六自由度噴涂機器人的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種六自由度噴涂機器人，包括底座、活動固定在底座上的腰關節、活動固定在腰關節上的大臂關節、活動固定在大臂關節上的小臂關節、活動固定在小臂關節上的三自由度斜交手腕、連接在所述三自由度斜交手腕末端的噴槍支架、活動連接在各關節之間或關節和手腕之間的法蘭及軸承、用以驅動所述腰關節與大臂關節和小臂關節工作的若干第一驅動機構以及用以驅動所述三自由度斜交手腕工作的第二驅動機構。第一驅動機構包括第一伺服電機以及與RV減速機。第二驅動機構包括第二伺服電機、與第二伺服電機相連接的行星減速機、與行星減速機相配合連接的空心傳動軸以及設置于三自由度斜交手腕內并與空心傳動軸相連接的齒輪副。
【專利說明】六自由度噴涂機器人
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種噴涂機器人，尤其涉及一種六自由度噴涂機器人。
【背景技術】
[0002]隨著現代工業化程度的日益加深和現代制造技術的發展，人們對產品的外觀質量要求越來越高，尤其在家電、汽車和輕工等行業，產品的外觀質量甚至影響到產品在市場上的競爭力。智能化自動涂裝設備由于具有噴涂效率高、涂層均勻、污染少等優點，已經逐漸取代傳統人工噴涂。目前，常用的自動涂裝設備主要包括涂裝機。但是，市場上現有的涂裝機存在以下缺點:(1)自由度少，工作空間小，難以滿足大型復雜零件內外表面的自動噴涂的需要。(2)柔性差，噴涂軌跡單一，只能對特定零件進行噴涂。(3)噴涂質量低，對于外觀質量要求較高的零件，如汽車外表面，難以滿足噴涂要求。(4)定位精度低、涂料利用率低。
[0003]因此，有必要提供一種改進的六自由度噴涂機器人以克服上述問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種噴涂自由度高、工作空間大且噴涂質量及精度高的六自由度噴涂機器人。
[0005]為實現上述發明目的，本發明提供了一種六自由度噴涂機器人，包括底座、活動固定在底座上的腰關節、活動固定在腰關節上的大臂關節、活動固定在大臂關節上的小臂關節、活動固定在小臂關節上的三自由度斜交手腕、連接在所述三自由度斜交手腕末端的噴槍支架、活動連接在各關節之間或關節和手腕之間的法蘭及軸承、用以驅動所述腰關節與大臂關節和小臂關節工作的若干第一驅動機構以及用以驅動所述三自由度斜交手腕工作的第二驅動機構；其中所述第一驅動機構包括第一伺服電機以及與所述第一伺服電機相配合連接的RV減速機，所述第二驅動機構包括第二伺服電機、與所述第二伺服電機相連接的行星減速機、與所述行星減速機相配合連接的空心傳動軸以及設置于所述三自由度斜交手腕內并與所述空心傳動軸相連接的齒輪副。
[0006]作為本發明的進一步改進，所述腰關節相較底座成偏置設置，所述大臂關節固定在所述腰關節的一側，所述小臂關節固定在大臂關節遠離所述腰關節的端部一側，所述三自由度斜交手腕固定在所述小臂關節遠離所述大臂關節的一端。
[0007]作為本發明的進一步改進，所述腰關節、大臂關節和小臂關節均為空心密封結構并在腰關節、大臂關節和小臂關節內部形成關節密封腔，所述第一驅動機構設置在所述關節密封腔內。
[0008]作為本發明的進一步改進，所述六自由度噴涂機器人還包括正壓防爆裝置，所述正壓防爆裝置包括固定在所述底座內的正壓流量拾取裝置、固定在底座外側的空氣壓縮機以及連接空氣壓縮機并伸入所述關節密封腔內的氣動導管。
[0009]作為本發明的進一步改進，所述正壓流量拾取裝置包括用于拾取密封腔內保護性氣體流速的彎管傳感器和拾取密封腔內正壓的壓差開關。[0010]作為本發明的進一步改進，所述三自由度斜交手腕為具有三個自由度的中空斜交非球形手腕，并且包括與所述小臂關節活動連接的第一手腕關節、與第一手腕關節活動連接的第二手腕關節以及與第二手腕關節活動連接的第三手腕關節，所述噴槍支架固定在所述第三手腕關節上，所述六自由度噴涂機器人包括分別控制第一至第三手腕關節的三組所述第二驅動機構。
[0011]作為本發明的進一步改進，所述空心傳動軸設置在小臂關節內部并與小臂關節平行設置，所述空心傳動軸的一端與所述行星減速機的輸出端光軸連接，另一端被小臂關節末端法蘭內的軸承支撐。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述六自由度噴涂機器人還包括涂料管路，所述涂料管路收容于所述三自由度斜交手腕內部。
[0013]本發明的有益效果是:本發明六自由度噴涂機器人采用六關節活動連接，使得噴涂自由度高、工作空間大、噴涂質量高、且可滿足大型復雜零件內外表面的自動噴涂；另外，采用伺服電機配合RV減速機對腰關節與大臂關節和小臂關節進行驅動、同時采用伺服電機配合行星減速機和空心傳動軸對三自由度斜交手腕進行驅動，可使得本發明噴涂機器人傳動精度高，并實現無極變速，進而實現高精度控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明一具體實施例的六自由度噴涂機器人的立體圖；
圖2是將圖1中六自由度噴涂機器人的部分透視示意圖，顯示六自由度噴涂機器人的內部驅動機構。
【具體實施方式】
[0015]以下將結合附圖所示的各實施方式對本發明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護范圍內。
[0016]請參照圖1及圖2所示為本發明六自由度噴涂機器人100的較佳實施方式。所述六自由度噴涂機器人100包括底座1、活動固定在底座I上的腰關節2、活動固定在腰關節2上的大臂關節3、活動固定在大臂關節3上的小臂關節4、活動固定在小臂關節4上的三自由度斜交手腕5、連接在所述三自由度斜交手腕5末端的噴槍支架6、活動連接在各關節2、
3、4之間或關節2、3、4和手腕5之間的法蘭及軸承(未圖示)、用以分別驅動所述腰關節2與大臂關節3和小臂關節4工作的若干個第一驅動機構7以及用以驅動所述三自由度斜交手腕5工作的第二驅動機構8。
[0017]請參照圖2所示，每一所述第一驅動機構7包括第一伺服電機71以及與所述第一伺服電機71相配合連接的RV減速機72，其中第一伺服電機71通過直齒圓柱齒輪副73和RV減速機72連接。本發明中第一驅動機構7采用第一伺服電機71與RV減速機72配合驅動可使得傳動精度高，并實現無極變速。所述第二驅動機構8包括第二伺服電機81、與所述第二伺服電機81相連接的行星減速機82、與所述行星減速機82相配合連接的空心傳動軸83以及設置于所述三自由度斜交手腕5內并與所述空心傳動軸83相連接的齒輪副(未圖示)。所述噴槍支架6用于固定空氣霧化噴槍或靜電噴槍61和涂料管62。噴槍支架6通過螺栓連接，固定在三自由度斜交手腕5上。
[0018]請參照圖1所示，所述腰關節2相較底座I成偏置設置，從而使得本發明六自由度噴涂機器人100結構緊湊，有效擴展工作空間。所述大臂關節3固定在所述腰關節2的一側，所述小臂關節4固定在大臂關節3遠離所述腰關節2的端部一側，所述三自由度斜交手腕5固定在所述小臂關節4遠離所述大臂關節3的一端。所述腰關節2、大臂關節3和小臂關節4均為空心密封結構，各關節2、3、4的組成薄殼的連接通過橡膠墊片密封，密封性良好，并且在腰關節2、大臂關節3和小臂關節4內部形成關節密封腔。
[0019]請參照圖2所示，所述底座I用于將噴涂機器人100整體安裝至地面或龍門架(未圖示)上。用以驅動所述腰關節2工作的第一驅動機構7中，RV減速機72通過螺栓連接在所述底座I上，第一伺服電機71通過螺栓連接在腰關節2上。所述底座I上設有防碰撞的限位塊10，主要用于避免由于腰關節2轉動角度過大而碰撞到障礙物。用以驅動大臂關節3工作的第一驅動機構7中，第一伺服電機71和RV減速機72均通過螺栓連接在所述大臂關節3上。用以驅動小臂關節4工作的第一驅動機構7中，第一伺服電機71和RV減速機72均通過螺栓連接在所述小臂關節4上。
[0020]請參照圖1及圖2所示，所述的底座I的四側面開口，其中一側面用于布置伺服電機71、81的電纜線(未圖示)和氣動導管(未圖示)，并在該側面安裝有橡膠墊片密封板11以密封所述電纜線和氣動導管；一側面用于安裝一正壓防爆裝置9。另外，本發明底座I四側面開口還可方便擰緊固定驅動腰關節2的RV減速機72的螺栓。所述正壓防爆裝置9包括固定在所述底座I內的正壓流量拾取裝置、固定在底座I外側的空氣壓縮機以及連接空氣壓縮機并伸入所述關節密封腔內的所述氣動導管。所述正壓流量拾取裝置包括用于拾取所述關節密封腔內保護性氣體流速的彎管傳感器和拾取所述關節密封腔內正壓的壓差開關。所述第一驅動機構7均設置在所述關節密封腔內。所述電纜線和氣動導管也布置在所述關節密封腔內，從而可防止伺服電機71、81及電纜線裸露在外面而引發爆炸。本發明噴涂機器人100工作時，經過凈化處理后的保護性氣體進入到所述關節密封腔，經氣動導管輸送至腰關節2、大臂關節3、小臂關節4的伺服電機71、81端，對關節密封腔內的可燃性氣體進行清掃，然后排出。
[0021]請參照圖1及圖2所示，所述三自由度斜交手腕5為具有三個自由度的中空斜交非球形手腕，中空內壁用于布置涂料管路(未圖示)，避免懸掛的涂料管路破壞已噴表面，有效防止管路打結或折斷，實現三維空間的任意姿態。所述三自由度斜交手腕5包括與所述小臂關節4活動連接的第一手腕關節51、與第一手腕關節51活動連接的第二手腕關節52以及與第二手腕關節52活動連接的第三手腕關節53。所述噴槍支架6固定在所述第三手腕關節53上。所述六自由度噴涂機器人100包括分別控制第一至第三手腕關節51、52、53的三組所述第二驅動機構8。此外，所述第二驅動機構8中的空心傳動軸83均設置在小臂關節4內部并與小臂關節4平行設置。所述空心傳動軸83的一端與所述行星減速機82的輸出端光軸連接，另一端被小臂關節4末端法蘭41內的軸承支撐。本發明將三自由度斜交手腕5的三個伺服電機81布置在小臂關節4前端，可減少占用所述三自由度斜交手腕5的空間，減輕大臂關節3的負載，并且結構更加緊湊。
[0022]綜上所述，本發明六自由度噴涂機器人100采用六關節2、3、4、51、52、53活動連接，使得噴涂自由度高、工作空間大、噴涂質量高、且可滿足大型復雜零件內外表面的自動噴涂，能夠適應噴涂的產品可從汽車工業、機電產品工業到家用電器工業；另外，采用伺服電機71配合RV減速機72對腰關節2與大臂關節3和小臂關節4進行驅動、同時采用伺服電機81配合行星減速機82和空心傳動軸83對三自由度斜交手腕5進行驅動，可使得本發明噴涂機器人100傳動精度高，并實現無極變速，進而實現高精度控制。
[0023]應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
[0024]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發明的保護范圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種六自由度噴涂機器人，其特征在于:所述六自由度噴涂機器人包括底座、活動固定在底座上的腰關節、活動固定在腰關節上的大臂關節、活動固定在大臂關節上的小臂關節、活動固定在小臂關節上的三自由度斜交手腕、連接在所述三自由度斜交手腕末端的噴槍支架、活動連接在各關節之間或關節和手腕之間的法蘭及軸承、用以驅動所述腰關節與大臂關節和小臂關節工作的若干第一驅動機構以及用以驅動所述三自由度斜交手腕工作的第二驅動機構；其中所述第一驅動機構包括第一伺服電機以及與所述第一伺服電機相配合連接的RV減速機，所述第二驅動機構包括第二伺服電機、與所述第二伺服電機相連接的行星減速機、與所述行星減速機相配合連接的空心傳動軸以及設置于所述三自由度斜交手腕內并與所述空心傳動軸相連接的齒輪副。
2.根據權利要求1所述的六自由度噴涂機器人，其特征在于:所述腰關節相較底座成偏置設置，所述大臂關節固定在所述腰關節的一側，所述小臂關節固定在大臂關節遠離所述腰關節的端部一側，所述三自由度斜交手腕固定在所述小臂關節遠離所述大臂關節的一端。
3.根據權利要求1所述的六自由度噴涂機器人，其特征在于:所述腰關節、大臂關節和小臂關節均為空心密封結構并在腰關節、大臂關節和小臂關節內部形成關節密封腔，所述第一驅動機構設置在所述關節密封腔內。
4.根據權利要求3所述的六自由度噴涂機器人，其特征在于:所述六自由度噴涂機器人還包括正壓防爆裝置，所述正壓防爆裝置包括固定在所述底座內的正壓流量拾取裝置、固定在底座外側的空氣壓縮機以及連接空氣壓縮機并伸入所述關節密封腔內的氣動導管。
5.根據權利要求4所述的六自由度噴涂機器人，其特征在于:所述正壓流量拾取裝置包括用于拾取密封腔內保護性氣體流速的彎管傳感器和拾取密封腔內正壓的壓差開關。
6.根據權利要求1所述的六自由度噴涂機器人，其特征在于:所述三自由度斜交手腕為具有三個自由度的中空斜交非球形手腕，并且包括與所述小臂關節活動連接的第一手腕關節、與第一手腕關節活動連接的第二手腕關節以及與第二手腕關節活動連接的第三手腕關節，所述噴槍支架固定在所述第三手腕關節上，所述六自由度噴涂機器人包括分別控制第一至第三手腕關節的三組所述第二驅動機構。
7.根據權利要求6所述的六自由度噴涂機器人，其特征在于:所述空心傳動軸設置在小臂關節內部并與小臂關節平行設置，所述空心傳動軸的一端與所述行星減速機的輸出端光軸連接，另一端被小臂關節末端法蘭內的軸承支撐。
8.根據權利要求6所述的六自由度噴涂機器人，其特征在于:所述六自由度噴涂機器人還包括涂料管路，所述涂料管路收容于所述三自由度斜交手腕內部。
【文檔編號】B05B13/04GK103538053SQ201210246224
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月17日 優先權日:2012年7月17日
【發明者】潘雨卿, 李錦標, 劉少輝, 楊金中, 聶勇剛, 吳少興 申請人:昆山華恒焊接股份有限公司