CN107116901B - 用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置 - Google Patents

用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及自动化生产线喷码系统，具体地说是用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置。包括Z轴旋转单元、Z’轴旋转单元、Z’轴直线位移单元、可调角度连接板、三自由度喷码头、连接板及旋转臂，其中Z轴旋转单元安装于连接板上，Z’轴旋转单元通过旋转臂与所述Z轴旋转单元连接，Z’轴直线位移单元安装于所述Z’轴旋转单元的底部、且通过可调角度连接板与三自由度喷码头连接。本发明能实现对产品的全方位、多功能喷码，实现对产品的安全、稳定、高质量和高效率的喷码作业。

Description

用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置
技术领域
本发明涉及自动化生产线喷码系统，具体地说是用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置。
背景技术
目前，我国自动化生产线喷码系统多采用人工与机器联合操作的生产模式，没有实现全自动化的作业。这种生产方式，不仅效率相对低下而且质量也不能得到完全保证，更重要的是喷码所需要的物品一般都有毒性，对人身安全带来了巨大的威胁。
我国还没有出现用于自动化生产线喷码系统的六自由度多功能喷码装置，自动化生产线喷码系统对装置的稳定性、高效性和安全性要求极高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置。该装置能实现对产品的全方位、多功能喷码，实现对产品的安全、稳定、高质量和高效率的喷码作业。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置，包括Z轴旋转单元、Z’轴旋转单元、Z’轴直线位移单元、可调角度连接板、三自由度喷码头、连接板及旋转臂，其中Z轴旋转单元安装于连接板上，Z’轴旋转单元通过旋转臂与所述Z轴旋转单元连接，Z’轴直线位移单元安装于所述Z’轴旋转单元的底部、且通过可调角度连接板与三自由度喷码头连接。
所述Z轴旋转单元包括防爆罩I、伺服电机I、减速机I、电机连接座I、支撑轴I及轴承座I，其中电机连接座I和轴承座I均与所述连接板连接，所述减速机I安装在电机连接座I上、且输入轴与伺服电机I的输出轴连接，所述支撑轴I可转动地安装在所述轴承座I上、且两端分别与所述减速机I的输出轴和所述旋转臂连接；所述防爆罩I设置于所述伺服电机I的外侧。
所述Z’轴旋转单元包括防爆罩II、伺服电机II、减速机II、电机连接座II、轴承座II及支撑轴II，其中轴承座II和电机连接座II均与所述旋转臂连接，所述减速机II安装在电机连接座II上、且输入轴与伺服电机II的输出轴连接，所述支撑轴II可转动地安装在所述轴承座II上、且两端分别与所述减速机II的输出轴和所述Z’轴直线位移单元连接，所述防爆罩II设置于所述伺服电机II的外侧。
所述Z’轴直线位移单元包括伺服电机III、直线模组I、护盖、滑台及直线位移连接板，其中直线位移连接板的上端与所述Z’轴旋转单元连接，所述伺服电机III和直线模组I均安装在所述直线位移连接板上、且伺服电机III的输出端与所述直线模组I连接，所述滑台与所述直线模组I连接、且通过直线模组I的驱动实现上下直线运动，护盖设置与所述直线模组I的外侧，所述滑台与所述可调角度连接板连接。
所述可调角度连接板包括可调角度连接板I和可调角度连接板II，其中可调角度连接板I的一端与所述Z’轴直线位移单元连接，另一端与可调角度连接板II的一端连接，所述可调角度连接板II的另一端与所述三自由度喷码头连接，所述可调角度连接板I和可调角度连接板II之间的连接角度可调整。
所述可调角度连接板I的另一端设有弧形槽，所述可调角度连接板II的一端设有与所述弧形槽配合的连接销，通过调整所述连接销在所述弧形槽内的位置来实现连接角度的调整。
所述三自由度喷码头包括第一直线运动机构、第二直线运动机构、摆动板、摆动板底座、调整轴、调整轴底座、喷码头组件及喷码头支架，其中摆动板底座与所述可调角度连接板连接，第一直线运动机构与所述摆动板底座连接，所述调整轴底座设置于所述第一直线运动机构上，所述调整轴设置于所述调整轴底座上，所述摆动板的一端与所述摆动板底座铰接，另一端设有倾斜的导向槽，所述导向槽与所述调整轴滑动配合，所述第二直线运动机构设置于所述摆动板上，所述喷码头组件通过喷码头支架设置于所述第二直线运动机构上。
所述第一直线运动机构包括伺服电机IV、直线模组II及防爆罩IV，其中直线模组II安装在所述摆动板底座上、且与伺服电机IV的输出轴连接，所述调整轴底座设置于所述直线模组II上，所述防爆罩IV设置于所述伺服电机IV的外侧。
所述第二直线运动机构包括伺服电机V、直线模组III及防爆罩V，其中直线模组III设置于所述摆动板上、且与伺服电机V的输出轴连接，所述喷码头支架与所述直线模组III连接，所述防爆罩V设置于伺服电机V的外侧。
所述喷码头组件包括防爆罩VI、伺服电机VI、小齿轮、大齿轮、齿轮盖、旋转套、喷码头及齿轮套，其中小齿轮和大齿轮容置于齿轮套内、且相互啮合，所述齿轮套的一侧通过齿轮盖密封，所述伺服电机VI设置于所述齿轮盖的外侧、且输出端与所述小齿轮连接，所述大齿轮的内孔嵌套在旋转套的外径上，所述喷码头嵌套在旋转套的方孔内、且从齿轮套内伸出，所述防爆罩VI设置于所述伺服电机VI的外侧。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明填充了国内用于自动化生产线喷码系统的六自由度多功能喷码装置的空白，实现了对产品的全方位、多功能喷码的功能。
2.本发明的三自由度喷码头，可实现对产品进行三个自由度的喷码，在小范围内能够满足上下、前后方向的喷码要求和喷码头旋转喷码的要求。
3.本发明的Z轴旋转单元，能够实现喷码装置在X-Y平面内180°的大范围旋转，以适应产品大范围的喷码作业。
4.本发明的Z’轴旋转单元，能够实现喷码装置在X’-Y’平面内180°的小范围旋转，以适应产品小范围的喷码作业。
5.本发明的Z’轴直线位移单元，能够实现喷码装置在垂直方向上的大范围直线位移，以适应产品垂直方向的喷码作业。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中Z轴旋转单元的结构示意图；
图3为本发明中Z′轴旋转单元的结构示意图；
图4为本发明中Z′轴直线位移单元的结构示意图；
图5为本发明中可调角度连接板的结构示意图；
图6为本发明中三自由度喷码头的结构示意图；
图7为本发明中喷码头组件的结构示意图；
图8为本发明中带有齿轮套的喷码头组件的结构示意图。
其中：1为三自由度喷码头，2为可调角度连接板，201为可调角度连接板I，202为可调角度连接板II，3为Z’轴直线位移单元，301为伺服电机III，302为防爆罩III，303为法兰III，304为直线模组I，305为护盖，306为滑台，307为直线位移连接板，4为Z’轴旋转单元，401为防爆罩II，402为伺服电机II，403为法兰II，404为减速机II，405为电机连接座II，406为联轴器II，407为锁紧螺母II，408为油封II，409为轴承II，410为轴承座II，411为支撑轴II，5为Z轴旋转单元，501为防爆罩I，502为伺服电机I，503为法兰I，504为减速机I，505为电机连接座I，506为联轴器I，507为支撑轴I，508为锁紧螺母I，509为油封I，510为轴承I，511为轴承座I，6为连接板，18为旋转臂，24为防爆罩V，25为伺服电机V，26为法兰V，27为直线模组II，28为法兰IV，29为伺服电机IV，30为防爆罩IV，31为喷码头组件，32为喷码头支架，33为直线模组III，34为摆动板，35为圆柱销，36为挡圈，37为摆动板底座，38为调整轴，39为调整轴底座，40为齿轮盖，41为齿轮压盖，42为防爆罩VI，43为伺服电机VI，44为小齿轮，45为小齿轮盖，46为大齿轮，47为轴承隔套，48为旋转套，49为轴承盖，50为喷码头，51为齿轮套。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置，包括Z轴旋转单元5、Z’轴旋转单元4、Z’轴直线位移单元3、可调角度连接板2、三自由度喷码头1、连接板6及旋转臂18，其中Z轴旋转单元5安装于连接板6上，Z’轴旋转单元4通过旋转臂18与Z轴旋转单元5连接，Z’轴直线位移单元3安装于Z’轴旋转单元4的底部、且通过可调角度连接板2与三自由度喷码头1连接。
工作时，Z轴旋转单元5和Z’轴旋转单元4分别控制平面内180。角度的旋转运动，Z’轴直线位移单元3控制三自由度喷码头1的纵向位移，三自由度喷码头1本身能够实现喷码头的三个自由度的运动。
如图2所示，Z轴旋转单元5包括防爆罩I501、伺服电机I502、减速机I504、电机连接座I505、支撑轴I507及轴承座I511，其中电机连接座I505和轴承座I511均与连接板6连接，减速机I504安装在电机连接座I505上，伺服电机I502通过法兰I503与减速机I504连接、且输出轴与减速机I504的输入轴连接。支撑轴I507通过轴承I510可转动地安装在轴承座I511内，支撑轴I507的上端与水平设置的旋转臂18的一端连接，下端通过联轴器I506与减速机I504的输出轴连接，防爆罩I501设置于伺服电机I502的外侧。
所述Z轴旋转单元5能够实现喷码装置在X-Y平面内180°的大范围旋转，以适应产品大范围的喷码作业。
如图3所示，Z’轴旋转单元4包括防爆罩II401、伺服电机II402、减速机II404、电机连接座II405、轴承座II410及支撑轴II411，其中轴承座II410和电机连接座II405均与旋转臂18的另一端连接，减速机II404安装在电机连接座II405上，伺服电机II402通过法兰II403与减速机II404连接、且输出端与减速机II404的输入轴连接。支撑轴II411通过轴承II409可转动地安装在轴承座II410内，支撑轴II411的上端通过联轴器II406与减速机II404的输出轴连接，下端与Z’轴直线位移单元3连接，防爆罩II401设置于伺服电机II402的外侧。
所述Z’轴旋转单元4能够实现喷码装置在X’-Y’平面内180°的小范围旋转，以适应产品小范围的喷码作业。
如图4所示，Z’轴直线位移单元3包括伺服电机III301、直线模组I304、护盖305、滑台306及直线位移连接板307，其中直线位移连接板307的上端与Z’轴旋转单元4中的支撑轴II411的下端连接，伺服电机III301和直线模组I304均安装在直线位移连接板307上，伺服电机III301通过法兰III303与直线模组I304连接、且输出端与直线模组I304连接。滑台306与直线模组I304连接、且通过直线模组I304的驱动实现上下直线运动，护盖305设置与直线模组I304的外侧，滑台306与可调角度连接板2连接。
所述Z’轴直线位移单元3能够实现喷码装置在垂直方向上的大范围直线位移，以适应产品垂直方向的喷码作业。
如图5所示，可调角度连接板2包括可调角度连接板I201和可调角度连接板II202，其中可调角度连接板I201的上端与Z’轴直线位移单元3中的滑台306连接，下端与可调角度连接板II202的上端连接，可调角度连接板II202的下端与三自由度喷码头1连接，可调角度连接板I201和可调角度连接板II202之间的连接角度可调整。
可调角度连接板I201的下端设有弧形槽，可调角度连接板II202的上端设有与该弧形槽配合的连接销，通过调整连接销在弧形槽内的位置来实现连接角度的调整。
如图6所示，三自由度喷码头1包括第一直线运动机构、第二直线运动机构、摆动板34、摆动板底座37、调整轴38、调整轴底座39、喷码头组件31及喷码头支架32，其中摆动板底座37与可调角度连接板2中的可调角度连接板II202连接，第一直线运动机构与摆动板底座37连接，调整轴底座39设置于第一直线运动机构上，调整轴38设置于调整轴底座39上，摆动板34的一端通过圆柱销35与摆动板底座37铰接，另一端设有倾斜的导向槽，导向槽与调整轴38滑动配合，第二直线运动机构设置于摆动板34上，喷码头组件31通过喷码头支架32设置于第二直线运动机构上。
所述第一直线运动机构包括伺服电机IV29、直线模组II27及防爆罩IV30，其中直线模组II27安装在摆动板底座37上、且与伺服电机IV29的输出轴连接，调整轴底座39设置于直线模组II27上，防爆罩IV30设置于伺服电机IV29的外侧。
所述第二直线运动机构包括伺服电机V26、直线模组III33及防爆罩V24，其中直线模组III33固定在摆动板34上、且与伺服电机V26的输出轴连接，喷码头支架32与直线模组III33连接，防爆罩V24设置于伺服电机V26的外侧。
随着直线模组II27的运动带动调整轴38及调整轴底座39作直线移动，此时调整轴38在摆动板34上的导向槽内滑动，可使摆动板34绕圆柱销35转动，进而带动喷码头组件31做微小的倾角调整。
如图7-8所示，喷码头组件31包括防爆罩VI42、伺服电机VI43、小齿轮44、大齿轮46、齿轮盖40、喷码头50及齿轮套51，其中小齿轮44和大齿轮46容置于齿轮套51内、且相互啮合，齿轮套51的一侧通过齿轮盖40密封，伺服电机VI43设置于齿轮盖40的外侧、且输出端与小齿轮44连接，大齿轮46内孔嵌套在旋转套48外径上，喷码头50嵌套在旋转套48的方孔内、且从齿轮套51内伸出，防爆罩VI42设置于伺服电机VI43的外侧。
伺服电机VI43驱动小齿轮44旋转，随着小齿轮44的旋转，与小齿轮44啮合的大齿轮46带着喷码头50一起旋转。
三自由度喷码头1可实现对产品进行三个自由度的喷码，在小范围内能够满足上下、前后方向的喷码要求和喷码头旋转喷码的要求。
直线模组I304、直线模组II27及直线模组III33均可采用丝杠螺母机构配合滑块导轨机构，来实现直线运动。各防爆罩是通过材质45#钢进行调质及表面淬火方式等处理，达到防爆目的。
本发明能实现对产品的全方位、多功能喷码，实现对产品的安全、稳定、高质量和高效率的喷码作业。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。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、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置，其特征在于,包括Z轴旋转单元(5)、Z’轴旋转单元(4)、Z’轴直线位移单元(3)、可调角度连接板(2)、三自由度喷码头(1)、连接板(6)及旋转臂(18)，其中Z轴旋转单元(5)安装于连接板(6)上，Z’轴旋转单元(4)通过旋转臂(18)与所述Z轴旋转单元(5)连接，Z’轴直线位移单元(3)安装于所述Z’轴旋转单元(4)的底部、且通过可调角度连接板(2)与三自由度喷码头(1)连接；
所述Z轴旋转单元(5)包括防爆罩Ⅰ(501)、伺服电机Ⅰ(502)、减速机Ⅰ(504)、电机连接座Ⅰ(505)、支撑轴Ⅰ(507)及轴承座Ⅰ(511)，其中电机连接座Ⅰ(505)和轴承座Ⅰ(511)均与所述连接板(6)连接，所述减速机Ⅰ(504)安装在电机连接座Ⅰ(505)上、且输入轴与伺服电机Ⅰ(502)的输出轴连接，所述支撑轴Ⅰ(507)可转动地安装在所述轴承座Ⅰ(511)上、且两端分别与所述减速机Ⅰ(504)的输出轴和所述旋转臂(18)连接；所述防爆罩Ⅰ(501)设置于所述伺服电机Ⅰ(502)的外侧。
2.根据权利要求1所述的用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置，其特征在于,所述Z’轴旋转单元(4)包括防爆罩Ⅱ(401)、伺服电机Ⅱ(402)、减速机Ⅱ(404)、电机连接座Ⅱ(405)、轴承座Ⅱ(410)及支撑轴Ⅱ(411)，其中轴承座Ⅱ(410)和电机连接座Ⅱ(405)均与所述旋转臂(18)连接，所述减速机Ⅱ(404)安装在电机连接座Ⅱ(405)上、且输入轴与伺服电机Ⅱ(402)的输出轴连接，所述支撑轴Ⅱ(411)可转动地安装在所述轴承座Ⅱ(410)上、且两端分别与所述减速机Ⅱ(404)的输出轴和所述Z’轴直线位移单元(3)连接，所述防爆罩Ⅱ(401)设置于所述伺服电机Ⅱ(402)的外侧。
3.根据权利要求1所述的用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置，其特征在于,所述Z’轴直线位移单元(3)包括伺服电机Ⅲ(301)、直线模组Ⅰ(304)、护盖(305)、滑台(306)及直线位移连接板(307)，其中直线位移连接板(307)的上端与所述Z’轴旋转单元(4)连接，所述伺服电机Ⅲ(301)和直线模组Ⅰ(304)均安装在所述直线位移连接板(307)上、且伺服电机Ⅲ(301)的输出端与所述直线模组Ⅰ(304)连接，所述滑台(306)与所述直线模组Ⅰ(304)连接、且通过直线模组Ⅰ(304)的驱动实现上下直线运动，护盖(305)设置与所述直线模组Ⅰ(304)的外侧，所述滑台(306)与所述可调角度连接板(2)连接。
4.根据权利要求1所述的用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置，其特征在于,所述可调角度连接板(2)包括可调角度连接板Ⅰ(201)和可调角度连接板Ⅱ(202)，其中可调角度连接板Ⅰ(201)的一端与所述Z’轴直线位移单元(3)连接，另一端与可调角度连接板Ⅱ(202)的一端连接，所述可调角度连接板Ⅱ(202)的另一端与所述三自由度喷码头(1)连接，所述可调角度连接板Ⅰ(201)和可调角度连接板Ⅱ(202)之间的连接角度可调整。
5.根据权利要求4所述的用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置，其特征在于,所述可调角度连接板Ⅰ(201)的另一端设有弧形槽，所述可调角度连接板Ⅱ(202)的一端设有与所述弧形槽配合的连接销，通过调整所述连接销在所述弧形槽内的位置来实现连接角度的调整。
6.根据权利要求1所述的用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置，其特征在于,所述三自由度喷码头(1)包括第一直线运动机构、第二直线运动机构、摆动板(34)、摆动板底座(37)、调整轴(38)、调整轴底座(39)、喷码头组件(31)及喷码头支架(32)，其中摆动板底座(37)与所述可调角度连接板(2)连接，第一直线运动机构与所述摆动板底座(37)连接，所述调整轴底座(39)设置于所述第一直线运动机构上，所述调整轴(38)设置于所述调整轴底座(39)上，所述摆动板(34)的一端与所述摆动板底座(37)铰接，另一端设有倾斜的导向槽，所述导向槽与所述调整轴(38)滑动配合，所述第二直线运动机构设置于所述摆动板(34)上，所述喷码头组件(31)通过喷码头支架(32)设置于所述第二直线运动机构上。
7.根据权利要求6所述的用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置，其特征在于,所述第一直线运动机构包括伺服电机Ⅳ(29)、直线模组Ⅱ(27)及防爆罩Ⅳ(30)，其中直线模组Ⅱ(27)安装在所述摆动板底座(37)上、且与伺服电机Ⅳ(29)的输出轴连接，所述调整轴底座(39)设置于所述直线模组Ⅱ(27)上，所述防爆罩Ⅳ(30)设置于所述伺服电机Ⅳ(29)的外侧。
8.根据权利要求6所述的用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置，其特征在于,所述第二直线运动机构包括伺服电机Ⅴ(26)、直线模组Ⅲ(33)及防爆罩Ⅴ(24)，其中直线模组Ⅲ(33)设置于所述摆动板(34)上、且与伺服电机Ⅴ(26)的输出轴连接，所述喷码头支架(32)与所述直线模组Ⅲ(33)连接，所述防爆罩Ⅴ(24)设置于伺服电机Ⅴ(26)的外侧。
9.根据权利要求6所述的用于自动化生产线喷码系统的六自由度喷码装置，其特征在于，所述喷码头组件(31)包括防爆罩Ⅵ(42)、伺服电机Ⅵ(43)、小齿轮(44)、大齿轮(46)、齿轮盖(40)、旋转套(48)、喷码头(50)及齿轮套(51)，其中小齿轮(44)和大齿轮(46)容置于齿轮套(51)内、且相互啮合，所述齿轮套(51)的一侧通过齿轮盖(40)密封，所述伺服电机Ⅵ(43)设置于所述齿轮盖(40)的外侧、且输出端与所述小齿轮(44)连接，所述大齿轮(46)的内孔嵌套在旋转套(48)的外径上，所述喷码头(50)嵌套在旋转套(48)的方孔内、且从齿轮套(51)内伸出，所述防爆罩Ⅵ(42)设置于所述伺服电机Ⅵ(43)的外侧。
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