CN104511387B - 船体表面自动喷涂设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及喷涂设备，具体公开一种船体表面自动喷涂设备，所述船体表面上具有设于干船坞上的滑轨、具有立柱的龙门吊，所述立柱可沿所述滑轨的滑轨轴线滑动，所述自动喷涂设备包括：安装在所述立柱上的滑杆，所述滑杆可沿立柱轴线滑动，并且滑杆轴线、所述滑轨轴线、所述立柱轴线相互正交；安装在所述滑杆上的正交滑块组，所述正交滑块组可沿所述滑杆的所述滑杆轴线滑动；以及固定安装在所述正交滑块组末端的至少一个自动喷涂装置。根据本发明用于船体表面的自动喷涂设备结构简单，控制容易。有效利用干船坞上的现有的龙门吊结构，并组合使用正交滑块组，提高了船体表面喷涂效率、喷涂质量和作业安全性。尤其适用于大型船体外表面的自动化喷涂。

Description

船体表面自动喷涂设备

技术领域

本发明涉及喷涂设备，具体涉及一种应用于船体外表面的自动喷涂设备。

背景技术

船体由于每天都要浸在海水中，而海水对船体钢板具有一定的腐蚀性，随着船舶使用年限的增加，船体钢板上或多或少会产生部分腐蚀。为了延长船舶的使用寿命，必须定期对船舶进行清理。在造船和对船舶进行清理的过程中，喷漆是必不可少的，并且船舶喷涂是一项非常复杂的工艺，通常要喷三到五层不同的漆料。

目前国内船体外表面喷漆工作通常是由工人拿着喷枪来进行喷涂的，这样不仅劳动强度大，而且工人长期处在漆料的有毒空间中，对身体的伤害非常大；另外油漆中还含有很多易燃物质，容易发生爆炸事故；对于大型船舶来说，有些地方的喷漆操作属于高空作业，危险性比较大，人工操作需要安装较大的防护措施，加大了工程的难度；而且喷漆容易受人为干扰，影响喷涂表面的质量。

国内外对应用于船体喷涂的机器人均有研究。国内目前应用于船体外表面的喷涂机器人主要是爬壁形式的机器人，但爬壁机器人的工作范围小，安全性能低，工作效率低。

发明内容

本发明旨在解决以上技术问题，提供一种可以提高工作效率、改善安全性能的船体表面自动喷涂装置。

本发明的技术方案为一种用于船体表面的自动喷涂设备，所述船体表面上具有设于干船坞上的滑轨、具有立柱的龙门吊，所述立柱可沿所述滑轨的滑轨轴线滑动，所述自动喷涂设备包括：安装在所述立柱上的滑杆，所述滑杆可沿立柱轴线滑动，并且滑杆轴线、所述滑轨轴线、所述立柱轴线相互正交；安装在所述滑杆上的至少一组正交滑块组，所述正交滑块组可沿所述滑杆的所述滑杆轴线滑动；以及固定安装在所述正交滑块组末端的至少一个自动喷涂装置。

一些实施例中，在所述滑杆上安装有两组正交滑块组。

一些实施例中，还包括用于测量所述自动喷涂装置与船体表面距离的测距设备。

一些实施例中，每组所述正交滑块组包括2个、3个、4个，或更多个正交设置的滑块。

一些实施例中，每组所述正交滑块组包括：安装在所述滑杆上，可沿所述滑杆的所述滑杆轴线滑动的所述第一滑块；安装在所述第一滑块末端，可沿所述第一滑块的第一滑块轴线和第二滑块轴线两者滑动的第二滑块；安装在所述第二滑块下部末端的第三滑块，其可沿第三滑块轴线滑动；以及安装在所述第三滑块末端的第四滑块，其可沿第四滑块轴线滑动，其中第一滑块轴线、第四滑块轴线平行于滑轨轴线，第三滑块轴线和第二滑块轴线分别平行于滑杆轴线和立柱轴线。

一些实施例中，所述第四滑块上固定安装有喷涂平台，并且所述自动喷涂装置安装在所述喷涂平台上。

一些实施例中，所述喷涂平台上安装有沿所述第四滑块轴线分布的至少两个所述自动喷涂装置，例如喷涂机器人。

一些实施例中，所述喷涂平台上安装有三个所述自动喷涂装置。

一些实施例中，每个所述自动喷涂装置包括：固定安装在所述喷涂平台上的基座；安装在所述基座上的腰座，所述腰座可绕所述基座的基座轴线转动；安装在所述腰座上的喷涂臂，所述喷涂臂可绕喷涂臂轴线转动；以及安装在所述喷涂臂末端的喷头，其中所述基座轴线与所述喷涂臂轴线正交。

一些实施例中，所述喷涂臂上还设有供给孔或管夹，分别用于放置或夹持油漆供给管路。

根据本发明用于船体表面的自动喷涂设备结构简单，控制容易。有效利用干船坞上的现有的龙门吊结构，并组合使用正交滑块组，提高了船体表面喷涂效率、喷涂质量和作业安全性。尤其适用于大型船体外表面的自动化喷涂。

附图说明

图1为本发明的船体自动喷涂装置整体结构示意图。

图2为图1的自动喷涂装置中，正交滑台结构及其轴线示意图。

图3为本发明的喷涂平台结构示意图。

图4为本发明的自动喷涂装置的剖面结构示意图。

附图标记

1–干船坞 2–龙门吊 3–滑轨

4–立柱 5–滑杆 6–第一滑块

7–第二滑块 8–第三滑块 9–第四滑块

10–喷涂平台 11、12、13–自动喷涂装置

21–基座 22–腰座 23–喷涂臂

24–喷头 25–供给孔

X1–滑轨轴线 X2–第一滑块轴线 X3–第四滑块轴线

Y1–滑杆轴线 Y2–第三滑块轴线 Z1–立柱轴线

Z2–第二滑块轴线 A–腰座轴线 B–喷涂臂轴线

具体实施方式

本发明为了解决现有船体喷涂机器人的喷涂效率低，安全性能低和人工喷涂质量难以保证、劳动强度等问题，根据船体的喷涂工作环境提出了一种新型的应用于船体外表面喷涂工作的自动化喷涂设备。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参考图1和图2，图1示出根据本发明一实施例，用于船体表面的自动喷涂设备的总体结构示意图；图2示出图1的自动喷涂设备中正交滑台结构及其轴线示意图。

如图所示，干船坞1上设有龙门吊2，其为船体表面上的现有结构。龙门吊2具有两个立柱4，每个立柱4均可以沿船体表面上的滑轨3滑动。立柱4上安装自动喷涂设备的滑杆5，滑杆5上安装至少一组正交滑块组，自动喷涂设备固定安装在正交滑块组的末端。

这里将滑轨3的轴线X1定义为X1方向，立柱4的立柱轴线Z1定义为Z1方向。将滑杆轴线Y1定义为Y1方向。X1、Y1、Z1三者相互正交，以实现自动喷涂设备在这三个自由度的移动。

具体地，立柱4沿滑轨轴线X1滑动，带动自动喷涂设备在X1方向的移动；滑杆安装在立柱4上，并且可以沿立柱轴线Z1滑动，带动自动喷涂装置在Z1方向中的移动；随着正交滑块组沿滑杆轴线Y1的滑动，带动自动喷涂装置在Y1方向的移动。如此，有效利用了干船坞上现有的龙门吊，可以使正交滑块组末端的自动喷涂装置在空间三坐标中任意移动。

在图1的实施例中，包括两组正交滑块组，对称地安装在滑杆（5）上，分别与两个立柱4相对应。

利用滑轨3、立柱4和滑杆5定位正交滑块组，进而定位自动喷涂装置（例如喷涂机器人），可以安装在正交滑块组末端的自动喷涂装置与船体表面的距离始终保持恒定，从而保证喷头与船体外表面的距离不变。作为优选的实施例，本发明的自动喷涂设备还可以包括用于测量所述自动喷涂装置与船体表面距离的测距装置，例如（激光测距仪），去可以配合自动喷涂设置在龙门的两侧，以帮助自动喷涂装置的定位。

由于船体外表面的尺寸极大，以及船体表面的曲率问题，三个相互正交的滑台移动中会与船体的上端发生干涉，造成了传统的三相互正交滑台不能满足船体表面喷涂工作范围要求。为了克服该问题，保证喷头与船体外表面的距离保持恒定，本发明使用了正交滑块组，每组正交滑块组均包括2个、3个、4个，或更多个正交设置的滑块。

在图1中所示的实施例中，正交滑块组包括4个正交设置的第一滑块6、第二滑块7、第三滑块8和第四滑块9。第一滑块6设置在滑杆5上，可沿滑杆轴线Y1滑动，带动正交滑块组及其末端的自动喷涂装置沿滑杆轴线Y1滑动。第二滑块7安装在第一滑块6末端；第三滑块8安装在第二滑块7下部的末端；第四滑块9安装在第三滑块8末端；自动喷涂装置安装在第四滑块9的末端。

每个正交滑块组可以包括由于船坞上大型龙门吊2沿滑轨轴线X1的滑动实现在X1方向上的移动。然而，由于大型龙门吊移动笨拙，该移动精度较低，因此有必要将船体外表面喷涂工作范围划分为若干小区域，沿滑轨轴线X1的滑动实现区域间移动。增添与X1方向平行的X2方向工作小区域内移动，使喷头与船体的外表面之间的距离保持恒定。为此，设置第一滑块6使其轴线（即第一滑块轴线X2）处于X2方向。第二滑块7沿第一滑块轴线X2滑动，带动自动喷涂装置在X2方向的小区域内移动。龙门吊2每次沿X1方向移动，完成各喷涂大区域范围间的移动；X2方向移动，完成喷涂小区域内的工作范围移动。

由于滑杆5沿立柱轴线Z1的移动只能使末端喷涂装置喷涂干船坞1上部船体表面，干船坞1下部是龙门吊2的立柱4到达不了的。为此，设置第二滑块7，使其轴线（即第二滑块轴线Z2）与立柱轴线Z1平行。第二滑块7还可以沿第二滑块轴线Z2滑动，从而带动自动喷涂装置在Z2方向移动，达到干船坞1的下部。

由于船体横截面是一个碗状，上部宽，下部窄。沿滑杆轴线Y1方向的滑动只能保证干船坞上部船体外表面喷涂，干船坞下部船体外表面由于干涉，而不能实现等距喷涂。为此，设置第三滑块8，使其轴线（即第三滑块轴线Y2）与滑杆轴线Y1平行。第三滑块8可以沿第三滑块轴线Y2滑动，从而带动自动喷涂装置在Y1方向下方平行的Y2方向移动，实现对干船坞下部船体的等距喷涂。

可见，本发明通过设计正交滑块组，增加在X2、Y2和Z2方向的滑动，使滑块末端完成三维工作空间上的移动。满足干船坞1上部的船体外表面的喷涂工作范围，以及干船坞1下部的船体外表面的喷涂工作范围，并且能使喷涂装置的喷头与船体外表面的距离保持恒定，满足油漆喷涂工艺要求。

第四滑块9可以沿第四滑块轴线X3滑动，第四滑块轴线X3平行于滑轨轴线X1。进一步带动安装在其上的自动喷涂装置在X3方向精细范围内的移动。

图3示出喷涂平台结构示意图。在该实施例中，第四滑块9上还固定安装有喷涂平台10，喷涂平台10安装在相互正交滑台末端中心处，并且三个自动喷涂装置11、12、13沿第四滑块轴线X3均匀分布，并被固定安装在喷涂平台10上。应理解，自动喷涂装置的数量还可以根据需要而变化，并且应理解，在一些实施例中，还可以省略喷涂平台10。

参考图4，示出自动喷涂装置的剖面结构示意图。从图中可见，自动喷涂装置主要由基座21、腰座22、喷涂臂23和喷头构成。基座21固定安装在喷涂平台10上；腰座22安装在基座21上，并且可绕基座轴线A转动。喷涂臂23安装在腰座22上，并且能够绕腰座轴线B转动。喷头24安装在喷涂臂23末端的开口处。

基座轴线A与腰座轴线B正交，实现喷头24在两个正交的自由度上的旋转。亦即，自动喷涂装置11、12、13采用两个相互正交的旋转自由度来实现喷头24的旋转，使喷头24始终垂直于船体的外表面，满足油漆的喷涂工艺要求，有效提高油漆喷涂质量。

喷涂臂23上还可以设有供给孔25或管夹，分别用于放置或夹持油漆供给管路。

本发明的自动喷涂设备适用于船体外表面的油漆喷涂，工作范围包括在干船坞上部的船体表面和干船坞下部的船体表面。本发明有效利用了船体喷涂工作环境（干船坞）中的龙门吊结构，节省喷涂作业成本，并采用空间三坐标滑台机构，结构简单，控制容易。提高了大型船体外表面的喷涂效率、喷涂质量、工作安全性等。并且该喷涂装置，也可以应用于船体外表面的焊接工作。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于船体表面的自动喷涂设备，所述船体表面上具有设于干船坞(1)上的滑轨(2)、具有立柱(4)的龙门吊(3)，所述立柱(4)可沿所述滑轨(2)的滑轨轴线(X1)滑动，其特征在于，所述自动喷涂设备包括：

安装在所述立柱(4)上的滑杆(5)，所述滑杆(5)可沿立柱轴线(Z1)滑动，并且滑杆轴线(Y1)、所述滑轨轴线(X1)、所述立柱轴线(Z1)相互正交；

安装在所述滑杆(5)上的至少一组正交滑块组，所述正交滑块组可沿所述滑杆(5)的所述滑杆轴线(Y1)滑动；以及

固定安装在所述正交滑块组末端的至少一个自动喷涂装置。

2.如权利要求1所述的自动喷涂设备，其中，在所述滑杆(5)上安装有两组正交滑块组。

3.如权利要求1所述的自动喷涂设备，其中，还包括用于测量所述自动喷涂装置与船体表面距离的测距装置。

4.如权利要求1至3中任一项所述的自动喷涂设备，其中，每组所述正交滑块组包括2个、3个、4个，或更多个正交设置的滑块。

5.如权利要求1至3中任一项所述的自动喷涂设备，其中，每组所述正交滑块组包括：

安装在所述滑杆(5)上，可沿所述滑杆(5)的所述滑杆轴线(Y1)滑动的第一滑块(6)；

安装在所述第一滑块(6)末端，可沿所述第一滑块(6)的第一滑块轴线(X2)和第二滑块轴线(Z2)两者滑动的第二滑块(7)；

安装在所述第二滑块(7)下部末端的第三滑块(8)，其可沿第三滑块轴线(Y2)滑动；以及

安装在所述第三滑块(8)末端的第四滑块(9)，其可沿第四滑块轴线(X3)滑动，

其中第一滑块轴线(X2)、第四滑块轴线(X3)平行于滑轨轴线(X1)，第三滑块轴线(Y2)和第二滑块轴线(Z2)分别平行于滑杆轴线(Y1)和立柱轴线(Z1)。

6.如权利要求5所述的自动喷涂设备，其中，所述第四滑块(9)上固定安装有喷涂平台(10)，并且所述自动喷涂装置安装在所述喷涂平台(10)上。

7.如权利要求6所述的自动喷涂设备，其中，所述喷涂平台(10)上安装有沿所述第四滑块轴线(X3)分布的至少两个所述自动喷涂装置。

8.如权利要求7所述的自动喷涂设备，其中，所述喷涂平台(10)上安装有三个所述自动喷涂装置(11、12、13)。

9.如权利要求7所述的自动喷涂设备，其中，每个所述自动喷涂装置包括：

固定安装在所述喷涂平台(10)上的基座(21)；

安装在所述基座(21)上的腰座(22)，所述腰座(22)可绕所述基座(21)的基座轴线(A)转动；

安装在所述腰座(22)上的喷涂臂(23)，所述喷涂臂(23)可绕喷涂臂轴线(B)转动；以及

安装在所述喷涂臂(23)末端的喷头(24)，

其中所述基座轴线(A)与所述喷涂臂轴线(B)正交。

10.如权利要求9所述的自动喷涂设备，其中，所述喷涂臂(23)上还设有供给孔(25)或管夹，分别用于放置或夹持油漆供给管路。