CN107756442A - 一种五轴机器人小臂及其加工工艺的喷漆机器人 - Google Patents

Abstract

一种五轴机器人小臂，包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第一连轴部和第二连轴部，所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁依次连接形成小臂的长方体筒形结构，所述第一连轴部设于第三侧壁上，并向第四侧壁方向凹陷，所述第二连轴部设于第三侧壁和第四侧壁上，所述第一侧壁和第二侧壁向第二连轴部延伸形成凸部，所述五轴机器人小臂还包括设置于两个凸部之间的旋转臂和电机，所述电机设于旋转臂上。本发明所述的五轴机器人小臂及其加工工艺，提高了小臂的承重能力，同时有降低了小臂的自重；一种喷漆机器人，包括底座、大臂和小臂，所述大臂设于底座上，所述大臂和小臂连接，此喷漆机器人能够进行复杂工件的喷漆作业。

Description

一种五轴机器人小臂及其加工工艺的喷漆机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体地，涉及一种五轴机器人小臂及其加工工艺的喷漆机器人。

背景技术

喷漆机器人是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人。喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成，多采用5或6自由度关节式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有2～3个自由度，可灵活运动。较先进的喷漆机器人腕部采用柔性手腕，既可向各个方向弯曲，又可转动，其动作类似人的手腕，能方便地通过较小的孔伸入工件内部，喷涂其内表面。喷漆机器人可代替工人完成许多高难度的动作，减轻劳动轻度，改善工作环境，另外喷涂机器人可以在恶劣的环境下作业，而且喷涂效果好。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种五轴机器人小臂及其加工工艺的喷漆机器人，为了能够满足复杂工件的喷漆作业，在小臂上设有旋转臂可带动油漆喷嘴多角度旋转，采用的小臂结构能够起到支撑和减重的作用。

技术方案：本发明提供了一种五轴机器人小臂，包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第一连轴部和第二连轴部，所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁依次连接形成小臂的长方体筒形结构，所述第一连轴部设于第三侧壁上，并向第四侧壁方向凹陷，所述第二连轴部设于第三侧壁和第四侧壁上，所述第一侧壁和第二侧壁向第二连轴部延伸形成凸部，所述五轴机器人小臂还包括设置于两个凸部之间的旋转臂和电机，所述电机设于旋转臂上。本发明的五轴机器人小臂结构合理，承重能力强，走线规整，内部采用空心结构大大降低了机器人的自身重量，同时提高了机器人的负载能力，在小臂前端加设旋转臂，类似于手腕部位，大大提高了机器人的灵活性，因此该喷涂机器人作业时可进行全方位喷涂。

进一步的，上述的五轴机器人小臂，所述第三侧壁和第四侧壁上设有长方形的第一减重孔。在侧壁受理最低的位置设置第一减重孔，可降低小臂自身重量，减重孔的长度方向与小臂方向保持一致，降低了对小臂机械性能的破坏。

进一步的，上述的五轴机器人小臂，所述第一侧壁和第二侧壁上设有第二减重孔。进一步设置第二减重孔是为了达到机器人自身降低重量的要求。

进一步的，上述的五轴机器人小臂，所述第一侧壁上设有线槽。设置的线槽可将机器人线束防止与线槽内，避免线束杂乱，影响整体美观。

进一步的，上述的五轴机器人小臂，所述第一连轴部的直径大于第二连轴部直径，形成从第一连轴部的至第二连轴部逐渐收缩的结构。机器人小臂的承受力沿着接近油漆喷嘴的方向逐渐减小，因此小臂的截面设计成逐渐变小的结构，能够降低小臂整体重量。

进一步的，上述的五轴机器人小臂，所述第一连轴部上设有大端盖，第二连轴部设有小端盖，且大端盖和小端盖通过螺栓与第四侧壁连接。在轴连接部设置端盖，便于对电极的拆卸和安装，同时可对电机形成保护。

进一步的，上述的五轴机器人小臂的加工工艺，包括如下步骤：

1）模具准备：将模具内外表面清除干净；

2）成型：合模将合金灌注入模具内， 同时进行凝固冷却；

3）脱模：将第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁分别从模具内取出，形成预铸件；

4）预处理：将第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁毛刺去除；

5）应力去除：通过加热去除第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁的残余应力；

6）表层处理：通过CNC去除第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁表层的黑膜和废渣；

7）打磨：对第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁进行打磨，进一步去除表面瑕疵；

8）焊接：将第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁依次焊接在一起：

9）喷漆：将第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁进行油漆喷涂和防锈处理。

采用此工艺生产的机器人大臂，可以做出各种形状复杂的铸件，同时保证了铸件的精度和光洁度，节省了铸件材料，而且形成的机器人大臂具有良好的承压性能。

进一步的，上述的五轴机器人小臂及其加工工艺的喷漆机器人，所述喷漆机器人包括底座、大臂和小臂，所述大臂设于底座上，所述大臂和小臂连接。此机器人为五轴联动机器人，采用此机器人可灵活进行喷涂，底座上设有回转支承，由电机进行驱动，大臂可沿底座在360°范围内转动，同时大臂可沿与底座连接轴转动，小臂可沿与大臂连接的轴转动，小臂上还设有油漆喷头组件，该组件可沿与小臂连接的轴转动，同时喷嘴在喷嘴组件上可以转动。

进一步的，上述的五轴机器人小臂及其加工工艺的喷漆机器人，所述底座包括第一电机、螺杆、滑块、第一支座和第一轴支撑座，所述螺杆与第一电机连接，所述滑块套设于螺杆上，所述第一支座设于滑块上，所述第一轴支撑座设于第一支座上。此底座可沿螺杆在螺杆方向上左右移动，这样可使机器人达到更大的面积，同时设置的具有回转功能的支撑座，是的油漆喷嘴在360°范围内均可转动。

进一步的，上述的五轴机器人小臂及其加工工艺的喷漆机器人，所述大臂包括第一转动部、椭圆形减重孔、加强筋和第二转动部。此大臂能够在底座上转动同时又起到支撑小臂转动的作用，本身即设置了减重孔，又在受力部位加设了加强筋，整体承重能力强。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的五轴机器人小臂及其加工工艺的喷漆机器人，具有五轴联动功能，能够进行复杂工件的喷漆，同时采用的小臂能够承重支撑，自身设计还带有减重效果，结合小臂前部旋转臂，使得油漆喷嘴能够进行更大角度的旋转喷漆。

附图说明

图1为本发明所述五轴机器人小臂第三侧壁的结构示意图；

图2为本发明所述五轴机器人小臂第一侧壁的结构示意图；

图3为本发明所述五轴机器人小臂第四侧壁的结构示意图；

图4为本发明所述五轴机器人小臂及其加工工艺的喷漆机器人的结构示意图。

图中：1第一侧壁、2第二侧壁、3第三侧壁、4第四侧壁、5第一连轴部、6凸部、7第二连轴部、8喷漆组件、9第一减重孔、110底座、101第一电机、102螺杆、103滑块、104第一支座、105第一轴支撑座、11第二减重孔、12线槽、13大端盖、14小端盖、15螺栓、16旋转臂、17电机、20大臂、201第一转动部、202椭圆形减重孔、203加强筋、204第二转动部。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1-3所示的五轴机器人小臂，包括第一侧壁1、第二侧壁2、第三侧壁3、第四侧壁4、第一连轴部5和第二连轴部7，所述第一侧壁1、第二侧壁2、第三侧壁3和第四侧壁4依次连接形成小臂的长方体筒形结构，所述第一连轴部5设于第三侧壁3上，并向第四侧壁4方向凹陷，所述第二连轴部7设于第三侧壁3和第四侧壁4上，且第三侧壁3和第四侧壁4上设有长方形的第一减重孔9；所述第一侧壁1和第二侧壁2向第二连轴部7延伸形成凸部6，且第一侧壁1和第二侧壁2上设有第二减重孔11，且第一侧壁1上设有线槽12；所述五轴机器人小臂还包括设置于两个凸部6之间的旋转臂16和电机17，所述电机17设于旋转臂16上，且旋转臂16上设有喷漆组件8。进一步的，所述第一连轴部5的直径大于第二连轴部7直径，形成从第一连轴部5的至第二连轴部7逐渐收缩的结构，既可以达到所需的承重力，又可以起到减重的要求。进一步的，所述第一连轴部5上设有大端盖13，第二连轴部7设有小端盖14，且大端盖13和小端盖14通过螺栓15与第四侧壁4连接，端盖可以打开，方便拆卸电机和进行维修，正常使用时，将端盖盖上，保护内部结构。

一种五轴机器人小臂的加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

1）模具准备：将模具内外表面清除干净；

2）成型：合模将合金灌注入模具内， 同时进行凝固冷却；

3）脱模：将第一侧壁1、第二侧壁2、第三侧壁3和第四侧壁4分别从模具内取出，形成预铸件；

4）预处理：将第一侧壁1、第二侧壁2、第三侧壁3和第四侧壁4毛刺去除；

5）应力去除：通过加热去除第一侧壁1、第二侧壁2、第三侧壁3和第四侧壁4的残余应力；

6）表层处理：通过CNC去除第一侧壁1、第二侧壁2、第三侧壁3和第四侧壁4表层的黑膜和废渣；

7）打磨：对第一侧壁1、第二侧壁2、第三侧壁3和第四侧壁4进行打磨，进一步去除表面瑕疵；

8）焊接：将第一侧壁1、第二侧壁2、第三侧壁3和第四侧壁4依次焊接在一起；

9）喷漆：将第一侧壁1、第二侧壁2、第三侧壁3和第四侧壁4进行油漆喷涂和防锈处理。

如图4所示一种五轴机器人小臂及其加工工艺的喷漆机器人包括底座10、大臂20和小臂30，所述大臂20设于底座10上，所述大臂20和小臂30连接。进一步的，所述底座10包括第一电机101、螺杆102、滑块103、第一支座104和第一轴支撑座105，所述螺杆102与第一电机101连接，所述滑块103套设于螺杆102上，所述第一支座104设于滑块103上，所述第一轴支撑座105设于第一支座104上。进一步的，所述大臂20包括第一转动部201、椭圆形减重孔202、加强筋203和第二转动部204，大臂20可在底座10上360°旋转，具有广阔的喷涂角度。

此喷漆机器人工作时，根据控制器的设定，可驱动第一电机101使螺杆102转动，滑块103可在螺杆102上左右移动，同时可进行大臂20的转动，由第一轴电机200进行驱动，大臂20即可沿第一轴上下转动，启动第二轴电机100，小臂30可沿第二轴转动，对局需要精确喷涂部位，驱动喷漆组件302，可进行局部喷涂。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种五轴机器人小臂，其特征在于：包括第一侧壁（1）、第二侧壁（2）、第三侧壁（3）、第四侧壁（4）、第一连轴部（5）和第二连轴部（7），所述第一侧壁（1）、第二侧壁（2）、第三侧壁（3）和第四侧壁（4）依次连接形成小臂的长方体筒形结构，所述第一连轴部（5）设于第三侧壁（3）上，并向第四侧壁（4）方向凹陷，所述第二连轴部（7）设于第三侧壁（3）和第四侧壁（4）上，所述第一侧壁（1）和第二侧壁（2）向第二连轴部（7）延伸形成凸部（6），所述五轴机器人小臂还包括设置于两个凸部（6）之间的旋转臂（16）和电机（17），所述电机（17）设于旋转臂（16）上。

2.根据权利要求1所述的五轴机器人小臂，其特征在于：所述第三侧壁（3）和第四侧壁（4）上设有长方形的第一减重孔（9）。

3.根据权利要求2所述的五轴机器人小臂，其特征在于：所述第一侧壁（1）和第二侧壁（2）上设有第二减重孔（11）。

4.根据权利要求2所述的五轴机器人小臂，其特征在于：所述第一侧壁（1）上设有线槽（12）。

5.根据权利要求4所述的五轴机器人小臂，其特征在于：所述第一连轴部（5）的直径大于第二连轴部（7）直径，形成从第一连轴部（5）的至第二连轴部（7）逐渐收缩的结构。

6.根据权利要求5所述的五轴机器人小臂，其特征在于：所述第一连轴部（5）上设有大端盖（13），第二连轴部（7）设有小端盖（14），且大端盖（13）和小端盖（14）通过螺栓（15）与第四侧壁（4）连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的五轴机器人小臂的加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

1）模具准备：将模具内外表面清除干净；

2）成型：合模将合金灌注入模具内， 同时进行凝固冷却；

3）脱模：将第一侧壁（1）、第二侧壁（2）、第三侧壁（3）和第四侧壁（4）分别从模具内取出，形成预铸件；

4）预处理：将第一侧壁（1）、第二侧壁（2）、第三侧壁（3）和第四侧壁（4）毛刺去除；

5）应力去除：通过加热去除第一侧壁（1）、第二侧壁（2）、第三侧壁（3）和第四侧壁（4）的残余应力；

6）表层处理：通过CNC去除第一侧壁（1）、第二侧壁（2）、第三侧壁（3）和第四侧壁（4）表层的黑膜和废渣；

7）打磨：对第一侧壁（1）、第二侧壁（2）、第三侧壁（3）和第四侧壁（4）进行打磨，进一步去除表面瑕疵；

8）焊接：将第一侧壁（1）、第二侧壁（2）、第三侧壁（3）和第四侧壁（4）依次焊接在一起：

9）喷漆：将第一侧壁（1）、第二侧壁（2）、第三侧壁（3）和第四侧壁（4）进行油漆喷涂和防锈处理。

8.一种喷漆机器人，包含根据权利要求1-6任一项所述的五轴机器人小臂及其加工工艺，其特征在于：所述喷漆机器人包括底座（10）、大臂（20）和小臂（30），所述大臂（20）设于底座（10）上，所述大臂（20）和小臂（30）连接。

9.根据权利要求8所述的五轴机器人小臂及其加工工艺的喷漆机器人，其特征在于：所述底座（10）包括第一电机（101）、螺杆（102）、滑块（103）、第一支座（104）和第一轴支撑座（105），所述螺杆（102）与第一电机（101）连接，所述滑块（103）套设于螺杆（102）上，所述第一支座（104）设于滑块（103）上，所述第一轴支撑座（105）设于第一支座（104）上。

10.根据权利要求8所述的五轴机器人小臂及其加工工艺的喷漆机器人，其特征在于：所述大臂（20）包括第一转动部（201）、椭圆形减重孔（202）、加强筋（203）和第二转动部（204）。