专利名称：四自由度并联工作台的制作方法
技术领域：
本实用新型属于数控机床装夹用具技术领域，具体涉及一种四自由度并联工作台。
背景技术：
目前人们熟知在数控机床上使用的并联机构，其类型有平面二自由度、三自由度、球面三自由度和六自由度机构。国内外研究较多的并联机构是三自由度和六自由度机构，如平面三自由度、3-RPS机构、6-SPS机构和6-RTS机构等。在公知的并联机构中，三自由度和六自由度的各占40%，四自由度的占6%，五自由度的占3.5%，两自由度的占10.5%。由此可以看出六自由度和三自由度的并联机构占主导地位，而与其相比更为实用的四自由度和五自由度等并联机构较少或者说缺乏。然而，六自由度的并联机构存在制造成本高、控制技术难、工作空间与外形尺寸比不合理和精度低等缺点。当出现具有空间任意角度平面的零件(如网架螺栓节点球)的装夹和加工时，六自由度和三自由度的并联机构对其进行装夹和加工都不方便，因此近几年已减少用它作为并联机构进行使用。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种能够在数控机床上对任意角度平面零件加工，且加工精度高的四自由度并联工作台。实现本实用新型的目的所采取的技术方案是:该工作台由动平台、两个定长杆、两套伸缩杆机构和两套LM滚动导轨智能组合单元组成，其中，动平台通过四个球铰分别与互为对称设置的两个 定长杆和两套伸缩杆机构连接，所述伸缩杆机构的另一端分别通过虎克铰与数控机床工作台相连，所述定长杆的另一端分别与固定在数控机床工作台上的LM滚动导轨智能组合单元中的螺母滑块相连，所述LM滚动导轨智能组合单元由步进电机驱动。所述伸缩杆机构包括支座、伸缩杆步进电机、主动齿轮、被动齿轮、滚珠丝杠、滚珠螺母，伸缩套筒和套筒外管，其中，伸缩杆步进电机固装在支座的一侧，其电机轴通过主动齿轮与套装在滚珠丝杠上的被动齿轮相啮合，滚珠丝杠与设置在伸缩套筒内的滚珠螺母连接，伸缩套筒的伸出端连接有球铰，其外圆周上设有导向槽，套筒外管的一端固定在支座上，另一端设置有滑键，该滑键与伸缩套筒上的导向槽配合连接，并沿导向槽带动伸缩套筒做直线运动。按照上述方案制成的四自由度并联工作台，通过设置的LM滚动导轨智能组合单元和伸缩杆机构，能够实现动平台绕X轴和Y轴旋转的两个旋转自由度以及沿Y轴和Z轴的两个平移自由度，可以与铣、镗、加工中心等不同类型的数控机床组合使用。该工作台结构简单，具有两平移和两转动的功能，而且易于数控控制，能够满足对具有空间任意角度平面及孔的工件的加工要求，并能保证加工精度和提高加工效率。
[0007]图1是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型伸缩杆机构的结构示意图。
具体实施方式
参看图1、2，本实用新型为四自由度并联工作台，该工作台由动平台1、两个定长杆2、两套伸缩杆机构3和两套LM滚动导轨智能组合单元4组成，其中，动平台I通过四个球铰5分别与互为对称设置的两个定长杆2和两套伸缩杆机构3连接，所述伸缩杆机构3的另一端分别通过虎克铰6与数控机床工作台相连，所述定长杆2的另一端分别与固定在数控机床工作台上的LM滚动导轨智能组合单元4中的螺母滑块7相连，所述LM滚动导轨智能组合单元4由步进电机驱动。所述伸缩杆机构3包括支座8、伸缩杆步进电机9、主动齿轮10、被动齿轮11、滚珠丝杠12、滚珠螺母13，伸缩套筒14和套筒外管15，其中，伸缩杆步进电机9固装在支座8的一侧，其电机轴通过主动齿轮10与套装在滚珠丝杠12上的被动齿轮11相啮合，滚珠丝杠12与设置在伸缩套筒14内的滚珠螺母13连接，伸缩套筒14的伸出端连接有球铰5，其外圆周上设有导向槽16，套筒外管15的一端固定在支座8上，另一端设置有滑键17，该滑键17与伸缩套筒14上的导向槽16配合连接，并沿导向槽16带动伸缩套筒14做直线运动。本实用新型中所述的LM滚动导轨智能组合单元4可以在市场上直接购置，其结构不再赘述。LM滚动导轨智能组合单元是一种能在最小空间发挥高刚性、高精度的智能组合单元。在该组合单元中，U型断面形状的高刚性轨道与两侧导轨中间的滚珠丝杠构成了一体化的螺母滑块机构，螺母滑块7在高刚性轨道上滑动，LM滚动导轨智能组合单元4由步进电机驱动，通过滚珠丝杠把动力传递到螺母滑块7上，且螺母滑块7与两侧导轨接触部分有双列钢球，最终实现螺母滑块7沿导轨移动。伸缩杆机构3采用滚珠丝杠螺母副结构，通过 伸缩杆步进电机9驱动。本实用新型通过设置的LM滚动导轨智能组合单元和伸缩杆机构，具有两平移和两转动的功能，从而满足了对具有空间任意角度平面及孔的工件的加工要求，并能保证加工精度和提高加工效率。
权利要求1.一种四自由度并联工作台，其特征在于:该工作台由动平台、两个定长杆、两套伸缩杆机构和两套LM滚动导轨智能组合单元组成，其中，动平台通过四个球铰分别与互为对称设置的两个定长杆和两套伸缩杆机构连接，所述伸缩杆机构的另一端分别通过虎克铰与数控机床工作台相连，所述定长杆的另一端分别与固定在数控机床工作台上的LM滚动导轨智能组合单元中的螺母滑块相连，所述LM滚动导轨智能组合单元由步进电机驱动。
2.根据权利要求1所述的四自由度并联工作台，其特征在于:所述伸缩杆机构包括支座、伸缩杆步进电机、主动齿轮、被动齿轮、滚珠丝杠、滚珠螺母，伸缩套筒和套筒外管，其中，伸缩杆步进电机固装在支座的一侧，其电机轴通过主动齿轮与套装在滚珠丝杠上的被动齿轮相啮合，滚珠丝杠与设置在伸缩套筒内的滚珠螺母连接，伸缩套筒的伸出端连接有球铰，其外圆周上设有导向槽，套筒外管的一端固定在支座上，另一端设置有滑键，该滑键与伸缩套筒上的导向槽 配合连接，并沿导向槽带动伸缩套筒做直线运动。
专利摘要本实用新型涉及一种四自由度并联工作台，该工作台由动平台、两个定长杆、两套伸缩杆机构和两套LM滚动导轨智能组合单元组成，其中，动平台通过四个球铰分别与互为对称设置的两个定长杆和两套伸缩杆机构连接，所述伸缩杆机构的另一端分别通过虎克铰与数控机床工作台相连，所述定长杆的另一端分别与固定在数控机床工作台上的LM滚动导轨智能组合单元中的螺母滑块相连，所述LM滚动导轨智能组合单元由步进电机驱动。该工作台通过设置的LM滚动导轨智能组合单元和伸缩杆组件，能够实现动平台绕X轴和Y轴旋转的两个旋转自由度以及沿Y轴和Z轴的两个平移自由度，可以与铣、镗、加工中心等不同类型的数控机床组合使用。
文档编号B23Q1/48GK203125152SQ201320006220
公开日2013年8月14日 申请日期2013年1月7日 优先权日2013年1月7日
发明者柳天杰, 张刚, 李 瑞, 董凯, 吴楠, 冯伟, 朱广辉 申请人:南阳防爆电气研究所有限公司