一种基于便携式五自由度全并联模块的高架式加工装置转让专利
申请号 : CN201810448274.5
文献号 : CN108340167B
文献日 : 2019-09-17
发明人 : 刘辛军 , 谢福贵 , 解增辉 , 汪劲松
申请人 : 清华大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于便携式五自由度全并联模块的高架式加工装置,其特征在于,包括:滑台,所述滑台用于移动机床并对待加工零件进行加工,以增大机床行程,机床具有加工大型零件的能力,还能实现工件装卡和加工在不同工位上同时进行;
数控转台;以及
便携式五自由度全并联模块,所述便携式并联模块摆角范围大,可以进行立卧加工模式的转换,配合所述数控转台能够实现一次装卡五面加工,所述便携式五自由度全并联模块包括:便携式机架;
主轴;
连接所述便携式机架和所述主轴的第一至第五支链,用于进行五轴联动运动,其中,第一支链,通过两个彼此垂直的第一转动副与所述便携式机架相连,并通过一个第二转动副与所述主轴相连,所述第一支链包含一个由输入驱动的第一丝杠螺母副,以实现丝杠绕螺母轴线的转动自由度和丝杠沿支链的移动自由度;
第二支链至第五支链,所述第二支链至第五支链的每个支链通过两个彼此垂直的第三转动副与所述便携式机架相连,通过两个彼此垂直的第四转动副与所述主轴相连,所述第二支链至第五支链的每个支链包含一个由输入驱动的第二丝杠螺母副,以实现丝杠绕螺母轴线的转动自由度和丝杠沿支链的移动自由度。
2.根据权利要求1所述的基于便携式五自由度全并联模块的高架式加工装置,其特征在于,所述第一支链包括:第一电机,所述第一电机的一端通过两个相互垂直的转动副与所述便携式机架相连。
3.根据权利要求2所述的基于便携式五自由度全并联模块的高架式加工装置,其特征在于,所述第一支链还包括:第一丝杠螺母副,所述第一丝杠螺母副的螺母与所述第一电机相固连,以构成圆柱运动副,以实现丝杠绕螺母轴线的转动自由度和丝杠沿支链方向的移动自由度,所述第一丝杠螺母副的丝杠通过一个转动副与所述主轴相连。
4.根据权利要求1所述的基于便携式五自由度全并联模块的高架式加工装置,其特征在于,所述第二支链至第五支链的每个支链包括:第二电机至第五电机,所述第二电机至第五电机的一端通过两个相互垂直的转动副与所述便携式机架相连。
5.根据权利要求4所述的基于便携式五自由度全并联模块的高架式加工装置,其特征在于,所述第二支链至第五支链的每个支链包括:第二丝杠螺母副至第五丝杠螺母副,所述第二丝杠螺母副至第五丝杠螺母副的螺母与所述第二电机相固连,以构成圆柱运动副,以实现丝杠绕螺母轴线的转动自由度和丝杠沿支链方向的移动自由度,所述第二丝杠螺母副至第五丝杠螺母副的丝杠通过虎克铰两个相互垂直的转动副与所述主轴相连。
6.根据权利要求1所述的基于便携式五自由度全并联模块的高架式加工装置,其特征在于,所述便携式五自由度全并联模块的摆角范围满足预设条件,以用于所述立卧加工模式的转换。
7.根据权利要求1所述的基于便携式五自由度全并联模块的高架式加工装置,其特征在于,在完成零件加工后,可以通过滑台或者吊装等方式移动到已装卡完成的零件处进行下一零件的加工,实现工件装卡和加工在不同工位上同时进行,提高便携式并联模块的使用率和生产效率。
8.根据权利要求1所述的基于便携式五自由度全并联模块的高架式加工装置,其特征在于,所述便携式五自由度全并联模块通过电动缸或液压驱动或气缸实现驱动。
说明书 :
一种基于便携式五自由度全并联模块的高架式加工装置
技术领域
背景技术
现此类零部件的加工,加工装置应具有五轴联动的加工能力。为减少工件装卡次数,提高零
件精度以及加工效率,要求加工装置具有更高的加工柔性及转动灵活性,能够实现一次装
卡五面加工。
大效应等优点,因此成为便携式加工模块的理想选择。少自由度并联机构(自由度数少于六
的并联机构)由于更容易实现大的工作空间,尤其是转动工作空间而得到广泛研究,其中五
自由度全并联机构可实现五轴联动运动,因此采用五自由度全并联机构作为便携式加工模
块。然而与串联机构相比,并联机构也存在着移动行程短,工作空间小等缺点,难以实现大
型复杂零部件的加工,为解决上述问题,充分发挥并联机构的优势,开发出既能保证刚度
高、承载能力强、摆角范围大、能实现五轴联动运动,又能扩大移动行程和加工范围的新型
装置,将并联加工模块与数控转台和滑台结合是解决上述问题的可行方法。
件过程中的停机,降低了机床的使用率以及零件的产出率,亟待解决。
发明内容
同时进行,提高便携式并联模块的使用率和生产效率。
工位上同时进行,提高便携式并联模块的使用率和生产效率。
动。
由输入驱动的第一丝杠螺母副,以用于丝杠绕螺母轴线的转动自由度和丝杠沿支链的移动
自由度;第二支链至第五支链,所述第二支链至第五支链的每个支链通过两个彼此垂直的
第三转动副与所述便携式机架相连,通过两个彼此垂直的第四转动副与所述主轴相连,所
述第二支链至第五支链的每个支链包含一个由输入驱动的第二丝杠螺母副,以用于丝杠绕
螺母轴线的转动自由度和丝杠沿支链的移动自由度。
杠沿支链方向的移动自由度,所述第一丝杠螺母副的丝杠通过一个转动副与所述主轴相
连。
便携式机架相连。
述第二电机相固连,以构成圆柱运动副,以实现丝杠绕螺母轴线的转动自由度和丝杠沿支
链方向的移动自由度,所述第二丝杠螺母副至第五丝杠螺母副的丝杠通过虎克铰两个相互
垂直的转动副与所述主轴相连。
卡和加工在不同工位上同时进行,提高便携式并联模块的使用率和生产效率。
附图说明
安装件338;
具体实施方式
述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
能实现工件装卡和加工在不同工位上同时进行;数控转台II;以及便携式五自由度全并联
模块III,所述便携式并联模块III摆角范围大,以进行立卧加工模式的转换,并配合所述数
控转台可以实现一次装卡五面加工。该装置的并联模块运动灵活,安装在滑台上可以实现
对大型复杂零部件的加工,在完成工件加工之后,可以通过滑台或者吊装等方式移动到已
装卡完成的零件处进行下一零件的加工,实现工件装卡和加工在不同工位上同时进行,提
高便携式并联模块的使用率和生产效率。
实现对大型零件的加工。
个彼此垂直的转动副与便携式机架36相连,通过两个彼此垂直的转动副与主轴37相连,该
第二支链32包含一个由输入驱动的丝杠螺母副;第三支链33、第四支链34、第五支链35与第
二支链32结构相同。其中,五个支链分别连接于便携式机架36和主轴37之间,构成闭环并联
结构,实现主轴37的三个旋转自由度和两个移动自由度。
螺母与第一电机相固连,构成圆柱运动副,实现丝杠绕螺母轴线的转动自由度和丝杠沿支
链方向的移动自由度,第一丝杠螺母副中的丝杠通过一个转动副与主轴37相连。
317。第一机架安装件311与便携式机架36固连,用于安装第一支链;第一环形转动件312安
装在第一机架安装件311上,形成一个转动副;第一电机固定法兰313安装在第一环形转动
件312上,形成一个转动副,两个转动副轴线垂直,构成一个虎克铰或万向节;第一电机314
固连在第一电机固定法兰313上,第一电机的转子与第一丝杠螺母副的螺母固连,使得第一
丝杠螺母副中的第一丝杠315实现绕螺母轴线的转动自由度和沿支链方向的移动自由度,
构成圆柱副;第一丝杠315与第一U形转动件316固连;第一U形转动件316与第一主轴安装件
317相连接,构成转动副;第一主轴安装件317与主轴37固连。
母副中的螺母与第一电机相固连,丝杠绕螺母轴线的转动自由度通过凹槽锁紧,构成移动
副,实现丝杠沿支链方向的移动自由度,第一丝杠螺母副中的丝杠通过一个转动副与主轴
37相连。
机架36相连;第二丝杠螺母副,第二丝杠螺母副中的螺母与第二电机相固连,构成圆柱运动
副,实现丝杠绕螺母轴线的转动自由度和丝杠沿支链方向的移动自由度,第二丝杠螺母副
中的丝杠通过虎克铰或万向节或两个相互垂直的转动副与主轴37相连。
337和第三主轴安装件338。第三机架安装件331与便携式机架36固连,用于安装第三支链;
第三环形转动件332安装在第三机架安装件331上,形成一个转动副;第三电机固定法兰333
安装在第三环形转动件332上,形成一个转动副,两个转动副轴线垂直,构成一个虎克铰或
万向节;第三电机334固连在第三电机固定法兰333上,第三电机的转子与第三丝杠螺母副
的螺母固连,使得第三丝杠螺母副中的第三丝杠335实现绕螺母轴线的转动自由度和沿支
链方向的移动自由度,构成圆柱副;第三丝杠335与第三U形转动件336固连;第三球形转动
件337安装第三U形转动件336上,构成一个转动副;第三主轴安装件338安装在第三球形转
动件337上,构成一个转动副,两个转动副轴线垂直,构成一个虎克铰或万向节;第三主轴安
装件318与主轴37固连。
连;第二丝杠螺母副,第二丝杠螺母副中的螺母与第二电机相固连,丝杠绕螺母轴线的转动
自由度通过凹槽锁紧,构成移动副,实现丝杠沿支链方向的移动自由度,第二丝杠螺母副中
的丝杠通过虎克铰或万向节或两个相互垂直的转动副与主轴37相连。
件装卡和加工同时进行,节省了工件的装卡时间,提高便携式五自由度并联模块的利用率。
大行程滑台移动的方式移动到已装卡完成的工件处继续下一个工件的加工。
卡和加工在不同工位上同时进行,提高便携式并联模块的使用率和生产效率。。
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三
个等,除非另有明确具体的限定。
部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
实施例进行变化、修改、替换和变型。