一種具有半球體作業范圍的伸縮式噴涂示教機構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有半球體作業范圍的伸縮式噴涂示教機構，包括基座(1)、轉軸板(2)、連接裝置(3)、伸縮裝置(4)、示教手腕機構(5)、噴槍裝置(6)，轉軸板(2)與基座(1)通過底座轉軸(203)轉動連接，連接裝置(3)與轉軸板(2)通過轉動軸(307)轉動連接，底座轉軸(203)與轉動軸(307)以十字交叉的方式組合；伸縮裝置(4)與連接裝置(3)固定連接，示教手腕機構(5)與伸縮裝置(4)固定連接，噴槍裝置(6)與示教手腕機構(5)固定連接。本發明用于多軸控制器讀取運動參數信息、驅動機械手復現示教機構操作過程，可彌補目前多軸機械手不適用于復雜多變、更換頻繁的噴涂工件的缺陷。
【專利說明】
一種具有半球體作業范圍的伸縮式噴涂示教機構
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于噴涂行業的示教設備，具體涉及一種伸縮式、輕質、無操作干涉、可大范圍內示教的噴涂示教機構。
【背景技術】
[0002]在噴涂行業中，多軸噴涂機械手的作業編程主要有兩種方式:在線示教編程和離線編程。在線示教編程是指在機械手生產現場，由操作工人手持機械手的終端按照手動噴涂軌跡路線進行移動，同時傳感器記錄機械手關節運動信息，以獲取機械手噴涂作業軌跡。這種示教方法主要適用于關節機器人，編程簡單、直觀，但需要操作者在一定負荷下完成質量要求的噴涂作業，勞動強度大、經驗要求高，且關節機械手價格成本高，適用于大批量噴涂作業。離線編程不同于在線示教編程，操作者不需要操縱實際作業的機械手，而是脫離實際作業環境，根據噴涂工件外形尺寸，利用計算機幾何圖形學獲取機械手噴涂作業軌跡;離線編程可預先優化操作方案和運行周期時間，但對工人技術和編程知識要求高，且不能直觀表達機械手作業軌跡，主要適用于結構簡單的噴涂件。
[0003]目前中小型噴涂企業，一般以單件小批量生產模式為主，其噴涂工件的特點是:尺寸大小不一、形狀多變、更換頻繁，作業方式是以靈活的人工噴涂為主。若要實現中小型噴涂企業的工業自動化，提升生產效率，以上兩種多軸機械手作業方式都難以滿足噴涂工件復雜多變的特點。

【發明內容】

[0004]發明目的:針對中小型噴涂企業現狀，提供一種具有半球體作業范圍的伸縮式噴涂示教機構，實現輕質、無操作干涉、作業范圍大、成本低的目的。
[0005]技術方案:為達到上述目的，本發明的技術方案如下:
[0006]—種具有半球體作業范圍的伸縮式噴涂示教機構，包括基座、轉軸板、連接裝置、伸縮裝置、示教手腕機構、噴槍裝置，所述基座固定安裝在地面，所述轉軸板與基座轉動連接，所述連接裝置與轉軸板轉動連接，以上兩個轉動連接以十字交叉的方式組合，可實現示教機構半球面內自由轉動，機構作業范圍大且無死點、無干涉;所述伸縮裝置可實現自由伸縮動作，其下部與連接裝置固定連接;所述兩個轉動連接為十字交叉的組合方式和伸縮裝置的自由伸縮動作組合起來，可實現示教機構在半球體內對工件上下、左右噴涂作業;所述示教手腕機構可實現擺轉動作，模擬人手腕的動作，其下部與伸縮裝置固定連接;所述噴槍裝置與示教手腕機構固定連接。
[0007]所述基座包括底座安裝板和兩個轉軸座，所述轉軸座與底座安裝板通過螺紋連接，便于轉軸板的裝配，所述轉軸座上有旋轉編碼器安裝孔，用于安裝第一旋轉編碼器。
[0008]所述轉軸板包括底座轉軸和安裝板，所述底座轉軸與安裝板通過螺紋連接，所述安裝板上固定有編碼器安裝支架，所述底座轉軸一端連接第一旋轉編碼器，所述第一旋轉編碼器用于記錄伸縮裝置的第一姿態角。
[0009]所述連接裝置包括連接軸、轉動軸，所述連接軸與轉動軸通過銷釘固定連接，所述轉動軸一端連接第二旋轉編碼器，所述第二旋轉編碼器安裝在所述編碼器安裝支架上，用于記錄伸縮裝置的第二姿態角，所述連接軸上固定有位移傳感器安裝板，所述位移傳感器安裝板上固定位移傳感器，所述位移傳感器用于記錄示教機構的伸縮長度。
[0010]所述伸縮裝置包括連接桿、鋼珠導套和位移傳感器固定螺桿，所述鋼珠導套與所述連接桿過盈連接，所述鋼珠導套上開有2.5_的通孔，所述位移傳感器固定螺桿與所述連接桿通過螺紋連接，所述伸縮裝置的伸縮運動可滿足示教機構在較大范圍內實現噴涂作業。
[0011]進一步地，所述連接桿為經過硬化處理且壁厚為3mm的高強度鋁合金空心管，且分為為三節，分別為第一連接桿、第二連接桿、第三連接桿;通過所述鋼珠導套使第二連接桿嵌套在第一連接桿內，第三連接桿嵌套在第二連接桿內，使得三節連接桿之間可自由滑動；所述連接桿表面距兩端80mm之間的母線上開有一條深度為2mm的V型直槽，裝配時所述V型直槽與所述鋼珠導套的通孔相對應，所述通孔內裝入2.2mm的鋼珠，所述鋼珠由緊定螺釘定位，防止機構伸縮運動時連接桿發生轉動，影響位移傳感器記錄的位置參數精確度，所述V型直槽可在機構伸縮運動時起導向和限位作用。
[0012]所述示教手腕機構包括十字萬向聯軸器、噴槍連接桿、滾針軸承和定位止頭螺絲，所述噴槍連接桿軸向上還開有矩形槽，所述十字萬向聯軸器下端與所述伸縮裝置固定連接，上端通過所述滾針軸承與所述噴槍連接桿轉動連接，所述矩形槽與定位止頭螺絲在噴槍連接桿轉動時起軸向限位作用，使得所述噴槍連接桿可實現360度自由擺轉動作。
[0013]所述噴槍裝置包括手動噴槍、三軸電陀螺儀、三軸電陀螺儀安裝板，所述三軸電陀螺儀安裝板固定在所述手動噴槍上，所述三軸電陀螺儀固定在所述三軸電陀螺儀安裝板上，所述手動噴槍與噴槍連接桿固定連接，手動噴槍噴涂作業時，三軸電陀螺儀記錄噴槍姿態角度信息。
[0014]本發明的有益效果:本發明通過提取噴涂作業軌跡參數并由多軸控制器讀取運動參數信息、驅動機械手復現示教機構操作過程，可彌補目前多軸機械手作業方式不適用于復雜多變、更換頻繁的噴涂工件的缺陷，提升多軸機械手噴涂作業方式靈活性，具體有益效果表現為:
[0015]1、有效地設計了伸縮裝置與基座銜接方式，使示教機構能夠無干涉、無死點地在半球面內自由轉動。
[0016]2、采用鋼珠導套和空心管相互嵌套的方式，使伸縮裝置能在較大范圍內自由伸縮作業，V型直槽限位、限轉功能設計使編碼器能夠更加準確地記錄示教機構位置信息。
[0017]3、伸縮裝置采用三節空心管相互嵌套的安裝方式，使手動操作更加輕量化，示教范圍更加廣泛。
[0018]4、噴槍裝置通過噴槍連接桿與示教手腕機構轉動連接，示教手腕機構通過十字萬向節與伸縮裝置固定連接，使噴槍手動操作更加靈活，示教時可完全實現人工在線噴涂的作業習慣。
[0019]5、結構設計合理，原理簡單，成本低，便于在噴涂行業中推廣使用。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明伸縮式噴涂示教機構的立體結構示意圖；
[0021]圖2為本發明伸縮式噴涂示教機構的示教手腕機構局部放大示意圖；
[0022]圖3為本發明伸縮式噴涂示教機構的伸縮裝置結構局部放大示意圖。
[0023]其中:
[0024]1、基座;2、轉軸板;3、連接裝置;4、伸縮裝置;5、示教手腕機構;6、噴槍裝置；101、底座安裝板；102、轉軸座；104、第一旋轉編碼器;203、底座轉軸;204、第二旋轉編碼器;205、安裝板;206、深溝球軸承;208、編碼器安裝支架;307、轉動軸;309、位移傳感器安裝板;310、位移傳感器;311、連接軸;401、連接桿;402、通孔;412、第一連接桿;413、第二連接桿;414、第三連接桿;415、位移傳感器固定螺桿;416、V型直槽;422、限位螺桿;423、鋼珠;425、鋼珠導套;516、十字萬向聯軸器;517、噴槍連接桿;521、滾針軸承;524、定位止頭螺絲;525、矩形槽、618、手動噴槍;619、三軸電陀螺儀安裝板;620、三軸電陀螺儀。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述。
[0026]圖1所示，一種具有半球體作業范圍的伸縮式噴涂示教機構，包括基座1、轉軸板2、連接裝置3、伸縮裝置4、示教手腕機構5、噴槍裝置6，所述基座I固定安裝在地面，所述轉軸板2與基座I通過底座轉軸203轉動連接，所述連接裝置3與轉軸板2通過轉動軸307轉動連接，底座轉軸203與轉動軸307以十字交叉的方式組合，可實現示教機構半球面內自由轉動，機構作業范圍大且無死點、無干涉;所述伸縮裝置4可實現自由伸縮動作，其下部與連接裝置3固定連接;所述底座轉軸203與轉動軸307為十字交叉的方式組合和伸縮裝置的自由伸縮動作組合起來，可實現示教機構在半球體內對工件上下、左右噴涂作業;所述示教手腕機構5可實現擺轉動作，模擬人手腕的動作，其下部與伸縮裝置4固定連接;所述噴槍裝置6與示教手腕機構5固定連接。
[0027]所述基座I包括底座安裝板101和兩個轉軸座102，所述轉軸座102與底座安裝板101通過螺紋連接，便于轉軸板2的裝配，所述轉軸座102上有旋轉編碼器安裝孔，用于安裝第一旋轉編碼器104。
[0028]所述轉軸板2包括底座轉軸203和安裝板205，所述底座轉軸203與安裝板205通過螺紋連接，所述安裝板205上固定有編碼器安裝支架208;所述底座轉軸203通過深溝球軸承206與轉軸座102連接，所述底座轉軸203—端連接第一旋轉編碼器104，所述第一旋轉編碼器104用于記錄伸縮裝置的第一姿態角。
[0029]所述連接裝置3包括連接軸311、轉動軸307，所述連接軸311與轉動軸307通過銷釘固定連接，所述轉動軸307通過軸承與所述安裝板205轉動連接;所述轉動軸307—端連接第二旋轉編碼器204，所述第二旋轉編碼器204安裝在所述編碼器安裝支架208上，用于記錄伸縮裝置的第二姿態角，所述連接軸311上固定有位移傳感器安裝板309，所述位移傳感器安裝板309上固定位移傳感器310，所述位移傳感器310用于記錄示教機構的伸縮長度。
[0030]所述伸縮裝置4包括連接桿401、鋼珠導套425和位移傳感器固定螺桿415，所述鋼珠導套425與所述連接桿401過盈連接，所述鋼珠導套425上開有2.5mm的通孔402，所述位移傳感器固定螺桿415與所述連接桿401通過螺紋連接，所述伸縮裝置4的伸縮運動可滿足示教機構在較大范圍內實現噴涂作業。
[0031]進一步地，如圖3所示，所述連接桿401為經過硬化處理且壁厚為3mm的高強度鋁合金空心管，且分為為三節，分別為第一連接桿412、第二連接桿413、第三連接桿414;通過所述鋼珠導套425使第二連接桿413嵌套在第一連接桿412內，第三連接桿414嵌套在第二連接桿413內，使得三節連接桿之間可自由滑動;所述第二連接桿413和第三連接桿414表面母線上距兩端80mm之間開通2mm深度的V型直槽416，裝配時所述V型直槽416與所述鋼珠導套425的通孔402相對應，所述通孔402內裝入2.2mm的鋼珠423，所述鋼珠423由限位螺桿422定位，防止機構伸縮運動時連接桿發生轉動，影響位移傳感器記錄的位置參數精確度。
[0032]所述示教手腕機構5包括十字萬向聯軸器516、噴槍連接桿517、滾針軸承521、定位止頭螺絲524，所述噴槍連接桿517軸向上還開有矩形槽525，所述十字萬向聯軸器516下端與所述伸縮裝置4的第三連接桿414通過銷釘固定連接，上端通過所述滾針軸承521與所述噴槍連接桿517轉動連接，所述矩形槽525與定位止頭螺絲524在噴槍連接桿517轉動時起軸向限位作用，使得所述噴槍連接桿517可實現360度自由擺轉動作，如圖2所示。
[0033 ] 所述噴槍裝置6包括手動噴槍618、三軸電陀螺儀619、三軸電陀螺儀安裝板620，所述三軸電陀螺儀安裝板620固定在所述手動噴槍618上，所述三軸電陀螺儀619固定在所述三軸電陀螺儀安裝板620上;所述手動噴槍618與噴槍連接桿517固定連接，手動噴槍618噴涂作業時，三軸電陀螺儀619可記錄噴槍姿態角度信息。
[0034]以上所述僅為本發明的較佳實例而已，并不用以限制本發明，在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的系統結構之內。
【主權項】
1.一種具有半球體作業范圍的伸縮式噴涂示教機構，其特征在于，包括基座(I)、轉軸板(2)、連接裝置(3)、伸縮裝置(4)、示教手腕機構(5)、噴槍裝置(6)，所述基座(I)固定安裝在地面，所述轉軸板(2)與基座(I)通過底座轉軸(203)轉動連接，所述連接裝置(3)與轉軸板(2)通過轉動軸(307)轉動連接，底座轉軸(203)與轉動軸(307)以十字交叉的方式組合，可實現示教機構半球面內自由轉動;所述伸縮裝置(4)可實現自由伸縮動作，其下部與連接裝置(3)固定連接;所述底座轉軸(203)與轉動軸(307)為十字交叉的組合方式和伸縮裝置的自由伸縮動作組合起來，可實現示教機構在半球體內對工件上下、左右噴涂作業;所述示教手腕機構(5)可實現擺轉動作，其下部與伸縮裝置(4)固定連接;所述噴槍裝置(6)與示教手腕機構(5)固定連接。2.根據權利要求1所述的具有半球體作業范圍的伸縮式噴涂示教機構，其特征在于，所述基座(I)包括底座安裝板(101)和兩個轉軸座(102)，所述轉軸座(102)與底座安裝板(101)通過螺紋連接，所述轉軸座(102)上有旋轉編碼器安裝孔，用于安裝第一旋轉編碼器(104)。3.根據權利要求1所述的具有半球體作業范圍的伸縮式噴涂示教機構，其特征在于，所述轉軸板(2)包括底座轉軸(203)和安裝板(205)，所述底座轉軸(203)與安裝板(205)通過螺紋連接，所述安裝板(205)上固定有編碼器安裝支架(208)，所述底座轉軸(203) 一端連接第一旋轉編碼器(104)。4.根據權利要求1所述的具有半球體作業范圍的伸縮式噴涂示教機構，其特征在于，所述連接裝置(3)包括連接軸(311)、轉動軸(307)，所述連接軸(311)與轉動軸(307)通過銷釘固定連接，所述轉動軸(307)通過軸承與所述安裝板(205)轉動連接;所述轉動軸(307)—端連接第二旋轉編碼器(204)，所述第二旋轉編碼器(204)安裝在所述編碼器安裝支架(208)上，所述連接軸(311)上固定有位移傳感器安裝板(309)，所述位移傳感器安裝板(309)上固定位移傳感器(310)，所述位移傳感器(310)用于記錄示教機構的伸縮長度。5.根據權利要求1所述的具有半球體作業范圍的伸縮式噴涂示教機構，其特征在于，所述伸縮裝置(4)包括連接桿(401)、鋼珠導套(425)和位移傳感器固定螺桿(415)，所述鋼珠導套(425)與所述連接桿(401)過盈連接，所述鋼珠導套(425)上開有2.5mm的通孔(402)，所述位移傳感器固定螺桿(415)與所述連接桿(401)通過螺紋連接，所述伸縮裝置(4)的伸縮運動可滿足示教機構在較大范圍內實現噴涂作業。6.根據權利要求5所述的具有半球體作業范圍的伸縮式噴涂示教機構，其特征在于，所述連接桿(401)為經過硬化處理且壁厚為3mm的高強度鋁合金空心管，且分為為三節，分別為第一連接桿(412)、第二連接桿(413)、第三連接桿(414);通過所述鋼珠導套(425)使第二連接桿(413)嵌套在第一連接桿(412)內，第三連接桿(414)嵌套在第二連接桿(413)內，使得三節連接桿之間自由滑動;所述第二連接桿(413)和第三連接桿(414)表面母線上距兩端80_之間開通2_深度的V型直槽(416)，裝配時所述V型直槽(416)與所述鋼珠導套(425)的通孔(402)相對應，所述通孔(402)內裝入2.2mm的鋼珠(423)，所述鋼珠(423)由限位螺桿(422)定位。7.根據權利要求1所述的具有半球體作業范圍的伸縮式噴涂示教機構，其特征在于，所述示教手腕機構(5)包括十字萬向聯軸器(516)、噴槍連接桿(517)、滾針軸承(521)、定位止頭螺絲(524)，所述噴槍連接桿(517)軸向上還開有矩形槽(525)，所述十字萬向聯軸器(516)下端與所述伸縮裝置(4)固定連接，上端通過所述滾針軸承(521)與所述噴槍連接桿(517)轉動連接，所述矩形槽(525)與所述定位止頭螺絲(524)在所述噴槍連接桿(517)轉動時起軸向限位作用，使得所述噴槍連接桿(517)可實現360度自由擺轉動作。8.根據權利要求1所述的具有半球體作業范圍的伸縮式噴涂示教機構，其特征在于，所述噴槍裝置(6)包括手動噴槍(618 )、三軸電陀螺儀(619 )、三軸電陀螺儀安裝板(6 20 )，所述三軸電陀螺儀安裝板(620)固定在所述手動噴槍(618)上，所述三軸電陀螺儀(619)固定在所述三軸電陀螺儀安裝板(620)上;所述手動噴槍(618)與噴槍連接桿(517)固定連接，手動噴槍(618)噴涂作業時，三軸電陀螺儀(619)記錄噴槍姿態角度信息。
【文檔編號】G09B25/02GK105921327SQ201610429773
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】劉志斌, 何龍, 姚憲南, 裴翔, 王國成, 陳子辰
【申請人】杭州國辰機器人科技有限公司