CN104941850B - 造船涂装自动喷漆机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种造船涂装自动喷漆机器人，其包括喷漆运动机构、PLC和喷枪；喷漆运动机构包括左右运动机构、前后运动机构和旋转运动机构；左右运动机构包括第一外壳、滑块和第一电机，第一电机驱动滑块左右运动，喷枪固设于滑块，第一外壳设有测距传感器；前后运动机构包括第二外壳、内壳和第二电机，内壳在第二外壳的内部前后移动；旋转运动机构包括支撑板、第三电机和固定齿轮，左右运动机构和支撑板通过轴承与内壳连接，第三电机驱动左右运动机构绕轴承转动，测距传感器、第一电机、第二电机和第三电机均分别与PLC电连接。本发明提高了工作效率、节约了人工成本、缩短施工周期，油漆涂层的均匀性好，提高了油漆涂层的质量。

Description

造船涂装自动喷漆机器人

技术领域

本发明涉及一种造船涂装自动喷漆机器人。

背景技术

喷漆机器人作为工业机器人的一种，是当今生产中极为重要的一种涂装生产设备，由计算机来控制的喷漆机器人早在1975年便已经开始使用。它避免了人体与有毒有害物质的接触，提高了生产效率，节省了经济效益，提高了喷涂质量。由于机器人可以取代人类在恶劣的环境下工作，因此喷漆机器人的应用越来越广泛。随着对机器人的研究，喷漆机器人得以在各种场合进行使用，如汽车工业领域装饰行业等。

但是，在造船行业中，喷漆机器人使用得不多。现有已开发的喷漆机器人，大多适用于狭小腔体内，而且大多处于研发阶段，实际投入使用的很少。

由于船体表面具有面积大、曲面复杂的特点，因此，现在对于船体表面的大平面喷漆，基本采用人工喷漆。由此，存在以下技术问题：1、喷漆工人的工作强度大、工作效率低；2、喷漆工人由于长时间处于有毒有害的恶劣环境中，容易产生职业健康问题；3、由于人工喷漆仅靠感觉确定喷涂厚度，因此，存在喷涂不均匀的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有人工喷涂存在的工作效率低且喷涂厚度不均匀的缺陷，提供一种造船涂装自动喷漆机器人。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种造船涂装自动喷漆机器人，其特点在于，其包括一喷漆运动机构、一可编程逻辑控制器和一喷枪；所述喷漆运动机构包括一左右运动机构、一前后运动机构和一旋转运动机构；所述左右运动机构包括一第一外壳、一滑块和一第一电机，所述滑块位于所述第一外壳内，所述第一电机固设于所述第一外壳，所述第一电机驱动所述滑块左右运动，所述喷枪固设于所述滑块；所述第一外壳上设有一测距传感器；所述前后运动机构包括一第二外壳、一内壳和一第二电机，所述内壳在所述第二电机驱动下在所述第二外壳的内部前后移动；所述旋转运动机构包括一支撑板、一第三电机和一固定齿轮，所述固定齿轮固定于所述内壳的上表面，所述第三电机固定于所述支撑板上，所述支撑板与所述第一外壳固接，所述第三电机的端部设有一与所述固定齿轮相啮合的旋转齿轮；所述左右运动机构和所述支撑板通过一轴承与所述内壳连接，所述第三电机通过带动旋转齿轮沿所述固定齿轮的转动，驱动所述左右运动机构和所述支撑板绕所述轴承转动；所述测距传感器、所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机均分别与所述可编程逻辑控制器电连接。

测距传感器和可编程逻辑控制器（PLC）均为现有常用的设备，在此就不再赘述。使用时，测距传感器将探测到的位置信号反馈给PLC，PLC根据预先的设定值，分别传递信号给第一电机、第二电机和第三电机。根据PLC的信号，控制第二电机，使前后运动机构的内壳向前或者向后移动。由于左右运动机构和支撑板通过轴承连接于内壳，因此，随着内壳的移动，左右运动机构和支撑板也随之向前或者向后移动。这样，通过内壳的移动，控制喷枪的向前后或者向后移动。根据PLC的信号，控制第三电机，使旋转齿轮与固定齿轮相啮合。由于固定齿轮固定在内壳上，因此，固定齿轮本身不随旋转齿轮转动。由此，旋转齿轮的旋转，带动第三电机、支撑板以及左右运动机构，绕着轴承转动。这样，实现了对喷枪的工作角度的旋转调节。根据PLC的信号，控制第一电机，带动滑块在第一外壳内左右滑动。这样，喷枪可以随着滑块左右移动。通过以上的控制，调节喷枪的位置及角度，使喷枪达到最合适的工作位置。之后，通过控制喷枪进行持续的喷涂，就可以完成整个喷涂工作。

较佳地，所述造船涂装自动喷漆机器人还包括一移动底座和一支撑部件，所述支撑部件固设于所述移动底座上，所述支撑部件上设有一升降机构，所述喷漆运动机构固设于所述升降机构。使用时，可以通过牵引车先将本发明造船涂装自动喷漆机器人牵引到船体大平面分段旁，之后调整移动底座，使机器人移动到合适的位置。操作升降机构，使喷漆运动机构上升或下降到合适的高度。升降机构是现有常用的设备，在此就不再赘述。

较佳地，所述左右运动机构还包括两个定滑轮和一与所述定滑轮配合的钢丝绳，两所述定滑轮分别固定于所述第一外壳内的两侧，所述滑块固定于所述钢丝绳，所述第一电机驱动所述钢丝绳。由于喷枪固定于滑块上，因此，在第一电机的驱动下，喷枪可以左右运动。

较佳地，所述左右运动机构还包括一导轨，所述导轨固设于所述第一外壳内部，所述导轨与所述滑块相配合，所述滑块沿所述导轨左右运动。这样，滑块的移动更稳定，更顺滑，整个机构更稳定。

较佳地，所述第二外壳的与所述内壳相对的一端固定于所述支撑部件上。这样，第二外壳的一端用于内壳的前后移动，另一端用于喷漆运动机构与支撑部件的固定。

较佳地，所述支撑部件为一桁架。桁架具有结构牢固、用料省的优点，可以根据实际需要制造相应高度的桁架。

较佳地，所述第二外壳和所述内壳之间设有多个滚轮，所述滚轮固定于所述内壳的底部。这样，滚轮减少了内壳与第二外壳之间的阻力，使内壳在第二外壳内运动得更流畅。

较佳地，所述滑块的数量为两个以上，所述喷枪的数量为两个以上。这样，可以根据实际生产的需要，调整滑块和喷枪的数量。喷枪的后端可以连接喷漆的高压管。

本发明的积极进步效果在于：1、使用本发明造船涂装自动喷漆机器人，模拟高技术水平工人的技能操作，做到减少劳动力投入，提高效率的同时也节约了人工成本；2、可以连续24小时作业，克服了人工受体力限制的状况，从而可以缩短宝贵的施工的周期；3、使用机器人喷涂，涂层的均匀性好，重复精确度远远高于人工，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，减少了后续返工作业带来的人力工时的浪费；4、通过设定合适的参数，做到待喷涂物件表面涂层膜厚均匀，避免了涂层超厚的现象，减低油漆消耗系数，节约油漆。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的正视图。

图2为本发明较佳实施例的侧视图。

图3为本发明较佳实施例的喷漆运动机构的结构示意图。

图4为本发明较佳实施例的左右运动机构及旋转运动机构的结构示意图。

图5为本发明较佳实施例的旋转运动机构及前后运动机构的结构示意图。

图6为图5中A部分放大图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种造船涂装自动喷漆机器人，其包括一移动底座1、一固设于移动底座1上的支撑部件2、一喷漆运动机构3、一可编程逻辑控制器（图上未标出）和一喷枪4，支撑部件2上设有一升降机构，喷漆运动机构3固设于升降机构；喷漆运动机构3包括一左右运动机构31、一前后运动机构32和一旋转运动机构33；左右运动机构31包括一第一外壳311、一滑块312和一第一电机313，滑块312位于第一外壳311内，第一电机313固设于第一外壳311，第一电机313驱动滑块312左右运动，喷枪4固设于滑块312；第一外壳311上设有测距传感器（图上未标出）；前后运动机构32包括一第二外壳321、一内壳322和一第二电机323，内壳322在第二电机323驱动下在第二外壳321的内部前后移动；旋转运动机构33包括一支撑板331、一第三电机332和一固定齿轮333，固定齿轮333固定于内壳322的表面，第三电机332固定于支撑板331上，支撑板331与第一外壳311固接，第三电机332的端部设有一与固定齿轮333相啮合的旋转齿轮334；左右运动机构31和支撑板331通过一轴承335与内壳322连接，第三电机332通过带动旋转齿轮334沿固定齿轮333的转动，驱动左右运动机构31和支撑板331绕轴承335转动；测距传感器、第一电机313、第二电机323和第三电机332均分别与可编程逻辑控制器（PLC）电连接。

使用时，可以通过牵引车先将本发明造船涂装自动喷漆机器人牵引到船体大平面分段旁，之后调整移动底座，使机器人移动到合适的位置。操作升降机构，使喷漆运动机构上升或下降到合适的高度。升降机构是现有常用的设备，在此就不再赘述。

测距传感器将探测到的位置信号反馈给PLC，PLC根据预先的设定值，分别传递信号给第一电机、第二电机和第三电机。根据PLC的信号，控制第二电机，使前后运动机构的内壳向前或者向后移动。由于左右运动机构和支撑板通过轴承连接于内壳，因此，随着内壳的移动，左右运动机构和支撑板也随之向前或者向后移动。这样，通过内壳的移动，控制喷枪的向前后或者向后移动。

根据PLC的信号，控制第三电机，使旋转齿轮与固定齿轮相啮合。由于固定齿轮固定在内壳上，因此，固定齿轮本身不随旋转齿轮转动。由此，旋转齿轮的旋转，带动第三电机、支撑板以及左右运动机构，绕着轴承转动。这样，实现了对喷枪的工作角度的旋转调节。

根据PLC的信号，控制第一电机，带动滑块在第一外壳内左右滑动。这样，喷枪可以随着滑块左右移动。

通过以上的控制，调节喷枪的位置及角度，使喷枪达到最合适的工作位置。之后，通过控制喷枪进行持续的喷涂，就可以完成整个喷涂工作。

这样，以机器操作代替高技术水平工人的技能操作，做到减少劳动力投入，提高效率的同时也节约了人工成本；使用机器人可以连续24小时作业，克服了人工受体力限制的状况，从而可以缩短宝贵的施工的周期；使用机器人喷涂，涂层的均匀性好，重复精确度远远高于人工，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，减少了后续返工作业带来的人力工时的浪费；此外运用自动喷漆机器人进行喷涂作业，通过设定合适的参数，做到待喷涂物件表面涂层膜厚均匀，避免了涂层超厚的现象，减低油漆消耗系数，节约油漆。

如图3和图4所示，左右运动机构31还包括两个定滑轮314和一与定滑轮314配合的钢丝绳315，两定滑轮314分别固定于第一外壳311内的两侧，滑块312固定于钢丝绳315，第一电机313驱动钢丝绳315。由于喷枪固定于滑块上，因此，在第一电机的驱动下，喷枪可以左右运动。

左右运动机构31还包括一导轨316，导轨316固设于第一外壳311内部，导轨316与滑块312相配合，滑块312沿导轨316左右运动。这样，滑块的移动更稳定，更顺滑，整个机构更稳定。

第二外壳321的与所述内壳相对的一端固定于支撑部件2上。这样，第二外壳的一端用于内壳的前后移动，另一端用于喷漆运动机构与支撑部件的固定。

支撑部件2为一桁架。桁架具有结构牢固、用料省的优点，可以根据实际需要制造相应高度的桁架。

第二外壳321和内壳322之间设有多个滚轮，滚轮固定于内壳322的底部。这样，滚轮减少了内壳与第二外壳之间的阻力，使内壳在第二外壳内运动得更流畅。

滑块312的数量为两个以上，喷枪4的数量为两个以上。这样，可以根据实际生产的需要，调整滑块和喷枪的数量。喷枪的后端可以连接喷漆的高压管。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种造船涂装自动喷漆机器人，其特征在于，其包括一喷漆运动机构、一可编程逻辑控制器和一喷枪；所述喷漆运动机构包括一左右运动机构、一前后运动机构和一旋转运动机构；

所述左右运动机构包括一第一外壳、一滑块和一第一电机，所述滑块位于所述第一外壳内，所述第一电机固设于所述第一外壳，所述第一电机驱动所述滑块左右运动，所述喷枪固设于所述滑块；所述第一外壳上设有一测距传感器；

所述前后运动机构包括一第二外壳、一内壳和一第二电机，所述内壳在所述第二电机驱动下在所述第二外壳的内部前后移动；

所述旋转运动机构包括一支撑板、一第三电机和一固定齿轮，所述固定齿轮固定于所述内壳的上表面，所述第三电机固定于所述支撑板上，所述支撑板与所述第一外壳固接，所述第三电机的端部设有一与所述固定齿轮相啮合的旋转齿轮；

所述左右运动机构和所述支撑板通过一轴承与所述内壳连接，所述第三电机通过带动旋转齿轮沿所述固定齿轮的转动，驱动所述左右运动机构和所述支撑板绕所述轴承转动；所述测距传感器、所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机均分别与所述可编程逻辑控制器电连接；

所述造船涂装自动喷漆机器人还包括一移动底座和一支撑部件，所述支撑部件固设于所述移动底座上，所述支撑部件上设有一升降机构，所述喷漆运动机构固设于所述升降机构；

所述左右运动机构还包括两个定滑轮和一与所述定滑轮配合的钢丝绳，两所述定滑轮分别固定于所述第一外壳内的两侧，所述滑块固定于所述钢丝绳，所述第一电机驱动所述钢丝绳。

2.如权利要求1所述的造船涂装自动喷漆机器人，其特征在于，所述左右运动机构还包括一导轨，所述导轨固设于所述第一外壳内部，所述导轨与所述滑块相配合，所述滑块沿所述导轨左右运动。

3.如权利要求1所述的造船涂装自动喷漆机器人，其特征在于，所述第二外壳的与所述内壳相对的一端固定于所述支撑部件上。

4.如权利要求1所述的造船涂装自动喷漆机器人，其特征在于，所述支撑部件为一桁架。

5.如权利要求1所述的造船涂装自动喷漆机器人，其特征在于，所述第二外壳和所述内壳之间设有多个滚轮，所述滚轮固定于所述内壳的底部。

6.如权利要求1所述的造船涂装自动喷漆机器人，其特征在于，所述滑块的数量为两个以上，所述喷枪的数量为两个以上。