[发明专利]一种具有大转角的五自由度冗余驱动并联机构

说明书

本发明涉及一种具有大转角的五自由度冗余驱动并联机构，包括定平台、铰接动平台、转动机构；连接定平台与铰接动平台之间通过第一驱动支链、第二驱动支链、第五驱动支链、第六驱动支链进行连接；定平台和转动机构之间通过第三驱动支链、第四驱动支链进行连接；第一驱动支链、第二驱动支链、第五驱动支链、第六驱动支链联动可驱动所述铰接动平台进行前后翻转、左右平移；第一驱动支链、第二驱动支链、第五驱动支链、第六驱动支链、第三驱动支链、第四驱动支链联动可驱动所述铰接动平台进行上下移动、水平转动和左右翻转。本发明机构调整能力强、转角大、灵活性高，可进行超大复杂曲面局部加工。

技术领域

本发明属于制造技术领域，特别适应超大工件局部复杂自由曲面的加工，该机构是具有高刚度、高精度的五轴并联加工头。

背景技术

火箭运载能力是衡量一个国家综合实力和科技水平的重要标志，未来重载运载火箭贮箱直径尺寸近十米，总长近百米，而重载火箭贮箱结构属于超大工件一类，其火箭贮箱具有工件超大、壳体薄易变形、有凸起复杂曲面结构等特点，然而，目前Tricept和Exechon机器人等是采用一移二转三自由度并联机构串联二自由度转动头，其转动头动态特性及刚度有待提高。申请号为201610169598.6的发明专利所公开的大摆角五轴联动混联机床采用的是四自由度两转两移的并联机构串联到长导轨实现五轴联动，其不满足局部复杂自由曲面五轴联动加工。公开号为105690361A的中国专利所公开的五轴联动机床，其转角较小，灵巧性较低。现阶段加工装备如大型数控机床以及专用机床虽然可以满足一定精度加工要求，但是在工作空间、局部复杂曲面、刚度、灵活性上还无法完全满足重载火箭加工要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有大转角、高刚度、高灵巧性的五自由度冗余驱动并联机构，其作为机械本体串联到空间三正交坐标高速导轨上，进而形成八轴五联动高档并联机器人，能够解决工作空间小、刚度低、转角小、灵巧性低、局部复杂曲面难加工等难题，为智能制造提供技术支承。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种具有大转角的五自由度冗余驱动并联机构，其特殊之处在于：

包括定平台、铰接动平台、转动机构；铰接动平台位于定平台之上，转动机构设置在铰接动平台的下部，铰接动平台可相对于转动机构进行旋转和平移；

连接定平台与铰接动平台之间通过第一驱动支链、第二驱动支链、第五驱动支链、第六驱动支链进行连接；定平台和转动机构之间通过第三驱动支链、第四驱动支链进行连接；

第一驱动支链、第二驱动支链、第五驱动支链、第六驱动支链联动可驱动所述铰接动平台进行前后翻转、左右平移；第一驱动支链、第二驱动支链、第五驱动支链、第六驱动支链、第三驱动支链、第四驱动支链联动可驱动所述铰接动平台进行上下移动、水平转动和左右翻转。

进一步地，上述所述定平台包括圆形支架板和六个第一球座，所述六个第一球座圆周均布在圆形支架板上。

进一步地，上述铰接动平台包括板状结构，所述板状结构的前后两侧均连接一个第四转动副，板状结构可相对于第四转动副转动，第四转动副的两侧分别设有一个第二球座，板状结构的下表面设有两个支耳，两个支耳上分别设有转动孔，两个转动孔同轴设置。

进一步地，上述转动机构包括三个转动副，分别为第一转动副、第二转动副和第三转动副，其中第一转动副、第三转动副平行，第二转动副连接第一转动副、第三转动副且与第一转动副、第三转动副呈正交关系；第二转动副穿过板状结构下表面两个支耳的转动孔。

进一步地，上述第一驱动支链、第二驱动支链、第五驱动支链、第六驱动支链为结构相同的SPS支链，其中每条SPS支链包括摆动杆和伸缩杆；其中伸缩杆包括第一杆件以及设置在第一杆件端部的球副，所述球副与铰接动平台的第二球座配合；摆动杆包括第二杆件以及设置在第二杆件端部的球副，所述球副与定平台的第一球座配合。