CN108772228B - 工业用喷涂机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业用喷涂机器人，包括：基座；转盘；转杆；俯仰臂，其枢接于转杆的上端；喷嘴，其装设于俯仰臂的自由端；第一马达，其用于驱动转盘水平转动；第二马达，其用于驱动俯仰臂竖直转动；阻尼机构，其包括第一缸体、第一活塞以及活塞杆；活塞杆的第一端自第一缸体的第二端伸入至第一缸体中，第一活塞设置于活塞杆的第一端，第一活塞与第一缸体围成一个第一腔室以封装气体；其中：第一缸体的第一端与俯仰臂枢接，活塞杆的第二端与转杆枢接；当俯仰臂向下转动时，第一腔室内的气体通过第一活塞和活塞杆对俯仰臂施加阻尼；当俯仰臂向上转动时，第一腔室内的气体通过第一活塞以及活塞杆协助第一马达为俯仰臂的向上转动提供助力。

Description

工业用喷涂机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种用于工业用喷涂机器人。

背景技术

现有技术中的喷涂机器人通常包括：基座、转盘、转杆、俯仰臂、喷嘴以及两个马达。其中，基座固定于地基上，转盘可转动的设置于基座上，转杆竖直的固定于转盘上，俯仰臂可竖直转动的枢接于转杆的上端，喷嘴装设于俯仰臂的自由端，两个马达分别安装于基座与转盘之间以及俯仰臂与转杆之间，基座与转盘之间的马达用于驱动转盘转动以带动转杆以及俯仰臂水平转动，进而带动喷嘴水平运动，俯仰臂与转杆之间的马达用于驱动俯仰臂带动喷嘴进行上下运动。上述机器人用于喷涂筒状零部件的内壁，具体工作过程为：利用俯仰臂与转杆之间的马达驱动喷嘴在进行上下运动时进行喷涂，即，喷嘴进行一次竖直运动实现一列喷涂，当喷涂完一列时，利用基座与转盘之间马达驱动喷嘴转动一定水平角度再进行相邻列的喷涂，喷嘴转动的角度需满足所喷涂的相邻两列之间具有重叠部分以保持喷涂均匀，如此完成筒状零部件的喷涂。

对应一些精密筒状零部件而言，内壁的喷涂质量影响着零部件的装配精度以及使用寿命。因此，对内壁的喷涂质量要求较高。

在实际喷涂作业中，技术人员发现，使喷嘴仅在进行向下运动时进行喷射会使得内壁具有较好的喷涂质量，也就是说，马达在驱动喷嘴向上运动时，喷嘴不进行喷涂。为了提高喷涂质量并同时提高喷涂效率：在喷嘴上下运动的一个行程中，需使喷嘴以较小的速度向下运动，而使喷嘴以较大的速度向上运动(该运动过程无需进行喷涂，因此通过加速运动以缩短复位时间)。为此，在转杆与俯仰臂之间设置了阻尼机构，该阻尼机构包括缸体、设置于缸体内的弹簧、从缸体的第一端伸入的伸缩杆，缸体的第二端与俯仰臂枢接，伸缩的自由端与转杆枢接。如此，当马达驱动俯仰臂向下转动而使喷嘴向下运动时，缸体内的弹簧被压缩而对俯仰臂的向下转动施加了线性阻尼，这样使俯仰臂向下转动的速度减缓，进而使喷嘴以较小的速度向下运动，而当马达驱动俯仰臂向上运动时，缸体中的弹簧进行复位而与马达一起施力于俯仰臂而使俯仰臂以较大的速度向上转动，从而使喷嘴以较大的速度快速运动至上位以便再次转动一定角度后进行下一次喷涂。

然而，采用上述结构的阻尼机构却存在如下缺陷：

1、上述阻尼机构中的弹簧经过频繁的伸缩会出现疲劳失效，使得其使用寿命较短，需要经常更换，而由于弹簧封装于缸体中，更换时需要将整个阻尼机构从设备上拆卸，并同时需要拆卸伸缩杆，因此，导致更换弹簧的步骤及时间增加。

2、因弹簧不能改变预压缩量以及自身的弹性系数，导致：阻尼机构在俯仰臂向下运动为俯仰臂提供阻尼时，所提供的平均阻尼值不能进行调节。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的实施例提供了一种工业用喷涂机器人以及工业用喷涂机器人装配装置。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用的技术方案是：

一种工业用喷涂机器人，包括：

基座；

转盘，其可水平转动的设置于所述基座上；

转杆，其竖直的固定在所述转盘上；

俯仰臂，其枢接于所述转杆的上端；

喷嘴，其装设于所述俯仰臂的自由端，并朝向筒状零部件的内壁；

第一马达，其用于驱动所述转盘水平转动；

第二马达，其用于驱动所述俯仰臂竖直转动；

阻尼机构，其包括第一缸体、第一活塞以及活塞杆；所述活塞杆的第一端自所述第一缸体的第二端伸入至所述第一缸体中，所述第一活塞设置于所述活塞杆的第一端，所述第一活塞与第一缸体围成一个第一腔室以封装气体；其中：

所述第一缸体的第一端与所述俯仰臂枢接，所述活塞杆的第二端与所述转杆枢接；

当所述俯仰臂向下转动时，所述第一腔室内的气体通过第一活塞和活塞杆对所述俯仰臂施加阻尼；当所述俯仰臂向上转动时，所述第一腔室内的气体通过第一活塞以及活塞杆协助所述第一马达为所述俯仰臂的向上转动提供助力。

优选地，还包括调节机构；

所述调节机构还包括：

第二缸体，其伸入至所述第一腔室中并与所述第一缸体同轴设置，且与所述第一缸体围成一个与所述第一腔室连通的环形腔；所述第二缸体的第二端与所述第一腔室连通，其第一端敞口；

第二活塞，其设置于所述第二缸体中

弹簧，其位于所述第二缸体的第一端与所述第二活塞之间，其中：

所述活塞杆的第一端的端面开设收纳腔，以当所述第一活塞滑入所述环状腔中时，所述第二缸体同时能够伸入所述收纳腔。

优选地，所述第二缸体的第一端上装设有调整螺母，所述调整螺母用于推抵所述弹簧，其中：

所述调整螺母开设有通孔，所述通孔用于使所述第二缸体的第一端形成敞口状态。

优选地，第一缸体包括本体、设置于所述本体的第一端的第一端盖以及设置于所述本体的第二端的第二端盖；所述第二缸体固定于所述第一端盖上。

优选地，所述第一缸体的第一端设置有第一枢接部，所述活塞杆的第二端设置有第二枢接部；其中：

所述第一枢接部包括两个第一枢接耳以及穿设两个所述第一枢接耳的第一销轴；

所述第二枢接部包括两个第二枢接耳以及穿设两个所述第二枢接耳的第二销轴。

与现有技术相比，本发明公开的工业用喷涂机器人的有益效果是：本发明中的阻尼机构中的封装的气体在反复频繁使用后不会出现失效，从而使提高了阻尼机构的使用寿命，减少了更换阻尼机构或维修阻尼机构的频率。

附图说明

图1为本发明的实施例所提供的工业用喷涂机器人的结构示意图。

图2为本发明的实施例所提供的工业用喷涂机器人中阻尼机构的结构示意图(对应于俯仰臂转至上位时)。

图3为图2的局部A的放大视图。

图4为本发明的实施例所提供的工业用喷涂机器人中阻尼机构的结构示意图(对应于俯仰臂转至中位时)。

图5为本发明的实施例所提供的工业用喷涂机器人中阻尼机构的结构示意图(对应于俯仰臂转至下位时)。

图中：

100-阻尼机构；200-基座；300-转盘；400-转杆；500-俯仰臂；600-喷嘴；10-第一缸体；11-本体；111-第一腔室；112-环形腔；12-第一端盖；13-第二端盖；20-活塞杆；21-收纳腔；30-第一活塞；40-调节机构；41-第二缸体；42-第二活塞；43-第二腔室；44-通孔；45-调节弹簧；46-调整螺母；461-通孔；47-单向阀；50-第一枢接部；51-第一枢接耳；52-第一销轴；60-第二枢接部；61-第二枢接耳；62-第二销轴。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

如图1至5所示，本发明的实施例公开一种工业用喷涂机器人，该喷涂机器人用于向筒状零部件(未示出)的内壁进行喷涂作业。该喷涂机器人包括基座200、转盘300、转杆400、俯仰臂500、喷嘴600、第一马达、第二马达以及阻尼机构100。基座200被固定于地基上，转盘300可转动的设置于基座200上；第一马达(未示出)设置于转盘300与基座200之间以用于驱动转盘300水平转动；转杆400竖直的固定在转盘300上以能够随转盘300转动；俯仰臂500枢接于转杆400的上端，第二马达设置于转杆400与俯仰臂500的枢接处以用于驱动俯仰臂500竖直转动(向下转动或向上转动)。阻尼机构100包括第一缸体10、第一活塞30以及活塞杆20。第一缸体10包括筒状的本体11、分别扣设于本体11的第一端的第一端盖12以及第二端的第二端盖13；第二端盖13上设置有第一枢接部50，该第一枢接部50包括设置于第二端盖13上的相对设置的两个第一枢接耳51以及穿设两个第一枢接耳51的第一销轴52，该第一枢接耳51以及第一销轴52与俯仰臂500进行配合以实现第一缸体10与俯仰臂500的枢接；活塞杆20的第一端自本体11的第二端伸入至本体11中。第一活塞30设置于活塞杆20的第一端。如此，本体11、第一端盖12以及第一活塞30围成了一个第一腔室111，该第一腔室111内封装有气体。活塞杆20的第二端设置有第二枢接部60，该第二枢接部60包括设置于活塞杆20上的两个第二枢接耳61，两个第一枢接上穿设有第二销轴62，两个第二枢接耳61以及第二销轴62与转杆400进行枢接配合以实现活塞杆20与转杆400的枢接。如此，阻尼机构100的两端分别连接于转杆400与俯仰臂500上并分别与两者实现枢接。

应该说明的是：本发明的喷涂机器人与背景技术中提及的现有技术中的喷涂机器人的工作过程基本一致，在此不再详细说明。

现在对本发明中的阻尼机构100的工作过程进行说明。

当需要使喷嘴600向下运动时(根据背景技术已知，喷嘴600在向下运动过程中进行喷涂作业，此时，需使喷嘴600以较低的速度向下运动)，第二马达驱动俯仰臂500向下转动，这时，活塞杆20回缩，使得第一活塞30朝第一缸体10的第一端方向滑动，从而使第一腔室111内的气体被压缩，压缩的气体对第一活塞30产生反作用力，该反作用力使得阻尼机构100实现对俯仰臂500施加阻尼，从而使俯仰臂500以较低转速转动，进而使喷嘴600以较低速度向下运动，从而符合喷涂作业要求。

当喷嘴600运动至下位而需要返回上位进行再次喷涂时，第二马达反向驱动俯仰臂500以使俯仰臂500向上转动，由于第一腔室111内的气体对第一活塞30具有一定的反作用力，从而使得第一腔室111内的气体协助第二马达而使俯仰臂500以较高速度向上转动，从而使喷嘴600以较高速度向上运动，以快速运动至上位。

本发明的喷涂机器人中阻尼机构100利用封装的气体实现对俯仰臂500施加阻尼或协助第二马达而使俯仰臂500快速回转(向上转动)的作用相比于现有技术中利用弹簧向俯仰臂500施加阻尼或使俯仰臂500快速回转的作用的好处在于：本发明中的阻尼机构100中的封装的气体在反复频繁使用后不会出现失效，从而使提高了阻尼机构100的使用寿命，减少了更换阻尼机构100或维修阻尼机构100的频率。

在本发明的一个优选实施例中，喷涂机器人还包括调节机构40。该调节机构40包括第二缸体41、第二活塞42以及调节弹簧45。其中，第二缸体41的第一端装设于第一端盖12的内侧，且第二缸体41伸入至第一腔室111中，并且第二缸体41与第一缸体10同轴设置以围成一个环形腔112；第二缸体41的第二端开设通孔44以与第一腔室111连通，第二活塞42设置于第二缸体41中，第二活塞42与第二缸体41的第二端围成第二腔室43(也就是说，第一腔室111内存在第二腔室43)，第二缸体41的第一端敞口，且第二缸体41的第一端旋入有调整螺母46，调节弹簧45设置于调整螺母46与第二活塞42之间，调整螺母46中部开设有轴向贯通的通孔461，以使靠近第二缸体41的第一端的腔室与外部大气连通。并且，活塞杆20的第一端的端面开设收纳腔21，以当第一活塞30滑入环状腔中时，第二缸体41同时能够伸入收纳腔21，且收纳腔21的腔壁与第二缸体41的外壁形成间隙。

在介绍上述实施例的优势之前，首先介绍一下利用气体的作用力代替现有技术中的弹簧所存在的缺点(当然，上文已清楚说明，利用气体作用力代替弹簧的优势)。

应该理解，第一活塞30使得第一腔室111内的容积较小而使得气体压力增大，如此能够为俯仰臂500提供阻尼，然而，气体压力的增大与第一活塞30的位移呈非线性关系，甚至是：第一活塞30仅朝第一缸体10的第一端移动了较小的距离便使得气体的压力极大的升高，甚至升高到第二马达无法克服阻尼机构100所提供的阻尼，进而使得俯仰臂500还没有转动至下位时便不能够继续再转动，简而言之，利用气体代替弹簧会使得活塞杆20的位移减小，从而限制了俯仰臂500的转动角度。导致这个问题的原因是：第一活塞30的单位位移与第一腔室111的容积变化之比较大。

而上述实施例解决了上述问题且获得较好的有益效果，其原因在于：

在俯仰臂500从上位开始向下转动一段的过程中，如图2所示，在该过程中，第一活塞30尚未进入环形腔112中，此时，由于第一腔室111与第二腔室43通过通孔44连通，当第一活塞30朝第一端滑动时，第一腔室111内的气体以及第二腔室43内的气体同时被压缩且压力增大，这样第二腔室43内的气体推抵第二活塞42朝第一端滑动，调节弹簧45的压缩量增大，而使得第二腔室43内的容积增大，从而能够在一定程度上弥补第一腔室111因第一活塞30朝第一端滑动而造成的容积的减小，从而在一定程度上降低了第一活塞30的单位位移与第一腔室111的容积变化之间的比值，并且通过调整调节弹簧45的施力情况(例如通过改变调节弹簧45的预压缩量或者改变调节弹簧45的弹性系数)能够改变第二活塞42朝第一端的滑动量，从而能够调节第一活塞30的单位位移与第一腔室111的容积变化之间的比值。

在俯仰臂500向下转动至中位并继续向下转动的过程中，如图4和图5所示，第一活塞30滑入环形腔112中。第一活塞30滑入环形腔112使得第一活塞30的单位位移与第一腔室111的容积变化之间的比值进一步降低，其原因在于：在容纳相同体积且相同压力的条件下，环形腔112相对于柱状腔需要更长的轴向尺寸，也就是说，与柱状腔相比，当第一活塞30滑动单位位移时，环形腔112的容积改变量远小于柱状腔，这样降低了第二活塞42滑动导致的气体压力以及对第二活塞42的反作用力的增加程度。此外，第二缸体41中的第二活塞42因气体压力增大而继续向第一端滑动进而也在一定程度上降低气体压力以及该压力对第二活塞42的反作用力的增加程度。

综上所述，上述实施例设置有调节机构40的阻尼机构100能够使：俯仰臂500从上位转动至下位的过程中，阻尼机构100对俯仰臂500施加的阻尼不会产生极大的增加，也就是说，俯仰臂500在处于下位时所受到的阻尼与俯仰臂500在处于上位时所受到的阻尼之差因受到调节机构40的影响而减小，从而克服了利用气体受压而提供阻尼所带来的缺陷。

此外，上述结构的阻尼机构100还具有如下优势：

1、通过旋转调整螺母46，能够改变调节弹簧45的预压缩量，从而能够改变第一腔室111以及第二腔室43内的气体的压力，从而能够改变阻尼机构100施加于俯仰臂500的平均阻尼。

2、调节弹簧45并没有封装于第一缸体10中，而是设置于第二缸体41中，如此，当弹簧因频繁伸缩失效时，并不需要将整个阻尼机构100拆卸下来，而仅需要将调整螺母46拆卸，调节弹簧45能够方便的从第二缸体41的第二端取出，然后进行更换即可，从而降低了维修更换成本和时间。

3、本发明的阻尼机构100综合利用气体频繁压缩的可靠性以及弹簧线性施力特性，一方面提高了阻尼机构100的可维修性和可更换性，另一方面提高了阻尼机构100施加阻尼的合理性(阻尼变化范围较小应视为阻尼施加较为合理)。

在发明的一个优选实施例中，如图2并结合图3所示，在第二活塞42上装设有单向阀47，该单向阀47的进口与外部连通，出口与第二腔室43连通，如此可通过充气装置向第二腔室43以及第一腔室111充气，从而能够补偿气体泄露以及调节气体量。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种工业用喷涂机器人，其特征在于，包括：

基座；

转盘，其可水平转动的设置于所述基座上；

转杆，其竖直的固定在所述转盘上；

俯仰臂，其枢接于所述转杆的上端；

喷嘴，其装设于所述俯仰臂的自由端，并朝向筒状零部件的内壁；

第一马达，其用于驱动所述转盘水平转动；

第二马达，其用于驱动所述俯仰臂竖直转动；

阻尼机构，其包括第一缸体、第一活塞以及活塞杆；所述活塞杆的第一端自所述第一缸体的第二端伸入至所述第一缸体中，所述第一活塞设置于所述活塞杆的第一端，所述第一活塞与第一缸体围成一个第一腔室以封装气体；其中：

所述第一缸体的第一端与所述俯仰臂枢接，所述活塞杆的第二端与所述转杆枢接；

当所述俯仰臂向下转动时，所述第一腔室内的气体通过第一活塞和活塞杆对所述俯仰臂施加阻尼；当所述俯仰臂向上转动时，所述第一腔室内的气体通过第一活塞以及活塞杆协助所述第一马达为所述俯仰臂的向上转动提供助力；

还包括调节机构；

所述调节机构还包括：

第二缸体，其伸入至所述第一腔室中并与所述第一缸体同轴设置，且与所述第一缸体围成一个与所述第一腔室连通的环形腔；所述第二缸体的第二端与所述第一腔室连通，其第一端敞口；

第二活塞，其设置于所述第二缸体中

弹簧，其位于所述第二缸体的第一端与所述第二活塞之间，其中：

所述活塞杆的第一端的端面开设收纳腔，以当所述第一活塞滑入所述环形腔中时，所述第二缸体同时能够伸入所述收纳腔。

2.根据权利要求1所述的工业用喷涂机器人，其特征在于，所述第二缸体的第一端上装设有调整螺母，所述调整螺母用于推抵所述弹簧，其中：

所述调整螺母开设有通孔，所述通孔用于使所述第二缸体的第一端形成敞口状态。

3.根据权利要求1所述的工业用喷涂机器人，其特征在于，第一缸体包括本体、设置于所述本体的第一端的第一端盖以及设置于所述本体的第二端的第二端盖；所述第二缸体固定于所述第一端盖上。

4.根据权利要求1所述的工业用喷涂机器人，其特征在于，所述第一缸体的第一端设置有第一枢接部，所述活塞杆的第二端设置有第二枢接部；其中：

所述第一枢接部包括两个第一枢接耳以及穿设两个所述第一枢接耳的第一销轴；

所述第二枢接部包括两个第二枢接耳以及穿设两个所述第二枢接耳的第二销轴。