一種五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂的制造方法
【專利摘要】一種五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)，包括升降機(jī)構(gòu)、平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和輸出平臺(tái)控制機(jī)構(gòu)。所述升降機(jī)構(gòu)包括立柱、第一平臺(tái)和直線驅(qū)動(dòng)器，平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)桿、連桿、電機(jī)和第二平臺(tái)，輸出平臺(tái)控制機(jī)構(gòu)包括輸出平臺(tái)、蝸輪、蝸桿、電機(jī)和傳動(dòng)軸。本實(shí)用新型采用多自由度可控機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)剛度大，承載能力高，累計(jì)誤差小，軌跡輸出靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和維護(hù)成本低，便于推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及噴涂機(jī)器人領(lǐng)域，特別是五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]噴涂機(jī)器人是一種可進(jìn)行自動(dòng)噴漆或者噴涂其他涂料的工業(yè)機(jī)器人，能減輕人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，防止化學(xué)涂料的傷害，廣泛應(yīng)用于汽車、儀表、電器、搪瓷等工業(yè)部門。傳統(tǒng)開鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)因其自身結(jié)構(gòu)的限制，存在著機(jī)構(gòu)笨重、剛性差、慣性大、關(guān)節(jié)誤差累積大等問題，動(dòng)力學(xué)性能較差，難以滿足日益嚴(yán)格的高速高精度作業(yè)要求。
[0003]多自由度可控機(jī)構(gòu)是指多自由度機(jī)構(gòu)中的某些結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)或機(jī)構(gòu)的輸入運(yùn)動(dòng)和多自由度閉鏈機(jī)構(gòu)中的某些運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)可由微機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制或以人工手動(dòng)方式進(jìn)行多固定位置的控制，可以實(shí)現(xiàn)柔性輸出，改善機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性，具有結(jié)構(gòu)緊湊、累計(jì)誤差小、精度高、作業(yè)速度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型在于提供一種五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)，能有效解決傳統(tǒng)開鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的重量大、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差積累，以及并聯(lián)機(jī)器人動(dòng)作不夠靈活等問題。
[0005]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)來達(dá)到上述目的:所述一種五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)，包括升降機(jī)構(gòu)、平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和輸出平臺(tái)控制機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)和連接方式為:
[0006]所述升降機(jī)構(gòu)由立柱和第一平臺(tái)連接而成，第一平臺(tái)通過直線驅(qū)動(dòng)器與立柱連接。
[0007]所述平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿、第三主動(dòng)桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿及第二平臺(tái)連接而成，第一主動(dòng)桿和第一電機(jī)通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一平臺(tái)連接，第一主動(dòng)桿的一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿連接，第一連桿的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿和第三連桿的一端連接，第三連桿的另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二平臺(tái)連接，第四連桿通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二平臺(tái)連接，第四連桿的另一端通過第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二主動(dòng)桿連接，第二主動(dòng)桿的另一端通過第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二電機(jī)和第一平臺(tái)連接，第三主動(dòng)桿通過第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一平臺(tái)連接，并與第一主動(dòng)桿的另一端和第三電機(jī)連接，第三主動(dòng)桿的另一端通過第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿的另一端和第五連桿連接，第五連桿的另一端通過第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二平臺(tái)連接，第一電機(jī)安裝在第一平臺(tái)驅(qū)動(dòng)第一主動(dòng)桿，第二電機(jī)安裝在第一平臺(tái)驅(qū)動(dòng)第二主動(dòng)桿，第三電機(jī)驅(qū)動(dòng)第三主動(dòng)桿，第一主動(dòng)桿和第二連桿等長(zhǎng)平行，第一連桿與第三主動(dòng)桿等長(zhǎng)平行，第三連桿與第五連桿等長(zhǎng)平行。
[0008]所述輸出平臺(tái)控制機(jī)構(gòu)由第一傳動(dòng)軸、第二傳動(dòng)軸、第三傳動(dòng)軸、蝸桿、蝸輪和輸出平臺(tái)連接而成，第四電機(jī)安裝在第二主動(dòng)桿上并驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)軸，第一傳動(dòng)軸通過第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二主動(dòng)桿連接，第一傳動(dòng)軸的另一端通過第一虎克鉸與第二傳動(dòng)軸連接，第二傳動(dòng)軸通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四連桿連接，第二傳動(dòng)軸的另一端通過第二虎克鉸與蝸桿連接，蝸桿通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二平臺(tái)連接，蝸桿與蝸輪嚙合，蝸輪通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副和第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二平臺(tái)連接，并與第三傳動(dòng)軸的一端固連，第三傳動(dòng)軸的另一端與輸出平臺(tái)固連，輸出平臺(tái)通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副和第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二平臺(tái)連接，第一虎克鉸的軸線與第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線匯交于一點(diǎn)，第二虎克鉸的軸線與第十轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線匯交于一點(diǎn)。
[0009]所述升降機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度，通過直線驅(qū)動(dòng)器即可使第一平臺(tái)在豎直方向運(yùn)動(dòng)，加大了機(jī)構(gòu)的工作空間，提高了工作效率。
[0010]所述平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由第二主動(dòng)桿、第三主動(dòng)桿、第四連桿、第五連桿、第一平臺(tái)組成的閉環(huán)五桿機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)自由度，可帶動(dòng)第二平臺(tái)實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。由第一主動(dòng)桿和第二連桿等長(zhǎng)平行，第一連桿與第三主動(dòng)桿等長(zhǎng)平行，第三連桿與第五連桿等長(zhǎng)平行這樣的平行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)由第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的第二平臺(tái)在平面內(nèi)繞第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)，又具有一個(gè)自由度。此平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中各運(yùn)動(dòng)鏈之間耦合度低，降低了機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度。
[0011]所述輸出平臺(tái)控制機(jī)構(gòu)利用虎克鉸連接和蝸輪蝸桿的作用，可實(shí)現(xiàn)由第四電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出平臺(tái)繞第三傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出平臺(tái)繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速與第四電機(jī)的輸出參數(shù)具有線性關(guān)系，控制方法簡(jiǎn)單。
[0012]本實(shí)用新型的突出優(yōu)點(diǎn)在于:
[0013]1、采用多自由度可控機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)柔性輸出，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性好，具有結(jié)構(gòu)緊湊、累計(jì)誤差小、精度高、剛度大、作業(yè)速度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)。
[0014]2、各運(yùn)動(dòng)鏈之間耦合程度低，控制方法簡(jiǎn)單，便于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
[0015]3、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造與維護(hù)成本低，便于推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型所述五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型所述五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)的平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本實(shí)用新型所述五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)的輸出平臺(tái)控制機(jī)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本實(shí)用新型所述五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)的第一種工作狀態(tài)示意圖。
[0020]圖5為本實(shí)用新型所述五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)的第二種工作狀態(tài)示意圖。
[0021]圖6為本實(shí)用新型所述五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)的第三種工作狀態(tài)示意圖。
[0022]圖7為本實(shí)用新型所述五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)的第四種工作狀態(tài)示意圖。
[0023]圖8為本實(shí)用新型所述五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)的第五種工作狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0025]對(duì)照?qǐng)D1、圖4、圖5和圖6，所述一種五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)，由升降機(jī)構(gòu)、平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和輸出平臺(tái)控制機(jī)構(gòu)組成。
[0026]對(duì)照?qǐng)D1，所述升降機(jī)構(gòu)由立柱I和第一平臺(tái)2連接而成，第一平臺(tái)2通過直線驅(qū)動(dòng)器3與立柱I連接。
[0027]對(duì)照?qǐng)D1、圖2、圖4、圖7和圖8，所述平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由第一主動(dòng)桿5、第二主動(dòng)桿23、第三主動(dòng)桿29、第一連桿8、第二連桿10、第三連桿11、第四連桿21、第五連桿31及第二平臺(tái)13連接而成，第一主動(dòng)桿5和第一電機(jī)4通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副6與第一平臺(tái)2連接，第一主動(dòng)桿5的一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副7與第一連桿8連接，第一連桿8的另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副9與第二連桿10和第三連桿11的一端連接，第三連桿11的另一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副12與第二平臺(tái)13連接，第四連桿21通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副19與第二平臺(tái)13連接，第四連桿21的另一端通過第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副22與第二主動(dòng)桿23連接，第二主動(dòng)桿23的另一端通過第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副25與第二電機(jī)26和第一平臺(tái)2連接，第三主動(dòng)桿29通過第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副28與第一平臺(tái)2連接，并與第一主動(dòng)桿5的另一端和第三電機(jī)27連接，第三主動(dòng)桿29的另一端通過第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副30與第二連桿10的另一端和第五連桿31連接，第五連桿31的另一端通過第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副32與第二平臺(tái)13連接，第一電機(jī)4安裝在第一平臺(tái)2驅(qū)動(dòng)第一主動(dòng)桿5，第二電機(jī)26安裝在第一平臺(tái)2驅(qū)動(dòng)第二主動(dòng)桿23，第三電機(jī)27驅(qū)動(dòng)第三主動(dòng)桿29，第一主動(dòng)桿5和第二連桿10等長(zhǎng)平行，第一連桿8與第三主動(dòng)桿29等長(zhǎng)平行，第三連桿11與第五連桿31等長(zhǎng)平行。
[0028]對(duì)照?qǐng)D1、圖3、圖4、圖5和圖6，所述輸出平臺(tái)控制機(jī)構(gòu)由第一傳動(dòng)軸34、第二傳動(dòng)軸36、第三傳動(dòng)軸40、蝸桿38、蝸輪39和輸出平臺(tái)41連接而成，第四電機(jī)33安裝在第二主動(dòng)桿23上并驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)軸34，第一傳動(dòng)軸34通過第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副24與第二主動(dòng)桿23連接，第一傳動(dòng)軸34的另一端通過第一虎克鉸35與第二傳動(dòng)軸36連接,第二傳動(dòng)軸36通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副20與第四連桿21連接，第二傳動(dòng)軸36的另一端通過第二虎克鉸37與蝸桿38連接，蝸桿38通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副18與第二平臺(tái)13連接，蝸桿38與蝸輪39嚙合，蝸輪39通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副14和第六轉(zhuǎn)動(dòng)副15與第二平臺(tái)13連接，并與第三傳動(dòng)軸40的一端固連，第三傳動(dòng)軸40的另一端與輸出平臺(tái)41固連，輸出平臺(tái)41通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副16和第八轉(zhuǎn)動(dòng)副17與第二平臺(tái)13連接，第一虎克鉸35的軸線與第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副22的軸線匯交于一點(diǎn)，第二虎克鉸37的軸線 與第十轉(zhuǎn)動(dòng)副19的軸線匯交于一點(diǎn)。
[0029]對(duì)照?qǐng)D1、圖4、圖5、圖6，所述升降機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度，通過直線驅(qū)動(dòng)器3即可使第一平臺(tái)2在豎直方向運(yùn)動(dòng)，加大了機(jī)構(gòu)的工作空間，提高了工作效率。
[0030]對(duì)照?qǐng)D1、圖2、圖4、圖7、圖8，所述平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由第二主動(dòng)桿23、第三主動(dòng)桿29、第四連桿21、第五連桿31、第一平臺(tái)2組成的閉環(huán)五桿機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)自由度，可帶動(dòng)第二平臺(tái)13實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。由第一主動(dòng)桿5和第二連桿10等長(zhǎng)平行，第一連桿8與第三主動(dòng)桿29等長(zhǎng)平行，第三連桿11與第五連桿31等長(zhǎng)平行這樣的平行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)由第一電機(jī)4驅(qū)動(dòng)下的第二平臺(tái)13在平面內(nèi)繞第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副32的轉(zhuǎn)動(dòng)，又具有一個(gè)自由度。此平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中各運(yùn)動(dòng)鏈之間耦合度低，降低了機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度。
[0031]對(duì)照?qǐng)D1、圖4、圖7和圖8，所述輸出平臺(tái)控制機(jī)構(gòu)利用虎克鉸連接和蝸輪蝸桿的作用，可實(shí)現(xiàn)由第四電機(jī)33驅(qū)動(dòng)輸出平臺(tái)41繞第三傳動(dòng)軸40的轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出平臺(tái)41繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速與第四電機(jī)33的輸出參數(shù)具有線性關(guān)系，控制方法簡(jiǎn)單。
[0032]對(duì)照?qǐng)D5和圖6，第一平臺(tái)2在立柱I上的位置可上下移動(dòng)。
[0033]對(duì)照?qǐng)D1和圖4，可看到輸出平臺(tái)41繞第三傳動(dòng)軸40運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)不同位置的噴涂。
[0034]對(duì)照?qǐng)D7和圖8，由閉環(huán)五桿機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)第二平臺(tái)13平面內(nèi)的移動(dòng)，由第一主動(dòng)桿5驅(qū)動(dòng)平行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)第二平臺(tái)13繞第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副32的轉(zhuǎn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)，包括升降機(jī)構(gòu)、平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和輸出平臺(tái)控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，具體結(jié)構(gòu)和連接方式為: 所述升降機(jī)構(gòu)由立柱和第一平臺(tái)連接而成，第一平臺(tái)通過直線驅(qū)動(dòng)器與立柱連接，所述平面運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿、第三主動(dòng)桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿及第二平臺(tái)，第一主動(dòng)桿和第一電機(jī)與第一平臺(tái)連接，第一主動(dòng)桿的一端與第一連桿連接，另一端與第二連桿和第三連桿的一端連接，第三連桿的另一端與第二平臺(tái)連接，第四連桿與第二平臺(tái)連接，第四連桿的另一端與第二主動(dòng)桿連接，第二主動(dòng)桿的另一端與第二電機(jī)和第一平臺(tái)連接，第三主動(dòng)桿與第一平臺(tái)連接，并與第一主動(dòng)桿的另一端和第三電機(jī)連接，第三主動(dòng)桿的另一端與第二連桿的另一端和第五連桿連接，第五連桿的另一端與第二平臺(tái)連接，第一電機(jī)安裝在第一平臺(tái)上驅(qū)動(dòng)第一主動(dòng)桿，第二電機(jī)安裝在第二平臺(tái)上驅(qū)動(dòng)第二主動(dòng)桿，第三電機(jī)驅(qū)動(dòng)第三主動(dòng)桿， 所述輸出平臺(tái)控制機(jī)構(gòu)由第一傳動(dòng)軸、第二傳動(dòng)軸、第三傳動(dòng)軸、蝸桿、蝸輪和輸出平臺(tái)連接而成，第四電機(jī)安裝在第二主動(dòng)桿上并驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)軸，第一傳動(dòng)軸通過第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二主動(dòng)桿連接，第一傳動(dòng)軸的另一端通過第一虎克鉸與第二傳動(dòng)軸連接，第二傳動(dòng)軸通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四連桿連接，第二傳動(dòng)軸的另一端通過第二虎克鉸與蝸桿連接，蝸桿通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二平臺(tái)連接，蝸桿與蝸輪嚙合，蝸輪通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副和第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二平臺(tái)連接，并與第三傳動(dòng)軸的一端固連，第三傳動(dòng)軸的另一端與輸出平臺(tái)固連，輸出平臺(tái)通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副和第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二平臺(tái)連接，第一虎克鉸的軸線與第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線匯交于一點(diǎn)，第二虎克鉸的軸線與第十轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線匯交于一點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度可控機(jī)構(gòu)式噴涂機(jī)，其特征在于，所述第一主動(dòng)桿和第二連桿等長(zhǎng)平行，第一連桿與第三主動(dòng)桿等長(zhǎng)平行，第三連桿與第五連桿等長(zhǎng)平行。
【文檔編號(hào)】B05B13/04GK203578093SQ201320816611
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月7日
【發(fā)明者】蔡敢為, 石慧, 高德中, 張 林, 王小純, 鄭占光, 黃亦其, 王湘, 溫芳, 楊旭娟, 周曉蓉 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)