一種用于汽車車身噴涂的混聯(lián)機器人裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械制造領(lǐng)域，具體涉及一種能夠應(yīng)用于汽車整車噴涂生產(chǎn)領(lǐng)域的一種模塊化混聯(lián)噴涂機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代汽車工業(yè)的迅速發(fā)展帶來汽車型號的迅速變化和車體設(shè)計的不斷調(diào)整，只有采用機器人才能適應(yīng)這種頻繁變化的生產(chǎn)要求。從20世紀(jì)90年代起汽車工業(yè)開始引入機器人來代替人工噴涂和噴涂機械，同時開始使用機器人進行內(nèi)表面的自動噴涂。涂裝機器人正是適應(yīng)大規(guī)模、高質(zhì)量、低成本和環(huán)保節(jié)能的要求而產(chǎn)生的。因此涂裝機器人技術(shù)在汽車涂裝領(lǐng)域的運用越來越廣泛。
[0003]目前，在國內(nèi)廣泛使用的、有代表性的噴涂機器人絕大多數(shù)都是串聯(lián)機器人，比如日本的川崎噴涂機器人、本田EJ 6軸噴涂機器人、FANUC P200E 6軸噴涂機器人、DuRR ECORP 6/7軸噴涂機器人、ABB IRB-54000-22噴涂機器人。國內(nèi)汽車廠使用這些噴涂機器人過程中，普遍存在消化難、維修難、升級難等問題，難以真正發(fā)揮設(shè)備的作用。
[0004]并聯(lián)機器人是由多個支鏈構(gòu)成的閉環(huán)機構(gòu)，相對于傳統(tǒng)的串聯(lián)機器人具有以下優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單緊湊、易于實現(xiàn)加工模塊化，運動部件質(zhì)量小，易于實現(xiàn)高速運動，機構(gòu)動力學(xué)性能好、易于實現(xiàn)反饋控制，無積累誤差、運動精度高。而串聯(lián)機構(gòu)具有工作空間大等優(yōu)點。結(jié)合串聯(lián)機構(gòu)和并聯(lián)機構(gòu)的優(yōu)點，開發(fā)混聯(lián)機器人將具有更大優(yōu)勢。我國在并聯(lián)機構(gòu)的構(gòu)型設(shè)計、關(guān)鍵技術(shù)和樣機建造等方面進行了大量的研宄，一些研宄成果處于國際前列。利用并聯(lián)機構(gòu)開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的混聯(lián)噴涂機器人，打破我國汽車工業(yè)噴涂機器人主要依賴進口的被動局面，這對于我國機器人產(chǎn)業(yè)以及汽車產(chǎn)業(yè)具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于汽車車身噴涂的混聯(lián)機器人裝置，使其擁有并聯(lián)機構(gòu)的高速、高精度、高剛度、易于制造的優(yōu)點，又擁有串聯(lián)機構(gòu)工作空間大的優(yōu)點，更適應(yīng)于汽車車身的噴涂作業(yè)任務(wù)，可針對不同形狀和規(guī)格的汽車車身進行噴涂作業(yè)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種用于汽車車身噴涂的混聯(lián)機器人裝置，其特征在于:包括一個龍門機架、左地面水平導(dǎo)軌、右地面水平導(dǎo)軌、左三自由度并聯(lián)機構(gòu)、右三自由度并聯(lián)機構(gòu)和六自由度并聯(lián)機構(gòu)；所述的龍門機架安裝在左地面水平導(dǎo)軌和右地面水平導(dǎo)軌上；所述的左三自由度并聯(lián)機構(gòu)和右三自由度并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，分別對稱安裝在龍門機架的左立柱導(dǎo)軌和右立柱導(dǎo)軌上；所述的左三自由度并聯(lián)機構(gòu)包括左滑塊、右滑塊、第一機架、裝有霧化器的第一運動平臺、第一分支、第二分支和第三分支；所述的第一分支、第二分支和第三分支分別連接于第一機架和第一運動平臺之間，并與第一機架和第一運動平臺構(gòu)成空間閉環(huán)機構(gòu)；所述的左三自由度并聯(lián)機構(gòu)通過左滑塊和右滑塊安裝在龍門機架的左立柱導(dǎo)軌上；所述的左滑塊和右滑塊分別對稱固接在第一機架的背面；所述的第一分支分別通過第一轉(zhuǎn)動副和第一虎克副與第一機架和第一運動平臺連接；所述的第一分支包括第一桿件和第二桿件，第一桿件和第二桿件之間通過第二轉(zhuǎn)動副連接；所述的第一轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線與第二轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線平行；所述的第二分支與第一分支結(jié)構(gòu)相同，第二分支分別通過第三轉(zhuǎn)動副和第二虎克副與第一機架和第一運動平臺連接；所述的第三分支分別通過第四轉(zhuǎn)動副和第一球副與第一機架和第一運動平臺連接；所述的第三分支包括第三桿件和第四桿件，第三桿件和第四桿件之間通過第五轉(zhuǎn)動副連接；所述的第四轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線和第五轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線平行；
[0008]所述的六自由度并聯(lián)機構(gòu)固接在龍門機架的橫梁中心，其包括第二機架，第二運動平臺，裝有霧化器的第三運動平臺、第四分支、第五分支、第六分支、第七分支、第八分支和第九分支；所述的第四分支、第五分支和第六分支分別連接于第二機架和第二運動平臺之間，并與第二機架和第二運動平臺構(gòu)成空間閉環(huán)機構(gòu)；所述的第七分支、第八分支和第九分支分別連接于第二運動平臺和第三運動平臺之間，并與第二運動平臺和第三運動平臺構(gòu)成空間閉環(huán)機構(gòu)；所述的第四分支分別通過第六轉(zhuǎn)動副和第二球副與第二機架和第二運動平臺連接；所述的第四分支包括第五桿件和第六桿件，第五桿件和第六桿件之間通過第七轉(zhuǎn)動副連接；所述的第六轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線與第七轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線平行；第五分支和第六分支與第四分支的結(jié)構(gòu)完全相同，第五分支分別通過第八轉(zhuǎn)動副和第三球副與第二機架和第二運動平臺連接，第六分支分別通過第九轉(zhuǎn)動副和第四球副與第二機架和第二運動平臺連接；所述的第七分支分別通過第十轉(zhuǎn)動副和第十一轉(zhuǎn)動副與第二運動平臺和第三運動平臺連接；所述的第七分支包括第七桿件和第八桿件，第七桿件和第八桿件之間通過第十二轉(zhuǎn)動副連接；第八分支和第九分支與第七分支的結(jié)構(gòu)完全相同，第八分支分別通過第十三轉(zhuǎn)動副和第十四轉(zhuǎn)動副與第二運動平臺和第三運動平臺連接，第九分支分別通過第十五轉(zhuǎn)動副和第十六轉(zhuǎn)動副與第二運動平臺和第三運動平臺連接。
[0009]本發(fā)明所述的第一轉(zhuǎn)動副的中心、第三轉(zhuǎn)動副的中心和第四轉(zhuǎn)動副的中心分布在第一機架的圓周上，三個轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線與所述的圓周相切；第一轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線與第三轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線平行，第四轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線與第一轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線垂直。
[0010]本發(fā)明所述的第一虎克副包括第一虎克副第一轉(zhuǎn)動軸線和第一虎克副第二轉(zhuǎn)動軸線，兩條轉(zhuǎn)動軸線相互垂直，第一虎克副第一轉(zhuǎn)動軸線與第一轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線平行；第二虎克副包括第二虎克副第一轉(zhuǎn)動軸線和第二虎克副第二轉(zhuǎn)動軸線，兩條轉(zhuǎn)動軸線相互垂直，第二虎克副第一轉(zhuǎn)動軸線與第三轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線平行；所述的第一虎克副第二轉(zhuǎn)動軸線和第二虎克副第二轉(zhuǎn)動軸線共線，對稱分布在第一運動平臺上。
[0011 ] 本發(fā)明所述的第六轉(zhuǎn)動副的中心、第八轉(zhuǎn)動副的中心和第九轉(zhuǎn)動副的中心均勻分布在第二機架的圓周上，從圓周圓心到轉(zhuǎn)動副中心的直徑夾角為120度，三個轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線與圓周相切；第二球副的中心、第三球副的中心和第四球副的中心均勻分布在第二運動平臺的圓周上，從圓周圓心到球副中心的直徑夾角為120度；第十轉(zhuǎn)動副的中心、第十三轉(zhuǎn)動副的中心和第十五轉(zhuǎn)動副的中心均勻分布在第二運動平臺的圓周上，從圓周圓心到轉(zhuǎn)動副中心的直徑夾角為120度，三個轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線與第二運動平臺的平面垂直。
[0012]本發(fā)明所述的第七分支、第八分支和第九分支的所有轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線相互平行且不重合。
[0013]本發(fā)明具有以下優(yōu)點及突出性的技術(shù)效果:①本發(fā)明提出一種用于汽車車身噴涂的混聯(lián)機器人裝置，通過龍門機架結(jié)合三自由度并聯(lián)機構(gòu)和六自由度并聯(lián)機構(gòu)，以及通過結(jié)合龍門機架沿地面導(dǎo)軌的水平移動與所述并聯(lián)機構(gòu)的運動，可實現(xiàn)汽車整車噴涂；其具有串聯(lián)機構(gòu)的較大工作空間的優(yōu)點，又具有并聯(lián)機構(gòu)剛度高、精度高和動態(tài)性能好的優(yōu)點。②本發(fā)明機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)對稱，易于制造，容易實現(xiàn)模塊化；結(jié)構(gòu)簡單，運動學(xué)控制簡單，靈活性好，應(yīng)用于噴涂時易于適應(yīng)不同形狀汽車車身，進而提高生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明提供的混聯(lián)噴涂機器人裝置的實施例的三維機構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的左三自由度并聯(lián)機構(gòu)實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明的左三自由度并聯(lián)機構(gòu)的第一機架實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明的左三自由度并聯(lián)機構(gòu)的第一運動平臺實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明的左三自由度并聯(lián)機構(gòu)的第一分支實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6為本發(fā)明的左三自由度并聯(lián)機構(gòu)的第三分支實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖7為本發(fā)明的六自由度并聯(lián)機構(gòu)實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖8為本發(fā)明的六自由度并聯(lián)機構(gòu)的第二機架實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
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