多平行四边形连杆并行驱动的喷涂机器人的制作方法_3

文档序号:9207957阅读:来源:国知局
电机控制,由于这两个转动轴正交,彼此不会干扰,这种控制方式也为轨迹规划带来了方便。本发明巧妙地设置三个平行四边形连杆驱动方式,三个平行四边形机构在设计时限制了最大压力角,在作业范围内,无论机器人转至何位置,运动和力的传递性能都能保持优良的水平。
[0053]18、本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人,其特征在于所述的基座3上的诸支架结构确保了大臂12、第I曲柄9、第II曲柄7的转动轴线重合共线。
[0054]本发明的大臂12、第I曲柄9、第II曲柄7的转动轴线重合共线,确保结构紧凑,位于基座3对称中心线附近上,重心稳定,且便于布置蜗杆5、蜗轮6减速机构。
[0055]19、本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人,其特征在于所述的基座3上的小臂驱动电机10和俯仰调节电机8共轴线布置,而大臂驱动电机4布置在与上述共轴线空间垂直的轴线上,这样布置便于均匀化基座3载荷,使小车车体载荷均匀。
[0056]小臂驱动电机10和俯仰调节电机8共线布置,则处于中间位置的大臂12需要在基座的中部放置大臂驱动电机4。考虑到大臂12是最主要的承载和运动杆件,所需电机的功率较大,驱动电机的尺寸也较大,布置在中间需要占用很大空间。这样布置便于均匀化基座3载荷,使小车车体载荷均匀。
【附图说明】
[0057]图1是本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人的总体结构示意图;
[0058]图2是本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人的基座机构示意图;
[0059]图3是本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人的基座驱动关系局部示意图;
[0060]图4是本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人末端连接关系局部示意图;
[0061]图5A、5B是本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人的大臂结构示意图;
[0062]图6A、6B是本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人的小臂结构示意图;
[0063]图7A、7B是本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人的第I曲柄结构示意图;
[0064]图8A、8B是本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人的第I连杆结构示意图;
[0065]图9A、9B是本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人的三角连杆结构示意图;
[0066]图10A-10C是本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人的动平台与喷头连接结构示意图;
[0067]图1lAUlB是本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人的可伸缩杆空心管结构示意图;
[0068]图12A、12B是本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人的可伸缩杆实心管结构示意图;
[0069]图13-图14是现有技术的机器人喷涂装置结构示意图;
[0070]其中主要附图标记表示职下:1-小车车体;2_小车驱动电机;3_基座;4_大臂驱动电机;5-蜗杆;6-蜗轮;7-第II曲柄;8_俯仰调节电机;9-第I曲柄;10_小臂驱动电机;11-第II连杆;12_大臂;13_第I连杆;14-三角连杆;15-第III连杆;16-可伸缩杆;17-喷头;18_动平台;19_小臂
【具体实施方式】
[0071]下面将结合附图,详细描述本发明的发明构思,旨在说明本发明要解决的技术问题,所采用的技术手段,以及所采用的每一个技术特征在解决上述技术问题中的作用与功能,以及说明采用的上述技术手段解决的技术问题所能达到技术效果。
[0072]图1是本发明多平行四边形连杆并行驱动喷涂机器人的总装配示意图,它给出了本发明的总体和运动结构。如图1箭头方向所示,本发明喷涂机器人为具备5个自由度喷涂机器人,包括3个平动自由度和2个转动自由度。其中,小车车体I在小车驱动电机2的驱动下具有一个沿车体前进方向的平动自由度;动平台18连同喷头17在大臂12和小臂19的带动下具有在垂直于小车前进方向平面内的两个平动自由度;在第III连杆15的带动下具有一个能实现俯仰的转动自由度;在可伸缩杆16的驱动下具有能够左右摆动的一个转动自由度。
[0073]该5个自由度动力源分别为:小车车体I在小车驱动电机2的驱动下能够在地面或者沿导轨运载整个机器人水平移动;大臂驱动电机4驱动大臂绕基座上的支架旋转摆动;俯仰调节电机8驱动第II曲柄7绕基座上的支架旋转摆动;小臂驱动电机10驱动第I曲柄9绕基座上的支架旋转摆动;可伸缩杆16实际上是两段空心管,内部装有小电机和丝杠,电机固定在其中的一根空心管中(图中未示),驱动时丝杠带动另一根管相应伸出或缩回,伸缩杆长度的变化能够实现动平台18的左右摆动。
[0074]下面结合上述5个自由度驱动方式对本发明六自由度喷涂机器人的结构进行详细描述。
[0075]如图1-3所示,基座3的结构主要包括一块制有螺栓孔的底板和支架部分。底板通过螺栓组紧固在小车车体I的表面,使机器人能够随小车移动。基座上的支架能够支撑大臂驱动电机4、蜗杆5、蜗轮6、大臂12、小臂驱动电机10、第I曲柄9、俯仰调节电机8、第II曲柄7,并通过相应轴孔配合的方式保证绕轴线旋转驱动(图中未示出)。
[0076]小车车体I在小车驱动电机2的驱动下能够在地面或者沿导轨运载整个机器人水平移动。如图1和图3所示,小车车体I在车轮驱动电机2的驱动下能够在地面或者沿导轨(图中未示出)运载整个机器人水平移动,本发明实施方式给出小车一端两对车轮上安装了驱动电机2,本领域技术人员应该理解该驱动电机可以有一个驱动电机、两个驱动电机和四个驱动电机等不同实施方式;导轨也不局限于滑轨形式,也可以是齿轮齿条副驱动方式、链轮链条驱动方式,甚至还可以是滑轨模组驱动方式,这使得喷涂机器人具有很大的工作范围,特别适合大轮廓工件的喷涂。
[0077]如图2和图3所示,该小车车体I上承载着本发明喷涂机器人底座3,底座3上分别安装有承载大臂驱动电机4的支架21、承载俯仰调节电机8的支架23、承载大臂12的摆动轴的第一支架24和第二支架25、承载小臂驱动电机10的支架26。其中承载大臂驱动电机4的支架21、承载俯仰调节电机8的支架23、承载大臂12的摆动轴的第一支架24为一个整体支撑结构;承载大臂12的摆动轴的第一支架24和第二支架25的轴孔相对应水平对称,以便安装大臂12的摆动轴;承载小臂驱动电机10的支架26便于安装支撑第I曲柄9机构(图3中示出)和小臂驱动电机10 ;承载俯仰调节电机8的支架23便于安装支撑第II曲柄7(图3中示出)和俯仰调节电机8。
[0078]基座3上的小臂驱动电机10和俯仰调节电机8共线布置,而大臂驱动电机4布置在与上述共轴线空间垂直的轴线上。基座3上的诸支架结构确保了大臂12、第I曲柄9、第II曲柄7的转动轴线重合共线。
[0079]大臂驱动电机4驱动大臂绕基座3的支架21上方的支架23和第一支架24旋转摆动轴转动。如图3所示,大臂驱动电机4通过蜗杆5带动蜗轮6旋转运动,蜗轮6旋转运动带动大臂12旋转运动,蜗轮蜗杆副具有传动比大和传动力矩大的优点,因此本发明选择蜗轮蜗杆副作为变速机构传动大臂12。具体结构为:大臂驱动电机4的输出轴通过联轴器连接至蜗杆5,蜗杆5垂直地与蜗轮6相啮合,蜗轮6通过花键或平键安装在大臂12 —端12a的摆动轴上(图5A和图5B所示)。为了实现更大的传动比,本发明还可以通过大臂驱动电机4输出轴经过减速器后直接带动蜗杆转动,然后再通过蜗杆蜗轮之间的啮合关系,蜗轮6将以更慢的速度转动。蜗轮6通过花键或平键配合安装在在大臂12 —端12a的摆动轴上,大臂12也通过同样的方式安装在此摆动轴轴上,从而确保大臂12绕该摆动轴转动与蜗轮6转动相同的角度,因此只要控制大臂驱动电机4输出的角度就能确定大臂12在空间中的位置,控制大臂驱动电机4输出的速度也就相应确定大臂12转动的速度。
[0080]由此可见,本发明的小车驱动电机2、大臂驱动电机4、小臂驱动电机10、俯仰调节电机8均设置在基座一端,从而克服了现有技术的工业喷涂机器人驱动电机分散布置在各个关节处,导致机器人末端静载荷较大,运动时动载也较大的缺陷。
[0081]由于发明的小车驱动电机2、大臂驱动电机4、小臂驱动电机10、俯仰调节电机8均设置在基座一端,避免了现有技术的工业喷涂机器人驱动电机越靠近喷头端,使用安全性越低,防爆、防尘成本越高。
[0082]由于发明的小车驱动电机2、大臂驱动电机4、小臂驱动电机10、俯仰调节电机8均设置在基座一端,避免了现有技术的工业喷涂机器人手臂多重旋转,从而导致液流管道和电气管道布置困难且有可能产生管道相互缠绕情况,排除安全隐患及防爆成本高。
[0083]由于发明的小车驱动电机2、大臂驱动电机4、小臂驱动电机10、俯仰调节电机8均设置在基座一端,避免了现有技术的工业喷涂机器人基座和各关节处受力较大,避免了现有技术的工业喷涂机器人需要增强整个喷涂机器人的强度和刚度,避免了现有技术的工业喷涂机器人的体积庞大、重量较重。
[0084]由于发明的小车驱动电机2、大臂驱动电机4、小臂驱动电机10、俯仰调节电机8均设置在基座一端,避免了传统的串联开链式喷涂机器人,其电气管路和液流管路通常都在杆件的中空部位,这不仅会增加管路布置的困难,还存在一些安全隐患。在本发明中,驱动电机集中布置在基座上,则电气管路布置可以省略,仅仅只需考虑液流管路的布置。这样既降低了布置的难度,还可以减小机器人末端的尺寸,使喷头易于从狭小的孔壁中深入到工件的内部进行喷头作业,间接增加了机构的柔性。
[0085]如图5、6、9所示,本发明大臂12为一个弯曲拨叉形状,其汇集成一体的轴端12a分叉成两根驱动连杆12c和12d,其大臂12的分叉两个端点12b通过销轴分别与小臂19中间轴孔19a相连和与三角连
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