[发明专利]带随动约束的两转一移混联式平行驱动摆头机构

说明书

本发明提出了一种带随动约束的两转一移混联式平行驱动摆头机构，该机构包括安装架、伸出体、第一伸出筒、第二伸出筒、第一直线驱动单元、第二直线驱动单元、第三直线驱动单元、第一连杆、第二连杆、第三连杆、动平台和电主轴。由于该混联摇摆头的并联部分只有两条主驱动分支和一条随动约束分支，所以较具有四条或四条以上运动分支的并联加工头相比，支链少，具有结构紧凑，刚度高、工作空间大，动态性能好的特点。

技术领域

本发明属于数控机床工业制造技术领域，特别涉及一种带随动约束的两转一移混联式平行驱动摆头机构。

背景技术

并联加工头相比串联机构具有刚度大、精度高、自由度多等优点，应用于机械加工领域可实现曲面加工，有效的提高加工精度，对一个国家的航空航天、船舶、精密器械、医疗装备等行业有重要的影响力。

目前并联加工头多为三自由度并联机构，如Z3主轴头。中国专利200910228104.7公开了一种可以实现二维平动二维转动的并联机构，包括固定架、动平台以及四条支链结构，支链结构由直线单元以及定长杆件组成，四条支链呈四周型均匀布置，存在奇异性问题，在实际应用中对伺服电机的要求较高甚至损坏伺服电机。中国专利201010507587.7公开了一种空间四自由度并联机构及喷涂机器人，该专利的喷涂作业机构为四分支并联机构，四个直线驱动分支直接驱动动平台，驱动杆摆动占用空间较大，不适合作为并联加工头的机构，且该机构布置形式存在奇异性问题，运动状态欠佳。通过以上分析，现有并联加工头由于驱动支链多，普遍存在刚度较差、工作空间较小、动态性能较差、运动不灵活的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种驱动支链少、刚度大、工作空间大、动态性能好、运动灵活的并联加工头。

为解决上述技术问题，本发明提出一种带随动约束的两转一移混联式平行驱动摆头装置，其包括安装架、伸出体、第一伸出筒、第二伸出筒、第一直线驱动单元、第二直线驱动单元、第三直线驱动单元、第一连杆、第二连杆、第三连杆、动平台和电主轴；

所述安装架通过第一移动副与所述伸出体连接，安装架中心轴线与所述伸出体的中心轴线重合；

所述伸出体的端面有三个按120°均布的等大圆柱第一通孔、第二通孔和第三通孔，伸出体通过第一移动副与安装架连接，安装架中心轴线与伸出体的中心轴线重合，所述三个通孔的中心轴线与伸出体的中心轴线相互平行；

所述第一伸出筒通过第一圆柱副与所述第一通孔连接；

所述第二伸出筒通过第二圆柱副与所述第二通孔连接；

所述第一直线驱动单元的安装固定端与所述第一通孔的底部安装端面固连，所述第一直线驱动单元的运动连接部件与所述第一伸出筒的底部端面固连，将所述第一直线驱动单元内部电机的旋转运动转化为第一伸出筒通过第一圆柱副相对于第一通孔的直线运动。

所述第二直线驱动单元的安装固定端与所述第二通孔的底部安装端面固连，所述第一直线驱动单元的运动连接部件与所述第二伸出筒的底部端面固连，将所述第二直线驱动单元内部电机的旋转运动转化为第二伸出筒通过第二圆柱副相对于第二通孔的直线运动。

所述第三直线驱动单元的安装固定端与所述安装架的内部末端固连，所述第三直线驱动单元的运动连接部件与所述第三细圆柱筒的底部安装端面固连，将所述第三直线驱动单元内部电机的旋转运动转化为伸出体通过第一移动副相对于安装架的直线运动；

所述第一连杆的一端通过第一转动副与第一伸出筒的顶部安装端面连接，所述第一转动副回转轴线与第一圆柱副的轴线垂直，所述第一连杆的另一端通过第一万向铰与所述动平台相连，所述第一万向铰的第一回转轴线与所述第一转动副回转轴线平行，所述第一万向铰的第二回转轴线与所述第一回转轴线垂直；