一種六自由度七桿串并聯(lián)噴涂機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，特別是一種六自由度七桿串并聯(lián)噴涂機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代噴涂工藝的不斷發(fā)展和完善，對(duì)噴涂機(jī)技術(shù)的改革也時(shí)刻進(jìn)行著，而今自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)的要求逐漸提高，安全生產(chǎn)、環(huán)保生產(chǎn)等原則的不斷貫徹，噴涂機(jī)器人的出現(xiàn)就成為了必然，而這種高科技的噴涂設(shè)備也能很好的迎合各種工件的這些要求。
[0003]噴涂機(jī)器人又叫噴漆機(jī)器人，是可進(jìn)行自動(dòng)噴漆或噴涂其他涂料的工業(yè)機(jī)器人。噴漆機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成。多采用5或6自由度關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，手臂有較大的運(yùn)動(dòng)空間，并可做復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)，其腕部一般有2?3個(gè)自由度，可靈活運(yùn)動(dòng)。較先進(jìn)的噴漆機(jī)器人腕部采用柔性手腕，既可向各個(gè)方向彎曲，又可轉(zhuǎn)動(dòng)，其動(dòng)作類似人的手腕，能方便地通過(guò)較小的孔伸入工件內(nèi)部，噴涂其內(nèi)表面。噴漆機(jī)器人廣泛用于汽車、儀表、電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門。
[0004]現(xiàn)有的噴涂機(jī)器人大多采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的六自由度串聯(lián)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)所有電機(jī)都安裝在手臂關(guān)節(jié)處，使得機(jī)器人整體剛度低，動(dòng)態(tài)性能差，關(guān)節(jié)累計(jì)誤差大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，工作范圍有限，這些因素直接影響著噴涂機(jī)器人的噴涂效率，降低了噴涂質(zhì)量，增加了噴涂時(shí)間，延長(zhǎng)了噴涂時(shí)間，從而增加了噴涂成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種六自由度七桿串并聯(lián)噴涂機(jī)器人，除了必須具備傳統(tǒng)噴涂機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊，可做復(fù)雜軌跡運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，克服傳統(tǒng)噴涂機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，動(dòng)態(tài)性能差，工作空間有限，關(guān)節(jié)誤差累計(jì)等特點(diǎn)之外，還應(yīng)將部分原安裝于手臂上的電機(jī)安裝于機(jī)架上來(lái)減輕手臂重量，使其滿足多種工作需求。
[0006]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的:一種六自由度七桿串并聯(lián)噴涂機(jī)器人，包括底座旋轉(zhuǎn)套筒、底座蓋、旋轉(zhuǎn)機(jī)架、主動(dòng)桿、直線驅(qū)動(dòng)器、支撐桿、主動(dòng)連桿、動(dòng)臂臺(tái)、轉(zhuǎn)動(dòng)臂、擺臂、噴頭臺(tái)、噴頭、第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、第三伺服電機(jī)、第四伺服電機(jī)、第五伺服電機(jī)、第一減速器、第二減速器、第三減速器、第四減速器以及第五減速器。具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為:
[0007]所述第一伺服電機(jī)連接在第一減速器上，第一減速器通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與底座蓋連接，底座蓋與底座旋轉(zhuǎn)套筒固接，旋轉(zhuǎn)機(jī)架通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一減速器連接。
[0008]所述第二伺服電機(jī)連接在第二減速器上，第二減速器通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與旋轉(zhuǎn)機(jī)架連接，主動(dòng)桿通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二減速器連接，主動(dòng)桿另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與主動(dòng)連桿連接，主動(dòng)連桿另一端通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與支撐桿連接。
[0009]所述直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與旋轉(zhuǎn)機(jī)架連接，另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂臺(tái)連接。
[0010]所述支撐桿通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與旋轉(zhuǎn)機(jī)架連接，支撐桿另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂臺(tái)連接。
[0011]所述第三伺服電機(jī)連接在第三減速器上，第三減速器通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂臺(tái)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)臂通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三減速器連接。
[0012]所述第四伺服電機(jī)固定連接在轉(zhuǎn)動(dòng)臂上，第四減速器通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與轉(zhuǎn)動(dòng)臂連接，第四減速器通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四伺服電機(jī)連接。
[0013]所述第五伺服電機(jī)連接在第五減速器上，第五減速器通過(guò)第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副與擺臂連接，
[0014]所述擺臂通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四減速器連接。
[0015]所述噴頭臺(tái)通過(guò)第^^一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五減速器連接，噴頭固定連接在噴頭臺(tái)上。
[0016]本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于:
[0017]1.利用串并聯(lián)機(jī)構(gòu)代替原有單一串聯(lián)結(jié)構(gòu)，使得原來(lái)部分安裝于手臂上的電動(dòng)機(jī)能夠安裝在機(jī)架上，減輕了手臂自身重量，降低了其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了其動(dòng)態(tài)性能，提高了結(jié)構(gòu)剛度，減少了原有手臂重量所帶來(lái)的關(guān)節(jié)累計(jì)誤差，提高了噴涂精度和速度。
[0018]2.通過(guò)使用多連桿機(jī)構(gòu)，使得整體結(jié)構(gòu)變輕，剛度得到增強(qiáng)，更加靈活，擴(kuò)大了原有串聯(lián)六自由度機(jī)器人的工作范圍。
[0019]3.通過(guò)運(yùn)用平行四邊形機(jī)構(gòu)，使得機(jī)器人控制編程難度降低，能夠?qū)崿F(xiàn)更加復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)。
[0020]4.通過(guò)使用直線驅(qū)動(dòng)器，減少了電機(jī)數(shù)量，使得生產(chǎn)成本降低，有益于結(jié)構(gòu)優(yōu)化和控制。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明所述的六自由度七桿串并聯(lián)噴涂機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明所述的六自由度七桿串并聯(lián)噴涂機(jī)器人的底座部分分解圖。
[0023]圖3為本發(fā)明所述的六自由度七桿串并聯(lián)噴涂機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)臂部分分解圖。
[0024]圖4為本發(fā)明所述的六自由度七桿串并聯(lián)噴涂機(jī)器人的噴頭臺(tái)部分分解圖。
[0025]圖5為本發(fā)明所述的六自由度七桿串并聯(lián)噴涂機(jī)器人的整體效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]對(duì)照?qǐng)D1至圖4，本發(fā)明所述的六自由度七桿串并聯(lián)噴涂機(jī)器人，包括底座旋轉(zhuǎn)套筒3、底座蓋2、旋轉(zhuǎn)機(jī)架1、主動(dòng)桿4、直線驅(qū)動(dòng)器12、支撐桿6、主動(dòng)連桿5、動(dòng)臂臺(tái)7、轉(zhuǎn)動(dòng)臂8、擺臂9、噴頭臺(tái)10、噴頭11、第一伺服電機(jī)13、第二伺服電機(jī)15、第三伺服電機(jī)17、第四伺服電機(jī)19、第五伺服電機(jī)21、第一減速器14、第二減速器16、第三減速器18、第四減速器20以及第五減速器22，具體結(jié)構(gòu)和連接方式為:
[0027]對(duì)照?qǐng)D1和圖2，所述第一伺服電機(jī)13連接在第一減速器14上，第一減速器14通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副23與底座蓋2連接，底座蓋2與底座旋轉(zhuǎn)套筒3固接，旋轉(zhuǎn)機(jī)架I通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副23與第一減速器14連接，
[0028]所述第二伺服電機(jī)15連接在第二減速器16上，第二減速器16通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副24與旋轉(zhuǎn)機(jī)架I連接，主動(dòng)桿4通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副24與第二減速器16連接，主動(dòng)桿4另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副27與主動(dòng)連桿5連接，主動(dòng)連桿5另一端通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副28與支撐桿6連接，
[0029]所述直線驅(qū)動(dòng)器12 —端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副26與旋轉(zhuǎn)機(jī)架I連接，另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副30與動(dòng)臂臺(tái)7連接，
[0030]所述支撐桿6通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副25與旋轉(zhuǎn)機(jī)架I連接，支撐桿6另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副29與動(dòng)臂臺(tái)7連接。
[0031]對(duì)照?qǐng)D1和圖3，所述第三伺服電機(jī)17連接在第三減速器18上，第三減速器18通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副31與動(dòng)臂臺(tái)7連接，轉(zhuǎn)動(dòng)臂8通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副31與第三減速器18連接。
[0032]對(duì)照?qǐng)D1和圖3，所述第四伺服電機(jī)19固接在轉(zhuǎn)動(dòng)臂上，第四減速器20通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副32與轉(zhuǎn)動(dòng)臂8連接，第四減速器20通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副32與第四伺服電機(jī)19連接。
[0033]對(duì)照?qǐng)D1、圖3、圖4，所述擺臂9通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副32與第四減速器20連接，第五伺服電機(jī)21連接在第五減速器22上，第五減速器22通過(guò)第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副33與擺臂9連接。
[0034]對(duì)照?qǐng)D4，所述噴頭臺(tái)10通過(guò)第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副33與第五減速器33連接，噴頭11固接在噴頭臺(tái)10上。
[0035]工作原理及過(guò)程:
[0036]對(duì)照?qǐng)D1至圖4，所述的六自由度七桿串并聯(lián)噴涂機(jī)器人在各個(gè)工況中，空間移動(dòng)工況，通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)架I繞轉(zhuǎn)動(dòng)副23轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)噴頭11的水平平動(dòng)；主動(dòng)桿4繞轉(zhuǎn)動(dòng)副24轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)由主動(dòng)干4、主動(dòng)連桿5、支撐桿6和旋轉(zhuǎn)機(jī)架I組成的四連桿機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)支撐桿6繞轉(zhuǎn)動(dòng)副25的擺動(dòng)；直線驅(qū)動(dòng)器12的伸縮驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂臺(tái)7繞轉(zhuǎn)動(dòng)副29轉(zhuǎn)動(dòng)；支撐桿6繞轉(zhuǎn)動(dòng)副25的擺動(dòng)和動(dòng)臂臺(tái)7繞轉(zhuǎn)動(dòng)副29的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)合控制噴頭11在豎直平面內(nèi)的任意軌跡移動(dòng)；噴頭11在豎直平面內(nèi)的任意軌跡移動(dòng)和噴頭11水平平動(dòng)聯(lián)合作用就實(shí)現(xiàn)了噴頭11在一定空間內(nèi)任意軌跡的移動(dòng)，使噴頭11獲得任意想要的工況位置。空間轉(zhuǎn)動(dòng)工況，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)臂8繞轉(zhuǎn)動(dòng)副31轉(zhuǎn)動(dòng)、擺臂9繞轉(zhuǎn)動(dòng)副32轉(zhuǎn)動(dòng)、噴頭臺(tái)10繞轉(zhuǎn)動(dòng)副33轉(zhuǎn)動(dòng)的控制配合使得噴頭11可在一定空間范圍內(nèi)任意轉(zhuǎn)動(dòng)，使噴頭11獲得任意想要的工況姿態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種六自由度七桿串并聯(lián)噴涂機(jī)器人，包括底座旋轉(zhuǎn)套筒、底座蓋、旋轉(zhuǎn)機(jī)架、主動(dòng)桿、直線驅(qū)動(dòng)器、支撐桿、主動(dòng)連桿、動(dòng)臂臺(tái)、轉(zhuǎn)動(dòng)臂、擺臂、噴頭臺(tái)、噴頭、第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、第三伺服電機(jī)、第四伺服電機(jī)、第五伺服電機(jī)、第一減速器、第二減速器、第三減速器、第四減速器以及第五減速器，其特征在于，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為: 所述第一伺服電機(jī)連接在第一減速器上，第一減速器通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與底座蓋連接，底座蓋與底座旋轉(zhuǎn)套筒固接，旋轉(zhuǎn)機(jī)架通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一減速器連接， 所述第二伺服電機(jī)連接在第二減速器上，第二減速器通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與旋轉(zhuǎn)機(jī)架連接，主動(dòng)桿通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二減速器連接，主動(dòng)桿另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與主動(dòng)連桿連接，主動(dòng)連桿另一端通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與支撐桿連接， 所述直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與旋轉(zhuǎn)機(jī)架連接，另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂臺(tái)連接， 所述支撐桿通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與旋轉(zhuǎn)機(jī)架連接，支撐桿另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂臺(tái)連接， 所述第三伺服電機(jī)連接在第三減速器上，第三減速器通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)臂臺(tái)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)臂通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三減速器連接， 所述第四伺服電機(jī)固定連接在轉(zhuǎn)動(dòng)臂上，第四減速器通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與轉(zhuǎn)動(dòng)臂連接，第四減速器通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四伺服電機(jī)連接， 所述第五伺服電機(jī)連接在第五減速器上，第五減速器通過(guò)第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副與擺臂連接， 所述擺臂通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四減速器連接， 所述噴頭臺(tái)通過(guò)第i^一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五減速器連接，噴頭固定連接在噴頭臺(tái)上。
【專利摘要】一種六自由度七桿串并聯(lián)噴涂機(jī)器人，該噴涂機(jī)器人的主動(dòng)桿、直線驅(qū)動(dòng)器、支撐桿與旋轉(zhuǎn)機(jī)架連接，主動(dòng)連桿與主動(dòng)桿連接，主動(dòng)連桿另一端與支撐桿連接，動(dòng)臂臺(tái)與支撐桿和直線驅(qū)動(dòng)器連接，轉(zhuǎn)動(dòng)臂與動(dòng)臂臺(tái)連接，擺臂與轉(zhuǎn)動(dòng)臂連接，噴頭臺(tái)連接于擺臂上，噴頭連接在噴頭臺(tái)上。本發(fā)明采用串并聯(lián)一體結(jié)構(gòu)代替原有機(jī)器人所運(yùn)用的單一串聯(lián)結(jié)構(gòu)，剛度高，并將平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用于本發(fā)明上，易于實(shí)現(xiàn)精確控制，適用于制造各類機(jī)械手臂及其他工程機(jī)械。<!-- 2 -->
【IPC分類】B05B13/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105057148
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510452133
【發(fā)明人】蔡敢為, 陳淵, 李智杰, 張永文, 李俊明, 王湘, 王龍, 李榮康, 段銘鈺, 彭凡, 黃逸哲
【申請(qǐng)人】廣西大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月28日