专利名称：一种三自由度球面并联机构控制工作台的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械类，尤其涉及球面控制工作台装置。
背景技术：
1994年，加拿大学者Gosselin提出了一种球面三自由度并联机构的设计方法，并设计了“摄像机自动定位装置”，其工作空间为半锥角70度的圆锥形，自旋角为正、负30度。但其结构不紧凑，自旋工作角度小，不能满足数控加工的要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种三自由度球面并联机构控制工作台，以解决上述难题，满足多种场合对三维自由度球面控制设备操作过程的需要。
本实用新型的目的是这样实现的，一种三自由度球面并联机构控制工作台，包括底座、直角减速器、伺服电机、动角台、工作台。本实用新型在底座上设置有120度均布的三个角座，三个角座斜面的外下部分别置有直角减速器，三个直角减速器的一端分别置有伺服电机；三个角座斜面的上部分别置有直角减速器的输出轴，三个直角减速器输出轴的上方分别与其上置有的弧形连架杆一端的孔连接，三个弧形连架杆另一端的孔分别置于弧形连杆一端的小轴上；动角台下斜部的凸面上设置有三个120度均布的动角台转轴，三个弧形连杆另一端设置的孔分别置于动角台转轴上；动角台的中部设置有台阶形的通孔，通孔的内下部置有工作台伺服电机，工作台伺服电机的输出轴与设置于动角台上部的工作台连接。
由于本实用新型采用了以上的技术方案，因而具有1，三自由度球面并联机构尺度参数优化，操作性能好，工作台可在60度半锥体空间内作三维回转，且自旋角达正、负360度，可满足数控加工的要求。
2，结构简单，布局合理，紧凑，体积小。
3，运行稳定，操作、控制极为方便。
4，实用性广，可用于机械加工、摄像、激光跟踪、雷达定位、灯具、等多种场合三联动旋转控制的需要。
图1是本实用新型的一种底座形状结构示意图；图2是本实用新型的一种动角台和工作台的形状结构示意图；图3是本实用新型的一种弧形连架杆形状结构示意图；图4是本实用新型的一种弧形连杆形状结构示意图；图5是本实用新型的一种装置中的单组弧形连杆机构形状结构示意图；图6是本实用新型的一种并联总成装置的形状结构示意图。
图中1，底座2，角座3，直角减速器4，伺服电机5，直角减速器输出轴6，弧形连架杆7，弧形连杆8，弧形连杆轴9，弧形连杆孔10，动角台11，工作台12，动角台凸面13，动角台转轴14，工作台伺服电机具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施作如下说明在图1中，底座1采用金属材料制成圆形体，其中央设置有同心圆孔，其上设置有120度均匀分布装置三组角座2的紧固螺纹孔。
在图2中，动角台10采用金属材料，其中部设置成圆形体；其下斜部处分别设置有120度均匀分布的三个动角台凸面12，每个动角台凸面12上设置有动角台转轴13；动角台10的中心处设置有同心圆孔，圆孔内端部设有配置工作台伺服电机动14的紧固螺纹孔。动角台10其上部配置有工作台11。工作台11的上部设置有向心T形槽螺纹，用于紧固加工工件或所控器件。工作台11的下部设置有与动角台10的中心圆孔相配的圆柱形台阶。工作台伺服电机14由螺钉紧固在动角台10的中心孔内端部，其输出轴与装置在动角台10上部的工作台11连接。
为控制工作台11转角的需要，旋转伺服电机14的输出轴，其在与动角台10上部的工作台11的连接处之间设置有谐波减速器。谐波减速器的输入、输出轴，分别与工作台伺服电机14的输出轴和工作台11连接。
在图3中，弧形连架杆6采用金属材料由两个弧形曲杆分体组装构成，弧形连架杆6的二端各设置有连接孔，二端孔的中心夹角为67度。两个弧形连架杆6的中部分别设置有相互连接的轴和孔，轴和孔配装后，将两弧形曲杆的中心夹角调整为90度，然后采用销钉紧固构成一体。当然，两弧形状的弧形连架杆6也可采用压、铸等方法直接制成一体。
在图4中，弧形连杆7采用金属材料设置成弧形状的曲杆，其一端设置有与弧形连架杆6的连接孔相配的连接轴8，另一端设置有与动角台转轴13相配的连接孔9。弧形连杆7一端连接孔9，与另一端连接轴8的中心夹角为90度。
在图5中，底座1的一边由螺钉紧固装置有角座2，角座2的斜面外下部装置有直角减速器3，直角减速器3的一侧装置有伺服电机4。角座2斜面上部设置的孔中置有直角减速器3的输出轴5。直角减速器3的输出轴5与弧形连架杆6一端的连接孔相配连接。弧形连架杆6的另一端连接孔，与装置在其上部的弧形连杆7一端的转轴8相连。弧形连杆7另一端的连接孔9，与装置在上部的动角台转轴13相配接。
在图6中，底座1上由螺钉紧固着呈120度均匀布置的三组角座2。每组角座2其上部装置的直角减速器3、伺服电机4、直角减速器输出轴5、弧形连架杆6、弧形连杆7、动角台10，其形状、构造、连接装配方法等如图5所述。动角台10的中心孔内下部装置有工作台伺服电机14。工作台伺服电机14的输出轴，与装置在动角台10上部的工作台11其下设置的连接构件相配接。
为实现工作台11的平稳运行，可在工作台11与动角台10的中心台阶孔相配处设置有滚动轴承。
本实用新型实际使用和操作过程中，可在工作台11的上部按不同需要，配置加工工件，用于机械加工；或配置雷达天线、激光头、摄像机、照明器件等，通过分别或同时控制三个伺服电机4及工作台伺服电机14的转速，用于三自由度并联旋转的控制，以满足各方面实际使用和操作的需要。
权利要求1.一种三自由度球面并联机构控制工作台，包括底座、直角减速器、伺服电机、动角台、工作台，其特征在于，底座上设置有120度均布的三个角座，三个角座斜面的外下部分别置有直角减速器，三个直角减速器的一端分别置有伺服电机；三个角座斜面的上部分别置有直角减速器的输出轴，三个直角减速器输出轴的上方分别与其上置有的弧形连架杆一端的孔连接，三个弧形连架杆另一端的孔分别置于弧形连杆一端的小轴上；动角台下斜部的凸面上设置有三个120度均布的动角台转轴，三个弧形连杆另一端设置的孔分别置于动角台转轴上；动角台的中部设置有台阶形的通孔，通孔的内下部置有工作台伺服电机，工作台伺服电机的输出轴与设置于动角台上部的工作台连接。
2.根据权利要求1所述的一种三自由度球面并联机构控制工作台，其特征在于，弧形连架杆二端孔的中心夹角为67度，两杆中轴线的夹角为90度。
3.根据权利要求1所述的一种三自由度球面并联机构控制工作台，其特征在于，弧形连杆一端孔与另一端连接轴的中心夹角为90度。
4.根据权利要求1所述的一种三自由度球面并联机构控制工作台，其特征在于，工作台伺服电机的输出轴与动角台上部的工作台连接之间设置有谐波减速器。
专利摘要一种三自由度球面并联机构控制工作台，它是在底座上设置有120度均布的三个角座，三个角座斜面的外下部分别置有直角减速器，三个直角减速器的一端分别置有伺服电机；三个角座斜面的上部分别置有直角减速器的输出轴，三个直角减速器输出轴的上方分别与其上置有的弧形连架杆一端的孔连接，三个弧形连架杆另一端的孔分别置于弧形连杆一端的小轴上；动角台下斜部的凸面上设置有三个120度均布的动角台转轴，三个弧形连杆另一端设置的孔分别置于动角台转轴上；动角台的中部设置有台阶形的通孔，通孔的内下部置有工作台伺服电机，工作台伺服电机的输出轴与设置于动角台上部的工作台连接。在空间内可作60度半锥体的三维回转和正、负360度旋转。
文档编号F16M11/12GK2564840SQ0220906
公开日2003年8月6日 申请日期2002年3月28日 优先权日2002年3月28日
发明者黄田, 曾子平, 曾宪菁, 张大卫, 倪雁冰 申请人:天津大学