CN106013742A - 一种基于六自由度并联机构的建筑自动粉墙设备 - Google Patents

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    • B25J9/003Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0054Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a spherical joint at the base

Abstract

本发明涉及一种基于六自由度并联机构的建筑自动粉墙设备,包括下平台,所述下平台下端面对称设置有四个万向轮,下平台上沿轴线方向均匀安装有六个并联支链,六个并联支链的上端均匀安装在上平台上;所述上平台上端面中部通过螺钉安装有粉刷机械手,本发明中的下平台作为定平台、六个SPS并联支链、上平台作为动平台组成了6‑SPS并联机构,6‑SPS并联机构具有六个自由度,6‑SPS并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点,通过六个并联支链上的六个一号液压缸同时运动带动上平台上的粉刷机械手作稳定的升降自动粉刷功能。本发明可以实现稳定的升降自动粉刷功能,提供了一种机械自动化粉刷墙面的新途径。

Description

一种基于六自由度并联机构的建筑自动粉墙设备
技术领域
本发明涉建筑装饰设备,具体的说是一种基于六自由度并联机构的建筑自动粉墙设备。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展和城镇化的脚步快速前进,中国社会现状对房地产的需求量越来越大,从安全方面考虑,国家和地方相继出台了法律法规,明确规定了外墙涂料代替外墙瓷砖的硬性要求,从而加大了外墙粉刷的工作量。同时随着人民生活水平的提高,房屋维修和重新装饰的频率在不断加快,墙面粉刷市场依然会保持旺盛的需求,调查表明墙面装饰效果在居室整体装饰效果中占有80%的权重,也就是说室内墙面装饰效果的好坏直接决定了整个居室装修档次的高低。
现有的墙面粉刷基本上通过人工粉刷来完成的,但是通过人工粉刷方式存在劳动强度大、粉刷速度慢、粉刷程度不均匀、工作效率低下和自动化程度低等缺陷,由于人工粉刷过程中手部都会存在抖动现象,粉刷稳定性能差,降低了粉刷质量,而且当操作工人墙面上方部分粉刷不到时还得站在升降设备上粉刷,但是升降设备在升降过程中也会存在抖动现象,粉刷稳定性能差,进一步降低了粉刷质量。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种基于六自由度并联机构的建筑自动粉墙设备,可以解决现有人工粉刷墙面方式存在的劳动强度大、粉刷速度慢、粉刷程度不均匀、工作效率低下、自动化程度低、粉刷过程存在抖动现象、升降粉刷过程设备存在抖动现象、粉刷稳定性能差和粉刷质量低等难题,可以实现稳定的升降自动粉刷功能,具有粉刷速度快、粉刷程度均匀、无需人工粉刷、工作效率高、粉刷稳定性能好和粉刷质量高等优点,消除了人工操作和设备升降过程中存在的抖动状况,提供了一种机械自动化粉刷墙面的新途径。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案来实现:一种基于六自由度并联机构的建筑自动粉墙设备,包括下平台,所述下平台下端面对称设置有四个万向轮,通过四个万向轮可以将本发明随意移动至所需粉刷墙面下方,操作简便,下平台上沿轴线方向均匀安装有六个并联支链,六个并联支链的上端均匀安装在上平台上;所述上平台上端面中部通过螺钉安装有粉刷机械手;所述并联支链包括下端焊接在下平台上的空心下螺纹轴,空心下螺纹轴上通过螺纹连接方式安装有一号球铰,一号球铰的上端通过螺纹连接方式安装有一号套筒,一号套筒的上端通过螺纹连接方式安装有一号液压缸,一号液压缸的上端通过螺纹连接方式安装有二号套筒,二号套筒的上端通过螺纹连接方式安装有二号球铰,二号球铰的上端通过螺纹连接方式安装有空心上螺纹轴,空心上螺纹轴焊接在上平台的下端面上,本发明通过一号球铰工作时形成的球面副S、一号液压缸伸缩时形成的移动副P和二号球铰工作时形成的球面副S组成了SPS并联支链,而本发明中的下平台作为定平台、六个SPS并联支链、上平台作为动平台组成了6-SPS并联机构,6-SPS并联机构具有六个自由度,6-SPS并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点,通过六个并联支链上的六个一号液压缸同时运动带动上平台上的粉刷机械手作稳定的升降自动粉刷功能,且由于6-SPS并联机构的优点使得本发明消除了人工操作和设备升降过程中存在的抖动状况,粉刷稳定性能好,粉刷程度均匀,工作效率高。
作为本发明的一种优选技术方案,所述粉刷机械手包括通过螺钉安装在上平台上的固定片,固定片的上端面中部焊接有粉刷支柱,粉刷支柱的末端焊接有粉刷支板,粉刷支板的内壁两端对称焊接有两块粉刷挡板,两块粉刷挡板的内壁上通过螺钉分别安装有两个二号直线滑轨;所述粉刷支板的内壁上对称安装有两个二号液压缸,两个二号液压缸的顶端安装有粉刷滑块,粉刷滑块的两端对称焊接有两根粉刷滑柱,两根粉刷滑柱末端分别安装在两个二号直线滑轨上,二号液压缸在两根粉刷滑柱与二号直线滑轨的限位支撑运动下带动粉刷滑块稳定的来回运动;所述粉刷滑块的上端面对称焊接有两个L型粉刷板,两个L型粉刷板末端之间通过轴承安装有粉刷支链,粉刷支链在外力的作用下可在两个L型粉刷板之间转动,通过粉刷支链来对墙面进行自动粉刷工作;所述两块粉刷挡板的外壁上分别焊接有两块垂直吊板,两块垂直吊板下端之间焊接有水平吊板,水平吊板上端面中部设置有环形卡台,环形卡台上安装有料桶,料桶内安放有粉刷墙面用的涂料,环形卡台起到限位和固定支撑料桶的作用;所述水平吊板的上端面通过螺钉对称安装有两个涂料泵,两个涂料泵的进口分别通过两根进料管分别与料桶相连,涂料泵通过进料管抽取料桶内的涂料,两个涂料泵的出口分别通过两根出料管与粉刷支链的两端相连,涂料泵从料桶抽取的涂料通过出料管输送给粉刷支链;所述粉刷支链包括通过轴承安装在两个L型粉刷板上的两个连接轴,两个连接轴内部分别设置有两个进料通道,两个进料通道与两根出料管相连通,通过出料管输送过来的涂料进入到进料通道中;所述两根连接轴之间焊接有粉刷圆筒,粉刷圆筒的外壁上沿轴线方向均匀设置有柔性粉刷毛,粉刷圆筒内部设置有汇集容腔,汇集容腔与两个连接轴上的两个进料通道相连通,进入到进料通道内的涂料到汇集容腔内进行汇集,粉刷圆筒内部沿轴线方向均匀设置有出料通道,出料通道内部与汇集容腔相连通,出料通道外部与柔性粉刷毛的底部相连通,汇集容腔将涂料均匀分配给出料通道,通过出料通道将涂料供给柔性粉刷毛。当本发明开始工作后,先将粉刷支链上的柔性粉刷毛紧贴在所需粉刷墙面上,两个二号液压缸先开始工作,二号液压缸在两根粉刷滑柱与二号直线滑轨的限位支撑运动下带动粉刷滑块作稳定的伸缩运动,粉刷滑块带动两个L型粉刷板之间的粉刷支链同步运动,当粉刷支链上的柔性粉刷毛紧贴在所需粉刷墙面时二号液压缸停止工作,此时两个涂料泵同时开始工作,两个涂料泵通过两根进料管抽取料桶内的涂料,借助涂料泵的高压力又将涂料分别通过两根出料管输送至两个连接轴上的两个进料通道内,进入到两个进料通道内的涂料到汇集容腔进行汇集,汇集容腔将涂料均匀分配给出料通道,通过出料通道将涂料供给柔性粉刷毛,在六个并联支链的升降辅助下带动粉刷机械手上的柔性粉刷毛对墙面进行稳定的自动升降粉刷运动,粉刷速度快,粉刷程度均匀,工作效率高。
作为本发明的一种优选技术方案,所述下平台的中心轴线与上平台的中心轴线相重合,借助6-SPS并联机构的刚度高和稳定性能好等优点可以始终使下平台与上平台保持平行,从而使得粉刷机械手在进行升降自动粉刷过程中可以始终保持平稳,消除了人工操作和设备升降过程中存在的抖动状况,粉刷稳定性能好,粉刷质量高,工作效率高。
工作时,首先通过四个万向轮可以将本发明随意移动至所需粉刷墙面下方,然后将粉刷支链上的柔性粉刷毛紧贴在所需粉刷墙面上,两个二号液压缸先开始工作,二号液压缸在两根粉刷滑柱与二号直线滑轨的限位支撑运动下带动粉刷滑块作稳定的伸缩运动,粉刷滑块带动两个L型粉刷板之间的粉刷支链同步运动,当粉刷支链上的柔性粉刷毛紧贴在所需粉刷墙面时二号液压缸停止工作;此时通过六个并联支链上的六个一号液压缸同时运动带动上平台上的粉刷机械手作升降运动,与此同时,两个涂料泵同时开始工作,两个涂料泵通过两根进料管抽取料桶内的涂料,借助涂料泵的高压力又将涂料分别通过两根出料管输送至两个连接轴上的两个进料通道内,进入到两个进料通道内的涂料到汇集容腔进行汇集,汇集容腔将涂料均匀分配给出料通道,通过出料通道将涂料供给柔性粉刷毛,在六个并联支链的升降辅助下带动粉刷机械手上的柔性粉刷毛对墙面进行稳定的自动升降粉刷运动,粉刷速度快,粉刷程度均匀,工作效率高,且由于本发明中的下平台作为定平台、六个SPS并联支链、上平台作为动平台组成了6-SPS并联机构,6-SPS并联机构具有六个自由度,6-SPS并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点,本发明借助6-SPS并联机构的优良性能从而使得粉刷机械手在进行升降自动粉刷过程中可以始终保持平稳,消除了人工操作和设备升降过程中存在的抖动状况,粉刷稳定性能好,粉刷质量高,工作效率高。
本发明的有益效果是:
1、本发明中的下平台作为定平台、六个SPS并联支链、上平台作为动平台组成了6-SPS并联机构,6-SPS并联机构具有六个自由度,借助6-SPS并联机构的优良性能从而使得粉刷机械手在进行升降自动粉刷过程中可以始终保持平稳,消除了人工操作和设备升降过程中存在的抖动状况,粉刷稳定性能好,粉刷质量高,工作效率高;
2、本发明通过二号液压缸在两根粉刷滑柱与二号直线滑轨的限位支撑运动下带动粉刷滑块作稳定的伸缩运动,使得粉刷支链上的柔性粉刷毛可以始终紧贴在所需粉刷墙面上,粉刷程度均匀,工作效率高;
3、本发明通过两个涂料泵讲涂料经过进料通道、汇集容腔、出料通道输送给柔性粉刷毛,在六个并联支链的稳定升降辅助下带动粉刷机械手上的柔性粉刷毛对墙面进行稳定的自动升降粉刷运动,粉刷速度快,粉刷程度均匀,工作效率高;
4、本发明解决了现有人工粉刷墙面方式存在的劳动强度大、粉刷速度慢、粉刷程度不均匀、工作效率低下、自动化程度低、粉刷过程存在抖动现象、升降粉刷过程设备存在抖动现象、粉刷稳定性能差和粉刷质量低等难题,可以实现稳定的升降自动粉刷功能,具有粉刷速度快、粉刷程度均匀、无需人工粉刷、工作效率高、粉刷稳定性能好和粉刷质量高等优点,消除了人工操作和设备升降过程中存在的抖动状况,提供了一种机械自动化粉刷墙面的新途径。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明粉刷机械手的结构示意图;
图3是本发明粉刷机械手的全剖视图;
图4是本发明粉刷机械手的右视图;
图5是本发明图3的I向局部放大图;
图6是本发明图3的C-C向剖视图。
具体实施例
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
如图1至图6所示,一种基于六自由度并联机构的建筑自动粉墙设备,包括下平台1,所述下平台1下端面对称设置有四个万向轮1a,通过四个万向轮1a可以将本发明随意移动至所需粉刷墙面下方,操作简便,下平台1上沿轴线方向均匀安装有六个并联支链2,六个并联支链2的上端均匀安装在上平台3上;所述上平台3上端面中部通过螺钉安装有粉刷机械手9;所述并联支链2包括下端焊接在下平台1上的空心下螺纹轴21,空心下螺纹轴21上通过螺纹连接方式安装有一号球铰22,一号球铰22的上端通过螺纹连接方式安装有一号套筒23,一号套筒23的上端通过螺纹连接方式安装有一号液压缸24,一号液压缸24的上端通过螺纹连接方式安装有二号套筒25,二号套筒25的上端通过螺纹连接方式安装有二号球铰26,二号球铰26的上端通过螺纹连接方式安装有空心上螺纹轴27,空心上螺纹轴27焊接在上平台3的下端面上,本发明通过一号球铰22工作时形成的球面副S、一号液压缸24伸缩时形成的移动副P和二号球铰26工作时形成的球面副S组成了SPS并联支链2,而本发明中的下平台1作为定平台、六个SPS并联支链2、上平台3作为动平台组成了6-SPS并联机构,6-SPS并联机构具有六个自由度,6-SPS并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点,通过六个并联支链2上的六个一号液压缸24同时运动带动上平台3上的粉刷机械手9作稳定的升降自动粉刷功能,且由于6-SPS并联机构的优点使得本发明消除了人工操作和设备升降过程中存在的抖动状况,粉刷稳定性能好,粉刷程度均匀,工作效率高。
所述粉刷机械手9包括通过螺钉安装在上平台3上的固定片91,固定片91的上端面中部焊接有粉刷支柱92,粉刷支柱92的末端焊接有粉刷支板93,粉刷支板93的内壁两端对称焊接有两块粉刷挡板94,两块粉刷挡板94的内壁上通过螺钉分别安装有两个二号直线滑轨94a;所述粉刷支板93的内壁上对称安装有两个二号液压缸95,两个二号液压缸95的顶端安装有粉刷滑块96,粉刷滑块96的两端对称焊接有两根粉刷滑柱96a,两根粉刷滑柱96a末端分别安装在两个二号直线滑轨94a上,二号液压缸95在两根粉刷滑柱96a与二号直线滑轨94a的限位支撑运动下带动粉刷滑块96稳定的来回运动;所述粉刷滑块96的上端面对称焊接有两个L型粉刷板97,两个L型粉刷板97末端之间通过轴承安装有粉刷支链98,粉刷支链98在外力的作用下可在两个L型粉刷板97之间转动,通过粉刷支链98来对墙面进行自动粉刷工作;所述两块粉刷挡板94的外壁上分别焊接有两块垂直吊板99,两块垂直吊板99下端之间焊接有水平吊板910,水平吊板910上端面中部设置有环形卡台911,环形卡台911上安装有料桶912,料桶912内安放有粉刷墙面用的涂料,环形卡台911起到限位和固定支撑料桶912的作用;所述水平吊板910的上端面通过螺钉对称安装有两个涂料泵913,两个涂料泵913的进口分别通过两根进料管914分别与料桶912相连,涂料泵913通过进料管914抽取料桶912内的涂料,两个涂料泵913的出口分别通过两根出料管915与粉刷支链98的两端相连,涂料泵913从料桶912抽取的涂料通过出料管915输送给粉刷支链98;所述粉刷支链98包括通过轴承安装在两个L型粉刷板97上的两个连接轴981,两个连接轴981内部分别设置有两个进料通道981a,两个进料通道981a与两根出料管915相连通,通过出料管915输送过来的涂料进入到进料通道981a中;所述两根连接轴981之间焊接有粉刷圆筒982,粉刷圆筒982的外壁上沿轴线方向均匀设置有柔性粉刷毛983,粉刷圆筒982内部设置有汇集容腔982a,汇集容腔982a与两个连接轴981上的两个进料通道981a相连通,进入到进料通道981a内的涂料到汇集容腔982a内进行汇集,粉刷圆筒982内部沿轴线方向均匀设置有出料通道982b,出料通道982b内部与汇集容腔982a相连通,出料通道982b外部与柔性粉刷毛983的底部相连通,汇集容腔982a将涂料均匀分配给出料通道982b,通过出料通道982b将涂料供给柔性粉刷毛983。当本发明开始工作后,先将粉刷支链98上的柔性粉刷毛983紧贴在所需粉刷墙面上,两个二号液压缸95先开始工作,二号液压缸95在两根粉刷滑柱96a与二号直线滑轨94a的限位支撑运动下带动粉刷滑块96作稳定的伸缩运动,粉刷滑块96带动两个L型粉刷板97之间的粉刷支链98同步运动,当粉刷支链98上的柔性粉刷毛983紧贴在所需粉刷墙面时二号液压缸95停止工作,此时两个涂料泵913同时开始工作,两个涂料泵913通过两根进料管914抽取料桶912内的涂料,借助涂料泵913的高压力又将涂料分别通过两根出料管915输送至两个连接轴981上的两个进料通道981a内,进入到两个进料通道981a内的涂料到汇集容腔982a进行汇集,汇集容腔982a将涂料均匀分配给出料通道982b,通过出料通道982b将涂料供给柔性粉刷毛983,在六个并联支链2的升降辅助下带动粉刷机械手9上的柔性粉刷毛983对墙面进行稳定的自动升降粉刷运动,粉刷速度快,粉刷程度均匀,工作效率高。
所述下平台1的中心轴线与上平台3的中心轴线相重合,借助6-SPS并联机构的刚度高和稳定性能好等优点可以始终使下平台1与上平台3保持平行,从而使得粉刷机械手9在进行升降自动粉刷过程中可以始终保持平稳,消除了人工操作和设备升降过程中存在的抖动状况,粉刷稳定性能好,粉刷质量高,工作效率高。
工作时,首先通过四个万向轮1a可以将本发明随意移动至所需粉刷墙面下方,然后将粉刷支链98上的柔性粉刷毛983紧贴在所需粉刷墙面上,两个二号液压缸95先开始工作,二号液压缸95在两根粉刷滑柱96a与二号直线滑轨94a的限位支撑运动下带动粉刷滑块96作稳定的伸缩运动,粉刷滑块96带动两个L型粉刷板97之间的粉刷支链98同步运动,当粉刷支链98上的柔性粉刷毛983紧贴在所需粉刷墙面时二号液压缸95停止工作;此时通过六个并联支链2上的六个一号液压缸24同时运动带动上平台3上的粉刷机械手9作升降运动,与此同时,两个涂料泵913同时开始工作,两个涂料泵913通过两根进料管914抽取料桶912内的涂料,借助涂料泵913的高压力又将涂料分别通过两根出料管915输送至两个连接轴981上的两个进料通道981a内,进入到两个进料通道981a内的涂料到汇集容腔982a进行汇集,汇集容腔982a将涂料均匀分配给出料通道982b,通过出料通道982b将涂料供给柔性粉刷毛983,在六个并联支链2的升降辅助下带动粉刷机械手9上的柔性粉刷毛983对墙面进行稳定的自动升降粉刷运动,粉刷速度快,粉刷程度均匀,工作效率高,且由于本发明中的下平台1作为定平台、六个SPS并联支链2、上平台3作为动平台组成了6-SPS并联机构,6-SPS并联机构具有六个自由度,6-SPS并联机构具有动态响应好、刚度高、承载能力大、稳定性好和运动精度高等优点,本发明借助6-SPS并联机构的优良性能从而使得粉刷机械手9在进行升降自动粉刷过程中可以始终保持平稳,消除了人工操作和设备升降过程中存在的抖动状况,粉刷稳定性能好,粉刷质量高,工作效率高,解决了现有人工粉刷墙面方式存在的劳动强度大、粉刷速度慢、粉刷程度不均匀、工作效率低下、自动化程度低、粉刷过程存在抖动现象、升降粉刷过程设备存在抖动现象、粉刷稳定性能差和粉刷质量低等难题,达到了目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种基于六自由度并联机构的建筑自动粉墙设备,其特征在于:包括下平台(1),所述下平台(1)下端面对称设置有四个万向轮(1a),下平台(1)上沿轴线方向均匀安装有六个并联支链(2),六个并联支链(2)的上端均匀安装在上平台(3)上;所述上平台(3)上端面中部通过螺钉安装有粉刷机械手(9);
所述并联支链(2)包括下端焊接在下平台(1)上的空心下螺纹轴(21),空心下螺纹轴(21)上通过螺纹连接方式安装有一号球铰(22),一号球铰(22)的上端通过螺纹连接方式安装有一号套筒(23),一号套筒(23)的上端通过螺纹连接方式安装有一号液压缸(24),一号液压缸(24)的上端通过螺纹连接方式安装有二号套筒(25),二号套筒(25)的上端通过螺纹连接方式安装有二号球铰(26),二号球铰(26)的上端通过螺纹连接方式安装有空心上螺纹轴(27),空心上螺纹轴(27)焊接在上平台(3)的下端面上;
所述粉刷机械手(9)包括通过螺钉安装在上平台(3)上的固定片(91),固定片(91)的上端面中部焊接有粉刷支柱(92),粉刷支柱(92)的末端焊接有粉刷支板(93),粉刷支板(93)的内壁两端对称焊接有两块粉刷挡板(94),两块粉刷挡板(94)的内壁上通过螺钉分别安装有两个二号直线滑轨(94a);所述粉刷支板(93)的内壁上对称安装有两个二号液压缸(95),两个二号液压缸(95)的顶端安装有粉刷滑块(96),粉刷滑块(96)的两端对称焊接有两根粉刷滑柱(96a),两根粉刷滑柱(96a)末端分别安装在两个二号直线滑轨(94a)上;所述粉刷滑块(96)的上端面对称焊接有两个L型粉刷板(97),两个L型粉刷板(97)末端之间通过轴承安装有粉刷支链(98);所述两块粉刷挡板(94)的外壁上分别焊接有两块垂直吊板(99),两块垂直吊板(99)下端之间焊接有水平吊板(910),水平吊板(910)上端面中部设置有环形卡台(911),环形卡台(911)上安装有料桶(912);所述水平吊板(910)的上端面通过螺钉对称安装有两个涂料泵(913),两个涂料泵(913)的进口分别通过两根进料管(914)分别与料桶(912)相连,两个涂料泵(913)的出口分别通过两根出料管(915)与粉刷支链(98)的两端相连;
所述粉刷支链(98)包括通过轴承安装在两个L型粉刷板(97)上的两个连接轴(981),两个连接轴(981)内部分别设置有两个进料通道(981a),两个进料通道(981a)与两根出料管(915)相连通;所述两根连接轴(981)之间焊接有粉刷圆筒(982),粉刷圆筒(982)的外壁上沿轴线方向均匀设置有柔性粉刷毛(983),粉刷圆筒(982)内部设置有汇集容腔(982a),汇集容腔(982a)与两个连接轴(981)上的两个进料通道(981a)相连通,粉刷圆筒(982)内部沿轴线方向均匀设置有出料通道(982b),出料通道(982b)内部与汇集容腔(982a)相连通,出料通道(982b)外部与柔性粉刷毛(983)的底部相连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于六自由度并联机构的建筑自动粉墙设备,其特征在于:所述下平台(1)的中心轴线与上平台(3)的中心轴线相重合。
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