CN101966652B - 一种三轴数控平面型并联操作手 - Google Patents

Abstract

一种三轴数控平面型并联操作手，包括固定在机架(0)上的直线导轨一(MM′)、直线导轨二(KK′)、直线导轨三(LL′)、滑块一(1)、滑块二(2)、滑块三(3)、平台操作滑块四(6)、连杆一(4)、连杆二(5)、连杆三(7)，其特征是平台操作滑块四(6)与连杆二(5)构成移动副四(P₆)后，又以转动副一(R₅)与连杆一(4)连接，而连杆二(5)的一端以转动副二(R₈)连接连杆三(7)；进一步，连杆一(4)、连杆二(5)、连杆三(7)的另一端，分别以转动副三(R₄)、转动副四(R₇)、转动副五(R₉)，联接与直线导轨二(KK′)构成移动副一(P₁)的滑块一(1)、与直线导轨三(LL′)构成移动副二(P₂)的滑块二(2)、与直线导轨一(MM′)构成移动副三(P₃)的滑块三(3)。这种平面型并联操作手结构简单、制造容易、控制解耦、运动工作空间大、定位精度高等优点，可广泛用于数控加工或操作。

Description

一种三轴数控平面型并联操作手

技术领域

本发明涉及一种三轴数控平面型并联操作手，具体地说，为特别是长工件、大工件的数控加工、输送、进给操作提供一种新型高效的数控装置。

背景技术

工业上往往需要结构简单、制造成本低的平面型三自由度数控操作平台，例如：长工件、大工件的大范围金属切削加工、焊接、切割、测量、喷涂、雕刻等作业时，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，例如，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【200420083801.0】、【200710177514.4】等)、二滑块在二个平行导轨上的二自由度平面操作手，如专利申请文献【200910181312.6】、【200910181313.0】等，均只能提供二自由度的平面位置X、Y的定位，而不能提供垂直于该平面的转动角度。专利申请文献【201010256966.3】提供了一种3个输出为X、Y、θ的三轴平面型数控并联运动操作平台，但工件的位姿变化范围不是很大。为此，本发明提供一种结构简单、操作容易、制造成本低、运动范围更大、输出仍为X、Y、θ的三轴平面型数控并联操作手。

发明内容

本发明提供的一种三轴数控平面型并联操作手，包括固定在机架(0)上的直线导轨一(MM′)、直线导轨二(KK′)、直线导轨三(LL′)、滑块一(1)、滑块二(2)、滑块三(3)、平台操作滑块四(6)、连杆一(4)、连杆二(5)、连杆三(7)，平台操作滑块四(6)与连杆二(5)构成移动副四(P₆)后，又以转动副一(R₅)与连杆一(4)连接，而连杆二(5)的一端以转动副二(R₈)连接连杆三(7)；进一步，连杆一(4)、连杆二(5)、连杆三(7)的另一端，分别以转动副三(R₄)、转动副四(R₇)、转动副五(R₉)，联接与直线导轨二(KK′)构成移动副一(P₁)的滑块一(1)、与直线导轨三(LL′)构成移动副二(P₂)的滑块二(2)、与直线导轨一(MM′)构成移动副三(P₃)的滑块三(3)。其中，直线导轨一(MM′)、直线导轨二(KK′)、直线导轨三(LL′)三者在相互平行的平面内或在同一平面内；进一步，直线导轨一(MM′)、直线导轨二(KK′)、直线导轨三(LL′)可以分别二二重合成为二根导轨或三者重合成为一根导轨。

当三个滑块取不同的位置时，安装有工件或切削刀具的平台操作滑块四(6)的位置和姿态X、Y、θ是唯一确定的。反之，一旦知道平台操作滑块四(6)的位置和姿态，就可以通过控制三个滑块来实现。该并联操作手具有结构简单、制造容易、控制解耦、运动工作空间大、定位精度高等优点，可广泛用于长工件、大工件的数控加工或操作工件的长距离输送、进给，以满足不同位姿的精确定位。

附图说明

附图1为本发明的第一种实施例机构示意图。

附图2为本发明的第二种实施例机构示意图。

附图3为本发明的第三种实施例机构示意图。

附图4为本发明的第一种实施例机构具有较大工作空间的原理示意图。

具体实施方式

附图1为本发明三轴数控平面型并联操作手的第一个实施例，它包括固定在机架0上的直线导轨一MM′、直线导轨二KK′、直线导轨三LL′、滑块一1、滑块二2、滑块三3、平台操作滑块四6、连杆一4、连杆二5、连杆三7，平台操作滑块四6与连杆二5构成移动副四P₆后，又以转动副一R₅与连杆一4连接，而连杆二5的一端以转动副二R₈连接连杆三7；进一步，连杆一4、连杆二5、连杆三7的另一端，分别以转动副三R₄、转动副四R₇、转动副五R₉，联接与直线导轨二KK′构成移动副一P₁的滑块一1、与直线导轨三LL′构成移动副二P₂的滑块二2、与直线导轨一MM′构成移动副三P₃的滑块三3，其中，直线导轨一MM′、直线导轨二KK′、直线导轨三LL′三者在相互平行的平面内或在同一平面内；

附图2为本发明三轴数控平面型并联操作手的第二个实施例，直线导轨一MM′、直线导轨二KK′、直线导轨三LL′分别二二重合成为二根导轨，其中，图2(a)是直线导轨二KK′、直线导轨三LL′重合；图2(b)是直线导轨一MM′、直线导轨二KK′重合；图2(c)是直线导轨一MM′、直线导轨三LL′重合；

图3为本发明三轴数控平面型并联操作手的第三个实施例，直线导轨一MM′、直线导轨二KK′、直线导轨三LL′三者重合成为一根导轨。

该操作手的工作原理和优点如下：

当控制三个滑块取不同的位置时，安装有工件或刀具的平台操作滑块四6的位置和姿态X、Y、θ是唯一确定的，反之，一旦知道平台操作滑块四6的位置和姿态，就可以通过控制三个滑块来实现。

通过特定的控制，还能使该机构从图4(a)所示的构型，越过图4(b)所示的运动奇异位置，达到图4(c)所示的另一个不同的构型，从而大大扩大了平台操作滑块四6的运动工作空间；

而当三个滑块取相同的速度时，平台操作滑块四6能以一个固定姿态实现沿X轴向的长距离输送或进给，在达到所需的工作区域后，再以不同的位姿精确操作或加工，可广泛用于长工件、大工件的数控加工或操作，此时动力头上的刀具或操作器仅作自身的高速转动即可；也可用于工件的长距离输送、进给，需要工件以某一位姿进给或定位于空间某一特定位置。该操作手具有结构简单、制造容易、控制解耦、定位精度高等优点。

Claims (3)

1.一种三轴数控平面型并联操作手，包括固定在机架(0)上的直线导轨一(MM’)、直线导轨二(KK’)、直线导轨三(LL’)、滑块一(1)、滑块二(2)、滑块三(3)、平台操作滑块四(6)、连杆一(4)、连杆二(5)、连杆三(7)，其特征是平台操作滑块四(6)与连杆二(5)构成移动副四(P₆)后，又以转动副一(R₅)与连杆一(4)连接，而连杆二(5)的一端以转动副二(R₈)连接连杆三(7)；进一步，连杆一(4)、连杆二(5)、连杆三(7)的另一端，分别以转动副三(R₄)、转动副四(R₇)、转动副五(R₉)，联接与直线导轨二(KK’)构成移动副一(P₁)的滑块一(1)、与直线导轨三(LL’)构成移动副二(P₂)的滑块二(2)、与直线导轨一(MM’)构成移动副三(P₃)的滑块三(3)。

2.按权利要求1所述的三轴数控平面型并联操作手，其特征是直线导轨一(MM’)、直线导轨二(KK’)、直线导轨三(LL’)三者在相互平行的平面内或在同一平面内。

3.按权利要求1所述的三轴数控平面型并联操作手，其特征是直线导轨一(MM’)、直线导轨二(KK’)、直线导轨三(LL’)分别二二重合成为二根导轨或三者重合成为一根导轨。

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