[實用新型]串?并聯(lián)式噴涂機器人

有效

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• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN206924938U
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設計）人: 王建明;孔垂慈;姜靖翔;曹鴻鵬
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B05B13/04
• 分類號: B05B13/04;B25J11/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

技術領域

本實用新型公開了一種新型的串-并聯(lián)式噴涂機器人

背景技術

相較于傳統(tǒng)串聯(lián)機器人，并聯(lián)機器人在運動精度、速度、剛度、輕量化、動態(tài)響應特性、誤差控制等方面都有更為優(yōu)異的性能，因此在對運動軌跡有較高要求的工業(yè)領域中，比如對表面不規(guī)則件進行噴涂工作，并聯(lián)機器人具有更好的應用前景。目前市場上或者專利中出現(xiàn)的并聯(lián)噴涂機器人由于動力源、傳動系統(tǒng)的限制，只能對較小范圍區(qū)域進行噴涂，對于大型表面不規(guī)則區(qū)域的噴涂，比如車身部件，這些噴涂機器人將難以適應。目前一些方案采用一個大型龍門式的工作臺，在工作臺上的上下左右各個區(qū)域分別放置并聯(lián)噴涂機器人，每個機器人負責對應一部分車身區(qū)域進行噴涂。這種方案可以實現(xiàn)對大型工件的噴涂，但存在工作臺龐大、噴涂機器人數(shù)量多、總體造價高、柔性差等缺點，而且還需要考慮各機器人交叉區(qū)域的噴涂質量等技術問題。

實用新型內容

基于上述情況，本實用新型提出一種能實現(xiàn)空間三自由度運動的并聯(lián)噴涂裝置和一個能實現(xiàn)平面兩軸大范圍位移的移動工作臺相結合的方案，工作時通過工作臺兩方向的長絲杠導軌做大范圍位移，并通過三自由度并聯(lián)裝置調整噴頭姿態(tài)及噴距，使噴頭始終垂直于工件表面并保持恒定距離進行噴涂工作，實現(xiàn)對不規(guī)則表面任意點的噴涂。

在傳動系統(tǒng)上，現(xiàn)有的串聯(lián)噴涂機器人多采用諧波減速器對電機輸出進行速度變換，再通過齒輪齒條、桿組零件等一系列比較長的傳動系實現(xiàn)終端預定的軌跡運動，本實用新型采用伺服電機輸出動力到驅動螺母，驅動螺母直接驅動滾珠絲杠的短傳動系傳動，無需諧波減速器，并且絲杠部分在功能上又是連接噴涂頭的連桿，大大簡化了結構。由于移動平臺可以利用絲杠導軌進行兩軸大范圍移動，并聯(lián)機構只需負責噴頭的姿態(tài)和噴距的調整，運動范圍小，故外型尺寸小，重量輕，從而可進一步減小成本，簡化傳動。

移動平臺的設計采用了穩(wěn)定性、精確性、傳動剛度比較好的滾珠絲杠傳動，同時同步帶、滾珠絲杠直線導軌滑臺模組等結構的采用進一步簡化了傳動機構。

本實用新型采用的技術方案如下

一種串-并聯(lián)式噴涂機器人，由能實現(xiàn)平面兩自由度大范圍位移的移動平臺機構和能實現(xiàn)空間三自由度作業(yè)的噴涂作業(yè)機構組成；所述的噴涂作業(yè)機構和移動平臺機構相互配合，從而完成整個噴涂過程五個自由度的運動要求；所述的移動平臺機構由一個水平運動機構和一個豎直運動機構組成，可以實現(xiàn)噴涂作業(yè)機構在水平方向(Y方向)和豎直方向(Z方向)的移動。

所述的噴涂作業(yè)機構由一個動平臺、四個支鏈、四個滾珠絲杠和一個定平臺組成；動平臺上安裝有噴頭，四個滾珠絲杠通過四個支鏈連接動、定平臺，動平臺與四個支鏈以球副形式連接，定平臺上安裝有四個噴涂電機單元；所述的四個噴涂電機單元包括四個噴涂電機，所述的噴涂電機各自驅動一個主動齒輪，主動齒輪與從動齒輪嚙合傳動，從動齒輪通過空心軸帶動法蘭盤旋轉，法蘭盤帶動相應的絲杠螺母旋轉，絲杠螺母驅動對應的絲杠伸縮，從而帶動動平臺實現(xiàn)x方向的移動和繞y、z軸的轉動，使噴頭能進行空間三個自由度的運動。

進一步的，所述水平運動機構包括一個底座，在所述的底座設有交流伺服電機I，所述的交流伺服電機I通過聯(lián)軸器與一個水平設置的滾珠絲杠I連接，滾珠絲杠I前后端固定在前后軸承座上，滾珠絲杠I上配有兩個前后絲杠螺母I，豎直運動機構的底板和兩個絲杠螺母I固定連接，通過交流伺服電機I驅動滾珠絲杠I，絲杠螺母I帶動豎直運動機構的底板進行水平方向上的位移。

進一步的，所述的底板底部裝有六個滑塊，左右兩側各有三個，在裝置水平移動過程中與底座的左右導軌配合導向。

進一步的，所述豎直運動機構包括左、右豎直運動機構兩部分，通過左右兩個滾珠絲杠II的同步運動實現(xiàn)所述的定平臺在y軸上的精確位移，左右兩個滾珠絲杠II的運動均由兩個從動同步帶輪傳入。

進一步的，所述左豎直運動機構包括一個電機II，電機II通過聯(lián)軸器帶動軸上的兩個主動同步帶輪同速轉動，這兩個主動同步帶輪分別引出長短兩條同步帶與左右機構上的左右兩個滾珠絲杠II從動帶輪配合，實現(xiàn)左右絲杠的等速轉動。

進一步的，所述豎直運動機構上的滾珠絲杠II兩側均裝有導軌。

進一步的，在所述的定平臺的兩側固連有滑塊，在所述的滑塊中安裝有中間穿透的螺母，所述的螺母與兩個滾珠絲杠II配合傳動，且滑塊的左右兩側設有與豎直運動機構上的左、右導軌配合的導槽。

進一步的，所述的絲杠螺母為滾珠絲杠驅動螺母，其外圈與機體固連，內圈進行旋轉驅動運動，從而實現(xiàn)對支鏈的伸縮驅動。