一种自动涂搪装置 |
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| 申请号 | CN201610021451.2 | 申请日 | 2016-01-11 | 公开(公告)号 | CN105463458A | 公开(公告)日 | 2016-04-06 |
| 申请人 | 安徽工业大学; | 发明人 | 张良安; 叶增林; 张壮; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种自动涂搪装置，属于工业 机器人 应用技术领域。该装置包括输入传送带、涂搪盆子、输出传送带、可移动四轴机器人；可移动四轴机器人 水 平固定于地面上，涂搪盆子位于可移动四轴机器人正前方，输入传送带和输出传送带水平放置并且位于可移动四轴机器人前方错开布置；可移动四轴机器人包括固定底座、 导轨 、滑 块 、次摆线 齿条 、滚轮、机器人安装底座、第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第四驱动装置、大臂、末端安装座及抓手安装 法兰 。本发明采用 串联 结构来实现机器人的多功能，并且采用了次摆线齿条与滚销的传动装置，本发明具有生产效率高、自动化程度高，可实现全自动收集、输送、抓取与涂搪操作。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种自动涂搪装置，其特征在于该装置包括可移动四轴机器人(1)、输出传送带(2)、输入传送带(3)、盘子(4)及涂搪盆子(5)；所述可移动四轴机器人(1)水平固定于地面上，所述涂搪盆子(5)位于所述可移动四轴机器人(1)的正前方，所述输入传送带(3)、输出传送带(2)水平错开放置在所述可移动四轴机器人(1)的前方；所述可移动四轴机器人(1)包括固定底座(8)、导轨(10)、滑块(6)、次摆线齿条(9)、滚轮(19)、机器人安装底座(11)、大臂(13)、大臂端盖(7)、末端安装座(17)、抓手安装法兰(18)、第一驱动装置(12)、第二驱动装置(14)、第三驱动装置(15)及第四驱动装置(16)；所述第一驱动装置(12)包括伺服电机，所述第二驱动装置(14)及所述第三驱动装置(15)包括伺服电机和谐波减速机，所述第四驱动装置(16)包括伺服电机和行星减速机；所述导轨(10)、滑块(6)、次摆线齿条(9)、滚轮(19)、机器人安装底座(11)及所述第一驱动装置(12)组成所述可移动四轴机器人(1)的移动模块；所述第一驱动装置(12)的伺服电机通过螺钉固定在所述机器人安装底座(11)上，所述第一驱动装置(12)的伺服电机的输出轴通过键与所述滚轮(19)连接传动，所述滚轮(19)垂直安装在所述第一驱动装置(12)的正下方，通过螺钉与垫片将所述滚轮(19)与所述第一驱动装置(12)的伺服电机作轴向固定；所述次摆线齿条(9)通过螺钉固定在所述固定底座(8)上；所述机器人安装底座(11)与所述滑块(6)通过螺钉安装连接，所述滑块(6)安装在所述导轨(10)上；所述导轨(10)通过螺钉安装在所述固定底座(8)上；所述移动模块通过所述第一驱动装置(12)驱动，通过所述滚轮(19)上的滚销(24)与所述次摆线齿条(9)的配合传动以及所述滑块(6)与所述导轨(10)的配合传动来完成整个机器人的移动；所述第二驱动装置(14)的谐波减速机的一端通过螺钉与所述机器人安装底座(11)连接作为固定端，所述第二驱动装置(14)的谐波减速机的另一端通过螺钉固定在所述大臂(13)上作为输出端；大臂端盖(7)通过螺钉固定在所述大臂(13)上；所述第三驱动装置(15)的谐波减速机的一端通过螺钉固定在所述末端安装座(17)上作为输出端，所述第三驱动装置(15)的谐波减速机的另一端通过螺钉固定在所述大臂(13)上作为固定端，所述第三驱动装置(15)通过螺钉固定在大臂(13)上并且通过键与谐波减速机传动作为输入端；所述第四驱动装置(16)的行星减速机通过螺钉固定在末端安装座(17)上，所述第四驱动装置(16)的行星减速机的输出轴通过胀紧套与所述抓手安装法兰(18)连接。 |
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| 说明书全文 | 一种自动涂搪装置技术领域： [0002] 搪瓷是涂烧在金属底坯表面上的无机玻璃瓷釉。在金属表面进行瓷釉涂搪可以防止金属生锈，使金属在受热时不至于在表面形成氧化层并且能抵抗各种液体的侵蚀。搪瓷制品不仅安全无毒，易于洗涤洁净，可以广泛地用作日常生活中使用的饮食器具和洗涤用具，而且在特定的条件下，瓷釉涂搪在金属坯体上表现出的硬度高、耐高温、耐磨以及绝缘作用等优良性能，使搪瓷制品有了更加广泛的用途。但是目前在国内外大多数的涂搪工艺流程都十分复杂，导致成本变高。轻工、医药、食品和电子等行业的自动化生产线中，诸如分拣、包装、封装，特别是在物料搬运、机床上下料等这种重复、枯燥、危险性尤为突出工作中，为了减轻人类劳动强度，提高工作效率，在作业工序中往往需要在空间中安置重复性工作的作业机械人，而采用传统码垛机器人则显得没必要，或制造成本太高，或控制起来太复杂，如传统的SCARA机器人由于其自身因素，其小臂上安装了三个电机和一个滚珠丝杠，这样就限制了其作用范围，串联式的五轴机器人制造成本太高。然而，在平动并联机器人机构中，采用动平台上的执行器通过传动轴与机架上的电机相连的方法缩小了机构的工作空间范围，限制了末端执行器加速度的提高，使得位置和姿态精度难以保证。目前国内大多数机器人都不具备移动的特点，尺寸都很大，很笨重导致制造成本高，组装起来很麻烦，搬运时候很不方便，而且很多工业应用场合需要机器人末端姿态的改变。而且目前在应用的齿条传动主要有直齿齿条和斜齿齿条，分别与渐开线直齿圆柱齿轮和渐开线斜齿圆柱齿轮配对使用，直齿条在与齿轮啮合时有冲击、重合度小、传动不平稳，斜齿齿条在与齿轮啮合时重合度与颤动平稳性得倒改善，但是存在轴向力，这两种齿轮齿条传动时只有1到2个齿接触，且存在齿侧间隙，有传动噪声，传动精度低。发明内容： [0003] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种自动涂搪装置。该装置结构简单，安装方便，可以应用于多种工业场合。 [0004] 本发明所提供一种自动涂搪装置包括可移动四轴机器人1、输出传送带2、输入传送带3、盘子4及涂搪盆子5；所述可移动四轴机器人1水平固定于地面上，所述涂搪盆子5位于所述可移动四轴机器人1的正前方，所述输入传送带3、输出传送带2水平错开放置在所述可移动四轴机器人1的前方。 [0005] 所述可移动四轴机器人1包括固定底座8、导轨10、滑块6、次摆线齿条9、滚轮19、机器人安装底座11、大臂13、大臂端盖7、末端安装座17、抓手安装法兰18、第一驱动装置12、第二驱动装置14、第三驱动装置15及第四驱动装置16；所述第一驱动装置12包括伺服电机，所述第二驱动装置14及所述第三驱动装置15包括伺服电机和谐波减速机，所述第四驱动装置16包括伺服电机和行星减速机；所述导轨10、滑块6、次摆线齿条9、滚轮19、机器人安装底座 11及所述第一驱动装置12组成所述可移动四轴机器人1的移动模块；所述第一驱动装置12的伺服电机通过螺钉固定在所述机器人安装底座11上，所述第一驱动装置12的伺服电机的输出轴通过键与所述滚轮19连接传动，所述滚轮19垂直安装在所述第一驱动装置12的正下方，通过螺钉与垫片将所述滚轮19与所述第一驱动装置12的伺服电机作轴向固定；所述次摆线齿条9通过螺钉固定在所述固定底座8上；所述机器人安装底座11与所述滑块6通过螺钉安装连接，所述滑块6安装在所述导轨10上；所述导轨10通过螺钉安装在所述固定底座8上；所述移动模块通过所述第一驱动装置12驱动，通过所述滚轮19上的滚销24与所述次摆线齿条9的配合传动以及所述滑块6与所述导轨10的配合传动来完成整个机器人的移动；所述第二驱动装置14的谐波减速机的一端通过螺钉与所述机器人安装底座11连接作为固定端，所述第二驱动装置14的谐波减速机的另一端通过螺钉固定在所述大臂13上作为输出端；大臂端盖7通过螺钉固定在所述大臂13上；所述第三驱动装置15的谐波减速机的一端通过螺钉固定在所述末端安装座17上作为输出端，所述第三驱动装置15的谐波减速机的另一端通过螺钉固定在所述大臂13上作为固定端，所述第三驱动装置15通过螺钉固定在大臂13上并且通过键与谐波减速机传动作为输入端；所述第四驱动装置16的行星减速机通过螺钉固定在末端安装座17上，所述第四驱动装置16的行星减速机的输出轴通过胀紧套与所述抓手安装法兰18连接。 [0006] 所述滚轮19包括第一承载板20、滚销24、第二承载板21、滚针轴承23及锁紧螺母22；所述滚销24两端通过所述滚针轴承23安装在所述第一承载板20和第二承载板21上，所述滚销24两端通过所述锁紧螺母22锁紧，所述滚销24与所述次摆线齿条9配合传动，用于完成整个机器人的移动。 [0007] 本发明装置工作过程如下：输入传送带传送盘子过来，到达指定位置时通过传感器读取从而使挡板上升挡住盘子，可移动四轴机器人开始运动抓取第一个盘子，抓取后将盘子放入涂搪盘子中进行涂搪，涂搪后可移动四轴机器人将其拿出来进行点头操作与转动操作，完成后再将第一个盘子放入输出传送带上传送走；后续操作与上述相同。 [0008] 本发明装置结构简单，搭建安装过程简单轻便；同时较好地保持了机构的惯性小，高速度高加速度，高定位精度和重复定位精度的特点；装置中的移动模块、大臂、手座、末端安装法兰分别由一台电机驱动，保证该机器人动作灵活，定位准确；装置中的机器人具有四个自由度，若在末端加一个抓手即为五个自由度满足一般工业的生产基本要求。 [0009] 本发明具有以下技术特点： [0010] (1)本发明结构简单，生产线布置方便，而且机器人增加了高精度的可移动模块从而大大的增加了该机器人的操作范围，使其能够达到所需要的功能需求。 [0011] (2)本发明的机器人运动均由不同的伺服电机、减速机驱动，机器人末端可以扩展，加个抓手，用气动驱动； [0012] (3)本发明通过四个电机驱动，带动末端可以达到不同的位姿，从而满足不同的工业需求； [0013] (4)本发明机构紧凑，工作空间大，自身占用空间小； [0014] (5)本发明转动关节容易密封，轴承摩擦小，惯性小，动作灵活，可靠性高； [0016] 图1是本发明的结构示意图； [0017] 图2是本发明中可移动四轴机器人结构示意图； [0018] 图3是本发明的大臂剖视结构示意图； [0019] 图4是本发明的末端剖视结构示意图； [0020] 图5是本发明的移动模块剖视结构示意图； [0021] 图中：1：可移动五轴机器人；2：输出传送带；3：输入传送带；4：盘子；5：涂搪盆子；6:滑块；7:大臂端盖；8:固定底座；9:次摆线齿条；10:导轨；11:机器人安装底座；12:第一驱动装置；13:大臂；14:第二驱动装置；15:第三驱动装置；16:第四驱动装置；17:末端安装座； 18:抓手安装法兰；19:滚轮；20:第一承载板；21:第二承载板；22：锁紧螺母；23：滚针轴承； 24：滚销。 具体实施方式： [0022] 下面结合附图对本发明作进一步说明： [0023] 如图1、图2、图3、图4所示，本发明所提供的一种可移动四轴机器人包括固定底座8、导轨10、滑块6、次摆线齿条9、滚轮19、机器人安装底座11、大臂13、大臂端盖7、末端安装座17、抓手安装法兰18、第一驱动装置12、第二驱动装置14、第三驱动装置15、第四驱动装置 16；所述第一驱动装置12包括伺服电机；所述第二驱动装置14、第三驱动装置15、第四驱动装置16均由伺服电机和谐波减速机组成；所述第五驱动装置7由伺服电机和行星减速机组成。所述导轨10、滑块6、次摆线齿条9、滚轮19、机器人安装底座11、第一驱动装置12组成机器人的移动模块。 [0024] 如图1、图2、图3、图4所示，第一驱动装置12包括伺服电机，伺服电机通过螺钉固定在机器人安装底座11上，伺服电机的输出轴通过键与滚轮19连接传动，滚轮19通过螺钉与垫片将滚轮19与伺服电机作轴向固定；次摆线齿条9通过螺钉固定在固定底座8上；机器人安装底座11与滑块6通过螺钉连接安装，导轨10通过螺钉安装在固定底座8上；所述移动模块通过第一驱动装置12驱动，通过滚销22与次摆线齿条9的配合传动以及滑块6与导轨10的配合传动来完成整个机器人的移动。机器人安装底座11通过螺钉与谐波减速机一端连接作为固定端，谐波减速机的另一端通过螺钉固定在大臂13上作为输出端，第二驱动装置14通过螺钉固定在大臂13上并且与谐波减速机通过键传动作为输入端。大臂端盖7通过螺钉固定在大臂13上。末端安装座17通过螺钉固定在谐波减速机的一端作为输出端，谐波减速机的另一端通过螺钉固定在大臂13上作为固定端，第三驱动装置15通过螺钉固定在大臂13上并且通过键与谐波减速机传动作为输入端。第四驱动装置16通过螺钉与行星减速机连接，行星减速机通过螺钉固定在末端安装座17上，行星减速机的输出轴通过胀紧套连接到抓手安装法兰18上。 [0025] 该机器人移动模块采用滚轮19与次摆线齿条9的配合传动，次摆线滚轮齿条传动是一种基于摆线齿形的直线传动机构，该机构具有高精度、高速、噪音小及大行程传动等优点。滚轮19包括第一承载板20、滚销24、第二承载板21、滚针轴承23及锁紧螺母22组成，滚销24两端通过滚针轴承23安装在第一承载板20和第二承载板21上，滚销24的两端通过锁紧螺母22锁紧；所述滚销24与次摆线齿条9配合传动，从而达到移动的效果。通过驱动第二驱动装置14来驱动大臂13的转动，通过第三驱动装置15来驱动末端安装座17的转动，通过第四驱动装置16来驱动抓手安装法兰18的转动。 [0026] 如图1、图3所示，抓手安装法兰18安装末端执行器，为整个手臂末端提供一个自由度，一般由气动驱动气缸完成。当然，在具体实施时，采用其它任意一种可实现相同运动功能的结构形式作为驱动方式都是可以的。 [0027] 以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施实例，均应属于本发明的保护范围。 |
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