一种用于复杂曲面加工的全对称并联机器人的制作方法

本实用新型涉及数控机床技术领域，具体是一种全对称并联机器人。

背景技术：

并联机构(PM)，可以定义为动平台(末端执行器)和定平台(机架)通过至少两个独立的运动链相连接，并以并联方式驱动的一种闭环机构。若并联机构满足以下四个条件：a.可以实现稳定的连续的多自由度运动；b.各个分支运动链结构相同；c.所有分支对称布置在定平台上；d.驱动器在分支上的安装位置相同；则该机构被称为全对称并联机构(fully-symmetrical PM)。相较于一般的并联机构，全对称并联机构不仅具有高刚度、高精度、高速度、灵活、易于集成的传统优点，还具有较好的各向同性，即更好的运动的传递特性、力的传递特性和动态特性。因此全对称并联机构被广泛应用于工业、医疗、食品等行业。具体的应用领域涉及定位装置、微操作机械手、运动模拟器、加工中心主轴头、多轴数控机床等。

在复杂曲面加工的实际应用中，并不需要多自由度的并联机构。为了有效地简化运算、控制以及减少制造成本，所以能够实现相应操作的少自由度并联机构得以研发。其中，两转一移并联机构是少自由度并联机构中的重要一类，是少自由度并联机构中极具工程应用价值的一类。

现已有三自由度实用新型公布专利(如CN101844307B、CN205033197U、CN104625198A)，其支链较为复杂且不完全对称，所以机构的运动性能和动力学性能不存在对称性，各向同性不能保证。所以提出一种结构简单紧凑、加工组装容易、刚度高、精度高、价格便宜、各向同性较好、可满足复杂曲面加工需 要的两转一移全对称并联机构很有必要。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服背景技术存在的不足，提供一种用于复杂曲面加工的全对称并联机构，该并联机构应具有各向同性较好、刚度高、精度高、结构简单、加工组装容易及易于控制等优点。

本实用新型提供的技术方案是：

一种用于复杂曲面加工的全对称并联机器人，其特征在于：包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的三个分支机构，其中第一分支、第二分支与第三分支均布于机架且相互之间呈120°等分布置；

所述第一分支、第二分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的包含导杆及滑块的移动副、球铰、连杆、转动副；所述第一分支、第二分支与第三分支中的移动副轴线均环绕三个导杆的对称中心均布且相互之间呈120°等分布置；

所述第二分支与第三分支中的转动副轴线共线且垂直于第一分支中的转动副轴线；或者，

所述第一分支、第二分支与第三分支中的转动副轴线共面且相交于动平台中心，相互之间的夹角为120°；或者，

所述第一分支、第二分支与第三分支中的转动副轴线两两共面且在空间中共同相交于一点。

所述并联机构的驱动机构包括带动移动副的滚珠丝杠机构以及带动滚珠丝杠机构的伺服电机。

所述第一分支、第二分支与第三分支中的移动副轴线均相互平行。

所述动平台上安装有刀头。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型可实现空间的两个转动自由度和一个移动自由度，具有各向同性较好、加工精度高、刚度高、结构简单、加工组装容易、及易于控制等优点，可以满足复杂曲面加工的工作要求。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的立体结构示意图。

图2是本实用新型实施例2的立体结构示意图。

图3是本实用新型实施例3的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图所示的实施例，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例1

如图1所示：一种用于复杂曲面加工的全对称并联机构，包括机架11、动平台4、刀头5以及连接机架和动平台之间的三个分支(为PSR型运动支链)；其中用于加工的刀头固定在动平台上；第一分支、第二分支与第三分支均布于机架且相互之间呈120°等分布置；所述第一分支、第二分支和第三分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的移动副1P(包含固定在机架11上的导杆15以及与导杆滑动配合的滑块12)、球铰1S、连杆13、转动副1R；所述第一分支、第二分支与第三分支中的移动副轴线(与导杆的长度方向平行)环绕三个导杆的对称中心均布且相互之间呈120°等分布置；所述第二分支与第三分支中转动副轴线共线，第一分支中转动副轴线垂直于第二分支与第三分支中转动副 轴线；所述各分支的转动副轴线不过各自分支球铰的球心。

本实施例中，驱动副为各分支上的移动副，驱动方式为由伺服电机带动的滚珠丝杠机构(图中省略)；当驱动副运动时，机构作两转一移3自由度运动。

实施例2

如图2所示：一种用于复杂曲面加工的全对称并联机构，包括机架11、动平台4、刀头5以及连接机架和动平台之间的三个分支(为PSR型运动支链)；其中用于加工的刀头固定在动平台上；第一分支、第二分支与第三分支均布于机架且相互之间呈120°等分布置；所述第一分支、第二分支和第三分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的移动副1P(包含固定在机架11上的导杆15以及与导杆滑动配合的滑块12))、球铰1S、连杆13、转动副1R；所述第一分支、第二分支与第三分支中的移动副轴线(与导杆的长度方向平行)环绕三个导杆的对称中心均布且相互之间呈120°等分布置；所述第一分支、第二分支与第三分支中转动副轴线共面且交于动平台中心，相互之间的夹角为120°；所述各分支的转动副轴线不过各自分支球铰的球心。

本实施例中，驱动副为各分支上的移动副，驱动方式为由伺服电机带动的滚珠丝杠机构(图中省略)；当驱动副运动时，机构作两转一移3自由度运动。

实施例3

如图3所示：一种用于复杂曲面加工的全对称并联机构，包括机架11、动平台4、刀头5以及连接机架和动平台之间的三个分支(为PSR型运动支链)；其中用于加工的刀头固定在动平台上；第一分支、第二分支与第三分支均布于机架且相互之间呈120°等分布置；所述第一分支、第二分支和第三分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的移动副1P(包含固定在机架11上的导杆 15以及与导杆滑动配合的滑块12))、球铰1S、连杆13、转动副1R；所述第一分支、第二分支与第三分支中的移动副轴线(与导杆的长度方向平行)环绕三个导杆的对称中心均布且相互之间呈120°等分布置；所述第一分支、第二分支与第三分支中转动副轴线两两共面且在空间中共同相交于O点；所述各分支的转动副轴线不过各自分支球铰的球心。

本实施例中，驱动副为各分支上的移动副，驱动方式为由伺服电机带动的滚珠丝杠机构(图中省略)；当驱动副运动时，机构作两转一移3自由度运动。