两自由度转动并联机床的制作方法
【专利摘要】一种两自由度转动并联机床，包括：基座、工作台、支架、滑动块、四条相同的运动支链、伺服电机；支架的三个面上布置有导轨，导轨上分别布置有滑动块；支架固定于基座上；工作台通过四条运动支链与支架连接，四条运动支链的一端分别通过球铰连接方式连接于工作台上，另一端铰接于滑动块上；四条运动支链分别由四个伺服电机驱动。本实用新型的两自由度转动并联机床具有结构简单、易于实现，通过个运动支链间的互相限制作用可以减小并联机床运动的奇异性，同时增加了系统承载能力和刚度，加工精度高。
【专利说明】两自由度转动并联机床
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机床领域，具体涉及一种两自由度转动并联机床。
【背景技术】
[0002]1994年，美国公司首次推出了基于31:6冊1~1:平台的六自由度并联运动机床，标志着机床设计开始采用并联机构。
[0003]相较于传统的运用串联机构设计的机床，并联机床具有结构简单、刚度大、自重负荷比小、精度高等优点。因此，自上世纪90年代以来，国内外的众多学者开展了并联机床的研发。其中大多集中在三自由度和六自由度上，但一般情况下，设备中的自由度越多就表明系统的结构就越复杂，制造起来的难度就会相应的上升，而对于一般的零部件，设备中过多的自由度反而成为了浪费，在实际应用中只需设备进行简单的移动即可。
[0004]两自由度转动并联机床由于结构简单，相应的会产生机床刚度和稳定性的下降，从而导致零部件的加工精度不高，且在机床工作的过程中易产生机床运动的奇异性。
[0005]因此，研究两自由度的并联机构应用于机床是非常有意义的。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种两自由度转动并联机床，具有精度高、刚性大、不易产生奇异性的优点。
[0007]本实用新型的提出的两自由度转动并联机床，其特征在于，包括:基座、工作台、支架、滑动块、运动支链和伺服电机；
[0008]支架的三个面上分别设置有导轨，滑块相应设置于导轨上；
[0009]支架固定于所述基座上；
[0010]工作台通过运动支链与支架连接，运动支链包括:第一运动支链、第二运动支链、第三运动支链和第四运动支链；
[0011]第一运动支链与第二运动支链的一端分别通过球铰连接方式连接于工作台的两侦1第三运动支链与第四运动支链的一端分别通过球铰连接方式连接于工作台的上半部，第一运动支链、第二运动支链的另一端绞接于对应的所属滑动块上，第三运动支链和第四运动支链的另一端共同铰接于同一对应的滑动块上；
[0012]第一运动支链、第二运动支链、第三运动支链和第四运动支链分别由四个伺服电机驱动。
[0013]第三运动支链和第四运动支链共同通过铰接方式连接于同一滑动块，但铰接点不在同一点上；
[0014]运动支链的另一端通过滚珠丝杠与支架连接。
[0015]第一运动支链、第二运动支链、第三运动支链和第四运动支链的连杆由对应的伺服电机控制以穿过滑块。
[0016]滑动块包括:第一运动支链穿过的第一滑动块、第二运动支链穿过的第二滑动块和第三运动支链和第四运动支链穿过的第三滑动块；
[0017]第一滑动块、第二滑动块和第三滑动块分别由三个伺服电机控制。
[0018]本实用新型的两自由度转动并联机床具有结构简单、易于实现，通过个运动支链间的互相限制作用可以减小并联机床运动的奇异性，同时增加了系统承载能力和刚度，力口工精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本实用新型的两自由度转动并联机床的一个实施例的结构图。
【具体实施方式】
[0021]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0022]图1是本实用新型的两自由度转动并联机床的一个实施例的结构图，其中图1所示，图中各符号的含义为:
[0023]1基座，2为支架，3为工作台，4为第一支运动支链，5为第二运动支链，6为第三运动支链，7为第四运动支链。
[0024]如图1所示，本实施例的两自由度转动并联机床包括:基座1、工作台3、支架2、滑动块、四条相同的运动支链4、5、6、7、伺服电机；
[0025]支架2的三个面上布置有导轨，滑动块相应布置于导轨上；
[0026]支架2固定于基座1上；
[0027]工作台3通过四条运动支链与支架2连接，四条运动支链为:第一运动支链4、第二运动支链5、第三运动支链6和第四运动支链7 ；
[0028]第一运动支链4与第二运动支链5的一端分别通过球铰连接方式连接于工作台3的两侧，第三运动支链6与第四运动支链7的一端通过球铰连接方式连接于工作台3的上半部，第一运动支链4、第二运动支链5的另一端分别铰接于第一滑动块上，第二滑动块上，第三运动支链6和第四运动支链7的另一端共同铰接于第三滑动块上；
[0029]第一运动支链4、第二运动支链5、第三运动支链6和第四运动支链7分别由第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机驱动。
[0030]第三运动支链6和第四运动支链7共同通过铰接方式连接于同一滑动块，但铰接点不在同一点上；
[0031]第一运动支链4、第二运动支链5、第三运动支链6和第四运动支链7的另一端通过滚珠丝杠与支架2连接。
[0032]第一运动支链4、第二运动支链5、第三运动支链6和第四运动支链7的连杆由对应的伺服电机控制而可穿过滑块。
[0033]三个滑动块分别为:第一运动支链4穿过的第一滑动块、第二运动支链5穿过的第二滑动块、第三运动支链6和第四运动支链7穿过的第三滑动块；
[0034]第一滑动块、第二滑动块、第三滑动块分别由第五伺服电机、第六伺服电机、第七伺服电机控制。
[0035]具体工作过程为:
[0036]X轴向上的运动:第一伺服电机、第二伺服电机与第七伺服电机共同工作,第一伺服电机和第二伺服电机控制第一运动支链4和第二运动支链5以相同的速度同方向同时进行向左或向右运动，同时第七伺服电机控制第三滑动块随工作台3运动，防止第三运动支链6和第四运动支链7与工作台3连接的球绞、与支架2连接的铰接点因较旋转角度过大而损坏；同时第三伺服电机、第四伺服电机不工作，以对工作台3进行限制，防止其发生转动。
[0037]V轴向上的运动:第三伺服电机、第四伺服电机与第五伺服电机、第六伺服电机共同工作，第三伺服电机和第四伺服电机控制第三运动支链6和第四运动支链7以相同的速度同时进行向上或向下运动，同时第五伺服电机、第六伺服电机控制第一滑动块、第二滑动块随工作台3运动，防止第一运动支链4和第二运动支链5与工作台3连接的球绞、与支架2连接的铰接点因较旋转角度过大而损坏；同时第一伺服电机、第二伺服电机不工作，以对工作台3进行限制，防止其发生转动。
[0038]工作台的转动:第一伺服电机、第二伺服电机控制第一运动支链4和第二运动支链5同时以相同的速度反方向进行运动，对工作台3施加挤压力，当第三伺服电机控制第三运动支链6进行一次短时向下运动，就向工作台3施加一个向下的压力，同时当第四伺服电机控制第四运动支链7进行一次短时向上运动，就向工作台3施加一个向上的拉力，就会使工作台3向逆时针的方向转动一个角度，而当第三伺服电机控制第三运动支链6进行一次短时向上运动，就向工作台3施加一个向上的拉力，同时当第四伺服电机控制第四运动支链7进行一次短时向下运动，就向工作台3施加一个向下的压力，就会使工作台3向顺时针的方向转动一个角度；但如果工作台3已经转动一个角度以后，在相反方向转动的时候，需要系统先向之前转动时运动的方向进行反方向运动，当工作台3回复到系统在未发生转动的形态下再控制系统进行相反方向的转动；第五伺服电机、第六伺服电机、第七伺服电机不工作，以对工作台3进行限定，使其不发生其它方向上的运动。
[0039]本实施例的两自由度转动并联机床具有结构简单、精度高等优点，能够平稳的控制工作台进行运动，有效地对模具进行加工。
[0040]本实用新型的两自由度转动并联机床具有结构简单、易于实现，通过个运动支链间的互相限制作用可以减小并联机床运动的奇异性，同时增加了系统承载能力和刚度，力口工精度高。
[0041]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种两自由度转动并联机床，其特征在于，包括:基座、工作台、支架、滑动块、运动支链和伺服电机； 所述支架的三个面上分别设置有导轨，所述滑块相应设置于所述导轨上； 所述支架固定于所述基座上； 所述工作台通过所述运动支链与所述支架连接，所述运动支链包括:第一运动支链、第二运动支链、第三运动支链和第四运动支链； 所述第一运动支链与所述第二运动支链的一端分别通过球铰连接方式连接于所述工作台的两侧，所述第三运动支链与所述第四运动支链的一端分别通过球铰连接方式连接于所述工作台的上半部，所述第一运动支链、所述第二运动支链的另一端绞接于对应的所属滑动块上，所述第三运动支链和所述第四运动支链的另一端共同铰接于同一对应的所述滑动块上； 所述第一运动支链、所述第二运动支链、所述第三运动支链和所述第四运动支链分别由四个所述伺服电机驱动。
2.根据权利要求1所述的两自由度转动并联机床，其特征在于，所述第三运动支链和所述第四运动支链共同通过铰接方式连接于同一所述滑动块，但铰接点不在同一点上； 所述运动支链的另一端通过滚珠丝杠与所述支架连接。
3.根据权利要求1所述的两自由度转动并联机床，其特征在于，所述第一运动支链、所述第二运动支链、所述第三运动支链和所述第四运动支链的连杆由对应的所述伺服电机控制以穿过所述滑块。
4.根据权利要求1所述的两自由度转动并联机床，其特征在于，所述滑动块包括:所述第一运动支链穿过的第一滑动块、所述第二运动支链穿过的第二滑动块和所述第三运动支链和所述第四运动支链穿过的第三滑动块； 所述第一滑动块、所述第二滑动块和所述第三滑动块分别由三个伺服电机控制。
【文档编号】B23Q1/01GK204195250SQ201420418735
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】陈雪飞 申请人:杭州沪清科技有限公司