CN110038749A - 一种喷涂机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种喷涂机器人，包括喷枪和机器人本体；机器人本体包括顺序连接的第一组件、第二组件、第三组件、第四组件、第五组件、第六组件和第七组件，第七组件连接喷枪，第一组件与外部装置连接；其中，第二组件与第一组件通过第一转动部转动连接，第三组件与第二组件通过第二转动部转动连接，第四组件与第三组件通过第三转动部转动连接，第五组件与第四组件通过第四转动部转动连接，第六组件与第五组件通过第五转动部转动连接，第七组件与第六组件通过第六转动部转动连接。本发明所述的一种喷涂机器人，采用模块化、轻量化的设计，使结构配合更加紧凑合理，提高机器人的工作范围，应用范围更广，更加灵活。

Description

一种喷涂机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，尤其是涉及一种喷涂机器人。

背景技术

随着工业技术的发展，喷涂技术已深入到国民经济的各个领域，其广泛应用于汽车、轨道交通、船舶、航天航空、工程机械、3C电子产品、家具家居等领域。国内制造业中喷涂作业大多依靠人工手动完成，手工喷涂容易导致表面喷涂不均匀，涂料利用率低，且手工作业工作效率低，对人体健康存在较大危害。相对于传统手工喷涂作业，工业机器人自动喷涂具有工作范围大、效率高、喷涂质量好、对人体危害小等优点。

传统喷涂方式通常为人工喷涂作业，即操作人员手持喷枪，对产品表面进行喷涂操作。该种方法存在效率低、喷涂质量难以控制、绝缘效果差等缺点，同时涂料存在一定毒性，危害操作人员的身体健康。因此，智能涂装设备逐渐取代人工喷涂作业。现在大多数喷涂机器人结构形式单一，工作范围较小，不适合大型设备的喷涂；且外部结构尺寸较大，尤其是肩关节部位，不适合狭窄空间环境的作业；机器人重量较大，壁挂及吊装的安装方式对安装机构的刚度要求较高，且不利于控制。

目前国内喷涂机器人主要采用ABB、FANUC、KAWASAKI、YASKAWA等厂商产品，进口率高达90％以上。国外喷涂设备价格昂贵，维护成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种喷涂机器人，采用模块化、轻量化的设计，使结构配合更加紧凑合理，提高机器人的作用范围，应用范围更广，更加灵活。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种喷涂机器人，包括喷枪和机器人本体；

所述机器人本体包括顺序连接的第一组件、第二组件、第三组件、第四组件、第五组件、第六组件和第七组件，所述第七组件连接所述喷枪，所述第一组件与外部装置连接；

其中，所述第二组件与所述第一组件通过第一转动部转动连接，所述第三组件与所述第二组件通过第二转动部转动连接，所述第四组件与所述第三组件通过第三转动部转动连接，所述第五组件与所述第四组件通过第四转动部转动连接，所述第六组件与所述第五组件通过第五转动部转动连接，所述第七组件与所述第六组件通过第六转动部转动连接。

进一步的，所述第一组件包括安装座，所述第二组件包括支筒；

所述第一转动部包括置于所述安装座上的第一减速器和置于所述支筒上的连接部，所述第一减速器的输出端连接所述连接部，所述第一减速器的轴线为所述第一转动部的转轴，以带动所述第二组件沿所述第一减速器的轴线转动，所述第一减速器通过连接的第一电机驱动。

进一步的，所述第二组件还包括旋转座，所述第三组件包括第一悬臂端头；

所述第二转动部包括置于所述旋转座上相对设置的两个连接臂结构，第二减速器置于所述第二悬臂端头，且穿过对称的两个所述连接臂与其固定连接，所述第二减速器的转动能够带动第二组件转动，所述第二减速器的转轴为所述第二转动部的转轴，所述第二减速器通过连接的第二电机驱动。

进一步的，所述第三组件还包括第一手臂杆和第二悬臂端头，所述第一手臂杆将所述第一悬臂端头和所述第二悬臂端头连接，所述第四组件包括旋转叉臂；

所述第三转动部包括第三减速器，所述第三减速器的输出轴穿过所述旋转叉臂连接所述第二悬臂端头，所述第三减速器的转动能够带动第三组件转动，所述第三减速器的转轴为所述第三转动部的转轴，所述第三减速器通过连接的第三电机驱动。

进一步的，所述第四组件还包括第四电机安装座，所述第五组件包括输出端法兰；

所述第四转动部包括置于所述输出端法兰上的第四减速器和置于所述第四电机安装座上的固定部，所述第四减速器的输出端连接所述固定部，所述第四减速器的轴线为所述第四转动部的转轴，以带动所述第四组件沿所述第四减速器的轴线转动，所述第四减速器通过连接的第四电机驱动。

进一步的，所述第五组件还包括手臂叉杆，所述第六组件包括第六电机安装座；

所述第五转动部包括置于所述第六电机安装座的第五减速器，所述第五减速器的输出轴穿过所述手臂叉杆与其固定连接，所述第五减速器的转动能够带动所述第五组件转动，所述第五减速器的转轴为所述第五转动部的转轴，所述第五减速器通过连接的第五电机驱动。

进一步的，所述第六组件还包括配合端，所述第七组件包括第二手臂杆；

所述第六转动部包括置于配合端的第六减速器，所述第六减速器的输出端连接所述第二手臂杆的端部，所述第六减速器的转动能够带动所述第六组件转动，所述第六减速器的转轴为所述第六转动部的转轴，所述第六减速器通过连接的第六电机驱动。

进一步的，所述第七组件还包括第七连接法兰和喷枪连接弯板，所述第二手臂杆将所述第七连接法兰和所述喷枪连接弯板连接；

所述喷枪连接弯板上设有第三三通接头和流量控制阀，所述喷枪连接于所述流量控制阀的出口。

进一步的，所述第一转动部的轴线、所述第四转动部的轴线和所述第六转动部的轴线均重合，所述第二转动部的轴线与所述第一转动部的轴线相互垂直，且所述第二转动部的轴线与所述第三转动部的轴线及所述第五转动部的轴线均平行。

进一步的，所述第一组件、第二组件、第三组件、第四组件、第五组件、第六组件和第七组件上均设有气管接头，所述气管接头与相应的减速器对应。

相对于现有技术，本发明所述的一种喷涂机器人具有以下优势：

(1)本发明所述的一种喷涂机器人，采用模块化、轻量化的设计，使结构配合更加紧凑合理，提高机器人的作用范围，应用范围更广，更加灵活。

(2)本发明所述的一种喷涂机器人，该机器人径向尺寸小，电机、传感器及线缆均位于机器人内部，尤其适合于狭窄空间的作业。

(3)本发明所述的一种喷涂机器人，该六自由度机器人采用长臂结构形式，该机器人采用模块化设计，可根据需求自由组成不同臂长的机器人，结构形式灵活度高。

(4)该机器人采用了良好的防爆设计以及防尘结构设计，安全性及可靠性更高，且便于维护。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种喷涂机器人***图；

图2为本发明实施例所述的一种喷涂机器人第一组件右视图；

图3为图2中A向剖视图；

图4为图3中B向剖视图；

图5为本发明实施例所述的一种喷涂机器人第二组件结构示意图；

图6为本发明实施例所述的一种喷涂机器人第二组件剖面图；

图7为本发明实施例所述的一种喷涂机器人第三组件结构示意图；

图8为本发明实施例所述的一种喷涂机器人第三组件剖面图；

图9为本发明实施例所述的一种喷涂机器人第四组件结构示意图；

图10为本发明实施例所述的一种喷涂机器人第四组件剖面图；

图11为本发明实施例所述的一种喷涂机器人第五组件结构示意图；

图12为本发明实施例所述的一种喷涂机器人第五组件剖面图；

图13为本发明实施例所述的一种喷涂机器人第六组件结构示意图；

图14为本发明实施例所述的一种喷涂机器人第六组件剖面图；

图15为本发明实施例所述的一种喷涂机器人第七组件结构示意图。

附图标记说明：

1-第一组件；2-第二组件；3-第三组件；4-第四组件；5-第五组件；6-第六组件；7-第七组件；8-喷枪；9-第一电机后盖；10-第一连接法兰；11-第一电机；12-第一轴承；13-安装座；14-第一减速器；15-第一回转限位压板；16-第一回转限位块；17-第一拉簧支架；18-第一限位开关安装架；19-限位开关；20-第一气管接头；21-第一电缆接头；22-第一锚定；23-支筒；24-旋转座；25-第二轴承端盖；26-第二防护罩；27-第二防撞片；28-第二线缆固定座；29-第一限位挡片；30-第二感应片；31-第一悬臂端头；32-第二减速器；33-第二电机；34-第二转轴；35-第二轴承；36-第二传感器；37-第二电缆接头；38-第一手臂杆；39-第一三通接头；40-第二悬臂端头；41-第三减速器；42-第三电机；43-第三电机后盖；44-第三轴承；45-第三限位传感器；46-第三电缆接头；47-第三气管接头；48-旋转叉臂；49-第二三通接头；50-第四电机；51-第四减速器；52-第四防尘圈；53-第四限位滑动环；54-第四关节密封盖；55-第四气管接头；56-第四电缆接头；57-第三限位挡块；58-第三感应片；59-第三防护罩；60-第三轴承端盖；61-输出端法兰；62-手臂叉杆；63-第五限位挡块；64-第四零位定位块；65-第六电机安装座；66-第五电机端盖；67-第五电机；68-第五轴；69-第五轴承；70-第六电机；71-第六电机端盖；72-第六气管接头；73-第二三通接头；74-第六锁紧螺母；75-第六垫片；76-第六限位挡圈；77-第六限位滑动圈；78-第六连接法兰；79-第二手臂杆；80-喷枪连接弯板；81-第三三通接头；82-流量控制阀。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示一种喷涂机器人，包括喷枪8和机器人本体；机器人本体包括顺序连接的第一组件1、第二组件2、第三组件3、第四组件4、第五组件5、第六组件6和第七组件7，第七组件7连接喷枪8，第一组件1与外部装置连接；其中，第二组件2与第一组件1通过第一转动部转动连接，第三组件3与第二组件2通过第二转动部转动连接，第四组件4与第三组件3通过第三转动部转动连接，第五组件5与第四组件4通过第四转动部转动连接，第六组件6与第五组件5通过第五转动部转动连接，第七组件7与第六组件6通过第六转动部转动连接。第一转动部的轴线、第四转动部的轴线和第六转动部的轴线均重合，第二转动部的轴线与第一转动部的轴线相互垂直，且第二转动部的轴线与第三转动部的轴线及第五转动部的轴线均平行。

如图2、图3和图4所示，第一组件1包括安装座13，第二组件2包括支筒23；第一转动部包括置于安装座13上的第一减速器14和置于支筒23上的连接部，第一减速器14的输出端连接连接部，第一减速器14的轴线为第一转动部的转轴，以带动第二组件2沿第一减速器14的轴线转动，第一减速器14通过连接的第一电机11驱动。具体的，第一组件1还包括第一电机后盖9、第一连接法兰10、第一电机11、第一轴承12、安装座13、第一减速器14。第一连接法兰10通过螺钉固定连接于第一电机后盖9上，用于与外部进行连接。安装座13与第一电机后盖9螺钉连接，用于第一减速器14的安装。第一减速器14输入端与第一电机11连接，输出端与支筒23连接，作为第一关节驱动，可实现绕第一关节轴线的旋转运动(即第一减速器的轴线)。第一轴承12安装于第一电机后盖9与支筒23之间，作为第一关节的径向支撑，该种结构形式增强了第一关节的刚度，减小了第一减速器14承受的径向负载及弯矩负载。第一限位开关安装架18固定安装于第一连接法兰10上，其上安装有两个限位开关19，作为第一关节的电限位。第一回转限位块16在第一连接法兰10的凹槽内滑动，第一回转限位压板15防止第一回转限位块16从凹槽中掉落；第一拉簧支架17安装于第一回转限位块16上，与第一铆钉22之间连接拉簧；第一关节处于零位时，第一回转限位块16处于滑槽的中间位置，第一关节向不同方向旋转时第一回转限位块16由于拉簧的作用会位于滑槽的两侧，与第一限位挡片29相撞，从而起到不同旋转方向的限位作用。第一气管接头20与第一电缆接头21安装于第一电机后盖9上，分别用于第一关节正压气体的进出与电缆出线。

如图5和图6所示，第二组件2还包括旋转座24，第三组件3包括第一悬臂端头31；第二转动部包括置于旋转座24上相对设置的两个连接臂结构，第二减速器32置于第一悬臂端头31，且穿过对称的两个所述连接臂与其固定连接，第二减速器32的转动能够带动第二组件2转动，第二减速器32的转轴为第二转动部的转轴，第二减速器32通过连接的第二电机33驱动。具体的，第二组件2与第一组件1连接端为连接叉臂结构，主要结构包括支筒23、旋转座24、第二轴承端盖25及第二防护罩26。支筒23与旋转座24螺钉连接，第二轴承端盖25与旋转座24螺钉连接，第二防护罩26安装于第二轴承端盖25上，用于第二电机33的防护。第一限位挡片29安装于支筒23上，第二感应片30安装于第二防护罩26上。

如图7和图8所示，第三组件3还包括第一手臂杆38和第二悬臂端头40，所述第一手臂杆38将第一悬臂端头31和第二悬臂端头40连接，第四组件4包括旋转叉臂48；第三转动部包括第三减速器41，第三减速器41的输出轴穿过旋转叉臂48连接第二悬臂端头40，第三减速器41的转动能够带动第三组件3转动，第三减速器41的转轴为第三转动部的转轴，第三减速器41通过连接的第三电机42驱动。具体的，第二组件2和第三组件3分别包括第二悬臂端头31、第二减速器32、第二电机33、第二转轴34、第二轴承35、第一手臂杆38、第二悬臂端头40、第三减速器41、第三电机42、第三电机后盖43、第三轴承44。第二悬臂端头31、第一手臂杆38与第二悬臂端头40依次通过螺钉进行连接。第二减速器32安装于第一悬臂端头31上，其输入端与第二电机33相连，输出端与第二组件2的叉臂一端连接，第二电机33驱动，通过第二减速器32带动第二关节绕轴线旋转。第二关节旋转，由第一悬臂端头31与第二组件2上的第二防撞片27直接碰撞实现机械限位。第二转轴34与第一悬臂端头31螺钉连接。第二轴承35安装于第二转轴34与第二轴承端盖25之间，作为第二关节的径向支撑，该种双边连接的关节结构形式增加了关节刚度。第二传感器36安装于第二转轴34上，第二感应片30作为触发，作为第二关节的电限位。第二电缆接头37安装于第一悬臂端头31上，用于第二关节电缆出线。第三关节结构与第二关节结构相同，此处不再说明。由第二电缆接头37以及第三电缆接头46的线缆从第一手臂杆38内部走线，由安装于第一手臂杆38上的第一三通接头39汇总出线。第二、第三两关节的电机、减速器均处于密封空间，由第三气管接头47通入正压气体，进行防爆处理。

如图9、图10、图11和图12所示，第四组件4还包括第四电机安装座，第五组件5包括输出端法兰61；第四转动部包括置于第四电机安装座上的第四减速器51和输出端法兰61，第四减速器51的输出端连接输出端法兰61，第四减速器51的轴线为第四转动部的转轴，以带动第四组件4沿第四减速器51的轴线转动，第四减速器51通过连接的第四电机50驱动。第五组件5还包括手臂叉杆62，第六组件6包括第六电机安装座65；第五转动部包括置于第六电机安装座65的第五减速器，第五减速器的输出轴穿过手臂叉杆62与其固定连接，第五减速器62的转动能够带动第五组件5转动，第五减速器的转轴为第五转动部的转轴，第五减速器5通过连接的第五电机67驱动。具体的，输出端法兰61以及手臂叉杆62，两零部件通过螺钉连接，作为第四关节与第五关节之间的连接臂。第四零位定位块64安装于J4减速器输出端法兰61，用于第四关节的零点定位。第五限位挡块63安装于第五手臂叉杆62上，用于第五关节的机械限位。

另外，继续如图13和图14所示，第六组件6还包括配合端，第七组件7包括第二手臂杆79；第六转动部包括置于配合端的第六减速器，第六减速器的输出端连接第二手臂杆79的端部，第六减速器的转动能够带动第六组件6转动，第六减速器的转轴为第六转动部的转轴，第六减速器通过连接的第六电机70驱动。第五电机端盖66与第六电机安装座65通过螺钉固定连接。第五电机67采用中空式一体机，安装于第六电机安装座65上，输出端与第五组件5的手臂叉杆62一侧连接，作为第五关节驱动，实现绕第五关节的旋转运动。第五轴68穿过第五电机67，一端与手臂叉杆62的一侧固定连接，另一端与手臂叉杆62的另一侧通过第六锁紧螺母74及第六垫片75固定。第五轴承69安装于第五轴68与第五电机端盖66之间，作为第五关节的径向支撑。第六电机端盖71与第六电机安装座65固定连接。第六电机70安装于第六电机安装座65上，作为第六关节驱动，实现绕第六关节轴线的旋转运动。第二三通接头73固定安装于第六电机安装座65上，用于第五、第六关节电缆出线。第五、第六关节的电机、减速器均处于密封空间，通过第六气管接头72通入正压气体，进行防爆处理。第六限位挡圈76固定安装于第六电机端盖71，第六限位滑动圈套77在第六电机70输出端，通过与第六限位挡圈76相撞实现机械限位。

如图15所示，第七组件7还包括第七连接法兰78和喷枪连接弯板80，第二手臂杆79将第七连接法兰78和喷枪连接弯板80连接；喷枪连接弯板80上设有第二三通接头81和流量控制阀82，喷枪8连接于流量控制阀82的出口。三个零部件依次螺钉连接，作为喷枪8的加长杆结构。第二三通接头81与流量控制阀82安装于喷枪连接弯板80上，用于流量的控制。喷枪8安装于喷枪连接弯板80末端，用于喷涂作业。

优选地，第一组件1、第二组件2、第三组件3、第四组件4、第五组件5、第六组件6和第七组件7上均设有气管接头，气管接头与相应的减速器对应。考虑喷涂机器人的防爆性能，机器人各关节电机减速器安装座处均设计了气管接头，用于正压气体的注入，为减小径向尺寸，电缆、气管、漆管均布置于机器人内部。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种喷涂机器人，其特征在于：包括喷枪和机器人本体；

所述机器人本体包括顺序连接的第一组件、第二组件第三组件、第四组件、第五组件、第六组件和第七组件，所述第七组件连接所述喷枪，所述第一组件与外部装置连接；

其中，所述第二组件与所述第一组件通过第一转动部转动连接，所述第三组件与所述第二组件通过第二转动部转动连接，所述第四组件与所述第三组件通过第三转动部转动连接，所述第五组件与所述第四组件通过第四转动部转动连接，所述第六组件与所述第五组件通过第五转动部转动连接，所述第七组件与所述第六组件通过第六转动部转动连接。

2.根据权利要求1所述的一种喷涂机器人，其特征在于：所述第一组件包括安装座，所述第二组件包括支筒；

所述第一转动部包括置于所述安装座上的第一减速器和置于所述支筒上的连接部，所述第一减速器的输出端连接所述连接部，所述第一减速器的轴线为所述第一转动部的转轴，以带动所述第二组件沿所述第一减速器的轴线转动，所述第一减速器通过连接的第一电机驱动。

3.根据权利要求2所述的一种喷涂机器人，其特征在于：所述第二组件还包括旋转座，所述第三组件包括第一悬臂端头；

所述第二转动部包括置于所述旋转座上相对设置的两个连接臂结构，第二减速器置于所述第一悬臂端头，且穿过对称的两个所述连接臂与其固定连接，所述第二减速器的转动能够带动第二组件转动，所述第二减速器的转轴为所述第二转动部的转轴，所述第二减速器通过连接的第二电机驱动。

4.根据权利要求3所述的一种喷涂机器人，其特征在于：所述第三组件还包括第一手臂杆和第二悬臂端头，所述第一手臂杆将所述第一悬臂端头和所述第二悬臂端头连接，所述第四组件包括旋转叉臂；

所述第三转动部包括第三减速器，所述第三减速器的输出轴穿过所述旋转叉臂连接所述第二悬臂端头，所述第三减速器的转动能够带动第三组件转动，所述第三减速器的转轴为所述第三转动部的转轴，所述第三减速器通过连接的第三电机驱动。

5.根据权利要求4所述的一种喷涂机器人，其特征在于：所述第四组件还包括第四电机安装座，所述第五组件包括输出端法兰；

所述第四转动部包括置于所述输出端法兰上的第四减速器和置于所述第四电机安装座上的固定部，所述第四减速器的输出端连接所述固定部，所述第四减速器的轴线为所述第四转动部的转轴，以带动所述第四组件沿所述第四减速器的轴线转动，所述第四减速器通过连接的第四电机驱动。

6.根据权利要求5所述的一种喷涂机器人，其特征在于：所述第五组件还包括手臂叉杆，所述第六组件包括第六电机安装座；

所述第五转动部包括置于所述第六电机安装座的第五减速器，所述第五减速器的输出轴穿过所述手臂叉杆与其固定连接，所述第五减速器的转动能够带动所述第五组件转动，所述第五减速器的转轴为所述第五转动部的转轴，所述第五减速器通过连接的第五电机驱动。

7.根据权利要求6所述的一种喷涂机器人，其特征在于：所述第六组件还包括配合端，所述第七组件包括第二手臂杆；

所述第六转动部包括置于配合端的第六减速器，所述第六减速器的输出端连接所述第二手臂杆的端部，所述第六减速器的转动能够带动所述第六组件转动，所述第六减速器的转轴为所述第六转动部的转轴，所述第六减速器通过连接的第六电机驱动。

8.根据权利要求7所述的一种喷涂机器人，其特征在于：所述第七组件还包括第七连接法兰和喷枪连接弯板，所述第二手臂杆将所述第七连接法兰和所述喷枪连接弯板连接；

所述喷枪连接弯板上设有第三三通接头和流量控制阀，所述喷枪连接于所述流量控制阀的出口。

9.根据权利要求8所述的一种喷涂机器人，其特征在于：所述第一转动部的轴线、所述第四转动部的轴线和所述第六转动部的轴线均重合，所述第二转动部的轴线与所述第一转动部的轴线相互垂直，且所述第二转动部的轴线与所述第三转动部的轴线及所述第五转动部的轴线均平行。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种喷涂机器人，其特征在于：所述第一组件、第二组件、第三组件、第四组件、第五组件、第六组件和第七组件上均设有气管接头，所述气管接头与相应的减速器对应。