CN115213920A - 一种适用于钣喷应用环境的协作机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钣喷机器人技术领域，具体的是一种适用于钣喷应用环境的协作机器人，包括安装座，所述安装座安装在桁架***上，安装座上转动安装有第一轴，第一轴侧面转动安装有第二轴，第二轴侧面转动安装有第三轴，第三轴侧面转动安装有第四轴，第四轴一端活动安装有第五轴，第五轴侧面转动安装有第六轴，第六轴上活动安装有喷涂工装，本发明采用六轴协作机械人夹持喷枪，可以增加喷枪姿态灵活性，喷涂各种汽车钣金件，可以在自动规划轨迹的智能场景使用。

Description

一种适用于钣喷应用环境的协作机器人

技术领域

本发明涉及钣喷机器人技术领域，具体的是一种适用于钣喷应用环境的协作机器人。

背景技术

虽然钣喷市场巨大，但是从事喷漆作业人员越来越少，人员管理成本高，所以该行业已经进入产业化前的智能化喷漆研发阶段。工业机器人不符合人机协作喷涂工况的安全性要求，规格也较大和重；协作型机器人作为一种人机协作的机器人，符合人机协作要求，但一般的协作机器人腕部姿态灵活性不够，不能满足喷涂对喷枪姿态调整(喷枪口保持在钣金件曲面外法线约200mm处的姿态)的要求。现提出一种6轴协作机械人夹持喷枪增加喷枪姿态灵活性，解决上述问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种适用于钣喷应用环境的协作机器人，解决了现有技术中人机协作喷涂机器人姿态灵活性不够，不能满足喷涂对喷枪姿态调整的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种适用于钣喷应用环境的协作机器人，包括安装座，其特征在于，所述安装座安装在桁架***上，安装座上安装有机械活动臂，机械活动臂包括六个转轴，安装座上转动安装有第一轴，第一轴侧面转动安装有第二轴，第二轴侧面转动安装有第三轴，第三轴侧面转动安装有第四轴，第四轴一端活动安装有第五轴，第五轴侧面转动安装有第六轴，第六轴上活动安装有喷涂工装。

进一步地，机械活动臂的轴之间设有第一传动装置，第一传动装置包括第一伺服电机、第一减速机和同步带，第一伺服电机安装在电机座板上，第一伺服电机主轴固定有同步带轮，第一减速机主轴固定有同步带轮，第一伺服电机主轴上的同步带轮与第一减速机同步带轮之间设有同步带，同步带轮通过同步带带动第一减速机旋转，第一减速机另一端连接在下一个转轴上。

进一步地，所述转轴之间设有第二传动装置，第二传动装置包括第二减速机、第二伺服电机和转动齿轮租，第二伺服电机安装在上一个法兰上，第二伺服电机主轴通过转动齿轮租带动第二减速机旋转，第二减速机另一端连接在下一个转轴上。

进一步地，所述第六轴与喷涂工装，第六轴与第五轴，第五轴与第四轴之间设有第二传动装置，第三轴与第二轴，第二轴与第一轴，第一轴与安装座之间设有第一传动装置。

进一步地，所述第一减速机为RV减速机，第二减速机为大孔径谐波减速机。

进一步地，所述第一传动装置同步带轮结构不需要密封。

进一步地，所述第三轴安装在第二轴靠近第一轴一侧的侧面，第四轴安装在第三轴靠近第一轴一侧的侧面。

进一步地，所述第二轴上设有大臂连杆，第三轴安装在大臂连杆的侧面，，第三轴上设有小臂连杆，第四轴安装在小臂连杆的侧面，带动第四轴转动的电机安装在小臂连杆上。

进一步地，所述转轴可以根据需要设置不同长度的连接臂。

本发明的有益效果：

本发明采用六轴协作机械人夹持喷枪，可以增加喷枪姿态灵活性，喷涂各种汽车钣金件，可以在自动规划轨迹的智能场景使用；还可以通过机器人附加轴，轻便移载从而增加协作机器人灵活喷涂的作业范围，汽车后市场钣喷将实现智能化作业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明整体结构另一视角的示意图；

图3是本发明第一传动装置的示意图；

图4是本发明第二传动装置的示意图。

附图标记如下：

1-第一轴、2-第二轴、3-第三轴、4-第四轴、5-第五轴、6-第六轴、7-第一传动装置、8-第二传动装置、9-安装座、11-大臂连杆、12-小臂连杆、71-第一减速机、72-同步带、73-第一伺服电机，81-第二减速机、82-第二伺服电机、83-传动齿轮组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：如图1-3所示，一种适用于钣喷应用环境的协作机器人，包括第六轴6、第五轴5、第四轴4、第三轴3、第二轴2、第一轴1和安装座安装座9，所述安装座9安装在桁架***上，安装座9上安装有机械臂，所述机械从安装座9开始依次安装有第一轴1、第二轴2、第三轴3、第四轴4、第五轴5和第六轴6六个转轴，两个相邻转轴转动连接，所述转轴之间设有第一传动装置7，第一传动装置7包括第一伺服电机73、第一减速机71和同步带72，第一伺服电机73安装在上一个法兰上，第一伺服电机73主轴固定有同步带轮，第一减速机71主轴固定有同步带轮，第一伺服电机73主轴上的同步带轮与第一减速机71同步带轮之间设有同步带72，同步带轮通过同步带72带动第一减速机71 旋转，第一减速机71另一端连接在下一个转轴上。

所述第一轴1下端活动安装在安装座9上，所述第一轴1上安装有第一伺服电机73，第一伺服电机73和同步轮主动轮锁紧后安装在第一轴1的电机座板上；同步带轮从动轮通过同步带72与大孔径的第一减速机71连接；第一减速机71安装在第一轴1上的关节上，调整同步带72初始张紧力；第一减速机71 下端连接在安装座9上，通过第一轴1上的第一伺服电机73旋转通过同步带72 带动第一轴1与安装座9进行旋转。

所述第二轴2活动安装在第一轴1侧面，所述第二轴2上安装有第一伺服电机73，第一伺服电机73和同步轮主动轮锁紧后安装在第二轴2的电机座板上；同步带轮从动轮通过同步带72与大孔径的第一减速机71连接；第一减速机71 安装在第一伺服电机73上，调整同步带72初始张紧力；第一减速机71下端连接在第一轴1侧面，通过第二轴2上的第一伺服电机73旋转通过同步带72带动第二轴2和第一轴1进行旋转。

所述第三轴3活动安装在第二轴2侧面，所述第三轴3上安装有第一伺服电机73，第一伺服电机73和同步轮主动轮锁紧后安装在第三轴3的电机座板上；同步带轮从动轮通过同步带72与大孔径的第一减速机71连接；第一减速机71 安装在第三轴3上，调整同步带72初始张紧力；第一减速机71另一端连接在第二轴2上，通过第三轴3上的第一伺服电机73旋转通过同步带72带动第三轴3与第二轴2进行旋转。

所述第四轴4活动安装在第三轴3侧面，所述第三轴3上安装有第一伺服电机73，第一伺服电机73和同步轮主动轮锁紧后安装在第三轴3的电机座板上；同步带轮从动轮通过同步带72与大孔径的第一减速机71连接；第一减速机71 安装在第三轴3上的关节上，调整同步带72初始张紧力；第一减速机71下端连接在第三轴3上，通过第四轴4上的第一伺服电机73旋转通过同步带72带动第四轴4与第三轴3进行旋转。

所述第五轴5活动安装在第四轴4上的端面，所述第四轴4上安装有第一伺服电机73，第一伺服电机73和同步轮主动轮锁紧后安装在第四轴4的电机座板上；同步带轮从动轮通过同步带72与大孔径的第一减速机71连接；第一减速机71安装在第四轴4上的关节上，调整同步带72初始张紧力；第一减速机 71下端连接在第四轴4上，通过第四轴4上的第一伺服电机73旋转通过同步带 72带动第五轴5与第四轴4进行旋转。

所述第六轴6侧面活动安装在第五轴5上，所述第五轴5上安装有第一伺服电机73，第一伺服电机73和同步轮主动轮锁紧后安装在第五轴5的电机座板上；同步带轮从动轮通过同步带72与大孔径的第一减速机71连接；第一减速机71安装在第五轴5上的关节上，调整同步带72初始张紧力；第一减速机71 下端连接在第五轴5上，通过第五轴5上的第一伺服电机73旋转通过同步带72 带动第六轴6与第五轴5进行旋转，第六轴6另一端安装有喷涂工具。

进一步地，所述第一减速机71为大孔径谐波减速机，通过如此设计采用电机配合大孔径减速机以及同步带轮方便维护，大孔径谐波减速机和齿轮或者同步带的传动方式取代了现有协作机器人的关节模组，其整体尺寸、成本、减速机大内孔与关节模组相比均有优势，有利于企业降本处理，由于采用了本发明的传动结构，相对于传统的协作机器人传动机构，机器人成本大幅度降低，安装维护相对简单，经济效益更好，保证企业良好发展，同时，通过伺服电机与大孔径减速机、同步带、齿轮传动方法，使得线缆可轻松通过，降低磨线风险，同时减小本体成本，利于推广和回报，且结构简单，具有较好的市场前景。

实施例2：如图1、2和4所示，一种适用于钣喷应用环境的协作机器人，包括第六轴6、第五轴5、第四轴4、第三轴3、第二轴2、第一轴1和安装座9，所述安装座9安装在桁架***上，从第六轴6上依次设有第五轴5、第四轴4、第三轴3、第二轴2和第一轴1，两个相邻转轴转动连接，所述转轴之间设有第一传动装置7，第一传动装置7包括第一伺服电机73、第一减速机71和第一伺服电机73，第一伺服电机73在上一个转轴上，第一伺服电机73主轴固定有同步带轮，安装第一伺服电机73的转轴上安装有第一减速机71，第一伺服电机 73主轴上的同步带轮与第一减速机71之间设有同步带72，同步带轮通过同步带72带动第一减速机71旋转，第一减速机71另一端连接在下一个转轴上。

所述第三轴3、第二轴2和第一轴1转轴的传动方案为第一传动装置7，第一传动装置7包括第一减速机71、同步带72和第一伺服电机73组成，第一伺服电机73安装在上一个转轴上，第一伺服电机73主轴固定有同步带轮，安装第一伺服电机73的转轴上安装有第一减速机71，第一伺服电机73主轴上的同步带轮与第一减速机71之间设有同步带72，同步带轮通过同步带72带动第一减速机 71旋转，第一减速机71另一端连接在下一个转轴上；通过如此设计，不需要密封方便维护；

所述第六轴6、第五轴5和第四轴4转轴的传动方案为第二传动装置8，第二传动装置8包括第二伺服电机82、转动齿轮租83和第二减速机81，第二伺服电机82安装在上一个转轴上，第二伺服电机82主轴通过转动齿轮租83带动第二减速机81旋转，第二减速机81另一端连接在下一个转轴上；通过如此设计，具体空间紧凑的优点，可以实现第六轴6、第五轴5和第四轴4转轴高度集成的腕部姿态灵活的一种协作机器人结构布局，适应机器人在自动生成不可控的轨迹中不干涉使用。

进一步地，所述第三轴安装在第二轴靠近第一轴一侧的侧面，第四轴安装在第三轴靠近第一轴一侧的侧面；如此可以保证机械人运动是所需空间更小，更加灵活，进一步地，所述第二轴上设有大臂连杆11，第三轴3安装在大臂连杆11的侧面，，第三轴3上设有小臂连杆12，第四轴4安装在小臂连杆12的侧面，带动第四轴4转动的电机安装在小臂连杆12上，进一步地，所述转轴可以根据需要设置不同长度的连接臂。如此可以扩大机械人的工作半径同时不影响末端关节转轴的灵活度。

进一步地，所述第一减速机为RV减速机，第二减速机为大孔径谐波减速机。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种适用于钣喷应用环境的协作机器人，包括安装座(9)，其特征在于，所述安装座(9)安装在桁架***上，安装座(9)上安装有机械活动臂，机械活动臂包括六个轴，安装座(9)上转动安装有第一轴(1)，第一轴(1)侧面转动安装有第二轴(2)，第二轴(2)侧面转动安装有第三轴(3)，第三轴(3)侧面转动安装有第四轴(4)，第四轴(4)一端活动安装有第五轴(5)，第五轴(5)侧面转动安装有第六轴(6)，第六轴(6)上活动安装有喷涂工装。

2.根据权利要求1所述的一种适用于钣喷应用环境的协作机器人，其特征在于，机械活动臂的轴之间设有第一传动装置(7)，第一传动装置(7)包括第一伺服电机(73)、第一减速机(71)和同步带(72)，第一伺服电机(73)安装在电机座板上，第一伺服电机(73)主轴固定有同步带轮，第一减速机(71)主轴固定有同步带轮，第一伺服电机(73)主轴上的同步带轮与第一减速机(71)同步带轮之间设有同步带(72)，同步带轮通过同步带(72)带动第一减速机(71)旋转，第一减速机(71)另一端连接在下一个转轴上。

3.根据权利要求2所述的一种适用于钣喷应用环境的协作机器人，其特征在于，所述转轴之间设有第二传动装置(8)，第二传动装置(8)包括第二减速机(81)、第二伺服电机(82)和转动齿轮租(83)，第二伺服电机(82)安装在上一个法兰上，第二伺服电机(82)主轴通过转动齿轮租(83)带动第二减速机(81)旋转，第二减速机(81)另一端连接在下一个转轴上。

4.根据权利要求3所述的一种适用于钣喷应用环境的协作机器人，其特征在于，所述第六轴(6)与喷涂工装，第六轴(6)与第五轴(5)，第五轴(5)与第四轴(4)之间设有第二传动装置(8)，第三轴(3)与第二轴(2)，第二轴(2)与第一轴(1)，第一轴(1)与安装座(9)之间设有第一传动装置(7)。

5.根据权利要求4所述的一种适用于钣喷应用环境的协作机器人，其特征在于，所述第一减速机(71)为RV减速机，第二减速机(81)为大孔径谐波减速机。

6.根据权利要求5所述的一种适用于钣喷应用环境的协作机器人，其特征在于，所述第一传动装置(7)同步带轮结构不需要密封。

7.根据权利要求6所述的一种适用于钣喷应用环境的协作机器人，其特征在于，所述第三轴(3)安装在第二轴(2)靠近第一轴(1)一侧的侧面，第四轴(4)安装在第三轴(3)靠近第一轴(1)一侧的侧面。

8.根据权利要求1所述的一种适用于钣喷应用环境的协作机器人，其特征在于，所述第二轴上设有大臂连杆(11)，第三轴(3)安装在大臂连杆(11)的侧面，，第三轴(3)上设有小臂连杆(12)，第四轴(4)安装在小臂连杆(12)的侧面，带动第四轴(4)转动的电机安装在小臂连杆(12)上。

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