[發明專利]一種轉臺立柱式五自由度混聯噴涂機器人

有效

• 申請號: 201310405325.3
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103521381A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 仇云林;劉辛軍;謝福貴;姚啟宏;楊亞;王維鋒;屈益民
• 申請（專利權）人: 江蘇長虹智能裝備集團有限公司
• 主分類號: B05B13/04
• 分類號: B05B13/04;B05B15/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于機械制造設計領域及汽車涂裝領域，具體涉及一種工作范圍大，具有一定靈活性和柔性的轉臺立柱式五自由度混聯噴涂機器人。?

背景技術

隨著我國汽車工業的迅速發展，擴大生產規模、提高汽車產量、提升質量水平，都對汽車涂裝技術提出了更高的要求，而機器人噴涂作為汽車涂裝生產中的關鍵環節，已成為提高生產效率，保證生成質量的重要技術手段。機器人噴涂在國外已擁有三十多年的研究和發展歷史，發達國家已在汽車生產的行業廣泛應用噴涂機器人，在噴涂機器人研發以及噴涂技術研發方面都具有豐富的經驗。?

國內噴涂機器人的研制始于上世紀七十年代，起初國內對噴涂機器人的研究大多以對國外噴涂機器人的應用經驗為基礎，集中于研發周邊技術和配套設施以便于更高效的應用噴涂機器人。近年來伴隨著國內機械制造業(特別是汽車制造業)的迅速發展，國內許多汽車廠家和制造業公司也正在研發適合自己企業的噴涂機器人。由此展開噴涂機器人機械本體的創新研究和機構的原始創新，對擁有自主知識產權，提高企業競爭力顯得尤為重要。?

汽車制造作為制造業發展中的重點，在國家大力扶持下得到了長足的發展，國內汽車產量也在大幅提升，因而對與汽車制造相關的裝備和技術提出了更高要求。汽車制造主要由沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大工藝組成，涂裝工藝涉及機械、電氣、化工、環保等諸多科技技術，占四大工藝投資額40％以上，是汽車制造業的關鍵工藝。噴涂是汽車制造中最主要的生產工藝之一，它不僅能夠提高汽車產品的耐蝕性，延長汽車使用壽命，它還最直接地體現了汽車外表面顏色、光澤和亮度質量的優劣，是人們對汽車質量最直觀的評價，因而對汽車市場競爭力有著最直接的影響。決定噴涂質量最重要的因素是噴涂機器人，噴涂機器人的噴涂質量較人工噴涂和往復機噴涂的效果有明顯提升，噴涂效率高，噴涂表面質量穩定，工人勞動條件好，能降低動力消耗，幾乎受到了所有規模化企業的涂裝線的青睞。噴涂機器人有如下優點：?

1.軌跡靈活，可完成車身內表面和外表面的噴涂任務，仿形噴涂軌跡精確，提高了涂膜的均勻性，降低過噴涂量和清洗溶劑的用量，提高材料的利用率，對環境保護也起到了一定的作用；?

2.柔性大，工作范圍大，可現實多規格車型的混線噴涂生產，如轎車、旅行車、皮卡等車身混線噴涂生產；?

3.易操作和維護，可離線編程，大大縮短現場調試時間，模塊化的設計可實現快速安裝和更換元器件，極大地縮短維修時間；?

4.設備利用率高，往復式自動噴涂機利用率一般僅為40％-60％，而噴涂機器人的利用率可達90％-95％。?

然而，目前我國汽車制造業中大部分還在采用自動噴涂機來完成噴涂作業，現有的自動噴涂機大多存在噴涂效率低、柔性較低、噴涂軌跡單一化、靈活性低、浪費油漆等缺點，已經無法適應當前汽車生產的柔性化的訂單生產模式，嚴重制約了當前汽車工業的發展。雖然，目前已有部分發明專利也提供了一些噴涂機器人的機構形式和實例，但不可否認這些專利所提供的噴涂機器人有部分存在靈活性較差和柔性不足的缺點；而靈活性強、大柔性的噴涂機器人又不可避免出現冗余驅動過多，結構復雜，控制困難等問題。因此，研發新的工作范圍大，具有一定靈活性和柔性，結構簡單而控制容易的噴涂機器人已顯得尤為重要，對提高國家制造業特別是汽車生產行業有著深遠意義。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種轉臺立柱式五自由度混聯噴涂機器人，以便在盡量減小控制難度的前提下，適應涂裝生產線對噴涂機器人柔性化、高靈活度和高水平自動化的需求。?

根據本發明的一種轉臺立柱式五自由度混聯噴涂機器人，其特征在于該噴涂機器人包括基礎串聯運動單元和末端并聯噴涂作業單元兩個部分，所述基礎串聯運動單元由機身轉動關節、機身升降移動關節、水平轉動關節三部分組成，通過所述機身轉動關節的轉動擴大噴涂機器人在同一水平面內的噴涂范圍，通過機身升降移動關節在豎直方向的升降運動擴大機器人在豎直方向的噴涂范圍，通過水平轉動關節和機身轉動關節正交的協調運動調整噴槍在空間范圍的姿態，從而適應多種姿態的工件噴涂；所述末端并聯噴涂作業單元為三組平行四邊形機構所組成的平面并聯機構，能夠保持并聯動平臺姿態，所述平面并聯機構具有兩個移動自由度。?

根據本發明的轉臺立柱式五自由度混聯噴涂機器人，其中所述的機身轉動關節的組成關系為：轉臺通過軸承與底座配合形成周轉副，安裝于底座上的轉臺驅動電機通過底座內部的同步帶傳動系統驅動轉臺轉動，轉臺連接筒通過螺栓聯接，使得下端面與轉臺緊固，上端面與立柱緊固。?