CN105619417B - 一种五轴自动喷涂机器人 - Google Patents
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Abstract
一种五轴自动喷涂机器人，属于机器人领域。是由五轴联控型材支架、双侧柔性驱动装置、喷漆头装置组成的。整体设计大部分采用型材、钣金件、标准件，制作容易，成本低，型材上通过定位孔安装齿条、导轨、喷漆头装置真个装置安装方便，零件易更换。通过X、Y、Z三个方向的伺服电机的联控，可保证喷漆头装置在三维空间中准确到达任意位置，实现空间中物体的喷涂，喷漆头装置的水平与竖直伺服电机可使喷枪水平与竖直方向运动，利于喷漆的均匀性，保证喷漆质量，双侧柔性驱动与配重机构的设计可使装置运行平稳、准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种五轴自动喷涂机器人，具体地说是采用了五台伺服电机通过齿轮、齿条和皮带联控进行自动化喷涂的机器人，属于机器人领域。
背景技术
现代产业中几乎所有的物品都需要表面喷漆处理。这种喷涂方式主要存在以下缺点：一是施工人员的劳动强度大、效率低、人数多，满足不了大面积施工作业的要求；二是涂层质量不稳定，均匀性差，浪费涂料；三是精准性低，喷涂质量完全是由人工凭经验控制。特别是喷漆有毒性，对身体有一定影响，对喷漆工人危害极大。
目前现有的自动化喷漆设备功能比较单一，精度、适应性较差。应用成品化的六关节工业机器人成本较高。
发明内容
针对上述的不足，本发明提供了一种五轴自动喷涂机器人。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种五轴自动喷涂机器人，是由五轴联控型材支架、双侧柔性驱动装置、喷漆头装置组成的，其特征在于：所述的五轴联控型材支架上具有底板、上顶板、导向皮带轮、X向铝型材、Y向铝型材、型材角钢、罩板、X向连接板、Y向连接板、Z向连接板、大同步带、同步带压板、X向伺服电机、Y向伺服电机、Z向伺服电机、Z向圆柱导轨、Z向皮带轮、张紧轮、Z向圆柱导轨滑块、Y向底板、Y向直线导轨、Y向齿条、Y向齿轮、Y向直线导轨滑块、X向直线导轨、X向齿条、X向齿轮、X向直线导轨滑块结构，所述的双侧柔性驱动装置具有同步转向轮、内同步带结构，所述的喷漆头装置由固定架、喷枪、喷枪轴、连接板、推力轴承、固定同步轮、小同步带、水平伺服电机、竖直伺服电机组成，其连接方式为Z向伺服电机与Z向皮带轮连接并通过Z向连接板安装在底板上，张紧轮安装在Z向连接板上分列于Z向皮带轮两边，型材角钢分别安装在底板的两端，并安装上顶板，型材角钢上安装有导向皮带轮、Z向圆柱导轨，在左侧的型材角钢上安装有同步转向轮与内同步带，Y向底板通过Y向铝型材、同步带压板与Z向圆柱导轨滑块与Z向圆柱导轨连接，Y向底板上安装有Y向直线导轨与Y向齿条，Y向伺服电机安装Y向齿轮并通过Y向连接板与Y向直线导轨滑块安装在Y向底板上，X向铝型材上安装有X向直线导轨与X向齿条，X向伺服电机上安装X向齿轮并通过X向连接板与X向直线导轨滑块安装在X向铝型材与Y向连接板上，五轴联控型材支架由大同步带连接，内同步带一侧与大同步带固结，另一侧绕同步转向轮，整体安装罩板，喷枪通过喷漆轴连接在固定架上，喷漆轴右侧安有第一固定同步轮，水平伺服电机与固定架连接并安装第二固定同步轮，第一固定同步轮与第二固定同步轮通过小同步带连接，竖直伺服电机与固定架连接，喷漆头装置通过推力轴承与连接板固定在X向铝型材上。
所述的Y向伺服电机、X向伺服电机、X向连接板、Y向连接板结构安装于X向铝型材的后方，相对于喷漆头装置形成配重结构，保证了喷漆头运动过程中的平稳。
所述的双侧柔性驱动装置的同步转向轮位于左侧型材角钢上两个导向皮带轮的内侧，大同步带绕过两个导向皮带轮，内同步带绕过两个同步转向轮，内同步带一侧与大同步带固结，当Z向伺服电机转动时，两条皮带同时带动Y向底板运动，保证运动的平稳、精确。
该发明的有益之处是，整体设计大部分采用型材、钣金件、标准件，制作容易，成本低，型材上通过定位孔安装齿条、导轨、喷漆头装置真个装置安装方便，零件易更换。通过X、Y、Z三个方向的伺服电机的联控，可保证喷漆头装置在三维空间中准确到达任意位置，实现空间中物体的喷涂，喷漆头装置的水平与竖直伺服电机可使喷枪水平与竖直方向运动，利于喷漆的均匀性，保证喷漆质量，双侧柔性驱动保证装置双侧动力的升降，配重结构的设计可使喷漆头装置运行过程中平稳、准确，整个装置喷漆效果好、节约油漆、效率高，并可实现无人值守工作，解放人力，避免喷漆对人的危害。
附图说明
附图1为本发明的无罩板结构示意图，附图2为本发明的外观图，附图3本发明的后视图，附图4为双侧柔性驱动装置示意图，附图5为本发明后视中心放大图，附图6为喷漆头装置的结构示意图。
图中，1、五轴联控型材支架，2、导向皮带轮，3、型材角钢，4、Y向底板，5、双侧柔性驱动装置，501、同步转向轮，502、内同步带，6、上顶板，7、Z向圆柱导轨，8、同步带压板，9、Z向圆柱导轨滑块，10、Y向铝型材，11、X向铝型材，12、喷漆头装置，13、大同步带，14、底板，15、Z向伺服电机，16、张紧轮，17、Z向皮带轮，18、Z向连接板，19、Y向直线导轨，20、Y向齿条，21、Y向直线导轨滑块，22、Y向连接板，23、X向连接板，24、Y向齿轮，25、Y向伺服电机，26、X向直线导轨滑块，27、X向伺服电机，28、X向齿轮，29、X向直线导轨，30、X向齿条，31、固定架，32、喷枪，33、水平伺服电机，34、固定同步轮，35、小同步带，36、喷枪轴，37、推力轴承，38、连接板，39、竖直伺服电机，40、罩板。
具体实施方式
一种五轴自动喷涂机器人，是由五轴联控型材支架1、双侧柔性驱动装置5、喷漆头装置12组成的，其特征在于：所述的五轴联控型材支架1上具有底板14、上顶板6、导向皮带轮2、X向铝型材11、Y向铝型材10、型材角钢3、罩板40、X向连接板23、Y向连接板22、Z向连接板18、大同步带13、同步带压板8、X向伺服电机27、Y向伺服电机25、Z向伺服电机15、Z向圆柱导轨9、Z向皮带轮17、张紧轮16、Z向圆柱导轨滑块9、Y向底板4、Y向直线导轨19、Y向齿条20、Y向齿轮24、Y向直线导轨滑块21、X向直线导轨29、X向齿条30、X向齿轮28、X向直线导轨滑块26结构，所述的双侧柔性驱动装置5具有同步转向轮501、内同步带502结构，所述的喷漆头装置12由固定架31、喷枪32、喷枪轴36、连接板38、推力轴承37、固定同步轮34、小同步带35、水平伺服电机33、竖直伺服电机39组成，其连接方式为Z向伺服电机15与Z向皮带轮17连接并通过Z向连接板18安装在底板14上，张紧轮16安装在Z向连接板18上分列于Z向皮带轮17两边，型材角钢3分别安装在底板14的两端，并安装上顶板6，型材角钢3上安装有导向皮带轮2、Z向圆柱导轨7，在左侧的型材角钢14上安装有同步转向轮501与内同步带502，Y向底板4通过Y向铝型材10、同步带压板8与Z向圆柱导轨滑块9与Z向圆柱导轨7连接，Y向底板4上安装有Y向直线导轨19与Y向齿条20，Y向伺服电机25安装Y向齿轮24并通过Y向连接板22与Y向直线导轨滑块21安装在Y向底板4上，X向铝型材11上安装有X向直线导轨29与X向齿条30，X向伺服电机27上安装X向齿轮28并通过X向连接板23与X向直线导轨滑块26安装在X向铝型材11与Y向连接板22上，五轴联控型材支架1由大同步带13连接，内同步带502一侧与大同步带13固结，另一侧绕同步转向轮501，整体安装罩板40，喷枪32通过喷漆轴36连接在固定架31上，喷漆轴36右侧安有第一固定同步轮34，水平伺服电机33与固定架31连接并安装第二固定同步轮34，第一固定同步轮34与第二固定同步轮34通过小同步带35连接，竖直伺服电机39与固定架连接31，喷漆头装置12通过推力轴承37与连接板38固定在X向铝型材11上。
所述的Y向伺服电机25、X向伺服电机27、X向连接板23、Y向连接板24结构安装于X向铝型材11的后方，相对于喷漆头装置12形成配重结构，保证了喷漆头运动过程中的平稳。
所述的双侧柔性驱动装置5为同步转向轮501位于左侧型材角钢3上两个导向皮带轮2的内侧，大同步带13绕过两个导向皮带轮2，内同步带502绕过两个同步转向轮501，内同步带502一侧与大同步带13固结，当Z向伺服电机15转动时，两条皮带可同时带动Y向底板4运动，保证运动的平稳、精确。
该装置工作时，通过对X向伺服电机27、Y向伺服电机25、Z向伺服电机15的编程实现喷漆头装置12在空间中X、Y、Z坐标的准确移动，Z向伺服电机15通过Z向皮带轮17、张紧轮16带动大同步带13运动，大同步带13一侧通过同步带压板8与Y向底板4连接，另一侧通过双侧柔性驱动装置5与内同步带502固结，内同步带502与Y向底板4连接，从而实现喷漆头装置12Z坐标方向的运动，Y向伺服电机25通过Y向齿轮24与Y向齿条20啮合实现喷漆头装置12Y坐标方向的运动，X向伺服电机27通过X向齿轮28与X向齿条30啮合实现喷漆头装置12X坐标方向的运动，喷漆头装置12通过水平伺服电机33带动固定同步轮34再通过小同步带35带动喷枪轴36实现喷漆头装置12上下的运动，竖直伺服电机39通过推力轴承37带动喷漆头装置12实现水平旋转运动，整个装置通过对伺服电机的控制实现整体的喷漆联动。
对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种五轴自动喷涂机器人，是由五轴联控型材支架、双侧柔性驱动装置、喷漆头装置组成的，其特征在于：所述的五轴联控型材支架上具有底板、上顶板、导向皮带轮、X向铝型材、Y向铝型材、型材角钢、罩板、X向连接板、Y向连接板、Z向连接板、大同步带、同步带压板、X向伺服电机、Y向伺服电机、Z向伺服电机、Z向圆柱导轨、Z向皮带轮、张紧轮、Z向圆柱导轨滑块、Y向底板、Y向直线导轨、Y向齿条、Y向齿轮、Y向直线导轨滑块、X向直线导轨、X向齿条、X向齿轮、X向直线导轨滑块结构，所述的双侧柔性驱动装置具有同步转向轮、内同步带结构，所述的喷漆头装置由固定架、喷枪、喷枪轴、连接板、推力轴承、固定同步轮、小同步带、水平伺服电机、竖直伺服电机组成，Z向伺服电机与Z向皮带轮连接并通过Z向连接板安装在底板上，张紧轮安装在Z向连接板上分列于Z向皮带轮两边，型材角钢分别安装在底板的两端，并安装上顶板，型材角钢上安装有导向皮带轮、Z向圆柱导轨，在左侧的型材角钢上安装有同步转向轮与内同步带，Y向底板通过Y向铝型材、同步带压板与Z向圆柱导轨滑块与Z向圆柱导轨连接，Y向底板上安装有Y向直线导轨与Y向齿条，Y向伺服电机安装Y向齿轮并通过Y向连接板与Y向直线导轨滑块安装在Y向底板上，X向铝型材上安装有X向直线导轨与X向齿条，X向伺服电机上安装X向齿轮并通过X向连接板与X向直线导轨滑块安装在X向铝型材与Y向连接板上，五轴联控型材支架由大同步带连接，内同步带一侧与大同步带固结，另一侧绕同步转向轮，整体安装罩板；喷枪通过喷漆轴连接在固定架上，喷漆轴右侧安有第一固定同步轮，水平伺服电机与固定架连接并安装第二固定同步轮，第一固定同步轮与第二固定同步轮通过小同步带连接，竖直伺服电机与固定架连接，喷漆头装置通过推力轴承与连接板固定在X向铝型材上。
2.如权利要求1所述的一种五轴自动喷涂机器人，其特征在于：Y向伺服电机、X向伺服电机、X向连接板、Y向连接板安装于X向铝型材的后方，相对于喷漆头装置形成配重结构，保证了喷漆头运动过程中的平稳。
3.如权利要求1所述一种五轴自动喷涂机器人，其特征在于：所述的双侧柔性驱动装置的同步转向轮位于左侧型材角钢上两个导向皮带轮的内侧，大同步带绕过两个导向皮带轮，内同步带绕过两个同步转向轮，内同步带一侧与大同步带固结，当Z向伺服电机转动时，两条皮带同时带动Y向底板运动，保证运动的平稳、精确。
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