專利名稱：高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動力頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機器人，特別是涉及一種可實現(xiàn)五自由度作業(yè)功能的空間并聯(lián)機器人。
背景技術(shù)：
根據(jù)專利US4732525、ZL200510015095. 5可知，現(xiàn)有的多坐標(biāo)機械手，其實現(xiàn)形式一般為少自由度并聯(lián)機構(gòu)輔以定位頭的混聯(lián)結(jié)構(gòu)形式。其中，少自由度并聯(lián)機構(gòu)通過調(diào)節(jié)安裝在主動支鏈上的伺服電機實現(xiàn)機構(gòu)動平臺的位置定位，定位頭通過調(diào)節(jié)安裝在雙擺頭上的伺服電機實現(xiàn)末端執(zhí)行器的姿態(tài)定位?，F(xiàn)有的五自由度并聯(lián)機械手即為兩轉(zhuǎn)一平并聯(lián)機構(gòu)輔以A/C雙擺頭的混聯(lián)結(jié)構(gòu)，此類機械手的不足為A/C雙擺頭安裝伺服電機、減速器 等設(shè)備，重量過大，影響機構(gòu)的快進能力及動態(tài)性能；機構(gòu)的承載能力完全由少自由度并聯(lián)機構(gòu)的支鏈承擔(dān)，承載能力較差，不利于追求機構(gòu)的高剛度/質(zhì)量比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快進能力及動態(tài)性能好、剛度/質(zhì)量比大、定位精度與重復(fù)定位精度高、具有優(yōu)勢進給方向的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動力頭。本發(fā)明的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動力頭，包括固定架，所述固定架的中央有一中央開孔，在所述的中央開孔內(nèi)連接具有兩回轉(zhuǎn)自由度的第一鉸鏈，所述第一鉸鏈包括外圈和內(nèi)圈,所述外圈通過外圈轉(zhuǎn)軸與中央開孔內(nèi)壁轉(zhuǎn)動相連,所述內(nèi)圈通過內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸與所述外圈轉(zhuǎn)動相連，所述外圈轉(zhuǎn)軸與內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸軸線具有夾角，一個從動支鏈通過具有一個移動自由度的第二鉸鏈與所述第一鉸鏈內(nèi)圈沿從動支鏈軸線方向相滑移連接，所述第一主動支鏈作為第一運動鏈，第二、第三主動支鏈作為第二運動鏈，第四、第五主動支鏈作為第三運動鏈，所述第一、第二、第三、第四、第五主動支鏈分別通過第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈與所述固定架相連，第一主動支鏈位于設(shè)置在固定架第一開孔的第三鉸鏈內(nèi)，第二和第三主動支鏈分別位于設(shè)置在固定架第二開孔內(nèi)的第四、第五鉸鏈內(nèi)，第四和第五主動支鏈分別位于設(shè)置在固定架第三開孔內(nèi)的第六、第七鉸鏈內(nèi)，所述第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈包括鉸鏈圈，所述的鉸鏈圈通過鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與固定架轉(zhuǎn)動相連，所述第一、第二、第三、第四、第五主動支鏈均包括外管，所述的外管通過外管轉(zhuǎn)軸與所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)動相連，所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與外管轉(zhuǎn)軸具有夾角，在所述的外管內(nèi)插裝有內(nèi)管，所述外管與內(nèi)管間通過第二導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)相連，所述的內(nèi)管在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下能夠沿外管軸線方向移動；在所述固定架的下方設(shè)置有一個動平臺，所述的動平臺包括第一平臺與第二平臺，所述第一平臺與第二平臺通過軸承轉(zhuǎn)動相連，所述從動支鏈的下端與所述第一平臺頂壁固定連接，所述第一主動支鏈內(nèi)管下端通過第八鉸鏈與第一平臺轉(zhuǎn)動連接，所述第八鉸鏈具有三個轉(zhuǎn)動自由度，所述第二、第三主動支鏈的內(nèi)管下端分別與具有一個回轉(zhuǎn)自由度的第九、第十鉸鏈轉(zhuǎn)動相連，所述第九、第十鉸鏈分別與第一十字軸、第二十字軸的一個轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動相連，所述第一十字軸、第二十字軸的另ー轉(zhuǎn)軸分別與第一擺軸同軸線轉(zhuǎn)動相連，所述第一擺軸與第一鉸鏈軸固定連接，所述第一擺軸的軸線與所述第一鉸鏈軸的軸線互相垂直，所述第一鉸鏈軸與固定連接于第一平臺的第一鉸鏈座轉(zhuǎn)動連接，所述第四、第五主動支鏈內(nèi)管下端與具有一個回轉(zhuǎn)自由度的第十一、第十二鉸鏈轉(zhuǎn)動相連，所述第十一、第十二鉸鏈分別與第三十字軸、第四十字軸的ー個轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動相連，所述第三、第四十字軸的另ー轉(zhuǎn)軸分別與第二擺軸同軸線轉(zhuǎn)動相連，所述第二擺軸與第二鉸鏈軸固定連接，所述第二擺軸的軸線與第二鉸鏈軸的軸線相互垂直，所述第二鉸鏈軸與固定連接于第一平臺的第二鉸鏈座轉(zhuǎn)動連接，所述第一平臺內(nèi)通過軸承轉(zhuǎn)動連接第一、第二轉(zhuǎn)軸，所述第一、第二轉(zhuǎn)軸沿從動支鏈軸線方向設(shè)置，所述第一、第二鉸鏈軸的一端各自與設(shè)置在第一平臺內(nèi)的一個主動錐齒輪相連，每ー個所述的主動錐齒輪分別與設(shè)置在第一平臺內(nèi)的一個從動錐齒輪相嚙合配合，連接第一從動錐齒輪的第一轉(zhuǎn)軸下端通過鍵連接有第一主動帶輪，所述的第一主動帶輪與安裝在第三轉(zhuǎn)軸上的第一從動帶輪通過皮帶相連，所述第三轉(zhuǎn)軸固定連接在第二平臺上，連接所述第二從動錐齒輪的第二轉(zhuǎn)軸上通過鍵連接第二主動帶輪，第二主動帶輪與安裝在第四轉(zhuǎn)軸上的第二從動帶輪通過皮帶相連，在所述的第四轉(zhuǎn)軸下端連接有第三主動錐齒輪，所述的第四轉(zhuǎn)軸與第二平臺轉(zhuǎn)動相連，所述的第三主動錐齒輪與通過軸承架設(shè)在第二平臺的第五轉(zhuǎn)軸上的第三從動錐齒輪相嚙合配合，所述的第一、第二、第三、第四轉(zhuǎn)軸軸線相互平行并且與所述的第五轉(zhuǎn)軸彼此垂直設(shè)置。 本發(fā)明的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動カ頭有益效果在于機構(gòu)既能實現(xiàn)一平動兩轉(zhuǎn)動的定位運動，又能實現(xiàn)繞A/C軸的姿態(tài)調(diào)整，有效減少定位頭質(zhì)量，實現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計。運動鏈采用雙主動支鏈形式可加大機構(gòu)整體剛度，使機構(gòu)具有良好動態(tài)性能、提高定位精度與重復(fù)定位精度。


圖I是本發(fā)明的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動カ頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I所示并聯(lián)動カ頭的俯視圖；圖3是圖I所示并聯(lián)動力頭的主動支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖I所示并聯(lián)動力頭的動平臺外觀圖；圖5是圖I所示并聯(lián)動力頭的第四、第五主動支鏈與動平臺連接部件結(jié)構(gòu)圖；圖6是圖4所示并聯(lián)動力頭的動平臺剖開后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作以詳細(xì)描述。如附圖所示的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動カ頭，由固定架1，第一、第二、第三、第四、第五主動支鏈2、3、4、5、6，從動支鏈7，動平臺8構(gòu)成。所述固定架I的中央有一中央開孔，中央開孔內(nèi)連接具有兩回轉(zhuǎn)自由度的第一鉸鏈9，所述第一鉸鏈9包括外圈和內(nèi)圏，所述外圈通過外圈轉(zhuǎn)軸與中央開孔內(nèi)壁轉(zhuǎn)動相連，所述內(nèi)圈通過內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸與所述外圈轉(zhuǎn)動相連，所述外圈轉(zhuǎn)軸與內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸軸線不共線，所述第一鉸鏈9也可采用具有相同運動功能的其他結(jié)構(gòu)形式。所述從動支鏈7通過具有一個移動自由度的第二鉸鏈10與所述第一鉸鏈9內(nèi)圈連接，所述第二鉸鏈10可采用滑塊導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，即在所述內(nèi)圈上固定安裝第一滑塊，與固接于從動支鏈的第一導(dǎo)軌相滑動配合，實現(xiàn)沿從動支鏈軸線方向的滑移，所述第二鉸鏈10也可采用其他具有相同運動功能的結(jié)構(gòu)形式。所述第一主動支鏈2作為第一運動鏈，第二、第三主動支鏈3、4作為第二運動鏈，第四、第五主動支鏈5、6作為第三運動鏈。作為優(yōu)選方式，所述第一、第二、第三運動鏈相對于從動支鏈圓周對稱放置，相互之間的相位為120°，所述對稱結(jié)構(gòu)可提高機構(gòu)整體剛度。所述第一、第二、第三、第四、第五主動支鏈
2、3、4、5、6分別通過第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈11、12、13、14、15與所述固定架I相連，第一主動支鏈2位于設(shè)置在固定架第一開孔的第三鉸鏈11內(nèi)，第二和第三主動支鏈3、4分別位于設(shè)置在固定架第二開孔內(nèi)的第四、第五鉸鏈12、13內(nèi)，第四和第五主動支鏈5、6分別位于設(shè)置在固定架第三開孔內(nèi)的第六、第七鉸鏈14、15內(nèi)，所述第三、第四、第五、第六鉸鏈11、12、13、14、15具有兩轉(zhuǎn)動自由度，所述第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈均包括鉸鏈圈，所述的鉸鏈圈通過鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與固定架轉(zhuǎn)動相連，所述每ー主動支鏈具有相同的機械結(jié)構(gòu)，所述第一、第二、第三、第四、第五主動支鏈均包括外管16，所述的外管通過外管轉(zhuǎn)軸與所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)動相連，所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與外管轉(zhuǎn)軸具有夾角，所述的夾角優(yōu)選的為90度。所述第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈也可采用其他具有相同運動功能的鉸鏈形式。在所述的外管內(nèi)插裝有內(nèi)管21，所述外管與內(nèi)管間通過第二導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)22相連，所 述的內(nèi)管在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下能夠沿外管軸線方向移動。所述的驅(qū)動裝置優(yōu)選的包括伺服電機17、減速器18、滾珠絲杠19、螺母20。在所述外管16的頂部裝有所述伺服電機17，所述的伺服電機17的輸出軸通過減速器18與滾珠絲杠19的一端固定連接，在所述滾珠絲杠19上裝有與其螺紋配合的螺母20，所述螺母20與插裝在所述外管16內(nèi)的內(nèi)管21固定連接。所述固定架I的下方設(shè)置有一個動平臺8，包括第一平臺23與第二平臺24，所述第一平臺23與第二平臺24通過軸承轉(zhuǎn)動相連。所述從動支鏈7的下端與所述第一平臺23頂壁固定連接。所述第一主動支鏈2內(nèi)管下端通過第八鉸鏈25與第一平臺23轉(zhuǎn)動連接，所述第八鉸鏈25具有三個轉(zhuǎn)動自由度，可采用虎克鉸輔以自轉(zhuǎn)軸、球鉸鏈等形式。所述第二、第三主動支鏈3、4的內(nèi)管下端分別與具有一個回轉(zhuǎn)自由度的第九、第十鉸鏈26、27轉(zhuǎn)動相連，所述第九、第十鉸鏈26、27分別與第一十字軸28、第二十字軸29的ー個轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動相連，所述第一^h字軸28、第二十字軸29的另ー轉(zhuǎn)軸分別與第一擺軸30同軸線轉(zhuǎn)動相連，所述第一擺軸30與第一鉸鏈軸31固定連接，所述第一擺軸30的軸線與所述第一鉸鏈軸31的軸線互相垂直，所述第一鉸鏈軸31與固定連接于第一平臺23的第一鉸鏈座32轉(zhuǎn)動連接。所述第四，第五主動支鏈5、6與第一平臺23的連接和第二、第三主動支鏈3、4與第一平臺23的連接相似。所述第四、第五主動支鏈5、6內(nèi)管下端與具有一個回轉(zhuǎn)自由度的第十一、第十二鉸鏈33、34轉(zhuǎn)動相連，所述第十一、第十二鉸鏈33、34分別與第三十字軸、第四十字軸35、36的ー個轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動相連，所述第三、第四十字軸35、36的另ー轉(zhuǎn)軸分別與第二擺軸37同軸線轉(zhuǎn)動相連，所述第二擺軸37與第二鉸鏈軸38固定連接，所述第二擺軸37的軸線與第二鉸鏈軸38的軸線相互垂直，所述第二鉸鏈軸38與固定連接于第一平臺23的第ニ鉸鏈座39轉(zhuǎn)動連接。所述第一平臺23內(nèi)通過軸承轉(zhuǎn)動連接第一、第二轉(zhuǎn)軸40、41，所述第一、第二轉(zhuǎn)軸40、41沿從動支鏈軸線方向設(shè)置。所述第一、第二鉸鏈軸31、38的一端各自與設(shè)置在第一平臺23內(nèi)的一個主動錐齒輪42、43相連，每ー個所述的主動錐齒輪分別與設(shè)置在第一平臺內(nèi)的一個從動錐齒輪44、45相嚙合配合，連接第一從動錐齒輪44的第一轉(zhuǎn)軸40下端通過鍵連接有第一主動帶輪46，第一主動帶輪46與安裝在第三轉(zhuǎn)軸47上的第一從動帶輪48通過皮帶相連，所述第三轉(zhuǎn)軸47固定連接在第二平臺24上。連接所述第二從動錐齒輪45的第二轉(zhuǎn)軸41上通過鍵連接第二主動帶輪49，第二主動帶輪49與安裝在第四轉(zhuǎn)軸50上的第二從動帶輪51通過皮帶相連，在所述的第四轉(zhuǎn)軸50下端連接有第三主動錐齒輪52，所述的第三主動錐齒輪52與通過軸承架設(shè)在第二平臺的第五轉(zhuǎn)軸53上的第三從動錐齒輪54相嚙合配合。所述的第四轉(zhuǎn)軸與第二平臺轉(zhuǎn)動相連，所述的第一、第二、第三、第四轉(zhuǎn)軸40、41、47、50軸線相互平行并且與所述的第五轉(zhuǎn)軸53彼此垂直設(shè)置。下面結(jié)合每一幅圖對本發(fā)明進一步說明如圖I和圖2所示，本發(fā)明的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動カ頭，由固定架1，動平臺8，連接所述固定架I和動平臺8的五條相同的主動支鏈2、3、4、5、6，從動支鏈7構(gòu)成。其中，第一主動支鏈2為第一運動鏈，第二主動支鏈3與第三主動支鏈4組成第二運動鏈， 第四主動支鏈5與第五主動支鏈6組成第三運動鏈。從動支鏈7位于固定架I的中央開孔內(nèi)，第一、第二、第三運動鏈關(guān)于從動支鏈8圓周對稱放置，相互之間相位為120°。所述中央開孔內(nèi)連接具有兩回轉(zhuǎn)自由度的第一鉸鏈9，所述第一鉸鏈9通過具有一個移動自由度的第二鉸鏈10與所述從動支鏈7相連。所述第一主動支鏈2、第二主動支鏈3、第三主動支鏈4、第四主動支鏈5、第五主動支鏈6與所述固定架I分別通過第三鉸鏈11、第四鉸鏈
12、第五鉸鏈13、第六鉸鏈14、第七鉸鏈15相連。所述第三鉸鏈11、第四鉸鏈12、第五鉸鏈
13、第六鉸鏈14、第七鉸鏈15均具有兩轉(zhuǎn)動自由度，所述第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈均包括鉸鏈圈，所述的鉸鏈圈通過鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與固定架I轉(zhuǎn)動相連，所述第一、第二、第三、第四、第五主動支鏈均包括外管16，所述的外管通過外管轉(zhuǎn)軸與所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)動相連，所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與外管轉(zhuǎn)軸具有夾角，不共線，所述的夾角優(yōu)選的為90度。如圖3所示，所述每ー主動支鏈具有相同結(jié)構(gòu)形式，所述第一、第二、第三、第四、第五主動支鏈均包括外管16，所述的外管通過外管轉(zhuǎn)軸與所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)動相連，所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與外管轉(zhuǎn)軸具有夾角，在所述的外管內(nèi)插裝有內(nèi)管21，所述外管與內(nèi)管間通過第二導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)22相連，所述的內(nèi)管在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下能夠沿外管軸線方向移動。所述的驅(qū)動裝置優(yōu)選的包括伺服電機17、減速器18、滾珠絲杠19、螺母20。在所述外管16的頂部裝有所述伺服電機17，所述的伺服電機17的輸出軸通過減速器18與滾珠絲杠19的一端固定連接，在所述滾珠絲杠19上裝有與其螺紋配合的螺母20，所述螺母20與插裝在所述外管16內(nèi)的內(nèi)管21固定連接。所述內(nèi)管21可沿外管軸線方向移動，本實施例中內(nèi)管均采用伺服電機-減速器-滾珠絲杠的驅(qū)動方式，但也可采用液壓、氣動等結(jié)構(gòu)作為驅(qū)動方式。如圖4所示，動平臺8包括第一平臺23和第二平臺24兩個部分，所述第一平臺23與所述第二平臺24通過軸承轉(zhuǎn)動相連。所述從動支鏈7的下端與所述第一平臺23固定連接，所述第一主動支鏈2通過第八鉸鏈25與第一平臺23連接，所述第八鉸鏈25具有三個轉(zhuǎn)動自由度，可采用虎克鉸輔以自轉(zhuǎn)軸、球鉸鏈等形式。所述第二、第三主動支鏈3、4的下端與具有一個回轉(zhuǎn)自由度的第九、第十鉸鏈26、27通過軸承轉(zhuǎn)動相連，所述第九、第十鉸鏈26,27分別與第一^h字軸28、第二十字軸29的ー個轉(zhuǎn)軸通過軸承轉(zhuǎn)動相連，所述第一^h字軸28、第二十字軸29的另ー轉(zhuǎn)軸分別與第一擺軸30通過軸承轉(zhuǎn)動相連且軸線在同一直線上，所述第一擺軸30與第一鉸鏈軸31固定連接且軸線互相垂直，所述第一鉸鏈軸31與第一鉸鏈座32轉(zhuǎn)動連接，所述第一鉸鏈座32固定連接于第一平臺23上。
如圖5和圖6所示，所述第四，第五主動支鏈5、6與第一平臺23的連接和第二、第三主動支鏈3、4與第一平臺23的連接相似。所述第四、第五主動支鏈5、6下端與具有ー個回轉(zhuǎn)自由度的第i 、第十二鉸鏈33、34通過軸承轉(zhuǎn)動相連,所述第^ 、第十二鉸鏈33、34分別與第三十字軸、第四十字軸35、36的ー個轉(zhuǎn)軸通過軸承轉(zhuǎn)動相連，所述第三、第四十字軸35、36的另ー轉(zhuǎn)軸分別與第二擺軸37通過軸承轉(zhuǎn)動相連且軸線在同一直線上，所述第ニ擺軸37與第二鉸鏈軸38固定連接且軸線相互垂直，所述第二鉸鏈軸38與固定連接于第一平臺23的第二鉸鏈座39轉(zhuǎn)動連接。如圖6所示，所述第一鉸鏈軸31的一端與設(shè)置在第一平臺23內(nèi)的第一主動錐齒輪42相連，所述第一平臺23內(nèi)沿從動支鏈軸線方向通過軸承轉(zhuǎn)動連接第一轉(zhuǎn)軸40，所述第ー轉(zhuǎn)軸40通過鍵連接有第一從動錐齒輪44和第一主動帶輪46。第一主動帶輪46與第一從動帶輪48通過皮帶連接，所述第一從動帶輪48通過鍵連接在第三轉(zhuǎn)軸47上，而第三轉(zhuǎn)軸43固定連接于第二平臺24。則第二運動鏈，即第二、第三主動支鏈3、4的伺服電機具有不同輸入值吋，第一擺軸30產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，帶動第一鉸鏈軸繞自身軸線轉(zhuǎn)動，從而帶動第一主 動錐齒輪42轉(zhuǎn)動,通過齒輪嚙合作用傳至第一從動錐齒輪44,進而由第一轉(zhuǎn)軸40傳至第一主動帶輪46，從而第一從動帶輪48在皮帶的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動，帶動第三轉(zhuǎn)軸47與下平臺24產(chǎn)生繞C軸的轉(zhuǎn)動。所述第二鉸鏈軸38的一端通過鍵連接設(shè)置在第一平臺23內(nèi)的第二主動錐齒輪43，所述第一平臺23內(nèi)沿從動支鏈軸線方向通過軸承轉(zhuǎn)動連接第二轉(zhuǎn)軸41，所述第二轉(zhuǎn)軸41通過鍵連接第二從動錐齒輪45和第二主動帶輪49。第二主動帶輪49與第二從動帶輪51通過皮帶連接，所述第二從動帶輪51通過鍵連接在第四轉(zhuǎn)軸50上。第四轉(zhuǎn)軸50的下端連接第三主動錐齒輪52，所述的第三主動錐齒輪52與通過軸承架設(shè)在第二平臺的第五轉(zhuǎn)軸53上的第三從動錐齒輪54相嚙合配合。則第三運動鏈，即第四、第五主動支鏈5、6具有不同輸入值的驅(qū)動時，第二擺軸37發(fā)生轉(zhuǎn)動，帶動第二鉸鏈軸38產(chǎn)生繞自身軸線的轉(zhuǎn)動，進而帶動第二主動錐齒輪43轉(zhuǎn)動，第二主動錐齒輪43與第二從動錐齒輪45嚙合，使轉(zhuǎn)動傳至第二轉(zhuǎn)軸41，第二轉(zhuǎn)軸41帶動第二主動帶輪49轉(zhuǎn)動，通過皮帶傳至第二從動帶輪51，從而帶動第四轉(zhuǎn)軸50發(fā)生轉(zhuǎn)動，進而將轉(zhuǎn)動傳至第三主動錐齒輪52，齒輪嚙合作用導(dǎo)致第三從動錐齒輪54轉(zhuǎn)動，則第五轉(zhuǎn)軸53可實現(xiàn)繞A軸的轉(zhuǎn)動。本發(fā)明的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動カ頭可實現(xiàn)五自由度的運動。當(dāng)?shù)诙\動鏈中的第二主動支鏈3與第三主動支鏈4的伺服電機具有相同輸入值，且第三運動鏈中第四主動支鏈5與第五主動支鏈6的伺服電機具有相同輸入值時，由于姆ー運動鏈通過具有兩轉(zhuǎn)動自由度與固定架相連，所述每ー運動鏈通過絲杠螺母、第二導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)軸向移動，所述每ー運動鏈與動平臺的連接具有三個回轉(zhuǎn)自由度，則所述每ー主動支鏈對動平臺無約束作用；從動支鏈7通過具有兩轉(zhuǎn)動自由度的第一鉸鏈和具有一個移動自由度的第ニ鉸鏈與固定架相連，下端與動平臺固定連接，則從動支鏈對動平臺具有兩平動一轉(zhuǎn)動約束，故動平臺可在運動鏈伺服電機的驅(qū)動下實現(xiàn)空間一平動兩轉(zhuǎn)動的運動，即機構(gòu)可到達(dá)給定工作空間內(nèi)的任一位置，實現(xiàn)定位功能。當(dāng)?shù)诙\動鏈中第二主動支鏈3與第三主動支鏈4的伺服電機具有不同輸入值時，可將兩支鏈末端由于錯動產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動通過錐齒輪、同步帶傳至第二平臺24，實現(xiàn)第二平臺24繞C軸的轉(zhuǎn)動。當(dāng)?shù)谌\動鏈中第四主動支鏈5與第五主動支鏈6的驅(qū)動裝置具有不同輸入值時，可將兩支鏈末端由于錯動產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動通過錐齒輪、同步帶、錐齒輪傳至第五轉(zhuǎn)軸53，實現(xiàn)第五轉(zhuǎn)軸繞A軸的轉(zhuǎn)動，故機構(gòu)可實現(xiàn)五自由度運動。本發(fā)明的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動カ頭，第二、第三運動鏈采用雙主動支鏈的結(jié)構(gòu)形式。雙主動支鏈具有相同輸入，能驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)一平動兩轉(zhuǎn)動的運動；雙主動支鏈具有不同的輸入，能驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)繞A/C軸的轉(zhuǎn)動，從而有效減輕定位頭質(zhì)量，増大機構(gòu)整體剛性，提高定位頭定位精度和重復(fù)定位精度，實現(xiàn)機構(gòu)快進能力及動態(tài)性能提升。本發(fā)明的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動カ頭使用情況概述將本發(fā)明的五自由度并聯(lián)機器人作為ー個模塊，與三個方向的長行程導(dǎo)軌單元集成，實現(xiàn)更大工作空間內(nèi)的加工能力。以上對本發(fā)明的描述僅僅是示意性的，而不是限制性的，所 以，本發(fā)明的實施方式并不局限于上述的具體實施方式
。如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護范圍的情況下，做出其他變化或變型，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動力頭，其特征在于包括固定架，所述固定架的中央有一中央開孔，在所述的中央開孔內(nèi)連接具有兩回轉(zhuǎn)自由度的第一鉸鏈，所述第一鉸鏈包括外圈和內(nèi)圈，所述外圈通過外圈轉(zhuǎn)軸與中央開孔內(nèi)壁轉(zhuǎn)動相連，所述內(nèi)圈通過內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸與所述外圈轉(zhuǎn)動相連，所述外圈轉(zhuǎn)軸與內(nèi)圈轉(zhuǎn)軸軸線具有夾角，一個從動支鏈通過具有一個移動自由度的第二鉸鏈與所述第一鉸鏈內(nèi)圈沿從動支鏈軸線方向相滑移連接，所述第一主動支鏈作為第一運動鏈，第二、第三主動支鏈作為第二運動鏈，第四、第五主動支鏈作為第三運動鏈，所述第一、第二、第三、第四、第五主動支鏈分別通過第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈與所述固定架相連，第一主動支鏈位于設(shè)置在固定架第一開孔的第三鉸鏈內(nèi)，第二和第三主動支鏈分別位于設(shè)置在固定架第二開孔內(nèi)的第四、第五鉸鏈內(nèi)，第四和第五主動支鏈分別位于設(shè)置在固定架第三開孔內(nèi)的第六、第七鉸鏈內(nèi)，所述第三、第四、第五、第六、第七鉸鏈包括鉸鏈圈，所述的鉸鏈圈通過鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與固定架轉(zhuǎn)動相連，所述第一、第二、第三、第四、第五主動支鏈均包括外管，所述的外管通過外管轉(zhuǎn)軸與所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)動相連，所述的鉸鏈圈轉(zhuǎn)軸與外管轉(zhuǎn)軸具有夾角，在所述的外管內(nèi)插裝有內(nèi)管，所述外管與內(nèi)管間通過第二導(dǎo)軌滑塊結(jié)構(gòu)相連，所述的內(nèi)管在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下能夠沿外管軸線方向移動；在所述固定架的下方設(shè)置有一個動平臺，所述的動平臺包括第一平臺與第二平臺，所述第一平臺與第二平臺通過軸承轉(zhuǎn)動相連，所述從動支鏈的下端與所述第一平臺頂壁固定連接，所述第一主動支鏈內(nèi)管下端通過第八鉸鏈與第一平臺轉(zhuǎn)動連接，所述第八鉸鏈具有三個轉(zhuǎn)動自由度，所述第二、第三主動支鏈的內(nèi)管下端分別與具有一個回轉(zhuǎn)自由度的第九、第十鉸鏈轉(zhuǎn)動相連，所述第九、第十鉸鏈分別與第一十字軸、第二十字軸的一個轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動相連，所述第一十字軸、第二十字軸的另一轉(zhuǎn)軸分別與第一擺軸同軸線轉(zhuǎn)動相連，所述第一擺軸與第一鉸鏈軸固定連接，所述第一擺軸的軸線與所述第一鉸鏈軸的軸線互相垂直，所述第一鉸鏈軸與固定連接于第一平臺的第一鉸鏈座轉(zhuǎn)動連接，所述第四、第五主動支鏈內(nèi)管下端與具有一個回轉(zhuǎn)自由度的第十一、第十二鉸鏈轉(zhuǎn)動相連，所述第十一、第十二鉸鏈分別與第三十字軸、第四十字軸的一個轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動相連，所述第三、第四十字軸的另一轉(zhuǎn)軸分別與第二擺軸同軸線轉(zhuǎn)動相連，所述第二擺軸與第二鉸鏈軸固定連接，所述第二擺軸的軸線與第二鉸鏈軸的軸線相互垂直，所述第二鉸鏈軸與固定連接于第一平臺的第二鉸鏈座轉(zhuǎn)動連接，所述第一平臺內(nèi)通過軸承轉(zhuǎn)動連接第一、第二轉(zhuǎn)軸，所述第一、第二轉(zhuǎn)軸沿從動支鏈軸線方向設(shè)置，所述第一、第二鉸鏈軸的一端各自與設(shè)置在第一平臺內(nèi)的一個主動錐齒輪相連，每一個所述的主動錐齒輪分別與設(shè)置在第一平臺內(nèi)的一個從動錐齒輪相嚙合配合，連接第一從動錐齒輪的第一轉(zhuǎn)軸下端通過鍵連接有第一主動帶輪，所述的第一主動帶輪與安裝在第三轉(zhuǎn)軸上的第一從動帶輪通過皮帶相連，所述第三轉(zhuǎn)軸固定連接在第二平臺上，連接所述第二從動錐齒輪的第二轉(zhuǎn)軸上通過鍵連接第二主動帶輪，第二主動帶輪與安裝在第四轉(zhuǎn)軸上的第二從動帶輪通過皮帶相連，在所述的第四轉(zhuǎn)軸下端連接有第三主動錐齒輪，所述的第四轉(zhuǎn)軸與第二平臺轉(zhuǎn)動相連，所述的第三主動錐齒輪與通過軸承架設(shè)在下平臺的第五轉(zhuǎn)軸上的第三從動錐齒輪相嚙合配合，所述的第一、第二、第三、第四轉(zhuǎn)軸軸線相互平行并且與所述的第五轉(zhuǎn)軸彼此垂直設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動力頭，其特征在于所述的驅(qū)動裝置包括安裝在所述外管頂部的伺服電機，所述的伺服電機的輸出軸通過減速器與滾珠絲杠的一端固定連接，在所述滾珠絲杠上裝有與其螺紋配合的螺母，所述螺母與內(nèi)管固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動力頭，其特征在于所述第一、第二、第三運動鏈相對于從動支鏈圓周對稱放置，相互之間的相位為120°。
全文摘要
本發(fā)明公開了高剛度高精度五坐標(biāo)并聯(lián)動力頭，包括固定架，在中央開孔內(nèi)連接第一鉸鏈，從動支鏈通過第二鉸鏈與第一鉸鏈連接，第一至五主動支鏈分別通過第三至七鉸鏈與固定架相連；在固定架的下方設(shè)置有包括第一平臺與第二平臺的動平臺，從動支鏈的下端與所述第一平臺頂壁固定連接，第一主動支鏈內(nèi)管下端通過第八鉸鏈與第一平臺轉(zhuǎn)動連接，第二、第三主動支鏈分別與第九、十鉸鏈相連，第四、五主動支鏈與第十一、十二鉸鏈轉(zhuǎn)動相連，第四、第五主動支鏈具有不同輸入值的驅(qū)動時，第五轉(zhuǎn)軸可繞A軸轉(zhuǎn)動。第二、三主動支鏈具有不同輸入值時，第三轉(zhuǎn)軸與下平臺產(chǎn)生繞C軸的轉(zhuǎn)動，本機構(gòu)既能實現(xiàn)一平動兩轉(zhuǎn)動的定位運動，又能實現(xiàn)繞A/C軸的姿態(tài)調(diào)整。
文檔編號B25J17/02GK102672714SQ20121007618
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者孫濤, 宋軼民, 董罡, 連賓賓 申請人:天津大學(xué)