六自由度正交并联机床制造技术

本实用新型专利技术六自由度正交并联机床，涉及机械制造领域。该并联机床包括固定台（１）、运动台（３）、联接固定台（１）、运动台（３）的六根直线移动驱动支路（２）和装在运动台上的电主轴及切削刀具（４），其中六根直线移动驱动支路（２）与运动台（３）和固定台（１）相连的运动副分别为球铰和虎克铰。其特征在于：六根直线移动驱动支路（２）按３、２、１分为三组，与三组驱动支路对应的与运动台相连的三组球铰的中心分别分布在运动台（３）的三个互相垂直的表面上，固定台（１）上的六个虎克铰的分布特点和运动台上的六个球铰点相同。该实用新型专利技术具有系统运动的非线性度低、控制算法简单、动态特性好、加工装配工艺性好等优点，在空间曲面加工领域有着广泛的应用前景。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉 及机械制造领域，特别是涉及六自由度正交并联机床。
技术介绍
并联机床克服了传统机床的诸多缺点，具有模块化程度高、结构简单、速度快和刚 度好等优点，其缺点是工作空间小和控制算法复杂。并联机床自从90年代问世以来，以其 崭新设计概念及潜在的市场需求已经成为数控加工领域新的研究热点。在1994年芝加哥 国际制造技术展览会上，美国Giddings&Lewis公司和Ingersoll公司在世界上第一次展 出VARIAX和H0H600并联机床，在这之后国内外学者和机床制造商都非常关注并联机床的 样机的研制。在1997年欧洲国际机床展览会上，美国、日本、德国等的大学和机床制造商展 出了 10余台并联机床样机，近几年来，我国的一些高等院校和科研院所也相继投入人力物 力，对这种新概念机床进行研究与开发，这些单位主要有清华大学、天津大学、哈尔滨工业 大学、东北大学、河北工业大学、燕山大学和中科院沈阳自动化所等。清华大学和天津大学 联合研制了 VAMTIY并联机床样机，哈尔滨工业大学和东北大学也分别研制了并联机床的 样机，天津大学与天津第一机床厂联合研制了 9杆3自由度并联机床Linapod等。但是，这 些研究成果还存在运动耦合严重和装配与结构工艺性差等问题，从而增加了控制与制造难 度。
技术实现思路
为了克服现有并联机床存在的上述不足，本专利技术提供一种正交结构的六自由度并 联机床，这种结构的并联机床具有动态特性好和加工装配工艺性好等突出优点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是这种并联机床由固定台、运动台、联 接固定台与运动台的六根直线移动驱动支路和装在运动台上的电主轴及切削刀具组成，其 中六根直线移动驱动支路与运动台和固定台相联的运动副分别为球铰和虎克铰，其特征在 于六根直线移动驱动支路按3、2、1分为第一、第二、第三组，这三组驱动支路对应的与运 动平台相连的三组球铰的中心分别分布在运动台上的三个互相垂直的表面上，其中，第一 组的三个球铰的中心位于一个正三角形的三个顶点上，所述第二组的二个球铰的中心距离 与所述正三角形的边长相等。固定台上的六个虎克铰的分布特点和运动平台上的六个球铰 点相同。当第一组的三根直线移动驱动支路互相平行，第二组的两根直线移动驱动支路互 相平行，且这三组驱动支路分别互相垂直时，该并联机床处于正交位姿。运动台上的电主轴 及切削刀具通过六个直线移动驱动支路的伸缩，可以实现任意位置与姿态的运动，从而完 成任意空间曲面的加工。本专利技术的有益效果是该专利技术具有系统运动非线性度低、控制算法简单、动态特性 好、加工装配工艺性好等优点。以下结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。附图说明图1为六自由度正交并联机床结构示意图。在图1中，1.固定台，2.直线移动驱动支路，3.运动台，4.电主轴与切削刀具。具体实施方式图1是本专利技术公开的一个实施例，这种六自由度正交并联机床由固定台1、运动台 3、联接固定台1、运动台3的六根直线移动驱动支路2和装在运动台上的电主轴及切削刀具 4组成，其中六根直线移动驱动支路与运动台和固定台相联的运动副分别为球铰和虎克铰， 六根直线移动驱动支路按3、2、1分为第一、第二、第三组，这三组驱动支路对应的与运动平 台相连的三组球铰的中心分别分布在运动台上的三个互相垂直的表面上，第一组的三个球 铰的中心位于一个正三角形的三个顶点上，所述第二组的二个球铰的中心距离与所述正三 角形的边长相等。固定台上的六个虎克铰的分布特点和运动平台上的六个球铰点相同。当 第一组的三根直线移动驱动支路互相平行，第二组的两根直线移动驱动支路互相平行，且 这三组驱动支路分别互相垂直时，该并联机床处于正交位姿。该机床的运动控制由专门的 控制系统实现。 该技术具有系统运动的非线性度低、控制算法简单、动态特性好、加工装配工 艺性好等优点，在空间曲面加工领域有着广泛的应用前景。权利要求1.一种六自由度正交并联机床，包括固定台(1)、运动台(3)、联接固定台(1)、运动台 (3)的六根直线移动驱动支路(2)和装在运动台(3)上的电主轴及切削刀具(4)组成，其 中六根直线移动驱动支路(2)与运动台(3)和固定台(1)相联的运动副分别为球铰和虎克 铰，其特征在于六根直线移动驱动支路(2)按3、2、1分为第一、第二、第三组，这三组驱动 支路对应的与运动平台相连的三组球铰的中心分别分布在运动台上的三个互相垂直的表 面上，其中，第一组的三个球铰的中心位于一个正三角形的三个顶点上，所述第二组的二个 球铰的中心距离与所述正三角形的边长相等。2.根据权利要求1所述的六自由度正交并联机床，其特征在于固定台(1)上的六个 虎克铰的分布特点和运动台(3)上的六个球铰点相同。专利摘要本技术六自由度正交并联机床，涉及机械制造领域。该并联机床包括固定台(1)、运动台(3)、联接固定台(1)、运动台(3)的六根直线移动驱动支路(2)和装在运动台上的电主轴及切削刀具(4)，其中六根直线移动驱动支路(2)与运动台(3)和固定台(1)相连的运动副分别为球铰和虎克铰。其特征在于六根直线移动驱动支路(2)按3、2、1分为三组，与三组驱动支路对应的与运动台相连的三组球铰的中心分别分布在运动台(3)的三个互相垂直的表面上，固定台(1)上的六个虎克铰的分布特点和运动台上的六个球铰点相同。该技术具有系统运动的非线性度低、控制算法简单、动态特性好、加工装配工艺性好等优点，在空间曲面加工领域有着广泛的应用前景。文档编号B23Q1/25GK201833184SQ201020248490公开日2011年5月18日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日专利技术者金振林, 高峰 申请人:燕山大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六自由度正交并联机床，包括固定台（１）、运动台（３）、联接固定台（１）、运动台（３）的六根直线移动驱动支路（２）和装在运动台（３）上的电主轴及切削刀具（４）组成，其中六根直线移动驱动支路（２）与运动台（３）和固定台（１）相联的运动副分别为球铰和虎克铰，其特征在于：六根直线移动驱动支路（２）按３、２、１分为第一、第二、第三组，这三组驱动支路对应的与运动平台相连的三组球铰的中心分别分布在运动台上的三个互相垂直的表面上，其中，第一组的三个球铰的中心位于一个正三角形的三个顶点上，所述第二组的二个球铰的中心距离与所述正三角形的边长相等。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金振林，高峰，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]