[实用新型]一种用于运动补偿的三自由度并联机构

说明书

技术领域

本实用新型属于浮式海洋平台装置制造技术领域，具体说是一种用于运动补偿的三自由度并联机构。

背景技术

随着我国海洋石油事业的发展，大量浮式海洋平台装置被应用于海洋石油开发的各个过程，如半潜钻井平台、钻井船、FPSO等。上述海洋平台在海洋环境的荷载下会产生六个自由度的复杂运动，对平台上的设备和人员产生复杂影响，对相关平台上作业带来安全隐患。平台上安装运动补偿装置是解决该问题的有效方案。目前，运动补偿装置主要采用的是六自由度的补偿机构，但是六自由度的并联机构具有控制复杂，成本高，占地空间较大等缺点，不利于运动补偿装置的设计，并且实际海洋平台的主要运动来自于横摇、纵摇和垂荡三个方向，因此，为了克服六自由度并联机构应用于海洋运动补偿装置的不足，亟待设计一种少自由度的并联机构，能够满足浮式海洋平台装置运动补偿的要求。

发明内容

本实用新型为解决现有技术存在的上述问题，提供一种用于运动补偿的三自由度并联机构，其结构简单、紧凑、造价较低，且使用便捷。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于运动补偿的三自由度并联机构，包括上平台及运动补偿装置，其特征在于，所述运动补偿装置包括3个驱动分支、2个限位分支及机架，所述上平台底面与3个所述驱动分支和2个限位分支连接，3个所述驱动分支和2个所述限位分支均与所述机架连接，3个所述驱动分支结构相同，其中，2个所述驱动分支为关于所述上平台的中间平面对称分布，且运动平面平行，另一个所述驱动分支与所述上平台的中间平面重合，每个所述驱动分支上下的连接端均有三个自由度，所述驱动分支上安装有直线驱动系统，所述直线驱动系统包括直线驱动装置和控制所述直线驱动装置伸缩的伺服阀；2个所述限位分支均由限位缸和球铰组成，2个所述限位分支的上端均通过球铰与所述上平台的中间底面铰接，其中，1个所述限位分支的限位缸通过转动轴与所述机架连接，可在上平台的中间平面上绕转动轴旋转，另一个所述限位分支的限位缸固定在所述机架上。

对上述技术方案的改进：所述机架上固定有等边三角形分布的3个驱动分支下基座，所述的上平台底面上设置3个驱动分支上基座，所述3个驱动分支上基座与所述机架上的3个驱动分支下基座的位置上下一一对应，每个所述驱动分支上下两端分别通过关节轴承与对应的驱动分支上基座和驱动分支下基座连接。

对上述技术方案的进一步改进：所述机架包括与所述上平台平行的底框架和竖直固定在所述底框架中部的立式框架，所述立式框架由两根立柱和一条顶板构成，所述顶板纵向水平设置在两根所述立柱的上端，所述顶板上设置限位缸座、限位缸孔，所述的上平台底面上固定有两个限位分支基座，两个所述限位分支基座分别与下方的所述限位缸座及限位缸孔的位置上下对应，1个所述限位分支的限位缸通过转动轴与所述顶板上的限位缸孔活动连接，另一个所述限位分支的限位缸固定在所述顶板的限位缸座上，2个所述限位分支上端均通过球铰与所述的上平台底面对应的限位分支基座铰接。

对上述技术方案的进一步改进：3个所述驱动分支下基座分别设置在所述底框架的左右边框及前边框上。

对上述技术方案的进一步改进：所述直线驱动系统由轴套、液压杆、液压缸体、液压缸底座、伺服阀及电转换器组成，由电转换器接收来自PLC补偿系统的电信号并传输给伺服阀，并由伺服阀控制液压杆伸缩。

对上述技术方案的进一步改进：所述的关节轴承由基座板、关节轴承杆、销孔、关节轴承套组成，关节轴承可实现绕关节轴承杆的转动和绕着关节轴承套的转动和摆动共三个自由度的运动，其中绕着关节轴承套的转动和摆动是有限制的运动。

对上述技术方案的进一步改进：每个所述驱动分支上端分别通过固定扣及关节轴承与所述的上平台底面上对应的驱动分支上基座连接。

对上述技术方案的进一步改进：所述直线驱动装置为液压缸、气压缸或电缸。

本实用新型的优点和积极效果是：

（1）本实用新型的并联机构充分地采用了技术十分成熟的三自由度并联机构，对于三自由度并联机构的工作空间、奇异性、工作效率等的研究十分成熟，可以为本实用新型提供有利的理论支持和技术保障；

（2）本实用新型采用了三个驱动分支和两个限位分支一共五个分支，机构的刚度高，承载能力大，几何结构简单、紧凑，加工装配容易，工作空间大，由于采用了液压缸的控制，运动灵活性好，抗冲击力强；