并联运动机床 六杆并联运动机床

伺服电动机 传统机床 机床框架 (固定平台 ) 主轴部件
传统机床的刀具加工轨迹 并联运动机床 刀具
由沿X、Y、Z 坐标运动 十字溜板
(动平台) 若干并联的伸缩杆件 的直线线段合成
并联运动机床的 立柱
（Z 轴）
刀具加工轨迹由 伸缩杆
主轴部件 （X, Y 轴）
共同驱动主轴部件
Prof. Shu Zhang Institute on Advanced Manufacturing Technology, Tongji University 机床底座
存在的问题
工作空间小，工作台面积与机床
占地面积比 1：50～100
工件装卸不方便
机床构件之间容易发生干涉 主轴部件的偏转角≤30°
Prof. Shu Zhang Institute on Advanced Manufacturing Technology, Tongji University
Prof. Shu Zhang Institute on Advanced Manufacturing Technology, Tongji University
立柱
固定杆长、直线电动机驱动 Linapod 立式加工中心
杆件
滑板 主轴部件
工作台
Prof. Shu Zhang Institute on Advanced Manufacturing Technology, Tongji University
增加工作空间
Hexact 的工作空间
机床框架 工作空间 主轴部件 伸缩杆
工作空间
工作空间
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Linapod 立式加工中心
（德国斯图加特大学机床控制研究所－ISW）
Paralix 加工案例
Prof. Shu Zhang Institute on Advanced Manufacturing Technology, Tongji University
Hexaglide 立式五坐标高速铣床
六杆并联运动机床
全国优秀科技工作者、上海市科技功臣
中国机械工程学会常务理事
香港蒋氏科技成就奖获得者
同济大学 教授 张 曙
Prof. Shu Zhang Institute on Advanced Manufacturing Technology, Tongji University
从“串联”到“并联”
Hexa 6X主轴部件
Stewart 平台的演化
Stewart 平台
6X Hexa
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增加刚度和工作空间
Hexa 6X 三维模型
两层固 定平台
伸缩杆
VOH1000型加工中心
有效工作空间小 工件装卸不方便
伸缩杆
主轴部件
Prof. Shu Zhang 工作台 Institute on Advanced Manufacturing Technology, Tongji University
HOH600型加工中心
主轴部件
伸缩杆
工作台
工作空间小
6 X Hexa 动画仿真
机床框架 伺服驱动
万向铰链 主轴部件 工件
伸缩杆
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Hexact 卧式五坐标高速铣床
（德国斯图加特大学机床研究所－ IfW ）
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VARIAX 型加工中心
有效工作空间小 工件装卸不方便
激光测量 主轴部件 工作台
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Paralix 卧式五面加工中心
（德国斯图加特制造技术中心－ZFS） （德国斯图加特大学机床研究所－ IfW ）
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Paralix 三维模型
机床底座上有 3 根按照 120°分布的立柱，立柱顶端 借助框形横梁连接，以加强机床刚度。 6 根长度固定的杆件分为 3 组，分别通过万向铰链固 定在不同高度的滑板上，构成两层上平台。
6 根杆件在不同高度通过球铰链与主轴部件连接，构 成不同高度的两层下平台。
直线电动机使滑板沿立柱导轨移动，改变杆件的支点 位置，从而驱动主轴部件，实现加工轨迹所需的运动， 工件固定在工作台上不动。
万向铰链 伸缩杆 两层动平台 主轴部件
立柱
工作台
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机床配置和工作原理
机床底座上有 3 根按照 120°分布的立柱，立柱顶端 借助框形横梁连接，以加强机床刚度。
杆件
主轴部件
滑板
工作台
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机床配置和工作原理
并联机构原理与 Linapod 类似，固定杆长，但呈卧 式配置。 有2种不同驱动方案：直线电动机或滚珠丝杆驱动。 机床结构由底座、两侧壁组成，形成封闭的6角形框 架。内侧有3组按照 120°分布的6个平面，以便固定 驱动装置。 6 根杆件分别通过万向铰链与主轴部件连接，主轴部 件呈垂直状态，可在垂直平面偏转≤45°。 工作台可在垂直平面旋转≤45°，可实现5面加工。
6 根伸缩杆分为3组分别通过万向铰链固定在立柱的两
侧，构成不同高度的两层上平台。 6 根伸缩杆同样在不同高度通过球铰链与主轴部件连 接，构成不同高度的两层下平台。 伸缩杆的长度变化驱动主轴部件，实现加工轨迹所需 的运动，工件固定在工作台上不动。
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卧 式 配 置 立 式 加 工 可 实 现 五 面 体 加 工
固定杆长 的杆件
45°偏转 工作台
45°偏转 主轴部件
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Paralix 内部结构配置
Hexact 的机构配置
顶视图 两层固 两层固 定平台 定平台 伸缩杆
两层 动平台 距离前视图Fra bibliotek主轴部件
固定平 台圆周
主轴部件 侧视图
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机床结构紧凑
Hexact 的杆件结构
万向铰链 伸缩套
万向铰链
固定外套
滚珠丝杆
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机床配置和工作原理
并联机构原理与 Hexa 6X 类似，但呈卧式配置，6边
Antriebssä ule
滑板的结构
Linearmotor 直线电动机 Schlitten
滑板
Stabgelenk 万向铰链
杆件 Prof. Shu Zhang Institute on Advanced Manufacturing Technology, Tongji University
机床配置和工作原理
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Paralix的主要部件
直线电动机 万向铰链 直线导轨 伺服电动机 万向铰链
电主轴
滑板
滚珠丝杆
万向铰链
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Hexa 6X 立式五坐标高速铣床
（德国 Micromat 公司） （机床和锻压技术研究所－IWU）
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Hexa 6X 加工中心
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形的框架竖立在机床底座上。
6 根伸缩杆分为两组分别通过万向铰链固定在框架的 两侧，构成不同高度的两层固定平台。 6 根伸缩杆分为两组通过球铰链与主轴部件的前后端 连接，构成不同高度的两层动平台。
伸缩杆的长度变化驱动主轴部件，实现加工轨迹所需
的运动，工件固定在前方工作台上不动。
Prof. Shu Zhang Institute on Advanced Manufacturing Technology, Tongji University
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机床构件的相互干涉
两根杆件 发生干涉
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Linapod 的动画仿真
机床立柱
驱动滑板 万向铰链 长度固定 的杆件 万向铰链
主轴部件
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（德国 INA 公司）
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Hexact 高速铣床 主轴部件 万向铰链
工件
伸缩杆
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立式配置、占地面积小
Linapod 三维模型
滑板 立柱
减少 机床 占地 面积
主轴部件 工作空间
杆件
提高 机床 动态 性能
工作台
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机床立柱
并联运动机床的 早期探索者
（美国 Giddings & Lewis 公司） （美国 Ingersoll 公司）
Prof. Shu Zhang Institute on Advanced Manufacturing Technology, Tongji University
早期的探索者
1994年，美国 Giddings & Lewis 公司展出第 一台并联运动机床：Variax 加工中心，该机床 现在英国 Nottingham 大学工学院 1996年，美国 Ingersoll 公司推出VOH1000型 立式加工中心和HOH600型卧式加工中心，现 分别在美国国家标准与技术研究所和德国阿亨 工业大学机床实验室