专利名称：五轴仿形自动喷涂机械手的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械一体化技术领域，特别涉及一种五轴仿形自动喷涂机械手。
背景技术：
目前，大部分的玩具品都是由中国制造的，玩具制造行业的发展势头不容小觑。为提高玩具品的关注度，须尽量完善玩具品的外观；而不同形状的玩具品则需要多方位的喷涂，因此实现有效的仿形喷涂是当今玩具制造业迫切的需求。众所周知，目前中小型玩具企业的玩具品喷涂采用的是传统的手工喷涂。喷涂时，为提高工作效率，每喷涂一种颜色需要配置一名工人。这种喷涂方式不仅效率低，而且对操作人员身体危害大。
公开日为2011. 10. 05、公开号为CN201999857U的专利公开了一种自动喷涂机行
走装置。该实用新型公开了一种自动喷涂机行走装置，包括前后行走轨道、左右行走轨道、喷涂架、电机和传动机构，前后行走轨道、左右行走轨道和喷涂架上安装由电机带动的传动机构，左右行走轨道由传动机构带动在前后行走过道上做前后西东，喷涂架由传动机构带动在左右行走轨道上做左右移动，喷涂架上固定安装喷头。该装置将喷头安装在行车上，通过电机和传动机构带动喷涂架做前后、左右移动，使喷头的喷涂面积增大，一次可喷涂的超薄玻璃数量大大增加，生产效率提高。但是，因为该行走装置只能做前后左右移动，其运动方向受到限制，因此其喷涂效果也受到一定限制，喷涂效果有限，也会造成颜料的大量浪费。综上所述，目前自动喷涂技术的不足之处在于行走方位有限导致喷涂效果有限。
实用新型内容本实用新型专利所要解决的技术问题是提供一种全方位自由移动从而提高喷涂效果的五轴仿形自动喷涂机械手。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为一种五轴仿形自动喷涂机械手，包括支架与喷头；还包括Z向直线导轨机构、Y向直线导轨机构、X向直线导轨机构、A向转动机构与C向转动机构；Z向直线导轨机构竖直设于支架上；X向直线导轨机构水平设于Z向直线导轨机构上；Y向直线导轨机构垂直设于X向直线导轨机构上；Α向转动机构设于Y向直线导轨机构上；C向转动机构垂直设于A向转动机构上；所述喷头设于C向转动机构上。优选地，所述Z向直线导轨机构包括第一导轨组件与第一驱动组件；所述第一导轨组件包括设于支架上的第一导轨支架、设于第一导轨支架上的第一直线导轨及设于第一直线导轨上且沿着第一直线导轨往复运动的第一导轨滑块；所述第一驱动组件包括第一支架、置于第一支架上的第一控制装置、与第一控制装置输出轴末端连接的第一联轴器、与第一联轴器末端连接的第一滚珠丝杆支撑架、设于第一滚珠丝杆支撑架上的第一滚珠丝杆、同时套于第一滚珠丝杆上的第一滚珠螺母及第一连接块且所述第一滚珠螺母与第一连接块相连接；同时，所述第一导轨滑块与第一连接块相连接；所述第一驱动组件还包括第一单片机与第一驱动电路，所述第一单片机通过第一驱动电路与第一控制装置相连接。优选地，所述第一支架设于第一导轨支架上。优选地，所述X向直线导轨机构包括第二导轨组件与第二驱动组件；所述第二导轨组件包括第二导轨支架、设于第二导轨支架上的第二直线导轨及设于第二直线导轨上且沿着第二直线导轨往复运动的第二导轨滑块；所述第二驱动组件包括第二支架、置于第二支架上的第二控制装置、与第二控制装置输出轴末端连接的第二联轴器、与第二联轴器末端连接的滚珠丝杆支撑架、设于第二滚珠丝杆支撑架上的第二滚珠丝杆、同时套于第二滚珠丝杆上的第二滚珠螺母及第二连接块且所述第二螺母与第二连接块相连接；所述第二导轨滑块与第二连接块相连接；所述第二驱动组件还包括第二单片机与第二驱动电路，所述第二单片机通过第二驱动电路与第二控制装置相连接。优选地，所述Z向直线导轨机构包括第一连接块，所述第二电机机架与该第一连 接块相连接；所述第二支架设于第二导轨支架上。优选地，所述Y向直线导轨机构包括第三导轨组件与第三驱动组件；所述第三导轨组件包括第三导轨支架、设于第三导轨支架上的第三直线导轨及设于第三直线导轨上且沿着第三直线导轨往复运动的第三导轨滑块；所述第三驱动组件包括第三支架、置于第三支架上的第三控制装置、与第三控制装置输出轴末端连接的第三联轴器、与第三联轴器末端连接的第三滚珠丝杆支撑架、设于第三滚珠丝杆支撑架上的第三滚珠丝杆、同时套于第三滚珠丝杆上的第三滚珠螺母及第三连接块且所述第三滚珠螺母与第三连接块相连接；同时，所述第三导轨滑块与第三连接块相连接；所述第三驱动组件还包括第三单片机与第三驱动电路，所述第三单片机通过第三驱动电路与第三控制装置相连接。优选地，所述X向直线导轨机构包括第二连接块，所述第三电机机架与该第二连接块相连接。优选地，所述A向转动装置包括第四电机机架、设于第四电机机架上的第四控制装置、与第四控制装置输出轴末端连接的第四联轴器及与第四联轴器末端连接的旋转轴；所述A向转动装置还包括第四单片机与第四驱动电路，所述第四单片机通过第四驱动电路与第四控制装置相连接。优选地，所述Y向直线导轨机构包括第三连接块，所述第四电机机架与该第三连接块相连接；所述第三支架设于第三导轨支架上。优选地，所述C向转动装置包括绕轴转动架、设于绕轴转动架上的控制装置与设于控制装置输出轴末端的转动块，所述转动块上设有喷头；所述绕轴转动架设于第四电机机架上且与所述旋转轴相连接；所述C向转动装置还包括第五单片机与第五驱动电路，所述第五单片机通过第五驱动电路与控制装置相连接。本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果本实用新型五轴仿形自动喷涂机械手能够全方位移动，使喷头的喷涂区域增大，保证喷涂的玩具品喷涂效果均匀、喷涂部位全面，提闻喷涂效果，从而提闻生广效率。
图I是本实用新型五轴仿形自动喷涂机械手的主视图；[0019]图2是图I的右视图；图3是本实用新型五轴仿形自动喷涂机械手的Z方向直线导轨机构侧视图；图4是本实用新型五轴仿形自动喷涂机械手的X方向直线导轨机构侧视图；图5是本实用新型五轴仿形自动喷涂机械手的Y方向直线导轨机构侧视图；图6是本实用新型五轴仿形自动喷涂机械手的A方向直线导轨机构侧视图；图7是本实用新型五轴仿形自动喷涂机械手的C方向直线导轨机构侧视图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但实用新型的实施方式不限于此。
如图I和2所示，一种五轴仿形自动喷涂机械手，包括支架I、Z向直线导轨机构
2、Y向直线导轨机构3、Χ向直线导轨机构4、Α向转动机构5、C向转动机构6与喷头7。其中，Z向直线导轨机构2竖直设于支架I上；X向直线导轨机构4水平设于Z向直线导轨机构2上；Y向直线导轨机构3垂直设于X向直线导轨机构4上；A向转动机构5设于Y向直线导轨机构3上；C向转动机构6垂直设于A向转动机构5上；喷头7设于C向转动机构6上。如图3所示，Z向直线导轨机构2包括第一导轨组件与第一驱动组件。第一导轨组件包括设于支架I上的第一导轨支架21、设于第一导轨支架21上的第一直线导轨22及设于第一直线导轨22上且能沿着第一直线导轨22往复运动的第一导轨滑块23。第一驱动组件包括第一支架24、置于第一支架24上的第一控制装置25、与第一控制装置25输出轴末端连接的第一联轴器26、与第一联轴器26末端连接的第一滚珠丝杆支撑架27、设于第一滚珠丝杆支撑架27上的第一滚珠丝杆28、同时套于第一滚珠丝杆28上的第一滚珠螺母29及第一连接块20且第一滚珠螺母29与第一连接块20相连接；同时，第一导轨滑块23与第一连接块20相连接。在本实施例中，第一支架24设于第一导轨支架21上。第一驱动组件还包括第一单片机与第一驱动电路(图中未标示)，第一单片机通过第一驱动电路与第一控制装置25相连接。如图4所示，X向直线导轨机构3包括第二导轨组件与第二驱动组件。第二导轨组件包括第二导轨支架31、设于第二导轨支架31上的第二直线导轨32及设于第二直线导轨32上且能沿着第二直线导轨32上往复运动的的第二导轨滑块33。第二驱动组件包括第二支架34、置于第二支架34上的第二控制装置35、与第二控制装置35输出轴末端连接的第二联轴器36、与第二联轴器36末端连接的滚珠丝杆支撑架37、设于第二滚珠丝杆支撑架37上的第二滚珠丝杆38、同时套于第二滚珠丝杆38上的第二滚珠螺母39及第二连接块30且第二滚珠螺母39与第二连接块30相连接；第二导轨滑块33与第二连接块30相连接。且Z向直线导轨机构2包括第一连接块20，第二电机机架34与该第一连接块20相连接；且第二支架34设于第二导轨支架31上。第二驱动组件还包括第二单片机与第二驱动电路(图中未标示)，第二单片机通过第一驱动电路与第二控制装置35相连接。如图5所示，Y向直线导轨机构4包括第三导轨组件与第三驱动组件。第三导轨组件包括第三导轨支架41、设于第三导轨支架41上的第三直线导轨42及设于第三直线导轨42上且能沿着第三直线导轨42往复运动的第三导轨滑块43。第三驱动组件包括第三支架44、置于第三支架44上的第三控制装置45、与第三控制装置45输出轴末端连接的第三联轴器46、与第三联轴器46末端连接的第三滚珠丝杆支撑架47、设于第三滚珠丝杆支撑架47上的第三滚珠丝杆48、同时套于第三滚珠丝杆48上的第三滚珠螺母49及第三连接块40且第三滚珠螺母49与第三连接块40相连接；第三导轨滑块43与第三连接块40相连接。第三驱动组件还包括第三单片机与第三驱动电路(图中未标示)，第三单片机通过第三驱动电路与第三控制装置45相连接。而X向直线导轨机构3包括第二连接块30，第三电机机架44与该第二连接块30相连接；第三支架44设于第三导轨支架41上。如图6所示，A向转动装置5包括第四电机机架51、设于第四电机机架51上的第四控制装置52、与第四控制装置52输出轴末端连接的第四联轴器53及与第四联轴器53末端连接的旋转轴54。且Y向直线导轨机构4包括第三连接块40，第四电机机架51与该第三连接块40相连接。A向转动装置5还包括第四单片机与第四驱动电路(图中未标示)，第四单片机通过第四驱动电路与第四控制装置52相连接。如图7所示，C向转动装置6包括绕轴转动架61、设于绕轴转动架61上的控制装置62与设于控制装置62输出轴末端的转动块63，转动块64末端设有喷头7 ;绕轴转动架61设于第四电机机架51上且与旋转轴54相连接。C向转动装置6还包括第五单片机与第五驱动电路(图中未标示)，所述第五单片机通过第五驱动电路与控制装置62相连接。而本装置的运动则主要通过包括单片机编程与驱动电路控制控制装置。本实施例中，Z向、Y向、X向、A向与C向每个方向的运动都由单独的电机驱动。本实施例中，第一控制装置、第二控制装置、第三控制装置、第四控制装置与控制装置均为相应步进电机，它们的运动均由相应的单片机编程通过相应的驱动电路来控制启停。控制电路板放置在该装置的上方，并由各引出电线与各电机连接。其运动原理如下控制系统事先输入可实现平面、曲面与球面的控制指令，单片机接受指令后，把信号发给驱动电路，驱动电路带动控制装置实现运动，根据不同的程序要求，从而实现不同方式的喷涂。该五轴仿形自动喷涂机械手的工作原理当玩具品的外形为平面时，该用于玩具品的五轴仿形自动喷涂机械手的喷头可以像传统的喷涂机构，只需三个自由度的运动便可以实现喷涂。此时只需调用转动控制系统的平面控制指令，让该五轴仿形自动喷涂机械手实现X、Y、Z三个方向的直线运动。对于具有一般曲面形状的玩具品，此时调用转动控制系统中的曲面控制指令，让电机不仅控制喷涂实现Χ、γ、ζ三个直线运动，还实现A向与C向的转动。其具体的实现过程为五轴仿形机械手的Z向与X向、A向、C向配合运动，可完成曲面上曲线轨迹运动，再与Y向配合运动，即可完成整个曲面的完整喷涂。同理，对于具有球面形状的玩具品，机械手的运动控制部分调用球面控制程序，再驱动五个方向的运动，实现球面仿形喷涂。上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。
权利要求1.一种五轴仿形自动喷涂机械手，包括支架(I)与喷头(7);其特征在于还包括Z向直线导轨机构(2)、Y向直线导轨机构(3)、X向直线导轨机构(4)、A向转动机构(5)与C向转动机构(6);Z向直线导轨机构(2)竖直设于支架(I)上；X向直线导轨机构(4)水平设于Z向直线导轨机构(2)上；Y向直线导轨机构(3)垂直设于X向直线导轨机构(4)上；Α向转动机构(5)设于Y向直线导轨机构(3)上；C向转动机构(6)垂直设于A向转动机构(5)上；所述喷头(7)设于C向转动机构(6)上。
2.根据权利要求I所述的五轴仿形自动喷涂机械手，其特征在于所述Z向直线导轨机构(2)包括第一导轨组件与第一驱动组件；所述第一导轨组件包括设于支架(I)上的第一导轨支架(21)、设于第一导轨支架(21)上的第一直线导轨(22)及设于第一直线导轨(22)上且能沿着第一直线导轨(22)往复运动的第一导轨滑块(23);所述第一驱动组件包括第一支架(24)、置于第一支架(24)上的第一控制装置(25)、与第一控制装置(25)输出轴末端连接的第一联轴器(26)、与第一联轴器(26)末端连接的第一滚珠丝杆支撑架(27)、设于第一滚珠丝杆支撑架(27)上的第一滚珠丝杆(28)、同时套于第一滚珠丝杆(28)上的第一滚珠螺母(29 )及第一连接块(20 )且所述第一滚珠螺母(29 )与第一连接块(20 )相连接；同时，所述第一导轨滑块(23)与第一连接块(20)相连接；所述第一驱动组件还包括第一单片机与第一驱动电路，所述第一单片机通过第一驱动电路与第一控制装置(25)相连接。
3.根据权利要求2所述的五轴仿形自动喷涂机械手，其特征在于所述第一支架(24)设于第一导轨支架(21)上。
4.根据权利要求I所述的五轴仿形自动喷涂机械手，其特征在于所述X向直线导轨机构(3)包括第二导轨组件与第二驱动组件；所述第二导轨组件包括第二导轨支架(31)、设于第二导轨支架(31)上的第二直线导轨(32)及设于第二直线导轨(32)上且能沿着第二直线导轨(32)上往复运动的的第二导轨滑块(33);所述第二驱动组件包括第二支架(34)、置于第二支架(34)上的第二控制装置(35)、与第二控制装置(35)输出轴末端连接的第二联轴器(36 )、与第二联轴器(36 )末端连接的滚珠丝杆支撑架(37 )、设于第二滚珠丝杆支撑架(37)上的第二滚珠丝杆(38)、同时套于第二滚珠丝杆(38)上的第二滚珠螺母(39)及第二连接块(30)且所述第二滚珠螺母(39)与第二连接块(30)相连接；同时，所述第二导轨滑块(33)与第二连接块(30)相连接；所述第二驱动组件还包括第二单片机与第二驱动电路，所述第二单片机通过第二驱动电路与第二控制装置(35)相连接。
5.根据权利要求4所述的五轴仿形自动喷涂机械手，其特征在于所述Z向直线导轨机构(2 )包括第一连接块(20 )，所述第二电机机架(34 )与该第一连接块(20 )相连接；且所述第二支架(34)设于第二导轨支架(31)上。
6.根据权利要求I所述的五轴仿形自动喷涂机械手，其特征在于所述Y向直线导轨机构(4)包括第三导轨组件与第三驱动组件；所述第三导轨组件包括第三导轨支架(41)、设于第三导轨支架(41)上的第三直线导轨(42)及设于第三直线导轨(42)上且能沿着第三直线导轨(42)往复运动的第三导轨滑块(43);所述第三驱动组件包括第三支架(44)、置于第三支架(44)上的第三控制装置(45)、与第三控制装置(45)输出轴末端连接的第三联轴器(46 )、与第三联轴器(46 )末端连接的第三滚珠丝杆支撑架(47 )、设于第三滚珠丝杆支撑架(47)上的第三滚珠丝杆(48)、同时套于第三滚珠丝杆(48)上的第三滚珠螺母(49)及第三连接块(40 )且所述第三滚珠螺母(49 )与第三连接块(40 )相连接；同时，所述第三导轨滑块(43)与第三连接块(40)相连接；所述第三驱动组件还包括第三单片机与第三驱动电路，所述第三单片机通过第三驱动电路与第三控制装置(25)相连接。
7.根据权利要求6所述的五轴仿形喷涂机械手，其特征在于所述X向直线导轨机构(3)包括第二连接块(30)，所述第三电机机架(44)与该第二连接块(30)相连接；所述第三支架(44)设于第三导轨支架(41)上。
8.根据权利要求1-7任一项所述的五轴仿形自动喷涂机械手，其特征在于所述A向转动装置(5)包括第四电机机架(51)、设于第四电机机架(51)上的第四控制装置(52)、与第四控制装置(52)输出轴末端连接的第四联轴器(53)和与第四联轴器(53)末端连接的旋转轴(54);所述A向转动装置(5)还包括第四单片机与第四驱动电路，所述第四单片机通过第四驱动电路与第四控制装置(52 )相连接。
9.根据权利要求8所述的五轴仿形自动喷涂机械手，其特征在于所述Y向直线导轨机构(4 )包括第三连接块(40 )，所述第四电机机架(51)与该第三连接块(40 )相连接。
10.根据权利要求8所述的五轴仿形自动喷涂机械手，其特征在于所述C向转动装置(6)包括绕轴转动架(61)、设于绕轴转动架(61)上的控制装置(62)与设于控制装置(62)输出轴末端的转动块(63)，所述转动块(64)上设有喷头(7);所述绕轴转动架(61)设于第四电机机架(51)上且与所述旋转轴(54)相连接；所述C向转动装置(6)还包括第五单片机与第五驱动电路，所述第五单片机通过第五驱动电路与控制装置(62)相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种五轴仿形自动喷涂机械手，包括支架与喷头；还包括Z向直线导轨机构、Y向直线导轨机构、X向直线导轨机构、A向转动机构与C向转动机构；Z向直线导轨机构竖直设于支架上；X向直线导轨机构水平设于Z向直线导轨机构上；Y向直线导轨机构垂直设于X向直线导轨机构上；A向转动机构设于Y向直线导轨机构上；C向转动机构垂直设于A向转动机构上；所述喷头设于C向转动机构上。本实用新型用于玩具品的五轴仿形自动喷涂机械手能够全方位移动，使喷头的喷涂区域增大，保证喷涂的玩具品喷涂效果均匀、喷涂部位全面，提高喷涂效果，从而提高生产效率。
文档编号B25J9/08GK202555452SQ20122005588
公开日2012年11月28日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者赵运生, 徐小明, 张晓璐 申请人:广东工业大学