喷涂机器人机械设计─大臂系统设计

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1、1引言11.1喷涂机器人的研究与应用11.2喷涂机器人的特点和组成31.3喷涂机器人发展趋势41.4课题研究意义52总体方案设计62.1机械结构类型的确定62.2自由度数的确定72.3驱动方式的确定72.4传动方式的确定92.5平衡方式的确定122.6喷涂机器人总体装配示意图133喷涂机器人大臂设计143.1大臂和小臂臂长的设计143.2大臂臂身的设计153.3大臂系统设计194平衡装置的设计25结论31致谢32参考文献331引言1.1喷涂机器人的研究与应用1.1.1概述从1962年美国研制出第一台工业机器人以来，工业机器人至今已经走过了40

2、多年的历程。由于喷涂作业属于有害作业，这些作业的劳动强度大，技术水平要求高，并且手工喷涂人员会因技术、体力等因素造成产品质量缺陷，因此为了改善劳动条件和1引言11.1喷涂机器人的研究与应用11.2喷涂机器人的特点和组成31.3喷涂机器人发展趋势41.4课题研究意义52总体方案设计62.1机械结构类型的确定62.2自由度数的确定72.3驱动方式的确定72.4传动方式的确定92.5平衡方式的确定122.6喷涂机器人总体装配示意图133喷涂机器人大臂设计143.1大臂和小臂臂长的设计143.2大臂臂身的设计153.3大臂系统设计194平衡装置的设计

3、25结论31致谢32参考文献331引言1.1喷涂机器人的研究与应用1.1.1概述从1962年美国研制出第一台工业机器人以来，工业机器人至今已经走过了40多年的历程。由于喷涂作业属于有害作业，这些作业的劳动强度大，技术水平要求高，并且手工喷涂人员会因技术、体力等因素造成产品质量缺陷，因此为了改善劳动条件和提高产品质量产量降低成本，这个领域屮大量地使用了机器人⑴。国外从60年代开始研究喷漆机器人，直到60年代末挪威率先推出针对喷漆实际情况而设计的专用喷漆机器人。从此，喷漆机器人的研制和应用发展十分迅速，喷漆机器人在工业发达国家80年代已达到普及阶

4、段。例如美国的FUDGE公司和德国的HATEL公司以及总部设在瑞士的ABB公司等都生产了各种型号的喷涂机器人。它广泛地应用于汽车、农机、发动机，工程机械、机床、家电等大、屮型企业的实际喷涂作业⑵。机器人喷涂作为工业机器人的一个主要应用领域，主要包括喷漆、等离子喷涂、静电喷涂、高速火焰喷涂等几大类，采用工业机器人喷涂成形工艺，不仅可以改善工艺操作环境，还可以对喷涂轨迹和过程进行数字化描述、精确控制，从而显著提高喷涂成形工艺的质量和稳定性⑶。纵观喷涂机器人这几十年的发展，其经历了三次变革：第一次发生在1988年，从液压传动变成电传动，第二次变革是

5、从简单的动作控制到过程控制，第三次变革是从2000年之后，利用电脑软件控制机器人，实现为客户定制机器人，比如可以控制机器人喷漆时的空气流量和油漆流量、喷涂范围和形状以及喷涂的色彩种类等等⑷。目前，工业机器人在喷漆方面的应用比例美国可达12%,世界平均可达5.1%同。我国的喷涂行业特别是在陶瓷行业普遍采用人工作业的方式进行施釉，工人劳动强度大，特别是对工人身体有巨大伤害。而我国的相关的喷涂机器人行业起步较晚，仅有上海交大研制的上海III号喷涂机器人，国家机械工业局北京自动化所研制的PJ一1喷涂机器人等儿种和关产品。1.1.2喷涂机器人的应用西方

6、发达国家90年代以來汽车涂装屮的各喷涂工序普遍实现了自动化，随着科技的发展，近十年机器人在工业现场已呈现出广泛使用的趋势。由于使用机器人喷涂均匀性好，重复精确度远远高于人工，因此避免了手工喷涂人员因技术、情绪、体力等因素造成的产品质量缺陷，使工件喷涂质量有了根本性的保障。由于喷涂作业属于有害作业，采用机器人作业可大大降低工人的劳动强度，提高生产效率，同时由于机器人在喷涂过程屮流量、扇面、雾化的大小均可随时调整，可大大减少油漆的损耗，提高油漆的利用率⑹。喷涂机器人的离线编程技术现已比较成熟，其编程技术已普遍应用于机器人喷涂。而喷涂机器人智能上也

7、有较大的发展，欧盟曲面喷涂项目已实现了对凸形零件的自动喷涂叭在我国，喷涂机器人主要运用于汽车制造业。静电喷涂、等离子喷涂、冷喷涂等喷涂技术应用于喷涂机器人上，使其喷涂质量有了一定的提高阪役而近些年开发出的柔性仿形自动喷涂系统，使喷涂机器人在汽车牛产中越来越高效、高自动化何。随着ABB公司开发岀了小型IRB52喷涂机器人，使喷涂机器人被用于消费类电产品（苹果公司的1P0D）的喷涂。继喷涂机器人用于消费电子产品的喷涂，其逐渐被包装业、建筑业等行业使用。除了在工业上的应用，喷涂机器人还被用于军事上，闻名于全球的F-22飞机就是运用喷涂机器人对机身实

8、施喷涂的2。喷涂机器人的离线编程系统在未来将得到更成熟的发展和更广泛的应用。实际应用中可能遇到更为复杂的曲面上的喷涂作业，这就涉及到曲面分片后的喷枪路径组合问题以及