一种用于汽车车身喷涂的混联机器人装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械制造领域，具体涉及一种能够应用于汽车整车喷涂生产领域的一种模块化混联喷涂机器人。
【背景技术】
[0002]现代汽车工业的迅速发展带来汽车型号的迅速变化和车体设计的不断调整，只有采用机器人才能适应这种频繁变化的生产要求。从20世纪90年代起汽车工业开始引入机器人来代替人工喷涂和喷涂机械，同时开始使用机器人进行内表面的自动喷涂。涂装机器人正是适应大规模、高质量、低成本和环保节能的要求而产生的。因此涂装机器人技术在汽车涂装领域的运用越来越广泛。
[0003]目前，在国内广泛使用的、有代表性的喷涂机器人绝大多数都是串联机器人，比如日本的川崎喷涂机器人、本田EJ 6轴喷涂机器人、FANUC P200E 6轴喷涂机器人、DuRR ECORP 6/7轴喷涂机器人、ABB IRB-54000-22喷涂机器人。国内汽车厂使用这些喷涂机器人过程中，普遍存在消化难、维修难、升级难等问题，难以真正发挥设备的作用。
[0004]并联机器人是由多个支链构成的闭环机构，相对于传统的串联机器人具有以下优点:结构简单紧凑、易于实现加工模块化，运动部件质量小，易于实现高速运动，机构动力学性能好、易于实现反馈控制，无积累误差、运动精度高。而串联机构具有工作空间大等优点。结合串联机构和并联机构的优点，开发混联机器人将具有更大优势。我国在并联机构的构型设计、关键技术和样机建造等方面进行了大量的研宄，一些研宄成果处于国际前列。利用并联机构开发具有自主知识产权的混联喷涂机器人，打破我国汽车工业喷涂机器人主要依赖进口的被动局面，这对于我国机器人产业以及汽车产业具有重大意义。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种用于汽车车身喷涂的混联机器人装置，使其拥有并联机构的高速、高精度、高刚度、易于制造的优点，又拥有串联机构工作空间大的优点，更适应于汽车车身的喷涂作业任务，可针对不同形状和规格的汽车车身进行喷涂作业。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]一种用于汽车车身喷涂的混联机器人装置，其特征在于:包括一个龙门机架、左地面水平导轨、右地面水平导轨、左三自由度并联机构、右三自由度并联机构和六自由度并联机构；所述的龙门机架安装在左地面水平导轨和右地面水平导轨上；所述的左三自由度并联机构和右三自由度并联机构结构相同，分别对称安装在龙门机架的左立柱导轨和右立柱导轨上；所述的左三自由度并联机构包括左滑块、右滑块、第一机架、装有雾化器的第一运动平台、第一分支、第二分支和第三分支；所述的第一分支、第二分支和第三分支分别连接于第一机架和第一运动平台之间，并与第一机架和第一运动平台构成空间闭环机构；所述的左三自由度并联机构通过左滑块和右滑块安装在龙门机架的左立柱导轨上；所述的左滑块和右滑块分别对称固接在第一机架的背面；所述的第一分支分别通过第一转动副和第一虎克副与第一机架和第一运动平台连接；所述的第一分支包括第一杆件和第二杆件，第一杆件和第二杆件之间通过第二转动副连接；所述的第一转动副的转动轴线与第二转动副的转动轴线平行；所述的第二分支与第一分支结构相同，第二分支分别通过第三转动副和第二虎克副与第一机架和第一运动平台连接；所述的第三分支分别通过第四转动副和第一球副与第一机架和第一运动平台连接；所述的第三分支包括第三杆件和第四杆件，第三杆件和第四杆件之间通过第五转动副连接；所述的第四转动副的转动轴线和第五转动副的转动轴线平行；
[0008]所述的六自由度并联机构固接在龙门机架的横梁中心，其包括第二机架，第二运动平台，装有雾化器的第三运动平台、第四分支、第五分支、第六分支、第七分支、第八分支和第九分支；所述的第四分支、第五分支和第六分支分别连接于第二机架和第二运动平台之间，并与第二机架和第二运动平台构成空间闭环机构；所述的第七分支、第八分支和第九分支分别连接于第二运动平台和第三运动平台之间，并与第二运动平台和第三运动平台构成空间闭环机构；所述的第四分支分别通过第六转动副和第二球副与第二机架和第二运动平台连接；所述的第四分支包括第五杆件和第六杆件，第五杆件和第六杆件之间通过第七转动副连接；所述的第六转动副的转动轴线与第七转动副的转动轴线平行；第五分支和第六分支与第四分支的结构完全相同，第五分支分别通过第八转动副和第三球副与第二机架和第二运动平台连接，第六分支分别通过第九转动副和第四球副与第二机架和第二运动平台连接；所述的第七分支分别通过第十转动副和第十一转动副与第二运动平台和第三运动平台连接；所述的第七分支包括第七杆件和第八杆件，第七杆件和第八杆件之间通过第十二转动副连接；第八分支和第九分支与第七分支的结构完全相同，第八分支分别通过第十三转动副和第十四转动副与第二运动平台和第三运动平台连接，第九分支分别通过第十五转动副和第十六转动副与第二运动平台和第三运动平台连接。
[0009]本发明所述的第一转动副的中心、第三转动副的中心和第四转动副的中心分布在第一机架的圆周上，三个转动副的转动轴线与所述的圆周相切；第一转动副的转动轴线与第三转动副的转动轴线平行，第四转动副的转动轴线与第一转动副的转动轴线垂直。
[0010]本发明所述的第一虎克副包括第一虎克副第一转动轴线和第一虎克副第二转动轴线，两条转动轴线相互垂直，第一虎克副第一转动轴线与第一转动副的转动轴线平行；第二虎克副包括第二虎克副第一转动轴线和第二虎克副第二转动轴线，两条转动轴线相互垂直，第二虎克副第一转动轴线与第三转动副的转动轴线平行；所述的第一虎克副第二转动轴线和第二虎克副第二转动轴线共线，对称分布在第一运动平台上。
[0011 ] 本发明所述的第六转动副的中心、第八转动副的中心和第九转动副的中心均匀分布在第二机架的圆周上，从圆周圆心到转动副中心的直径夹角为120度，三个转动副的转动轴线与圆周相切；第二球副的中心、第三球副的中心和第四球副的中心均匀分布在第二运动平台的圆周上，从圆周圆心到球副中心的直径夹角为120度；第十转动副的中心、第十三转动副的中心和第十五转动副的中心均匀分布在第二运动平台的圆周上，从圆周圆心到转动副中心的直径夹角为120度，三个转动副的转动轴线与第二运动平台的平面垂直。
[0012]本发明所述的第七分支、第八分支和第九分支的所有转动副的转动轴线相互平行且不重合。
[0013]本发明具有以下优点及突出性的技术效果:①本发明提出一种用于汽车车身喷涂的混联机器人装置，通过龙门机架结合三自由度并联机构和六自由度并联机构，以及通过结合龙门机架沿地面导轨的水平移动与所述并联机构的运动，可实现汽车整车喷涂；其具有串联机构的较大工作空间的优点，又具有并联机构刚度高、精度高和动态性能好的优点。②本发明机构具有结构对称，易于制造，容易实现模块化；结构简单，运动学控制简单，灵活性好，应用于喷涂时易于适应不同形状汽车车身，进而提高生产效率。
【附图说明】
[0014]图1为本发明提供的混联喷涂机器人装置的实施例的三维机构示意图。
[0015]图2为本发明的左三自由度并联机构实施例结构示意图。
[0016]图3为本发明的左三自由度并联机构的第一机架实施例结构示意图。
[0017]图4为本发明的左三自由度并联机构的第一运动平台实施例结构示意图。
[0018]图5为本发明的左三自由度并联机构的第一分支实施例结构示意图。
[0019]图6为本发明的左三自由度并联机构的第三分支实施例结构示意图。
[0020]图7为本发明的六自由度并联机构实施例结构示意图。
[0021]图8为本发明的六自由度并联机构的第二机架实施例结构示意图。
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