CN111111976B - 一种面向大型装备表面喷涂的机器人升降云台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向大型装备表面喷涂的机器人升降云台，包括相互连接且形成一体结构的驱动机构、传动机构以及伸缩筒组件，驱动机构提供的旋转运动经传动机构输出成直线运动后带动伸缩筒组件进行升降自由度的调节。由上述技术方案可知，本发明结构紧凑，运动精确稳定，升降距离大，通过调整减速比，可使运动平稳。

Description

一种面向大型装备表面喷涂的机器人升降云台

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种面向大型装备表面喷涂的机器人升降云台。

背景技术

相对于传统的人工喷涂来说，机器喷涂具有喷涂质量高、喷头运动速度稳定可控、涂料流量精确稳定、可有效控制涂层厚度均匀一致、生产效率高等优点；同时喷涂机器人可以通过调用不同的控制程序来响应不同部件表面形状变化，且无需改变生产线，可以满足现代工厂的灵活制造需求；喷涂机器人还可以通过精确控制喷枪与工件的角度、距离来控制涂料喷出有效范围，提高了喷涂效率和合格率等，为生产优质飞机或其他大型装备表面奠定了技术基础。但目前普遍存在的问题是：由于大型装备体积太大，采用人工喷涂费时费力，对工人的经验、操作要求也极高；除此之外，国内已有的喷涂机器人，人机交互和可视化较差，系统的稳定性不是很好，传动精度较低，喷涂质量不理想。如：一种两级自动升降喷涂装置的发明专利（CN110185241A），仅适用于一些室内装修场合，两级的升降功能无法满足一些大型装备的喷涂要求；喷涂机器人升降机构及升降移动装置的实用新型专利（CN208686029U），采用连杆机构进行升降，无法满足大跨度的升降，而且升降的距离速度难以精准控制；一种可升降喷涂装置的实用新型专利（CN205659841U），采用链传动进行升降，链传动机构易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不利于高质量喷涂作业。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向大型装备表面喷涂的机器人升降云台，该升降云台可进行稳定精准地升降。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括相互连接且形成一体结构的驱动机构、传动机构以及伸缩筒组件，所述的伸缩筒组件包括由外向内依次嵌套且两两之间形成滑动配合的第一筒体、第二筒体、第三筒体、第四筒体及第五筒体，上述各筒体均为空心柱状体且各筒体的顶部均设有盖板，所述的第一筒体与桁车相连，所述的第五筒体与喷涂机械臂相连；所述的驱动机构固定在第一筒体的盖板上，所述的驱动机构包括驱动电机以及与驱动电机输出端相连的驱动齿轮；

所述的传动机构整体设置在伸缩筒组件的内部，包括与驱动机构相连的第一传动组件、与第一传动组件相连的第二传动组件以及与第二传动组件相连的第三传动组件，所述的第一传动组件及第三传动组件分别沿驱动机构的周向均匀间隔布置两组，所述的第二传动组件设置一组且位于驱动机构的正下方，两组所述的第一传动组件均包括自上向下依次贯穿第一筒体至第五筒体盖板的第一丝杠，所述的第一丝杠与第一筒体及第二筒体形成转动配合，且第一丝杠上还设有第一输入齿轮及与第一输出齿轮；所述的第二传动组件包括自上向下依次贯穿第二筒体至第五筒体盖板的第二丝杠，所述的第二丝杠上套设有中空丝杠，所述的第二丝杠与第二筒体、第三筒体形成转动配合，所述的中空丝杠与第四筒体形成转动配合，所述的第二丝杠上设有第二输入齿轮，所述的中空丝杠上设有第二输出齿轮；两组所述的第三传动组件均包括自上向下依次贯穿第四筒体及第五筒体的第三丝杠，所述的第三丝杠与第四筒体形成转动配合，且第三丝杠上设有第三输入齿轮，所述的第三丝杠上还设有与第五筒体固连的第五螺母，其中：驱动齿轮分别与两组第一传动组件中的第一输入齿轮相啮合，两组第一传动组件中的第一输出齿轮分别与第二输入齿轮相啮合，第二输出齿轮分别与两组第三传动组件中的第三输入齿轮相啮合，驱动机构提供的旋转运动经传动机构输出成直线运动后带动伸缩筒组件进行升降自由度的调节。

所述的第二丝杠上分别设有与第二筒体的盖板及第三筒体的盖板配合连接的第三圆锥滚子轴承及第四圆锥滚子轴承，所述的第三圆锥滚子轴承与第四圆锥滚子轴承之间设有相配合的第五防撞器及第六防撞器，所述的第五防撞器设置在第二丝杠的轴肩处且与第二丝杠通过第四键连接，所述的第三圆锥滚子轴承与第五防撞器之间设有限定第三圆锥滚子轴承轴向位置的套筒，所述的第二丝杠上还设有与其形成螺纹配合的第三螺母，所述的第四圆锥滚子轴承固定在第三螺母的轴肩处，且第六防撞器与第三螺母的顶部通过螺钉连接；

所述第三螺母下方的第二丝杠上还套设有中空丝杠，所述的中空丝杠上设有与其螺纹配合的第四螺母，所述第四螺母的轴肩处设有与第四筒体的盖板相配合的第一推力球轴承，所述的第四螺母与第三螺母之间设有相配合的双层防撞器及第七防撞器，所述的双层防撞器分别通过螺钉与第三螺母及中空丝杠连接，所述的第七防撞器与第四螺母的顶部通过螺钉连接。

所述的驱动机构还包括与第一筒体的盖板通过螺钉连接的减速器，所述的减速器用以连接驱动电机及驱动齿轮的传动轴，所述的传动轴与驱动齿轮通过键连接，且传动轴的内部设有螺纹，所述的驱动齿轮位于第一筒体内，且驱动齿轮的外端设有压紧垫片及与传动轴内部的螺纹相配合的压紧螺钉。

所述第一丝杠的顶端通过螺钉固定有第一丝杠法兰，第一丝杠的底端通过螺钉固定有第一防撞器，所述的第一输入齿轮与第一输出齿轮之间设有相互配合的第二防撞器与第三防撞器，所述的第二防撞器与第一输入齿轮均通过第一键与第一丝杠连接，且第二防撞器位于第一丝杠的轴肩处，所述的第三防撞器与第一输出齿轮通过螺钉连接，所述的第一丝杠法兰与第一输入齿轮之间设有与第一筒体的盖板配合连接的第一圆锥滚子轴承及第一角接触球轴承，所述的第一圆锥滚子轴承及第一角接触球轴承与第一丝杠过盈配合，所述的第一角接触球轴承与第一输入齿轮之间设有限定第一输入齿轮轴向位置的第一定位环，所述的第一定位环与第一丝杠过渡配合，所述的第一丝杠上还设有与第一丝杠螺纹连接的第一螺母及第二螺母，所述的第一螺母与第二螺母之间设有分别与两者螺钉连接的第二定位环，所述的第一输出齿轮设置在第一螺母上且与第一螺母通过第二键连接，所述第一螺母的轴肩处设有第一深沟球轴承，所述第二螺母的轴肩处设有第二圆锥滚子轴承，所述的第一深沟球轴承与第二圆锥滚子轴承分别与第二筒体的盖板配合连接，所述第二螺母的底部设有与第二螺母螺钉连接的第四防撞器，所述的第一螺母、第一输出齿轮、第三防撞器、第二定位环、第二螺母、第四防撞器整体联动，所述的第一输入齿轮及第一输出齿轮均位于第一筒体内。

所述的第二输入齿轮通过第一连接环固定在第二丝杠的顶端，所述第二输入齿轮的齿轮轴与第一连接环螺钉连接，所述的第一连接环与第二丝杠的顶端螺钉连接，所述的第二输入齿轮与其齿轮轴通过第三键连接，所述第二输入齿轮的齿轮轴的顶端设有与其螺钉连接的齿轮挡环，所述第二丝杠的底端呈阶梯状且分别自上向下固定有第十防撞器、第二深沟球轴承及第一止动螺母，所述的第十防撞器与第二丝杠通过螺钉连接，所述的第一止动螺母用于限定第二深沟球轴承的轴向位置。

所述的第二输出齿轮设置在中空丝杠上且位于第四螺母的下方，所述的第二输出齿轮与第四螺母之间设有第八防撞器及第二连接环，所述的第八防撞器通过螺钉与第四螺母连接，所述的第二连接环分别通过螺钉与第八防撞器及第二输出齿轮连接，所述中空丝杠的底部设有第九防撞器。

所述的第三丝杠上呈上下方向布置有第二推力球轴承、第三深沟球轴承、第三输入齿轮和第五螺母，所述的第二推力球轴承、第三深沟球轴承与第四筒体的盖板配合连接，所述第二推力球轴承的上方设有第一挡圈和第二止动螺母，所述第三深沟球轴承的上方设有第三止动螺母，所述的第三止动螺母设置在第三丝杠的轴肩处，所述第三深沟球轴承与第三输入齿轮之间设有限定第三输入齿轮轴向位置的第二挡圈，所述的第三输入齿轮与第五螺母之间设有相配合的第十一防撞器及第十二防撞器，所述的第三输入齿轮及第十一防撞器均通过第五键与第三丝杠连接，所述的第十二防撞器及第五螺母分别位于第五筒体盖板的上下方，且第十二防撞器、第五筒体的盖板及第五螺母通过螺钉固连实现联动。

所述第五筒体、第四筒体、第三筒体、第二筒体的外壁上分别沿其高度方向分别设有第一滑轨、第二滑轨、第三滑轨及第四滑轨，所述第四筒体、第三筒体、第二筒体、第一筒体的内壁在靠近底部的位置分别设有第一滑块、第二滑块、第三滑块及第四滑块，所述的第一滑块、第二滑块、第三滑块、第四滑块分别与第一滑轨、第二滑轨、第三滑轨、第四滑轨形成滑动配合。

所述的第一滑轨、第二滑轨、第三滑轨及第四滑轨分别沿各筒体的周向均匀间隔布置三组，且第一滑轨、第二滑轨、第三滑轨及第四滑轨的长度分别与各筒体的高度相吻合。

本发明的有益效果在于：1）本发明结构紧凑，运动精确，能够以一个电机驱动云台在8米的跨度内升降，升降距离大；2）本发明通过调整好减速比，可以使得机械臂运动平稳；3）本发明通过导轨与滑块的移动副实现升降运动作业；4）本发明具有一个方向的移动自由度，多采用丝杠螺母副传动，结构稳定、噪声低、传递效率高；5）本发明可配合一套控制方法对大型装备表面进行高质量喷涂作业。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明伸缩筒组件的主视图。

图3是本发明的仰视方向的立体结构示意图。

图4是本发明驱动机构的结构示意图。

图5是本发明收缩状态的内部结构示意图。

图6是图5的A-A剖视图。

图7是本发明伸出状态的内部结构示意图。

图8是图7的B-B剖视图。

图9是本发明驱动机构与传动机构的立体结构示意图。

图10是本发明第一传动组件的结构示意图。

图11是本发明第二传动组件的结构示意图。

图12是本发明第三传动组件的结构示意图。

图13是本发明第一传动组件处于收缩状态时的内部结构示意图。

图14是本发明第二传动组件处于收缩状态时的内部结构示意图。

图15是本发明第三传动组件处于收缩状态时的内部结构示意图。

图16是第一盖板的结构示意图。

图17是第二盖板的结构示意图。

图18是第三盖板的结构示意图。

图19是第四盖板的结构示意图。

图20是第五盖板的结构示意图。

上述附图中的标记为：

第一筒体11、第四滑块111、第二筒体12、第四滑轨121、第三滑块122、第三筒体13、第三滑轨131、第二滑块132、第四筒体14、第二滑轨141、第一滑块142、第五筒体15、第一滑轨151、第一盖板11A、第二盖板12A、第三盖板13A、第四盖板14A、第五盖板15A、驱动电机21、驱动齿轮22、减速器23、传动轴24、第一传动组件3、第一丝杠301、第一输入齿轮302、第一输出齿轮303、第一丝杠法兰304、第一防撞器305、第二防撞器306、第三防撞器307、第一圆锥滚子轴承308、第一角接触球轴承309、第一定位环310、第一螺母311、第二螺母312、第二定位环313、第一深沟球轴承314、第二圆锥滚子轴承315、第四防撞器316、第二传动组件4、第二丝杠401、第二输入齿轮402、第二输出齿轮403、第一连接环404、第二输入齿轮的齿轮轴405、齿轮挡环406、第十防撞器407、第二深沟球轴承408、第一止动螺母409、第三圆锥滚子轴承410、第四圆锥滚子轴承411、第五防撞器412、第六防撞器413、套筒414、第三螺母415、中空丝杠416、第四螺母417、第一推力球轴承418、双层防撞器419、第七防撞器420、第八防撞器421、第二连接环422、第九防撞器423、第三传动组件5、第三丝杠501、第三输入齿轮502、第五螺母503、第二推力球轴承504、第三深沟球轴承505、第一挡圈506、第二止动螺母507、第三止动螺母508、第二挡圈509、第十一防撞器510、第十二防撞器511。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1、图2、图3所示的一种面向大型装备表面喷涂的机器人升降云台，包括相互连接且形成一体结构的驱动机构、传动机构以及伸缩筒组件，驱动机构提供的旋转运动经传动机构输出成直线运动后带动伸缩筒组件进行升降自由度的调节，也就是驱动机构负责提供动力，传动机构负责传递动力，转化运动形式，将旋转运动转化为直线运动，伸缩筒组件与传动机构相连接，完成最后的升降作业。

进一步的，伸缩筒组件包括由外向内依次嵌套且两两之间形成滑动配合的第一筒体11、第二筒体12、第三筒体13、第四筒体14及第五筒体15，上述各筒体均为空心柱状体且各筒体的顶部均设有盖板，第一筒体11与桁车相连，第五筒体15与喷涂机械臂相连进行喷涂作业。具体地说，即第一筒体11、第二筒体12、第三筒体13、第四筒体14及第五筒体15的顶部分别设有与各筒体一体成型的第一盖板11A、第二盖板12A、第三盖板13A、第四盖板14A及第五盖板15A，如图16～图20所示，各盖板上分别设有与传动机构相配合的孔洞。本实施例中，第一筒体11、第二筒体12、第三筒体13、第四筒体14及第五筒体15均为空心的六边形筒体，第一盖板11A为圆形盖板，其余盖板均为六边形的盖板。

进一步的，第五筒体15、第四筒体14、第三筒体13、第二筒体12的外壁上分别沿其高度方向分别设有第一滑轨151、第二滑轨141、第三滑轨131及第四滑轨121，第四筒体14、第三筒体13、第二筒体12、第一筒体11的内壁在靠近底部的位置分别设有第一滑块142、第二滑块132、第三滑块122及第四滑块111，第一滑块142、第二滑块132、第三滑块122、第四滑块111分别与第一滑轨151、第二滑轨141、第三滑轨131、第四滑轨121形成滑动配合。更进一步的，第一滑轨151、第二滑轨141、第三滑轨131、第四滑轨121分别沿各筒体的周向均匀间隔布置三组，且第一滑轨151、第二滑轨141、第三滑轨131、第四滑轨121的长度分别与各筒体的高度相吻合。

进一步的，如图4所示，驱动机构固定在第一筒体11上，即固定在第一盖板11A上，驱动机构包括驱动电机21以及与驱动电机21输出端相连的驱动齿轮22；驱动机构还包括与第一筒体11的盖板通过螺钉连接的减速器23，减速器23用以连接驱动电机21及驱动齿轮的传动轴24，传动轴24与驱动齿轮22通过键连接，且传动轴24的内部设有螺纹，驱动齿轮22位于第一筒体11内，且驱动齿轮22的外端设有压紧垫片及与传动轴24内部的螺纹相配合的压紧螺钉。即驱动电机21与减速器23通过螺钉相连，减速器23通过螺钉与第一筒体11的盖板连接，第一筒体11同时与桁车相连，减速器23与传动轴24相连，传动轴24和驱动齿轮22通过键连接，传动轴24内部有螺纹，驱动齿轮22外端通过压紧垫片和螺钉锁紧，螺钉直接旋入传动轴24内部的螺纹中提供压紧力。

进一步的，如图5～图9所示，传动机构整体设置在伸缩筒组件的内部，包括与驱动机构相连的第一传动组件3、与第一传动组件3相连的第二传动组件4以及与第二传动组件4相连的第三传动组件5，第一传动组件3及第三传动组件5分别沿驱动机构的周向均匀间隔布置两组，第二传动组件4设置一组且位于驱动机构的正下方。

具体的，如图10、图13所示，两组第一传动组件3均包括自上向下依次贯穿第一筒体11至第五筒体15盖板的第一丝杠301，即第一丝杠301从上向下依次垂直贯穿第一盖板11A至第五盖板15A,第一丝杠301与第一筒体11及第二筒体12形成转动配合，且第一丝杠301上还设有第一输入齿轮302及与第一输出齿轮303；更为具体的，第一丝杠301的顶端通过螺钉固定有第一丝杠法兰304，第一丝杠301的底端通过螺钉固定有第一防撞器305，第一输入齿轮302与第一输出齿轮303之间设有相互配合的第二防撞器306与第三防撞器307，第二防撞器306与第一输入齿轮303均通过第一键与第一丝杠301连接，且第二防撞器306位于第一丝杠301的轴肩处，第三防撞器307与第一输出齿轮303通过螺钉连接，第一丝杠法兰304与第一输入齿轮302之间设有与第一筒体11的盖板配合连接的第一圆锥滚子轴承308及第一角接触球轴承309，第一圆锥滚子轴承308及第一角接触球轴承309与第一丝杠301过盈配合，第一角接触球轴承309与第一输入齿轮302之间设有限定第一输入齿轮302轴向位置的第一定位环310，第一定位环310与第一丝杠301过渡配合，第一丝杠301上还设有与第一丝杠301螺纹连接的第一螺母311及第二螺母312，第一螺母311与第二螺母312之间设有分别与两者螺钉连接的第二定位环313，第一输出齿轮303设置在第一螺母311上且与第一螺母311通过第二键连接，第一螺母311的轴肩处设有第一深沟球轴承314，第二螺母312的轴肩处设有第二圆锥滚子轴承315，第一深沟球轴承314与第二圆锥滚子轴承315分别与第二筒体12的盖板配合连接，第二螺母312的底部设有与第二螺母312螺钉连接的第四防撞器316，第一螺母311、第一输出齿轮303、第三防撞器307、第二定位环313、第二螺母312、第四防撞器316整体联动，第一输入齿轮302及第一输出齿轮303均位于第一筒体11内。

进一步的，如图11、图14所示，第二传动组件4包括自上向下依次贯穿第二筒体12至第五筒体15盖板的第二丝杠401，即第二丝杠401从上向下依次垂直贯穿第二盖板12A至第五盖板15A，第二丝杠401上套设有中空丝杠416，第二丝杠401与第二筒体12、第三筒体13形成转动配合，中空丝杠416与第四筒体14形成转动配合，第二丝杠401上设有第二输入齿轮402，中空丝杠上设有第二输出齿轮403；更为具体的，第二输入齿轮402通过第一连接环404固定在第二丝杠401的顶端，第二输入齿轮的齿轮轴405与第一连接环404螺钉连接，第一连接环404与第二丝杠401的顶端螺钉连接，第二输入齿轮402与其齿轮轴通过第三键连接，第二输入齿轮的齿轮轴405的顶端设有与其螺钉连接的齿轮挡环406，第二丝杠401的底端呈阶梯状且分别自上向下固定有第十防撞器407、第二深沟球轴承408及第一止动螺母409，第十防撞器407与第二丝杠401通过螺钉连接，第一止动螺母409用于限定第二深沟球轴承408的轴向位置；

第二丝杠401上分别设有与第二筒体12的盖板及第三筒体13的盖板配合连接的第三圆锥滚子轴承410及第四圆锥滚子轴承411，第三圆锥滚子轴承410与第四圆锥滚子轴承411之间设有相配合的第五防撞器412及第六防撞器413，第五防撞器412设置在第二丝杠401的轴肩处且与第二丝杠401通过第四键连接，第三圆锥滚子轴承410与第五防撞器412之间设有限定第三圆锥滚子轴承410轴向位置的套筒414，第二丝杠401上还设有与其形成螺纹配合的第三螺母415，第四圆锥滚子轴承411固定在第三螺母415的轴肩处，且第六防撞器413与第三螺母415的顶部通过螺钉连接；

第三螺母415下方的第二丝杠401上还套设有中空丝杠416，中空丝杠416上设有与其螺纹配合的第四螺母417，第四螺母417的轴肩处设有与第四筒体14的盖板相配合的第一推力球轴承418，第四螺母417与第三螺母415之间设有相配合的双层防撞器419及第七防撞器420，双层防撞器419分别通过螺钉与第三螺母415及中空丝杠416连接，第七防撞器420与第四螺母417的顶部通过螺钉连接；

第二输出齿轮403设置在中空丝杠416上且位于第四螺母417的下方，第二输出齿轮403与第四螺母417之间设有第八防撞器421及第二连接环422，第八防撞器421通过螺钉与第四螺母417连接，第二连接环422分别通过螺钉与第八防撞器421及第二输出齿轮403连接，中空丝杠416的底部设有第九防撞器423；第四筒体14、第四螺母417及第二连接环422配合连接形成联动，第二输出齿轮403位于第四筒体14内，第二输入齿轮402位于第一筒体11内。

具体的，如图12、图15所示，两组第三传动组件5均包括自上向下依次贯穿第四筒体14及第五筒体15的第三丝杠501，即第三丝杠501从上向下依次垂直贯穿第四盖板14A及第五盖板15A，第三丝杠501与第四筒体14形成转动配合，且第三丝杠501上设有第三输入齿轮502，第三丝杠501上还设有与第五筒体15固连的第五螺母503，其中：驱动齿轮22分别与两组第一传动组件3中的第一输入齿轮302相啮合，两组第一传动组件3中的第一输出齿轮303分别与第二输入齿轮402相啮合，第二输出齿轮403分别与两组第三传动组件5中的第三输入齿轮502相啮合。更为具体的，第三丝杠501上呈上下方向布置有第二推力球轴承504、第三深沟球轴承505、第三输入齿轮502和第五螺母503，第二推力球轴承504、第三深沟球轴承505与第四筒体14的盖板配合连接，第二推力球轴承504的上方设有第一挡圈506和第二止动螺母507，第三深沟球轴承505的上方设有第三止动螺母508，第三止动螺母508设置在第三丝杠501的轴肩处，第三深沟球轴承505与第三输入齿轮502之间设有限定第三输入齿轮502轴向位置的第二挡圈509，第三输入齿轮502与第五螺母503之间设有相配合的第十一防撞器510及第十二防撞器511，第三输入齿轮502及第十一防撞器510均通过第五键与第三丝杠501连接，第十二防撞器511及第五螺母503分别位于第五筒体15盖板的上下方，且第十二防撞器511、第五筒体15的盖板及第五螺母503通过螺钉固连实现联动，第三输入齿轮502位于第四筒体14内。

本发明的工作原理及工作过程如下：

一、云台收缩过程：

如图5、图6所示，驱动机构的驱动电机21提供动力，通过减速器23降低转速、增大传递力矩，减速器23将动力传递给传动轴24，传动轴24与驱动齿轮22通过键连接传递动力，第一筒体11与减速器23连接在一起，固定在桁车上。驱动齿轮22将动力传递给与之相啮合的第一输入齿轮302，第一输入齿轮302、第二防撞器306与第一丝杠301通过第一键连接在一起，也就是第一输入齿轮302与第二防撞器306和第一丝杠301固连，因此，第一输入齿轮302的转动将带动第一丝杠301转动，第一丝杠301的转动将使得第二螺母312移动，第二螺母312的移动带动第二圆锥滚子轴承315和第一深沟球轴承314移动，又因为第二圆锥滚子轴承315和第一深沟球轴承314与第二筒体12配合在一起，故可以带动第二筒体12移动；又因为第三防撞器307、第一输出齿轮303、第一螺母311、第二定位环313、第二螺母312、第四防撞器316之间固连，所以第二螺母312的移动也带动了第三防撞器307、第一输出齿轮303、第一螺母311、第二定位环313、第二螺母312、第四防撞器316的移动，直到第三防撞器307与第二防撞器306啮合在一起，此时第一输出齿轮303将动力传递给第二输入齿轮402；

第二输入齿轮402、第二输入齿轮的齿轮轴405、第一连接环404和第二丝杠401通过螺钉固连在一起，因此，第二丝杠401的转动使得第三螺母415移动，又因为第三螺母415与第六防撞器413及双层防撞器419通过螺钉连接在一起，第四圆锥滚子轴承411安装在第三螺母415上，同时第四圆锥滚子轴承411又与第三筒体13配合在一起，也就是此时第三螺母415的移动可以带动第三筒体13移动，当第三螺母415的移动使得第五防撞器412与第六防撞器413啮合时，第三螺母415开始转动，又由于第三螺母415和中空丝杠416以及双层防撞器419之间固连，此时中空丝杠416开始转动，故第四螺母417开始移动，此处第七防撞器420、第四螺母417、第八防撞器421、第二连接环422、第二输出齿轮403通过螺钉固连，第一推力球轴承418安装在第四螺母417上，且在此处和第四筒体14配合，所以第四螺母417的动力可以传递给第四筒体14，当第四螺母417移动使得双层防撞器419与第七防撞器420啮合时，第四螺母417开始转动，且带动第二输出齿轮403转动，同时第二输出齿轮403将动力传递给第三输入齿轮502；

第三输入齿轮502和第十一防撞器510及第三丝杠501通过第五键固连在一起，所以第三输入齿轮502将带动第三丝杠501转动，第三丝杠501的转动将带动第五螺母503移动，第五螺母503和第十二防撞器511与第五筒体15通过螺钉连接，因此第五螺母503的移动可以带动第五筒体15移动，当第十一防撞器510与第十二防撞器511啮合时，完成最终动力传递，云台完成收缩。

二、云台伸出过程：

如图7、图8所示，驱动机构的驱动电机21提供动力，通过减速器23降低转速、增大传递力矩，减速器23将动力传递给传动轴24，传动轴24与驱动齿轮22通过键连接传递动力，第一筒体11与减速器23连接在一起，固定在桁车上。驱动齿轮22将动力传递给与之相啮合的第一输入齿轮302，第一输入齿轮302、第二防撞器306与第一丝杠301通过第一键连接在一起，也就是第一输入齿轮302与第二防撞器306和第一丝杠301固连，因此，第一输入齿轮302的转动将带动第一丝杠301转动，第一丝杠301的转动将使得第二螺母312移动，第二螺母312的移动带动第二圆锥滚子轴承315和第一深沟球轴承314移动，又因为第二圆锥滚子轴承315和第一深沟球轴承314与第二筒体12配合在一起，故可以带动第二筒体12移动；又因为第三防撞器307、第一输出齿轮303、第一螺母311、第二定位环313、第二螺母312、第四防撞器316之间固连，所以第二螺母312的移动也带动了第三防撞器307、第一输出齿轮303、第一螺母311、第二定位环313、第二螺母312、第四防撞器316的移动，直到第四防撞器316与第一防撞器305啮合在一起，此时第一输出齿轮303将动力传递给第二输入齿轮402；

第二输入齿轮402、第二输入齿轮的齿轮轴405、第一连接环404和第二丝杠401通过螺钉固连在一起，因此，第二丝杠401的转动使得第三螺母415移动，又因为第三螺母415与第六防撞器413及双层防撞器419通过螺钉连接在一起，第四圆锥滚子轴承411安装在第三螺母415上，同时第四圆锥滚子轴承411又与第三筒体13配合在一起，也就是此时第三螺母415的移动可以带动第三筒体13移动，当第三螺母415的移动使得双层防撞器419的内层防撞器与第十防撞器407啮合时，第三螺母415开始转动，又由于第三螺母415和中空丝杠416以及双层防撞器419之间固连，此时中空丝杠416开始转动，故第四螺母417开始移动，此处第七防撞器420、第四螺母417、第八防撞器421、第二连接环422、第二输出齿轮403通过螺钉固连，第一推力球轴承418安装在第四螺母417上，且在此处和第四筒体14配合，所以第四螺母417的动力可以传递给第四筒体14，当第四螺母417移动使得第八防撞器421与第九防撞器423啮合时，第四螺母417开始转动，且带动第二输出齿轮403转动，同时第二输出齿轮403将动力传递给第三输入齿轮502；

第三输入齿轮502和第十一防撞器510及第三丝杠501通过第五键固连在一起，所以第三输入齿轮502将带动第三丝杠501转动，第三丝杠501的转动将带动第五螺母503移动，第五螺母503和第十二防撞器511与第五筒体15通过螺钉连接，因此第五螺母503的移动可以带动第五筒体15向外移动，完成最终动力传递，云台完成伸出。

本发明的有益效果在于：1）本发明结构紧凑，运动精确，能够以一个电机驱动云台在8米的跨度内升降，升降距离大；2）本发明通过调整好减速比，可以使得机械臂运动平稳；3）本发明通过导轨与滑块的移动副实现升降运动作业；4）本发明具有一个方向的移动自由度，多采用丝杠螺母副传动，结构稳定、噪声低、传递效率高；5）本发明可配合一套控制方法对大型装备表面进行高质量喷涂作业。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种面向大型装备表面喷涂的机器人升降云台，其特征在于：包括相互连接且形成一体结构的驱动机构、传动机构以及伸缩筒组件，所述的伸缩筒组件包括由外向内依次嵌套且两两之间形成滑动配合的第一筒体（11）、第二筒体（12）、第三筒体（13）、第四筒体（14）及第五筒体（15），上述各筒体均为空心柱状体且各筒体的顶部均设有盖板，所述的第一筒体（11）与桁车相连，所述的第五筒体（15）与喷涂机械臂相连；所述的驱动机构固定在第一筒体（11）的盖板上，所述的驱动机构包括驱动电机（21）以及与驱动电机（21）输出端相连的驱动齿轮（22）；

所述的传动机构整体设置在伸缩筒组件的内部，包括与驱动机构相连的第一传动组件（3）、与第一传动组件（3）相连的第二传动组件（4）以及与第二传动组件（4）相连的第三传动组件（5），所述的第一传动组件（3）及第三传动组件（5）分别沿驱动机构的周向均匀间隔布置两组，所述的第二传动组件（4）设置一组且位于驱动机构的正下方，两组所述的第一传动组件（3）均包括自上向下依次贯穿第一筒体（11）至第五筒体（15）盖板的第一丝杠（301），所述的第一丝杠（301）与第一筒体（11）及第二筒体（12）形成转动配合，且第一丝杠（301）上还设有第一输入齿轮（302）及与第一输出齿轮（303）；所述的第二传动组件（4）包括自上向下依次贯穿第二筒体（12）至第五筒体（15）盖板的第二丝杠（401），所述的第二丝杠（401）上套设有中空丝杠（416），所述的第二丝杠（401）与第二筒体（12）、第三筒体（13）形成转动配合，所述的中空丝杠（416）与第四筒体（14）形成转动配合，所述的第二丝杠（401）上设有第二输入齿轮（402），所述的中空丝杠上设有第二输出齿轮（403）；两组所述的第三传动组件（5）均包括自上向下依次贯穿第四筒体（14）及第五筒体（15）的第三丝杠（501），所述的第三丝杠（501）与第四筒体（14）形成转动配合，且第三丝杠（501）上设有第三输入齿轮（502），所述的第三丝杠（501）上还设有与第五筒体（15）固连的第五螺母（503），其中：驱动齿轮（22）分别与两组第一传动组件（3）中的第一输入齿轮（302）相啮合，两组第一传动组件（3）中的第一输出齿轮（303）分别与第二输入齿轮（402）相啮合，第二输出齿轮（403）分别与两组第三传动组件（5）中的第三输入齿轮（502）相啮合，驱动机构提供的旋转运动经传动机构输出成直线运动后带动伸缩筒组件进行升降自由度的调节；

所述的第二丝杠（401）上分别设有与第二筒体（12）的盖板及第三筒体（13）的盖板配合连接的第三圆锥滚子轴承（410）及第四圆锥滚子轴承（411），所述的第三圆锥滚子轴承（410）与第四圆锥滚子轴承（411）之间设有相配合的第五防撞器（412）及第六防撞器（413），所述的第五防撞器（412）设置在第二丝杠（401）的轴肩处且与第二丝杠（401）通过第四键连接，所述的第三圆锥滚子轴承（410）与第五防撞器（412）之间设有限定第三圆锥滚子轴承（410）轴向位置的套筒（414），所述的第二丝杠（401）上还设有与其形成螺纹配合的第三螺母（415），所述的第四圆锥滚子轴承（411）固定在第三螺母（415）的轴肩处，且第六防撞器（413）与第三螺母（415）的顶部通过螺钉连接；

所述第三螺母（415）下方的第二丝杠（401）上还套设有中空丝杠（416），所述的中空丝杠（416）上设有与其螺纹配合的第四螺母（417），所述第四螺母（417）的轴肩处设有与第四筒体（14）的盖板相配合的第一推力球轴承（418），所述的第四螺母（417）与第三螺母（415）之间设有相配合的双层防撞器（419）及第七防撞器（420），所述的双层防撞器（419）分别通过螺钉与第三螺母（415）及中空丝杠（416）连接，所述的第七防撞器（420）与第四螺母（417）的顶部通过螺钉连接。

2.根据权利要求1所述的面向大型装备表面喷涂的机器人升降云台，其特征在于：所述的驱动机构还包括与第一筒体（11）的盖板通过螺钉连接的减速器（23），所述的减速器（23）用以连接驱动电机（21）及驱动齿轮的传动轴（24），所述的传动轴（24）与驱动齿轮（22）通过键连接，且传动轴（24）的内部设有螺纹，所述的驱动齿轮（22）位于第一筒体（11）内，且驱动齿轮（22）的外端设有压紧垫片及与传动轴（24）内部的螺纹相配合的压紧螺钉。

3.根据权利要求1所述的面向大型装备表面喷涂的机器人升降云台，其特征在于：所述第一丝杠（301）的顶端通过螺钉固定有第一丝杠法兰（304），第一丝杠（301）的底端通过螺钉固定有第一防撞器（305），所述的第一输入齿轮（302）与第一输出齿轮（303）之间设有相互配合的第二防撞器（306）与第三防撞器（307），所述的第二防撞器（306）与第一输入齿轮（303）均通过第一键与第一丝杠（301）连接，且第二防撞器（306）位于第一丝杠（301）的轴肩处，所述的第三防撞器（307）与第一输出齿轮（303）通过螺钉连接，所述的第一丝杠法兰（304）与第一输入齿轮（302）之间设有与第一筒体（11）的盖板配合连接的第一圆锥滚子轴承（308）及第一角接触球轴承（309），所述的第一圆锥滚子轴承（308）及第一角接触球轴承（309）与第一丝杠（301）过盈配合，所述的第一角接触球轴承（309）与第一输入齿轮（302）之间设有限定第一输入齿轮（302）轴向位置的第一定位环（310），所述的第一定位环（310）与第一丝杠（301）过渡配合，所述的第一丝杠（301）上还设有与第一丝杠（301）螺纹连接的第一螺母（311）及第二螺母（312），所述的第一螺母（311）与第二螺母（312）之间设有分别与两者螺钉连接的第二定位环（313），所述的第一输出齿轮（303）设置在第一螺母（311）上且与第一螺母（311）通过第二键连接，所述第一螺母（311）的轴肩处设有第一深沟球轴承（314），所述第二螺母（312）的轴肩处设有第二圆锥滚子轴承（315），所述的第一深沟球轴承（314）与第二圆锥滚子轴承（315）分别与第二筒体（12）的盖板配合连接，所述第二螺母（312）的底部设有与第二螺母（312）螺钉连接的第四防撞器（316），所述的第一螺母（311）、第一输出齿轮（303）、第三防撞器（307）、第二定位环（313）、第二螺母（312）、第四防撞器（316）整体联动，所述的第一输入齿轮（302）及第一输出齿轮（303）均位于第一筒体（11）内。

4.根据权利要求1所述的面向大型装备表面喷涂的机器人升降云台，其特征在于：所述的第二输入齿轮（402）通过第一连接环（404）固定在第二丝杠（401）的顶端，所述第二输入齿轮的齿轮轴（405）与第一连接环（404）螺钉连接，所述的第一连接环（404）与第二丝杠（401）的顶端螺钉连接，所述的第二输入齿轮（402）与其齿轮轴通过第三键连接，所述第二输入齿轮的齿轮轴（405）的顶端设有与其螺钉连接的齿轮挡环（406），所述第二丝杠（401）的底端呈阶梯状且分别自上向下固定有第十防撞器（407）、第二深沟球轴承（408）及第一止动螺母（409），所述的第十防撞器（407）与第二丝杠（401）通过螺钉连接，所述的第一止动螺母（409）用于限定第二深沟球轴承（408）的轴向位置。

5.根据权利要求1所述的面向大型装备表面喷涂的机器人升降云台，其特征在于：所述的第二输出齿轮（403）设置在中空丝杠（416）上且位于第四螺母（417）的下方，所述的第二输出齿轮（403）与第四螺母（417）之间设有第八防撞器（421）及第二连接环（422），所述的第八防撞器（421）通过螺钉与第四螺母（417）连接，所述的第二连接环（422）分别通过螺钉与第八防撞器（421）及第二输出齿轮（403）连接，所述中空丝杠（416）的底部设有第九防撞器（423）。

6.根据权利要求1所述的面向大型装备表面喷涂的机器人升降云台，其特征在于：所述的第三丝杠（501）上呈上下方向布置有第二推力球轴承（504）、第三深沟球轴承（505）、第三输入齿轮（502）和第五螺母（503），所述的第二推力球轴承（504）、第三深沟球轴承（505）与第四筒体（14）的盖板配合连接，所述第二推力球轴承（504）的上方设有第一挡圈（506）和第二止动螺母（507），所述第三深沟球轴承（505）的上方设有第三止动螺母（508），所述的第三止动螺母（508）设置在第三丝杠（501）的轴肩处，所述第三深沟球轴承（505）与第三输入齿轮（502）之间设有限定第三输入齿轮（502）轴向位置的第二挡圈（509），所述的第三输入齿轮（502）与第五螺母（503）之间设有相配合的第十一防撞器（510）及第十二防撞器（511），所述的第三输入齿轮（502）及第十一防撞器（510）均通过第五键与第三丝杠（501）连接，所述的第十二防撞器（511）及第五螺母（503）分别位于第五筒体（15）盖板的上下方，且第十二防撞器（511）、第五筒体（15）的盖板及第五螺母（503）通过螺钉固连实现联动。

7.根据权利要求1所述的面向大型装备表面喷涂的机器人升降云台，其特征在于：所述第五筒体（15）、第四筒体（14）、第三筒体（13）、第二筒体（12）的外壁上分别沿其高度方向分别设有第一滑轨（151）、第二滑轨（141）、第三滑轨（131）及第四滑轨（121），所述第四筒体（14）、第三筒体（13）、第二筒体（12）、第一筒体（11）的内壁在靠近底部的位置分别设有第一滑块（142）、第二滑块（132）、第三滑块（122）及第四滑块（111），所述的第一滑块（142）、第二滑块（132）、第三滑块（122）、第四滑块（111）分别与第一滑轨（151）、第二滑轨（141）、第三滑轨（131）、第四滑轨（121）形成滑动配合。

8.根据权利要求7所述的面向大型装备表面喷涂的机器人升降云台，其特征在于：所述的第一滑轨（151）、第二滑轨（141）、第三滑轨（131）、第四滑轨（121）分别沿各筒体的周向均匀间隔布置三组，且第一滑轨（151）、第二滑轨（141）、第三滑轨（131）、第四滑轨（121）的长度分别与各筒体的高度相吻合。

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