CN106622791B - 一种喷涂机械臂系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷涂机械臂系统，包括：第一运动机构，喷枪设置其上，用于携带喷枪运动；第一运动机构，包括连接架、第一丝杠、两个第一螺母、两个第一电机、两个第一主动齿轮以及两个第一从动齿轮，连接架设置在第二运动机构上，两个第一螺母分别转动安装在连接架上，两个第一从动齿轮分别固接在两个第一螺母上，第一丝杠穿过两个第一螺母、两个第一从动齿轮，且第一丝杠与两个第一螺母螺纹配合、与两个第一从动齿轮间隙配合。本发明可以通过调整两个第一电机的转动方向和转速，控制第一丝杠在转动和边移动边转动的运动形式中自由选择，从而实现对筒状喷涂面的喷涂，并有效保证喷涂的均匀性，操作非常方便，而且自动化程度高，控制精确。

Description

一种喷涂机械臂系统
技术领域
本发明涉及喷涂设备领域，具体地说涉及一种喷涂机械臂系统。
背景技术
在喷涂领域，为了验证喷枪的喷涂特性，得到更加均匀的喷涂平面，需针对喷枪的喷涂特性理论曲线来搭载喷涂机械臂设计其喷涂实验。
就目前喷涂机械臂发展情况来看，喷涂平面的均匀性一直是喷涂机械臂设计中的难点，需要考虑的前后左右不同平面的不同沉积和杂质情况，另外当前的喷涂试验方法多局限于仿真实验，小颗粒喷漆实验，小范围平面喷涂实验，针对筒状喷涂面的喷涂实验设计尚不存在实验验证装置，需要设计出专门的喷涂实验机械臂以便于加载该试验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种实现对筒状喷涂面的喷涂，并有效保证喷涂的均匀性的喷涂机械臂系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种喷涂机械臂系统，包括：第一运动机构，喷枪设置其上，用于携带喷枪运动；第一运动机构，包括连接架、第一丝杠、两个第一螺母、两个第一电机、两个第一主动齿轮以及两个第一从动齿轮，连接架设置在第二运动机构上，两个第一螺母分别转动安装在连接架上，两个第一从动齿轮分别固接在两个第一螺母上，第一丝杠穿过两个第一螺母、两个第一从动齿轮，且第一丝杠与两个第一螺母螺纹配合、与两个第一从动齿轮间隙配合，两个第一主动齿轮分别与两个第一电机的输出轴相连，两个第一从动齿轮分别与两个第一主动齿轮相互啮合，喷枪固定在第一丝杠上。
进一步地，还包括第二运动机构(20)，第一运动机构(10)设置其上，第二运动机构用于携带喷枪沿左右方向往复移动。
进一步地，还包括第三运动机构(30)，第二运动机构(20)设置其上，第三运动机构用于携带喷枪沿上下方向往复移动。
进一步地，第二运动机构包括第二电机、第二支撑架、第二支撑轴、第二连接座、第二丝杠以及第二螺母，第二丝杠转动安装在第二支撑架上，第二螺母螺纹连接在第二丝杠上，第二连接座固定在第二螺母上，第二支撑轴固定在第二支撑架上并穿过第二连接座与第二连接座滑动配合，第二电机固定在第二支撑架上，第二丝杠与第二电机的输出轴相连，第一运动机构的连接架固定在第二运动机构的第二连接座上。
进一步地，第三运动机构包括第三电机以及两组丝杠传动单元，丝杠传动单元包括第三支撑架、第三支撑轴、第三连接座、第三丝杠以及第三螺母，第三丝杠转动安装在第三支撑架上，第三螺母螺纹连接在第三丝杠上，第三连接座固定在第三螺母上，第三支撑轴固定在第三支撑架上并穿过第三连接座与第三连接座滑动配合，第三电机固定在其中一组丝杠传动单元的第三支撑架上，第三电机的输出轴与该其中一组丝杠传动单元的第三连接，该其中一组丝杠传动单元的第三丝杠与另一组丝杠传动单元的第三丝杠通过同步传动机构连接，第二运动机构固定在两组丝杠传动单元的第三连接座上。
进一步地，第二支撑轴设置有两根并分别为第二丝杠的两侧，第三支撑轴也设置有两根并分别位于第三丝杠的两侧。
进一步地，第二支撑架和第三支撑架的结构相同，均由一块条形板和分别固定在条形板的两端的两块固定板构成。
进一步地，第一丝杠的一端设置有喷枪连接器，用于固定喷枪。
进一步地，第一丝杠和第二丝杠均水平设置，且第一丝杠和第二丝杠相互垂直。
进一步地，两组丝杠传动单元的第三丝杠平行于重力线设置，两组丝杠传动单元的第三支撑架的下端分别设有支撑底座。
本发明的有益效果体现在：
本发明的第一运动机构能够携带喷枪转动以及沿前后方向往复移动，而且可以通过调整两个第一电机的转动方向和转速，控制第一丝杠在转动和边移动边转动的运动形式中自由选择，从而实现对筒状喷涂面的喷涂，并有效保证喷涂的均匀性，操作非常方便，而且自动化程度高，控制精确；另外本发明结构简单，易于制作，成本低，具有非常好的应用前景。
附图说明
图1是本发明一实施例的结构示意图。
图2是本发明一实施例中第一运动机构的结构示意图。
图3是喷枪的安装示意图。
附图中各部件的标记为：
10、第一运动机构；101、连接架；102、第一丝杠；103、第一螺母；104、第一电机；105、第一主动齿轮；106、第一从动齿轮；107、喷枪连接器；
20、第二运动机构；201、第二电机；202、第二支撑架；203、第二支撑轴；204、第二连接座；205、第二丝杠；206、第二螺母；
30、第三运动机构；301、第三电机；302、第三支撑架；303、第三支撑轴；304、第三连接座；305、第三丝杠；306、第三螺母；307、支撑底座；
001、条形板；002、固定板；003、电机连接架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。同样，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1、图2和图3，本发明一实施例的喷涂机械臂系统，包括：第一运动机构10，喷枪设置其上，用于携带喷枪运动；第一运动机构10，包括连接架101、第一丝杠102、两个第一螺母103、两个第一电机104、两个第一主动齿轮105以及两个第一从动齿轮106，连接架101设置在第二运动机构20上，两个第一螺母103分别转动安装在连接架101上，两个第一从动齿轮106分别固接在两个第一螺母103上，第一丝杠102穿过两个第一螺母103、两个第一从动齿轮106，且第一丝杠102与两个第一螺母103螺纹配合、与两个第一从动齿轮106间隙配合，两个第一主动齿轮105分别与两个第一电机104的输出轴相连，两个第一从动齿轮106分别与两个第一主动齿轮105相互啮合，喷枪固定在第一丝杠102上。
具体实施中，连接架101包括固定在第二连接座上的平板，以及分别设置在平板两侧的两块竖直板，各第一螺母103分别穿设在各竖直板上且各第一螺母103与相应竖直板之间通过轴承转动配合，竖直板相当于轴承套，两个第一电机104均固定在该平板的底面。
本系统在使用时，两个第一电机104分别通过两个第一主动齿轮105带动两个第一从动齿轮106转动，继而两个第一从动齿轮106带动两个第一螺母103转动，只要控制相应第一电机104的转动方向和转速，就可以控制两个第一螺母103的转动方向和转速。
而通过控制两个第一螺母103，就可以带动第一丝杠102运动，运动方式描述如下：当两个第一螺母103同时转动且转动方向相同，转速一致时，第一丝杠102只产生转动，而不产生直线运动，通过控制两个第一螺母103的转动方向和转速，就可以控制第一丝杠102的转动方向和转速；当两个第一螺母103一个转动，一个不转动时，第一丝杠102即产生直线运动，又产生转动，控制转动的第一螺母103的转动方向和转速，就可以控制第一丝杠102的转动方向、转速、移动方向和移动速度。
可以看出，本系统的第一运动机构能够携带喷枪转动以及沿前后方向往复移动，而且可以通过调整两个第一电机的转动方向和转速，控制第一丝杠在转动和边移动边转动的运动形式中自由选择，从而实现对筒状喷涂面的喷涂，并有效保证喷涂的均匀性，操作非常方便，而且自动化程度高，控制精确。
本实施例中，还包括第二运动机构20，第一运动机构10设置其上，用于携带喷枪沿左右方向往复移动；第二运动机构20包括第二电机201、第二支撑架202、第二支撑轴203、第二连接座204、第二丝杠205以及第二螺母206，第二丝杠205转动安装在第二支撑架202上，第二螺母206螺纹连接在第二丝杠205上，第二连接座204固定在第二螺母206上，第二支撑轴203固定在第二支撑架202上并穿过第二连接座204与第二连接座204滑动配合，第二电机201固定在第二支撑架202上，第二丝杠205与第二电机201的输出轴相连，第一运动机构10的连接架101固定在第二运动机构20的第二连接座204上。使用时，通过第二电机201带动第二丝杠205转动，由于第二支撑轴203限制了连接座204以及与连接座204固接的第二螺母206的转动，因此，第二螺母206只能产生直线移动来抵消与第二丝杠205的转动，第二螺母206即可带着第二连接座204移动，通过控制第二电机201的转动方向，就可以控制第二连接座204的移动方向，不仅可以调整喷枪在筒状喷涂面内的左右方向，而且可以在针对平面喷涂面时，保证喷涂的均匀性；第二运动机构20设计成以上结构，易于实施，而且同样便于控制和操作。
本实施例中，还包括第三运动机构30，第二运动机构20设置其上，用于携带喷枪沿上下方向往复移动，第三运动机构30包括第三电机301以及两组丝杠传动单元，丝杠传动单元包括第三支撑架302、第三支撑轴303、第三连接座304、第三丝杠305以及第三螺母306，第三丝杠305转动安装在第三支撑架302上，第三螺母306螺纹连接在第三丝杠305上，第三连接座304固定在第三螺母306上，第三支撑轴303固定在第三支撑架302上并穿过第三连接座304与第三连接座304滑动配合，第三电机301固定在其中一组丝杠传动单元的第三支撑架302上，第三电机301的输出轴与该其中一组丝杠传动单元的第三丝杠305连接，该其中一组丝杠传动单元的第三丝杠305与另一组丝杠传动单元的第三丝杠305通过同步传动机构连接，第二运动机构20固定在两组丝杠传动单元的第三连接座304上。
第三运动机构30的移动原理与第二运动机构20相同，为了保证系统的均匀性，设置了两组丝杠传动单元，这样可以第二支撑架202的两端分别固定在两个第三连接座304上；同步传动机构可以选用现有机械常见的同步传动机构，比如同步带轮传动机构；第三运动机构30可以调整喷枪在筒状喷涂面内的上下位置。
本实施例中，第二支撑轴203设置有两根并分别为第二丝杠205的两侧，第三支撑轴303也设置有两根并分别位于第三丝杠305的两侧。这样设计各支撑轴均能加强各支撑架的强度和稳定性，而切能够提高各连接座的移动稳定性。
本实施例中，第二支撑架202和第三支撑架302的结构相同，均由一块条形板001和两块分别固定在条形板001的两端的两块固定板002构成。这种设计的第二支撑架202结构简单，易于制作，相应丝杠的两端分别转动安装在两块固定板上，相应支撑轴分别固定在两块固定板上，在保证支撑安装功能的前提下，尽可能地节省了材料，降低重量。
具体实施中，第二连接座204和第三连接座304的结构相同，均为U形槽体，相应支撑轴穿过U形槽体的两帮部并通过直线轴承与其滑动配合；第二电机201和第三电机301均通过两个电机连接架003固定在相应支撑架的固定板002上，两个电机连接架003。
本实施例中，第一丝杠102的一端设置有喷枪连接器107，用于固定喷枪。喷枪连接器可以采用现有的装置，也可以自行制作。图中例示的喷枪连接器焊接在第一丝杠上，喷枪通过螺栓固定在喷枪连接器上。
本实施例中，第一丝杠102和第二丝杠205均水平设置，且第一丝杠102和第二丝杠205相互垂直；两组丝杠传动单元的第三丝杠305平行于重力线设置，两组丝杠传动单元的第三支撑架302的下端分别设有支撑底座307。这样设计，正好可以形成三维笛卡尔坐标定位，便于喷枪的精确定位和计算。
本系统还可以模拟抖动喷涂情况。具体地，通过竖直方向的第三丝杠305带动整体结构运动，利用竖直方向的第三丝杠305短距离来回运动带动喷枪短距离的来回运动，来模拟竖直方向的喷枪抖动，同理水平方向上的第一丝杠102和第二丝杠205的抖动来模拟水平方向的喷枪抖动，因此三个方向上的丝杠抖动可以模拟喷枪三个维度的抖动。在实际生产中喷枪运行环境复杂，喷枪喷涂厚度又需要具备一定精度。喷枪抖动实验用来验证喷枪抖动对喷涂厚度的影响。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种喷涂机械臂系统，其特征在于：包括：
第一运动机构(10)，喷枪设置其上，用于携带喷枪运动；
第一运动机构(10)，包括连接架(101)、第一丝杠(102)、两个第一螺母(103)、两个第一电机(104)、两个第一主动齿轮(105)以及两个第一从动齿轮(106)，连接架(101)设置在第二运动机构(20)上，两个第一螺母(103)分别转动安装在连接架(101)上，两个第一从动齿轮(106)分别固接在两个第一螺母(103)上，第一丝杠(102)穿过两个第一螺母(103)、两个第一从动齿轮(106)，且第一丝杠(102)与两个第一螺母(103)螺纹配合、与两个第一从动齿轮(106)间隙配合，两个第一主动齿轮(105)分别与两个第一电机(104)的输出轴相连，两个第一从动齿轮(106)分别与两个第一主动齿轮(105)相互啮合，喷枪固定在第一丝杠(102)上。
2.如权利要求1所述的喷涂机械臂系统，其特征在于：还包括第二运动机构(20)，第一运动机构(10)设置其上，第二运动机构用于携带喷枪沿左右方向往复移动。
3.如权利要求2所述的喷涂机械臂系统，其特征在于：还包括第三运动机构(30)，第二运动机构(20)设置其上，第三运动机构用于携带喷枪沿上下方向往复移动。
4.如权利要求3所述的喷涂机械臂系统，其特征在于：第二运动机构(20)包括第二电机(201)、第二支撑架(202)、第二支撑轴(203)、第二连接座(204)、第二丝杠(205)以及第二螺母(206)，第二丝杠(205)转动安装在第二支撑架(202)上，第二螺母(206)螺纹连接在第二丝杠(205)上，第二连接座(204)固定在第二螺母(206)上，第二支撑轴(203)固定在第二支撑架(202)上并穿过第二连接座(204)与第二连接座(204)滑动配合，第二电机(201)固定在第二支撑架(202)上，第二丝杠(205)与第二电机(201)的输出轴相连，第一运动机构(10)的连接架(101)固定在第二运动机构(20)的第二连接座(204)上。
5.如权利要求4所述的喷涂机械臂系统，其特征在于：第三运动机构(30)包括第三电机(301)以及两组丝杠传动单元，丝杠传动单元包括第三支撑架(302)、第三支撑轴(303)、第三连接座(304)、第三丝杠(305)以及第三螺母(306)，第三丝杠(305)转动安装在第三支撑架(302)上，第三螺母(306)螺纹连接在第三丝杠(305)上，第三连接座(304)固定在第三螺母(306)上，第三支撑轴(303)固定在第三支撑架(302)上并穿过第三连接座(304)与第三连接座(304)滑动配合，第三电机(301)固定在其中一组丝杠传动单元的第三支撑架(302)上，第三电机(301)的输出轴与该其中一组丝杠传动单元的第三丝杠(305)连接，该其中一组丝杠传动单元的第三丝杠(305)与另一组丝杠传动单元的第三丝杠(305)通过同步传动机构连接，第二运动机构(20)固定在两组丝杠传动单元的第三连接座(304)上。
6.如权利要求5所述的喷涂机械臂系统，其特征在于：第二支撑轴(203)设置有两根并分别位于第二丝杠(205)的两侧，第三支撑轴(303)也设置有两根并分别位于第三丝杠(305)的两侧。
7.如权利要求5所述的喷涂机械臂系统，其特征在于：第二支撑架(202)和第三支撑架(302)的结构相同，均由一块条形板(001)和分别固定在条形板(001)的两端的两块固定板(002)构成。
8.如权利要求1或2所述的喷涂机械臂系统，其特征在于：第一丝杠(102)的一端设置有喷枪连接器(107)，用于固定喷枪。
9.如权利要求4所述的喷涂机械臂系统，其特征在于：第一丝杠(102)和第二丝杠(205)均水平设置，且第一丝杠(102)和第二丝杠(205)相互垂直。
10.如权利要求5所述的喷涂机械臂系统，其特征在于：两组丝杠传动单元的第三丝杠(305)平行于重力线设置，两组丝杠传动单元的第三支撑架(302)的下端分别设有支撑底座(307)。
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