CN105834047A - 一种伺服喷漆系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伺服喷漆系统，包括喷漆房，所述喷漆房上部外侧设置有安装架，所述安装架上设置有伺服驱动往复机构、拖链和光电检测装置；其中，所述伺服驱动往复机构上设置有喷枪手臂，所述喷枪手臂的一端与拖链连接，另一端通过喷漆管与延伸至喷漆房内的喷枪连接。本发明结构简单、结构紧凑，节省了安装空间和材料成本，并且该系统中配套了齿形辊道输送机构，能够高效、省漆的完成对钢材表面进行精确均匀的喷漆。

Description

一种伺服喷漆系统

技术领域

本发明涉及一种伺服喷漆系统。

背景技术

目前,钢材在经过抛光除锈后，需要立即对钢材进行喷涂防锈底漆，通常是人工喷漆或采用三相异步电动机驱动的自动喷漆方式。

人工喷漆方式，既效率低，又浪费油漆，喷涂质量也不高。

采用三相异步电动机驱动的自动喷漆方式，虽然大大提高了喷漆效率，但由于结构和性能缺陷亦产生了以下问题：

(1)三相异步电动机刹车惯量大，导致缓冲行程较大，喷枪移动行程难以控制，一般喷枪移动行程要比有效喷漆行程至少增加25％。

(2)链式传动结构使喷枪移动速度不稳定，致使漆膜厚不均匀，影响喷漆质量及油漆浪费增加20％以上。

(3)三相异步电动机与链式传动结构所组成的机构结构笨重，且运行过程中噪音大。

(4)检测手段很少甚至没有，导致漏喷、重喷、空喷，油漆浪费量增加30％以上。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种伺服喷漆系统。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种伺服喷漆系统，包括喷漆房，所述喷漆房上部外侧设置有安装架，所述安装架上设置有伺服驱动往复机构、拖链和光电检测装置；其中，所述伺服驱动往复机构上设置有喷枪手臂，所述喷枪手臂的一端与拖链连接，另一端通过喷漆管与延伸至喷漆房内的喷枪连接。

进一步的，所述伺服驱动往复机构包括固定在所述安装架上的横梁，平行安装在所述横梁两侧的滚动直线导轨，设置在所述滚动直线导轨上用于安装喷枪手臂的喷漆小车，以及两端与所述喷漆小车连接并形成环形同步结构的圆弧齿同步带；其中，所述环形同步结构的两内侧分别设置有主动轮和从动轮，所述主动轮安装在所述横梁一端并通过EM型梅花瓣联轴器与伺服电机连接，所述从动轮安装在所述横梁另一端；在所述喷漆小车的下方位于所述横梁的两端位置分别设置有接近开关。

进一步的，所述光电检测装置包括通过连接板固定在所述安装架上的安装支架，所述安装支架上方通过连接板设置有防尘罩，所述防尘罩内设置有通过安装板固定在所述安装支架上的若干个成对使用的圆柱型光电传感器，所述安装支架的底部通过底部压板设置有与所述圆柱型光电传感器相对应的透光白玻璃。

进一步的，所述透光白玻璃与所述底部压板之间设置有防振海绵压条。

进一步的，所述透光白玻璃的厚度为3mm-5mm。

进一步的，所述安装板由硬质板状绝缘材料制作而成。

进一步的，所述硬质板状绝缘由依次层叠的浸渍纸、棉布、玻璃布、浸渍酚醛和环氧树脂经烘焙热压而成。

进一步的，圆弧齿同步带是以钢丝为抗拉体，外包聚氨脂或橡胶而成。

本发明的有益效果：本发明结构简单、结构紧凑，节省了安装空间和材料成本，并且该系统中配套了齿形辊道输送机构，能够高效、省漆的完成对钢材表面进行精确均匀的喷漆。

附图说明

图1本发明的整体结构示意图。

图2-1为本发明的伺服驱动往复机构的主视图的结构示意图。

图2-2为本发明的伺服驱动往复机构的俯视图的结构示意图。

图2-3为图2-1的A-A向结构示意图。

图2-4为图2-2的B向局部放大结构示意图。

图3为本发明的光电检测装置结构示意图。

具体实施方式

图1至图3所示，公开了一种伺服喷漆系统，包括喷漆房5(其用于提供钢材喷漆所需的密封空间)，所述喷漆房5上部外侧设置有安装架4，所述安装架4上设置有伺服驱动往复机构1、拖链2和光电检测装置3；其中，所述伺服驱动往复机构1上设置有喷枪手臂6，所述喷枪手臂6的一端与拖链2连接，另一端通过喷漆管与延伸至喷漆房5内的喷枪7连接。在使用时，喷枪7的端部可连接合适型号的喷嘴，以达到符合工作要求的喷漆喷幅。

需要说明的是，设置的伺服驱动往复机构1是喷枪7的关键的运行机构，也是喷漆效率和质量的保证机构，而设置的拖链2是针对喷漆管而设置的保护装置。

其中的伺服驱动往复机构1具体的结构如下：包括固定在所述安装架4上的横梁14，平行安装在所述横梁14两侧的滚动直线导轨13，设置在所述滚动直线导轨13上用于安装喷枪手臂6的喷漆小车12，以及两端与所述喷漆小车12连接并形成环形同步结构的圆弧齿同步带11；其中，所述环形同步结构的两内侧分别设置有主动轮15和从动轮16，所述主动轮15安装在所述横梁14一端并通过EM型梅花瓣联轴器17与伺服电机18连接，所述从动轮16安装在所述横梁14另一端；在所述喷漆小车12的下方位于所述横梁14的两端位置分别设置有接近开关19。其中，接近开关19是喷漆小车12运行的极限限位检测装置，用于保证喷漆小车12的运行安全。

使用时，伺服电机18驱动主动轮15带动圆弧齿同步带11和从动轮16运行，圆弧齿同步带11带动喷漆小车12沿着滚动直线导轨13来回往复走动，竟而喷漆小车12带动喷枪手臂6作相应的动作。

另外，所述的光电检测装置3是保证钢材喷漆质量的关键的检测手段，由于结构简单，用材轻盈，因而其可挂装在安装架4的外测。

本发明中，所述光电检测装置3包括通过连接板38固定在所述安装架4上的安装支架34，所述安装支架34上方通过连接板38设置有防尘罩31，所述防尘罩31内设置有通过安装板33固定在所述安装支架34上的若干个成对使用的圆柱型光电传感器32，所述安装支架34的底部通过底部压板35设置有与所述圆柱型光电传感器32相对应的透光白玻璃36。

其中的防尘罩31是用于保护圆柱型光电传感器32不受外界的腐蚀和破坏。

而其中的圆柱型光电传感器32是关键的确定喷枪喷涂宽度、节省油漆的检测手段。

进一步的方案中，所述透光白玻璃36与所述底部压板35之间设置有防振海绵压条37。设置该防振海绵压条是用于避震，抗摩擦，保护透光白玻璃。

进一步的方案中，上述透光白玻璃36是用于隔断圆柱型光电传感器32与外界的介质，具有良好的透视、透光，及防尘性能，且易于清洗。其中，当透光白玻璃36的厚度为3mm时，其透光率为87％，当其厚度为5mm时，其透光率为84％。

进一步的，所述安装板33由硬质板状绝缘材料制作而成。优选的，所述硬质板状绝缘由依次层叠的浸渍纸、棉布、玻璃布、浸渍酚醛和环氧树脂经烘焙热压而成。具有较高的机械强度、介电性能、耐油性和耐腐蚀性，适用于要求较高的电工机械、电器设备中作绝缘结构件，并可在潮湿环境中使用。

本发明的系统中采用交流伺服电机，其优点如下：

(1)伺服电机高速、高精确位置控制，额定运行区域内，实现恒力矩，良好的速度控制特性，在整个速度区内可实现平滑控制，几乎无振荡。惯量低，喷枪缓冲行程极小，节省大量油漆，亦提高喷漆的效率。

(2)伺服电机不发热、不产生磨损颗粒、没有火花，适用于如喷漆房等无尘、易暴环境。

(3)伺服电机噪音声压级不大于60分贝，提供了良好的工作环境。

(4)伺服电机没有电刷的磨损，免维护，减少不必要的维修量。

2、本发明的喷漆小车采用圆弧齿同步带传动，由主动轮、从动轮和紧套在两轮上的传动带组成。

圆弧齿同步带传动的工作原理：利用中间挠性带，靠啮合在主、从动轮间传递旋转运动和动力。

本发明中的圆弧齿同步带是以钢丝为抗拉体，外包聚氨脂或橡胶而成。

圆弧齿同步带结构特点：横截面为矩形，带面具有等距横向齿的环形传动带，同步带轮轮面也制成相应的齿形。

圆弧齿同步带传动特点：靠同步带齿与同步带轮齿之间的啮合实现传动，两者无相对滑动，而使圆周速度同步。

圆弧齿同步带传动优点：

(1)传动比恒定。

(2)结构紧凑，无需附加支撑结构，可以直接挂装在喷漆房上，维护安装便捷，节省空间。

(3)由于带薄而轻，抗拉强度高，故带速最高达40m/s，传动比可达10，传递功率最高可达200kW。

(4)运行效率高，可高达98％。

3、喷漆小车往复行走轨道采用滚动直线导轨，是一种滚动导引，它由钢珠在滑块与滑轨之间作无限滚动循环，使得负载平台能沿着滑轨轻易的以高精度作线性运动。滚动直线导轨与其他传动产品相比，具有以下优点：

(1)采用高精度的双列滚珠角接触轴承滚轮，使得滑块在高速状态下平稳运行，最高速度可达20m/s，最高加速度可达50m/s2。

(2)定位精度高，其摩擦系数可降至传统滑动导引的1/50，使之能轻易地达到μm级的定位精度。

(2)喷漆小车与滑块连接后，在高速往复运行时，噪音声压级至少降低10分贝；

(3)采用高精度滚轮外夹镀铬光轴，外加良好润滑和密封的盖板系统，能有效阻挡灰尘。

(4)滑块双边滑轮采用正心螺钉，使得滑块间隙免调节，组装容易并具有互换性，提高了维护安装的便捷性。

4、采用简单、高精度传动连接件及检测手段，保证喷漆质量。

(1)伺服电机与主动轮轴向连接件采用EM型梅花瓣联轴器，EM型梅花形联轴器是将一个整体的梅花形弹性环装在两个形状相同的半联轴器的凸爪之间，以实现两半联轴器的连接。其优点：

①具有通过凸爪与弹性环之间的挤压传递动力，通过弹性环的弹性变形补偿两轴相对偏移，实现减振缓冲性能。

②径向尺寸小、结构简单不用润滑、更换弹性元件需轴向移动，维护安装便捷。

③经过车削，铣削，和拉削等机加工方法加工而成，再经过整体热处理以保证足够强度，承载能力高，适用于联接同轴线、起动频繁，正反转变化，中速，中等转矩等传动轴系和要求工作可靠性高的工作部件。

④具有很好的平衡性能和适用于高转速应用(最高转速可达30000转/分钟)。

(2)在伺服喷漆系统机架前侧上下挂装若干对按一定规律排列的对射型圆柱型光电传感器，用于测量钢材的宽度。

其特点：

①检测距离远，最远可达20m。

②响应速度快，不高于1ms。

③采用数字信号处理方式，使抗干扰性能强。

光电传感器安装在一个密封的框架上，在光电发射和接收端前安装防尘玻璃板。光电传感器按一定距离成对垂直安装于钢材运行方向的上下，当钢材通过时，可通过光电传感器传回PLC模拟信号。PLC对此模拟信号进行采样、计算得出钢材的宽度尺寸，PLC存入信息的同时，并控制Mac阀，决定喷枪喷涂的宽度，有效提高喷漆的准确度。

(3)在喷漆小车运行轨道两端各安装两个远距离检测接近开关，用于喷漆小车运行到轨道两端限位检测，使喷漆小车在规定的两个位置之间自动换向，从而得到不断的往复运动。远距离检测接近开关安装在轨道两端，维护安装便捷。这种远距离检测接近开关与传统的微动开关或限位开关相比，有启搞干扰能力、长寿命和高可靠性等优点。

5、对喷漆管采用可靠的保护措施，提高其使用寿命。采用TL系列托链对喷漆管进行保护。其特点：

(1)拖链外形似坦克链，由众多的单元链接组成，链接之间转动自如。

(2)单元链节由左右链板和上下盖板组成，拖链每节都能打开，装拆方便，不必穿线，打开盖板后即可把漆管放入拖链，维护安装便捷。

(3)托链和漆管之间留有15％的剩余空间，让内置漆管等可以自由活动，在半径方向上对拖链不产生拉力。

(4)拖链可适应高速往复运动，最大移动速度40米/分。

(5)拖链在最大移动速度时，噪声声压级不大于68分贝。

(6)拖链安全使用寿命不小于100万次(往复)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种伺服喷漆系统，其特征在于，包括喷漆房，所述喷漆房上部外侧设置有安装架，所述安装架上设置有伺服驱动往复机构、拖链和光电检测装置；其中，所述伺服驱动往复机构上设置有喷枪手臂，所述喷枪手臂的一端与拖链连接，另一端通过喷漆管与延伸至喷漆房内的喷枪连接。

2.如权利要求1所述的一种伺服喷漆系统，其特征在于，所述伺服驱动往复机构包括固定在所述安装架上的横梁，平行安装在所述横梁两侧的滚动直线导轨，设置在所述滚动直线导轨上用于安装喷枪手臂的喷漆小车，以及两端与所述喷漆小车连接并形成环形同步结构的圆弧齿同步带；其中，所述环形同步结构的两内侧分别设置有主动轮和从动轮，所述主动轮安装在所述横梁一端并通过EM型梅花瓣联轴器与伺服电机连接，所述从动轮安装在所述横梁另一端；在所述喷漆小车的下方位于所述横梁的两端位置分别设置有接近开关。

3.如权利要求1所述的一种伺服喷漆系统，其特征在于，所述光电检测装置包括通过连接板固定在所述安装架上的安装支架，所述安装支架上方通过连接板设置有防尘罩，所述防尘罩内设置有通过安装板固定在所述安装支架上的若干个成对使用的圆柱型光电传感器，所述安装支架的底部通过底部压板设置有与所述圆柱型光电传感器相对应的透光白玻璃。

4.如权利要求3所述的一种伺服喷漆系统，其特征在于，所述透光白玻璃与所述底部压板之间设置有防振海绵压条。

5.如权利要求3所述的一种伺服喷漆系统，其特征在于，所述透光白玻璃的厚度为3mm-5mm。

6.如权利要求3所述的一种伺服喷漆系统，其特征在于，所述安装板由硬质板状绝缘材料制作而成。

7.如权利要求6所述的一种伺服喷漆系统，其特征在于，所述硬质板状绝缘由依次层叠的浸渍纸、棉布、玻璃布、浸渍酚醛和环氧树脂经烘焙热压而成。

8.如权利要求2所述的一种伺服喷漆系统，其特征在于，所述圆弧齿同步带是以钢丝为抗拉体，外包聚氨脂或橡胶而成。