专利名称：一种多喷枪协同式喷涂五轴混联机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多喷枪协同式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
本发明提供的一种多喷枪协同式喷涂五轴混联机器人，其技术方案是包括三自 由度混联机构、一对横向平行直线机构和一对纵向平行直线机构，所述的三自由度混联机 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( 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( 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(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(9)及主滑座(8)组 成的单自由度进给直线机构，主喷枪(P)固定沿导轨三(9)作直线进给的主滑座(8)上，驱 动主滑座(8)运动的动力可以是同步带驱动、丝杠驱动、齿条驱动或钢丝绳驱动。又进一步，所述的一对横向平行直线机构包含作直线运动的辅滑座一(4)、辅滑座 二 )以及分别固定在其上的喷枪一(P4)、喷枪二(P4')，且辅滑座一(4)和辅滑座二(4')的运动方向平行；所述的一对纵向平行直线机构包含作直线运动的辅滑座三(3)、辅 滑座四(3')以及分别固定在其上的喷枪三(P3)、喷枪四(P3')，且辅滑座三C3)和辅滑 座四(3')的运动方向平行；驱动辅滑座一 G)、辅滑座二 )、辅滑座三(3)、辅滑座四 (3')运动的动力可以是同步带驱动、丝杠驱动、齿条驱动或钢丝绳驱动；且这对横向平行 直线机构和这对纵向平行直线机构可以在平行平面内或同一平面内正交布置或成斜角布 置。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为本发明多喷枪协同式喷涂混联机器人的一个实施例，其技术方案是它 包括三自由度混联机构、一对横向平行直线机构和一对纵向平行直线机构，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&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&、转动副五R7铰接一个由连杆三7、连杆四6'组成 的II级杆组并使转动副四&、转动副六&、转动副五R7、转动副二 R6构成一平行 四边形I^5-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三9 及主滑座8组成的单自由度进给直线机构，主喷枪P固定沿导轨三9作直线进给的主滑座 8上，驱动主滑座8运动的动力可以是同步带驱动、丝杠驱动、齿条驱动或钢丝绳驱动。所述的一对横向平行直线机构包含作直线运动的辅滑座一 4、辅滑座二 4'以及 分别固定在其上的喷枪一 P4、喷枪二 P4'，且辅滑座一 4和辅滑座二 4'的运动方向平行； 所述的一对纵向平行直线机构包含作直线运动的辅滑座三3、辅滑座四3'以及分别固定 在其上的喷枪HP3、喷枪四P3'，且辅滑座三3和辅滑座四3'的运动方向平行；驱动辅滑 座一 4、辅滑座二 4'、辅滑座三3、辅滑座四3'运动的动力可以是同步带驱动、丝杠驱动、 齿条驱动或钢丝绳驱动；这对横向平行直线机构和这对纵向平行直线机构在同一平面内正 交布置。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。另外，当喷枪一 P4、喷枪二 P4'做往复直线移 动时，可喷涂工件宽度方向的二个侧面；而喷枪三P3、喷枪四P3'做往复直线移动时，可喷 涂工件长度方向的二个侧面，因此，该喷涂机器人共有五个自由度，这些动作可同时协调进行，或根据工件的不同形状和尺寸，先后协调动作，这样，就减少了单枪式喷涂需要多次更 换喷枪姿态、等待喷涂的辅助时间，大大提高了喷涂效率，且具有结构简单、制造容易、控制 解耦、运动工作空间大、定位精度高、工作可靠、操作简便等优点。
权利要求
1.一种多喷枪协同式喷涂五轴混联机器人，包括三自由度混联机构、一对横向平行直 线机构和一对纵向平行直线机构，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(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(R6)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)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(9)及主滑座(8)组成的单自由度进给直线机 构，主喷枪(P)固定沿导轨三(9)作直线进给的主滑座(8)上，驱动主滑座(8)运动的动力 可以是同步带驱动、丝杠驱动、齿条驱动或钢丝绳驱动。
2.按权利要求1所述的多喷枪协同式喷涂五轴混联机器人，其特征在于所述的一对横 向平行直线机构包含作直线运动的辅滑座一(4)、辅滑座二(4')以及分别固定在其上的 喷枪一(P4)、喷枪二(P/ )，且辅滑座一(4)和辅滑座二(4')的运动方向平行；所述的一 对纵向平行直线机构包含作直线运动的辅滑座三(3)、辅滑座四(3')以及分别固定在其 上的喷枪三(P3)、喷枪四(P3')，且辅滑座三(3)和辅滑座四(3')的运动方向平行；驱动 辅滑座一(4)、辅滑座二(4‘)、辅滑座三(3)、辅滑座四(3')运动的动力可以是同步带驱 动、丝杠驱动、齿条驱动或钢丝绳驱动；进一步，这对横向平行直线机构和这对纵向平行直 线机构可以在平行平面内或同一平面内正交布置或成斜角布置。
全文摘要
一种多喷枪协同式喷涂五轴混联机器人，包括三自由度混联机构、一对横向平行直线机构和一对纵向平行直线机构，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；又在输出连杆三(7)上固定安装一个垂直于其运动平面的单自由度进给直线机构，主喷枪(P)固定在沿导轨三(9)作直线进给的主滑座(8)上；进一步，一对横向平行直线机构和一对纵向平行直线机构均包含作直线运动的二个辅滑座以及分别固定在其上的二把喷枪，且二个辅滑座的运动方向平行；这对横向平行直线机构和这对纵向平行直线机构可以在平行平面内或同一平面内正交布置或成斜角布置。驱动主滑座(8)和所有辅滑座运动的动力可以是同步带驱动、丝杠驱动、齿条驱动或钢丝绳驱动。该种五轴混联喷涂机器人具有结构简单、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。
文档编号B05B15/08GK102133560SQ20111004283
公开日2011年7月27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