專利名稱：一種模塊化噴涂裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種模塊化噴涂裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)械制造設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及高靈活度、高柔性的模塊化噴涂機(jī)器人。
背景技術(shù)：
[0002]到目前為止，噴涂機(jī)器人已成為市場上運(yùn)用最多的工業(yè)機(jī)器人之一。作為世界范圍內(nèi)制造業(yè)的重要基地，中國對噴涂機(jī)器人的需求量也日益增大。機(jī)器人噴涂在國外是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，已經(jīng)有三十多年的研究和發(fā)展歷史。隨著噴涂機(jī)器人的技術(shù)不斷創(chuàng)新，噴涂精度空前提高，在世界發(fā)達(dá)國家噴涂機(jī)器人得到了廣泛的應(yīng)用。著名的國外噴涂機(jī)器人廠家有瑞典的ABB、德國的Dilrr (杜爾)與EISANMANN(艾森曼)、日本的安川，同時德國的KUKA公司、日本的FANUC公司以及美國的ADEPT公司均有生產(chǎn)噴涂機(jī)器人。同時還有很多小的生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)和研發(fā)的靜電粉末噴涂機(jī)器人，在噴涂機(jī)器人領(lǐng)域以及相關(guān)的噴涂技術(shù)領(lǐng)域都具有豐富的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)。[0003]噴涂機(jī)器人在國內(nèi)始于上世紀(jì)七十年代初，起初國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)對噴涂機(jī)器人的研究大多基于對國外噴涂機(jī)器人的使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開展，研發(fā)周邊技術(shù)和配套設(shè)施以利于更好的應(yīng)用噴涂機(jī)器人。近年來由于國內(nèi)機(jī)械制造業(yè)(汽車制造業(yè)，工程機(jī)械制造業(yè)等)的發(fā)展和需求，我國的許多汽車廠家和制造業(yè)公司也正在開發(fā)和研究適合自己的噴涂機(jī)器人。由此對噴涂機(jī)器人本體的創(chuàng)新研究和機(jī)構(gòu)的原始創(chuàng)新,對擁有自主知識產(chǎn)權(quán),提高產(chǎn)品競爭力顯得尤為重要。[0004]隨著國內(nèi)汽車市場的蓬勃發(fā)展，汽車產(chǎn)量的大量提升，汽車制造業(yè)在國家的重點(diǎn)關(guān)注和支持下得到了長足的發(fā)展。汽車制造主要由沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大工藝組成，涂裝工藝涉及機(jī)械、電氣、化工、環(huán)保等諸多科技技術(shù)，占四大工藝投資額40%以上，是汽車制造業(yè)的關(guān)鍵工藝。由此看出，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(jià)，所以它對汽車市場競爭力的有著最直接的影響。然而決定噴涂質(zhì)量的最重要的因素是噴涂機(jī)器人。噴涂機(jī)器人的噴涂質(zhì)量較人工噴涂和往復(fù)機(jī)噴涂的效果明顯提高，噴涂效率高，噴涂表面質(zhì)量穩(wěn)定，工人勞動條件好，能降低動力消耗，受到了幾乎所有規(guī)?；髽I(yè)的涂裝線的青睞和廣泛采用。噴涂機(jī)器人有如下優(yōu)點(diǎn)。[0005]1.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；[0006]2.柔性大，工作范圍大，可現(xiàn)實(shí)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)；[0007]3.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(jì)可實(shí)現(xiàn)快速安裝和更換元器件，極大地縮短維修時間；[0008]4.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%。[0009]然而，隨著我國汽車工業(yè)的高速發(fā)展。對汽車產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量提出了更高的要求，現(xiàn)有自動噴涂機(jī)大多存在柔性較低、噴涂軌跡單一化、靈活性低、浪費(fèi)油漆等缺點(diǎn)，已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前汽車生產(chǎn)的柔性化的訂單生產(chǎn)模式，嚴(yán)重制約了當(dāng)前汽車工業(yè)的發(fā)展。由此，研發(fā)新的高靈活性，高柔度，高效率的噴涂機(jī)器人已顯得尤為重要，對提高國家制造業(yè)水平有著深遠(yuǎn)意義。實(shí)用新型內(nèi)容[0010]本實(shí)用新型的目的是為解決上述技術(shù)問題，以適應(yīng)涂裝生產(chǎn)線對噴涂機(jī)器人柔性化、靈活度和自動化水平的更高需求，實(shí)用新型了一種新的噴涂裝置。[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的模塊化噴涂裝置，其特征在于，該噴涂裝置包括行走機(jī)架單元和噴涂作業(yè)模塊單元兩個部分，所述行走機(jī)架單元由水平轉(zhuǎn)盤、水平滑塊、水平導(dǎo)軌、豎直導(dǎo)軌和豎直滑塊組成；其中所述噴涂作業(yè)模塊單元的底盤安裝在行走機(jī)架單元的豎直滑塊上，且隨著豎直滑塊在豎直導(dǎo)軌上能夠?qū)崿F(xiàn)上下往復(fù)移動，同時噴涂作業(yè)模塊單元能繞著自身底盤的中心軸線實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)；所述豎直導(dǎo)軌通過水平轉(zhuǎn)盤安裝在水平滑塊上，一方面繞著轉(zhuǎn)盤中心軸線自轉(zhuǎn)，另一方面隨著水平滑塊在水平導(dǎo)軌上往復(fù)移動；所述行走機(jī)架單元為噴涂作業(yè)模塊單元提供了沿水平導(dǎo)軌和豎直導(dǎo)軌的兩個移動自由度方向的大范圍移動能力，并提供了沿著底盤中心軸線和水平轉(zhuǎn)盤中心軸線的兩個轉(zhuǎn)動自由度方向的大范圍轉(zhuǎn)動能力。[0012]在本實(shí)用新型的一個特征中，噴涂作業(yè)模塊單元包括底盤、固結(jié)霧化器的動平臺、和連接底盤和動平臺的多連桿支鏈組成；其中多連桿支鏈分別由第一主支鏈、第二主支鏈、和第三輔支鏈構(gòu)成；第一主支鏈從底盤端到動平臺端，依次為連接底盤和上主動連桿的第一驅(qū)動旋轉(zhuǎn)副、上主動連桿、連接上主動連桿和上隨動連桿的第一旋轉(zhuǎn)副、上隨動連桿、連接上隨動連桿和動平臺的第二旋轉(zhuǎn)副；第二主支鏈從底盤端到動平臺端依次為，連接底盤和下主動連桿的第二驅(qū)動旋轉(zhuǎn)副、下主動連桿、連接下主動連桿和下隨動連桿的旋轉(zhuǎn)副1、下隨動連桿、連接下隨動連桿和動平臺的旋轉(zhuǎn)副II ;第三輔支鏈從底盤端到動平臺端依次為，分別連接底盤和平行四邊形構(gòu)件I遠(yuǎn)桿以及連接底盤和平行四邊形構(gòu)件I近桿兩個同軸線的輔旋轉(zhuǎn)副、平行四邊形構(gòu)件I遠(yuǎn)桿、平行四邊形構(gòu)件I近桿，連接平行四邊形構(gòu)件I和中間導(dǎo)塊的旋轉(zhuǎn)副A、分別連接中間導(dǎo)塊和平行四邊形構(gòu)件II遠(yuǎn)桿以及連接中間導(dǎo)塊和平行四邊形構(gòu)件II近桿的·旋轉(zhuǎn)副B、平行四邊形構(gòu)件II遠(yuǎn)桿、平行四邊形構(gòu)件II近桿、連接平行四邊形構(gòu)件II和動平臺的旋轉(zhuǎn)副C構(gòu)成。[0013]在本實(shí)用新型的一個特征中，上述第三輔支鏈中的中間導(dǎo)塊和第二主支鏈中的下主動連桿通過旋轉(zhuǎn)副A連接,此旋轉(zhuǎn)副A與連接下主動連桿和下隨動連桿的旋轉(zhuǎn)副I同軸。[0014]在本實(shí)用新型的一個特征中，其中第一主支鏈、第二主支鏈、和第三輔支鏈的所有旋轉(zhuǎn)副軸線均平行，其中第一主支鏈和第二主支鏈中的驅(qū)動旋轉(zhuǎn)副為主動驅(qū)動副，其余旋轉(zhuǎn)副均為被動副。[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的噴涂裝置的有益效果在于:通過水平導(dǎo)軌和豎直導(dǎo)軌的傳動，大大增加了裝置的運(yùn)動范圍，提高了其柔性度，且在運(yùn)動空間內(nèi)具有冗余自由度，提高了裝置的靈活性，能實(shí)現(xiàn)對大多數(shù)待噴涂部件或整機(jī)的噴涂作業(yè)，應(yīng)用場合廣泛。此外該裝置還具有易于制造，方便控制，噴涂作業(yè)單元結(jié)構(gòu)緊湊，容易實(shí)現(xiàn)模塊化等特點(diǎn)。


[0016]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的噴涂機(jī)器人整體示意圖。[0017]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的噴涂作業(yè)模塊單元示意圖。[0018]圖中:1_水平導(dǎo)軌、2-水平滑塊、3-水平轉(zhuǎn)盤、4-豎直導(dǎo)軌、5-豎直滑塊、6-底盤、7-上主動連桿，8-上隨動連桿、9-中間導(dǎo)塊、10-下隨動連桿、11-平行四邊形構(gòu)件II遠(yuǎn)桿、12-平行四邊形構(gòu)件II近桿、13-動平臺、14-霧化器、15-平行四邊形構(gòu)件I遠(yuǎn)桿、16-下主動連桿、17-平行四邊形構(gòu)件I近桿。
具體實(shí)施方式
[0019]本實(shí)用新型的噴涂裝置結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下:[0020]本實(shí)用新型的技術(shù)方案通過如圖1和2所示的實(shí)施例進(jìn)行例證。[0021]本噴涂裝置包括行走機(jī)架單元和噴涂作業(yè)模塊單元兩個部分，噴涂作業(yè)模塊的底盤6安裝在行走機(jī)架單元的豎直滑塊5上，且能夠隨著豎直滑塊5在豎直導(dǎo)軌4上實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)移動，同時噴涂作業(yè)模塊能繞著底盤6的中心軸線實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)。[0022]上述的豎直導(dǎo)軌4通過水平轉(zhuǎn)盤3安裝在水平滑塊2上，一方面可以繞著水平轉(zhuǎn)盤3的中心軸線自轉(zhuǎn)，另一方面可隨著水平滑塊2在水平導(dǎo)軌I上往復(fù)移動。由此可知，該行走機(jī)架單元為噴涂作業(yè)模塊單元提供了沿水平導(dǎo)軌I和豎直導(dǎo)軌4的兩個移動自由度方向的大范圍移動能力，并提供了沿著底盤6中心軸線和水平轉(zhuǎn)盤3中心軸線的兩個轉(zhuǎn)動自由度方向的大范圍轉(zhuǎn)動能力。[0023]上述的噴涂作業(yè)模塊單元包括底盤6、固結(jié)霧化器14的動平臺13、和連接底盤6和動平臺13的多連桿支鏈組成。所述的多連桿支鏈共有三組，分別由第一主支鏈、第二主支鏈、和第三輔支鏈構(gòu)成。其中，第一主支鏈從底盤6端到動平臺13端，依次為連接底盤6和上主動連桿7的第一驅(qū)動旋轉(zhuǎn)副、上主動連桿7、連接上主動連桿7和上隨動連桿8的第一旋轉(zhuǎn)副、上隨動連桿8、連接上隨動連桿8和動平臺13的第二旋轉(zhuǎn)副；第二主支鏈從底盤6端到動平臺13端依次為，連接底盤6和下主動連桿16的第二驅(qū)動旋轉(zhuǎn)副、下主動連桿16、連接下主動連桿16和下隨動連桿10的旋轉(zhuǎn)副1、下隨動連桿10、連接下隨動連桿10和動平臺13的旋轉(zhuǎn)副I I ;第三輔支鏈從底盤6端到動平臺13端依次為，兩個同軸線的輔旋轉(zhuǎn)副(分別連接底盤6和平 行四邊形構(gòu)件I遠(yuǎn)桿15、以及底盤6和平行四邊形構(gòu)件I近桿17)，平行四邊形構(gòu)件I遠(yuǎn)桿15、平行四邊形構(gòu)件I近桿17，連接平行四邊形構(gòu)件I和中間導(dǎo)塊9的旋轉(zhuǎn)副A，旋轉(zhuǎn)副B (分別連接中間導(dǎo)塊9和平行四邊形構(gòu)件II遠(yuǎn)桿11、連接中間導(dǎo)塊9和平行四邊形構(gòu)件II近桿12)，平行四邊形構(gòu)件II遠(yuǎn)桿11，平行四邊形構(gòu)件II近桿12，旋轉(zhuǎn)副C(連接平行四邊形構(gòu)件II和動平臺13)構(gòu)成。上述第三輔支鏈中的中間導(dǎo)塊9和第二主支鏈中的下主動連桿16通過旋轉(zhuǎn)副A連接，此旋轉(zhuǎn)副A與連接下主動連桿16和下隨動連桿10的旋轉(zhuǎn)副I同軸。[0024]三組支鏈中的所有旋轉(zhuǎn)副軸線均平行，其中第一主支鏈和第二主支鏈中的驅(qū)動旋轉(zhuǎn)副為主動驅(qū)動副，其余旋轉(zhuǎn)副均為被動副。其中第一驅(qū)動旋轉(zhuǎn)副優(yōu)選為弧形結(jié)構(gòu)，從而令動平臺運(yùn)動范圍更大、更靈活。由此可知，噴涂作業(yè)模塊單元中的第一主支鏈和第二主支鏈的作用在于控制固結(jié)霧化器14的動平臺13的位置，其在支鏈平面內(nèi)提供兩個移動自由度。第三輔支鏈的作用在于控制動平臺13的姿態(tài)，使其保持與底盤6的固定姿態(tài)角。[0025]本實(shí)用新型以一典型實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是可以理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不超出本實(shí)用新型范圍的情況下，可對水平導(dǎo)軌和豎直導(dǎo)軌的相對位置關(guān)系進(jìn)行變化，或?qū)⒄麄€噴涂裝置進(jìn)行90°方 位倒置等顯而易見的變化和修改，以用來適應(yīng)不同形狀和規(guī)格的待噴涂部件或整機(jī)的噴涂作業(yè)環(huán)境。
權(quán)利要求1.一種模塊化噴涂裝置，其特征在于，該噴涂裝置包括行走機(jī)架單元和噴涂作業(yè)模塊單元兩個部分，所述行走機(jī)架單元由水平轉(zhuǎn)盤、水平滑塊、水平導(dǎo)軌、豎直導(dǎo)軌和豎直滑塊組成；其中所述噴涂作業(yè)模塊單元的底盤安裝在行走機(jī)架單元的豎直滑塊上，且隨著豎直滑塊在豎直導(dǎo)軌上能夠?qū)崿F(xiàn)上下往復(fù)移動，同時噴涂作業(yè)模塊單元能繞著自身底盤的中心軸線實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)；所述豎直導(dǎo)軌通過水平轉(zhuǎn)盤安裝在水平滑塊上，一方面繞著轉(zhuǎn)盤中心軸線自轉(zhuǎn)，另一方面隨著水平滑塊在水平導(dǎo)軌上往復(fù)移動；所述行走機(jī)架單元為噴涂作業(yè)模塊單元提供了沿水平導(dǎo)軌和豎直導(dǎo)軌的兩個移動自由度方向的大范圍移動能力，并提供了沿著底盤中心軸線和水平轉(zhuǎn)盤中心軸線的兩個轉(zhuǎn)動自由度方向的大范圍轉(zhuǎn)動能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴涂裝置，其特征在于，所述的噴涂作業(yè)模塊單元包括底盤、固結(jié)霧化器的動平臺、和連接底盤和動平臺的多連桿支鏈組成；其中多連桿支鏈分別由第一主支鏈、第二主支鏈、和第三輔支鏈構(gòu)成；第一主支鏈從底盤端到動平臺端，依次為連接底盤和上主動連桿的第一驅(qū)動旋轉(zhuǎn)副、上主動連桿、連接上主動連桿和上隨動連桿的第一旋轉(zhuǎn)副、上隨動連桿、連接上隨動連桿和動平臺的第二旋轉(zhuǎn)副；第二主支鏈從底盤端到動平臺端依次為，連接底盤和下主動連桿的第二驅(qū)動旋轉(zhuǎn)副、下主動連桿、連接下主動連桿和下隨動連桿的旋轉(zhuǎn)副1、下隨動連桿、連接下隨動連桿和動平臺的旋轉(zhuǎn)副I I ;第三輔支鏈從底盤端到動平臺端依次為，分別連接底盤和平行四邊形構(gòu)件I遠(yuǎn)桿以及連接底盤和平行四邊形構(gòu)件I近桿兩個同軸線的輔旋轉(zhuǎn)副、平行四邊形構(gòu)件I遠(yuǎn)桿、平行四邊形構(gòu)件I近桿，連接平行四邊形構(gòu)件I和中間導(dǎo)塊的旋轉(zhuǎn)副A、分別連接中間導(dǎo)塊和平行四邊形構(gòu)件II遠(yuǎn)桿以及連接中間導(dǎo)塊和平行四邊形構(gòu)件II近桿的旋轉(zhuǎn)副B、平行四邊形構(gòu)件II遠(yuǎn)桿、平行四邊形構(gòu)件II近桿、連接平行四邊形構(gòu)件II和動平臺的旋轉(zhuǎn)副C構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴涂裝置，其特征在于，上述第三輔支鏈中的中間導(dǎo)塊和第二主支鏈中的下主動連桿通過旋轉(zhuǎn)副A連接，此旋轉(zhuǎn)副A與連接下主動連桿和下隨動連桿的旋轉(zhuǎn)副I同軸。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求2或3所述的噴涂裝置，其特征在于，其中第一主支鏈、第二主支鏈、和第三輔支鏈的所有旋轉(zhuǎn)副軸線均平行，其中第一主支鏈和第二主支鏈中的驅(qū)動旋轉(zhuǎn)副為主動 驅(qū)動副，其余旋轉(zhuǎn)副均為被動副。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高靈活度、高柔性、能夠大范圍移動的模塊化噴涂裝置，該裝置自動化程度高，應(yīng)用廣泛，配合輸漆系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)指定的噴涂作業(yè)。該噴涂裝置包括行走機(jī)架單元和噴涂作業(yè)模塊單元兩個部分，上述的豎直導(dǎo)軌通過水平轉(zhuǎn)盤安裝在水平滑塊上，一方面可以繞著轉(zhuǎn)盤中心軸線自轉(zhuǎn)，另一方面可隨著水平滑塊在水平導(dǎo)軌上往復(fù)移動。本實(shí)用新型噴涂裝置通過水平導(dǎo)軌和豎直導(dǎo)軌的傳動，大大增加了裝置的運(yùn)動范圍，提高了其柔性度，且在運(yùn)動空間內(nèi)具有冗余自由度，提高了裝置的靈活性，能實(shí)現(xiàn)對大多數(shù)待噴涂部件或整機(jī)的噴涂作業(yè)。此外該裝置還具有易于制造，方便控制，容易實(shí)現(xiàn)模塊化等特點(diǎn)。
文檔編號B05B13/04GK203108704SQ20122070488
公開日2013年8月7日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者仇云林, 劉辛軍, 陳祥, 王維鋒, 楊亞, 張磐, 丁峰, 許海濤, 屈益民 申請人:江蘇長虹汽車裝備集團(tuán)有限公司