一種轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種工作空間大，具有一定靈活性和柔性的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人。該轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人包括基礎(chǔ)串聯(lián)運(yùn)動單元和末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元兩個部分?；A(chǔ)串聯(lián)運(yùn)動單元具有兩個轉(zhuǎn)動自由度和一個移動自由度，基礎(chǔ)串聯(lián)運(yùn)動單元由機(jī)身轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，機(jī)身升降移動關(guān)節(jié)和水平轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)組成；末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元具有由兩個移動自由度，末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元是由大臂、小臂、連桿、曲柄、動平臺等組成的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)。該裝置具有工作范圍大，驅(qū)動關(guān)節(jié)相對較少，結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造，方便控制，容易實(shí)現(xiàn)模塊化等特點(diǎn)。
【專利說明】一種轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械制造設(shè)計(jì)領(lǐng)域及汽車涂裝領(lǐng)域，具體涉及一種工作范圍大，具有一定靈活性和柔性的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、提高汽車產(chǎn)量、提升質(zhì)量水平，都對汽車涂裝技術(shù)提出了更高的要求，而機(jī)器人噴涂作為汽車涂裝生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，已成為提高生產(chǎn)效率，保證生成質(zhì)量的重要技術(shù)手段。機(jī)器人噴涂在國外已擁有三十多年的研究和發(fā)展歷史，發(fā)達(dá)國家已在汽車生產(chǎn)的行業(yè)廣泛應(yīng)用噴涂機(jī)器人，在噴涂機(jī)器人研發(fā)以及噴涂技術(shù)研發(fā)方面都具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。
[0003]國內(nèi)噴涂機(jī)器人的研制始于上世紀(jì)七十年代，起初國內(nèi)對噴涂機(jī)器人的研究大多以對國外噴涂機(jī)器人的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，集中于研發(fā)周邊技術(shù)和配套設(shè)施以便于更高效的應(yīng)用噴涂機(jī)器人。近年來伴隨著國內(nèi)機(jī)械制造業(yè)(特別是汽車制造業(yè))的迅速發(fā)展，國內(nèi)許多汽車廠家和制造業(yè)公司也正在研發(fā)適合自己企業(yè)的噴涂機(jī)器人。由此展開噴涂機(jī)器人機(jī)械本體的創(chuàng)新研究和機(jī)構(gòu)的原始創(chuàng)新，對擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，提高企業(yè)競爭力顯得尤為重要。
[0004]汽車制造作為制造業(yè)發(fā)展中的重點(diǎn)，在國家大力扶持下得到了長足的發(fā)展，國內(nèi)汽車產(chǎn)量也在大幅提升，因而對與汽車制造相關(guān)的裝備和技術(shù)提出了更高要求。汽車制造主要由沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大工藝組成，涂裝工藝涉及機(jī)械、電氣、化工、環(huán)保等諸多科技技術(shù)，占四大工藝投資額40%以上，是汽車制造業(yè)的關(guān)鍵工藝。噴涂是汽車制造中最主要的生產(chǎn)工藝之一，它不僅能夠提高汽車產(chǎn)品的耐蝕性，延長汽車使用壽命，它還最直接地體現(xiàn)了汽車外表面顏色、光澤和亮度質(zhì)量的優(yōu)劣，是人們對汽車質(zhì)量最直觀的評價，因而對汽車市場競爭力有著最直接的影響。決定噴涂質(zhì)量最重要的因素是噴涂機(jī)器人，噴涂機(jī)器人的噴涂質(zhì)量較人工噴涂和往復(fù)機(jī)噴涂的效果有明顯提升，噴涂效率高，噴涂表面質(zhì)量穩(wěn)定，工人勞動條件好，能降低動力消耗，幾乎受到了所有規(guī)?；髽I(yè)的涂裝線的青睞。噴涂機(jī)器人有如下優(yōu)點(diǎn):
[0005]1.軌跡靈活，可完成車身內(nèi)表面和外表面的噴涂任務(wù)，仿形噴涂軌跡精確，提高了涂膜的均勻性，降低過噴涂量和清洗溶劑的用量，提高材料的利用率，對環(huán)境保護(hù)也起到了一定的作用；
[0006]2.柔性大，工作范圍大，可現(xiàn)實(shí)多規(guī)格車型的混線噴涂生產(chǎn)，如轎車、旅行車、皮卡等車身混線噴涂生產(chǎn)；
[0007]3.易操作和維護(hù)，可離線編程，大大縮短現(xiàn)場調(diào)試時間，模塊化的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)快速安裝和更換元器件，極大地縮短維修時間；
[0008]4.設(shè)備利用率高，往復(fù)式自動噴涂機(jī)利用率一般僅為40% -60%，而噴涂機(jī)器人的利用率可達(dá)90% -95%。
[0009]然而，目前我國汽車制造業(yè)中大部分還在采用自動噴涂機(jī)來完成噴涂作業(yè)，現(xiàn)有的自動噴涂機(jī)大多存在噴涂效率低、柔性較低、噴涂軌跡單一化、靈活性低、浪費(fèi)油漆等缺點(diǎn)，已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)前汽車生產(chǎn)的柔性化的訂單生產(chǎn)模式，嚴(yán)重制約了當(dāng)前汽車工業(yè)的發(fā)展。雖然，目前已有部分發(fā)明專利也提供了一些噴涂機(jī)器人的機(jī)構(gòu)形式和實(shí)例，但不可否認(rèn)這些專利所提供的噴涂機(jī)器人有部分存在靈活性較差和柔性不足的缺點(diǎn)；而靈活性強(qiáng)、大柔性的噴涂機(jī)器人又不可避免出現(xiàn)冗余驅(qū)動過多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制困難等問題。因此，研發(fā)新的工作范圍大，具有一定靈活性和柔性，結(jié)構(gòu)簡單而控制容易的噴涂機(jī)器人已顯得尤為重要，對提高國家制造業(yè)特別是汽車生產(chǎn)行業(yè)有著深遠(yuǎn)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，以便在盡量減小控制難度的前提下，適應(yīng)涂裝生產(chǎn)線對噴涂機(jī)器人柔性化、高靈活度和高水平自動化的需求。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其特征在于該噴涂機(jī)器人包括基礎(chǔ)串聯(lián)運(yùn)動單元和末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元兩個部分，所述基礎(chǔ)串聯(lián)運(yùn)動單元由機(jī)身轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)、機(jī)身升降移動關(guān)節(jié)、水平轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)三部分組成，通過所述機(jī)身轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動擴(kuò)大噴涂機(jī)器人在同一水平面內(nèi)的噴涂范圍，通過機(jī)身升降移動關(guān)節(jié)在豎直方向的升降運(yùn)動擴(kuò)大機(jī)器人在豎直方向的噴涂范圍，通過水平轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和機(jī)身轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)正交的協(xié)調(diào)運(yùn)動調(diào)整噴槍在空間范圍的姿態(tài)，從而適應(yīng)多種姿態(tài)的工件噴涂；所述末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元為三組平行四邊形機(jī)構(gòu)所組成的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，能夠保持并聯(lián)動平臺姿態(tài)，所述平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有兩個移動自由度。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中所述的機(jī)身轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的組成關(guān)系為:轉(zhuǎn)臺通過軸承與底座配合形成周轉(zhuǎn)副，安裝于底座上的轉(zhuǎn)臺驅(qū)動電機(jī)通過底座內(nèi)部的同步帶傳動系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺連接筒通過螺栓聯(lián)接，使得下端面與轉(zhuǎn)臺緊固，上端面與立柱緊固。
[0013]根據(jù)本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中所述的機(jī)身升降移動關(guān)節(jié)的組成關(guān)系為:第一滑塊驅(qū)動電機(jī)和第二滑塊驅(qū)動電機(jī)通過螺栓分別安裝于轉(zhuǎn)臺聯(lián)接筒上端面，并通過轉(zhuǎn)臺聯(lián)接筒內(nèi)部的同步帶傳動系統(tǒng)驅(qū)動與轉(zhuǎn)臺聯(lián)接筒以軸承形式聯(lián)接的絲杠，第二滑塊驅(qū)動電的同步帶傳統(tǒng)系統(tǒng)與第一滑塊驅(qū)動電機(jī)的安裝布置形式完全相同，滑塊通過移動副與立柱聯(lián)接，在第一滑塊驅(qū)動電機(jī)和第二滑塊驅(qū)動電機(jī)的同步作用下，兩根絲桿同步轉(zhuǎn)動驅(qū)動滑塊實(shí)現(xiàn)上下移動。
[0014]根據(jù)本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中水平轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的組成關(guān)系為:端蓋通過螺栓與立柱緊固，同時端蓋通過軸承與絲杠的上端階梯軸配合聯(lián)接，滑塊的后端面通過螺栓連接安裝有轉(zhuǎn)動座驅(qū)動電機(jī)，滑塊的前端面通過軸承配合聯(lián)接有轉(zhuǎn)動座，轉(zhuǎn)動座驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)動座可繞滑塊轉(zhuǎn)動。
[0015]根據(jù)本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，轉(zhuǎn)臺的同步帶輪傳動系統(tǒng)可以描述為:轉(zhuǎn)臺驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸通過普通平鍵與轉(zhuǎn)臺驅(qū)動小同步帶輪配合連接，轉(zhuǎn)臺的階梯軸穿過底座上端面中部圓孔內(nèi)的軸承，并通過普通平鍵與轉(zhuǎn)臺驅(qū)動大同步帶輪配合連接，轉(zhuǎn)臺驅(qū)動小同步帶輪和轉(zhuǎn)臺驅(qū)動大同步帶輪通過同步帶傳遞動力，由此將轉(zhuǎn)臺驅(qū)動電機(jī)的扭矩傳遞給轉(zhuǎn)臺。[0016]根據(jù)本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，轉(zhuǎn)臺連接筒內(nèi)部同步帶輪傳動系統(tǒng)可以描述為:滑塊驅(qū)動小同步帶輪普通平鍵與第一滑塊驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸配合連接，絲杠的階梯軸穿過轉(zhuǎn)臺連接筒上部中央的軸承，并通過普通平鍵與滑塊驅(qū)動大同步帶輪配合連接，滑塊驅(qū)動小同步帶輪和滑塊驅(qū)動大同步帶輪通過同步帶傳遞動力，由此將第一滑塊驅(qū)動電機(jī)的扭矩轉(zhuǎn)化為滑塊升降的動力。
[0017]根據(jù)本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，將同步帶輪傳動系統(tǒng)替換為齒輪傳動系統(tǒng)或其他類似的傳動系統(tǒng)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，所述的末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元具體結(jié)構(gòu)為，曲柄和大臂分別通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副與轉(zhuǎn)動座聯(lián)接，并分別由曲柄驅(qū)動電機(jī)和大臂驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動；曲柄驅(qū)動電機(jī)和大臂驅(qū)動電機(jī)則分別通過螺釘緊固在轉(zhuǎn)動座的U型結(jié)構(gòu)的外側(cè)；小臂中部通過軸承與大臂末端構(gòu)成被動轉(zhuǎn)動副，小臂前端通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副并與動平臺聯(lián)接，小臂后端通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副并與彎曲連桿聯(lián)接，彎曲連桿的另一端則通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副與曲柄聯(lián)接；三角連桿鈍角頂點(diǎn)處圓孔通過軸承形成轉(zhuǎn)動副與大臂聯(lián)接；三角連桿外形為三角形，其長邊為I連桿，其余兩短邊為
II連桿，I連桿通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副一端與小臂連桿連接，另一端與大臂連桿的一端聯(lián)接；大臂連桿的另一端則通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副與轉(zhuǎn)動座上的耳形連桿聯(lián)接；小臂連桿的另一端則通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副與動平臺聯(lián)接，動平臺的圓孔內(nèi)裝卡有噴槍。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:通過豎直轉(zhuǎn)臺的圓周轉(zhuǎn)動和豎直導(dǎo)軌的升降，大大增加了裝置的運(yùn)動范圍，提高了其柔性度，基礎(chǔ)串聯(lián)運(yùn)動單元中兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)配合運(yùn)動，可實(shí)現(xiàn)多姿態(tài)下的噴涂任務(wù)，提高了裝置的靈活性，且該轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂在噴涂作業(yè)空間內(nèi)具有冗余自由度，能實(shí)現(xiàn)對大多數(shù)待噴涂部件或整機(jī)的噴涂作業(yè)，應(yīng)用場合廣泛。此外，該轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人的末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元具有保持噴槍姿態(tài)功能，可使得并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動與基礎(chǔ)串聯(lián)運(yùn)動單元的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)解耦控制，且機(jī)器人驅(qū)動關(guān)節(jié)較少多為正交關(guān)系，控制相對簡單。因此，該轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，模塊化結(jié)構(gòu)特點(diǎn)明顯，制造相對容易，控制方便，噴涂范圍大，具有一定的靈活性和柔性，因而工程應(yīng)用價值重大。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明所述的五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人整體示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明所述的五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人側(cè)向噴涂示意圖。
圖3為本發(fā)明所述的五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人的末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元示意圖。
[0022]圖中:1_底座，2-轉(zhuǎn)臺，3-轉(zhuǎn)臺驅(qū)動電機(jī)，4-轉(zhuǎn)臺連接筒，5-立柱，6-第一滑塊驅(qū)動電機(jī)，7-第二滑塊驅(qū)動電機(jī)，8-轉(zhuǎn)動座驅(qū)動電機(jī)，9-滑塊，10-絲杠，11-端蓋，12-轉(zhuǎn)動座，13-曲柄，14-大臂，15-三角連桿，16-小臂，17-小臂連桿，18-動平臺，19-噴槍，20-彎曲連桿，21-曲柄驅(qū)動電機(jī)，22-大臂連桿，23-大臂驅(qū)動電機(jī)，24-滑塊驅(qū)動大同步帶輪，25-滑塊驅(qū)動小同步帶輪，26-轉(zhuǎn)臺驅(qū)動大同步帶輪，27-轉(zhuǎn)臺驅(qū)動小同步帶輪，28-底座密封板。
【具體實(shí)施方式】[0023]本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂的【專利附圖】

【附圖說明】及實(shí)施細(xì)則說明如下:
[0024]本發(fā)明的技術(shù)方案通過圖1、圖2和圖3所示進(jìn)行說明和例證。
[0025]本發(fā)明所述的一種轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人包括基礎(chǔ)串聯(lián)運(yùn)動單元和末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元兩部分。基礎(chǔ)串聯(lián)運(yùn)動單元各零部件的連接關(guān)系及作用分別如下。
[0026]底座I通過螺栓與大地緊固連接，確保噴涂機(jī)器人在工作過程中足夠穩(wěn)定，并有足夠的剛度支撐上部機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)臺2通過軸承與底座I配合形成周轉(zhuǎn)副，安裝于底座I上的轉(zhuǎn)臺驅(qū)動電機(jī)3通過底座I內(nèi)部的同步帶傳動系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)臺2轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)臺2的同步帶輪傳動系統(tǒng)可以描述為:轉(zhuǎn)臺驅(qū)動電機(jī)3的電機(jī)軸通過普通平鍵與轉(zhuǎn)臺驅(qū)動小同步帶輪27配合連接，轉(zhuǎn)臺2的階梯軸穿過底座I上端面中部圓孔內(nèi)的軸承，并通過普通平鍵與轉(zhuǎn)臺驅(qū)動大同步帶輪26配合連接,轉(zhuǎn)臺驅(qū)動小同步帶輪27和轉(zhuǎn)臺驅(qū)動大同步帶輪26通過同步帶傳遞動力，由此將轉(zhuǎn)臺驅(qū)動電機(jī)3的扭矩傳遞給轉(zhuǎn)臺2.(注:此處同步帶輪傳動系統(tǒng)也可是齒輪傳動系統(tǒng)或其他類似傳動系統(tǒng)。)轉(zhuǎn)臺連接筒4通過螺栓聯(lián)接，使得下端面與轉(zhuǎn)臺2緊固，上端面與立柱5緊固。第一滑塊驅(qū)動電機(jī)6和第二滑塊驅(qū)動電機(jī)7通過螺栓分別安裝于轉(zhuǎn)臺聯(lián)接筒4上端面，并通過轉(zhuǎn)臺聯(lián)接筒4內(nèi)部的同步帶傳動系統(tǒng)驅(qū)動與轉(zhuǎn)臺聯(lián)接筒4以軸承形式聯(lián)接的絲杠10 (另一根絲杠被遮擋故未示出)。轉(zhuǎn)臺連接筒4內(nèi)部同步帶輪傳動系統(tǒng)可以描述為:滑塊驅(qū)動小同步帶輪25普通平鍵與第一滑塊驅(qū)動電機(jī)6的電機(jī)軸配合連接，絲杠10的階梯軸穿過轉(zhuǎn)臺連接筒4上部中央的軸承，并通過普通平鍵與滑塊驅(qū)動大同步帶輪24配合連接,滑塊驅(qū)動小同步帶輪25和滑塊驅(qū)動大同步帶輪24通過同步帶傳遞動力，由此將滑塊驅(qū)動電機(jī)甲6的扭矩轉(zhuǎn)化為滑塊9升降的動力。第二滑塊驅(qū)動電機(jī)7的同步帶傳統(tǒng)系統(tǒng)與第一滑塊驅(qū)動電機(jī)6的安裝布置形式完全相同。此外，第一滑塊驅(qū)動電機(jī)6和第二滑塊驅(qū)動電機(jī)7需同步驅(qū)動，共同提供滑塊9升降的動力?；瑝K9通過移動副(通過螺栓連接作用緊固在立柱5上的直線導(dǎo)軌和與之配合的直線軸承，直線軸承封裝于滑塊9內(nèi))與立柱5聯(lián)接，滑塊9上開有兩個帶T型螺紋的螺紋孔。絲杠10與滑塊9通過螺旋副配合，在第一滑塊驅(qū)動電機(jī)6和第二滑塊驅(qū)動電機(jī)7的同步作用下，兩個根絲桿10 (另一根絲杠被遮擋故未示出)同步轉(zhuǎn)動驅(qū)動滑決9實(shí)現(xiàn)上下移動。端蓋11通過螺栓與立柱5緊固，同時端蓋11通過軸承與絲杠10的上端階梯軸配合聯(lián)接?；瑝K9的后端面通過螺栓連接安裝有轉(zhuǎn)動座驅(qū)動電機(jī)8，前端面通過軸承配合聯(lián)接有轉(zhuǎn)動座12，轉(zhuǎn)動座驅(qū)動電機(jī)8驅(qū)動轉(zhuǎn)動座12可繞滑塊9轉(zhuǎn)動。
[0027]末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元中各個零部件以及末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元與基礎(chǔ)串聯(lián)運(yùn)動單元的連接關(guān)系可描述如下。
[0028]轉(zhuǎn)動座12為過渡零件，一端由軸承配合聯(lián)接基礎(chǔ)串聯(lián)運(yùn)動單元，另一端則聯(lián)接末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元。曲柄13和大臂14分別通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副與轉(zhuǎn)動座12聯(lián)接，并分別由曲柄驅(qū)動電機(jī)21和大臂驅(qū)動電機(jī)23驅(qū)動。曲柄驅(qū)動電機(jī)21和大臂驅(qū)動電機(jī)23則分別通過機(jī)械螺釘緊固在轉(zhuǎn)動座12的U型結(jié)構(gòu)的外側(cè)。小臂16中部通過軸承與大臂末端構(gòu)成被動轉(zhuǎn)動副，小臂16前端通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副與動平臺18聯(lián)接，小臂16后端通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副與彎曲連桿20聯(lián)接，彎曲連桿20的另一端則通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副與曲柄13聯(lián)接。三角連桿15鈍角頂點(diǎn)處圓孔通過軸承形成轉(zhuǎn)動副與大臂14聯(lián)接，并且該轉(zhuǎn)動副與小臂16與大臂14所形成的轉(zhuǎn)動副同軸。三角連桿15外形為三角形，其長邊為I連桿，其余兩短邊構(gòu)成II連桿。I連桿通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副一端與小臂連桿17連接，另一端與大臂連桿22聯(lián)接。大臂連桿22的另一端則通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副與轉(zhuǎn)動座12上的耳形連桿聯(lián)接；小臂連桿17的另一端則通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副與動平臺18聯(lián)接。動平臺18的圓孔內(nèi)裝卡有噴槍19。
[0029]在本發(fā)明中，末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元具有保持噴槍姿態(tài)的功能，在噴涂作業(yè)工程中大臂驅(qū)動電機(jī)23和曲柄驅(qū)動電機(jī)21配合可實(shí)現(xiàn)噴槍在同一水平面內(nèi)的往復(fù)移動。轉(zhuǎn)臺驅(qū)動電機(jī)3驅(qū)動機(jī)器人機(jī)身轉(zhuǎn)動，可擴(kuò)大噴槍19在平面內(nèi)的作業(yè)范圍。絲桿10在滑塊驅(qū)動電機(jī)甲6和滑塊驅(qū)動電機(jī)乙7的共同作用下驅(qū)動滑塊9，使得末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元上下升降，可增大噴槍19在豎直方向的噴涂作業(yè)范圍。轉(zhuǎn)臺驅(qū)動電機(jī)3驅(qū)動機(jī)身轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動座驅(qū)動電機(jī)8驅(qū)動轉(zhuǎn)動座12轉(zhuǎn)動，兩者配合可以調(diào)整噴槍19的姿態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)多種姿態(tài)下的噴涂作業(yè)。
[0030]本發(fā)明以一典型實(shí)施例進(jìn)行了說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不超出本發(fā)明范圍的情況下，可對轉(zhuǎn)臺和豎直導(dǎo)軌的相對位置關(guān)系進(jìn)行變化，或?qū)Σ糠蛛姍C(jī)的安裝進(jìn)行簡單調(diào)整，或?qū)⒄麄€噴涂裝置進(jìn)行90°方位倒置等顯而易見的變化和修改，以用來適應(yīng)不同形狀和規(guī)格的待噴涂部件或整機(jī)的噴涂作業(yè)環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其特征在于該噴涂機(jī)器人包括基礎(chǔ)串聯(lián)運(yùn)動單元和末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元兩個部分，所述基礎(chǔ)串聯(lián)運(yùn)動單元由機(jī)身轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)、機(jī)身升降移動關(guān)節(jié)、水平轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)三部分組成，通過所述機(jī)身轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動擴(kuò)大噴涂機(jī)器人在同一水平面內(nèi)的噴涂范圍，通過機(jī)身升降移動關(guān)節(jié)在豎直方向的升降運(yùn)動擴(kuò)大機(jī)器人在豎直方向的噴涂范圍，通過水平轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和機(jī)身轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)正交的協(xié)調(diào)運(yùn)動調(diào)整噴槍在空間范圍的姿態(tài)，從而適應(yīng)多種姿態(tài)的工件噴涂；所述末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元為三組平行四邊形機(jī)構(gòu)所組成的平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)，能夠保持并聯(lián)動平臺姿態(tài)，所述平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有兩個移動自由度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中所述的機(jī)身轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的組成關(guān)系為:轉(zhuǎn)臺(2)通過軸承與底座(1)配合形成周轉(zhuǎn)副，安裝于底座(1)上的轉(zhuǎn)臺驅(qū)動電機(jī)(3)通過底座(1)內(nèi)部的同步帶傳動系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)臺(2)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺連接筒(4)通過螺栓聯(lián)接，使得轉(zhuǎn)臺連接筒(4)的下端面與轉(zhuǎn)臺(2)緊固，使得轉(zhuǎn)臺連接筒(4)上端面與立柱(5)緊固。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中所述的機(jī)身升降移動關(guān)節(jié)的組成關(guān)系為:第一滑塊驅(qū)動電機(jī)(6)和第二滑塊驅(qū)動電機(jī)(7)分別通過螺栓安裝于轉(zhuǎn)臺聯(lián)接筒(4)上端面，并通過轉(zhuǎn)臺聯(lián)接筒(4)內(nèi)部的同步帶傳動系統(tǒng)驅(qū)動與轉(zhuǎn)臺聯(lián)接筒(4)以軸承形式聯(lián)接的絲杠(10)，第二滑塊驅(qū)動電(7)的同步帶傳統(tǒng)系統(tǒng)與第一滑塊驅(qū)動電機(jī)(6)的安裝布置形式完全相同，滑塊(9)通過移動副與立柱(5)聯(lián)接，在第一滑塊驅(qū)動電機(jī)(6)和第二滑塊驅(qū)動電機(jī)(7)的同步作用下，兩根絲桿(10)同步轉(zhuǎn)動驅(qū)動滑塊(9)實(shí)現(xiàn)上下移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中水平轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的組成關(guān)系為:端蓋(11)通過 螺栓與立柱(5)緊固，同時端蓋(11)通過軸承與絲杠(10)的上端階梯軸配合聯(lián)接，滑塊(9)的后端面通過螺栓連接安裝有轉(zhuǎn)動座驅(qū)動電機(jī)(8)，滑塊(9)的前端面通過軸承配合聯(lián)接有轉(zhuǎn)動座(12)，轉(zhuǎn)動座驅(qū)動電機(jī)(8)驅(qū)動轉(zhuǎn)動座(12)可繞滑塊(9)轉(zhuǎn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，轉(zhuǎn)臺2的同步帶輪傳動系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)為:轉(zhuǎn)臺驅(qū)動電機(jī)(3)的電機(jī)軸通過普通平鍵與轉(zhuǎn)臺驅(qū)動小同步帶輪(27)配合連接，轉(zhuǎn)臺(2)的階梯軸穿過底座(1)上端面中部圓孔內(nèi)的軸承，并通過普通平鍵與轉(zhuǎn)臺驅(qū)動大同步帶輪(26)配合連接,轉(zhuǎn)臺驅(qū)動小同步帶輪(27)和轉(zhuǎn)臺驅(qū)動大同步帶輪(26)通過同步帶傳遞動力，由此將轉(zhuǎn)臺驅(qū)動電機(jī)(3)的扭矩傳遞給轉(zhuǎn)臺(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，轉(zhuǎn)臺連接筒(4)內(nèi)部同步帶輪傳動系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)為:滑塊驅(qū)動小同步帶輪(25)通過普通平鍵與第一滑塊驅(qū)動電機(jī)出)的電機(jī)軸配合連接，絲杠(10)的階梯軸穿過轉(zhuǎn)臺連接筒(4)上部中央的軸承，并通過普通平鍵與滑塊驅(qū)動大同步帶輪(24)配合連接，滑塊驅(qū)動小同步帶輪(25)和滑塊驅(qū)動大同步帶輪(24)通過同步帶傳遞動力，由此將第一滑塊驅(qū)動電機(jī)(6)的扭矩轉(zhuǎn)化為滑塊(9)升降的動力。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，將同步帶輪傳動系統(tǒng)替換為齒輪傳動系統(tǒng)或其它傳動系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)臺立柱式五自由度混聯(lián)噴涂機(jī)器人，所述的末端并聯(lián)噴涂作業(yè)單元具體結(jié)構(gòu)為，曲柄(13)和大臂(14)分別通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副并與轉(zhuǎn)動座(12)聯(lián)接，并分別由曲柄驅(qū)動電機(jī)(21)和大臂驅(qū)動電機(jī)(23)驅(qū)動；曲柄驅(qū)動電機(jī)(21)和大臂驅(qū)動電機(jī)(23)則分別通過螺釘緊固在轉(zhuǎn)動座(12)的U型結(jié)構(gòu)的外側(cè)；小臂(16)中部通過軸承與大臂末端構(gòu)成被動轉(zhuǎn)動副，小臂(16)前端通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副并與動平臺(18)聯(lián)接，小臂(16)后端通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副并與彎曲連桿(20)聯(lián)接，彎曲連桿 (20)的另一端則通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副與曲柄(13)聯(lián)接；三角連桿(15)鈍角頂點(diǎn)處圓孔通過軸承形成轉(zhuǎn)動副并與大臂(14)聯(lián)接；三角連桿(15)外形為不等邊三角形，其長邊為I連桿，其余兩短邊構(gòu)成II連桿，I連桿通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副一端與小臂連桿(17)連接，另一端與大臂連桿(22)的一端聯(lián)接；大臂連桿(22)的另一端則通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副與轉(zhuǎn)動座(12)上的耳形連桿聯(lián)接；小臂連桿(17)的另一端則通過軸承配合形成轉(zhuǎn)動副與動平臺(18)聯(lián)接，動平臺(18)的圓孔內(nèi)裝卡有噴槍(19)。
【文檔編號】B05B15/10GK103521381SQ201310405325
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】仇云林, 劉辛軍, 謝福貴, 姚啟宏, 楊亞, 王維鋒, 屈益民 申請人:江蘇長虹智能裝備集團(tuán)有限公司