專利名稱：一種噴涂機器人機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及工業機器人領域，特別是一種噴涂機器人機構。
技術背景
噴涂機器人是一種進行噴涂作業的工業機器人，能夠代替人工，環保、高效的完成 各種噴涂作業，廣泛應用于汽車車身噴涂等領域，已成為市場上應用最多的工業機器人之 一。現有的噴涂機器人機械結構主要有平行四邊形結構和側置式或擺式結構兩種形式，因 其具有較大工作空間和較為靈活的動作得到了廣泛應用。但這類傳統開鏈式串聯噴涂機器 人機構因其自身結構的限制，電機都需要安裝在連接處，導致手臂重量大、剛性差、慣量大 等問題，機構動力學性能較差，難以滿足日益嚴格的高速高精度及大型噴涂作業要求。發明內容
本發明的目的在于提供一種噴涂機器人機構，解決傳統開鏈式串聯噴涂機器人機 構的電機安裝在其鉸鏈處，導致的手臂笨重、剛性差、慣量大等問題，滿高速高精度噴涂要 求，不僅適用于小型普通噴涂作業，還可用于大型或重型結構噴涂作業。
本發明通過以下技術方案達到上述目的一種噴涂機器人機構，包括腰回轉機構、 肩回轉機構、肘回轉機構、腕扭轉機構、噴槍基座彎曲機構、機架及回轉平臺。所述機架安裝 在回轉平臺上，實現整個機器人工作空間任意位置靈活運動。
所述腰回轉機構由第一主動桿、第六連桿、腰桿及機架連接而成。第一主動桿一端 通過第八轉動副連接到機架上，另一端通過第九轉動副與第六連桿連接，第六連桿另一端 通過第十五轉動副與腰桿連接，腰桿一端通過第四轉動副與機架鏈接，另一端通過第六轉 動副與肩桿連接。所述第一主動桿由第一伺服電機驅動。
所述肩回轉機構由第二主動桿、第七連桿、第八連桿、第九連桿、肩桿及機架連接 而成。第二主動桿一端通過第十轉動副與機架鏈接，另一端通過第十一轉動副與第七連桿 連接，第七連桿另一端通過第十二轉動副與第八連桿、第九連桿連接，第八連桿另一端通過 第四轉動副與機架鏈接，第九連桿另一端通過第十三轉動副與肩桿鏈接，肩桿通過第十四 轉動副與肘桿連接。第二主動桿由第二伺服電機驅動。
所述肘回轉機構由第三主動桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連 桿、肘桿連接而成。第三主動桿一端通過第一轉動副與機架連接，另一端通過第二轉動副與 第一連桿連接，第一連桿另一端通過第三轉動副與第二連桿、第三連桿連接，第二連桿另一 端通過第四轉動副與機架連接，第三連桿另一端通過第五轉動副與第四連桿、第五連桿連 接，第四連桿另一端通過第六轉動副與肩桿連接，第五連桿另一端通過第七轉動副與肘桿 連接。肘桿通過滑槽與滑塊連接，通過第二十一轉動副與第十五連桿連接，通過滑軌與滑動 套筒連接，通過第二十八轉動副與噴槍基座連接，通過第二十三轉動副與第十七連桿連接， 通過中心孔第三十五轉動副與心軸連接。第三主動桿由第三伺服電機驅動。
所述腕扭轉機構由第五主動桿、第四主動桿、第二十一連桿、第二十連桿，第二十二連桿、第二十三連桿、第二十六連桿、第二十七連桿、第二十八連桿、第二十九連桿、 滑塊、第三十二連桿、第三十連桿、第三十一連桿及心軸組成。第四主動桿一端通過第 三十六轉動副與機架連接，另一端通過第二十九轉動副與第二十一連桿連接。第五主動桿 一端通過第三十七轉動副與機架連接，另一端通過第三十轉動副與第二十連桿連接。第 二十一連桿另一端通過第三十一轉動副與第二十二連桿、第二十五連桿連接，第二十連桿 另一端通過第三十二轉動副與第二十三連桿、第二十四連桿連接。第二十五連桿、第二十四 連桿另一端通過第三十八轉動副、第三十九轉動副與肩桿第六轉動副連接。第二十二連桿、 第二十三連桿另一端分別通過第四十一轉動副、第四十轉動副，與第二十七連桿、第二十六 連桿連接。第二十七連桿、第二十六連桿一端分別通過第四球副、第三球副與第二十九連 桿、第二十八連桿連接，第二十七連桿、第二十六連桿另一端通過第十四轉動副與肘桿連 接。第二十九連桿、第二十八連桿另一端分別通過第一球副、第二球副與第三十二連桿連 接，第三十二連桿通過轉動副45、第三十三轉動副、第三十四轉動副分別與滑塊、第三十連 桿、第三十一連桿連接。第三十一連桿、第三十連桿另一端分別通過第四十二轉動副、第 四十三轉動副與心軸曲柄、曲柄連接。心軸通過第三十五轉動副與肘桿連接。心軸另一端 通過第二十八轉動副與噴槍基座連接。第五主動桿、第四主動桿分別由第五伺服電機、第四 伺服電機控制。
所述噴槍基座彎曲機構由第六主動桿、第十連桿、第十一連桿、第十二連桿、第 十三連桿、第十四連桿、第十五連桿、第十六連桿、第十七連桿、第十八連桿、滑動套筒轉動 套筒、第十九連桿及噴槍基座連接而成。第六主動桿一端通過第十六轉動副與機架連接， 另一端通過第十七轉動副與第十連桿連接，第十連桿另一端通過第十八轉動副與第十一連 桿、第十二連桿連接，第十一連桿另一端通過第十二轉動副與第八連桿連接，第十二連桿另 一端通過第十九轉動副與第十三連桿、第十四連桿連接，第十三連桿另一端通過第十三轉 動副與肩桿連接。第十四連桿另一端通過第二十轉動副與第十五連桿、第十六連桿連接， 第十五連桿通過第二十一轉動副與肘桿連接，第十六連桿另一端通過第二十二轉動副與第 十七連桿連接，第十七連桿通過第二十三轉動副與肘桿連接，另一端通過第二十四轉動副 與第十八連桿連接，第十八連桿另一端通過第二十五轉動副，與滑動套筒連接，滑動套筒通 過第四十四轉動副與轉動套筒連接，轉動套筒通過第二十六轉動副與第十九連桿連接，第 十九連桿另一端通過第二十七轉動副與噴槍基座連接，噴槍基座通過第二十八轉動副與心 軸連接。第六主動桿由第六伺服電機控制。
所述機架上安裝有第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第四伺服電機、 第五伺服電機和第六伺服電機。機架安裝在回轉平臺上實現整個機器人工作空間任意位置 靈活運動。
所述噴涂機器人機構，噴槍基座上安裝有噴槍裝置。通過控制第一伺服電機、第 二伺服電機、第三伺服電機，實現腰回轉機構、肩回轉機構、肘回轉機構在工作空間內按照 工作要求回轉，同時，控制第四伺服電機、第五伺服電機使心軸扭轉，由于噴槍基座通過第 二十八轉動副與心軸鏈接，因此，噴槍基座隨心軸一起扭轉，同時，通過控制第六伺服電動 機，實現噴槍基座繞心軸上第二十八轉動副轉動。根據工作需要，機架繞回轉平臺回轉，配 合噴槍裝置實現工作空間內的靈活運動，完成噴涂作業。
本發明突出優點在于
1、所有伺服電動機安裝在機架上，改善了各桿件的受力情況，機器人運動慣量小， 動力學性能好，能較好滿足高速精確噴涂的要求；
2、采用連桿和傳動副連接，結構簡單，易于分解運輸及安裝，維護保養簡單，在滿 足高精度的同時，不僅適用于小型普通噴涂作業，還可用于大型或重型結構噴涂作業；
3、通過在噴槍基座安裝不同用途的末端執行器，還可應用于搬運、焊接、排障、消 防等各種場合。
圖1為本發明所述噴涂機器人機構的結構示意圖。
圖2為本發明所述噴涂機器人機構的腰回轉機構結構示意圖。
圖3為本發明所述噴涂機器人機構的肩回轉機構結構示意圖。
圖4為本發明所述噴涂機器人機構的肘回轉機構結構示意圖。
圖5為本發明所述噴涂機器人機構的腕扭轉機構結構示意圖。
圖6為本發明所述噴涂機器人機構的噴槍基座彎曲機構結構示意圖。
圖7為本發明所述噴涂機器人機構的肘桿結構示意圖。
圖8為本發明所述噴涂機器人機構的腕扭轉機構局部結構示意圖。
圖9為本發明所述噴涂機器人機構的噴槍基座彎曲機構局部結構示意圖。
圖10為本發明所述噴涂機器人機構的腕扭轉機構心軸結構示意圖。
圖11為本發明所述噴涂機器人機構的機架、回轉平臺及伺服電動機結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖及實施例對本發明的技術方案作進一步說明
對照圖1、7、8、9、10、11，一種噴涂機器人機構，包括腰回轉機構、肩回轉機構、肘回 轉機構、腕扭轉機構、噴槍基座彎曲機構、機架95及回轉平臺96。所述機架95安裝在回轉 平臺96上，實現整個機器人工作空間任意位置靈活運動。
對照圖1、2、11，所述腰回轉機構由第一主動桿9、第六連桿8、腰桿12及機架連接 而成。第一主動桿9 一端通過第八轉動副97連接到機架上，另一端通過第九轉動副10與 第六連桿8連接，第六連桿8另一端通過第十五轉動副75與腰桿12連接，腰桿12 —端通 過第四轉動副98與機架鏈接，另一端通過第六轉動副15與肩桿18連接。所述第一主動桿 9由第一伺服電機105驅動。
對照圖1、3、11，所述肩回轉機構由第二主動桿92、第七連桿86、第八連桿79、第九 連桿70、肩桿18及機架連接而成。第二主動桿92 —端通過第十轉動副93與機架鏈接，另 一端通過第十一轉動副90與第七連桿86連接，第七連桿86另一端通過第十二轉動副78 與第八連桿79、第九連桿70連接，第八連桿79另一端通過第四轉動副98與機架鏈接，第九 連桿70另一端通過第十三轉動副69與肩桿18鏈接，肩桿18通過第十四轉動副22與肘桿 18連接。第二主動桿92由第二伺服電機101驅動。
對照圖1、4、7、11，所述肘回轉機構由第三主動桿1、第一連桿3、第二連桿6、第三 連桿7、第四連桿14、第五連桿17、肘桿M連接而成。第三主動桿1 一端通過第一轉動副4 與機架連接，另一端通過第二轉動副2與第一連桿3連接，第一連桿3另一端通過第三轉動6副5與第二連桿6、第三連桿7連接，第二連桿6另一端通過第四轉動副98與機架連接，第 三連桿7另一端通過第五轉動副13與第四連桿14、第五連桿17連接，第四連桿14另一端 通過第六轉動副15與肩桿18連接，第五連桿17另一端通過第七轉動副21與肘桿M連接。 肘桿M通過滑槽43與滑塊44連接，通過第二十一轉動副55與第十五連桿61連接，通過 滑軌沈與滑動套筒34連接，通過第二十八轉動副四與噴槍基座觀連接，通過第二十三轉 動副36與第十七連桿37連接，通過中心孔第三十五轉動副94與心軸32連接。第三主動 桿1由第三伺服電機100驅動。
對照圖1、5、7、8、10、11，所述腕扭轉機構由第五主動桿84、第四主動桿81、第 二十一連桿71、第二十連桿72，第二十二連桿19、第二十三連桿62、第二十六連桿52、第 二十七連桿56、第二十八連桿51、第二十九連桿23、滑塊44、第三十二連桿46、第三十連桿 41、第三十一連桿42及心軸32組成。第四主動桿81 —端通過第三十六轉動副82與機架 連接，另一端通過第二十九轉動副80與第二十一連桿71連接。第五主動桿84 —端通過 第三十七轉動副85與機架連接，另一端通過第三十轉動副83與第二十連桿72連接。第 二十一連桿71另一端通過第三十一轉動副63與第二十二連桿19、第二十五連桿16連接， 第二十連桿72另一端通過第三十二轉動副66與第二十三連桿62、第二十四連桿65連接。 第二十五連桿16、第二十四連桿65另一端通過第三十八轉動副64、第三十九轉動副73與 肩桿18第六轉動副15連接。第二十二連桿19、第二十三連桿62另一端分別通過第四十一 轉動副57、第四十轉動副54，與第二十七連桿56、第二十六連桿52連接。第二十七連桿56、 第二十六連桿52 —端分別通過第四球副58、第三球副53與第二十九連桿23、第二十八連 桿51連接，第二十七連桿56、第二十六連桿52另一端通過第十四轉動副22與肘桿M連接。 第二十九連桿23、第二十八連桿51另一端分別通過第一球副48、第二球副50與第三十二 連桿46連接，第三十二連桿46通過轉動副45、第三十三轉動副47、第三十四轉動副49分 別與滑塊44、第三十連桿41、第三十一連桿42連接。第三十一連桿42、第三十連桿41另一 端分別通過第四十二轉動副39、第四十三轉動副40與心軸曲柄107、曲柄106連接。心軸 32通過第三十五轉動副94與肘桿M連接。心軸另一端通過第二十八轉動副四與噴槍基 座觀連接。第五主動桿84、第四主動桿81分別由第五伺服電機99、第四伺服電機104控 制。
對照圖1、6、7、9、11，所述噴槍基座彎曲機構由第六主動桿89、第十連桿87、第 十一連桿76、第十二連桿74、第十三連桿68、第十四連桿20、第十五連桿61、第十六連桿 59、第十七連桿37、第十八連桿25、滑動套筒34轉動套筒33、第十九連桿31及噴槍基座觀 連接而成。第六主動桿89 —端通過第十六轉動副91與機架連接，另一端通過第十七轉動 副88與第十連桿87連接，第十連桿87另一端通過第十八轉動副77與第十一連桿76、第 十二連桿74連接，第十一連桿76另一端通過第十二轉動副78與第八連桿79連接，第十二 連桿74另一端通過第十九轉動副67與第十三連桿68、第十四連桿20連接，第十三連桿68 另一端通過第十三轉動副69與肩桿18連接。第十四連桿20另一端通過第二十轉動副60 與第十五連桿61、第十六連桿59連接，第十五連桿61通過第二十一轉動副55與肘桿M連 接，第十七連桿37另一端通過第二十二轉動副38與第十七連桿37連接，第十七連桿37通 過第二十三轉動副36與肘桿M連接，另一端通過第二十四轉動副35與第十八連桿25連 接，第十八連桿25另一端通過第二十五轉動副27，與滑動套筒34連接，滑動套筒34通過第四十四轉動副108與轉動套筒33連接，轉動套筒33通過第二十六轉動副沈與第十九連桿 31連接，第十九連桿31另一端通過第二十七轉動副30與噴槍基座觀連接，噴槍基座觀通 過第二十八轉動副四與心軸32連接。第六主動桿89由第六伺服電機103控制。
對照圖11，所述機架上安裝有第一伺服電機105、第二伺服電機101、第三伺服電 機100、第四伺服電機104、第五伺服電機99、第六伺服電機103。機架安裝在回轉平臺上實 現整個機器人工作空間任意位置靈活運動。
對照圖1、2、3、4、5、6，所述噴涂機器人機構，噴槍基座28上安裝有噴槍裝置109。 通過控制第一伺服電機105、第二伺服電機101、第三伺服電機100，實現腰回轉機構、肩回 轉機構、肘回轉機構在工作空間內按照工作要求回轉，同時，控制第四伺服電機104、第五伺 服電機99使心軸32扭轉，由于噴槍基座28通過第二十八轉動副四與心軸32鏈接，因此， 噴槍基座28隨心軸32 —起扭轉，同時，通過控制第六私服電動機103，實現噴槍基座28繞 心軸32上第二十八轉動副四轉動。根據工作需要，機架95繞回轉平臺96回轉，配合噴槍 裝置109實現工作空間內的靈活運動，完成噴涂作業。
權利要求
1. 一種噴涂機器人機構，其特征在于，該機構包括腰回轉機構、肩回轉機構、肘回轉機 構、腕扭轉機構、噴槍基座彎曲機構、機架及回轉平臺，所述機架安裝在回轉平臺上，其結構 和連接方式為所述腰回轉機構由第一主動桿、第六連桿、腰桿及機架連接而成，第一主動桿一端通過 第八轉動副連接到機架上，另一端通過第九轉動副與第六連桿連接，第六連桿另一端通過 第十五轉動副與腰桿連接，腰桿一端通過第四轉動副與機架鏈接，另一端通過第六轉動副 與肩桿連接，所述第一主動桿由第一伺服電機驅動，所述肩回轉機構由第二主動桿、第七連桿、第八連桿、第九連桿、肩桿及機架連接而成， 第二主動桿一端通過第十轉動副與機架鏈接，另一端通過第十一轉動副與第七連桿連接， 第七連桿另一端通過第十二轉動副與第八連桿、第九連桿連接，第八連桿另一端通過第四 轉動副與機架鏈接，第九連桿另一端通過第十三轉動副與肩桿鏈接，肩桿通過第十四轉動 副與肘桿連接，第二主動桿由第二伺服電機驅動，所述肘回轉機構由第三主動桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、 肘桿連接而成，第三主動桿一端通過第一轉動副與機架連接，另一端通過第二轉動副與第 一連桿連接，第一連桿另一端通過第三轉動副與第二連桿、第三連桿連接，第二連桿另一端 通過第四轉動副與機架連接，第三連桿另一端通過第五轉動副與第四連桿、第五連桿連接， 第四連桿另一端通過第六轉動副與肩桿連接，第五連桿另一端通過第七轉動副與肘桿連 接，肘桿通過滑槽與滑塊連接，通過第二十一轉動副與第十五連桿連接，通過滑軌與滑動套 筒連接，通過第二十八轉動副與噴槍基座連接，通過第二十三轉動副與第十七連桿連接，通 過中心孔第三十五轉動副與心軸連接，第三主動桿由第三伺服電機驅動，所述腕扭轉機構由第五主動桿、第四主動桿、第二十一連桿、第二十連桿，第二十二連 桿、第二十三連桿、第二十六連桿、第二十七連桿、第二十八連桿、第二十九連桿、滑塊、第 三十二連桿、第三十連桿、第三十一連桿及心軸組成，第四主動桿一端通過第三十六轉動 副與機架連接，另一端通過第二十九轉動副與第二十一連桿連接，第五主動桿一端通過第 三十七轉動副與機架連接，另一端通過第三十轉動副與第二十連桿連接，第二十一連桿另 一端通過第三十一轉動副與第二十二連桿、第二十五連桿連接，第二十連桿另一端通過第 三十二轉動副與第二十三連桿、第二十四連桿連接，第二十五連桿、第二十四連桿另一端通 過第三十八轉動副、第三十九轉動副與肩桿第六轉動副連接，第二十二連桿、第二十三連桿 另一端分別通過第四十一轉動副、第四十轉動副，與第二十七連桿、第二十六連桿連接，第 二十七連桿、第二十六連桿一端分別通過第四球副、第三球副與第二十九連桿、第二十八連 桿連接，第二十七連桿、第二十六連桿另一端通過第十四轉動副與肘桿連接，第二十九連 桿、第二十八連桿另一端分別通過第一球副、第二球副與第三十二連桿連接，第三十二連桿 通過轉動副45、第三十三轉動副、第三十四轉動副分別與滑塊、第三十連桿、第三十一連桿 連接，第三十一連桿、第三十連桿另一端分別通過第四十二轉動副、第四十三轉動副與心軸 曲柄、曲柄連接，心軸通過第三十五轉動副與肘桿連接，心軸另一端通過第二十八轉動副與 噴槍基座連接，第五主動桿、第四主動桿分別由第五伺服電機、第四伺服電機控制，所述噴槍基座彎曲機構由第六主動桿、第十連桿、第十一連桿、第十二連桿、第十三連 桿、第十四連桿、第十五連桿、第十六連桿、第十七連桿、第十八連桿、滑動套筒轉動套筒、 第十九連桿及噴槍基座連接而成，第六主動桿一端通過第十六轉動副與機架連接，另一端通過第十七轉動副與第十連桿連接，第十連桿另一端通過第十八轉動副與第十一連桿、第 十二連桿連接，第十一連桿另一端通過第十二轉動副與第八連桿連接，第十二連桿另一端 通過第十九轉動副與第十三連桿、第十四連桿連接，第十三連桿另一端通過第十三轉動副 與肩桿連接，第十四連桿另一端通過第二十轉動副與第十五連桿、第十六連桿連接，第十五 連桿通過第二十一轉動副與肘桿連接，第十六連桿另一端通過第二十二轉動副與第十七 連桿連接，第十七連桿通過第二十三轉動副與肘桿連接，另一端通過第二十四轉動副與第 十八連桿連接，第十八連桿另一端通過第二十五轉動副，與滑動套筒連接，滑動套筒通過第 四十四轉動副與轉動套筒連接，轉動套筒通過第二十六轉動副與第十九連桿連接，第十九 連桿另一端通過第二十七轉動副與噴槍基座連接，噴槍基座通過第二十八轉動副與心軸連 接，第六主動桿由第六伺服電機控制。
全文摘要
本發明涉及一種噴涂機器人機構，包括腰回轉機構、肩回轉機構、肘回轉機構、腕扭轉機構、噴槍基座彎曲機構、機架及回轉平臺。所述腰回轉機構、肩回轉機構、肘回轉機構串聯鏈接于腕扭轉機構與機架之間，由伺服電機控制腰回轉機構、肩回轉機構、肘回轉機構在工作空間內回轉。所述噴槍基座彎曲機構一端與腕軸鉸接，另一端與機架鉸接。所述機架安裝在回轉平臺上。本機構所有伺服電動機均安裝在機架上，桿件可制成輕桿，機構動力學性能較好，能滿足高速高精度噴涂的要求。該機構結構簡單緊湊，運輸安裝方便，工作可靠，不僅適用于小型普通噴涂作業，還可用于大型或重型結構噴涂作業。
文檔編號B05B13/04GK102039240SQ20101061628
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者張 林, 李巖舟, 溫芳, 潘宇晨, 王汝貴, 王紅州, 蔡敢為, 陳淵 申請人:廣西大學