CN103752449A - 一种并排结构喷涂机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种并排结构喷涂机器人，该喷涂机器人包括腰升降机构、肩升降机构、肘回转机构、喷枪回转机构及机架。本发明所有电机均可安装在机架上，通过控制双主动杆、第一主动杆、第二主动杆及喷枪基座回转，以带动腰升降机构、肩升降机构、肘回转机构及喷枪回转机构在工作空间的回转，本发明杆件可制成轻杆，机构动力学性能好、性能稳定、可靠性好，能满足高速高精度喷涂要求；且具有工作空间大，灵活度高，控制方便，加工简单，工作可靠的优点，不仅适应于小型普通喷涂作业，还可用于大型或重型结构喷涂作业。

Description

一种并排结构喷涂机器人
技术领域
本发明涉及工业机器人领域，具体是一种并排结构喷涂机器人。
背景技术
喷涂机器人是一种进行喷涂作业的工业机器人，能够代替人工，环保、高效的完成各种喷涂作业，广泛应用于汽车车身喷涂等领域，已成为市场上应用最多的工业机器人之一。现有的喷涂机器人机械结构主要有平行四边形结构和侧置式或摆式结构两种形式，因其具有相对较大工作空间和较为灵活的动作得到了广泛应用。但这类传统开链式串联喷涂机器人机构随着工业的发展，工作空间和灵活度逐渐难以满足生产的需求，并且因其自身结构的限制，电机都需要安装在连接处，导致手臂重量大、刚性差、惯量大等问题，机构动力学性能差，难以满足日益严格的高速高精度及大型喷涂作业要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种并排结构喷涂机器人，解决传统开链式串联喷涂机器人机构工作空间和灵活度不够大，且电机都需要安装在连接处，导致手臂重量大、刚性差、惯量大，机构动力学性能差等问题，满足高速高精度喷涂要求，不仅适应于小型普通喷涂作业，还可用于大型或重型结构喷涂作业。
本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种并排结构喷涂机器人，包括腰升降机构、肩升降机构、肘回转机构、喷枪回转机构及机架。
所述腰升降机构包括双主动杆、第一连杆、第二连杆及腰杆。双主动杆通过第一转动副和第二转动副连接在机架上，双主动杆一端通过第三转动副与第一连杆相连，第一连杆通过第四转动副与腰杆相连，双主动杆另一端通过第五转动副与第二连杆相连，第二连杆通过第六转动副与腰杆相连，腰杆通过第七转动副和第八转动副安装在机架上。通过所述双主动杆的运动可控制腰杆在空间内的转动。所述双主动杆和腰杆优选为各自两翼杆长相等的对称结构，所述双主动杆可由安装在机架上的电机驱动。
所述肩升降机构包括第一主动杆、第三连杆、第四连杆、肩输入杆、销及肩输出杆。第一主动杆通过第七转动副安装在机架上，第一主动杆一端通过第九转动副与第三连杆连接，另一端通过第十转动副与第四连杆连接，第三连杆和第四连杆分别通过第十一转动副和第十二转动副与肩输入杆相连，肩输入杆通过第十三转动副安装在腰杆上，肩输出杆通过第十四转动副安装在腰杆上。所述肩输入杆通过销与肩输出杆连接，使肩输入杆、销和肩输出杆合并成为肩杆，三者视为一个构件共同运动，不存在相对运动，这种设计目的在于方便加工和装卸，其中销可做成空心或实心。所述第三连杆和第四连杆优选为长度尺寸相等的两杆。从而使第一主动杆的运动可以同步的专递给肩杆，使控制简单化，并且减少生产成本。通过第一主动杆的运动可控制肩杆在空间内的转动。
所述肘回转机构包括第二主动杆、传动杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆及肘杆。第二主动杆通过第八转动副安装在机架上。第二主动杆一端通过第十五转动副与第五连杆连接，另一端通过第十六转动副与第六连杆连接，第五连杆和第六连杆分别通过第十七转动副和第十八转动副与传动杆相连，传动杆通过第十四转动副安装在腰杆上，同时传动杆两端分别通过第十七转动副和第十八转动副与第七连杆和第八连杆相连。第七连杆和第八连杆另外一端通过第十九转动副和第二十转动副与肘杆相连。第二主动杆的运动通过第五连杆和第六连杆传递给传动杆，传动杆通过第七连杆和第八连杆进而控制肘杆，从而实现肘杆在空间内的转动。其中，第五连杆和第六连杆优选为长度尺寸相等的两杆，第七连杆和第八连杆优选为长度尺寸相等的两杆。这样对应两连杆相等的长度尺寸，可以保证第二主动杆运动的等速传递，方便控制肘杆的运动且降低生产加工成本。
所述喷枪回转机构包括喷枪基座及喷枪，喷枪基座通过第二十一转动副与肘杆相连，喷枪安装在喷枪基座上。喷枪基座的运动可控制喷枪在空间的回转。其中电机可安装在喷枪基座上或安装在机架上亦或根据工作要求不安装电机，使喷枪基座固定在肘杆上。
通过安装在机架上的电机可分别驱动所述双主动杆、第一主动杆、第二主动杆和喷枪基座的回转，从而控制腰升降机构、肩升降机构、肘回转机构、喷枪回转机构按工作要求的回转，根据工作需求实现喷枪在工作空间内的灵活运动，完成喷涂作业。
本发明的突出优点在于：
1、机器人工作空间大，灵活度高；
2、所有电机均可安装在机架上，改善了各杆件的受力情况，机器人运动惯量小，动力学性能好，能较好满足高速高精度喷涂的要求；
3、采用连杆和转动副连接，结构简单，且杆件可做成轻杆易于分解运输及安装，维护保养简单，不仅适用于小型普通喷涂作业，还可用于重型或大型结构喷涂作业；
4、采用优选尺寸后，控制简单。
附图说明
图1为本发明所述一种并排结构喷涂机器人的立体图。
图2为本发明所述一种并排结构喷涂机器人的腰升降机构第一结构示意图。
图3为本发明所述一种并排结构喷涂机器人的腰升降机构第二结构示意图。
图4为本发明所述一种并排结构喷涂机器人的肩升降机构结构示意图。
图5为本发明所述一种并排结构喷涂机器人的肘回转机构结构示意图。
图6为本发明所述一种并排结构喷涂机器人的喷枪回转机构结构示意图。
图7为本发明所述一种并排结构喷涂机器人的腰杆结构示意图。
图8为本发明所述一种并排结构喷涂机器人的双主动杆结构示意图。
图9为本发明所述一种并排结构喷涂机器人的肩杆结构示意图。
图10为本发明所述一种并排结构喷涂机器人的第一主动杆、第二主动杆和传动杆的结构示意图。
图11为本发明所述一种并排结构喷涂机器人的肘杆结构示意图。
图12为本发明所述一种并排结构喷涂机器人的侧视图。
图13为本发明所述一种并排结构喷涂机器人的后视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作说明：
对照图1-图13，所述一种并排结构喷涂机器人包括：腰升降机构、肩升降机构、肘回转机构、喷枪回转机构及机架1。实现整个机器人工作空间任意灵活运动。
对照图1、图2、图3、图7和图8，所述腰升降机构由双主动杆4、第一连杆6、第二连杆10及腰杆8组成。双主动杆4通过第一转动副2和第二转动副13连接在机架1上，双主动杆4一端通过第三转动副5与第一连杆6相连，第一连杆6通过第四转动副7与腰杆8相连，双主动杆4另一端通过第五转动副11与第二连杆10相连，第二连杆10通过第六转动副9与腰杆8相连，腰杆8通过第七转动副3和第八转动副12安装在机架1上。通过所述双主动杆4的运动可控制腰杆8在空间内的转动。
对照图1、图2、图4、图7、图9和图10，所述肩升降机构由第一主动杆14、第三连杆16、第四连杆24、肩输入杆19、销20及肩输出杆21组成。第一主动杆14通过第七转动副3安装在机架1上，第一主动杆14一端通过第九转动副15与第三连杆16连接，另一端通过第十转动副25与第四连杆24连接，第三连杆16、第四连杆24分别通过第十一转动副18、第十二转动副22与肩输入杆19相连，肩输入杆19通过第十三转动副17安装在腰杆8上，肩输出杆21通过第十四转动副23安装在腰杆8上。所述肩输入杆19通过销20与肩输出杆21连接，使肩输入杆19、销20和肩输出杆21合并成为肩杆，三者视为一个构件共同运动，不存在相对运动。通过所述第一主动杆14的运动可控制肩杆在空间内的转动。
对照图1、图2、图5、图7、图9、图10和图11，所述肘回转机构由第二主动杆26、传动杆30、第五连杆37、第六连杆28、第七连杆35、第八连杆31及肘杆33组成。第二主动杆26通过第八转动副12安装在机架1上。第二主动杆26一端通过第十五转动副38与第五连杆37连接，另一端通过第十六转动副27与第六连杆28连接，第五连杆37、第六连杆28分别通过第十七转动副36、第十八转动副29与传动杆30相连，传动杆30通过第十四转动副23安装在腰杆8上，同时传动杆30两端分别通过第十七转动副36、第十八转动副29与第七连杆35、第八连杆31相连。第七连杆35、第八连杆31另外一端通过第十九转动副34、第二十转动副32与肘杆33相连。所述第二主动杆26的运动通过第五连杆37、第六连杆28传递给传动杆30，传动杆30通过第七连杆35、第八连杆31进而控制肘杆33，从而实现肘杆33在空间内的转动。
对照图1和图6，所述喷枪回转机构由喷枪基座40及喷枪41组成。喷枪基座40通过第二十一转动副39与肘杆33相连，喷枪41安装在喷枪基座40上。喷枪基座40的运动可控制喷枪41在空间的回转。
通过安装在机架1上的电机可分别驱动所述双主动杆4、第一主动杆14、第二主动杆26和喷枪基座40的回转，从而控制腰升降机构、肩升降机构、肘回转机构、喷枪回转机构按工作要求的回转，根据工作需求实现喷枪在工作空间内的灵活运动，完成喷涂作业。

Claims (3)

1.一种并排结构喷涂机器人，包括腰升降机构、肩升降机构、肘回转机构、喷枪回转机构及机架，其特征在于：
所述腰升降机构包括双主动杆、第一连杆、第二连杆及腰杆；双主动杆通过第一转动副和第二转动副连接在机架上，双主动杆一端通过第三转动副与第一连杆相连，第一连杆通过第四转动副与腰杆相连，双主动杆另一端通过第五转动副与第二连杆相连，第二连杆通过第六转动副与腰杆相连，腰杆通过第七转动副和第八转动副安装在机架上；
所述肩升降机构包括第一主动杆、第三连杆、第四连杆、肩输入杆、销及肩输出杆；第一主动杆通过第七转动副安装在机架上，第一主动杆一端通过第九转动副与第三连杆连接，另一端通过第十转动副与第四连杆连接，第三连杆和第四连杆分别通过第十一转动副和第十二转动副与肩输入杆相连，肩输入杆通过第十三转动副安装在腰杆上，肩输出杆通过第十四转动副安装在腰杆上；所述肩输入杆通过销与肩输出杆连接，使肩输入杆、销和肩输出杆合并成为一个构件，共同运动；
所述肘回转机构包括第二主动杆、传动杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆及肘杆；第二主动杆通过第八转动副安装在机架上；第二主动杆一端通过第十五转动副与第五连杆连接，另一端通过第十六转动副与第六连杆连接，第五连杆和第六连杆分别通过第十七转动副和第十八转动副与传动杆相连，传动杆通过第十四转动副安装在腰杆上，同时传动杆两端分别通过第十七转动副和第十八转动副与第七连杆和第八连杆相连；第七连杆和第八连杆另外一端通过第十九转动副和第二十转动副与肘杆相连；
所述喷枪回转机构包括喷枪基座及喷枪，喷枪基座通过第二十一转动副与肘杆相连，喷枪安装在喷枪基座上。
2.根据权利要求1所述的并排结构喷涂机器人，其特征在于：所述双主动杆和腰杆为各自两翼杆长相等的对称结构。
3.根据权利要求1或2所述的并排结构喷涂机器人，其特征在于：所述第三连杆和第四连杆为长度尺寸相等的两杆，所述第五连杆和第六连杆为长度尺寸相等的两杆，所述第七连杆和第八连杆为长度尺寸相等的两杆。
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