六自由度喷涂机器人[实用新型专利]

*CN202684913U*

(10)授权公告号 CN 202684913 U(45)授权公告日 2013.01.23

(12)实用新型专利

(21)申请号 201220344534.2(22)申请日 2012.07.17

(73)专利权人昆山华恒焊接股份有限公司

地址215300 江苏省苏州市昆山市博士路

1588号(72)发明人潘雨卿 李锦标 刘少辉 杨金中

聂勇刚 吴少兴(74)专利代理机构苏州威世朋知识产权代理事

务所(普通合伙) 32235

代理人杨林洁(51)Int.Cl.

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

B25J 9/00(2006.01)B25J 17/02(2006.01)B05B 13/04(2006.01)

权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页权利要求书1页 说明书4页 附图2页

()实用新型名称

六自由度喷涂机器人(57)摘要

本实用新型提供一种六自由度喷涂机器人，包括底座、活动固定在底座上的腰关节、活动固定在腰关节上的大臂关节、活动固定在大臂关节上的小臂关节、活动固定在小臂关节上的三自由度斜交手腕、连接在所述三自由度斜交手腕末端的喷支架、活动连接在各关节之间或关节和手腕之间的法兰及轴承、用以驱动所述腰关节与大臂关节和小臂关节工作的若干第一驱动机构以及用以驱动所述三自由度斜交手腕工作的第二驱动机构。第一驱动机构包括第一伺服电机以及与RV减速机。第二驱动机构包括第二伺服电机、与第二伺服电机相连接的行星减速机、与行星减速机相配合连接的空心传动轴以及设置于三自由度斜交手腕内并与空心传动轴相连接的齿轮副。

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权 利 要 求 书

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1.一种六自由度喷涂机器人，其特征在于：所述六自由度喷涂机器人包括底座、活动固定在底座上的腰关节、活动固定在腰关节上的大臂关节、活动固定在大臂关节上的小臂关节、活动固定在小臂关节上的三自由度斜交手腕、连接在所述三自由度斜交手腕末端的喷支架、活动连接在各关节之间或关节和手腕之间的法兰及轴承、用以驱动所述腰关节与大臂关节和小臂关节工作的若干第一驱动机构以及用以驱动所述三自由度斜交手腕工作的第二驱动机构；其中所述第一驱动机构包括第一伺服电机以及与所述第一伺服电机相配合连接的RV减速机，所述第二驱动机构包括第二伺服电机、与所述第二伺服电机相连接的行星减速机、与所述行星减速机相配合连接的空心传动轴以及设置于所述三自由度斜交手腕内并与所述空心传动轴相连接的齿轮副。

2.根据权利要求1所述的六自由度喷涂机器人，其特征在于：所述腰关节相较底座成偏置设置，所述大臂关节固定在所述腰关节的一侧，所述小臂关节固定在大臂关节远离所述腰关节的端部一侧，所述三自由度斜交手腕固定在所述小臂关节远离所述大臂关节的一端。

3.根据权利要求1所述的六自由度喷涂机器人，其特征在于：所述腰关节、大臂关节和小臂关节均为空心密封结构并在腰关节、大臂关节和小臂关节内部形成关节密封腔，所述第一驱动机构设置在所述关节密封腔内。

4.根据权利要求3所述的六自由度喷涂机器人，其特征在于：所述六自由度喷涂机器人还包括正压防爆装置，所述正压防爆装置包括固定在所述底座内的正压流量拾取装置、固定在底座外侧的空气压缩机以及连接空气压缩机并伸入所述关节密封腔内的气动导管。

5.根据权利要求4所述的六自由度喷涂机器人，其特征在于：所述正压流量拾取装置包括用于拾取密封腔内保护性气体流速的弯管传感器和拾取密封腔内正压的压差开关。

6.根据权利要求1所述的六自由度喷涂机器人，其特征在于：所述三自由度斜交手腕为具有三个自由度的中空斜交非球形手腕，并且包括与所述小臂关节活动连接的第一手腕关节、与第一手腕关节活动连接的第二手腕关节以及与第二手腕关节活动连接的第三手腕关节，所述喷支架固定在所述第三手腕关节上，所述六自由度喷涂机器人包括分别控制第一至第三手腕关节的三组所述第二驱动机构。

7.根据权利要求6所述的六自由度喷涂机器人，其特征在于：所述空心传动轴设置在小臂关节内部并与小臂关节平行设置，所述空心传动轴的一端与所述行星减速机的输出端光轴连接，另一端被小臂关节末端法兰内的轴承支撑。

8.根据权利要求6所述的六自由度喷涂机器人，其特征在于：所述六自由度喷涂机器人还包括涂料管路，所述涂料管路收容于所述三自由度斜交手腕内部。

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说 明 书六自由度喷涂机器人

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技术领域

[0001]

本实用新型涉及一种喷涂机器人，尤其涉及一种六自由度喷涂机器人。

背景技术

随着现代工业化程度的日益加深和现代制造技术的发展，人们对产品的外观质量

要求越来越高，尤其在家电、汽车和轻工等行业，产品的外观质量甚至影响到产品在市场上的竞争力。智能化自动涂装设备由于具有喷涂效率高、涂层均匀、污染少等优点，已经逐渐取代传统人工喷涂。目前，常用的自动涂装设备主要包括涂装机。但是，市场上现有的涂装机存在以下缺点：（1）自由度少，工作空间小，难以满足大型复杂零件内外表面的自动喷涂的需要。（2）柔性差，喷涂轨迹单一，只能对特定零件进行喷涂。（3）喷涂质量低，对于外观质量要求较高的零件，如汽车外表面，难以满足喷涂要求。（4）定位精度低、涂料利用率低。[0003] 因此，有必要提供一种改进的六自由度喷涂机器人以克服上述问题。

[0002]

实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的在于提供一种喷涂自由度高、工作空间大且喷涂质量及精度高的六自由度喷涂机器人。

[0005] 为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种六自由度喷涂机器人，包括底座、活动固定在底座上的腰关节、活动固定在腰关节上的大臂关节、活动固定在大臂关节上的小臂关节、活动固定在小臂关节上的三自由度斜交手腕、连接在所述三自由度斜交手腕末端的喷支架、活动连接在各关节之间或关节和手腕之间的法兰及轴承、用以驱动所述腰关节与大臂关节和小臂关节工作的若干第一驱动机构以及用以驱动所述三自由度斜交手腕工作的第二驱动机构；其中所述第一驱动机构包括第一伺服电机以及与所述第一伺服电机相配合连接的RV减速机，所述第二驱动机构包括第二伺服电机、与所述第二伺服电机相连接的行星减速机、与所述行星减速机相配合连接的空心传动轴以及设置于所述三自由度斜交手腕内并与所述空心传动轴相连接的齿轮副。[0006] 作为本实用新型的进一步改进，所述腰关节相较底座成偏置设置，所述大臂关节固定在所述腰关节的一侧，所述小臂关节固定在大臂关节远离所述腰关节的端部一侧，所述三自由度斜交手腕固定在所述小臂关节远离所述大臂关节的一端。[0007] 作为本实用新型的进一步改进，所述腰关节、大臂关节和小臂关节均为空心密封结构并在腰关节、大臂关节和小臂关节内部形成关节密封腔，所述第一驱动机构设置在所述关节密封腔内。

[0008] 作为本实用新型的进一步改进，所述六自由度喷涂机器人还包括正压防爆装置，所述正压防爆装置包括固定在所述底座内的正压流量拾取装置、固定在底座外侧的空气压缩机以及连接空气压缩机并伸入所述关节密封腔内的气动导管。

作为本实用新型的进一步改进，所述正压流量拾取装置包括用于拾取密封腔内保

护性气体流速的弯管传感器和拾取密封腔内正压的压差开关。

[0009]

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作为本实用新型的进一步改进，所述三自由度斜交手腕为具有三个自由度的中空

斜交非球形手腕，并且包括与所述小臂关节活动连接的第一手腕关节、与第一手腕关节活动连接的第二手腕关节以及与第二手腕关节活动连接的第三手腕关节，所述喷支架固定在所述第三手腕关节上，所述六自由度喷涂机器人包括分别控制第一至第三手腕关节的三组所述第二驱动机构。

[0011] 作为本实用新型的进一步改进，所述空心传动轴设置在小臂关节内部并与小臂关节平行设置，所述空心传动轴的一端与所述行星减速机的输出端光轴连接，另一端被小臂关节末端法兰内的轴承支撑。

[0012] 作为本实用新型的进一步改进，所述六自由度喷涂机器人还包括涂料管路，所述涂料管路收容于所述三自由度斜交手腕内部。[0013] 本实用新型的有益效果是：本实用新型六自由度喷涂机器人采用六关节活动连接，使得喷涂自由度高、工作空间大、喷涂质量高、且可满足大型复杂零件内外表面的自动喷涂；另外，采用伺服电机配合RV减速机对腰关节与大臂关节和小臂关节进行驱动、同时采用伺服电机配合行星减速机和空心传动轴对三自由度斜交手腕进行驱动，可使得本实用新型喷涂机器人传动精度高，并实现无极变速，进而实现高精度控制。 附图说明

图1是本实用新型一具体实施例的六自由度喷涂机器人的立体图；[0015] 图2是将图1中六自由度喷涂机器人的部分透视示意图，显示六自由度喷涂机器人的内部驱动机构。

[0014]

具体实施方式

[0016] 以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

[0017] 请参照图1及图2所示为本实用新型六自由度喷涂机器人100的较佳实施方式。所述六自由度喷涂机器人100包括底座1、活动固定在底座1上的腰关节2、活动固定在腰关节2上的大臂关节3、活动固定在大臂关节3上的小臂关节4、活动固定在小臂关节4上的三自由度斜交手腕5、连接在所述三自由度斜交手腕5末端的喷支架6、活动连接在各关节2、3、4之间或关节2、3、4和手腕5之间的法兰及轴承（未图示）、用以分别驱动所述腰关节2与大臂关节3和小臂关节4工作的若干个第一驱动机构7以及用以驱动所述三自由度斜交手腕5工作的第二驱动机构8。[0018] 请参照图2所示，每一所述第一驱动机构7包括第一伺服电机71以及与所述第一伺服电机71相配合连接的RV减速机72，其中第一伺服电机71通过直齿圆柱齿轮副73和RV减速机72连接。本实用新型中第一驱动机构7采用第一伺服电机71与RV减速机72配合驱动可使得传动精度高，并实现无极变速。所述第二驱动机构8包括第二伺服电机81、与所述第二伺服电机81相连接的行星减速机82、与所述行星减速机82相配合连接的空心传动轴83以及设置于所述三自由度斜交手腕5内并与所述空心传动轴83相连接的齿轮副（未图示）。所述喷支架6用于固定空气雾化喷或静电喷61和涂料管62。喷支架

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说 明 书

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6通过螺栓连接，固定在三自由度斜交手腕5上。[0019] 请参照图1所示，所述腰关节2相较底座1成偏置设置，从而使得本实用新型六自由度喷涂机器人100结构紧凑，有效扩展工作空间。所述大臂关节3固定在所述腰关节2的一侧，所述小臂关节4固定在大臂关节3远离所述腰关节2的端部一侧，所述三自由度斜交手腕5固定在所述小臂关节4远离所述大臂关节3的一端。所述腰关节2、大臂关节3和小臂关节4均为空心密封结构，各关节2、3、4的组成薄壳的连接通过橡胶垫片密封，密封性良好，并且在腰关节2、大臂关节3和小臂关节4内部形成关节密封腔。[0020] 请参照图2所示，所述底座1用于将喷涂机器人100整体安装至地面或龙门架（未图示）上。用以驱动所述腰关节2工作的第一驱动机构7中，RV减速机72通过螺栓连接在所述底座1上，第一伺服电机71通过螺栓连接在腰关节2上。所述底座1上设有防碰撞的限位块10，主要用于避免由于腰关节2转动角度过大而碰撞到障碍物。用以驱动大臂关节3工作的第一驱动机构7中，第一伺服电机71和RV减速机72均通过螺栓连接在所述大臂关节3上。用以驱动小臂关节4工作的第一驱动机构7中，第一伺服电机71和RV减速机72均通过螺栓连接在所述小臂关节4上。[0021] 请参照图1及图2所示，所述的底座1的四侧面开口，其中一侧面用于布置伺服电机71、81的电缆线（未图示）和气动导管（未图示），并在该侧面安装有橡胶垫片密封板11以密封所述电缆线和气动导管；一侧面用于安装一正压防爆装置9。另外，本实用新型底座1四侧面开口还可方便拧紧固定驱动腰关节2的RV减速机72的螺栓。所述正压防爆装置9包括固定在所述底座1内的正压流量拾取装置、固定在底座1外侧的空气压缩机以及连接空气压缩机并伸入所述关节密封腔内的所述气动导管。所述正压流量拾取装置包括用于拾取所述关节密封腔内保护性气体流速的弯管传感器和拾取所述关节密封腔内正压的压差开关。所述第一驱动机构7均设置在所述关节密封腔内。所述电缆线和气动导管也布置在所述关节密封腔内，从而可防止伺服电机71、81及电缆线裸露在外面而引发爆炸。本实用新型喷涂机器人100工作时，经过净化处理后的保护性气体进入到所述关节密封腔，经气动导管输送至腰关节2、大臂关节3、小臂关节4的伺服电机71、81端，对关节密封腔内的可燃性气体进行清扫，然后排出。[0022] 请参照图1及图2所示，所述三自由度斜交手腕5为具有三个自由度的中空斜交非球形手腕，中空内壁用于布置涂料管路（未图示），避免悬挂的涂料管路破坏已喷表面，有效防止管路打结或折断，实现三维空间的任意姿态。所述三自由度斜交手腕5包括与所述小臂关节4活动连接的第一手腕关节51、与第一手腕关节51活动连接的第二手腕关节52以及与第二手腕关节52活动连接的第三手腕关节53。所述喷支架6固定在所述第三手腕关节53上。所述六自由度喷涂机器人100包括分别控制第一至第三手腕关节51、52、53的三组所述第二驱动机构8。此外，所述第二驱动机构8中的空心传动轴83均设置在小臂关节4内部并与小臂关节4平行设置。所述空心传动轴83的一端与所述行星减速机82的输出端光轴连接，另一端被小臂关节4末端法兰41内的轴承支撑。本实用新型将三自由度斜交手腕5的三个伺服电机81布置在小臂关节4前端，可减少占用所述三自由度斜交手腕5的空间，减轻大臂关节3的负载，并且结构更加紧凑。[0023] 综上所述，本实用新型六自由度喷涂机器人100采用六关节2、3、4、51、52、53活动连接，使得喷涂自由度高、工作空间大、喷涂质量高、且可满足大型复杂零件内外表面的自

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说 明 书

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动喷涂，能够适应喷涂的产品可从汽车工业、机电产品工业到家用电器工业；另外，采用伺服电机71配合RV减速机72对腰关节2与大臂关节3和小臂关节4进行驱动、同时采用伺服电机81配合行星减速机82和空心传动轴83对三自由度斜交手腕5进行驱动，可使得本实用新型喷涂机器人100传动精度高，并实现无极变速，进而实现高精度控制。[0024] 应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

[0025] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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说 明 书 附 图

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图1

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说 明 书 附 图

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图2

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