专利名称：一种单喷枪喷涂五轴混联机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单喷枪喷涂五轴混联机器人，具体地说是利用混联机构，为特别 是长方形或长方形组合的平面型工业用品及生活制品等金属、塑料件的喷涂流水线提供一 种新型高效的喷涂机器人机构。
背景技术：
随着社会发展和人民生活水平的提高，市场对工业用品及生活制品(家用电器、 仪器仪表外壳等)的表面处理提出了越来越高的要求，喷涂作为制品表面处理的一种方法 和手段，其发展方兴未艾。目前国内外表面喷涂设备主要有水平往复自动喷涂机、垂直往复 自动喷涂机、旋转喷涂机、多轴顶喷机、多关节喷涂机器人等。其中，各种喷涂机由于只能完 成一些简单的往复直线运动，而工件表面的多样性及复杂性使得喷涂机的使用受到一定的 限制。相对于喷涂机，多自由度喷涂机器人具有轨迹灵活、控制精度高、柔性大、工作范围 太、易操作和维护、设备利用率高的优点，是高质量表面涂装(如汽车工业喷涂)的首选设 备。目前，多自由度的喷涂机器人几乎都采用串联机构，而串联机构的某些本身所固有的缺 陷，如误差积累效应、负载驱动能力有限等，且不适于大型平面型工件的流水线喷涂，从而 限制了串联机器人的应用范围。相比于串联机构，混联机构具有负载能力强、高速高精度、 控制解耦、工作空间大、运动惯量低等优点，弥补了串联机构的缺点并展示了潜在的广泛应 用前景。为此，本发明针对大型扁平型立方体工件的流水线高效喷涂特点，将混联机构应用 于喷涂工艺，提供一种控制解耦性很好的五自由度混联喷涂机器人机构。
发明内容
本发明提供的一种单枪式喷涂混联机器人，其技术方案是包括一个三自由度混 联机构和一个二自由度转动的喷枪安装座，所述三自由度混联机构包括由固定在机架上的 直线导轨一(A)及直线导轨二(B)、滑块一(1)、滑块二 O)、连杆一(5)、连杆二(6)组成的 二滑块驱动平面并联机构，以及安装于连杆三(7)且垂直于其运动平面的单自由度进给直 线机构；连杆一(5)的一端以转动副一(R3)联结与直线导轨一(A)构成移动副一(P1)的滑 块一(1)，连杆二(6)的一端以转动副二(R6)联结与直线导轨二(B)构成移动副二(P2)的 滑块二 O)，而连杆一(5)的一端与连杆二(6)以转动副三(R4)相连接；进一步，在连杆二 (6)上的一点和滑块二(2)上的一点分别以转动副四(R5)、转动副五(R7)铰接一个由连杆 三(7)、连杆四(6')组成的II级杆组(R5-R8-R7)，并使转动副四(R5)、转动副六(R8)、转动 副五(R7)、转动副二(R6)构成一平行四边形( - -!^- - )；然后，又在连杆三(7)上固定 安装一个垂直于其运动平面的由导轨三(3)及滑座(4)组成的单自由度进给直线机构，在 作直线移动的滑座(4)上用转动副七(R1)连接摆杆一(8)后，又用转动副八( )串接摆杆 二(9)，构成一个二自由度转动的喷枪安装座，且喷枪(P)固定在摆杆二(9)上。滑座(4) 的驱动可以由同步带驱动、丝杠驱动、齿条驱动或钢丝绳驱动。该五轴混联喷涂机器人机构具有结构简单、制造容易、控制解耦、运动工作空间大、定位精度高等优点，能实现高质量、高效率的喷涂，且工作可靠、操作简便，特别适合用 于长方形平面型金属件或塑料件的流水线喷涂。
附图1为本发明的一种实施例机构示意图。
具体实施例方式附图1为本发明单枪式喷涂混联机器人的一个实施例，其技术方案是包括一个 三自由度混联机构和一个二自由度转动的喷枪安装座，所述三自由度混联机构包括由固定 在机架上的直线导轨一 A及直线导轨二 B、滑块一 1、滑块二 2、连杆一 5、连杆二 6组成的二 滑块驱动平面并联机构，以及安装于连杆三(7)且垂直于其运动平面的单自由度进给直线 机构；连杆一 5的一端以转动副一 R3联结与直线导轨一 A构成移动副一 P1的滑块一 1，连 杆二 6的一端以转动副二 &联结与直线导轨二 B构成移动副二 P2的滑块二 2，而连杆一 5 的一端与连杆二 6以转动副三R4相连接；进一步，在连杆二 6的一点和滑块二 2上的一点分 别以转动副四&、转动副五R7铰接一个由连杆三7、连杆四6'组成的II级杆组R5-R8-R7, 并使转动副四&、转动副六&、转动副五R7、转动副二 &构成一平行四边形K-R8-R7-R6-R5 ； 然后，又在连杆三7上固定安装一个垂直于其运动平面的由导轨三3及滑座4组成的单自 由度进给直线机构，在作直线移动的滑座4上用转动副七R1连接摆杆一 8后，又用转动副八 R2串接摆杆二 9，构成一个二自由度转动的喷枪安装座，且喷枪P固定在摆杆二 9上。滑座 4的驱动可以由同步带驱动，也可以由丝杠驱动、齿条驱动或钢丝绳驱动。其工作原理是当滑块一 1、滑块二 2分别沿直线导轨一 A及直线导轨二 B作往复 直线移动时，可使主喷枪P在两导轨内侧作任意平面曲线运动，如滑块一 1、滑块二2的速度 大小和方向相同，主喷枪P则可实现长距离直线喷涂；而单自由度进给直线机构作直线运 动时，可满足工件表面不同距离的喷涂要求；又当二自由度转动的喷枪安装座运动时，该喷 涂机器人共有五个自由度，可满足主喷枪P对任意空间形状表面工件的喷涂。该五轴混联喷涂机器人具有结构紧凑、运动灵活、控制解耦、运动工作空间大、定 位精度高、制造成本低等优点，能实现高质量、高效率的喷涂，且工作可靠、操作简便。
权利要求
1.一种单枪式喷涂混联机器人，包括一个三自由度混联机构和一个二自由度转动的喷 枪安装座，其特征在于所述三自由度混联机构包括由固定在机架上的直线导轨一(A)及直 线导轨二(B)、滑块一(1)、滑块二 O)、连杆一(5)、连杆二(6)组成的二滑块驱动平面并联 机构，以及安装于连杆三(7)且垂直于其运动平面的单自由度进给直线机构；连杆一(5)的 一端以转动副一(R3)联结与直线导轨一(A)构成移动副一(P1)的滑块一(1)，连杆二(6) 的一端以转动副二(R6)联结与直线导轨二(B)构成移动副二(P2)的滑块二 O)，而连杆一 (5)的一端与连杆二(6)以转动副三(R4)相连接；进一步，在连杆二(6)上的一点和滑块 二⑵上的一点分别以转动副四(R5)、转动副五(R7)铰接一个由连杆三⑵、连杆四(6') 组成的II级杆组(R5-R8-R7),并使转动副四(R5)、转动副六(R8)、转动副五(R7)、转动副二 (R6)构成一平行四边形(R5-R8-R7-R6-R5)；然后，又在连杆三(7)上固定安装一个垂直于其 运动平面的由导轨三(3)及滑座(4)组成的单自由度进给直线机构，在作直线移动的滑座 (4)上用转动副七(R1)连接摆杆一(8)后，又用转动副八( )串接摆杆二(9)，构成一个二 自由度转动的喷枪安装座，且喷枪(P)固定在摆杆二(9)上。
2.按权利要求1所述的单枪式喷涂混联机器人，其特征在于所述的滑座(4)的驱动可 以由同步带驱动、丝杠驱动、齿条驱动或钢丝绳驱动。
全文摘要
一种单枪式喷涂混联机器人，包括一个三自由度混联机构和一个二自由度转动的喷枪安装座，所述三自由度混联机构由包含一平行四边形结构的二滑块驱动平面并联机构和垂直于该运动平面的单自由度进给直线机构组成；在进给直线机构的作直线移动的滑座(4)上用转动副七(R1)连接摆杆一(8)后，又用转动副八(R2)串接摆杆二(9)，构成一个二自由度转动的喷枪安装座，且喷枪(P)固定在摆杆二(9)上。滑座(4)的驱动可以由同步带驱动、丝杠驱动、齿条驱动或钢丝绳驱动。该混联喷涂机器人具有结构紧凑、运动灵活、控制解耦、运动工作空间大、定位精度高、制造成本低等优点，能实现高质量、高效率的喷涂，且工作可靠、操作简便。
文档编号B05B15/08GK102120205SQ20111004282
公开日2011年7月13日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者丁磊, 徐伟, 徐小东, 李菊, 沈惠平, 王凯, 蒋益兴, 邓嘉鸣 申请人:常州大学, 浙江龙游镭迪涂装设备有限公司