[发明专利]变输入可重构牛头刨床主运动机构

说明书

技术领域：

本发明属于机构学与机械制造领域，特别涉及一种变输入可重构牛头刨床主运动机构。

背景技术：

牛头刨床可应用于水平面、垂直面、斜面、直槽、V型槽、燕尾槽及直母线成型面等面的刨削加工，因此在机械制造领域有着极为广泛的应用。为了提高加工表面的质量，要求滑枕应为匀速运动，但机械式牛头刨床的主运动机构一般采用摆动导杆机构和摆杆滑块机构串联而成的组合机构，刨刀刨削加工时的主运动为非匀速运动，为进一步提高加工质量带来了困难。

随着科学技术的发展，人们越来越希望现代机器能够根据不同的工作任务需求具有不同的工作方式，即希望机器能“一机多用”，希望机器具有柔性、可控性和智能性。机械式牛头刨床主要用于加工中、小零件，在加工中型零件和加工小型零件时，所需要的工作功率和工作行程是不同的。显然，在加工小型零件时，所需要的加工作业功率和工作行程都是相对较小的，而如果刨床不具备“柔性”，依然采用加工中型零件的工作模式来完成加工小型零件的作业任务，显然是不经济的。

因此人们希望刨床能够具有可控性、使作业速度满足匀速要求；希望刨床能够具有柔性、能根据加工作业任务的不同，变换工作模式，实现可重构；希望刨床具有智能，能根据不同加工工艺和参数要求，编程控制。

发明内容：

本发明针对现有技术中的不足，提出一种变输入可重构牛头刨床主运动机构，其具有可控性、柔性化、智能化的优点。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种变输入可重构牛头刨床主运动机构，其具有两种可选的工作模式，即根据不同加工作业任务具有两种不同的机构构型，且可在两种工作模式间方便的自动切换，具有可重构性。

第一种工作模式，可以满足中等零件的加工作业任务，第一种机构构型为：牛头刨床的滑枕通过一个连杆与一个平面二自由度5R(R为转动副)并联机构相连接。平面二自由度5R并联机构含二个相同运动支链，为对称机构，每一支链均含有两个连杆，各连杆间通过转动副相连接，两个相同的支链也通过转动副相并联。每一个支链由一个伺服电机驱动，伺服电机位于机架处，利用平面二自由度5R并联机构将二个伺服电机的输入传递、合成并转化为末端滑枕的单一大功率输出，可满足中型零件的刨削加工作业需要。由于平面二自由度5R并联机构本身具有机械协调功能，可消除二组伺服电机输入误差引起的运动干涉，降低控制难度。

第二种工作模式，可以满足小型零件的加工作业任务，第二种机构构型为：变输入可重构牛头刨床主运动机构自动切换为第二种工作模式，这时滑枕通过一个连杆与一个单自由度平面四杆机构相连接，即平面二自由度5R并联机构切换为单自由度平面四杆机构。平面四杆机构含有四个杆和四个转动副，各杆之间通过转动副相连接。这时机构整体为单自由度机构，其中一个伺服电机被锁死，只有一台伺服电机工作，用于完成小功率的加工作业任务。

以上两种工作模式均采用伺服电机驱动，因伺服电机具有可控性，通过合理的控制可以满足滑枕的匀速运动作业需求；因伺服电机具有可控性，通过编程控制，可以满足不同加工工艺和加工参数要求；因平面二自由度5R并联机构具有机械协调功能，可将两组伺服电机的输入进行合成，将小功率输入合成为大功率输出，且可避免输入误差引起的运动干涉；因平面二自由度5R并联机构具有可重构特性，可实现牛头刨床主运动机构根据不同刨削加工作业需求，在不同工作模式间自动切换，具有柔性。

综上，所述变输入可重构牛头刨床主运动机构通过采用伺服电机控制、通过采用可重构平面二自由度5R并联机构，满足了滑枕匀速运动作业需求、使机械式牛头刨床的主运动机构具有了柔性、可控性和智能性。

附图说明：

图1为变输入可重构牛头刨床主运动机构第一种工作模式的机构简图。

图2为变输入可重构牛头刨床主运动机构第二种工作模式的机构简图。

图1和图2中，1为机架，2-7为杆，8-13为转动副。

具体实施方式：

以下结合附图1和附图2所示之实施例对本发明作进一步详述：