[发明专利]一种附加冗余直线滑动的三平动龙门并联机床

说明书

本发明公开了一种附加冗余直线滑动的三平动龙门并联机床，包括龙门架、直线模组、第一支链组、第二支链组、第三支链组、动平台、工作台；龙门架包括第一侧柱、第二侧柱和顶座，直线模组包括导轨和滑块；龙门架和工作台下端用地脚螺栓固定，直线模组安装在顶座上，支链组一、支链组二、支链组三是由三组结构相同的伸缩杆构成，第一支链组、第三支链组的一端均安装在顶座上，另一端均与动平台相连，第二支链组的一端安装在直线模组上，另一端与动平台相连，组成空间并联闭环结构；在三个支链组的伸缩和直线模组冗余驱动的作用下，形成一种结构紧凑、运动灵活、可规避奇异位形、具备大工作空间的龙门并联机床，特别适合大型工件的加工作业。

技术领域

本发明属于数控制造装备领域，特别是一种附加冗余直线滑动的三平动龙门并联机床。

背景技术

在宏大制造领域，传统的单柱式镗铣床、大型龙门铣床等一类机床由于动态性能差、精度低、机身庞大以及造价高等问题，已难以满足现今大型工件的加工要求；并联机床作为一种新概念机床，与传统数控机床相比有其独特的优势。

中国专利CN105818137A公开了一种具有三维平动的并联机构，包括动平台、定平台与三组支链，该机构使用三个伺服电机同步驱动一组可伸缩支链，但该机构工作空间小，不适合大范围作业的情形；中国专利CN103240729A公开了一种空间三平动并联机械手，包括固定机架、动平台以及对称布置在固定机架与动平台之间的三条支链组，每组支链分为近架杆和远架杆，形成空间轴对称多连杆结构，局限性在于刚度较差，工作空间较小；德国Reichenbacher公司推出的Pegasus型木材加工中心，采用三组固定杆长且两端装有万向铰链的杆系，借助铰链将杆系分别与三块移动滑板和动平台相连，作业限于狭长的工作空间且刚度低、加工精度无法满足对金属大工件加工的要求；德国斯图加特大学的S.Johannesson于2003年提出、并与澳大利亚的昆士兰大学、挪威的阿格德学院和瑞典的ABB公司联合研究一种名为Gantry-Tau的三自由度大工作空间并联机构，该机构采用定杆长加三滑座的布局，第一个滑座有一组平行杆，第二个个滑座安装三根杆组成两个平行四边形，第三个滑座上装一根杆件，三条水平导轨固定在机架上，通过数控系统控制三滑座的运动使动平台从左侧空间转换到右侧空间，从而比其他并联机构有着较大的工作空间。但该机构存在两个问题：一，想要得到更大的工作空间就必须增加导轨的长度，而且该机构的横向工作范围较小，二，动平台在左右空间倒换的控制算法异常复杂，且可通过的路径有限。清华大学与齐二机床、江东机床等公司合作研发的XNZ2430重型龙门式五轴混联机床，主要是将传统龙门机床的横向和竖向的直线模组替换为并联结构，该机床是局部并联机构与传统机床结构的结合，但这种结构并不能增大机床的工作空间，因此为了增大机床的工作空间，就必须要增加机床工作台的尺寸，这就使得机床的整体尺寸大大增加。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种运动灵活、结构紧凑、可规避奇异位形、具备大工作空间的并联机床，特别适合大型工件的加工作业。

一种附加冗余直线滑动的三平动龙门并联机床，包括龙门架、直线模组、第一支链组、第二支链组、第三支链组、动平台、工作台；所述龙门架包括第一侧柱、第二侧柱和顶座；所述第一侧柱、第二侧柱安装在工作台的两端，顶座安装在第一侧柱与第二侧柱的顶端；所述直线模组包括导轨和滑块，直线模组安装在顶座上，滑块沿导轨滑动；

所述第一支链组、第三支链组的一端均安装在顶座上，另一端均与动平台相连；所述第二支链组的一端安装在直线模组上，另一端与动平台相连，组成空间并联闭环结构。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)采用封闭式龙门架的设计有利于提高并联机床的刚度和精度。

(2)少自由度并联机构结构简单紧凑，便于装配且整机重量轻，易于控制。