CN209665314U - 一种倒挂直线滑台六自由度平台结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种倒挂直线滑台六自由度平台结构，包括主支撑架、上平台组件、六个旋转拉杆组件、气缸组件以及下平台组件，上平台组件固定安装在主支撑架上，旋转拉杆组件两端分别与上平台组件、下平台组件铰接，气缸组件两端分别与上平台组件、下平台组件铰接；上平台组件设有三个倒挂滑台组件，三个倒挂滑台组件水平设置且互成120°；每一倒挂滑台组件包括两个并排设置的倒挂滑台机构，倒挂滑台机构包括固定部和与固定部连接的可伸缩的活动部，倒挂滑台机构的固定部与所述上平台固定连接，倒挂滑台机构的活动部与旋转拉杆组件的上端铰接。本实用新型使相同输出功率下的负载能力加大，增大六自由度的活动空间，结构简单、制造和维护成本低廉。

Description

一种倒挂直线滑台六自由度平台结构

技术领域

本实用新型涉及六自由度机械结构领域，尤其是一种倒挂直线滑台六自由度平台结构。

背景技术

目前，已有的倒挂六自由度平台结构是由六支伺服电动缸、上平台、上下平台虎克铰链和下平台连接而成。上平台固定在相对于固定在地面的支撑架上，通过改变六支伺服电动缸的行程，推动下平台组件完成绕X轴旋转、 Y轴旋转、Z轴旋转、沿X轴位移、Y轴位移、Z轴位移等运动及一系列复合运动。但是，已有的倒挂六自由度平台结构在克服负载做工时无法提供与地心引力相反的纵向拉力将下平台自身重力和负载产生的重力平衡；且目前的倒挂六自由度平台采用的电动缸内部结构较为复杂，维修成本较高；加之由于电动缸自身结构和长度的限制，平台活动范围受限。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，为了加大同等功率下平台的负载，克服现有的六自由度平台在自身结构方面的局限性，提供一种倒挂直线滑台六自由度平台结构，该结构可实现与现有公知的六自由度平台相同的运动功能，并且相同输出功率下负载加大，平台执行动作过程中活动范围增大，结构更为简单，制造和维护成本更为低廉，从而实现经济效益更大化。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种倒挂直线滑台六自由度平台结构，基于stewart平台，包括一个主支撑架、上平台组件、六个旋转拉杆组件、气缸组件以及一个下平台组件，所述上平台组件固定安装在所述主支撑架上，所述旋转拉杆组件上端与所述上平台组件铰接，所述旋转拉杆组件下端与所述下平台组件铰接；所述气缸组件一端与所述上平台组件铰接，另一端与所述下平台组件铰接；

所述上平台组件包括上平台及三个倒挂滑台组件，所述三个倒挂滑台组件互成120°且水平设置在所述上平台上，所述上平台设有通孔，所述通孔形状与所述倒挂滑台组件配合；每一所述倒挂滑台组件包括两个并排设置的倒挂滑台机构，所述倒挂滑台机构包括一固定部和一与所述固定部连接的可伸缩的活动部，所述倒挂滑台机构的固定部与所述上平台固定连接，所述倒挂滑台机构的活动部与所述旋转拉杆组件的上端铰接。

优选地，所述固定部包括滑台安装板，所述倒挂滑台机构通过所述滑台安装板固定安装在所述上平台上；所述活动部包括伺服电机、丝杆、滑块，所述伺服电机通过电机安装板固定安装在所述滑台安装板上，所述丝杆的一端与所述伺服电机输出转轴固定连接，所述丝杆的另一端与所述滑块螺纹连接。

优选地，所述倒挂滑台机构还包括拉杆固定板与铰链安装板，所述拉杆固定板通过连接件固定安装在所述滑块上方，所述铰链安装板设于所述上平台下方、并通过连接件与所述拉杆固定板固定连接，所述铰链安装板下方安装有铰链。

优选地，所述拉杆固定板与所述铰链安装板之间设有拉杆，所述拉杆上端与所述拉杆固定板固定连接，所述拉杆下端与所述铰链安装板固定连接。

优选地，所述滑块下方还设有导轨，所述滑块与所述导轨滑动连接，所述导轨与所述丝杆平行设置，且所述导轨固定安装在所述滑台安装板上。

优选地，所述导轨两端设有缓冲限位块，所述缓冲限位块固定安装在所述滑台安装板上。

优选地，所述丝杆两端分别设有UCP轴承座，所述UCP轴承座固定安装在所述滑台安装板上，所述丝杆通过所述UCP轴承座与所述滑台安装板连接。

优选地，所述旋转拉杆组件包括旋转杆，所述旋转杆的上端设有前铰叉，所述前铰叉上端与所述倒挂滑台机构的活动部铰接，所述前铰叉下端与所述旋转杆螺纹连接；所述旋转杆下端设有旋转轴、滚动轴承与后铰叉，所述旋转轴上端与所述旋转杆的下端固定连接，所述旋转轴下端与所述滚动轴承内圈固定连接，所述后铰叉的上端与所述滚动轴承外圈固定连接，所述后铰叉的下端与所述下平台组件铰接。

优选地，所述滚动轴承套接轴承座，所述轴承座位于所述滚动轴承外表面，所述后铰叉与所述轴承座通过螺钉连接。

优选地，所述前铰叉与所述后铰叉内均设有销轴，所述销轴分别横向贯穿所述前铰叉与所述后铰叉，所述销轴分别与所述前铰叉、所述后铰叉固定连接。

本实用新型的有益效果是：伺服电机驱动六组倒挂滑台机构，旋转拉杆组件伴随滑台机构的复合运动带动下平台运动，实现与现有公知的六自由度平台相同的运动功能，并且因为气缸组件的设置，可抵消旋转拉伸组件、下平台组件以及负载的重力作用，使伺服电机相同输出功率下整台设备的负载能力加大；驱动装置使用伺服电机驱动的直线导轨机构取代伺服电动缸，传统的伺服电动缸沿支撑杆方向设置，本实用新型中伺服电机水平设置，气缸长度可调，可使平台增大下平台竖直方向的活动空间，同时本结构更为简单、制造和维护成本更为低廉，实现了经济效益更大化。

附图说明

图1为本实用新型整体结构视图；

图2为本实用新型上平台组件俯视图；

图3为本实用新型下平台组件俯视图；

图4为本实用新型滑台组件主视图；

图5为本实用新型滑台组件俯视图；

图6为本实用新型旋转拉杆组件主视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、主支撑架，2、上平台，3、下平台，4、倒挂滑台组件，5、旋转拉杆组件，6、气缸组件，7、铰链，41、伺服电机，42、电机安装板，43、联轴器，44、轴承座，45、缓冲限位块，46、导轨，47、拉杆固定板，48、A 拉杆，49、B拉杆，410、铰链安装板，411、滑块，412、丝杆螺母安装件， 413、丝杆螺母，414、丝杆，415、滑台安装板，51、后铰叉，52、销轴， 53、锁紧螺母，54、滚动轴承，55、轴承座，56、旋转轴，57、旋转杆，58、前铰叉，59、铜套。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1～6所示，一种倒挂直线滑台六自由度平台结构，基于stewart平台，包括一个主支撑架1、上平台组件、六个旋转拉杆组件5、气缸组件6 以及一个下平台组件，上平台组件固定安装在主支撑架1上，旋转拉杆组件 5上端与上平台组件铰接，旋转拉杆组件5下端与下平台组件铰接；气缸组件6一端与上平台组件铰接，另一端与下平台组件铰接；

下平台组件包括下平台3以及安装在下平台3上方的铰链7；上平台组件包括上平台2及三个倒挂滑台组件，三个倒挂滑台组件互成120°且水平设置在上平台2上，上平台2设有通孔，通孔形状与倒挂滑台组件配合；每一倒挂滑台组件包括两个并排设置的倒挂滑台机构4，倒挂滑台机构4包括一固定部和一与固定部连接的可伸缩的活动部，倒挂滑台机构的固定部与上平台2固定连接，倒挂滑台机构4的活动部与旋转拉杆组件5的上端铰接。本实施例所采用铰链7均为虎克铰链。

本实施例中，固定部包括滑台安装板415，倒挂滑台机构4通过滑台安装板415固定安装在上平台2上；活动部包括伺服电机41、丝杆414、滑块 411，伺服电机41下设有电机安装板42，伺服电机41通过电机安装板42 固定安装在滑台安装板415上；滑块411上方安装有丝杆螺母安装件412，丝杆螺母安装件412侧面设有通孔，通孔近伺服电机41一侧设有丝杆螺母 413；丝杆414的一端与伺服电机41输出转轴通过联轴器43固定连接，丝杆414的另一端与滑块411上的丝杆螺母413螺纹连接。

本实施例中，倒挂滑台机构4还包括拉杆固定板47与铰链安装板410，拉杆固定板47通过丝杆螺母安装件412固定安装在滑块411上方，铰链安装板410设于上平台2下方、并通过连接件与所述拉杆固定板47固定连接，所述铰链安装板410下方安装有铰链7。拉杆固定板47与铰链安装板410 之间设有两根A拉杆48与四根B拉杆49，A拉杆48略粗于B拉杆49，A拉杆48与四根B拉杆49均竖直设置且两端均带有螺纹，其上端与所述拉杆固定板47通过螺母固定连接、其下端与所述铰链安装板410通过螺母固定连接。A拉杆48与B拉杆49平均分布丝杆两侧，主要起连接与支撑旋转拉杆组件的作用，同时将伺服电机的动能通过丝杆带动滑块的运动，间接传递至旋转拉杆组件，进而带动下平台3运动。

本实施例中，滑块411下方还设有导轨46，滑块411与导轨46滑动连接，导轨46与丝杆414平行设置，且导轨46固定安装在滑台安装板415上。导轨46的设置有效地减小了滑块411滑动过程中的摩擦力，减小了设备磨损，提高了本六自由度平台的效率。

本实施例中，导轨46两端设有缓冲限位块45，缓冲限位块45固定安装在所述滑台安装板415上。

本实施例中，丝杆414两端分别设有UCP轴承座44，UCP轴承座44固定安装在滑台安装板415上，丝杆414通过UCP轴承座44与滑台安装板415 连接。缓冲限位块45紧邻两个UCP轴承座内侧，可防止滑块运动到丝杆两端时对UCP轴承座44撞击造成磨损。

本实施例中，旋转拉杆组件5包括旋转杆57，旋转杆57的上端设有前铰叉58，前铰叉58上端与倒挂滑台机构4的活动部铰接，具体与铰链安装板410上安装的虎克铰链铰接。前铰叉58下端的外螺纹与旋转杆57上端的内螺纹连接，并用紧钉螺丝预紧。旋转杆57下端设有旋转轴56、两个滚动轴承54与后铰叉51，旋转轴56上端与旋转杆57的下端通过螺纹固定连接，旋转轴56下端与两个滚动轴承54内圈固定连接，具体的，两个滚动轴承54 分别安装在轴承座55两端的轴承孔内，旋转轴56穿过两个滚动轴承54内圈，用锁紧螺母53固定。后铰叉51的上端与所述滚动轴承54外圈固定连接，后铰叉51的下端与所述下平台3上安装的虎克铰链铰接。滚动轴承54 套接有轴承座55，轴承座55位于滚动轴承54外表面；后铰叉51上端与轴承座55通过螺钉连接。

本实施例中，前铰叉58与后铰叉51内均设有销轴52与铜套59，销轴 52分别穿过两个铜套59并横向贯穿前铰叉58与后铰叉51，销轴52分别与所述前铰叉58、所述后铰叉51固定连接。铜套59可增加虎克铰链的灵活性、减少虎克铰链运动过程的机械磨损。

工作原理：

伺服电机输出转轴带动丝杆转动，丝杆将轴向运动转化为直线运动，带动滑块滑动，滑块推动旋转拉杆组件改变下平台的角度与位移，当旋转拉杆组件运动角度受下平台限制时，滚动轴承旋转，可帮助旋转拉杆组件下端灵活调整角度，使旋转拉杆组件支撑下平台组件实现更多角度与位移的转换。运动过程中，气缸通过外部的气阀与气压泵提供动力，可根据需要改变长度与角度，在为下平台组件提供抗重力支撑的同时，更好地辅助上平台组件完成六自由度的转换。

六只伺服电机驱动六组倒挂滑台机构，旋转拉杆组件伴随滑台机构的复合运动带动下平台运动，实现与现有公知的六自由度平台相同的绕X轴旋转、 Y轴旋转、Z轴旋转、沿X轴位移、Y轴位移、Z轴位移及一系列复合运动，气缸组件的设置，在此六自由度平台运动过程中，可抵消旋转拉伸组件、下平台组件以及负载的重力作用，使伺服电机相同输出功率下整台设备的负载能力加大。驱动装置使用伺服电机驱动的直线导轨机构取代伺服电动缸，传统的伺服电动缸沿支撑杆方向设置，由于每只伺服电动缸的自身长度限制了六自由度平台的活动范围，本实施例中伺服电机水平设置，气缸缸内气压恒定，气缸活塞杆随下平台的运动伸缩，可使平台增大下平台竖直方向的活动空间，同时本结构更为简单、制造和维护成本更为低廉，实现了经济效益更大化。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种倒挂直线滑台六自由度平台结构，基于stewart平台，其特征在于，包括一个主支撑架(1)、上平台组件、六个旋转拉杆组件(5)、气缸组件(6)以及一个下平台组件，所述上平台组件固定安装在所述主支撑架(1)上，所述旋转拉杆组件(5)上端与所述上平台组件铰接，所述旋转拉杆组件(5)下端与所述下平台组件铰接；所述气缸组件(6)一端与所述上平台组件铰接，另一端与所述下平台组件铰接；

所述上平台组件包括上平台(2)及三个倒挂滑台组件，所述三个倒挂滑台组件互成120°且水平设置在所述上平台(2)上，所述上平台(2)设有通孔，所述通孔形状与所述倒挂滑台组件配合；每一所述倒挂滑台组件包括两个并排设置的倒挂滑台机构(4)，所述倒挂滑台机构(4)包括一固定部和一与所述固定部连接的可伸缩的活动部，所述倒挂滑台机构的固定部与所述上平台(2)固定连接，所述倒挂滑台机构(4)的活动部与所述旋转拉杆组件(5)的上端铰接。

2.根据权利要求1所述一种倒挂直线滑台六自由度平台结构，其特征在于，所述固定部包括滑台安装板(415)，所述倒挂滑台机构(4)通过所述滑台安装板(415)固定安装在所述上平台(2)上；所述活动部包括伺服电机(41)、丝杆(414)、滑块(411)，所述伺服电机(41)通过电机安装板(42)固定安装在所述滑台安装板(415)上，所述丝杆(414)的一端与所述伺服电机(41)输出转轴固定连接，所述丝杆(414)的另一端与所述滑块(411)螺纹连接。

3.根据权利要求2所述一种倒挂直线滑台六自由度平台结构，其特征在于，所述倒挂滑台机构(4)还包括拉杆固定板(47)与铰链安装板(410)，所述拉杆固定板(47)通过连接件固定安装在所述滑块(411)上方，所述铰链安装板(410)设于所述上平台(2)下方、并通过连接件与所述拉杆固定板(47)固定连接，所述铰链安装板(410)下方安装有铰链(7)。

4.根据权利要求3所述一种倒挂直线滑台六自由度平台结构，其特征在于，所述拉杆固定板(47)与所述铰链安装板(410)之间设有拉杆，所述拉杆上端与所述拉杆固定板(47)固定连接，所述拉杆下端与所述铰链安装板(410)固定连接。

5.根据权利要求2或3所述一种倒挂直线滑台六自由度平台结构，其特征在于，所述滑块(411)下方还设有导轨(46)，所述滑块(411)与所述导轨(46)滑动连接，所述导轨(46)与所述丝杆(414)平行设置，且所述导轨(46)固定安装在所述滑台安装板(415)上。

6.根据权利要求5所述一种倒挂直线滑台六自由度平台结构，其特征在于，所述导轨(46)两端设有缓冲限位块(45)，所述缓冲限位块(45)固定安装在所述滑台安装板(415)上。

7.根据权利要求2所述一种倒挂直线滑台六自由度平台结构，其特征在于，所述丝杆(414)两端分别设有UCP轴承座(44)，所述UCP轴承座(44)固定安装在所述滑台安装板(415)上，所述丝杆(414)通过所述UCP轴承座(44)与所述滑台安装板(415)连接。

8.根据权利要求1所述一种倒挂直线滑台六自由度平台结构，其特征在于，所述旋转拉杆组件(5)包括旋转杆(57)，所述旋转杆(57)的上端设有前铰叉(58)，所述前铰叉(58)上端与所述倒挂滑台机构(4)的活动部铰接，所述前铰叉(58)下端与所述旋转杆(57)螺纹连接；所述旋转杆(57)下端设有旋转轴(56)、滚动轴承(54)与后铰叉(51)，所述旋转轴(56)上端与所述旋转杆(57)的下端固定连接，所述旋转轴(56)下端与所述滚动轴承(54)内圈固定连接，所述后铰叉(51)的上端与所述滚动轴承(54)外圈固定连接，所述后铰叉(51)的下端与所述下平台组件铰接。

9.根据权利要求8所述一种倒挂直线滑台六自由度平台结构，其特征在于，所述滚动轴承(54)套接轴承座(55)，所述后铰叉(51)与所述轴承座(55)通过螺钉连接。

10.根据权利要求8所述一种倒挂直线滑台六自由度平台结构，其特征在于，所述前铰叉(58)与所述后铰叉(51)内均设有销轴(52)，所述销轴(52)分别横向贯穿所述前铰叉(58)与所述后铰叉(51)。