CN108188938A - 一种新型的五轴喷砂机器人 - Google Patents

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刘召
宋立滨
李叶
陈恳
刘莉
陈洪安
张炜
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Abstract

本发明提供了一种新型的五轴喷砂机器人，轴一电机减速器的输出轴连接并驱动轴一外壳在限位区间内转动，轴二电机减速器的输出轴连接轴二连杆的一端并驱动轴二连杆在限位区间内转动，轴三电机减速器的输出轴连接并驱动轴三铝外壳在限位区间内转动，轴三铝外壳的前端依次连接有轴四齿轮箱、轴四套筒、轴四空心轴、轴五套筒和喷枪头，轴四空心轴通过轴承连接轴四套筒，轴五电机减速器通过轴五联轴器连接并驱动轴五电机传动轴转动。该机器人代替了人工喷砂作业，解决了喷砂效率低、质量差、人工健康安全以及喷砂作业自动化等问题；该机器人具有较高自由度，工作范围广，可完成多个角度及高度的喷砂，适用于普通及表面复杂工件的喷砂。

Description

一种新型的五轴喷砂机器人
技术领域
本发明属于喷砂技术领域，尤其是涉及一种新型的五轴喷砂机器人。
背景技术
目前我国喷砂技术主要依靠传统人工作业方式。但人工作业存在较多问题：①所需人力较多，劳动强度大，进度慢；②人工喷砂表面质量较差；③工作场所环境恶略，安全隐患多，影响工人健康；④作业方式落后，难以实现现代化管理。
目前人工喷砂技术主要利用全自动机械回收式喷砂房系统完成，其结构及配套设备主要由喷砂室、喷砂系统、磨料回收系统、通风和除尘系统、照明和电器控制系统六大部分组成。喷砂工人在喷砂室中对工件进行喷砂清理；喷砂系统由喷砂机和喷砂工人的专用防护用具组成；半自动回收式喷砂房的磨料回收方法通常采用螺旋输送机与斗式提升机来实现；喷砂室通风系统通常采用水平通风方式，及时将喷砂清理过程中产生的粉尘吸走，再采用旋风除尘器作为预处理装置，将含尘气体中的大颗粒粉尘从气流中分离出来；防尘防爆灯是喷砂室照明的常用的灯具。
现有喷砂机器人：通常为三轴或者四轴，喷砂机器人自由度不高，对于表面复杂的工件适用性较差，导致喷砂机器人的使用受到限制。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种新型的五轴喷砂机器人，代替了人工喷砂；同时，该喷砂机器人具有较大的工作范围，可以满足表面复杂工件的喷砂要求。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种新型的五轴喷砂机器人，包括基座、轴一外壳、轴二连杆、轴三铝外壳、轴四空心轴、轴五套筒和喷枪头；
所述基座内设有轴一电机减速器，轴一电机减速器的输出轴连接并驱动轴一外壳在限位区间内转动，轴一外壳内的下方设有轴二电机减速器，轴二电机减速器的输出轴连接轴二连杆的一端并驱动轴二连杆在限位区间内转动，轴二连杆的另一端内设有轴三电机减速器，轴三电机减速器的输出轴连接并驱动轴三铝外壳在限位区间内转动，轴三铝外壳的前端依次连接有轴四齿轮箱、轴四套筒、轴四空心轴、轴五套筒和喷枪头，轴四空心轴通过轴承连接轴四套筒，轴四空心轴内通过轴承连接有轴五电机传动轴，齿轮箱内设有齿轮组；
所述轴三铝外壳内设有轴四电机减速器和轴五电机减速器，轴四电机减速器通过齿轮组的传动带动轴四空心轴转动，从而带动轴五套筒以轴四空心轴为轴心转动，轴五套筒内设有斜齿轮组；轴五电机减速器通过轴五联轴器连接并驱动轴五电机传动轴转动，喷枪头通过斜齿轮组连接轴五电机传动轴，轴五电机传动轴的转动带动喷枪头转动；
轴五套筒上设有末端波纹管接头，基座旁设有始端波纹管接头，始端波纹管接头通过电缆连接板连接，波纹管连通于始端波纹管接头和末端波纹管接头，末端波纹管接头内部连通于喷枪头。
进一步，所述轴三铝外壳上设有中间波纹管接头，基座、轴一外壳、轴二连杆和轴四空心轴上均设有用于定位波纹管的波纹管支架，波纹管连通于始端波纹管接头、中间波纹管接头和末端波纹管接头。
进一步，所述基座上方的外缘设有防尘罩安装座，防尘罩安装座固定吊装于厂房顶上。
进一步，所述基座上端面通过防坠落压块固定在厂房顶上。
进一步，所述轴一外壳转动的限位区间的两端设有轴一限位块，轴二连杆转动的限位区间的两端设有轴二限位块，轴三铝外壳转动的限位区间的两端设有轴三限位块。
进一步，所述齿轮箱朝向喷枪头一端设有密封轴承压盖，齿轮箱外设有齿轮箱盖，齿轮箱内的齿轮组包括小直齿轮和大直齿轮，小直齿轮连接于轴四电机减速器的输出轴，大直齿轮连接于轴五电机传动轴，小直齿轮和大直齿轮之间相互啮合，齿轮箱内，轴四空心轴和轴四套筒之间通过两个轴承连接，该两个轴承之间通过轴承套间隔。
进一步，所述轴四空心轴外固定连接有安全边缘开关。
进一步，所述安全边缘开关为橡胶板。
进一步，所述斜齿轮组包括相互啮合的小斜齿轮和大斜齿轮，小斜齿轮连接轴五电机传动轴，大斜齿轮连接喷枪头，小斜齿轮带动大斜齿轮转动，进而带动喷枪头转动。
进一步，所述喷枪头通过喷头固定板连接大斜齿轮。
相对于现有技术，本发明所述的新型的五轴喷砂机器人具有以下优势：①节省工时，生产效率高，提高经济效率；②提高喷砂作业的质量和精度，满足用户对表面处理技术的高要求；③改善工人劳动条件，减轻喷砂工人职业健康危害；④提高喷砂作业的自动化水平；
该机器人代替了人工喷砂作业，解决了喷砂效率低、质量差、人工健康安全以及喷砂作业自动化等问题；该机器人具有较高自由度，工作范围广，可完成多个角度及高度的喷砂，适用于普通及表面复杂工件的喷砂。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的左视图；
图3为图2中轴三组件至轴五组件的剖视图；
附图标记说明：
1-基座；2-防坠落压块；3-防护罩安装座；4-波纹管支架；5-轴一限位块；6-轴一外壳；7-轴二限位块；8-轴二连杆；10-轴三限位块；11-中间波纹管接头；12-齿轮箱盖；13-安全边缘开关；14-喷枪头；15-喷头固定板；16-轴五套筒；17-轴四空心轴；19-密封轴承压盖；20-轴四套筒；21-齿轮箱；22-轴三铝外壳；24-始端波纹管接头；25-电缆连接板；26-轴一电机减速器；27-轴二电机减速器；28-轴三电机减速器；29-轴四电机减速器；30-轴五电机减速器；31-轴五连轴器；32-小直齿轮；33-大直齿轮；34-轴承；35-小斜齿轮；36-轴承套；37-轴五电机传动轴；38-大斜齿轮；39-末端波纹管接头。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”等仅用于描述目的，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”等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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-3所示，一种新型的五轴喷砂机器人，包括机器人基座、轴一组件、轴二组件、轴三组件、轴四组件和轴五组件，机器人基座与外部固定元件进行连接，主要包括基座1、防坠落压块2、防护罩安装座3、波纹管支架4、始端波纹管接头24、电缆连接板25。如图1-2所示，设坐标轴xyz，坐标轴x为轴二连杆水平方向，坐标轴y为竖直方向，坐标轴z为与轴二连杆相互垂直的水平方向。
轴一组件包括轴一电机减速器26、轴一限位块5、轴一外壳6、轴二限位块7以及波纹管支架4。机器人基座通过驱动元件轴一电机减速器26与轴一组件进行连接。轴一关节运动范围为±40°。轴一关节沿着yz面转动。
轴二组件包括轴二电机减速器27、轴二连杆8、波纹管支架4。轴一组件通过轴二电机减速器26与轴二组件进行连接。轴二关节运动范围为±120°。轴二关节沿着xy面转动。
轴三组件包括轴三电机减速器28、轴三限位块10、中间波纹管接头11、轴三铝外壳22。轴二组件通过轴三电机减速器27与轴三组件进行连接。轴三关节运动范围为±120°。轴三关节沿着xy面转动。
轴四组件包括轴四电机减速器29、齿轮箱21、齿轮箱盖12、轴四套筒20、密封轴承压盖19、波纹管支架4、小直齿轮32、大直齿轮33、轴承34、轴承套36、轴四空心轴17、安全边缘开关13、轴五套筒16。轴三组件与轴四组件通过轴三铝外壳22、齿轮箱21的法兰面进行螺栓连接。轴四关节运动范围为±90°。轴四关节沿着yz面转动。
轴五组件包括轴五电机减速器30、轴五连轴器31、轴承34、轴五电机传动轴37、小斜齿轮35、大斜齿轮38、喷头固定板15、喷枪头14。轴四组件与轴五组件通过轴承34进行连接。轴五关节运动范围为±90°。轴五关节沿着xy面转动。
所述基座1上方的外缘设有防尘罩安装座3，防尘罩安装座3固定吊装于厂房顶上，防尘罩安装座3用于安装防尘罩。基座1上端面通过防坠落压块2固定在厂房顶上。防尘罩安装座3和基座互不接触。
所述基座1内设有轴一电机减速器26，轴一电机减速器26的输出轴连接并驱动轴一外壳6在限位区间内转动，轴一外壳6转动的限位区间的两端设有轴一限位块5。
轴一外壳6内的下方设有轴二电机减速器27，轴二电机减速器27的输出轴连接轴二连杆8的一端并驱动轴二连杆8在限位区间内转动，轴二连杆8转动的限位区间的两端设有轴二限位块7。
轴二连杆8的另一端内设有轴三电机减速器28，轴三电机减速器28的输出轴连接并驱动轴三铝外壳22在限位区间内转动，轴三铝外壳22转动的限位区间的两端设有轴三限位块10。
轴三铝外壳22的前端依次连接有轴四齿轮箱21、轴四套筒20、轴四空心轴17、轴五套筒16和喷枪头14，轴四空心轴17通过轴承34连接轴四套筒20，轴四空心轴17内通过轴承34连接有轴五电机传动轴37，齿轮箱21内设有齿轮组；
所述轴三铝外壳22内设有轴四电机减速器29和轴五电机减速器30，轴四电机减速器29通过齿轮组的传动带动轴四空心轴17转动，从而带动轴五套筒16以轴四空心轴17为轴心转动，轴五套筒16内设有斜齿轮组；轴五电机减速器30通过轴五联轴器31连接并驱动轴五电机传动轴37转动，喷枪头14通过斜齿轮组连接轴五电机传动轴37，轴五电机传动轴37的转动带动喷枪头14转动。
轴五套筒16上设有末端波纹管接头，基座旁设有始端波纹管接头，始端波纹管接头24通过电缆连接板25连接，轴三铝外壳22上设有中间波纹管接头11，基座1、轴一外壳6、轴二连杆8和轴四空心轴17上均设有用于定位波纹管的波纹管支架4，波纹管设有两段，分别连通于始端波纹管接头24、中间波纹管接头11和末端波纹管接头39之间。末端波纹管接头39内部连通于喷枪头14。始端波纹管接头24、中间波纹管接头11和末端波纹管接头39均为橡胶材料。
所述齿轮箱21朝向喷枪头14一端设有密封轴承压盖19，齿轮箱21外设有齿轮箱盖12，齿轮箱21内的齿轮组包括小直齿轮32和大直齿轮33，小直齿轮32连接于轴四电机减速器29的输出轴，大直齿轮33连接于轴五电机传动轴37，小直齿轮32和大直齿轮33之间相互啮合，齿轮箱21内，轴四空心轴17和轴四套筒20之间通过两个轴承34连接，该两个轴承34之间通过轴承套36间隔。
所述轴四空心轴17外固定连接有安全边缘开关13。安全边缘开关13为橡胶板。橡胶板设有两块，呈180°对称设于轴四空心轴17的两侧，在工作中起到防撞作用。
所述斜齿轮组包括相互啮合的小斜齿轮35和大斜齿轮38，小斜齿轮35连接轴五电机传动轴37，大斜齿轮38通过喷头固定板15连接喷枪头14，小斜齿轮35带动大斜齿轮38转动，进而带动喷枪头14转动。
本申请中波纹管支架4、波纹管接头可以设有若干个，并且可以设在本装置的任意符合波纹管布置要求的其他位置。
本申请中所述的轴二连杆8，其两端为可放置电机减速器的放置槽。轴二连杆8内设有水平通道，用于波纹管穿过，并在水平通道的末端设置波纹管支架4。该水平通道连通于轴二连杆8两端的放置槽。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种新型的五轴喷砂机器人，其特征在于：包括基座(1)、轴一外壳(6)、轴二连杆(8)、轴三铝外壳(22)、轴四空心轴(17)、轴五套筒(16)和喷枪头(14)；
所述基座(1)内设有轴一电机减速器(26)，轴一电机减速器(26)的输出轴连接并驱动轴一外壳(6)在限位区间内转动，轴一外壳(6)内的下方设有轴二电机减速器(27)，轴二电机减速器(27)的输出轴连接轴二连杆(8)的一端并驱动轴二连杆(8)在限位区间内转动，轴二连杆(8)的另一端内设有轴三电机减速器(28)，轴三电机减速器(28)的输出轴连接并驱动轴三铝外壳(22)在限位区间内转动，轴三铝外壳(22)的前端依次连接有轴四齿轮箱(21)、轴四套筒(20)、轴四空心轴(17)、轴五套筒(16)和喷枪头(14)，轴四空心轴(17)通过轴承(34)连接轴四套筒(20)，轴四空心轴(17)内通过轴承(34)连接有轴五电机传动轴(37)，齿轮箱(21)内设有齿轮组；
所述轴三铝外壳(22)内设有轴四电机减速器(29)和轴五电机减速器(30)，轴四电机减速器(29)通过齿轮组的传动带动轴四空心轴(17)转动，从而带动轴五套筒(16)以轴四空心轴(17)为轴心转动，轴五套筒(16)内设有斜齿轮组；轴五电机减速器(30)通过轴五联轴器(31)连接并驱动轴五电机传动轴(37)转动，喷枪头(14)通过斜齿轮组连接轴五电机传动轴(37)，轴五电机传动轴(37)的转动带动喷枪头(14)转动；
轴五套筒(16)上设有末端波纹管接头，基座旁设有始端波纹管接头，始端波纹管接头(24)通过电缆连接板(25)连接，波纹管连通于始端波纹管接头(24)和末端波纹管接头(39)，末端波纹管接头(39)内部连通于喷枪头(14)。
2.根据权利要求1所述的新型的五轴喷砂机器人，其特征在于：所述轴三铝外壳(22)上设有中间波纹管接头(11)，基座(1)、轴一外壳(6)、轴二连杆(8)和轴四空心轴(17)上均设有用于定位波纹管的波纹管支架(4)，波纹管设有两段，分别连通于始端波纹管接头(24)、中间波纹管接头(11)和末端波纹管接头(39)之间。
3.根据权利要求1所述的新型的五轴喷砂机器人，其特征在于：所述基座(1)上方的外缘设有防尘罩安装座(3)，防尘罩安装座(3)固定吊装于厂房顶上。
4.根据权利要求1所述的新型的五轴喷砂机器人，其特征在于：所述基座(1)上端面通过防坠落压块(2)固定在厂房顶上。
5.根据权利要求1所述的新型的五轴喷砂机器人，其特征在于：所述轴一外壳(6)转动的限位区间的两端设有轴一限位块(5)，轴二连杆(8)转动的限位区间的两端设有轴二限位块(7)，轴三铝外壳(22)转动的限位区间的两端设有轴三限位块(10)。
6.根据权利要求1所述的新型的五轴喷砂机器人，其特征在于：所述齿轮箱(21)朝向喷枪头(14)一端设有密封轴承压盖(19)，齿轮箱(21)外设有齿轮箱盖(12)，齿轮箱(21)内的齿轮组包括小直齿轮(32)和大直齿轮(33)，小直齿轮(32)连接于轴四电机减速器(29)的输出轴，大直齿轮(33)连接于轴五电机传动轴(37)，小直齿轮(32)和大直齿轮(33)之间相互啮合，齿轮箱(21)内，轴四空心轴(17)和轴四套筒(20)之间通过两个轴承(34)连接，该两个轴承(34)之间通过轴承套(36)间隔。
7.根据权利要求1所述的新型的五轴喷砂机器人，其特征在于：所述轴四空心轴(17)外固定连接有安全边缘开关(13)。
8.根据权利要求7所述的新型的五轴喷砂机器人，其特征在于：所述安全边缘开关(13)为橡胶板。
9.根据权利要求1所述的新型的五轴喷砂机器人，其特征在于：所述斜齿轮组包括相互啮合的小斜齿轮(35)和大斜齿轮(38)，小斜齿轮(35)连接轴五电机传动轴(37)，大斜齿轮(38)连接喷枪头(14)，小斜齿轮(35)带动大斜齿轮(38)转动，进而带动喷枪头(14)转动。
10.根据权利要求9所述的新型的五轴喷砂机器人，其特征在于：所述喷枪头(14)通过喷头固定板(15)连接大斜齿轮(38)。
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