專利名稱：一種噴涂機器人機械臂驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及噴涂機器人，特別涉及一種噴涂機器人機械臂驅動裝置
背景技術：
中國專利申請CN200480008390. 1公開了一種在涂裝生產線運用的噴涂機器人的實例，其包括第一至第四機器人，它們全由控制器控制并設置為靠近傳送線，以及噴射器機構，其設在第一至第四機器人的臂的端部上，該第一至第四機器人的動作被教導，將包括丙烯酸共聚物的液體噴射到車身上。該機器人是多關節工業機器人，其包括底座、以及從底座依順序的第一臂、第二臂和第三臂，并且第三臂的末端設有噴射器機構。串聯式噴涂機器人結構復雜、形式單一、零件難加工。中國專利申請CN200410013789. 2公開了一種滾珠花鍵驅動的三自由度串并聯混合式機器人，并聯式機器人存在傳動方式控制繁瑣。

發明內容
本發明是提供一種驅動方式柔性高，結構簡單，性能可靠的智能噴涂機器人機械臂驅動裝置。本發明的技術解決方案是一種噴涂機器人機械臂驅動裝置包括旋轉驅動機構、 伸縮驅動機構和前端的擺動驅動機構，旋轉驅動機構通過伺服電機帶動齒輪副旋轉，來達到機械臂的旋轉運動；伸縮驅動機構與旋轉驅動機構中從動齒輪連接，伸縮驅動機構通過伺服電機帶動絲杠旋轉，滾珠花鍵軸把滾珠絲杠螺母的旋轉運動轉化為機械臂伸縮運動； 擺動驅動機構通過漲緊套連接在伸縮驅動機構的伸縮軸前端，擺動驅動機構通過伺服電機減速機帶動擺轉軸轉動，從而帶動噴槍做擺轉運動。以上機構均能對噴槍單獨進行操作， 也可以將上述運動一個以上的運動合成起來，就能使噴槍在空間內完成復雜的空間曲線運動，即能完成各種工件的噴涂任務。智能控制系統控制所有伺服電機動作帶動對應元件實現噴槍的旋轉、前后伸縮、 士90°擺動并保持噴涂方向始終垂直于工作面。輸調漆系統控制噴槍的噴涂、噴速、噴涂時間、顏色。所述輸調漆系統和智能控制系統均按放在噴漆室外部，它包括一系列的集成， 用于該機器人的噴漆與控制。本發明噴涂機器人機械臂的伺服電機均外置，從而便于安裝、拆卸及維護方便。本發明噴涂機器人機械人機械臂旋轉、伸縮和擺動分別由不同伺服電機控制驅動，因此具有柔性高，結構簡單，性能可靠。本發明機械臂伺服電機均能對噴槍單獨進行操作，也可以將上述運動一個以上的運動合成起來，故障易于排除，易于程序調控，安全可靠，就能使噴槍在空間內完成復雜的空間曲線運動，即能完成各種工件的自動噴涂任務。


圖1是在框架內平面移動的本發明噴涂機器人透視圖；圖2是本發明噴涂機器人機械臂透視圖；圖3A是本發明噴涂機器人機械臂正視圖；圖;3B是圖3A中A-A剖視圖；圖4是本發明噴涂機器人機械臂的另一個實施方式示意圖。相同的附圖標記表示相同部件或相似部件，其中附圖標記表示如下1升降伺服電機、2升降柔性聯軸器、3上軸承座、4機身、5升降滾珠絲杠、6橫向移動伺服電機、7上線性模組、8上支撐板、9上線性模組滑塊、10伸縮驅動機構伺服電機、11機器人臂旋轉驅動機構、12下支撐板、13左右移動導向軌、14噴槍支架、15噴槍擺動支架、16 擺動伺服電機及減速機、17噴槍、18下軸承座、19擋板、20機座、21滾珠絲杠固定筒、22滾珠花鍵軸支架、23輸調漆系統、M智能控制系統、25框架上橫梁、34滾珠螺母滑塊座、37錐齒輪副、38轉向支架、39滾珠花鍵軸、40從動軸齒輪、41主動軸齒輪、42旋轉座、43旋轉伺服電機、44固定筒連接法蘭、45伸縮伺服電機、46伸縮柔性聯軸器、47花鍵軸頂蓋。
具體實施例方式下面結合附圖及具體實施方式
對本發明進行詳細說明。圖1示出了在框架內平面移動的本發明噴涂機器人。其中左右升降伺服電機1置于左右機身4的框架頂部。升降伺服電機1下端依次連接升降柔性聯軸器2、上軸承座3 和升降滾珠絲杠5，升降滾珠絲杠5上端連接在上軸承座3上，下端連接在下軸承座18上。 左右機身4分別呈H形框架結構，其升降柔性聯軸器2、上軸承座3、升降滾珠絲杠5和下軸承座18分別置于機身4的H形框架內。上支撐板8和下支撐板12左右兩端滾珠螺母滑塊座分別套接于升降滾珠絲杠5上。上述升降伺服電機1、升降柔性聯軸器2、上軸承座3、機身4、升降滾珠絲杠5和下軸承座18構成了本發明噴涂機器人上下升降裝置，升降伺服電機1帶動升降柔性聯軸器2 轉動，升降柔性聯軸器2帶動固定在上下軸承座3、18之間的升降滾珠絲杠5轉動，升降滾珠絲杠5帶動支撐板8和下支撐板12的同步上下升降運動。左右機身4通過擋板19固定在機座20上，機座20既可以固定在地面上，也可以在其底部安裝滾輪，可滾動地連接鐵軌上，可以采用伺服電機和滾珠絲杠驅動機座20沿鐵軌移動(圖中未示出)。左右機身4上端通過框架上橫梁25連接起來，上述左右機身4、上橫梁25和機座20構成平面框架結構，本發明噴涂機器人在該平面框架結構內上下左右移動。從而能確保本發明噴涂機器人移動的位置度、平行度、穩定度。不會出現串聯式機器人懸臂梁撓度問題及振動不穩定的問題。在平面框架結構中，設置有上支撐板8和下支撐板12，上支撐板8和下支撐板12 的左右兩端分別固定在滾珠螺母滑塊座34上，滾珠螺母滑塊座34套接在升降滾珠絲杠5 上。上線性模組7固定在上支撐板8上。橫向移動伺服電機6帶動上線性模組滑塊9 左右移動。下線性滑軌包括左右移動導向軌13和下線性滑軌滑塊，下線性滑軌與下支撐板 12固定相連，下線性滑軌滑塊可隨動滑動地固定在左右移動導向軌13上。橫向移動伺服電機6驅動本發明噴涂機器人機械臂左右移動，升降伺服電機1驅動本發明噴涂機器人機械臂上下升降，因此本發明噴涂機器人機械臂在平面框架結構中可進行上下左右復合運動，構成了本發明噴涂機器人腿行走驅動機構。在平面框架結構內，在下支撐板12左右兩端分別設置有左移動限位開關30和右移動限位開關31，在機身4的H形框架內兩端分別設置上升位限位開關32和下降位限位開關33，從而限定了本發明噴涂機器人腿行走驅動機構行走活動范圍。將平面框架結構的底部安裝滾輪，可滑動地連接鐵軌上，通過伺服電機和滾珠絲杠驅動機座20沿鐵軌移動，從而構成本發明噴涂機器人整體移動。上述平面框架內驅動裝置構成了本發明噴涂機器人腿部行走部分。圖2、圖3A和圖;3B示出了本發明噴涂機器人機械臂驅動裝置，該機器人機械臂驅動裝置包括中間旋轉驅動機構、伸縮驅動機構和前端的擺動驅動機構。所述中間旋轉驅動機構包括從動旋轉齒輪40、主動旋轉齒輪41、旋轉座42、旋轉伺服電機43 ；旋轉伺服電機43通過螺栓與旋轉座42連接，旋轉伺服電機43通過鍵帶動主動旋轉齒輪41旋轉，主動旋轉齒輪41又帶動從動旋轉齒輪40旋轉，從動旋轉齒輪40與滾珠絲杠固定筒21連接，從而帶動噴槍支架14旋轉。伸縮驅動機構包括滾珠花鍵軸39、花鍵軸頂蓋47、滾珠花鍵軸支架22、滾珠絲杠固定筒21、固定筒連接法蘭44、聯軸器護罩45、伸縮柔性聯軸器46、伸縮伺服電機10 ；伸縮伺服電機10通過伸縮柔性聯軸器46帶動滾珠絲杠旋轉，滾珠花鍵軸39把絲杠上螺母的旋轉運動轉化為伸縮運動，從而實現噴槍支架14的伸縮運動。所述前端的擺動機構包括噴槍支架14、噴槍擺動支架15、擺動伺服電機及減速機16、噴槍17 ；擺動伺服電機及減速機16固定在噴槍擺動支架15上，擺動伺服電機及減速機16正反方向的旋轉，通過旋轉軸帶動噴槍擺動支架15作擺動，噴槍支架14固定在噴槍擺動支架15上，從而實現噴槍支架14的擺動。旋轉伺服電機43通過螺栓與旋轉座42連接，旋轉伺服電機43通過鍵帶動主動旋轉齒輪41旋轉，主動旋轉齒輪41又帶動從動旋轉齒輪40旋轉，從動旋轉齒輪40與滾珠絲杠固定筒21連接，從而帶動滾珠絲杠固定筒21旋轉；伸縮伺服電機10通過伸縮柔性聯軸器46帶動滾珠絲杠旋轉，滾珠花鍵軸39把絲杠上螺母的旋轉運動轉化為伸縮運動，從而實現噴槍支架14的伸縮運動；擺動伺服電機及減速機16固定在轉向支架38上，通過旋轉軸帶動噴槍擺動支架15作擺動，噴槍支架14固定在噴槍擺動支架15上，從而實現噴槍支架 14的擺動；上述三種種運動的復合實現了噴槍支架14的旋轉、伸縮、擺動。本發明噴涂機器人機械臂的運動包括所述旋轉驅動機構驅動機械臂自身的旋轉運動、所述伸縮機構驅動機械臂自身延伸運動，所述擺動機構驅動機械臂前端擺動，從而實現本發明噴涂機器人機械臂旋轉、伸縮、擺動的智能驅動。以上機構均能對噴槍單獨進行操作，也可以將上述運動一個以上的運動合成起來，就能使噴槍在空間內完成復雜的空間曲線運動，即能完成各種工件的噴涂任務。輸調漆系統23和智能控制系統M分別通過管路和電纜與相應的驅動裝置相連。雖然上面已經詳細地描述本發明具體實施方式
，但并非窮盡實現本發明的所有實施方式，上述具體實施方式
僅僅是示例性描述，本領域技術人員在本發明的具體實施方式
描述基礎上，通過增減、修改、替換方式變換成許多的不同實施方式來。如圖2所示，所述旋轉驅動機構通過主動旋轉齒輪41又帶動從動旋轉齒輪40旋轉，通過變換，可以將旋轉齒輪副變換成正時鏈條驅動或正時皮帶驅動。所述伸縮伺服電機10通過伸縮柔性聯軸器46帶動滾珠絲杠旋轉，滾珠花鍵伸縮軸39把絲杠上螺母的旋轉運動轉化為伸縮運動，通過變換，伸縮伺服電機10通過伸縮柔性聯軸器46帶動齒輪傳動變換，從而帶動齒條直線運動。所述前端的擺動伺服電機及減速機16正反方向的旋轉，通過旋轉軸帶動噴槍擺動支架15作擺動，通過變換，變換成圖4所示的錐齒輪整副37的驅動方式。如圖4所示， 擺動伺服電機及減速機16設置在機械臂驅動裝置的中心軸線上，通過錐齒輪整副37驅動一側或兩側的。智能控制系統M控制所有伺服電機動作帶動對應元件實現噴槍的上下升降、左右平移、前后伸縮、士90°擺動并保持噴涂方向始終垂直于工作面。輸調漆系統23控制噴槍的噴涂、噴速、噴涂時間、顏色。所述輸調漆系統和智能控制系統均按放在噴漆室外部，它包括一系列的集成，用于該機器人的噴漆與控制。本發明噴涂機器人的伺服電機均外置，從而便于安裝、拆卸及維護方便。本發明噴涂機器人機械臂旋轉伸縮和擺動分別由不同伺服電機控制驅動，因此具有柔性高，結構簡單，性能可靠。本發明伺服電機均能對噴槍單獨進行操作，也可以將上述運動一個以上的運動合成起來，故障易于排除，易于程序調控，安全可靠，就能使噴槍在空間內完成復雜的空間曲線運動，即能完成各種工件的自動噴涂任務。本發明的特點是旋轉采用高精度齒輪轉動，剛性強；伸縮機構采用滾珠絲杠和滾珠花鍵軸傳動，運行精確平穩；擺動機構采用伺服電機及減速機驅動，機構簡潔，容易控制。本發明噴涂機器人機械臂驅動裝置不僅僅用于涂裝生產線中，而且該機器人機械臂驅動裝置也可以應用焊接機器人、裝配機器人、搬運機器人等各種機器人驅動裝置中。
權利要求
1.一種機器人機械臂驅動裝置，其包括中間旋轉驅動機構、伸縮驅動機構和前端的擺動驅動機構，所述的旋轉驅動機構通過伺服電機帶動機械臂旋轉；所述的伸縮驅動機構通過伺服電機帶動絲杠旋轉，滾珠花鍵軸把滾珠絲杠螺母的旋轉運動轉化為機械臂伸縮運動；所述的前端的擺動驅動機構通過漲緊套連接在所述的伸縮驅動機構的伸縮軸前端，所述的前端的擺動驅動機構通過伺服電機及減速機帶動擺轉軸轉動，從而帶動噴槍擺動。
2.根據權利要求1所述的機器人機械臂驅動裝置，其特征在于所述中間旋轉驅動機構包括從動旋轉齒輪、主動旋轉齒輪、旋轉座、旋轉伺服電機；所述旋轉伺服電機通過螺栓與旋轉座連接，所述旋轉伺服電機通過鍵帶動所述主動旋轉齒輪旋轉，所述主動旋轉齒輪又帶動所述從動旋轉齒輪旋轉。
3.根據權利要求1所述的機器人機械臂驅動裝置，其特征在于所述伸縮驅動機構包括滾珠花鍵伸縮軸、滾珠花鍵軸、花鍵軸頂蓋、滾珠花鍵軸支架、滾珠絲杠固定筒、固定筒連接法蘭、聯軸器護罩、伸縮柔性聯軸器、伸縮伺服電機；所述伸縮伺服電機通過所述伸縮柔性聯軸器帶動所述滾珠絲杠旋轉，所述滾珠花鍵伸縮軸把絲杠上螺母的旋轉運動轉化為伸縮運動。
4.根據權利要求1所述的機器人機械臂驅動裝置，其特征在于所述前端的擺動驅動機構包括噴槍支架、噴槍擺動支架、擺動伺服電機及減速機、噴槍；所述擺動伺服電機及減速機固定在所述噴槍擺動支架上，所述擺動伺服電機及減速機正反方向的旋轉帶動噴槍擺動支架作擺動，所述噴槍擺動支架實現噴槍支架的擺動。
5.根據權利要求1所述的機器人機械臂驅動裝置，其特征在于所述噴涂機器人機械臂旋轉、伸縮和擺動分別由外置的不同伺服電機控制驅動。
6.根據權利要求1所述的機器人機械臂驅動裝置，其特征在于所述中間旋轉驅動機構包括從動旋轉鏈輪、主動旋轉鏈輪、正時鏈條驅動、旋轉座、旋轉伺服電機；所述旋轉伺服電機通過螺栓與旋轉座連接，所述旋轉伺服電機通過鍵帶動所述主動旋轉鏈輪旋轉，所述主動旋轉鏈輪通過所述的正時鏈條驅動帶動所述從動旋轉鏈輪旋轉。
7.根據權利要求1所述的機器人機械臂驅動裝置，其特征在于所述中間旋轉驅動機構包括從動旋轉齒輪、主動旋轉齒輪、正時皮帶、旋轉座、旋轉伺服電機；所述旋轉伺服電機通過螺栓與旋轉座連接，所述旋轉伺服電機通過鍵帶動所述主動旋轉齒輪旋轉，所述主動旋轉齒輪通過所述的正時皮帶帶動所述從動旋轉齒輪旋轉。
8.根據權利要求1所述的機器人機械臂驅動裝置，其特征在于所述的前端的擺動驅動機構通過錐齒輪副驅動一側或兩側的噴槍支架。
9.根據權利要求1所述的機器人機械臂驅動裝置，所述的中間旋轉伺服電機通過螺栓與旋轉座連接，所述的中間旋轉伺服電機通過鍵帶動主動旋轉齒輪旋轉，主動旋轉齒輪又帶動從動旋轉齒輪旋轉，從動旋轉齒輪與滾珠絲杠固定筒連接，從而帶動滾珠絲杠固定筒旋轉；所述的伸縮伺服電機通過伸縮柔性聯軸器帶動滾珠絲杠旋轉，滾珠花鍵伸縮軸把絲杠上螺母的旋轉運動轉化為伸縮運動，從而實現噴槍支架的伸縮運動；所述前端擺動伺服電機及減速機固定在轉向支架上，通過旋轉軸帶動噴槍擺動支架作擺動，噴槍支架固定在噴槍擺動支架上，從而實現噴槍支架的擺動。
10.一種機器人機械臂驅動裝置，其包括中間旋轉驅動機構、伸縮驅動機構和前端的擺動驅動機構，所述的旋轉驅動機構通過伺服電機帶動機械臂旋轉；所述伸縮驅動機構的伸縮伺服電機通過伸縮柔性聯軸器驅動錐齒輪副，從而帶動固定筒上的齒條直線運動；所述的前端的擺動驅動機構通過漲緊套連接在所述的伸縮驅動機構的伸縮軸前端，所述的前端的擺動驅動機構通過伺服電機減速機帶動擺轉軸轉動，從而帶動噴槍擺動。
全文摘要
本發明涉及一種機器人機械臂驅動裝置，其包括中間旋轉驅動機構、伸縮驅動機構和前端的擺動驅動機構，所述的旋轉驅動機構通過伺服電機帶動機械臂旋轉；所述的伸縮驅動機構通過伺服電機帶動絲杠旋轉，滾珠花鍵軸把滾珠絲杠螺母的旋轉運動轉化為機械臂伸縮運動；所述的前端的擺動驅動機構通過漲緊套連接在所述的伸縮驅動機構的伸縮軸前端，所述的前端的擺動驅動機構通過伺服電機及減速機帶動擺轉軸轉動，從而帶動噴槍擺動。
文檔編號B05B15/10GK102513259SQ20121000518
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月10日 優先權日2012年1月10日
發明者仇云杰, 仇云林, 張葛林, 陳福森 申請人:江蘇長虹汽車裝備集團有限公司