[发明专利]一种多喷枪协同式喷涂五轴混联机器人

说明书

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(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(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(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；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。

附图说明

附图1为本发明的一种实施例机构示意图。

具体实施方式