一种一移动三转动半开式滑槽球副结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种一移动三转动半开式滑槽球副结构，属于机械运动副结构，涉及机械设计领域。
【背景技术】
[0002]—移动三转动开式滑槽球副结构在技术形式上为球副与滑槽相配合的运动副结构。
[0003]在机械并联机构技术领域中每个支链的运动副结构形式是决定并联平台运动特性和运动精度的关键，减少支链中运动副数量或者将不同的运动副结构集成为一个运动副结构可以减少运动构件数量，从而缩短并联机构中支链的尺寸链，提高其运动精度和位置精度。
[0004]目前还没有将球副和移动副集成为一个独立的运动副结构形式。
[0005]在此背景下，本发明公开一种具有球副和移动副功能的一移动三转动半开式滑槽球副结构，可将球副和移动副集成为一个独立的运动副，以解决部分并联机构支链上的运动副多、尺寸链长的问题。
【发明内容】
[0006]本发明解决其技术问题采用如下技术方案。
[0007]为了将球副和移动副集成为一个独立的运动副，设计了一种一移动三转动半开式滑槽球副的运动副结构，其特征在于:它主要由球轴(I)、滑槽(2)组成;球轴由球体和小圆柱轴连接成一个整体，其中小圆柱轴的轴线通过球体的球心;滑槽为具有半开口圆形截面的直线滑槽结构;滑槽与球轴上的球体形成间隙配合;球轴上的小圆柱轴直径dP小于球体的直径ds;滑槽的半开口圆形截面高度H大于半开口圆形截面的半径;滑槽的半开口圆形截面开口宽度B大于球轴上的小圆柱轴直径dp，且小于球体的直径ds ;在球轴的球心处建立一个空间直角坐标系O—XYZ，球心为0，Y轴方向与滑槽方向平行，XZ平面与Y轴垂直，在该坐标系下球副具有沿滑槽(Y轴方向)移动的一个移动自由度，以及绕三个坐标轴(X轴、Y轴、Z轴)转动的三个转动自由度，该运动副不具有垂直于滑槽方向(Y轴方向)的两个移动自由度(X轴和Z轴)。本发明的有益效果在于将一个球副和一个移动副的机械复合结构整合为仅含有两个构件的一个运动副，并且还能保持原有的一个移动自由度和三个转动自由度的机构自由度，这将有利于减小机械结构的体积，缩短机械结构尺寸链，降低机械加工工艺的难度，有利于提高机械结构的精度。
【附图说明】
[0008]本发明提供说明书附图如下。
[0009]图1为一移动三转动半开式滑槽球副结构示意图。
[0010]图2为一移动三转动半开式滑槽球副尺寸表达示意图。[0011 ]图3为具有三个半开式滑槽球副结构的动平台示意图。
[0012]图4为具有半开式滑槽球副支链的三自由度PSP并联机构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明不局限于以下实例。
[0014]本发明按图1所示的结构实施，它主要由球轴(1)、滑槽(2)组成。
[0015]该一移动三转动半开式滑槽球副结构应用在三自由度PSP并联机构中时，可将三个直线滑槽结构按照间隔120°角均匀分布的方式直接加工在动平台(3)底部，将每个球轴的球体分别与滑槽装配后形成三个半开式滑槽球副结构，三个球轴的小圆柱轴分别与并联机构的三个直线驱动器(4)以同轴的方式固定连接，三个直线驱动器(4)以间隔120°角均匀分布的方式固定在静平台(5)上，形成具有三个PSP结构形式支链的三自由度并联机构，该机构的动平台具有一个移动自由度、两个旋转自由度的运动特性;该并联机构由于采用了一移动三转动半开式滑槽球副结构作为运动副，与其他具有PSP支链的并联机构相比，除了直线驱动器(4)所包含的运动副以外，仅有一个半开式滑槽球副运动副结构，减少了支链长度，缩短了尺寸链，有利于提高动平台的运动精度和位置精度;在实施该并联机构时，动平台上的三个滑槽结构既可以在动平台上直接加工得到，也可以单独加工滑槽结构后再以固定联接方式安装到动平台上。
[0016]本发明在实际应用中涉及到的球轴既可以是整体加工而成，也可以用螺纹联接、焊接、圆柱孔过盈联接等固定联接方式将一个球体和一个小圆柱轴连接而成。
【主权项】
1.一种一移动三转动半开式滑槽球副结构，其特征在于:它主要由球轴(1)、滑槽(2)组成;球轴由球体和小圆柱轴连接成一个整体，其中小圆柱轴的轴线通过球体的球心;滑槽为具有半开口圆形截面的直线滑槽结构;滑槽与球轴上的球体形成间隙配合。2.根据权利要求1所述的一移动三转动半开式滑槽球副结构，其特征在于:球轴上的小圆柱轴直径小于球体的直径。3.根据权利要求1所述的一移动三转动半开式滑槽球副结构，其特征在于:滑槽的半开口圆形截面高度大于半开口圆形截面的半径;滑槽的半开口圆形截面开口宽度大于球轴上的小圆柱轴直径，且小于球体的直径。
【专利摘要】本发明涉及一种一移动三转动半开式滑槽球副结构，目的是将一个球副和一个移动副整合为一个具有一移动三转动的运动副，解决部分并联机构支链上的运动副多、尺寸链长的问题，其特征在于：它主要由球轴（1）、滑槽（2）组成；球轴由球体和小圆柱轴连接成一个整体，其中小圆柱轴的轴线通过球体的球心；滑槽为具有半开口圆形截面的直线滑槽结构；滑槽与球轴上的球体形成间隙配合；球轴上的小圆柱轴直径小于球体的直径；滑槽的半开口圆形截面高度大于半开口圆形截面的半径；滑槽的半开口圆形截面开口宽度大于球轴上的小圆柱轴直径，且小于球体的直径。本发明可应用于并联机构、并联机器人、微动平台等机械结构上，可以减小机构体积，缩短尺寸链，有利于提高机构的运动精度和位置精度。
【IPC分类】B25J9/00
【公开号】CN105522564
【申请号】CN201610042025
【发明人】甘新基, 陈岩
【申请人】甘新基
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年1月22日