[发明专利]一种三输入机械式牛头刨床主运动机构

说明书

技术领域：

本发明属于机构学与机械制造领域，特别涉及一种三输入机械式牛头刨床主运动机构。

背景技术：

牛头刨床可应用于水平面、垂直面、斜面、直槽、V型槽、燕尾槽及直母线成型面等面的刨削加工，因此在机械制造领域有着极为广泛的应用。为了提高加工表面的质量，要求滑枕应为匀速运动，但机械式牛头刨床的主运动机构一般采用摆动导杆机构和摆杆滑块机构串联而成的组合机构，刨刀刨削加工时的主运动为非匀速运动，为进一步提高加工质量带来了困难。

为了解决上述问题，可以采用一些学者所提出的机构主动控制方法，即采用可控的伺服电机取代普通电机作为机构的执行元件。因伺服电机具有可控性，可通过主动控制的方式，对机构末端速度进行控制，达到所需的速度要求。

但相对普通功率电机，小功率伺服电机的功率较小，难于提供金属加工机床主运动的工作功率需求，而大功率伺服电机的价格又非常昂贵。

为解决上述技术难题，一些厂家和学者采用将多个小功率伺服电机并联的方法，作为机床主运动机构的输入。但由于机械式刨床主运动机构本身为单自由度机构，而单自由度机构具有确定运动的条件是机构的原动机为一。这就要求多个并联的小功率伺服电机必须满足输入同步，否则将引起运动干涉，严重时甚至会损坏伺服电机和刨床。而要求多个伺服电机严格同步输入，无疑将增大控制难度。

发明内容：

本发明针对现有技术中的不足，提出一种三输入机械式牛头刨床主运动机构，其具有可控性、柔性化、智能化的优点。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种三输入机械式牛头刨床主运动机构，其利用一个连杆将一个平面三自由度并联机构与末端滑枕相连接。平面三自由度并联机构含三个相同运动支链，且为对称结构，每一支链均含有两个连杆和三个转动副，平面三自由度并联机构的各连杆间通过转动副相连接。每一个支链由一个伺服电机驱动，伺服电机位于机架处，利用平面三自由度并联机构将三组伺服电机的输入传递、合成并转化为末端滑枕的单一大功率输出。由于平面三自由度并联机构本身具有机械协调功能，可消除三组伺服电机输入误差引起的运动干涉，降低控制难度。

附图说明：

图1为所述一种三输入机械式牛头刨床主运动机构简图。

图1中，1为机架，2-10为杆，11-21为转动副。

具体实施方式：

以下结合附图1所示之实施例对本发明作进一步详述：

如图1所示实施例中：机械式牛头刨床主运动机构的滑枕(杆10)通过杆9与一平面三自由度并联机构的运动平台(杆4)相连，所述滑枕(杆10)为机构整体的末端输出构件。所述平面三自由度并联机构含有三条相同的运动支链，且为对称结构，杆2和杆3组成第一运动支链，杆2与机架1通过转动副11相连接，杆2和杆3通过转动副12相连接，杆3与杆4(平面三自由度并联机构的运动平台)通过转动副13相连接；杆5和杆6组成第二运动支链，杆6与机架1通过转动副16相连接，杆5与杆6通过转动副15相连接，杆5与杆4(平面三自由度并联机构的运动平台)通过转动副14相连接；杆7和杆8组成第三运动支链，杆8与机架1通过转动副19相连接，杆7与杆8通过转动副18相连接，杆7与杆4(平面三自由度并联机构的运动平台)通过转动副17相连接。平面三自由度并联机构通过转动副20与杆9相连接，转动副20位于杆4(平面三自由度并联机构的运动平台)的几何中心，杆9通过转动副21与杆10(滑枕)相连接，杆10(滑枕)与机架1为移动副连接。所述平面三自由度并联机构每一支链均为伺服电机驱动，第一支链的伺服电机安装在转动副11处，第二支链的伺服电机安装在转动副16处，第三支链的伺服电机安装在转动副19处。所述平面三自由度并联机构将所述三条运动支链伺服电机的输入传递、合成并转化为杆10(滑枕)的大功率单一输出，实现大功率刨削加工作业任务。所述平面三自由度并联机构本身具有机械协调功能，可消除三组伺服电机输入误差引起的运动干涉，降低控制难度。