CN102039239A

CN102039239A - 五轴全自动往复式喷漆机

Info

Publication number: CN102039239A
Application number: CN 201010615910
Authority: CN
Inventors: 刘兴国; 蔡国庚; 丁亮; 何荣庭; 刘峥嵘
Original assignee: WUHAN CITY DEGELAI AUTOMATION EQUIPMNET CO Ltd
Current assignee: WUHAN CITY DEGELAI AUTOMATION EQUIPMNET CO Ltd
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-05-04

Abstract

本发明提供一种五轴全自动往复式喷漆机，包括机架、机架工作台上的工件盘、安装在机架上的X、Y、Z轴伺服系统和安装在Z轴伺服系统下部的喷枪安装机构及控制系统，喷枪安装机构包括喷枪摆臂机构和喷枪摆臂机构下端安装的喷枪自转机构；喷枪摆臂机构通过连接件与摆臂驱动部分的摆臂减速机的输出轴侧壁法兰盘连接，喷枪摆臂机构的摆臂驱动部分安装在Z轴机构下端的连接件上；所述的喷枪自转机构的驱动由摆臂驱动部分作为动力，包括固定在摆臂减速机侧壁机壳上的斜齿主动轮，与之啮合的第二斜齿从动轮，第二斜齿从动轮、第一斜齿从动轮、第一同步轮、第二同步轮传动，第二同步轮的输出轴通过轴承安装在喷枪摆臂机构的下端，并连接喷枪安装轴。

Description

五轴全自动往复式喷漆机

技术领域

本发明涉及设计一种五轴全自动往复式喷漆机，属于表面处理喷漆机械技术领域，特别适应于手机、相机、NB、音箱、硅胶按键、键盘、USB，鼠标、手提电脑等喷涂坯件的表面漆、表面釉等表面附着物的喷涂设备。

背景技术

自动喷涂机械手用于自动喷涂待喷涂坯件表面漆、表面釉等表面附着物，使用自动喷涂机械手代替手工进行喷涂的重要意义在于：

·最大程度的减少由于人的参与而给坯件喷涂带来的污染，提高产品清洁性；

·提高产品表面质量及产品一致性；

·增强用户对喷涂工艺、产品品质的控制能力；

·尤其适合PV和UV光油喷涂；

但是，喷涂机械手如何实现灵活、方便，可以实现空间直线、圆弧的插补运动，腕部可与其它各轴协同运动，最大程度的缩短单件喷涂周期，减少由于人的参与而给坯件喷涂带来的污染，提高产品清洁性等方面还存在很多不如人意的地方。

发明内容

本发明的目的是设计一种五轴全自动往复式喷漆机，目的之一是解决腕部可与其它各轴协同运动，方便实现对工件侧面的喷涂，防止油漆在产品表面弥散；目的之二是解决空间立体直线、圆弧的插补运动，实现产品的角度变换，将喷涂位的工件与上料位的工件换位，让生产节奏加快、使设备尽可能短的处理空闲状态；目的之三是提高设备速度与延长寿命，运行平稳，精度高，同步性好。

本发明的技术方案：本发明的五轴全自动往复式喷漆机包括机架、机架工作台上的工件盘、安装在机架上的X、Y、Z轴伺服系统和安装在Z轴伺服系统下部的喷枪安装机构及控制系统，喷枪安装机构包括喷枪摆臂机构和喷枪摆臂机构下端安装的喷枪自转机构；喷枪摆臂机构通过连接件与摆臂减速机的输出轴侧壁法兰盘连接，摆臂驱动部分安装在Z轴机构下端的连接件上；摆臂减速机的输入端与摆臂伺服电机连接。

所述的喷枪自转机构的驱动由摆臂驱动部分作为动力，包括固定在摆臂减速机侧壁机壳上的斜齿主动轮，斜齿主动轮与第二斜齿从动轮啮合，第二斜齿从动轮通过第二轴承和第二传动轴安装在喷枪摆臂机构上；第二斜齿从动轮与喷枪摆臂机构上的第一斜齿从动轮啮合，第一斜齿从动轮通过第一轴承和第一传动轴安装在喷枪摆臂机构的上端；第一传动轴的另一端安装第一同步轮，第一同步轮通过同步带连接下端的第二同步轮，第二同步轮的输出轴通过轴承安装在喷枪摆臂机构的下端，并连接喷枪安装轴。

所述的工件盘包括公转盘，公转盘上安装有两套自转盘，第一自转盘和第二旋转工件盘，第一自转盘通过第一角度分割器与第一驱动电机连接，第二旋转工件盘通过第二角度分割器与第二驱动电机连接，第一自转盘和第二旋转工件盘对称安装在公转盘上，公转盘的下部通过第三角度分割器与公转驱动电机连接。

所述的第三角度分割器为180°角度分割器。

所述的第一角度分割器和第二角度分割器都为90°角度分割器；第三角度分割器为180°角度分割器。

所述的五喷枪摆臂机构的摆臂驱动部分为伺服电机，伺服电机与摆臂减速机的输入轴通过双簧片连轴器直接连接，伺服电机机体部分固定在摆臂减速机的输入轴法兰盘上。

所述的Y轴伺服系统采用双滑动平台结构，由单电机驱动，双滑动平台结构包括安装在Y轴平台框架一侧与Y轴方向垂直的主驱动轴，Y轴伺服电机通过联轴器与Y轴减速机连接，Y轴减速机的输出端与主驱动轴连接，主驱动轴的两端安装第一同步轮和第三同步轮，在Y轴平台框架另一侧对应位置安装第二同步轮和第四同步轮，第一同步轮与对应的第二同步轮之间安装第一同步带；第三同步轮与对应的第四同步轮之间安装第二同步带；第一同步带和第二同步带分别与第一Y轴滑块和第二Y轴滑块连接，X轴伺服系统的两端分别连接在第一Y轴滑块和第二Y轴滑块上，第一Y轴滑块和第二Y轴滑块与各自的Y轴滑轨匹配。

本发明的优点：本发明最大程度的减少由于人的参与而给坯件喷涂带来的污染，提高产品清洁性全自动往复式喷漆机，特别是将适应于适用产品：手机、相机、NB、音箱、硅胶按键、键盘、USB，鼠标、手提电脑等产品的零部件。尤其适合PV和UV光油喷涂。

本发明各轴可以实现空间立体直线、圆弧的插补运动，腕部可与其它各轴协同运动，防止油漆在产品表面弥散，有效节省油漆，减少了环境污染。最大程度的缩短单件喷涂周期，更广泛的适用于不同形状工件的喷涂，减少由于人的参与而给坯件喷涂带来的污染，提高产品清洁性。

在各轴组合结构形式确定的条件下，各轴行程、速度、动作流程及各轴的动作配合模式可根据用户需要定制，只需在控制部分人机操作界面里输入相关的数据及工艺参数即可。本发明以匀速在坯件上喷涂，保证了漆膜厚度的均匀性，将喷涂效率提高近一倍。

本发明运动过程中易实现开关枪功能，实现了喷枪在进入和离开坯件喷涂区域时迅速开关喷枪，有效节省油漆，自动喷涂良率最少都在85％以上，产能也非常稳定。

本发明Y轴双轴同步传动，解决单边传动速度过慢的以确保两平台间的同步及平稳运行，从而提高设备速度及机械运动稳定性与延长寿命。

在公转盘上安装的两个自转盘，实现上下工件换位进行，提供了工作效率，实现更快的生产节拍。

附图说明

图1是发明的主视结构示意图。

图2是发明的左视结构示意图。

图3是喷枪摆臂机构结构示意图。

图4是发明的俯视结构示意图。

图5是图4的A-A视图。

图6是图4的B-B视图。

图7是图4的C向局部视图。

具体实施方式

如图1、图2、图3：本发明的五轴全自动往复式喷漆机包括机架1，安装在机架1上的X、Y、Z伺服系统，2是X轴驱动系统，3是Y轴驱动系统，4是Z轴驱动系统。

安装在Z伺服系统下部的喷枪摆臂机构5，喷枪摆臂机构5下端安装喷枪自转机构6。机架工作台上有工件盘7。

喷枪安装机构包括喷枪摆臂机构5和喷枪摆臂机构5下端安装的喷枪自转机构6；喷枪摆臂机构5通过连接件5d与摆臂驱动部分的摆臂减速机5a的输出轴5b连接，摆臂驱动部分安装在Z轴机构下端的连接件4b上；摆臂驱动部分动力为伺服电机5g，伺服电机5g与摆臂减速机5a的输入轴通过双簧片连轴器5e直接连接，伺服电机5g机体部分固定在摆臂减速机输入轴法兰盘5f上。

所述的喷枪自转机构6的驱动由摆臂驱动部分作为动力，包括固定在摆臂减速机5a侧壁机壳上的斜齿主动轮6a，斜齿主动轮6a与第二斜齿从动轮6b啮合，第二斜齿从动轮6b通过第二轴承和第二传动轴6b1安装在喷枪摆臂机构5上；第二斜齿从动轮6b与喷枪摆臂机构5上的第一斜齿从动轮6c啮合，第一斜齿从动轮6c通过第一轴承和第一传动轴6c1安装在喷枪摆臂机构5的上端；第一传动轴的另一端安装第一同步轮6d，第一同步轮6d通过同步带6e连接下端的第二同步轮6f，第二同步轮6f的输出轴6f1通过轴承6g1安装在喷枪摆臂机构5的下端，并连接喷枪安装轴6g。

如图2：所述的工件盘7包括公转盘7a，公转盘7a与公转驱动电机7b之间由第三角度分割器7c连接；公转盘7a上安装有两套自转盘，第一自转盘8a和第二旋转工件盘9a，第一自转盘8a通过第一角度分割器8c与第一驱动电机8b连接，第二旋转工件盘9a通过第二角度分割器9c与第二驱动电机9b连接，第一自转盘8a和第二旋转工件盘9a对称安装在公转盘7a上，公转盘7a的下部通过第三角度分割器7c与公转驱动电机7b连接。

所述的第三角度分割器7c为180°角度分割器。

所述的第一角度分割器8c和第二角度分割器9c都为90°角度分割器；第三角度分割器7c为180°角度分割器。

如图4、图5、图6、图7：

Y轴伺服系统采用双滑动平台结构，由单电机驱动，双滑动平台结构包括安装在Y轴平台框架10一侧与Y轴方向垂直的主驱动轴3a，Y轴伺服电机3b通过联轴器与Y轴减速机3b1连接，Y轴减速机3b1的输出端与主驱动轴3a连接，主驱动轴3a的两端安装第一Y轴同步轮3c和第三Y轴同步轮3f，在Y轴平台框架10另一侧对应位置安装第二Y轴同步轮3d和第四Y轴同步轮3g，第一Y轴同步轮3c与对应的第二Y轴同步轮3d之间安装第一同步带3e；第三Y轴同步轮3f与对应的第四Y轴同步轮3g之间安装第二同步带3h；第一同步带3e和第二同步带3h分别与第一Y轴滑块Y1a和第二Y轴滑块Y2a连接，X轴伺服系统的两端分别连接在第一Y轴滑块Y1a和第二Y轴滑块Y2a上，第一Y轴滑块Y1a和第二Y轴滑块Y2a与各自的Y轴滑轨Y1b、Y2b匹配。

喷枪摆臂机构5和喷枪自转机构6采用精密齿轮、结构简单耐用、电机采用箱体密封，从而完全避免因为漆雾反弹而造成电机表面的污染，喷枪安装轴配合双重夹头进行紧固，同时备有低压喷枪专用的延长机构，方便于在喷涂一些中小型工件时喷枪可以在更小的间隙中对产品侧面进行喷涂作业。

本发明最多可搭配两组喷枪，具备多种作业模式、能编写22个面域及存储25种产品、喷涂程序搭配电脑可以实现无限存储扩展。

工作过程：当主机控制X、Y、Z三轴伺服系统将喷枪到位后，根据程序设置，喷枪在X轴方向往复运动的同时，沿Y轴移动，达到覆盖工件的目的。根据漆膜厚度的要求，可设置重复次数。当喷涂工件侧面时，摆臂根据程序设置或指令转动摆臂，由垂直方向到某一角度，喷枪安装轴向相反方向转动一个角度，使喷枪对准工件的侧面，朝向工件，根据工艺设置往复喷涂，工件一侧面喷涂完毕后，工件自转盘旋转90°，喷涂工件另一侧面，直到四个侧面喷涂完毕。

在一个旋转工件盘上的工件喷涂完毕后，控制公转盘旋转180°，使喷枪对准另一个旋转工件盘进行喷涂，此时，将上一个旋转工件盘上喷好的工件卸下，并放上新的待喷工件。

系统控制采用可编程PLC，依工件变化，通过人机操作界面输入相关的程序数据，自动调整喷枪高低、前后、角度位置，配合摆臂升降和转动机构，喷枪经由纵、横、竖、旋转多轴控制，进行喷涂。

Claims

1.一种五轴全自动往复式喷漆机，包括机架1、机架工作台上的工件盘7、安装在机架上的X、Y、Z轴伺服系统和安装在Z轴伺服系统下部的喷枪安装机构及控制系统，其特征在于：喷枪安装机构包括喷枪摆臂机构(5)和喷枪摆臂机构(5)下端安装喷枪的喷枪自转机构(6)；喷枪摆臂机构(5)通过连接件(5d)与摆臂驱动部分的摆臂减速机(5a)的输出轴(5b)连接，喷枪摆臂机构(5)的摆臂驱动部分安装在Z轴机构下端的连接件(4b)上；摆臂减速机(5a)的输入端与摆臂伺服电机(5g)连接。

2.根据权利要求1所述的五轴全自动往复式喷漆机，其特征在于：喷枪自转机构(6)的驱动也由摆臂驱动部分作为动力，包括固定在减速机(5a)侧壁机壳上的斜齿主动轮(6a)，斜齿主动轮(6a)与第二斜齿从动轮(6b)啮合，第二斜齿从动轮(6b)通过第二轴承和第二传动轴(6b1)安装在喷枪摆臂机构(5)上；第二斜齿从动轮(6b)与喷枪摆臂机构(5)上的第一斜齿从动轮(6c)啮合，第一斜齿从动轮(6c)通过第一轴承和第一传动轴(6c1)安装在喷枪摆臂机构(5)的上端；第一传动轴的另一端安装第一同步轮(6d)，第一同步轮(6d)通过同步带(6e)连接下端的第二同步轮(6f)，第二同步轮(6f)的输出轴(6f1)通过轴承(6g1)安装在喷枪摆臂机构(5)的下端，并连接喷枪安装轴(6g)。

3.根据权利要求1或2所述的五轴全自动往复式喷漆机，其特征在于：工件盘包括公转盘(7a)，公转盘(7a)上安装有两套自转盘，第一自转盘(8a)和第二旋转工件盘(9a)，第一自转盘(8a)通过第一角度分割器(8c)与第一驱动电机(8b)连接，第二旋转工件盘(9a)通过第二角度分割器(9c)与第二驱动电机(9b)连接，第一自转盘(8a)和第二旋转工件盘(9a)对称安装在公转盘(7a)上，公转盘(7a)的下部通过第三角度分割器(7c)与公转驱动电机(7b)连接。

4.根据权利要求3所述的五轴全自动往复式喷漆机，其特征在于：第三角度分割器(7c)为180°角度分割器。

5.根据权利要求3所述的五轴全自动往复式喷漆机，其特征在于：第一角度分割器(8c)和第二角度分割器(9c)都为90°角度分割器；第三角度分割器(7c)为180°角度分割器。

6.根据权利要求1或2所述的五轴全自动往复式喷漆机，其特征在于：喷枪摆臂机构(5)的摆臂驱动部分为伺服电机(5g)，伺服电机(5g)与摆臂减速机(5a)的输入轴通过双簧片连轴器(5e)直接连接，伺服电机(5g)机体部分固定在摆臂减速机(5a)的输入轴法兰盘(5f)上。

7.根据权利要求1或2所述的五轴全自动往复式喷漆机，其特征在于：Y轴伺服系统采用双滑动平台结构，由单电机驱动，双滑动平台结构包括安装在Y轴平台框架(10)一侧与Y轴方向垂直的主驱动轴(3a)，Y轴伺服电机(3b)通过联轴器与Y轴减速机(3b1)连接，Y轴减速机(3b1)的输出端与主驱动轴(3a)连接，主驱动轴(3a)的两端安装第一Y轴同步轮(3c)和第三Y轴同步轮(3f)，在Y轴平台框架(10)另一侧对应位置安装第二Y轴同步轮(3d)和第四Y轴同步轮(3g)，第一Y轴同步轮(3c)与对应的第二Y轴同步轮(3d)之间安装第一同步带(3e)；第三Y轴同步轮(3f)与对应的第四Y轴同步轮(3g)之间安装第二同步带(3h)；第一同步带(3e)和第二同步带(3h)分别与第一Y轴滑块(Y1a)和第二Y轴滑块(Y2a)连接，X轴伺服系统的两端分别连接在第一Y轴滑块(Y1a)和第二Y轴滑块(Y2a)上，第一Y轴滑块(Y1a)和第二Y轴滑块(Y2a)与各自的Y轴滑轨(Y1b、Y2b)匹配。

8.根据权利要求3所述的五轴全自动往复式喷漆机，其特征在于：Y轴伺服系统采用双滑动平台结构，由单电机驱动，双滑动平台结构包括安装在Y轴平台框架(10)一侧与Y轴方向垂直的主驱动轴(3a)，Y轴伺服电机(3b)通过联轴器与Y轴减速机(3b1)连接，Y轴减速机(3b1)的输出端与主驱动轴(3a)连接，主驱动轴(3a)的两端安装第一Y轴同步轮(3c)和第三Y轴同步轮(3f)，在Y轴平台框架(10)另一侧对应位置安装第二Y轴同步轮(3d)和第四Y轴同步轮(3g)，第一Y轴同步轮(3c)与对应的第二Y轴同步轮(3d)之间安装第一同步带(3e)；第三Y轴同步轮(3f)与对应的第四Y轴同步轮(3g)之间安装第二同步带(3h)；第一同步带(3e)和第二同步带(3h)分别与第一Y轴滑块(Y1a)和第二Y轴滑块(Y2a)连接，X轴伺服系统的两端分别连接在第一Y轴滑块(Y1a)和第二Y轴滑块(Y2a)上，第一Y轴滑块(Y1a)和第二Y轴滑块(Y2a)与各自的Y轴滑轨(Y1b、Y2b)匹配。

9.根据权利要求4所述的五轴全自动往复式喷漆机，其特征在于：Y轴伺服系统采用双滑动平台结构，由单电机驱动，双滑动平台结构包括安装在Y轴平台框架(10)一侧与Y轴方向垂直的主驱动轴(3a)，Y轴伺服电机(3b)通过联轴器与Y轴减速机(3b1)连接，Y轴减速机(3b1)的输出端与主驱动轴(3a)连接，主驱动轴(3a)的两端安装第一Y轴同步轮(3c)和第三Y轴同步轮(3f)，在Y轴平台框架(10)另一侧对应位置安装第二Y轴同步轮(3d)和第四Y轴同步轮(3g)，第一Y轴同步轮(3c)与对应的第二Y轴同步轮(3d)之间安装第一同步带(3e)；第三Y轴同步轮(3f)与对应的第四Y轴同步轮(3g)之间安装第二同步带(3h)；第一同步带(3e)和第二同步带(3h)分别与第一Y轴滑块(Y1a)和第二Y轴滑块(Y2a)连接，X轴伺服系统的两端分别连接在第一Y轴滑块(Y1a)和第二Y轴滑块(Y2a)上，第一Y轴滑块(Y1a)和第二Y轴滑块(Y2a)与各自的Y轴滑轨(Y1b、Y2b)匹配。

10.根据权利要求5所述的五轴全自动往复式喷漆机，其特征在于：Y轴伺服系统采用双滑动平台结构，由单电机驱动，双滑动平台结构包括安装在Y轴平台框架(10)一侧与Y轴方向垂直的主驱动轴(3a)，Y轴伺服电机(3b)通过联轴器与Y轴减速机(3b1)连接，Y轴减速机(3b1)的输出端与主驱动轴(3a)连接，主驱动轴(3a)的两端安装第一Y轴同步轮(3c)和第三Y轴同步轮(3f)，在Y轴平台框架(10)另一侧对应位置安装第二Y轴同步轮(3d)和第四Y轴同步轮(3g)，第一Y轴同步轮(3c)与对应的第二Y轴同步轮(3d)之间安装第一同步带(3e)；第三Y轴同步轮(3f)与对应的第四Y轴同步轮(3g)之间安装第二同步带(3h)；第一同步带(3e)和第二同步带(3h)分别与第一Y轴滑块(Y1a)和第二Y轴滑块(Y2a)连接，X轴伺服系统的两端分别连接在第一Y轴滑块(Y1a)和第二Y轴滑块(Y2a)上，第一Y轴滑块(Y1a)和第二Y轴滑块(Y2a)与各自的Y轴滑轨(Y1b、Y2b)匹配。