CN103351177A - 一种自动化喷釉无动力测量关节臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化喷釉无动力测量关节臂，包括六个轴，每个轴的一端均连接有一个位置传感器；第一轴通过轴承安装在轴承套上；第二轴通过轴承安装在第一连接臂上，第一连接臂与连接件、第一轴依次固定连接；第三轴与第二连接臂固定连接，并且通过轴承安装在第三连接臂上；第四轴通过轴承安装在轴承套上,其另一端与第四连接臂、第五连接臂依次固定连接，轴承套与第三连接臂固定连接；第五轴通过轴承安装在第五连接臂上；第六轴通过轴承安装在轴承套上，另一端与手柄支架固定连接，手柄支架上安装有喷枪，轴承套与第五连接臂固定连接。本发明所述关节臂能把熟练技工的操作经验沉淀下来，使整个生产线达到熟练技工的技能水平。

Description

一种自动化喷釉无动力测量关节臂

技术领域

本发明涉及机器人应用领域，更具体的，涉及一种自动化喷釉无动力测量关节臂。

背景技术

在当今工业生产领域，工业机器人发挥着越来越显著的作用。在国外机器人喷釉是一项较成熟的技术，同时也是陶瓷生产过程中较易实现自动化的环节。目前国内使用机器人施釉仍有一定的技术门槛，其中重要的一点是在机器人的编程。陶瓷卫浴产品曲面多、结构复杂、型号多的特点，使得机器人编程难度大大提升。针对传统的机器人编程方法（如示教盒示教、离线编程）难以满足此类产品的要求的缺点。

目前工业机器人编程方法主要有两种，离线编程和示教编程。

离线编程是利用计算机图形学成果，借助计算机图形处理工具建立几何模型，通过轨迹规划算法来获取作业轨迹，再将作业轨迹发送到机器人以实现机器人编程。这种方法对工人技术要求高，且不成熟，因此只作为一种辅助手段，没有得到广泛的应用。

示教编程包括示教盒示教和导引式示教。通过操作示教盒,或由人工导引机器人末端执行器(喷枪等)，使机器人完成预期的动作，以获取作业轨迹。相对于离线编程实用性强，操作简便，因此大部分机器人都采用示教编程。

采用示教盒示教虽然操作简单，但在一些工艺较为复杂的曲面轨迹上，需要完成繁杂的示教工作，效率低，而且在卫浴、洁具、五金、家具等行业，操作工人的知识水平普遍较低，难以掌握示教盒方式的复杂操作。另一方面，传统的引导式示教将引导式示教功能集成在机器人中，这种机器人成本高，维护性差，而且机器笨重，引导不灵活，难以获得高精度的作业轨迹。由此可见，无论是示教盒式教还是传统的引导式示教，都存在着不可忽视的缺陷。这些缺陷限制了示教编程的应用，更进一步限制了机器人在生产线的应用。

我国陶瓷行业快速发展，是世界上最大的陶瓷生产国、出口国和消费大国，预计未来几年我过陶瓷产业市场价值超过百亿，但我国还未是陶瓷生产强国，与日本及西方国家仍然存在较大的差距，主要体现在关键工艺过程的处理。其中，陶瓷生产过程中关键工艺过程的处理一般用到关节臂机器人，所以关节臂机器人得到了越来越广泛的应用。但现有技术中对关节臂机器人的编程方法同样主要采用离线编程和示教编程，所以存在以上问题。并且还存在成本较高，示教操作难度大，不适合学历水平较低或计算机技术水平不高的操作工人使用等缺陷。

本发明为一种新的机器人编程方法提供一个与机器人臂长结构一样的无动力关节臂装置，通过人工牵引无动力关节臂，通过位置传感器记录关节臂运动轨迹并生成机器人程序，使机器人再现。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的在于提供一种自动化喷釉无动力测量关节臂，关节臂上安装有喷枪、位置传感器与信号通信系统，通过熟练工人牵引喷枪带动无动力关节臂运动，关节臂上的各个位置传感器记录关节臂运动轨迹并通过通信系统传递给下位机，下位机生成机器人程序，使机器人再现，关节臂尺寸与生产线机器人一致，引导灵活，并且能把熟练技工的操作经验通过机械臂沉淀下来，使整个生产线达到熟练技工的技能水平，适合学历水平较低和计算机技术水平不高的操作工人使用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种自动化喷釉无动力测量关节臂，其包括：第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴及第六轴，每个轴的一端均连接有一个位置传感器；

所述第一轴通过轴承安装在轴承套上；

所述第二轴通过轴承安装在第一连接臂上，所述第一连接臂与连接件、所述第一轴依次固定连接；

所述第三轴与第二连接臂固定连接，并且通过轴承安装在第三连接臂上；

所述第四轴通过轴承安装在轴承套上,其另一端与第四连接臂、第五连接臂依次固定连接，所述轴承套与第三连接臂固定连接；

所述第五轴通过轴承安装在第五连接臂上；

所述第六轴通过轴承安装在轴承套上，另一端与手柄支架固定连接，所述手柄支架上安装有喷枪，所述轴承套与第五连接臂固定连接。

作为优选，所述轴承套、连接座、底座依次固定连接，所述位置传感器嵌入在所述底座内。

作为优选，所述第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴和第六轴上分别安装有一个减振装置。

作为优选，所述各个减震装置均为阻尼器。

作为优选，所述各个减震装置均为减震器。

作为优选，所述各个阻尼器分别通过定位螺母固定在各个轴上。

作为优选，所述各个位置传感器均为绝对式编码器。

作为优选，所述各个轴、所述连接件及所述各个连接臂均采用铝合金材料制造而成。

本发明的有益效果为，由于本发明所述的自动化喷釉无动力测量关节臂上安装有喷枪、位置传感器与信号通信系统，通过熟练工人牵引喷枪带动无动力关节臂运动，关节臂上的各个位置传感器记录关节臂运动轨迹并通过通信系统传递给下位机，下位机生成机器人程序，使机器人再现。关节臂尺寸与生产线机器人一致，引导灵活，并且能把熟练技工的操作经验通过机械臂沉淀下来，使整个生产线达到熟练技工的技能水平，适合学历水平较低和计算机技术水平不高的操作工人使用。

附图说明

图1为本发明具体实施例提供的自动化喷釉无动力测量关节臂结构示意图。

图中：

11、底座；12、位置传感器；13、连接座；14、第一阻尼器；15、定位螺母；16、轴承套；17、轴承；18、推力球轴承；19、第一轴；

21、连接件；22、第一连接臂；23、第二阻尼器；24、第二轴；

31、第二连接臂；32、第三阻尼器；33、第三轴；34、第三连接臂；

41、第四位置传感器；42、第四阻尼器；43、轴承套；44、第四轴；45、轴承；46、第四连接臂；

51、第五连接臂；52、第五轴；53、第五阻尼器；

61、位置传感器；62、轴承套；63、第六阻尼器；64、轴承；65、第六轴；

71、手柄支架；72、喷枪。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1为本发明具体实施例提供的自动化喷釉无动力测量关节臂结构示意图。如图1所示，该种自动化喷釉无动力测量关节臂包括：第一轴19、第二轴24、第三轴33、第四轴44、第五轴52及第六轴65。

具体的，所述第一轴19通过轴承17、推力球轴承18安装在轴承套16上；第一轴19的下端连接到位置传感器12的轴，所述位置传感器12嵌入在所述底座11内，底座11的上端安装有连接座13，连接座13固定在第一轴19上，连接座13上端安装有第一阻尼器14，第一阻尼器14通过定位螺母15固定在第一轴19上，并且第一阻尼器14位于轴承套16的内测。轴承套16、连接座13、位置传感器12和底座11依次固定连接。

所述第二轴24通过轴承安装在第一连接臂22上，第二轴24上安装有第二阻尼器23，第二阻尼器23通过定位螺母固定在第二轴24上，并且第二轴24的一端连接到位置传感器12的轴。所述第一连接臂22的一端与连接件21固定连接，连接件21与第一轴19固定连接。

所述第三轴33与第二连接臂31固定连接，并且通过轴承安装在第三连接臂34上。第三轴33上安装有第三阻尼器32，第三阻尼器32通过定位螺母固定在第三轴33上，并且第三轴33的一端连接到位置传感器的轴。

所述第四轴44通过轴承45安装在轴承套43上,其一端连接到位置传感器41的轴，另一端与第四连接臂46、第五连接臂51依次固定连接。并且第四轴44上安装有第四阻尼器42，第四阻尼器42通过定位螺母固定在第四轴44上，并且第四阻尼器42位于轴承套43内测。所述轴承套43与第三连接臂34固定连接。

所述第五轴52通过轴承安装在第五连接臂51上，第五轴52的一端连接到位置传感器的轴，并且第五轴52上安装有第五阻尼器53，第五阻尼器53通过定位螺母固定在第五轴52上。

所述第六轴65通过轴承64安装在轴承套62上，其一端连接到位置传感器61的轴，另一端与手柄支架71固定连接，工人能持住手柄支架71拖动，所述手柄支架71上安装有喷枪72，所述喷枪72与实际喷釉工作时所用的喷枪一样。第六轴65上安装有第六阻尼器63，第六阻尼器63通过定位螺母固定在第六轴65上，并且第六阻尼器63位于轴承套62内测。所述轴承套62与第五连接臂51固定连接。

于本实施例中，以上所述各个位置传感器均和信号通信系统相连接，各个位置传感器采集到对应的关节臂各个运动副的角度信息后通过信号通信系统传递给下位机。

于本实施例中，所述第一阻尼器14、第二阻尼器23、第三阻尼器32、第四阻尼器42、第五阻尼器和53和第六阻尼器63均具有减震消能的作用，当然，并不局限于使用各个阻尼器，还可以采用减震器或其它的减震装置。

于本实施例中，所述第一轴19、第二轴24、第三轴33、第四轴44、第五轴52和第六轴65上也可以不安装减振装置，或者仅部分安装减振装置，其它的不安装减振装置，但其效果不如安装效果好。

于本实施例中，所述各个阻尼器并不局限于分别通过定位螺母固定在各个轴上，还可以采用其它的连接方式或连接部件。

于本实施例中，所述第一轴、第二轴，第一阻尼器、第二阻尼器，第一连接臂、第二连接臂等，其中第一和第二只是为了区别个部件，但并不代表各部件的重要程度。

于本实施例中，作为优选方案，所述各个位置传感器均为绝对式编码器，绝对式编码器按照角度直接进行编码，可直接把被测转角用数字代码表示出来。

于本实施例中，作为再一种优选方式，为了能使关节臂更灵活，减轻工人拖动的难度，所述各个轴、所述连接件及所述各个连接臂均采用铝合金材料制造而成，可以降低整机重量。

该系统核心在于位置传感器采集关节臂运动轨迹数据。由于本发明所述的自动化喷釉无动力测量关节臂上安装有手柄支架，手柄支架上安装有喷枪，工人能持住手柄支架拖动喷枪运动。关节臂的臂长及运动结构与工业机器人一致。关节臂具有6个转动副，并且每个转动副上均安装有一个位置传感器，位置传感器与信号通信系统相连，位置传感器用于采集每个转动副的角度信息。熟练工人牵引喷枪进行一次喷釉试验，喷枪的运动进而带动无动力关节臂运动，关节臂上的各个位置传感器分别记录各个转动副的角度信息，然后得出关节臂的运动轨迹，并通过通信系统传递给下位机，下位机生成机器人程序，使机器人再现。关节臂尺寸与生产线机器人一致，引导灵活，并且能把熟练技工的操作经验通过机械臂沉淀下来，使整个生产线达到熟练技工的技能水平，适合学历水平较低和计算机技术水平不高的操作工人使用。

本发明所述的自动化喷釉无动力测量关节臂目前已应用于陶瓷生产过程中的喷秞工艺，替代了繁重的工人劳动力，人工成本得以大大降低，同时仍能保证产品的质量。目前还在不断完善该关节臂机器人的技术性能，重点放在关节臂坐标的确定及与机器人的转换，以后将在机器人示教方面大大减小周期，生产效率将得到更大的提高，应用前景将不仅限于陶瓷生产行业，在具有复杂曲线的工作轨迹的应用场合，如零件抛光打磨、喷漆、焊接等方面也将得到广泛应用，与传统机器人相比，成本得到较大的降低，效率提高空间大。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动化喷釉无动力测量关节臂，其特征在于，包括：第一轴(19)、第二轴(24)、第三轴(33)、第四轴(44)、第五轴(52)及第六轴(65)，每个轴的一端均连接有一个位置传感器；

所述第一轴(19)通过轴承安装在轴承套(16)上；

所述第二轴(24)通过轴承安装在第一连接臂(22)上，所述第一连接臂(22)与连接件(21)、所述第一轴(19)依次固定连接；

所述第三轴(33)与第二连接臂(31)固定连接，并且通过轴承安装在第三连接臂(34)上；

所述第四轴(44)通过轴承(45)安装在轴承套(43)上,其另一端与第四连接臂(46)、第五连接臂(51)依次固定连接，所述轴承套(43)与第三连接臂(34)固定连接；

所述第五轴(52)通过轴承安装在第五连接臂(51)上；

所述第六轴(65)通过轴承(64)安装在轴承套(62)上，另一端与手柄支架(71)固定连接，所述手柄支架(71)上安装有喷枪(72)，所述轴承套(62)与第五连接臂(51)固定连接。

2.根据权利要求1所述的自动化喷釉无动力测量关节臂，其特征在于，所述轴承套(16)、连接座(13)、底座(11)依次固定连接，所述位置传感器(12)嵌入在所述底座(11)内。

3.根据权利要求1所述的自动化喷釉无动力测量关节臂，其特征在于，所述第一轴(19)、第二轴(24)、第三轴(33)、第四轴(44)、第五轴(52)和第六轴(65)上分别安装有一个减振装置。

4.根据权利要求3所述的自动化喷釉无动力测量关节臂，其特征在于，所述各个减震装置均为阻尼器。

5.根据权利要求3所述的自动化喷釉无动力测量关节臂，其特征在于，所述各个减震装置均为减震器。

6.根据权利要求4所述的自动化喷釉无动力测量关节臂，其特征在于，所述各个阻尼器分别通过定位螺母固定在各个轴上。

7.根据权利要求1所述的自动化喷釉无动力测量关节臂，其特征在于，所述各个位置传感器均为绝对式编码器。

8.根据权利要求1所述的自动化喷釉无动力测量关节臂，其特征在于，所述各个轴、所述连接件及所述各个连接臂均采用铝合金材料制造而成。

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