專利名稱：六自由度正交并聯機床的制作方法
技術領域：
本發明涉 及機械制造領域，特別是涉及六自由度正交并聯機床。
背景技術：
并聯機床克服了傳統機床的諸多缺點，具有模塊化程度高、結構簡單、速度快和剛 度好等優點，其缺點是工作空間小和控制算法復雜。并聯機床自從90年代問世以來，以其 嶄新設計概念及潛在的市場需求已經成為數控加工領域新的研究熱點。在1994年芝加哥 國際制造技術展覽會上，美國Giddings&Lewis公司和Ingersoll公司在世界上第一次展 出VARIAX和H0H600并聯機床，在這之后國內外學者和機床制造商都非常關注并聯機床的 樣機的研制。在1997年歐洲國際機床展覽會上，美國、日本、德國等的大學和機床制造商展 出了 10余臺并聯機床樣機，近幾年來，我國的一些高等院校和科研院所也相繼投入人力物 力，對這種新概念機床進行研究與開發，這些單位主要有清華大學、天津大學、哈爾濱工業 大學、東北大學、河北工業大學、燕山大學和中科院沈陽自動化所等。清華大學和天津大學 聯合研制了 VAMTIY并聯機床樣機，哈爾濱工業大學和東北大學也分別研制了并聯機床的 樣機，天津大學與天津第一機床廠聯合研制了 9桿3自由度并聯機床Linapod等。但是，這 些研究成果還存在運動耦合嚴重和裝配與結構工藝性差等問題，從而增加了控制與制造難 度。
發明內容為了克服現有并聯機床存在的上述不足，本發明提供一種正交結構的六自由度并 聯機床，這種結構的并聯機床具有動態特性好和加工裝配工藝性好等突出優點。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是這種并聯機床由固定臺、運動臺、聯 接固定臺與運動臺的六根直線移動驅動支路和裝在運動臺上的電主軸及切削刀具組成，其 中六根直線移動驅動支路與運動臺和固定臺相聯的運動副分別為球鉸和虎克鉸，其特征在 于六根直線移動驅動支路按3、2、1分為第一、第二、第三組，這三組驅動支路對應的與運 動平臺相連的三組球鉸的中心分別分布在運動臺上的三個互相垂直的表面上，其中，第一 組的三個球鉸的中心位于一個正三角形的三個頂點上，所述第二組的二個球鉸的中心距離 與所述正三角形的邊長相等。固定臺上的六個虎克鉸的分布特點和運動平臺上的六個球鉸 點相同。當第一組的三根直線移動驅動支路互相平行，第二組的兩根直線移動驅動支路互 相平行，且這三組驅動支路分別互相垂直時，該并聯機床處于正交位姿。運動臺上的電主軸 及切削刀具通過六個直線移動驅動支路的伸縮，可以實現任意位置與姿態的運動，從而完 成任意空間曲面的加工。本發明的有益效果是該發明具有系統運動非線性度低、控制算法簡單、動態特性 好、加工裝配工藝性好等優點。
以下結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0008]圖1為六自由度正交并聯機床結構示意圖。在圖1中，1.固定臺，2.直線移動驅動支路，3.運動臺，4.電主軸與切削刀具。
具體實施方式
圖1是本發明公開的一個實施例，這種六自由度正交并聯機床由固定臺1、運動臺 3、聯接固定臺1、運動臺3的六根直線移動驅動支路2和裝在運動臺上的電主軸及切削刀具 4組成，其中六根直線移動驅動支路與運動臺和固定臺相聯的運動副分別為球鉸和虎克鉸， 六根直線移動驅動支路按3、2、1分為第一、第二、第三組，這三組驅動支路對應的與運動平 臺相連的三組球鉸的中心分別分布在運動臺上的三個互相垂直的表面上，第一組的三個球 鉸的中心位于一個正三角形的三個頂點上，所述第二組的二個球鉸的中心距離與所述正三 角形的邊長相等。固定臺上的六個虎克鉸的分布特點和運動平臺上的六個球鉸點相同。當 第一組的三根直線移動驅動支路互相平行，第二組的兩根直線移動驅動支路互相平行，且 這三組驅動支路分別互相垂直時，該并聯機床處于正交位姿。該機床的運動控制由專門的 控制系統實現。 該實用新型具有系統運動的非線性度低、控制算法簡單、動態特性好、加工裝配工 藝性好等優點，在空間曲面加工領域有著廣泛的應用前景。
權利要求1.一種六自由度正交并聯機床，包括固定臺(1)、運動臺(3)、聯接固定臺(1)、運動臺 (3)的六根直線移動驅動支路(2)和裝在運動臺(3)上的電主軸及切削刀具(4)組成，其 中六根直線移動驅動支路(2)與運動臺(3)和固定臺(1)相聯的運動副分別為球鉸和虎克 鉸，其特征在于六根直線移動驅動支路(2)按3、2、1分為第一、第二、第三組，這三組驅動 支路對應的與運動平臺相連的三組球鉸的中心分別分布在運動臺上的三個互相垂直的表 面上，其中，第一組的三個球鉸的中心位于一個正三角形的三個頂點上，所述第二組的二個 球鉸的中心距離與所述正三角形的邊長相等。
2.根據權利要求1所述的六自由度正交并聯機床，其特征在于固定臺(1)上的六個 虎克鉸的分布特點和運動臺(3)上的六個球鉸點相同。
專利摘要本實用新型六自由度正交并聯機床，涉及機械制造領域。該并聯機床包括固定臺(1)、運動臺(3)、聯接固定臺(1)、運動臺(3)的六根直線移動驅動支路(2)和裝在運動臺上的電主軸及切削刀具(4)，其中六根直線移動驅動支路(2)與運動臺(3)和固定臺(1)相連的運動副分別為球鉸和虎克鉸。其特征在于六根直線移動驅動支路(2)按3、2、1分為三組，與三組驅動支路對應的與運動臺相連的三組球鉸的中心分別分布在運動臺(3)的三個互相垂直的表面上，固定臺(1)上的六個虎克鉸的分布特點和運動臺上的六個球鉸點相同。該實用新型具有系統運動的非線性度低、控制算法簡單、動態特性好、加工裝配工藝性好等優點，在空間曲面加工領域有著廣泛的應用前景。
文檔編號B23Q1/25GK201833184SQ201020248490
公開日2011年5月18日 申請日期2010年7月2日 優先權日2010年7月2日
發明者金振林, 高峰 申請人:燕山大學