CN102059696A - 并联机构 - Google Patents

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Abstract

一种并联机构，包括固定平台、可动平台、连接于固定平台与可动平台之间的平移支链及转动支链以及固定平台上的第一动力装置及第二动力装置，第一动力装置提供平移支链的运动动力，第二动力装置提供转动支链的动力装置，平移支链包括第一传动件，该第一传动件具有传动部，传动部具有弧形边缘，该弧形边缘形成有齿状结构，第一动力装置包括与传动部的齿状结构啮合的主动齿轮。本发明的并联机构具有结构简单且成本较低的优点。

Description

并联机构
技术领域
本发明涉及一种并联机构，特别涉及一种用于机器人中的并联机构。
背景技术
在机器人中常会采用并联机构以实现多方位的快速运动，且并联机构相对于串联机构具有刚度大、结构稳定、承载能力强、精度高等优点，扩大了机器人的应用领域。
一种并联机构，包括固定平台、可动平台以及连接于固定平台与可动平台之间的三条主动支链及一条从动支链。主动支链包括与固定平台固定连接的驱动装置、与可动平台铰接的第一连杆及铰接于驱动装置及第一连杆之间的第二连杆。驱动装置包括伺服电机及减速器，通过减速器来改变来调节主动支链中的第一连杆的转动速度。但是因为减速器的成本较高，所以此种并联机构的整体制作成本较高。此外，减速器结构较为复杂，不便于维修。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种结构简单且成本较低的并联机构。
一种并联机构，包括固定平台、可动平台、连接于固定平台与可动平台之间的平移支链及转动支链以及固定平台上的第一动力装置及第二动力装置，第一动力装置提供平移支链的运动动力，第二动力装置提供转动支链的动力装置，平移支链包括第一传动件，该第一传动件具有传动部，传动部具有弧形边缘，该弧形边缘形成有齿状结构，第一动力装置包括与传动部的齿状结构啮合的主动齿轮。
上述并联机构通过采用互相啮合的第一传动件及主动齿轮来改变第一动力装置至平移支链的传动比，生产成本较低。此外，并联机构的平移支链的平移角度通常在一定范围内，因此通过将第一传动件的传动部的弧形边缘的角度根据平移角度来设置，而无需采用圆形齿轮，节省了空间，减少了转动惯量，使该并联机构的结构简单且具有较高的传动精度。
附图说明
图1是本发明实施例的并联机构的立体组合图。
图2是图1所示并联机构的另一视角的立体分解图。
图3是图1所示并联机构的第二传动件的立体分解图。
图4是图2所示并联机构IV处的放大结构图。
具体实施方式
下面结合附图及实施方式对本发明提供的并联机构作进一步详细说明。
请参阅图1，本发明实施例提供的并联机构100包括固定平台10、可动平台20、连接于固定平台10与可动平台20之间的平移支链30及转动支链40，以及固定于固定平台10上的第一动力装置50及第二动力装置60。
固定平台10基本呈圆形，自固定平台10的边缘向其中心部分开设有三个安装口11，该三个安装口11基本均匀分布于固定平台上。每个安装口11的相对两侧还形成有连接部13，连接部13中安装有支撑轴承131。固定平台10的中心还贯通开设有安装孔15。当然，固定平台10也可以为三角形等其他形状。
请同时参阅图1和图2，可动平台20的周缘上凸出形成有三个连接部21，每个连接部21上开设有连接孔211。
平移支链30共有三个，每个平移支链30包括第一传动件31及第二传动件33。
第一传动件31包括传动部311、传动杆313及转轴315。传动部311基本呈扇形，其弧形边缘形成有齿状结构3111。传动杆313自扇形的圆心远离传动部311延伸形成，其远离传动部311的一端开设有连接孔3131。转轴315基本垂直穿过传动杆313。传动部311的扇形角度根据并联机构100所需要的平移角度设置。
请同时参阅图2至图4，第二传动件33为四连杆结构，包括第一连杆331、第二连杆332及连接于第一连杆331和第二连杆332之间的第一枢转组件333、第二枢转组件334、第三枢转组件335、第四枢转组件336及加强杆337。四个枢转组件333、334、335、366均包括转动连接的第一转动件3331和第二转动件3333。第一、第二枢转组件333、334通过第一转动件3331分别连接于第一连杆331的两端，第三、第四枢转组件335、336通过第一转动件3331分别连接于第二连杆332的两端。加强杆337可以增加第一连杆331和第二连杆332的连接强度及整个四连杆结构稳定性。本实施例中，第一、第二、第三、第四枢转组件333、334、335、336为球铰链结构。
第一动力装置50共有三个，分别安装于固定平台10的三个安装口11旁，以提供平移支链30的动力。第一动力装置50包括马达51及与马达51固定连接的主动齿轮53。主动齿轮53与第一传动件31的传动部311的齿状结构3111啮合，主动齿轮53的半径小于第一传动件31的传动部311的半径，从而起到减速的作用。
第二动力装置60为一个，安装于固定平台10的安装孔15中，以提供转动支链40的动力。第二动力装置60包括马达61、与马达61连接的主动齿轮(图未示)及与主动齿轮啮合的传动齿轮63。传动齿轮63与转动支链40活动连接，从而驱动转动支链40转动。
请同时参阅图1至图4，组装该并联机构100时，第一动力装置50及第二动力装置60固定于固定平台10上。平移支链30的第一传动件31的转轴315的两端分别收容于固定平台10的支撑轴承131内，以实现转动连接。第一传动件31的传动部311自固定平台10的安装口11处伸出并与固定于固定平台10上的主动齿轮53啮合。第二传动件33通过第二、第四枢转组件334、336的第二转动件3333穿过第一传动件31的连接孔3131与第一传动件31转动连接。第一、第三枢转组件333、335的第二转动件3333穿过可动平台20的连接部21的连接孔211与可动平台20转动连接。转动支链40一端与可动平台20转动连接，另一端穿过固定平台10的安装孔15与固定平台10转动连接。
工作时，平移支链30的第一传动件31在第一动力装置50的驱动下绕固定平台10的连接部13转动，并带动第二传动件33实现平移、转动等运动，从而实现平移支链30的相对固定平台10于空间内移动，并带动可动平台20相对固定平台10于空间内作三维移动。转动支链40在第二动力装置60的驱动下相对固定平台10转动，并带动可动平台20内部转动。从而实现可动平台20相对固定平台10的平移及可动平台20内部的转动。
本发明实施例的并联机构100通过互相啮合的主动齿轮53及第一传动件31的齿状结构3111来改变第一传动件31的转动速度，而无需采用减速器等结构复杂、不便于维修的机构，因此成本较低。此外，因为第一传动件31的传动部311采用扇形结构，扇形的角度可以根据并联机构100所需要的移动角度来设置，而无需采用圆形齿轮，可以节省空间，使结构简单。扇形结构的传动部311所需要的驱动力也较圆形齿轮小，因此转动过程中的转动惯量也较小，可以提高传动精度。
可以理解，第一传动件31的传动部311也可以不为扇形，如圆环形等，只要其具有弧形边缘即可。
本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种并联机构，包括固定平台、可动平台、连接于固定平台与可动平台之间的平移支链及转动支链，以及固定于所述固定平台上的第一动力装置及第二动力装置，所述第一动力装置提供所述平移支链的运动动力，所述第二动力装置提供所述转动支链的动力装置，其特征在于：所述平移支链包括第一传动件，所述第一传动件具有传动部，所述传动部具有弧形边缘，所述弧形边缘形成有齿状结构，所述第一动力装置包括与所述传动部的齿状结构啮合的主动齿轮。
2.如权利要求1所述的并联机构，其特征在于：所述平移支链还包括连接所述第一传动件与可动平台的第二传动件。
3.如权利要求2所述的并联机构，其特征在于：所述第一传动件还包括自所述传动部一端延伸形成的传动杆，所述传动杆与第二传动件连接。
4.如权利要求2所述的并联机构，其特征在于：所述传动件还包括转轴，所述固定平台上形成有连接部，所述转轴转动收容于所述连接部内，与所述固定平台转动连接。
5.如权利要求4所述的并联机构，其特征在于：所述固定平台还包括设置于所述连接部内的支撑轴承，所述支撑轴承套设于所述转轴上。
6.如权利要求2所述的并联机构，其特征在于：所述第二传动件为四连杆结构。
7.如权利要求6所述的并联机构，其特征在于：所述第二传动件包括第一连杆、第二连杆、连接于第一连杆两端的第一枢转组件和第二枢转组件、连接于第二连杆两端的第三枢转组件和第四枢转组件。
8.如权利要求7所述的并联机构，其特征在于：所述第一、第二、第三、第四枢转组件均包括转动连接的第一转动件和与第二转动件，其中第一、第二枢转组件的第一转动件分别连接于第一连杆的两端，第三、第四枢转组件的第一转动件分别连接于第二连杆的两端。
9.如权利要求7或8所述的并联机构，其特征在于：所述第二传动件还包括连接于所述第一连杆及第二连杆之间的加强杆。
10.如权利要求7或8所述的并联机构，其特征在于：所述第二枢转组件和第四枢转组件与所述第一传动件转动连接，所述第一枢转组件和第三枢转组件与所述可动平台转动连接。
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