CN107116901B - 用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动化生产线喷码***,具体地说是用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置。包括Z轴旋转单元、Z’轴旋转单元、Z’轴直线位移单元、可调角度连接板、三自由度喷码头、连接板及旋转臂,其中Z轴旋转单元安装于连接板上,Z’轴旋转单元通过旋转臂与所述Z轴旋转单元连接,Z’轴直线位移单元安装于所述Z’轴旋转单元的底部、且通过可调角度连接板与三自由度喷码头连接。本发明能实现对产品的全方位、多功能喷码,实现对产品的安全、稳定、高质量和高效率的喷码作业。
Description
技术领域
本发明涉及自动化生产线喷码***,具体地说是用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置。
背景技术
目前,我国自动化生产线喷码***多采用人工与机器联合操作的生产模式,没有实现全自动化的作业。这种生产方式,不仅效率相对低下而且质量也不能得到完全保证,更重要的是喷码所需要的物品一般都有毒性,对人身安全带来了巨大的威胁。
我国还没有出现用于自动化生产线喷码***的六自由度多功能喷码装置,自动化生产线喷码***对装置的稳定性、高效性和安全性要求极高。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置。该装置能实现对产品的全方位、多功能喷码,实现对产品的安全、稳定、高质量和高效率的喷码作业。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置,包括Z轴旋转单元、Z’轴旋转单元、Z’轴直线位移单元、可调角度连接板、三自由度喷码头、连接板及旋转臂,其中Z轴旋转单元安装于连接板上,Z’轴旋转单元通过旋转臂与所述Z轴旋转单元连接,Z’轴直线位移单元安装于所述Z’轴旋转单元的底部、且通过可调角度连接板与三自由度喷码头连接。
所述Z轴旋转单元包括防爆罩I、伺服电机I、减速机I、电机连接座I、支撑轴I及轴承座I,其中电机连接座I和轴承座I均与所述连接板连接,所述减速机I安装在电机连接座I上、且输入轴与伺服电机I的输出轴连接,所述支撑轴I可转动地安装在所述轴承座I上、且两端分别与所述减速机I的输出轴和所述旋转臂连接;所述防爆罩I设置于所述伺服电机I的外侧。
所述Z’轴旋转单元包括防爆罩II、伺服电机II、减速机II、电机连接座II、轴承座II及支撑轴II,其中轴承座II和电机连接座II均与所述旋转臂连接,所述减速机II安装在电机连接座II上、且输入轴与伺服电机II的输出轴连接,所述支撑轴II可转动地安装在所述轴承座II上、且两端分别与所述减速机II的输出轴和所述Z’轴直线位移单元连接,所述防爆罩II设置于所述伺服电机II的外侧。
所述Z’轴直线位移单元包括伺服电机III、直线模组I、护盖、滑台及直线位移连接板,其中直线位移连接板的上端与所述Z’轴旋转单元连接,所述伺服电机III和直线模组I均安装在所述直线位移连接板上、且伺服电机III的输出端与所述直线模组I连接,所述滑台与所述直线模组I连接、且通过直线模组I的驱动实现上下直线运动,护盖设置与所述直线模组I的外侧,所述滑台与所述可调角度连接板连接。
所述可调角度连接板包括可调角度连接板I和可调角度连接板II,其中可调角度连接板I的一端与所述Z’轴直线位移单元连接,另一端与可调角度连接板II的一端连接,所述可调角度连接板II的另一端与所述三自由度喷码头连接,所述可调角度连接板I和可调角度连接板II之间的连接角度可调整。
所述可调角度连接板I的另一端设有弧形槽,所述可调角度连接板II的一端设有与所述弧形槽配合的连接销,通过调整所述连接销在所述弧形槽内的位置来实现连接角度的调整。
所述三自由度喷码头包括第一直线运动机构、第二直线运动机构、摆动板、摆动板底座、调整轴、调整轴底座、喷码头组件及喷码头支架,其中摆动板底座与所述可调角度连接板连接,第一直线运动机构与所述摆动板底座连接,所述调整轴底座设置于所述第一直线运动机构上,所述调整轴设置于所述调整轴底座上,所述摆动板的一端与所述摆动板底座铰接,另一端设有倾斜的导向槽,所述导向槽与所述调整轴滑动配合,所述第二直线运动机构设置于所述摆动板上,所述喷码头组件通过喷码头支架设置于所述第二直线运动机构上。
所述第一直线运动机构包括伺服电机IV、直线模组II及防爆罩IV,其中直线模组II安装在所述摆动板底座上、且与伺服电机IV的输出轴连接,所述调整轴底座设置于所述直线模组II上,所述防爆罩IV设置于所述伺服电机IV的外侧。
所述第二直线运动机构包括伺服电机V、直线模组III及防爆罩V,其中直线模组III设置于所述摆动板上、且与伺服电机V的输出轴连接,所述喷码头支架与所述直线模组III连接,所述防爆罩V设置于伺服电机V的外侧。
所述喷码头组件包括防爆罩VI、伺服电机VI、小齿轮、大齿轮、齿轮盖、旋转套、喷码头及齿轮套,其中小齿轮和大齿轮容置于齿轮套内、且相互啮合,所述齿轮套的一侧通过齿轮盖密封,所述伺服电机VI设置于所述齿轮盖的外侧、且输出端与所述小齿轮连接,所述大齿轮的内孔嵌套在旋转套的外径上,所述喷码头嵌套在旋转套的方孔内、且从齿轮套内伸出,所述防爆罩VI设置于所述伺服电机VI的外侧。
本发明的优点与积极效果为:
1.本发明填充了国内用于自动化生产线喷码***的六自由度多功能喷码装置的空白,实现了对产品的全方位、多功能喷码的功能。
2.本发明的三自由度喷码头,可实现对产品进行三个自由度的喷码,在小范围内能够满足上下、前后方向的喷码要求和喷码头旋转喷码的要求。
3.本发明的Z轴旋转单元,能够实现喷码装置在X-Y平面内180°的大范围旋转,以适应产品大范围的喷码作业。
4.本发明的Z’轴旋转单元,能够实现喷码装置在X’-Y’平面内180°的小范围旋转,以适应产品小范围的喷码作业。
5.本发明的Z’轴直线位移单元,能够实现喷码装置在垂直方向上的大范围直线位移,以适应产品垂直方向的喷码作业。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明中Z轴旋转单元的结构示意图;
图3为本发明中Z′轴旋转单元的结构示意图;
图4为本发明中Z′轴直线位移单元的结构示意图;
图5为本发明中可调角度连接板的结构示意图;
图6为本发明中三自由度喷码头的结构示意图;
图7为本发明中喷码头组件的结构示意图;
图8为本发明中带有齿轮套的喷码头组件的结构示意图。
其中:1为三自由度喷码头,2为可调角度连接板,201为可调角度连接板I,202为可调角度连接板II,3为Z’轴直线位移单元,301为伺服电机III,302为防爆罩III,303为法兰III,304为直线模组I,305为护盖,306为滑台,307为直线位移连接板,4为Z’轴旋转单元,401为防爆罩II,402为伺服电机II,403为法兰II,404为减速机II,405为电机连接座II,406为联轴器II,407为锁紧螺母II,408为油封II,409为轴承II,410为轴承座II,411为支撑轴II,5为Z轴旋转单元,501为防爆罩I,502为伺服电机I,503为法兰I,504为减速机I,505为电机连接座I,506为联轴器I,507为支撑轴I,508为锁紧螺母I,509为油封I,510为轴承I,511为轴承座I,6为连接板,18为旋转臂,24为防爆罩V,25为伺服电机V,26为法兰V,27为直线模组II,28为法兰IV,29为伺服电机IV,30为防爆罩IV,31为喷码头组件,32为喷码头支架,33为直线模组III,34为摆动板,35为圆柱销,36为挡圈,37为摆动板底座,38为调整轴,39为调整轴底座,40为齿轮盖,41为齿轮压盖,42为防爆罩VI,43为伺服电机VI,44为小齿轮,45为小齿轮盖,46为大齿轮,47为轴承隔套,48为旋转套,49为轴承盖,50为喷码头,51为齿轮套。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示,本发明提供的一种用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置,包括Z轴旋转单元5、Z’轴旋转单元4、Z’轴直线位移单元3、可调角度连接板2、三自由度喷码头1、连接板6及旋转臂18,其中Z轴旋转单元5安装于连接板6上,Z’轴旋转单元4通过旋转臂18与Z轴旋转单元5连接,Z’轴直线位移单元3安装于Z’轴旋转单元4的底部、且通过可调角度连接板2与三自由度喷码头1连接。
工作时,Z轴旋转单元5和Z’轴旋转单元4分别控制平面内180。角度的旋转运动,Z’轴直线位移单元3控制三自由度喷码头1的纵向位移,三自由度喷码头1本身能够实现喷码头的三个自由度的运动。
如图2所示,Z轴旋转单元5包括防爆罩I501、伺服电机I502、减速机I504、电机连接座I505、支撑轴I507及轴承座I511,其中电机连接座I505和轴承座I511均与连接板6连接,减速机I504安装在电机连接座I505上,伺服电机I502通过法兰I503与减速机I504连接、且输出轴与减速机I504的输入轴连接。支撑轴I507通过轴承I510可转动地安装在轴承座I511内,支撑轴I507的上端与水平设置的旋转臂18的一端连接,下端通过联轴器I506与减速机I504的输出轴连接,防爆罩I501设置于伺服电机I502的外侧。
所述Z轴旋转单元5能够实现喷码装置在X-Y平面内180°的大范围旋转,以适应产品大范围的喷码作业。
如图3所示,Z’轴旋转单元4包括防爆罩II401、伺服电机II402、减速机II404、电机连接座II405、轴承座II410及支撑轴II411,其中轴承座II410和电机连接座II405均与旋转臂18的另一端连接,减速机II404安装在电机连接座II405上,伺服电机II402通过法兰II403与减速机II404连接、且输出端与减速机II404的输入轴连接。支撑轴II411通过轴承II409可转动地安装在轴承座II410内,支撑轴II411的上端通过联轴器II406与减速机II404的输出轴连接,下端与Z’轴直线位移单元3连接,防爆罩II401设置于伺服电机II402的外侧。
所述Z’轴旋转单元4能够实现喷码装置在X’-Y’平面内180°的小范围旋转,以适应产品小范围的喷码作业。
如图4所示,Z’轴直线位移单元3包括伺服电机III301、直线模组I304、护盖305、滑台306及直线位移连接板307,其中直线位移连接板307的上端与Z’轴旋转单元4中的支撑轴II411的下端连接,伺服电机III301和直线模组I304均安装在直线位移连接板307上,伺服电机III301通过法兰III303与直线模组I304连接、且输出端与直线模组I304连接。滑台306与直线模组I304连接、且通过直线模组I304的驱动实现上下直线运动,护盖305设置与直线模组I304的外侧,滑台306与可调角度连接板2连接。
所述Z’轴直线位移单元3能够实现喷码装置在垂直方向上的大范围直线位移,以适应产品垂直方向的喷码作业。
如图5所示,可调角度连接板2包括可调角度连接板I201和可调角度连接板II202,其中可调角度连接板I201的上端与Z’轴直线位移单元3中的滑台306连接,下端与可调角度连接板II202的上端连接,可调角度连接板II202的下端与三自由度喷码头1连接,可调角度连接板I201和可调角度连接板II202之间的连接角度可调整。
可调角度连接板I201的下端设有弧形槽,可调角度连接板II202的上端设有与该弧形槽配合的连接销,通过调整连接销在弧形槽内的位置来实现连接角度的调整。
如图6所示,三自由度喷码头1包括第一直线运动机构、第二直线运动机构、摆动板34、摆动板底座37、调整轴38、调整轴底座39、喷码头组件31及喷码头支架32,其中摆动板底座37与可调角度连接板2中的可调角度连接板II202连接,第一直线运动机构与摆动板底座37连接,调整轴底座39设置于第一直线运动机构上,调整轴38设置于调整轴底座39上,摆动板34的一端通过圆柱销35与摆动板底座37铰接,另一端设有倾斜的导向槽,导向槽与调整轴38滑动配合,第二直线运动机构设置于摆动板34上,喷码头组件31通过喷码头支架32设置于第二直线运动机构上。
所述第一直线运动机构包括伺服电机IV29、直线模组II27及防爆罩IV30,其中直线模组II27安装在摆动板底座37上、且与伺服电机IV29的输出轴连接,调整轴底座39设置于直线模组II27上,防爆罩IV30设置于伺服电机IV29的外侧。
所述第二直线运动机构包括伺服电机V26、直线模组III33及防爆罩V24,其中直线模组III33固定在摆动板34上、且与伺服电机V26的输出轴连接,喷码头支架32与直线模组III33连接,防爆罩V24设置于伺服电机V26的外侧。
随着直线模组II27的运动带动调整轴38及调整轴底座39作直线移动,此时调整轴38在摆动板34上的导向槽内滑动,可使摆动板34绕圆柱销35转动,进而带动喷码头组件31做微小的倾角调整。
如图7-8所示,喷码头组件31包括防爆罩VI42、伺服电机VI43、小齿轮44、大齿轮46、齿轮盖40、喷码头50及齿轮套51,其中小齿轮44和大齿轮46容置于齿轮套51内、且相互啮合,齿轮套51的一侧通过齿轮盖40密封,伺服电机VI43设置于齿轮盖40的外侧、且输出端与小齿轮44连接,大齿轮46内孔嵌套在旋转套48外径上,喷码头50嵌套在旋转套48的方孔内、且从齿轮套51内伸出,防爆罩VI42设置于伺服电机VI43的外侧。
伺服电机VI43驱动小齿轮44旋转,随着小齿轮44的旋转,与小齿轮44啮合的大齿轮46带着喷码头50一起旋转。
三自由度喷码头1可实现对产品进行三个自由度的喷码,在小范围内能够满足上下、前后方向的喷码要求和喷码头旋转喷码的要求。
直线模组I304、直线模组II27及直线模组III33均可采用丝杠螺母机构配合滑块导轨机构,来实现直线运动。各防爆罩是通过材质45#钢进行调质及表面淬火方式等处理,达到防爆目的。
本发明能实现对产品的全方位、多功能喷码,实现对产品的安全、稳定、高质量和高效率的喷码作业。
以上所述仅为本发明的实施方式,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置,其特征在于,包括Z轴旋转单元(5)、Z’轴旋转单元(4)、Z’轴直线位移单元(3)、可调角度连接板(2)、三自由度喷码头(1)、连接板(6)及旋转臂(18),其中Z轴旋转单元(5)安装于连接板(6)上,Z’轴旋转单元(4)通过旋转臂(18)与所述Z轴旋转单元(5)连接,Z’轴直线位移单元(3)安装于所述Z’轴旋转单元(4)的底部、且通过可调角度连接板(2)与三自由度喷码头(1)连接;
所述Z轴旋转单元(5)包括防爆罩Ⅰ(501)、伺服电机Ⅰ(502)、减速机Ⅰ(504)、电机连接座Ⅰ(505)、支撑轴Ⅰ(507)及轴承座Ⅰ(511),其中电机连接座Ⅰ(505)和轴承座Ⅰ(511)均与所述连接板(6)连接,所述减速机Ⅰ(504)安装在电机连接座Ⅰ(505)上、且输入轴与伺服电机Ⅰ(502)的输出轴连接,所述支撑轴Ⅰ(507)可转动地安装在所述轴承座Ⅰ(511)上、且两端分别与所述减速机Ⅰ(504)的输出轴和所述旋转臂(18)连接;所述防爆罩Ⅰ(501)设置于所述伺服电机Ⅰ(502)的外侧。
2.根据权利要求1所述的用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置,其特征在于,所述Z’轴旋转单元(4)包括防爆罩Ⅱ(401)、伺服电机Ⅱ(402)、减速机Ⅱ(404)、电机连接座Ⅱ(405)、轴承座Ⅱ(410)及支撑轴Ⅱ(411),其中轴承座Ⅱ(410)和电机连接座Ⅱ(405)均与所述旋转臂(18)连接,所述减速机Ⅱ(404)安装在电机连接座Ⅱ(405)上、且输入轴与伺服电机Ⅱ(402)的输出轴连接,所述支撑轴Ⅱ(411)可转动地安装在所述轴承座Ⅱ(410)上、且两端分别与所述减速机Ⅱ(404)的输出轴和所述Z’轴直线位移单元(3)连接,所述防爆罩Ⅱ(401)设置于所述伺服电机Ⅱ(402)的外侧。
3.根据权利要求1所述的用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置,其特征在于,所述Z’轴直线位移单元(3)包括伺服电机Ⅲ(301)、直线模组Ⅰ(304)、护盖(305)、滑台(306)及直线位移连接板(307),其中直线位移连接板(307)的上端与所述Z’轴旋转单元(4)连接,所述伺服电机Ⅲ(301)和直线模组Ⅰ(304)均安装在所述直线位移连接板(307)上、且伺服电机Ⅲ(301)的输出端与所述直线模组Ⅰ(304)连接,所述滑台(306)与所述直线模组Ⅰ(304)连接、且通过直线模组Ⅰ(304)的驱动实现上下直线运动,护盖(305)设置与所述直线模组Ⅰ(304)的外侧,所述滑台(306)与所述可调角度连接板(2)连接。
4.根据权利要求1所述的用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置,其特征在于,所述可调角度连接板(2)包括可调角度连接板Ⅰ(201)和可调角度连接板Ⅱ(202),其中可调角度连接板Ⅰ(201)的一端与所述Z’轴直线位移单元(3)连接,另一端与可调角度连接板Ⅱ(202)的一端连接,所述可调角度连接板Ⅱ(202)的另一端与所述三自由度喷码头(1)连接,所述可调角度连接板Ⅰ(201)和可调角度连接板Ⅱ(202)之间的连接角度可调整。
5.根据权利要求4所述的用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置,其特征在于,所述可调角度连接板Ⅰ(201)的另一端设有弧形槽,所述可调角度连接板Ⅱ(202)的一端设有与所述弧形槽配合的连接销,通过调整所述连接销在所述弧形槽内的位置来实现连接角度的调整。
6.根据权利要求1所述的用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置,其特征在于,所述三自由度喷码头(1)包括第一直线运动机构、第二直线运动机构、摆动板(34)、摆动板底座(37)、调整轴(38)、调整轴底座(39)、喷码头组件(31)及喷码头支架(32),其中摆动板底座(37)与所述可调角度连接板(2)连接,第一直线运动机构与所述摆动板底座(37)连接,所述调整轴底座(39)设置于所述第一直线运动机构上,所述调整轴(38)设置于所述调整轴底座(39)上,所述摆动板(34)的一端与所述摆动板底座(37)铰接,另一端设有倾斜的导向槽,所述导向槽与所述调整轴(38)滑动配合,所述第二直线运动机构设置于所述摆动板(34)上,所述喷码头组件(31)通过喷码头支架(32)设置于所述第二直线运动机构上。
7.根据权利要求6所述的用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置,其特征在于,所述第一直线运动机构包括伺服电机Ⅳ(29)、直线模组Ⅱ(27)及防爆罩Ⅳ(30),其中直线模组Ⅱ(27)安装在所述摆动板底座(37)上、且与伺服电机Ⅳ(29)的输出轴连接,所述调整轴底座(39)设置于所述直线模组Ⅱ(27)上,所述防爆罩Ⅳ(30)设置于所述伺服电机Ⅳ(29)的外侧。
8.根据权利要求6所述的用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置,其特征在于,所述第二直线运动机构包括伺服电机Ⅴ(26)、直线模组Ⅲ(33)及防爆罩Ⅴ(24),其中直线模组Ⅲ(33)设置于所述摆动板(34)上、且与伺服电机Ⅴ(26)的输出轴连接,所述喷码头支架(32)与所述直线模组Ⅲ(33)连接,所述防爆罩Ⅴ(24)设置于伺服电机Ⅴ(26)的外侧。
9.根据权利要求6所述的用于自动化生产线喷码***的六自由度喷码装置,其特征在于,所述喷码头组件(31)包括防爆罩Ⅵ(42)、伺服电机Ⅵ(43)、小齿轮(44)、大齿轮(46)、齿轮盖(40)、旋转套(48)、喷码头(50)及齿轮套(51),其中小齿轮(44)和大齿轮(46)容置于齿轮套(51)内、且相互啮合,所述齿轮套(51)的一侧通过齿轮盖(40)密封,所述伺服电机Ⅵ(43)设置于所述齿轮盖(40)的外侧、且输出端与所述小齿轮(44)连接,所述大齿轮(46)的内孔嵌套在旋转套(48)的外径上,所述喷码头(50)嵌套在旋转套(48)的方孔内、且从齿轮套(51)内伸出,所述防爆罩Ⅵ(42)设置于所述伺服电机Ⅵ(43)的外侧。
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