一种驱动关节可变的RRR并联机构支链装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种驱动关节可变的并联机构RRR支链装置，主要由本体机构、驱动部分、传动部分组成，传动部分分为三个传动组，主要由离合器、传动齿轮、同步带轮、同步带组成，驱动单元驱动离合器主动件，通过传动齿轮和同步带传递至驱动位置，通过灵活配置离合器主动件和从动件吸附、分离状态切换支链驱动模式；本支链可以实现主动和被动关节的切换(驱动关节变化)，实现在不同工作空间中根据实际需要使用不同关节进行驱动，进而提升并联机构在整个工作空间内的综合性能；本发明专利技术装置控制简单，操作方便，能够实现机构驱动模式的快速切换，有利于并联机构在工作空间内性能的优化和提升，可应用于构成3‑RRR、5R等各类带有RRR支链的并联机构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械
，特别涉及一种驱动关节可变的RRR并联机构支链装置。
技术介绍
并联机构被广泛的应用于工业生产中完成各种不同的工作，但并联机构存在着构型一定时，其运动性能无法根据不同任务的要求而改变的问题。并联机构中存在着大量的被动关节，不同主被动关节配置具有不同运动性能。灵活切换机构驱动模式可使机构在整个工作空间具有最优性能，提高机构在整个工作空间内的运动速度，加速度，负载能力等性能。现在的并联机构中，基本上采用靠近静平台端的转动副或移动副为主动副。这种机构驱动模式恒定，工作空间内运动性能无法改变，不能根据工况的变化调整机构的性能。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种驱动关节可变的RRR并联机构支链装置，利用电磁离合器装置和同步带装置，实现机构驱动方式的可选择性切换，可以灵活改变机构的主动和被动关节布置，在整个工作空间内发挥机构的最优性能，控制简单，操作方便。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种驱动关节可变的RRR并联机构支链装置，包括本体机构、驱动单元2和传动部分，其中：所述本体机构包括静平台1、转动关节Ⅰ、杆Ⅰ6、转动关节Ⅱ、杆Ⅱ13及转动关节Ⅲ，静平台1通过转动关节Ⅰ连接杆Ⅰ6的一端，杆Ⅰ6的另一端通过转动关节Ⅱ连接杆Ⅱ13的一端，杆Ⅱ13的另一端设置有转动关节Ⅲ；驱动单元2由电机、减速器和联轴器组成，作用于转动关节Ⅰ、转动关节Ⅱ及转动关节Ⅲ；传动部分分为三个传动组，为传动组Ⅰ、传动组Ⅱ和传动组Ⅲ，分别作用于转动关节Ⅰ、转动关节Ⅱ及转动关节Ⅲ；通过控制各传动部分的状态，实现支链驱动模式的切换。所述传动组Ⅰ为离合器Ⅰ3，主动件与驱动单元2输出端连接，从动件与转动关节Ⅰ连接；所述传动组Ⅱ由传动系统和离合器Ⅱ10组成，传动系统将离合器Ⅰ3主动件的运动传递至离合器Ⅱ10的主动件，离合器Ⅱ10的从动件与转动关节Ⅱ连接；所述传动组Ⅲ为传动齿轮Ⅲ11和离合器Ⅲ12，传动齿轮Ⅲ11与离合器Ⅱ10同轴连接，与离合器Ⅲ12的主动件啮合，离合器Ⅲ12的从动件与杆Ⅱ13连接。所述传动组Ⅱ中的传动系统为同步带和传动齿轮系统，或齿轮传动系统。所述传动组Ⅱ中的传动系统包括传动齿轮Ⅰ4、同步带轮Ⅰ5、同步带7、传动齿轮Ⅱ8和同步带轮Ⅱ9，其中，传动齿轮Ⅰ4与离合器Ⅰ3的主动件啮合，传动齿轮Ⅰ4和传动齿轮Ⅱ8均通过轴承与杆Ⅰ6连接，同步带轮Ⅰ5与传动齿轮Ⅰ4同轴运动，同步带轮Ⅱ9与传动齿轮Ⅱ8同轴运动，传动齿轮Ⅱ8与离合器Ⅱ10的主动件啮合。所述的本体机构、驱动单元2、传动组Ⅰ和传动组Ⅱ连接形成支链Ⅰ，实现支链两种驱动模式切换：驱动模式Ⅰ，离合器Ⅰ3吸附，离合器Ⅱ10分离，驱动单元2直接驱动转动关节Ⅰ，其余传动组上所有齿轮均空转；驱动模式Ⅱ，离合器Ⅰ3分离，离合器Ⅱ10吸附，转动关节Ⅰ与驱动单元2脱离，驱动单元2输出力矩通过传动组Ⅱ传递到转动关节Ⅱ，实现转动关节Ⅱ的驱动。所述的本体机构、驱动单元2、传动组Ⅰ、传动组Ⅱ、传动组Ⅲ连接形成支链Ⅱ，实现支链三种驱动模式切换：驱动模式Ⅰ，离合器Ⅰ3吸附，离合器Ⅱ10、离合器Ⅲ12分离，驱动单元2驱动转动关节Ⅰ运动；驱动模式Ⅱ，离合器Ⅱ10吸附，离合器Ⅰ3、离合器Ⅲ12分离，驱动单元2驱动杆转动关节Ⅱ；驱动模式Ⅲ，离合器Ⅲ12吸附，离合器Ⅰ3、离合器Ⅱ10分离，驱动单元2驱动杆Ⅱ13。可选择在所述杆Ⅱ13上添加传动组Ⅳ(传动组Ⅳ形式与传动组Ⅱ一致)，由传动系统和离合器组成，即在杆Ⅱ13转动关节Ⅱ和转动关节Ⅲ之间添加传动系统，在转动关节Ⅲ添加离合器，两个传动齿轮分别于离合器Ⅲ12和转动关节Ⅲ处与离合器啮合，可实现驱动转动关节Ⅲ，即驱动模式Ⅳ；添加传动组Ⅴ(传动组Ⅴ形式与传动组Ⅲ一致)，由传动齿轮和离合器组成，传动齿轮固定于转动关节Ⅲ处离合器上，动平台上添加离合器Ⅴ(与离合器Ⅲ一致)，传动齿轮同离合器Ⅴ啮合驱动单元2直接驱动动平台，实现驱动模式Ⅴ。依据传动组Ⅰ、传动组Ⅱ、传动组Ⅲ的装配方式，在平面5R机构支链转动关节Ⅰ处添加传动组Ⅰ，杆Ⅰ上添加传动组Ⅱ，转动关节Ⅱ添加传动组Ⅲ，组成驱动可变的平面5R并联机构；依据传动组Ⅰ、传动组Ⅱ、传动组Ⅲ、传动组Ⅳ、传动组Ⅴ的装配方式，在平面3-3R并联机构支链转动关节Ⅰ处添加传动组Ⅰ，杆Ⅰ上添加传动组Ⅱ，转动关节Ⅱ添加传动组Ⅲ，杆Ⅱ13上添加传动组Ⅳ，动平台上添加传动组Ⅴ，组成驱动可变的平面3-3R并联机构，亦可多条支链组合组成各类带有RRR支链的驱动可变的并联机构。本专利技术中，电机驱动离合器Ⅰ3主动件同从动件吸附，电机驱动静平台关节；离合器Ⅰ3主动件同从动件分开，离合器主动件传递输出。本专利技术中，通过传动齿轮和同步带组成的传递装置，动力输出传递至离合器Ⅱ10的主动件上，离合器Ⅱ10主动件和从动件吸附，输出驱动关节Ⅱ；离合器Ⅱ10主动件同从动件分离，输出经传动齿轮驱动离合器Ⅲ12，离合器Ⅲ12主动件和从动件吸附，输出驱动杆Ⅱ13。与现有技术相比，本专利技术装置在机构模型已确定，无需结构改变的情况下，可实现支链多种驱动模式的切换；运用机构不同驱动模式实现工作空间内工作性能的改变，根据实际工况需求，切换机构驱动模式，实现机构在整个工作空间内的最优性能。是一种结构合理，控制简单，能够灵活改变机构的驱动模式，是一种理想的变驱动支链。附图说明图1是本专利技术多驱动并联机构支链示意图。图2是本专利技术电机、离合器与关节连接图。图3是本专利技术机械传动部分示意图。图4是本专利技术连杆关节驱动示意图。图5是本专利技术应用示范——驱动可变的平面5R并联机构示意图。图6是本专利技术添加传动组Ⅳ和传动组Ⅴ后的支链示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。本专利技术多驱动并联机构支链结构如图1所示，包括本体机构、驱动单元2和传动部分。本体机构包括静平台1、转动关节Ⅰ、杆Ⅰ6、转动关节Ⅱ、杆Ⅱ13及转动关节Ⅲ，静平台1通过转动关节Ⅰ连接杆Ⅰ6的一端，杆Ⅰ6的另一端通过转动关节Ⅱ连接杆Ⅱ13的一端，杆Ⅱ13的另一端设置有转动关节Ⅲ。驱动单元2由电机、减速器和联轴器组成，固定于静平台1，作用于转动关节Ⅰ、转动关节Ⅱ及转动关节Ⅲ；传动部分分为三个传动组，为传动组Ⅰ、传动组Ⅱ和传动组Ⅲ，分别作用于转动关节Ⅰ、转动关节Ⅱ及杆Ⅱ13。如图2、图3和图4所示，其中传动组Ⅰ为离合器Ⅰ3，主动件与驱动单元2输出端连接，从动件与转动关节Ⅰ连接；传动组Ⅱ由传动系统和离合器Ⅱ10组成，传动系统为同步带和传动齿轮系统，或齿轮传动系统，或其他功能类似的传动系统，将离合器Ⅰ3主动件的运动传递至离合器Ⅱ10的主动件，离合器Ⅱ10的从动件与转动关节Ⅱ连接。一种较为优异的传动系统包括传动齿轮Ⅰ4、同步带轮Ⅰ5、同步带7、传动齿轮Ⅱ8和同步带轮Ⅱ9，其中，传动齿轮Ⅰ4与离合器Ⅰ3的主动件啮合，传动齿轮Ⅰ4和传动齿轮Ⅱ8均通过轴承与杆Ⅰ6连接，同步带轮Ⅰ5与传动齿轮Ⅰ4同轴运动，同步带轮Ⅱ9与传动齿轮Ⅱ8同轴运动，传动齿轮Ⅱ8与离合器Ⅱ10的主动件啮合。传动组Ⅲ为传动齿轮Ⅲ11和离合器Ⅲ12，传动齿轮Ⅲ11与离合器Ⅱ10同轴连接，与离合器Ⅲ12的主动件啮合，离合器Ⅲ12的从动件与杆Ⅱ13连接。通过控制各传动部分的状态，实现支链驱动模式的切换。该支链还可同其他支链构成闭环机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动关节可变的RRR并联机构支链装置，包括本体机构、驱动单元(2)和传动部分，其特征在于：所述本体机构包括静平台(1)、转动关节Ⅰ、杆Ⅰ(6)、转动关节Ⅱ、杆Ⅱ(13)及转动关节Ⅲ，静平台(1)通过转动关节Ⅰ连接杆Ⅰ(6)的一端，杆Ⅰ(6)的另一端通过转动关节Ⅱ连接杆Ⅱ(13)的一端，杆Ⅱ(13)的另一端设置有转动关节Ⅲ；驱动单元(2)由电机、减速器和联轴器组成，作用于转动关节Ⅰ、转动关节Ⅱ及转动关节Ⅲ；传动部分分为三个传动组，为传动组Ⅰ、传动组Ⅱ和传动组Ⅲ，分别作用于转动关节Ⅰ、转动关节Ⅱ及转动关节Ⅲ；通过控制各传动部分的状态，实现支链驱动模式的切换。

【技术特征摘要】
1.一种驱动关节可变的RRR并联机构支链装置，包括本体机构、驱动单元(2)和传动部分，其特征在于：所述本体机构包括静平台(1)、转动关节Ⅰ、杆Ⅰ(6)、转动关节Ⅱ、杆Ⅱ(13)及转动关节Ⅲ，静平台(1)通过转动关节Ⅰ连接杆Ⅰ(6)的一端，杆Ⅰ(6)的另一端通过转动关节Ⅱ连接杆Ⅱ(13)的一端，杆Ⅱ(13)的另一端设置有转动关节Ⅲ；驱动单元(2)由电机、减速器和联轴器组成，作用于转动关节Ⅰ、转动关节Ⅱ及转动关节Ⅲ；传动部分分为三个传动组，为传动组Ⅰ、传动组Ⅱ和传动组Ⅲ，分别作用于转动关节Ⅰ、转动关节Ⅱ及转动关节Ⅲ；通过控制各传动部分的状态，实现支链驱动模式的切换。2.根据权利要求1所述驱动关节可变的RRR并联机构支链装置，其特征在于，所述传动组Ⅰ为离合器Ⅰ(3)，主动件与驱动单元(2)输出端连接，从动件与转动关节Ⅰ连接；所述传动组Ⅱ由传动系统和离合器Ⅱ(10)组成，传动系统将离合器Ⅰ(3)主动件的运动传递至离合器Ⅱ(10)的主动件，离合器Ⅱ(10)的从动件与转动关节Ⅱ连接；所述传动组Ⅲ为传动齿轮Ⅲ(11)和离合器Ⅲ(12)，传动齿轮Ⅲ(11)与离合器Ⅱ(10)同轴连接，与离合器Ⅲ(12)的主动件啮合，离合器Ⅲ(12)的从动件与杆Ⅱ13连接。3.根据权利要求2所述驱动关节可变的RRR并联机构支链装置，其特征在于，所述传动组Ⅱ中的传动系统为同步带和传动齿轮系统，或齿轮传动系统。4.根据权利要求2所述驱动关节可变的RRR并联机构支链装置，其特征在于，所述传动组Ⅱ中的传动系统包括传动齿轮Ⅰ(4)、同步带轮Ⅰ(5)、同步带(7)、传动齿轮Ⅱ(8)和同步带轮Ⅱ(9)，其中，传动齿轮Ⅰ(4)与离合器Ⅰ(3)的主动件啮合，传动齿轮Ⅰ(4)和传动齿轮Ⅱ(8)均通过轴承与杆Ⅰ(6)连接，同步带轮Ⅰ(5)与传动齿轮Ⅰ(4)同轴运动，同步带轮Ⅱ(9)与传动齿轮Ⅱ(8)同轴运动，传动齿轮Ⅱ(8)与离合器Ⅱ(10)的主动件啮合。5.根据权利要求2所述驱动关节可变的RRR并联机构支链装置，其特征在于，所述的本体机构、驱动单元(2)、传动组Ⅰ和传动组Ⅱ连接形成支链Ⅰ，实现支链两种驱动模式切换：驱动模式Ⅰ，离合器Ⅰ(3)吸附，离合器Ⅱ(10)分离，驱动单元(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵珠峰，关立文，袁伟涛，王立平，张兆坤，邓豪，刘志远，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11