專利名稱：基于三自由度和四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的混聯(lián)噴涂機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械制造領(lǐng)域，具體涉及一種能夠應(yīng)用于汽車整車噴涂生產(chǎn)領(lǐng)域的一 種模塊化混聯(lián)噴涂機(jī)器人。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車型號和車體設(shè)計的不斷調(diào)整，國內(nèi)汽車生產(chǎn) 正在向大規(guī)模、高質(zhì)量和低成本的方向發(fā)展，汽車車身噴涂是汽車制造中最主要的生產(chǎn)工 藝之一，它不僅能夠提高汽車產(chǎn)品的耐蝕性，延長汽車使用壽命，它還最直接地體現(xiàn)了汽車 外表面顏色、光澤和亮度質(zhì)量的優(yōu)劣，是人們對汽車質(zhì)量最直觀的評價，所以它對汽車市場 競爭力的有著最直接的影響。在此背景下，傳統(tǒng)的手工噴涂已經(jīng)無法滿足大多數(shù)整車廠車 身涂裝的要求，噴涂技術(shù)一步步的從手工噴涂、半自動噴槍噴涂發(fā)展到了如今的機(jī)器人自 動噴涂，只有采用機(jī)器人才能適應(yīng)這種頻繁變化的生產(chǎn)要求。機(jī)器人的作用是控制噴槍，使 之在噴涂過程中與噴涂表面保持正確的角度和恒定的距離。到目前為止，噴涂機(jī)器人已成 為國內(nèi)市場上運用最多的工業(yè)機(jī)器人之一。噴涂機(jī)器人有如下優(yōu)點 軌跡靈活，可完成車身內(nèi)表面和外表面的噴涂任務(wù)，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(huán)境保護(hù)也起到了 一定的作用； 柔性大，工作范圍大，可現(xiàn)實多品種車型的混線生產(chǎn)，如轎車、旅行車、皮卡等車 身混線生產(chǎn)； 易操作和維護(hù)，可離線編程，大大縮短現(xiàn)場調(diào)試時間，模塊化的設(shè)計可實現(xiàn)快速 安裝和更換元器件，極大地縮短維修時間； 設(shè)備利用率高，往復(fù)式自動噴涂機(jī)利用率一般僅為40% -60%，而噴涂機(jī)器人 的利用率可達(dá)90% -95%。噴涂機(jī)器人已成為汽車工業(yè)噴涂生產(chǎn)線和首選設(shè)備，然而由于我國工業(yè)機(jī)器人技 術(shù)的局限，自主研發(fā)的噴涂機(jī)器人往往存在精度不夠，控制能力低下的缺點，目前我國大多 數(shù)汽車涂裝生產(chǎn)線仍然在采用自動噴涂機(jī)設(shè)備，少數(shù)企業(yè)所采用的自動噴涂機(jī)器人大部分 都是來自國外的設(shè)備制造商，成套引進(jìn)這些設(shè)備不僅價格昂貴，而且維護(hù)成本高，一旦設(shè)備 出現(xiàn)故障，維修周期較長，更甚者有可能在維修期間導(dǎo)致整條生產(chǎn)線的停產(chǎn)，造成企業(yè)巨大 的資源浪費和財產(chǎn)損失，因此實現(xiàn)自動靜電涂裝設(shè)備的國產(chǎn)化，提高對噴涂機(jī)器人的研究 水平，打破國外廠商的技術(shù)壟斷成為當(dāng)前亟需解決的問題，這對于我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)以及汽 車產(chǎn)業(yè)具有重大意義。另外通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)已應(yīng)用的傳統(tǒng)噴涂機(jī)器人都是采用仿人手臂的串聯(lián)機(jī)器 人，通過對運動軌跡的合理規(guī)劃完成自動化噴涂作業(yè)。但由于我國制造業(yè)整體技術(shù)水平的 限制，至今未能對串聯(lián)機(jī)器人的精度不高問題做出實質(zhì)性的突破，串聯(lián)式噴涂機(jī)器人的控 制相對較復(fù)雜，此外國外相關(guān)專利還對其在我國的應(yīng)用進(jìn)行了種種束縛，所以發(fā)明新型的
4噴涂作業(yè)機(jī)器人對我國的汽車工業(yè)而言是一個迫在眉睫的任務(wù)。而并聯(lián)機(jī)器人是由多個支鏈構(gòu)成的閉環(huán)機(jī)構(gòu)，相對于傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)器人具有以下 優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單緊湊、剛度高、無誤差積累、運動部件質(zhì)量小、易于實現(xiàn)高速運動、容易實現(xiàn) 加工模塊化、運動學(xué)簡單、具有解耦或者部分解耦的特性，解耦運動對機(jī)構(gòu)的運動控制和軌 跡規(guī)劃都有一定意義。這些優(yōu)點在一定程度上彌補(bǔ)了串聯(lián)機(jī)構(gòu)的不足。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種方便制造、易于控制的基于平面三自由度并 聯(lián)機(jī)構(gòu)和空間四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的模塊化混聯(lián)噴涂機(jī)器人。該組合機(jī)器人擁有并聯(lián)機(jī)構(gòu)的 優(yōu)點，更能適應(yīng)汽車整車的噴涂作業(yè)任務(wù)，并可對不同形狀和規(guī)格的汽車整車進(jìn)行噴涂作 業(yè)。本發(fā)明提出一種基于三自由度和四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其包括一 個龍門機(jī)架和四個噴涂作業(yè)模塊單元，所述噴涂作業(yè)模塊單元由平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人 和空間四自由度并聯(lián)機(jī)器人構(gòu)成，其中第一噴涂作業(yè)模塊和第四噴涂作業(yè)模塊結(jié)構(gòu)相同， 分別對稱安裝在龍門機(jī)架的兩個立柱上；第二噴涂作業(yè)模塊和第三噴涂作業(yè)模塊結(jié)構(gòu)相 同，分別固接在各自的運動滑塊上，所述運動滑塊和龍門機(jī)架的上橫梁通過移動副連接，可 以實現(xiàn)在上橫梁導(dǎo)軌上往復(fù)水平移動，所述龍門機(jī)架可在水平導(dǎo)軌上實現(xiàn)水平移動，通過 將龍門機(jī)架的水平運動與所述噴涂作業(yè)模塊單元的運動相結(jié)合，可控制各個噴涂模塊單元 的霧化噴嘴的位姿，從而完成對整個待噴涂零件的噴涂作業(yè)。根據(jù)本發(fā)明中所述的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中第一噴涂作業(yè)模塊和第四噴涂作業(yè)模 塊均是安裝在龍門機(jī)架立柱上的空間四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其包括龍門機(jī)架、第二動平臺、 第二霧化噴嘴、連接龍門機(jī)架和第二動平臺之間的轉(zhuǎn)動左支鏈、轉(zhuǎn)動右支鏈、移動上支鏈、 移動下支鏈，所述的轉(zhuǎn)動左支鏈和轉(zhuǎn)動右支鏈結(jié)構(gòu)相同，其中轉(zhuǎn)動左支鏈包括轉(zhuǎn)動左連桿、 轉(zhuǎn)動左滑塊、轉(zhuǎn)動左支架、第一運動副組；轉(zhuǎn)動右支鏈包括轉(zhuǎn)動右連桿、轉(zhuǎn)動右滑塊、轉(zhuǎn)動右 支架、第二運動副組；所述的移動上支鏈和移動下支鏈結(jié)構(gòu)相同，其中移動上支鏈包括移動 上連桿、移動上滑塊、移動上支架、第三運動副組；移動下支鏈包括移動下連桿、移動下滑 塊、移動下支架、第四運動副組，所述移動上支架和移動下支架固接在龍門機(jī)架上，由所述 龍門機(jī)架、第二動平臺和轉(zhuǎn)動左支鏈、轉(zhuǎn)動右支鏈、移動上支鏈和移動下支鏈一起，構(gòu)成了 空間平面四自由度并聯(lián)機(jī)器人，所述移動上、下支鏈和轉(zhuǎn)動左、右支鏈中的移動副分別被驅(qū) 動，可控制安裝有第二霧化噴嘴的第二動平臺實現(xiàn)兩個移動自由度位置和實現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)動自 由度的姿態(tài)。根據(jù)本發(fā)明中所述的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中第一運動副組和第二運動副組由四個 運動副組成，第三運動副組和第四運動副組由三個運動副組成。根據(jù)本發(fā)明中所述的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中所述第一運動副組包括連接于龍門 機(jī)架和轉(zhuǎn)動左支架之間的轉(zhuǎn)動副、連接于轉(zhuǎn)動左支架和轉(zhuǎn)動左滑塊之間的轉(zhuǎn)動副、連接于 轉(zhuǎn)動左滑塊和轉(zhuǎn)動左連桿之間的移動副、連接于轉(zhuǎn)動左連桿和第二動平臺之間的球副；所 述第二運動副組包括連接于龍門機(jī)架和轉(zhuǎn)動右支架之間的轉(zhuǎn)動副、連接于轉(zhuǎn)動右支架和 轉(zhuǎn)動右滑塊之間的轉(zhuǎn)動副、連接于轉(zhuǎn)動右滑塊和轉(zhuǎn)動右連桿之間的移動副、連接于轉(zhuǎn)動右 連桿和第二動平臺之間的球副；所述第三運動副組包括連接于移動上支架和移動上滑塊
5之間的轉(zhuǎn)動副、連接于移動上滑塊和移動上連桿之間的移動副、連接于移動上連桿和第二 動平臺之間的球副；所述第四運動副組包括連接于移動下支架和移動下滑塊之間的轉(zhuǎn)動 副、連接于移動下滑塊和移動下連桿之間的移動副、連接于移動下連桿和第二動平臺之間 的球副。根據(jù)本發(fā)明中所述的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中第二噴涂作業(yè)模塊和第三噴涂作業(yè)模 塊均是安裝在龍門機(jī)架上橫梁上的平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人，其包括運動機(jī)架、第一動平 臺、連接于運動機(jī)架和第一動平臺之間的移動左支鏈和移動右支鏈、連接于移動左支鏈和 鉸接塊之間的轉(zhuǎn)動左支鏈、連接于移動右支鏈和鉸接塊之間的轉(zhuǎn)動右支鏈，所述移動左支 鏈包括移動左滑塊、移動左連桿及運動副組I，所述移動右支鏈包括移動右滑塊、移動右連 桿及運動副組II，所述的轉(zhuǎn)動左支鏈包括轉(zhuǎn)動左滑塊、轉(zhuǎn)動左連桿及運動副組III，所述轉(zhuǎn) 動右支鏈包括轉(zhuǎn)動右滑塊、轉(zhuǎn)動右連桿及運動副組IV，其中第一動平臺和鉸接塊之間通過 移動副連接，第一霧化噴嘴安裝在第一動平臺上，運動機(jī)架、第一動平臺以及移動左支鏈、 移動右支鏈、轉(zhuǎn)動左支鏈、右支鏈一起構(gòu)成平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人，移動左、右支鏈和轉(zhuǎn) 動左、右支鏈中的移動副分別被驅(qū)動，其中移動左、右支鏈控制第一動平臺的位置實現(xiàn)兩個 移動自由度，轉(zhuǎn)動左、右支鏈控制第一動平臺的姿態(tài)實現(xiàn)一個轉(zhuǎn)動自由度。根據(jù)本發(fā)明中所述的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中運動副組I、運動副組II、運動副組 III和運動副組IV均由三個運動副組成。根據(jù)本發(fā)明中所述的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中運動副組I包括連接于移動左滑塊 和運動機(jī)架之間的轉(zhuǎn)動副、連接于移動左滑塊和移動左連桿之間的移動副、連接于移動左 連桿和第一動平臺之間的轉(zhuǎn)動副；運動副組II包括連接于移動右滑塊和運動機(jī)架之間的 轉(zhuǎn)動副、連接于移動右滑塊和移動右連桿之間的移動副、連接于移動右連桿和第一動平臺 之間的轉(zhuǎn)動副；運動副組III包括連接于轉(zhuǎn)動左滑塊和移動左連桿之間的轉(zhuǎn)動副、連接于 轉(zhuǎn)動左滑塊和轉(zhuǎn)動左連桿之間的移動副、連接于轉(zhuǎn)動左連桿和鉸接塊之間的轉(zhuǎn)動副；運動 副組IV包括連接于轉(zhuǎn)動右滑塊和移動右連桿之間的轉(zhuǎn)動副、連接于轉(zhuǎn)動右滑塊和轉(zhuǎn)動右 連桿之間的移動副、連接于轉(zhuǎn)動右連桿和鉸接塊之間的轉(zhuǎn)動副。根據(jù)本發(fā)明中所述的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其可用于完成不同汽車整車的自動化噴涂 作業(yè)。本發(fā)明中提到的混聯(lián)噴涂機(jī)器人有如下優(yōu)點(1)結(jié)構(gòu)對稱，易于制造，成本較 低，更容易實現(xiàn)模塊化加工；(2)其速度快、靈活性好；(3)相對于串聯(lián)機(jī)構(gòu)更容易控制，噴 涂精度易于保證；(4)工作空間大，在導(dǎo)軌上可實現(xiàn)大范圍移動；(5)柔性程度高，可適應(yīng)不 同汽車整車的噴涂作業(yè)環(huán)境，更可以根據(jù)需要增加噴涂作業(yè)單元模塊。


圖1為本發(fā)明整體構(gòu)造結(jié)構(gòu)的三維視圖；圖2為本發(fā)明整體構(gòu)造結(jié)構(gòu)的正視圖；圖3為本發(fā)明的第二、第三噴涂作業(yè)模塊示意圖；圖4為本發(fā)明的第一、第四噴涂作業(yè)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，①-第一噴涂作業(yè)模塊、②_第二噴涂作業(yè)模塊、③_第三噴涂作業(yè)模塊、 ④-第四噴涂作業(yè)模塊、15-底板、16-水平導(dǎo)軌、17-龍門機(jī)架、18-第三噴涂作業(yè)模塊運
6動滑塊、19-上橫梁導(dǎo)軌、110-第二噴涂作業(yè)模塊運動滑塊、111-待噴涂汽車、112-水平導(dǎo) 軌；21-第一動平臺、22-轉(zhuǎn)動右滑塊、23-轉(zhuǎn)動右連桿、24-移動右滑塊、25-移動右連桿、 26-運動機(jī)架、27-移動左滑塊、28-移動左連桿、29-轉(zhuǎn)動左連桿、210-轉(zhuǎn)動左滑塊、211-鉸 接塊、212-第一霧化噴嘴；31-移動下滑塊、32-移動下支架、33-轉(zhuǎn)動右滑塊、34-轉(zhuǎn)動右 連桿、35-移動下連桿、36-轉(zhuǎn)動右支架、37-移動上支架、38-移動上連桿、39-移動上滑塊、 310-轉(zhuǎn)動左連桿、311-轉(zhuǎn)動左支架、312-轉(zhuǎn)動左滑塊、313-第二動平臺、314-第二霧化噴 嘴、315-機(jī)架。
具體實施例方式本發(fā)明提出的模塊化混聯(lián)噴涂機(jī)器人，結(jié)合附圖1-4及實施例詳細(xì)說明如下如圖1-2所示，本發(fā)明所述的可對汽車整車完成自動噴涂作業(yè)的混聯(lián)噴涂機(jī)器 人，包括一個龍門機(jī)架17和四個噴涂作業(yè)模塊單元。所述的噴涂作業(yè)模塊分別是第一噴涂 作業(yè)模塊①、第二噴涂作業(yè)模塊②、第三噴涂作業(yè)模塊③、第四噴涂作業(yè)模塊④，均是并聯(lián) 機(jī)器人。其中，第一噴涂作業(yè)模塊①和第四噴涂作業(yè)模塊④結(jié)構(gòu)完全相同，分別對稱安裝在 龍門機(jī)架17的兩個立柱上；所述的第二噴涂作業(yè)模塊②和第三噴涂作業(yè)模塊③結(jié)構(gòu)也完 全相同，分別固結(jié)在第三噴涂作業(yè)模塊運動滑塊18和第二噴涂作業(yè)模塊運動滑塊110上， 運動滑塊和龍門機(jī)架17的上橫梁導(dǎo)軌19通過移動副連接，可以實現(xiàn)在上橫梁導(dǎo)軌19上的 水平移動。該龍門機(jī)架17是移動的，可以在水平導(dǎo)軌16、112上實現(xiàn)大范圍的水平移動。通 過將龍門機(jī)架17的水平運動與四個噴涂作業(yè)模塊單元的運動相結(jié)合，可控制各個噴涂模 塊單元的霧化噴嘴的位姿，完成對待噴涂汽車111的整車噴涂作業(yè)。如圖2-3所示，第二噴涂作業(yè)模塊②和第三噴涂作業(yè)模塊③結(jié)構(gòu)完全相同，都是 三自由度平面并聯(lián)機(jī)器人，均包括運動機(jī)架26、第一動平臺21和連接運動機(jī)架26和第一 動平臺21之間的關(guān)于運動機(jī)架26的豎直軸線對稱的移動左支鏈和移動右支鏈、連接移動 左支鏈和鉸接塊之間的轉(zhuǎn)動左支鏈、連接移動右支鏈和鉸接塊之間的轉(zhuǎn)動右支鏈。所述的 移動左支鏈包括移動左滑塊27、移動左連桿28及運動副組I，所述的運動副組I由三個運 動副組成一個是連接移動左滑塊27和運動機(jī)架26之間的轉(zhuǎn)動副、一個是連接移動左滑 塊27和移動左連桿28之間的移動副、一個是連接移動左連桿28和第一動平臺21之間的 轉(zhuǎn)動副；所述的移動右支鏈包括移動右滑塊24、移動右連桿25，及運動副組II，所述的運 動副組II由三個運動副組成一個是連接移動右滑塊24和運動機(jī)架26之間的轉(zhuǎn)動副、一 個是連接移動右滑塊24和移動右連桿25之間的移動副、一個是連接移動右連桿25和第一 動平臺21之間的轉(zhuǎn)動副。所述的轉(zhuǎn)動左支鏈包括轉(zhuǎn)動左滑塊210、轉(zhuǎn)動左連桿29及運動 副組III，所述的運動副組III由三個運動副組成一個是連接轉(zhuǎn)動左滑塊210和移動左連 桿28之間的轉(zhuǎn)動副、一個是連接轉(zhuǎn)動左滑塊210和轉(zhuǎn)動左連桿29之間的移動副、一個是連 接轉(zhuǎn)動左連桿29和鉸接塊211之間的轉(zhuǎn)動副；所述的轉(zhuǎn)動右支鏈包括轉(zhuǎn)動右滑塊22、轉(zhuǎn) 動右連桿23及運動副組IV，所述的運動副組IV由三個運動副組成一個是連接轉(zhuǎn)動右滑 塊22和移動右連桿25之間的轉(zhuǎn)動副、一個是連接轉(zhuǎn)動右滑塊22和轉(zhuǎn)動右連桿23之間的 移動副、一個是連接轉(zhuǎn)動右連桿23和鉸接塊211之間的轉(zhuǎn)動副。其中第一動平臺21和鉸 接塊211之間通過移動副連接，第一霧化噴嘴212安裝在第一動平臺21上。由上述的運動 機(jī)架26、第一動平臺21和移動左、右支鏈、轉(zhuǎn)動左、右支鏈一起構(gòu)成平面三自由度并聯(lián)機(jī)器
7人，所述的移動支鏈和轉(zhuǎn)動支鏈中的移動副分別被驅(qū)動，其中移動左、右支鏈控制第一動平 臺21的位置(兩個移動自由度)，轉(zhuǎn)動左、右支鏈控制第一動平臺21的姿態(tài)(一個轉(zhuǎn)動自 由度)。如圖2和4所示，第一噴涂作業(yè)模塊①和第四噴涂作業(yè)模塊④結(jié)構(gòu)完全相同，均是 空間四自由度平面并聯(lián)機(jī)器人，均包括機(jī)架315、第二動平臺313、第二霧化噴嘴314、連接 機(jī)架315和第二動平臺313之間分別關(guān)于機(jī)架315的垂直軸線和水平軸線對稱的轉(zhuǎn)動左支 鏈、轉(zhuǎn)動右支鏈、移動上支鏈、移動下支鏈。所述的轉(zhuǎn)動左支鏈、轉(zhuǎn)動右支鏈結(jié)構(gòu)相同，其中 轉(zhuǎn)動左支鏈包括轉(zhuǎn)動左連桿310、轉(zhuǎn)動左滑塊312、轉(zhuǎn)動左支架311、第一運動副組，所述的 第一運動副組由四個運動副組成一個是連接于機(jī)架315和轉(zhuǎn)動左支架311之間的轉(zhuǎn)動副、 一個是連接于轉(zhuǎn)動左支架311和轉(zhuǎn)動左滑塊312之間的轉(zhuǎn)動副、一個是連接于轉(zhuǎn)動左滑塊 312和轉(zhuǎn)動左連桿310之間的移動副、一個是連接于轉(zhuǎn)動左連桿310和第二動平臺313之 間的球副；其中轉(zhuǎn)動右支鏈包括轉(zhuǎn)動右連桿34、轉(zhuǎn)動右滑塊33、轉(zhuǎn)動右支架36、及第二運 動副組，所述的第二運動副組由四個運動副組成一個是連接于機(jī)架315和轉(zhuǎn)動右支架36 之間的轉(zhuǎn)動副、一個是連接于轉(zhuǎn)動右支架36和轉(zhuǎn)動右滑塊33之間的轉(zhuǎn)動副、一個是連接于 轉(zhuǎn)動右滑塊33和轉(zhuǎn)動右連桿34之間的移動副、一個是連接于轉(zhuǎn)動右連桿34和第二動平臺 313之間的球副。所述的移動上支鏈和移動下支鏈結(jié)構(gòu)也相同，其中移動上支鏈包括移動 上連桿38、移動上滑塊39、移動上支架37、及第三運動副組，所述第三運動副組由三個運動 副組成一個是連接于移動上支架37和移動上滑塊39之間的轉(zhuǎn)動副、一個是連接于移動 上滑塊39和移動上連桿38之間的移動副、一個是連接于移動上連桿38和第二動平臺313 之間的球副；其中移動下支鏈包括移動下連桿35、移動下滑塊31、移動下支架32、及第四 運動副組，所述第四運動副組由三個運動副組成一個是連接于移動下支架35和移動下滑 塊31之間的轉(zhuǎn)動副、一個是連接于移動下滑塊31和移動下連桿35之間的移動副、一個是 連接于移動下連桿35和第二動平臺313之間的球副。上述的移動上支架37和移動下支架 32是固結(jié)在機(jī)架315上的。由上述機(jī)架315、第二動平臺313和轉(zhuǎn)動左支鏈、轉(zhuǎn)動右支鏈、 和移動上支鏈、移動下支鏈，一起構(gòu)成了平面四自由度并聯(lián)機(jī)器人，所述的移動支鏈和轉(zhuǎn)動 支鏈中的移動副分別被驅(qū)動，可控制安裝第二霧化噴嘴314的第二動平臺313的位置(兩 個移動自由度)和姿態(tài)(兩個轉(zhuǎn)動自由度)。工作時，待噴涂的汽車111通過拖鏈在底板15上勻速水平移動，安裝四個噴涂作 業(yè)模塊的龍門機(jī)架17在水平導(dǎo)軌112、16上往復(fù)運動。通過將龍門機(jī)架17的水平運動、和 四個對稱放置的噴涂作業(yè)模塊的機(jī)構(gòu)運動相結(jié)合，可以完成對絕大多數(shù)的汽車整車的噴涂 作業(yè)。在本發(fā)明的另一實施例中，空間四自由度并聯(lián)機(jī)器人和平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人 的位置發(fā)生置換?？梢岳斫獾氖?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在不超出本發(fā)明的條件下，適當(dāng)調(diào)整噴涂作 業(yè)模塊的數(shù)量，并對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯而易見的替換或修改，來適應(yīng)不同形狀和規(guī)格的待噴 涂汽車的噴涂作業(yè)環(huán)境。
權(quán)利要求
一種基于三自由度和四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其包括一個龍門機(jī)架和四個噴涂作業(yè)模塊單元，所述噴涂作業(yè)模塊單元由平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人和空間四自由度并聯(lián)機(jī)器人組合構(gòu)成，其中第一噴涂作業(yè)模塊和第四噴涂作業(yè)模塊結(jié)構(gòu)相同，分別對稱安裝在龍門機(jī)架的兩個立柱上；第二噴涂作業(yè)模塊和第三噴涂作業(yè)模塊結(jié)構(gòu)相同，分別固接在各自的運動滑塊上，所述運動滑塊和龍門機(jī)架的上橫梁通過移動副連接后可以實現(xiàn)在上橫梁導(dǎo)軌上往復(fù)水平移動，所述龍門機(jī)架可在水平導(dǎo)軌上實現(xiàn)水平移動，通過將龍門機(jī)架的水平運動與所述噴涂作業(yè)模塊單元的運動相結(jié)合，可控制各個噴涂模塊單元的霧化噴嘴的位姿，從而完成對整個待噴涂零件的噴涂作業(yè)。
2.如權(quán)利要求1所述的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中第一噴涂作業(yè)模塊和第四噴涂作業(yè)模 塊均是安裝在機(jī)架立柱上的空間四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其包括機(jī)架、第二動平臺、第二霧化 噴嘴、連接機(jī)架和第二動平臺之間的轉(zhuǎn)動左支鏈、轉(zhuǎn)動右支鏈、移動上支鏈、移動下支鏈，所 述的轉(zhuǎn)動左支鏈和轉(zhuǎn)動右支鏈結(jié)構(gòu)相同，其中轉(zhuǎn)動左支鏈包括轉(zhuǎn)動左連桿、轉(zhuǎn)動左滑塊、轉(zhuǎn) 動左支架、第一運動副組；轉(zhuǎn)動右支鏈包括轉(zhuǎn)動右連桿、轉(zhuǎn)動右滑塊、轉(zhuǎn)動右支架、第二運動 副組；所述的移動上支鏈和移動下支鏈結(jié)構(gòu)相同，其中移動上支鏈包括移動上連桿、移動上 滑塊、移動上支架、第三運動副組；移動下支鏈包括移動下連桿、移動下滑塊、移動下支架、 第四運動副組，所述移動上支架和移動下支架固接在機(jī)架上，由所述機(jī)架、第二動平臺和轉(zhuǎn) 動左支鏈、轉(zhuǎn)動右支鏈、移動上支鏈和移動下支鏈一起，構(gòu)成了空間平面四自由度并聯(lián)機(jī)器 人，所述移動上、下支鏈和轉(zhuǎn)動左、右支鏈中的移動副分別被驅(qū)動，可控制安裝有第二霧化 噴嘴的第二動平臺實現(xiàn)兩個移動自由度位置和實現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)動自由度的姿態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中第一運動副組和第二運動副組均由四個 運動副組成，第三運動副組和第四運動副組均由三個運動副組成。
4.如權(quán)利要求3所述的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中所述第一運動副組包括連接于機(jī)架和 轉(zhuǎn)動左支架之間的轉(zhuǎn)動副、連接于轉(zhuǎn)動左支架和轉(zhuǎn)動左滑塊之間的轉(zhuǎn)動副、連接于轉(zhuǎn)動左 滑塊和轉(zhuǎn)動左連桿之間的移動副、連接于轉(zhuǎn)動左連桿和第二動平臺之間的球副；所述第二 運動副組包括連接于機(jī)架和轉(zhuǎn)動右支架之間的轉(zhuǎn)動副、連接于轉(zhuǎn)動右支架和轉(zhuǎn)動右滑塊 之間的轉(zhuǎn)動副、連接于轉(zhuǎn)動右滑塊和轉(zhuǎn)動右連桿之間的移動副、連接于轉(zhuǎn)動右連桿和第二 動平臺之間的球副；所述第三運動副組包括連接于移動上支架和移動上滑塊之間的轉(zhuǎn)動 畐O、連接于移動上滑塊和移動上連桿之間的移動副、連接于移動上連桿和第二動平臺之間 的球副；所述第四運動副組包括連接于移動下支架和移動下滑塊之間的轉(zhuǎn)動副、連接于 移動下滑塊和移動下連桿之間的移動副、連接于移動下連桿和第二動平臺之間的球副。
5.如權(quán)利要求1所述的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中第二噴涂作業(yè)模塊和第三噴涂作業(yè)模塊 均是安裝在龍門機(jī)架上橫梁上的平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人，其包括運動機(jī)架、第一動平臺、 連接于運動機(jī)架和第一動平臺之間的對稱的移動左支鏈和移動右支鏈、連接于移動左支鏈 和鉸接塊之間的轉(zhuǎn)動左支鏈、連接于移動右支鏈和鉸接塊之間的轉(zhuǎn)動右支鏈，所述移動左 支鏈包括移動左滑塊、移動左連桿及運動副組I，所述移動右支鏈包括移動右滑塊、移動右 連桿及運動副組II，所述的轉(zhuǎn)動左支鏈包括轉(zhuǎn)動左滑塊、轉(zhuǎn)動左連桿及運動副組III，所述 轉(zhuǎn)動右支鏈包括轉(zhuǎn)動右滑塊、轉(zhuǎn)動右連桿及運動副組IV，其中第一動平臺和鉸接塊之間通 過移動副連接，第一霧化噴嘴安裝在第一動平臺上，運動機(jī)架、第一動平臺以及移動左支 鏈、移動右支鏈、轉(zhuǎn)動左支鏈、右支鏈一起構(gòu)成平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人，移動左、右支鏈和轉(zhuǎn)動左、右支鏈中的移動副分別被驅(qū)動，其中移動左、右支鏈控制第一動平臺的位置實現(xiàn)兩 個移動自由度，轉(zhuǎn)動左、右支鏈控制第一動平臺的姿態(tài)實現(xiàn)一個轉(zhuǎn)動自由度。
6.如權(quán)利要求5所述的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中運動副組I、運動副組II、運動副組III 和運動副組IV均由三個運動副組成。
7.如權(quán)利要求6所述的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其中運動副組I包括連接于移動左滑塊和 運動機(jī)架之間的轉(zhuǎn)動副、連接于移動左滑塊和移動左連桿之間的移動副、連接于移動左連 桿和第一動平臺之間的轉(zhuǎn)動副；運動副組II包括連接于移動右滑塊和運動機(jī)架之間的轉(zhuǎn) 動副、連接于移動右滑塊和移動右連桿之間的移動副、連接于移動右連桿和第一動平臺之 間的轉(zhuǎn)動副；運動副組III包括連接于轉(zhuǎn)動左滑塊和移動左連桿之間的轉(zhuǎn)動副、連接于轉(zhuǎn) 動左滑塊和轉(zhuǎn)動左連桿之間的移動副、連接于轉(zhuǎn)動左連桿和鉸接塊之間的轉(zhuǎn)動副；運動副 組IV包括連接于轉(zhuǎn)動右滑塊和移動右連桿之間的轉(zhuǎn)動副、連接于轉(zhuǎn)動右滑塊和轉(zhuǎn)動右連 桿之間的移動副、連接于轉(zhuǎn)動右連桿和鉸接塊之間的轉(zhuǎn)動副。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其可用于完成不同汽車整車的自動化 噴涂作業(yè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于三自由度和四自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的混聯(lián)噴涂機(jī)器人，其包括一個龍門機(jī)架和四個噴涂作業(yè)模塊單元，所述噴涂作業(yè)模塊單元由平面三自由度并聯(lián)機(jī)器人和空間四自由度并聯(lián)機(jī)器人構(gòu)成，通過將龍門機(jī)架的水平運動與所述噴涂作業(yè)模塊單元的運動相結(jié)合，可控制各個噴涂模塊單元的霧化噴嘴的位姿，從而完成對整個待噴涂零件的噴涂作業(yè)。該混聯(lián)噴涂機(jī)器人的結(jié)構(gòu)對稱，靈活性好、精度和剛度高，易于制造，方便控制，容易實現(xiàn)模塊化，柔性程度高，可根據(jù)需要增減噴涂模塊，可對不同汽車整車進(jìn)行噴涂作業(yè)。
文檔編號B05B15/08GK101966503SQ20101050758
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者仇洪根, 劉辛軍, 王立平, 謝福貴, 陳祥 申請人:江蘇長虹涂裝機(jī)械有限公司;清華大學(xué)