发明内容
本发明的目的是提供一种印花定位双模式完全解耦并联机构,解决了现有平面运动并联机构运动学不解耦,可控性相对不高,印花定位设备刚度小的问题。
本发明所采用的技术方案是,印花定位双模式完全解耦并联机构,包括有定平台和动平台,定平台上连接有第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链及第七支链;定平台分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链、第七支链与动平台连接;
第一支链包括有依次连接的第十一移动副P11、第二连杆、第十二转动副R12、第三连杆、第十三移动副P13、“V”形连杆单元、第十四移动副P14、第五连杆及第十五转动副R15,第十一移动副P11还与定平台连接,第十五转动副R15还与定平台连接,“V”形连杆单元还与动平台连接。
本发明的特征还在于,
“V”形连杆单元包括有第四连杆及第十六移动副P16,第四连杆为“V”形连杆,第四连杆的一端与第十三移动副P13连接,第四连杆的另一端通过第十六移动副P16与动平台连接,第四连杆的折点处连接有第十四移动副P14;第十一移动副P11设置移动驱动副。
第二支链包括有依次连接的第二十一移动副P21、第六连杆,第二十二转动副R22、第七连杆、折线连杆单元、第九连杆及第二十六转动副R26;第二十一移动副P21还与定平台连接,第二十六转动副R26还与定平台连接,折线连杆单元还与动平台连接;
第二十一移动副P21设置移动驱动副。
折线连杆单元包括有具有两个转折点的折线形的第八连杆,第八连杆一端的端部连接有第二十三移动副P23,第八连杆另一端的端部连接有第二十五移动副P25;第二十三移动副P23与第七连杆连接,第二十五移动副P25与动平台连接;第八连杆的任意一个转折点上设置有第二十四移动副P24,第二十四移动副P24与第九连杆连接。
第三支链包括有依次连接的第三十一转动副R31、第十连杆,第三十二移动副P32、第十一连杆及第三十三移动副P33;第三十一转动副R31还与定平台连接,第三十三移动副P33还与动平台连接;第三十一转动副R31设置转动驱动副。
第四支链包括有依次连接的第四十一球副S41、第十三连杆、第四十二移动副P42、第十四连杆及第四十三球副S43;第四十一球副S41还与定平台连接,第四十三球副S43还与动平台连接;第四十二移动副P42设置移动驱动副。
第五支链包括有依次连接的第五十一球副S51、第十五连杆、第五十二移动副P52、第十六连杆及第五十三球副S53;第五十一球副S51还与定平台连接,第五十三球副S53还与动平台连接;第五十二移动副P52设置移动驱动副。
第六支链包括有依次连接的第六十一球副S61、第十七连杆、第六十二移动副P62、第十八连杆及第六十三球副S63;第六十一球副S61还与定平台连接,第六十三球副S63还与动平台连接;第六十二移动副P62设置移动驱动副。
第七支链包括有依次连接的第七十一球副S71、第十九连杆、第七十二移动副P72、第二十连杆及第七十三球副S73;第七十一球副S71还与定平台连接,第七十三球副S73还与动平台连接;第七十二移动副P72设置移动驱动副。
本发明的有益效果是:
本发明印花定位双模式完全解耦并联机构,解决了印花定位装备精度控制相对不高,弱化了印花时印花压力对印网定位精度的影响。本发明的并联机构具有定位高精度、印花高刚度、动态性能好的特点。本发明的并联机构在定位时,通过粗略定位高动态性能、精定位高精度、印花时高刚度,通过并联机构结构构型和驱动设置,保证印花整个工艺的高精度。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种印花定位双模式完全解耦并联机构,如图1所示,包括有定平台1和动平台12,定平台1上连接有第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链及第七支链;定平台1分别通过第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第五支链、第六支链、第七支链与动平台12连接;
第一支链包括有依次连接的第十一移动副P11、第二连杆2、第十二转动副R12、第三连杆3、第十三移动副P13、“V”形连杆单元、第十四移动副P14、第五连杆5及第十五转动副R15,第十一移动副P11还与定平台1连接,第十五转动副R15还与定平台1连接,“V”形连杆单元还与动平台12连接。
“V”形连杆单元包括有第四连杆4及第十六移动副P16,第四连杆4为“V”形连杆,第四连杆4的一端与第十三移动副P13连接,第四连杆4的另一端通过第十六移动副P16与动平台12连接,第四连杆4的折点处连接有第十四移动副P14;第十一移动副P11设置移动驱动副。
第十一移动副P11平行于Z轴方向,第十二转动轴R12轴线平行于Z轴,过点O。第十三移动副P13移动方向与Z轴正向夹角为45°,第十三移动副P13移动方向与第十四移动副P14移动方向夹角为45°,第十四移动副P14平行于Y轴方向。第十五转动副R15轴线平行于Z轴,过点O。移动副P16移动方向平行于X轴。
第二支链包括有依次连接的第二十一移动副P21、第六连杆6,第二十二转动副R22、第七连杆7、折线连杆单元、第九连杆9及第二十六转动副R26;第二十一移动副P21还与定平台1连接,第二十六转动副R26还与定平台1连接,折线连杆单元还与动平台12连接;
第二十一移动副P21设置移动驱动副。
折线连杆单元包括有具有两个转折点的折线形的第八连杆8,第八连杆8一端的端部连接有第二十三移动副P23,第八连杆8另一端的端部连接有第二十五移动副P25;第二十三移动副P23与第七连杆7连接,第二十五移动副P25与动平台12连接;第八连杆8的任意一个转折点上设置有第二十四移动副P24,第二十四移动副P24与第九连杆9连接。
第二十一移动副P21平行于Z轴,第二十二转动副R22轴线平行于Z轴,过点O。第二十三移动副P23的移动方向,与Z轴夹角为45°。第二十三移动副P23的移动方向,与第二十四移动副P24移动方向夹角为45°。第二十四移动副P24移动方向平行于X轴。第二十五移动副P25移动方向平行于Y轴。第二十六转动副R26轴线平行于Z轴,过点O。
第三支链包括有依次连接的第三十一转动副R31、第十连杆10,第三十二移动副P32、第十一连杆11及第三十三移动副P33;第三十一转动副R31还与定平台1连接,第三十三移动副P33还与动平台12连接;第三十一转动副R31设置转动驱动副。
第三十一转动副轴线平行于Z轴,过点O。第三十二移动副P32方向平行于X轴,第三十三移动副P33平行于Y轴。
第四支链包括有依次连接的第四十一球副S41、第十三连杆13、第四十二移动副P42、第十四连杆14及第四十三球副S43;第四十一球副S41还与定平台1连接,第四十三球副S43还与动平台12连接;第四十二移动副P42设置移动驱动副。
第四十二移动副P42方向,平行于第四十一球副S41球心与第四十三球副S43球心的连线。
第五支链包括有依次连接的第五十一球副S51、第十五连杆15、第五十二移动副P52、第十六连杆16及第五十三球副S53;第五十一球副S51还与定平台1连接,第五十三球副S53还与动平台12连接;第五十二移动副P52设置移动驱动副。
第五十二移动副P52方向,平行于第五十一球副S51球心与第五十三球副S53球心的连线。
第六支链包括有依次连接的第六十一球副S61、第十七连杆17、第六十二移动副P62、第十八连杆18及第六十三球副S63;第六十一球副S61还与定平台1连接,第六十三球副S63还与动平台12连接;第六十二移动副P62设置移动驱动副。
第六十二移动副P62方向,平行于第六十一球副S61球心与第六十三球副S63球心的连线。
第七支链包括有依次连接的第七十一球副S71、第十九连杆19、第七十二移动副P72、第二十连杆20及第七十三球副S73;第七十一球副S71还与定平台1连接,第七十三球副S73还与动平台12连接;第七十二移动副P72设置移动驱动副。
第七十二移动副P72方向,平行于第七十一球副S71球心与第七十三球副S73球心的连线。
第三支链末端连接动平台12几何中心点O。
第一支链末端连接动平台12点A1。
第二支链末端连接动平台12点A2。
点A1与点A2关于点O对称。
本发明印花定位双模式完全解耦并联机构,印花对位分为三个阶段:
第一阶段,控制第四十二移动副P42、第五十二移动副P52、第六十二移动副P62、第七十二移动副P72,使得动平台12几何中心点O快速到达目标位姿附近。
第二阶段,控制第十一移动副P11、第二十一移动副P21、第三十一转动副R31,使得动平台12几何中心点O到达精确目标位姿。
第三阶段,锁定第四十二移动副P42、第五十二移动副P52、第六十二移动副P62、第七十二移动副P72、第十一移动副P11、第二十一移动副P21、第三十一转动副R31,保持动平台12的精确位姿,进行印花。
在第二阶段精确对位时,第十一移动副P11控制动平台12沿Y方向的移动,第二十一移动副P21控制动平台12沿X方向的移动,第三十一转动副R31控制动平台12绕平行于Z轴的轴线的转动,此时印花定位双模式完全解耦并联机构具有完全解耦的运动特性,便于控制。
该印花定位双模式完全解耦并联机构另外一个特征是,动平台12始终绕平行于第十二转动副R12、第二十二转动副R22、第三十一转动副R31的轴线转动,转动轴线是固定的,该特征与能实现平面运动(X、Y轴移动和绕平行与Z轴转动)的串联结构的机器人相似,具有提升设备转动姿态精度的效果。