CN106142101B - 一种管道内壁喷涂机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管道内壁喷涂机器人，包括底座、垂直设置在底座上方的立柱和垂直设置在立柱一侧的多节伺服电动缸；所述立柱垂直固定连接在直线导轨A的滑块A上，所述立柱上横跨直线导轨A的侧面的中间开设有沿着其高度方向的凹槽且保留其上端面，所述立柱上直线导轨B的滑块B上固定有Z轴箱体，所述多节伺服电动缸安装穿插在Z轴箱体内，所述多节伺服电动缸包括伺服电机、同步轮和缸筒结构，所述缸筒结构包括固定滚珠丝杆、滚珠丝杆螺母、中空滚珠丝杆、缸筒本体、输出轴、末端输出轴。本发明的优点在于：一种管道内壁喷涂机器人具有4轴联动的功能，速度快，运行平稳，定位精准，不会产生漏喷、重复喷的弊病。

Description

一种管道内壁喷涂机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种管道内壁喷涂机器人。

背景技术

在机械制造技术领域中，经常需要对管道的内壁进行喷涂作业，目前管道内壁喷涂基本还是采用人工喷涂作业，存在效率低下，作业环境恶劣，劳动强度大。尤其是需要高温喷涂的特种管道，由于喷涂的粉末含氟，剧毒，对人体的危害极大，同时由于人工喷涂作业，会产生漏喷、重复喷等现象，不仅影响质量也浪费粉末材料，因此需要采用机器人自动喷涂。

公开号为CN 105750131 A的中国专利申请“一种喷涂机器人”，包括底座、立柱、底座旋转轴、滑座、手臂转轴、手臂、喷嘴转轴、喷嘴、测距仪、控制系统和立柱座，底座上设有底座电机，底座电机与底座旋转轴连接，底座旋转轴上固定有立柱座，立柱座上固定两根立柱，两立柱上设有可沿其滑动的滑座，滑座上设有手臂转轴，手臂通过手臂转轴连接在滑座上，喷嘴转轴固定在手臂前端，喷嘴通过喷嘴转轴连接在手臂上，测距仪固定在喷嘴一侧；滑座、手臂和喷嘴分别与各自对应的电机相连接，测距仪和前述各电机分别与控制系统相连，测距仪将测得的距离传输至控制系统，控制系统通过控制滑座和各个转轴的电机来控制滑座或转轴的精确移动或转动。虽然该喷涂机器人能够精确控制喷涂时喷嘴的距离和喷涂厚度，但是并不具备3轴联动的功能，喷涂方式也受到了限制，会出现漏喷、重复喷的弊病。

因此，当务之急需要设计出一种能够解决上述问题的喷涂机器人。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够避免漏喷和重复喷的一种管道内壁喷涂机器人。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种管道内壁喷涂机器人，其创新点在于：包括底座、垂直设置在底座上方的立柱和垂直设置在立柱一侧的多节伺服电动缸；

所述底座顶面沿着其长度方向的中间开设有凹槽且保留其两端面，所述两端面之间连接有一滚珠丝杆，所述底座顶面沿着其长度方向两侧的上方安装有直线导轨A，所述直线导轨A上安装有可自由滑动的滑块A，所述滚珠丝杆的一端连接有驱动滚珠丝杆的主电机，所述主电机固定安装在底座的端面上；

所述立柱垂直固定连接在直线导轨A的滑块A上，所述立柱上横跨直线导轨A的侧面的中间开设有沿着其高度方向的凹槽且保留其上端面，所述立柱的上端面与滑块A顶面之间连接有一升降滚珠丝杆，所述立柱上横跨直线导轨A的侧面的两侧上安装有直线导轨B，所述直线导轨B上安装有可自由滑动的滑块B，所述升降滚珠丝杆的上端安装有驱动升降滚珠丝杆的升降电机，所述升降电机固定在立柱的上端面上，所述立柱上直线导轨B的滑块B上固定有Z轴箱体，所述立柱的侧面上安装有控制面板；

所述多节伺服电动缸安装穿插在Z轴箱体内，所述Z轴箱体内还设置有电机安装板，所述多节伺服电动缸包括伺服电机、同步轮和缸筒结构，所述缸筒结构包括固定滚珠丝杆、滚珠丝杆螺母、中空滚珠丝杆、缸筒本体、输出轴、末端输出轴，所述缸筒本体和伺服电机通过螺丝杆固定连接在电机安装板的一侧，所述同步轮过螺丝杆固定连接在电机安装板的另一侧且由伺服电机进行驱动，所述输出轴套在缸筒本体内，所述末端输出轴套在输出轴内，末端输出轴的前端部设置有连接盘，所述连接盘上安装有喷枪，所述中空滚珠丝杆内同轴安装有固定滚珠丝杆，所述固定滚珠丝杆穿插在电机安装板内，所述固定滚珠丝杆的后端连接有电动缸回转电机，所述电动缸回转电机在Z轴箱体外，所述固定滚珠丝杆上套设有浮动滚珠丝杆，所述浮动滚珠丝杆为中空结构且其内孔为与固定滚珠丝杆相配合的螺纹孔，所述浮动滚珠丝杆的滚珠丝杆螺母套在浮动滚珠丝杆后端部上。

进一步的，所述立柱与控制面板之间通过连接件相连，所述连接件呈“┐”形，包括连接杆、与连接杆垂直相连的连接板，所述连接板的另一端与控制面板相连，所述连接杆的另一端固定安装在立柱上与喷枪方向相反的侧面上。

进一步的，所述立柱与滑块A的连接处设置有加强筋。

进一步的，所述电动缸回转电机上设置有电机散热片。

本发明的优点在于：

（1）一种管道内壁喷涂机器人具有4轴联动的功能，速度快，运行平稳，定位精准，不会产生漏喷、重复喷的弊病，改善了在有毒有害和高温环境中人工作业的处境。

（2）按照喷涂的特点，在控制面板上预设了直线喷涂、圆弧喷涂、摆动喷涂和自定义喷涂模板，可以根据管道的情况随时调整喷涂作业方式。

（3）采用多节伺服电动缸，通过浮动滚珠丝杆来实现电动缸的多级输出，具有结构紧凑、输出行程长、强度高、免维护的显著优点。

（4）立柱与控制面板之间通过连接件相连，方便工作人员在操作控制面板时，还能观察到喷涂机器人的工作状态。

（5）立柱与滑块A的连接处设置有加强筋，增加了结构强度。

（6）电动缸回转电机上设置有电机散热片，对电动缸回转电机进行散热，防止过热。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一种管道内壁喷涂机器人的结构示意图。

图2为本发明一种管道内壁喷涂机器人的多节伺服电动缸结构示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示，一种管道内壁喷涂机器人，包括底座1、垂直设置在底座1上方的立柱2和垂直设置在立柱2一侧的多节伺服电动缸3。

所述底座1顶面沿着其长度方向的中间开设有凹槽且保留其两端面，所述两端面之间连接有一滚珠丝杆4，所述底座1顶面沿着其长度方向两侧的上方安装有直线导轨A5，所述直线导轨A5上安装有可自由滑动的滑块A6，所述滚珠丝杆4的一端连接有驱动滚珠丝杆4的主电机7，所述主电机7固定安装在底座1的端面上。

所述立柱2垂直固定连接在直线导轨A5的滑块A6上，所述立柱2与滑块A5的连接处设置有加强筋8，所述立柱2上横跨直线导轨A5的侧面的中间开设有沿着其高度方向的凹槽且保留其上端面，所述立柱2的上端面与滑块A6顶面之间连接有一升降滚珠丝杆9，所述立柱2上横跨直线导轨A5的侧面的两侧上安装有直线导轨B10，所述直线导轨B10上安装有可自由滑动的滑块B11，所述升降滚珠丝杆9的上端安装有驱动升降滚珠丝杆9的升降电机12，所述升降电机12固定在立柱2的上端面上，所述立柱2上直线导轨B10的滑块B11上固定有Z轴箱体13，所述立柱2通过连接件14连接有控制面板15，所述连接件14呈“┐”形，包括连接杆15、与连接杆15垂直相连的连接板16，所述连接板16的另一端与控制面板17相连，所述连接杆15的另一端固定安装在立柱2上与喷枪28安装方向相反的侧面上。

如图2所示，所述多节伺服电动缸3安装穿插在Z轴箱体13内，所述Z轴箱体13内还设置有电机安装板18，所述多节伺服电动缸3包括伺服电机19、同步轮20和缸筒结构，所述缸筒结构包括固定滚珠丝杆21、滚珠丝杆螺母22、中空滚珠丝杆23、缸筒本体24、输出轴25、末端输出轴26，所述缸筒本体24和伺服电机19通过螺丝杆固定连接在电机安装板18的一侧，所述同步轮20过螺丝杆固定连接在电机安装板18的另一侧且由伺服电机19进行驱动，所述输出轴25套在缸筒本体24内，所述末端输出轴26套在输出轴25内，所述输出轴25的前端部设置有连接盘27，所述连接盘27上安装有喷枪28，所述中空滚珠丝杆23内同轴安装有固定滚珠丝杆21，所述固定滚珠丝杆21穿插在电机安装板18内，所述固定滚珠丝杆21的后端连接有电动缸回转电机29，所述电动缸回转电机29上设置有电机散热片30，所述电动缸回转电机29在Z轴箱体13外，所述固定滚珠丝杆21上套设有浮动滚珠丝杆31，所述浮动滚珠丝杆31为中空结构且其内孔为与固定滚珠丝杆21相配合的螺纹孔，所述浮动滚珠丝杆的滚珠丝杆螺母22套在浮动滚珠丝杆31后端部上。

当伺服电机19正转时，带动同步轮20转动，中空滚珠丝杆23作为主动轴旋转，中空滚珠丝杆23内壁的花键带动浮动滚珠丝杆31旋转，浮动滚珠丝杆31旋转的同时又沿着固定滚动丝杆21的导程移动。浮动滚珠丝杆31作旋转运动和直线运动，从而带动末端输出轴26作前后移动，从而实现电动缸的多级输出；同时，固定滚珠丝杆21后端的电动缸回转电机29转动时，可以驱动多节伺服电动缸3旋转，就可以满足管道喷涂的要求；当伺服电机19反转时，电动缸各输出轴一起按照丝杆导程运动速度退回本体内部。

该管道内壁喷涂机器人按照直角坐标机器人的布局方式，立柱2可以沿着底座1上的直线导轨A5水平移动，多节伺服电动缸3可以沿着垂直设置的立柱2上的直线导轨B10上下移动，多节伺服电动缸3的末端输出轴26可以前后移动和旋转，这样就构成了4轴架构。使用时，按照喷涂的特点，在控制软件上预设直线喷涂、圆弧喷涂、摆动喷涂和自定义喷涂，可以根据管道的情况随时调整喷涂作业方式。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种管道内壁喷涂机器人，其特征在于：包括底座、垂直设置在底座上方的立柱和垂直设置在立柱一侧的多节伺服电动缸；

所述底座顶面沿着其长度方向的中间开设有凹槽且保留其两端面，所述两端面之间连接有一滚珠丝杆，所述底座顶面沿着其长度方向两侧的上方安装有直线导轨A，所述直线导轨A上安装有可自由滑动的滑块A，所述滚珠丝杆的一端连接有驱动滚珠丝杆的主电机，所述主电机固定安装在底座的端面上；

所述立柱垂直固定连接在直线导轨A的滑块A上，所述立柱上横跨直线导轨A的侧面的中间开设有沿着其高度方向的凹槽且保留其上端面，所述立柱的上端面与滑块A顶面之间连接有一升降滚珠丝杆，所述立柱上横跨直线导轨A的侧面的两侧上安装有直线导轨B，所述直线导轨B上安装有可自由滑动的滑块B，所述升降滚珠丝杆的上端安装有驱动升降滚珠丝杆的升降电机，所述升降电机固定在立柱的上端面上，所述立柱上直线导轨B的滑块B上固定有Z轴箱体，所述立柱的侧面上安装有控制面板；

所述多节伺服电动缸安装穿插在Z轴箱体内，所述Z轴箱体内还设置有电机安装板，所述多节伺服电动缸包括伺服电机、同步轮和缸筒结构，所述缸筒结构包括固定滚珠丝杆、滚珠丝杆螺母、中空滚珠丝杆、缸筒本体、输出轴、末端输出轴，所述缸筒本体和伺服电机通过螺丝杆固定连接在电机安装板的一侧，所述同步轮过螺丝杆固定连接在电机安装板的另一侧且由伺服电机进行驱动，所述输出轴套在缸筒本体内，所述末端输出轴套在输出轴内，末端输出轴的前端部设置有连接盘，所述连接盘上安装有喷枪，所述中空滚珠丝杆内同轴安装有固定滚珠丝杆，所述固定滚珠丝杆穿插在电机安装板内，所述固定滚珠丝杆的后端连接有电动缸回转电机，所述电动缸回转电机在Z轴箱体外，所述固定滚珠丝杆上套设有浮动滚珠丝杆，所述浮动滚珠丝杆为中空结构且其内孔为与固定滚珠丝杆相配合的螺纹孔，浮动滚珠丝杆的滚珠丝杆螺母套在浮动滚珠丝杆后端部上；

当伺服电机正转时，带动同步轮转动，中空滚珠丝杆作为主动轴旋转，中空滚珠丝杆内壁的花键带动浮动滚珠丝杆旋转，浮动滚珠丝杆旋转的同时又沿着固定滚动丝杆的导程移动；浮动滚珠丝杆作旋转运动和直线运动，从而带动末端输出轴作向前移动，从而实现电动缸的多级输出；固定滚珠丝杆后端的电动缸回转电机转动时，驱动多节伺服电动缸旋转；当伺服电机反转时，多节伺服电动缸各输出轴一起按照丝杆导程运动速度退回缸筒本体内部。

2.根据权利要求1所述的一种管道内壁喷涂机器人，其特征在于：所述立柱与控制面板之间通过连接件相连，所述连接件呈“┐”形，包括连接杆、与连接杆垂直相连的连接板，所述连接板的另一端与控制面板相连，所述连接杆的另一端固定安装在立柱上与喷枪方向相反的侧面上。

3.根据权利要求1所述的一种管道内壁喷涂机器人，其特征在于：所述立柱与滑块A的连接处设置有加强筋。

4.根据权利要求1所述的一种管道内壁喷涂机器人，其特征在于：所述电动缸回转电机上设置有电机散热片。