[发明专利]新型变输入可重构牛头刨床主运动机构

摘要

本发明属于机构学和机械制造领域，特别涉及一种新型变输入可重构牛头刨床主运动机构。其特征是：刨床主运动机构具有三种工作模式，可根据不同作业任务需求，进行自动切换。工作模式一适合完成中型零件的刨削加工，其通过一个连杆将刨床主运动机构的滑枕与一个平面三自由度六杆机构相连接，为三伺服电机驱动。工作模式二适合于完成中小型零件的刨削加工，其将所述的平面三自由度六杆机构自动切换为平面二自由度五杆并联机构，其中一个伺服电机被锁死，为双伺服电机驱动。工作模式三适合于完成小型零件的刨削加工，其将所述平面五杆并联机构自动切换为平面单自由度平行四边形机构，为单伺服电机驱动。本发明具有可控性、柔性化和智能化的优点。

主权项

一种新型变输入可重构牛头刨床主运动机构，其特征是：牛头刨床主运动机构具有三种不同的工作模式，可根据不同加工作业任务要求在三种工作模式间自动切换；工作模式一可以满足中等零件的加工作业任务，第一种工作模式为：牛头刨床的滑枕通过一个连杆与一个平面三自由度六杆机构相连接；平面三自由度六杆机构为单闭环结构，其六根杆的杆长均相等，各杆间都通过转动副相连接；所述平面三自由度六杆机构由三个伺服电机驱动，其中两台伺服电机布置在与机架相连的转动副处，另外一台伺服电机布置在接近机架的转动副处；利用平面三自由度六杆机构将三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；由于平面三自由度六杆机构本身具有机械协调功能，可消除三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，可以满足中小型零件的加工作业任务，第二种工作模式为：新型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平面二自由度五杆并联机构相连接，即平面三自由度六杆机构切换为二自由度平面五杆并联机构；平面五杆并联机构为对称结构，各杆之间通过转动副相连接；这时机构整体为二自由度机构，所述平面六杆机构的一个位于机架处的伺服电机被锁死，只有二台伺服电机工作，用于完成中小功率的加工作业任务；利用平面二自由度五杆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较大功率输出，可满足中小型零件的刨削加工作业需要；由于平面二自由度五杆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；第三种工作模式，可以满足小型零件的加工作业任务，第三种工作模式为：新型变输入可重构牛头刨床主运动机构自动切换为第三种工作模式，这时滑枕通过一个连杆与一个单自由度平行四边形机构相连接，即平面二自由度五杆并联机构切换为单自由度平行四边形机构；这时机构整体为单自由度机构，所述平面六杆机构的二台伺服电机被锁死，只有一台伺服电机工作，用于完成小功率的加工作业任务；以上三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；因平面三自由度六杆机构和平面二自由度五杆并联机构具有机械协调功能，可将多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；因平面三自由度六杆机构和平面二自由度五杆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；所述新型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三自由度六杆机构，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；所述新型牛头刨床主运动机构，在三种工作模式间切换时，机构整体的自由度也在三、二和一三种自由度间切换；但是无论自由度如何变化，机构整体的末端输出，即滑枕始终作单自由度运动，因此称该机构为变输入可重构机构；即机构的输入在三、二和一之间切换，机构的输入和输出功率也在大、中和小间切换，但机构末端输出运动的活动度却是不变的。