自由度和两个移动自由度；该装置还可包括一个环形导轨或一个安装被加工工件的工作台，所述空间并联闭环机构与该环形导轨或工作台构成一个多轴联动混联装置，该混联装置可实现多达六轴的联动运动。

本发明的特点及技术效果

本发明的一种新型多轴联动装置，采用三个支链的结构形式构成空间五自由度闭环机构，通过五个输入驱动动平台运动，实现三个转动自由度和两个移动自由度，采用三个支链的结构形式(其中两个支链为：含有两个主动驱动运动副的空间六自由度无约束支链；第三支链为：具有一个移动约束且含有一个主动驱动运动副的空间五自由度支链)，实现五个自由度(三转两移)的输出运动是该机构区别于其它同类机构的一个显著特点，其动平台可实现较大的转动输出能力是该机构的一个突出优点，结合环形导轨或旋转工作台，采用混联的结构形式获得了多达六轴的联动控制，可实现对复杂自由曲面类零件的多轴联动数控加工。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明实施例3的结构示意图。

图4为本发明实施例4的结构示意图。

图5为本发明实施例5的结构示意图。

图6为本发明实施例6的结构示意图。

图7为本发明第三支链结构示意图。

具体实施方式

本发明的一种新型多轴联动装置结合附图及实施例详细说明如下：