一種適用于大型曲面噴涂的五自由度混聯(lián)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，特別涉及一種適用于大型曲面噴涂的混聯(lián)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]航天技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)展最快的尖端技術(shù)之一，而運(yùn)載火箭作為航天技術(shù)的載體，研制大型、大推力運(yùn)載火箭也成為世界火箭發(fā)展的一個(gè)必然趨勢。我國火箭的運(yùn)載能力偏低，在新型重型衛(wèi)星發(fā)射市場的競爭中處于劣勢，需要開發(fā)大型運(yùn)載火箭。其中，整流罩作為運(yùn)載火箭的重要組成部分，其隔熱保護(hù)功能設(shè)計(jì)至關(guān)重要。目前整流罩防熱設(shè)計(jì)有蒙皮和噴涂隔熱層兩種方法。但現(xiàn)役火箭采用的蒙皮法厚度改變難、軌跡適應(yīng)性差，不能滿足新一代大運(yùn)載火箭整流罩防熱設(shè)計(jì)的需要，因此必須改用厚度改變靈活、涂層隔熱效果好、工藝可靠性高的噴涂隔熱層工藝。以大型火箭整流罩噴涂為代表的大型曲面噴涂，對(duì)大工作空間、高精度噴涂機(jī)構(gòu)的研發(fā)提出了極大的需求。
[0003]傳統(tǒng)的人工噴涂方式受人工作業(yè)限制，噴涂質(zhì)量差、噴涂周期長而且噴涂環(huán)境惡劣；現(xiàn)有的噴涂裝備大多采用機(jī)械手式的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，由于我國噴涂機(jī)器人研發(fā)水平相對(duì)較低，在總體技術(shù)上與國外先進(jìn)水平還有較大差距。國內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)的機(jī)器人一般工作不夠穩(wěn)定，重復(fù)精度低，噴涂質(zhì)量不理想，導(dǎo)致國內(nèi)噴涂機(jī)器人主要依賴進(jìn)口，存在價(jià)格昂貴、消化難、維修難的問題，因而開發(fā)適合于國內(nèi)生產(chǎn)實(shí)際的大工作空間、高精度的噴涂系統(tǒng)非常迫切和必要。
[0004]傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)具有工作空間大、運(yùn)動(dòng)分析簡單等優(yōu)勢，相對(duì)于傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為串聯(lián)機(jī)構(gòu)的重要補(bǔ)充具有簡單緊湊、剛度高、負(fù)載能力強(qiáng)、模塊化程度高、易于實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。基于串聯(lián)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，提出適合于大型曲面噴涂的混聯(lián)機(jī)構(gòu)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0005]中國專利文獻(xiàn)CN103623971 A公開了一種基于四自由度噴涂模塊的噴涂機(jī)構(gòu)，通過與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的配合可以實(shí)現(xiàn)五個(gè)自由度的空間噴涂作業(yè)。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，動(dòng)態(tài)性能好，具有較高剛度及柔性，但工作空間受多種奇異位形的限制，對(duì)于更大范圍、更為復(fù)雜的大型曲面噴涂還有待于改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了適應(yīng)大型曲面類型多、表面曲線形狀復(fù)雜、噴涂工作空間大、噴涂質(zhì)量和精度要求高等特點(diǎn)，結(jié)合大型曲面噴涂工藝以及并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原理，提出一種基于五自由度噴涂模塊的混聯(lián)噴涂裝置，該噴涂裝置噴涂工作空間大、柔性強(qiáng)，可滿足噴涂工藝路徑復(fù)雜的大型曲面高質(zhì)量自動(dòng)噴涂。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種適用于大型曲面噴涂的五自由度混聯(lián)裝置，該裝置包括底座、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、機(jī)架以及結(jié)構(gòu)完全相同的第一噴涂模塊和第二噴涂模塊，其特征在于:所述的機(jī)架采用兩個(gè)完全相同的第一三角機(jī)架和第二三角機(jī)架，兩個(gè)三角形機(jī)架平行固定安裝在底座上，在每個(gè)三角形機(jī)架的兩個(gè)內(nèi)側(cè)邊設(shè)有導(dǎo)軌；兩個(gè)噴涂模塊分別安裝在兩個(gè)三角形機(jī)架兩側(cè)的內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌上，噴涂模塊沿著三角機(jī)架內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌上下移動(dòng)；每個(gè)噴涂模塊包括滑軌、平面六副并聯(lián)機(jī)構(gòu)和一個(gè)伸縮支鏈，形成具有五個(gè)自由度的空間混聯(lián)機(jī)構(gòu)，平面六副機(jī)構(gòu)安裝在滑軌上；所述平面六副并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括第一滑塊、第二滑塊、第一連桿、第二連桿和第三連桿；第一滑塊、第二滑塊和滑軌之間分別通過移動(dòng)副相互連接，第一滑塊與第一連桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副相互連接，第二滑塊與第二連桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副相互連接，第一連桿與第三連桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副相互連接，第二連桿與第三連桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副相互連接；伸縮支鏈連接在平面六副機(jī)構(gòu)的第三連桿上，噴頭安裝在伸縮支鏈上。
[0009]優(yōu)選地，底座上安裝有底座導(dǎo)軌，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)沿導(dǎo)軌移動(dòng)。
[0010]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果:本發(fā)明針對(duì)大型曲面類型多、表面曲線形狀復(fù)雜、噴涂工作空間大、噴涂質(zhì)量和精度要求高等特點(diǎn)，利用并聯(lián)機(jī)構(gòu)開發(fā)了適用于大型曲面噴涂的裝置。本發(fā)明的噴涂機(jī)構(gòu)基于一種五自由度的噴涂模塊，并引入了混聯(lián)結(jié)構(gòu)。噴涂模塊能夠分別實(shí)現(xiàn)五個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)平動(dòng)的配合下，能夠進(jìn)一步增大導(dǎo)軌方向的噴涂空間，通過控制噴頭的位置和姿態(tài)，高效高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)五自由度、大工作空間的噴涂作業(yè)；本噴涂機(jī)構(gòu)結(jié)合了并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、剛度高、負(fù)載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量小、易于實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，能夠滿足大型曲面噴涂的要求。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的平面示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的噴涂模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為噴涂模塊中平面六副并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖5為噴涂模塊中伸縮支鏈結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]圖中:1-底座、2-第一三角機(jī)架、3-第一噴涂模塊、4-第二三角機(jī)架、5-第二噴涂模塊、6-運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、7-大型待噴涂工件、301-滑軌、302-第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、303-第一滑塊、304-第二滑塊、305-第一連桿、306-第二連桿、307-第三連桿、308-第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)、309-伸縮套筒、310-伸縮桿、311-噴頭。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、原理和工作過程做進(jìn)一步的說明:
[0018]參見圖1和圖2，本發(fā)明提供的一種適用于大型曲面噴涂的五自由度混聯(lián)裝置主要包括底座1、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6、機(jī)架以及結(jié)構(gòu)完全相同的第一噴涂模塊3和第二噴涂模塊5，所述的機(jī)架采用兩個(gè)完全相同的第一三角機(jī)架2和第二三角機(jī)架4，兩個(gè)三角形機(jī)架平行固定安裝在底座1上，在每個(gè)三角形機(jī)架的兩個(gè)內(nèi)側(cè)邊設(shè)有導(dǎo)軌；兩個(gè)噴涂模塊分別安裝在兩個(gè)三角形機(jī)架兩側(cè)的內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌上，噴涂模塊沿著三角機(jī)架內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌上下移動(dòng)。
[0019]底座1中部設(shè)置有導(dǎo)軌，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6通過底座1中部的導(dǎo)軌連接在底座1上，大型待噴涂工件7安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6上。本發(fā)明通過第一噴涂模塊3、第二噴涂模塊5和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6的協(xié)同運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)大空間五自由度噴涂作業(yè)。
[0020]上述各部分具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)分別說明如下:
[0021]在本實(shí)施例中，如圖1、2所示，所述三角機(jī)架由完全相同的第一三角機(jī)架2和第二三角機(jī)架4組成，一前一后布置固定在底座1上，第一噴涂模塊3和第二噴涂模塊5布置在三角機(jī)架上，兩者的結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)噴涂模塊均能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)五個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6下部設(shè)有凹槽，通過底座1中部的兩條導(dǎo)軌連接在底座1上，兩條導(dǎo)軌為條狀結(jié)構(gòu)，在同一高度且相互平行，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)6由驅(qū)動(dòng)器(圖中未畫出)驅(qū)動(dòng)沿導(dǎo)軌相對(duì)于底座1進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)。大型待噴涂工件7整體呈