专利名称：一种平面型数控并联运动操作装备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种平面型数控并联运动操作装备，具体地说是为大范围切削加工、各 种产业操作提供一种新型高效的数控装置。
背景技术：
工业上往往需要各种结构简单、制造成本低的大范围平面型数控操作，例如大范围金 属切削加工、焊接、非金属材料切割、测量、喷涂、雕刻等作业，已有的串联机器人操作 手结构复杂、刚性差、动态响应性能差，而一般的并联操作手，包括二滑块在同一导轨上 的各种二自由度平面操作手(如专利申请文献200420083801.0200710177514.4等)， 工作空间小，为此，需要发明提供结构简单、操作容易、制造成本低的大范围作业平面型 数控并联运动操作方法及其装备。
发明内容
本发明的目的是要发明一种大范围作业数控型并联运动操作装备，它主要由二个固定 导轨、二个滑块、二个可调长连杆、末端操作器、作业平台以及机架等组成，二个可调长 连杆在其内端用转动副连接后，其二外端分别与二个滑块用转动副连接，而二个滑块与二 个固定导轨分别构成移动副，末端操作器固定于一个连杆上。其中，二个固定导轨平行布 置，既可以在同一水平面内，也可以在一般空间中，且二个固定导轨在水平面上的投影间 距为二个可调长连杆长度之差；作业平台既可以位于导轨的下方、上方，也可位于二导轨 之间；可调长连杆的可调结构，既可以由二端带有左或右外螺纹的调节杆分别与内置左或 右内螺纹的二段连杆构成，也可以由一端带有左或右外螺纹的调节杆与一端内置左或右内 螺纹的一段连杆构成。该装置的优点是结构简单、制造容易、操作简便，能实现各种大 范围数控加工与产业操作。附
图1为本发明的第一种实施例结构的三个视图示意图。
附图2为本发明的第一种、第二种实施例的可调长连杆的可调结构示意图。
附图3为本发明的第一种、第二种实施例的平面操作原理图。
附图4为本发明的第一种、第二种实施例的平面操作工作空间示意图。
附图5为本发明的第二种实施例的三个视图结构示意图。
具体实施例方式
图1为本发明用于大范围平面型数控并联运动操作的第一个实施例，它由二个固定导 轨KK'与LL'、 二个滑块S与T、 二个可调长连杆AB与BC、末端操作器P、作业平台M 以及机架Q等组成，二个可调长连杆AB、 BC在其内端B处用转动副连接后，其二外端 A、 C分别与二个滑块S、 T用转动副连接，而二个滑块S、 T与二固定导轨KK'、 LL'分 别构成移动副，末端操作器P固定于一个连杆BC上；二个固定导轨KK'、 LL'平行布置 于离地H处的同一水平面内，且二端K、 K'与L、 L'分别用机架Q支撑，二个固定导轨的 水平面平行间距L为二个可调长连杆长度BC与A B之差，即L!-BC—AB;因二个可 调长连杆AB与BC、所有转动副以及末端操作器P位于二平行固定导轨的下方，所以， 作业平台M位于导轨的下方，反之，作业平台M也可以在二个固定导轨的上方。
二可调长连杆AB、 BC的可调结构，既可以由二端带有左或右外螺纹的调节杆1分别 与一端内置左或右内螺纹的二段连杆2、 3构成，如图2 (a)所示，也可以由一端带有左 或右外螺纹的调节杆1与一端内置左或右内螺纹的连杆2构成，如图2 (b)所示，只要 转动调节杆1即可自动调节连杆二端之间的杆长。
其工作原理可按如图3 (a) ~图3 (h)所示的流程这样阐述，且取杆长AB<BC，且 二固定导轨水平面间距L尸BC-AB。
1)当构型A-B-C三点顺时针布置时，控制二滑块S、 T，取不同的速度Vs、 Vt吋， 连杆BC上末端操作器P的作业轨迹曲线mm'为左上凸向，如图3 (a)所示；2) 当控制二滑块S、 T的速度相等，即V^Vt吋，则末端操作器P历经长距离直线 轨迹m'm'，直线轨迹m'm'离开其中一平行导轨KK'的距离取决于二连杆AB、 BC之间 的夹角6 (定义为从连杆AB逆时针绕至连杆BC之间的夹角)，当8=0°时，/为最大，
即/max-AB+BP，如图3 (b)所示；
3) 当9=0°即连杆AB与BC杆重叠共线时，如图3 (b)所示，通过控制二滑块S、 T左右交错位置，可实现从X!OY,区域(图4)上的构型A-B-C顺时针布置(图3 (a))， 转换为Y^X2区域(图4)上的A-B-C逆时针布置，如图3(c)所示，继续控制二滑块S、 T，取不同的速度Vs、 Vt吋，从而使末端操作器P的作业轨迹曲线m'm为右上凸向，这 样该装备能在以XrO-X2为轴线的整个上半部作业区域内完全工作，如图4所示；
4) 当0=180° ，即连杆AB与BC杆拉直共线时，如图3 (d)所示，在此位置上调 节二连杆AB、 BC的杆长，即分别转动其可调结构的调节杆1 (如图2所示)，并使AB 杆长增长至A'B'， BC杆长缩短至B'C'，且使A'B'-B'C'-Li，如图3 (e)所示；进一步， 在此位置上通过控制连杆A'B'或B'C'，使其越过重叠线A'—B'—C'至下半部，以使该装 备能在以XrO-X2为轴线的下半部作业区域内工作(如图4);
5) 此时，如图3 (f)所示，构型A'-B'-C三点顺时针布置，同样地控制二滑块S、 T 的速度，分别当Vs^Vt日寸，使末端操作器P的作业轨迹曲线nn'为右下凸向；当VS=VT 时，历经长距离直线n'n',直线轨迹n'n'离开平行导轨KK'的最大距离为A'B'+B'P，如图 3 (g)所示，0=360°;此时，二连杆A'B'、 B'C'再次重叠共线，在此位置上可控制二滑块 S、 T再次左右交错位置，完成从X夂OY2区域(图4)上的构型A'-B'-C'顺时针布置(如 图3 (f))，转换为X!OY2区域(图4)上的构型A'-B'-C'逆时针布置，最后实现轨迹曲线 n'n为左下凸向，如图3 (h)所示，这样，该装备又实现了在以XrO-X2为轴线的整个下 半部作业区域内的完全作业工作，如图4所示。
于是，按从图3 (a) ~图3 (h)的上述操作原理和流程，该装备可实现一个较大工作 空间的作业平面区域，如图4所示。
附图5为本发明用于大范围平面型数控并联运动操作的第二个实施例，它由二个固定导轨KK'、 LL'、 二个滑块S、 T、 二个可调长连杆AB、 BC、末端操作器P、作业平台M 以及机架Q等组成，二个可调长连杆AB、 BC在其内端B处用转动副连接后，其二外端 A、 C分别与二个滑块S、 T用转动副连接，而二个滑块A、 C与二固定导轨KK'、 LL'分 别构成移动副，末端操作器P固定于一个连杆BC上；二个固定导轨KK'、 LL'布置于垂 直方向相距Lo、水平面上的投影相距Li的三维空间中，二端K、 K'与L、 L'分别用机架Q 支撑，且水平面投影的间距Li为二个可调长连杆长度BC与AB之差，即I^-BC—AB， 但作业平台M的高度位置须位于二固定导轨的垂直方向之间。
其工作原理同第一个实施例的工作原理，参见图3 (a) ~图3 (h); 二个可调长连杆 AB、 BC的可调结构也同第一个实施例的可调结构(如图2所示)，该装备实现的较大工 作空间的作业平面区域，也如图4所示。
上述二个实施例中的末端操作器P可以是切削铣刀、钻头、割刀、刻刀，又可以是测 量头、喷枪、焊枪等；驱动二个滑块S、 T作直线运动的既可以是滚珠丝杠、同步带、直 线电机或数字式液气压推杆等直线运动装置。
综上可知，该装置结构简单、制造容易，操作方便，为一种适合于大范围加工、各种 产业操作的新型高效数控装置。
权利要求
1.一种平面型数控并联运动操作装备，由二个固定导轨(KK′、LL′)、二个滑块(S、T)、二个可调长连杆(AB、BC)、末端操作器(P)、作业平台(M)以及机架(Q)等组成，二个可调长连杆(AB、BC)在其内端(B)用转动副连接后，其二外端(A、C)分别与二个滑块(S、T)用转动副连接，而二个滑块(A、C)与二个固定导轨(KK′、LL′)分别构成移动副，末端操作器(P)固定于一个连杆(BC)上，其特征是所述二个固定导轨(KK′、LL′)平行布置于离地面H处的同一水平面内，且间距为二个可调长连杆长度(BC、AB)之差，所述作业平台(M)位于导轨的下方或上方。
2. —种平面型数控并联运动操作装备，由二个固定导轨(KK'、 LL')、 二个滑块(S、 T)、 二个可调长连杆(AB、 BC)、末端操作器(P)、作业平台(M)以及机架(Q)等组成， 二个可调长连杆(AB、 BC)在其内端(B)用转动副连接后，其二外端(A、 C)分别与 二个滑块(S、 T)用转动副连接，而二个滑块(S、 T)与二个固定导轨(KK'、 LL')分 别构成移动副，末端操作器(P)固定于一个连杆(BC)上，其特征是所述二个固定导轨(KK'、 LL')平行布置于垂直方向相距LG、水平面投影间距相距L!的三维空间中，且水 平面投影的间距L!为二个可调长连杆长度(BC、 AB)之差，所述作业平台(M)的高度 位置位于二固定导轨(KK'、 LL')的垂直方向之间。
3. 按权利要求l、 2所述的平面型数控并联运动操作装备，所述的二个可调长连杆(AB、 BC)的可调结构，其特征是由二端带有左或右外螺纹的调节杆(1)分别与内置左或右内 螺纹的二段连杆(2、 3)构成，或由一端带有左或右外螺纹的调节杆(1)与内置左或右 内螺纹的一段连杆(2)构成。
全文摘要
一种平面型数控并联运动操作装备，由二个固定导轨、二个滑块、二个可调长连杆、末端操作器、作业平台以及机架等组成，二个可调长连杆在其内端用转动副连接后，其二外端分别与二个滑块用转动副连接，而二个滑块与二个固定导轨分别构成移动副，末端操作器固定于一个连杆上。其中，二个固定导轨平行布置于同一水平面内或一般空间中，且二个固定导轨在水平面上的投影间距为二个可调长连杆长度之差；作业平台既可以布置于导轨的下方/上方，也可布置于二导轨之间；可调长连杆的可调结构，既可以由二端带有左或右外螺纹的调节杆分别与内置左或右内螺纹的二段连杆构成，也可以由一端带有左或右外螺纹的调节杆与一端内置左或右内螺纹的一段连杆构成。该装置结构简单、制造容易，操作简便，为一种能大范围加工、操作的新型高效数控装置。
文档编号B25J9/08GK101612732SQ20091018131
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月17日 优先权日2009年7月17日
发明者磊 丁, 刘善淑, 朱小蓉, 菊 李, 沈惠平, 蒋益新, 邓嘉鸣, 陆雁翎 申请人:江苏工业学院