CN108816574A - 一种面向大型组装类家具的机器人自动化喷涂生产线工作站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向大型组装类家具的机器人自动化喷涂生产线工作站，主要包括直线滑台，旋转装置，旋转装置安置于直线滑台之上，直线滑台带动旋转装置与家具工件一起作往复直线移动。本发明主要针对大型组装类家具，使用两台喷涂机器人相互协同工作的原理，分为上下两个喷涂区域一次性将大型家具喷涂完毕，本发明仅采用一套移动旋转装置和多台喷涂机器人协同工作的喷涂方法，对大型组装类家具进行一次性完整喷涂，降低了家具喷涂的成本，提高了家具喷涂的效率。

Description

一种面向大型组装类家具的机器人自动化喷涂生产线工作站

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体是一种面向大型组装类家具的机器人自动化喷涂生产线工作站。

背景技术

家具是人们在日常生活中必不可少的物品，且需求量极大。现今大多数的家具喷涂都采用传统有气或无气喷枪，在固定场地进行人工手动喷涂的作业方式，人工喷涂涂膜质量不易控制、环境污染大、工人劳动强度高且生产效率低，并且人工喷涂对工人的身体健康危害较大。虽然少数企业已经使用工业机器人代替部分人工喷涂，但其自动化喷涂生产线成本高，占用场地大及其生产效率低等问题仍未得到解决。

针对大型家具的喷涂，有着喷涂难、成本高、效率低等众多问题。大型家具工件一般体积较大，传统的喷涂方法很难一次性将工件喷涂完毕，且占用场地大和喷涂效率低等问题特别突出。本发明仅采用了一套移动旋转装置，利用两台喷涂机器人与旋转机构相互协同配合的喷涂方法，可一次性完成大型组装类家具的喷涂作业，极大的节约了生产成本，并提高了生产效率。

如申请号为CN201510557942.4的发明专利提出了一种面向大型工件的机器人连续式自动喷涂设备，该发明虽然提高了喷涂的自动化程度，但存在不能全方位喷涂工件的问题。申请号为CN201510472537.2的发明专利提出了一种大型复杂工件表面多机器人自动喷涂系统，该发明采用多台喷涂机器人协作的喷涂方法，并通过机器人的相互移动来完成工件的喷涂，该发明还存在着占用空间大及操作复杂的问题。申请号为CN201010182275.3的发明专利提出了一种大型环形零件的机械化喷涂方法，使用两台机器人协作完成多面的喷涂作业，但该发明无法对不方便吊装的工件进行喷涂，喷涂过程中还可能出现不稳定的情况且工件的上下料不方便。

发明内容 本发明的目的是提供一种面向大型组装类家具的机器人自动化喷涂生产线工作站，以解决现有技术中大型组装类家具喷涂生产线存在的自动化程度低，成本高及其生产效率低的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种面向大型组装类家具的机器人自动化喷涂生产线工作站，其特征在于：包括喷涂房、直线滑台、旋转装置，直线滑台设置在地面上，直线滑台其滑动方向一端伸入喷涂房内，直线滑台其滑动方向另一端位于喷涂房外，旋转装置安装在直线滑台的直线运动件上，旋转装置通过自身的旋转运动件支撑大型家具，喷涂房内位于直线滑台伸入端的一侧地面上低位安装有喷涂机器人，喷涂房内位于直线滑台伸入端另一侧上方还高位安装有喷涂机器人，由直线滑台将旋转装置及旋转装置支撑的大型家具整体送入喷涂房内，通过喷涂房内的喷涂机器人对大型家具进行喷涂，同时由旋转装置带动大型家具旋转。

所述的一种面向大型组装类家具的机器人自动化喷涂生产线工作站，其特征在于：所述直线滑台为丝杆型直线滑台。

所述的一种面向大型组装类家具的机器人自动化喷涂生产线工作站，其特征在于：所述旋转装置为电动旋转台，旋转装置通过移动滑板整体连接于直线滑台的滑块，且移动滑板与直线滑台中的丝杠螺母相连。

所述的一种面向大型组装类家具的机器人自动化喷涂生产线工作站，其特征在于：所述旋转装置的旋转平台上同轴固定有旋转卡盘，旋转卡盘上设有多道分别沿径向的移动滑槽，每道移动滑槽一端分别位于旋转卡盘边缘外，每道移动滑槽另一端分别延伸至靠近旋转卡盘中心，每道移动滑槽内分别滑动安装有卡盘滑块，由旋转卡盘支撑大型家具，并由各个卡盘滑块滑动至合适位置夹紧大型家具。

本发明包括：直线滑台、旋转装置、喷涂机器人、喷漆房。

直线滑台为丝杆型直线滑台，直线滑台固定于地面之上，约三分之一的直线滑台安置于喷漆房内，剩余部分位于喷涂房外部。旋转装置通过移动滑板固定于直线滑台的滑块之上，跟滑块一起在直线滑台的导轨上作往复直线运动，旋转卡盘安置于旋转装置中旋转平台之上，用于支撑固定工件和旋转装置一起做稳定的旋转运动。

直线滑台由步进电机驱动，步进电机固定于直线滑台中导轨的末端并用二个简单支架辅助支撑与地面之上。直线滑台中由金属或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引导移动装置或设备并减少其摩擦。直线滑台中导轨表面上的纵向槽或脊，用于导引、固定机器部件、专用设备、仪器等。该直线滑台用于直线往复运动场合，拥有比直线轴承更高的额定负载，同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。

直线滑台中导轨采用滚珠丝杠螺母的驱动方式。步进电机通过联轴器、减速器与滚珠丝杠相连，导轨位于滚珠丝杠的两侧，对称分布，每条滑动导轨上各有两个滑块安装在上面，每个滑块通过一个滑动轴承与导轨相连。移动滑板连接于四个滑块上，移动滑板与四个滑块固定连接，使得四个滑块作为一个整体运动，移动滑板与丝杠螺母相连。整个移动装置的工作原理：步进电机驱动丝杠螺母副，丝杠螺母带动移动滑板和移动滑板连接的滑块整体在导轨上作往复直线运动。

旋转装置为电动旋转台，旋转装置安置于移动滑板之上，旋转装置设有一个保护外壳，保护外壳内设有旋转驱动电机、RV减速器、同步带轮和同步带，整体通过一个底座固定于托盘之上，托盘固定在移动滑板上。

旋转装置采用伺服电机加RV减速器结构，动力部分由同步带轮和同步带连接，采用二级减速，由伺服电机通过减速器、同步带、同步带轮驱动旋转平台转动，减速机与法兰盘中间加交叉滚子轴承，连接底座设计为铸铁，经退火处理，稳定可靠，载重大，可任意角度旋转。

旋转装置的旋转平台上有一个旋转卡盘，旋转卡盘上有多道移动滑槽，每道移动滑槽中分别滑动安装有卡盘滑块，工作时，多个卡盘滑块夹紧大型家具，带动大型家具一起随旋转装置作旋转运动。

本发明采用两台机器人与旋转装置的配合，可全方位对大型工件进行喷涂且能够提高喷涂生产效率。本发明将两台喷涂机器人合理的布置在空间的相对位置，使用工件的转动代替机器人的运动，操作简单且占用空间小。本发明采用移动旋转装置和机器人相互配合，使得喷涂过程较稳定且工件的上下拆装较为方便。

附图说明

图1是本发明的喷涂装置和方法的整体结构示意图。

图2是本发明的直线滑台装置结构示意图。

图3是本发明的旋转装置及其卡盘结构示意图。

图4是本发明两台喷涂机器人协同喷涂示意图。

图5是本发明的旋转装置内部结构示意图。

图6是本发明的喷涂方法流程图。

图中标号：直线滑台1、机器人底座安装底座2、喷涂机器人3、家具工件4、喷涂机器人5、机器人安装底座6、旋转装置7、喷漆房8、驱动电机支架1001、驱动电机1002、联轴器1003、减速机构1004、丝杠螺母1005、滚珠丝杠固定架1006、托盘支架1007、导轨支撑架1008、滚珠丝杠1009、滚珠丝杠支撑底座1010、直线滑台底座1011、丝杠螺母1012、滑块1013、滑动轴承1014、导轨光杆1015、，移动滑板7010、托盘支撑架7020、托盘7030、旋转装置底座7040、旋转装置外壳7050、卡盘滑块7060、移动滑槽7070、卡盘滑块7080、旋转卡盘7090、卡盘滑块7100、卡盘滑块7110、旋转驱动伺服电机7051、RV减速器7052、同步轮7053、旋转平台7054、联轴器7055、驱动电机外壳7056、驱动电机底座7057。具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参考图1至图5，本发明的一种面向大型组装类家具的机器人自动化喷涂生产线工作站，包括：直线滑台1、机器人底座安装底座2、喷涂机器人3、家具工件4、喷涂机器人5、机器人底座6与旋转装置7。

大型组装类家具4由搬运机器人搬到旋转装置7上，由直线滑台1带入喷漆房8内，再由喷涂机器人3、喷涂机器人5和旋转装置7进行协同工作，进行家具工件的喷涂，完成工件的喷涂后再由直线滑台1带出喷漆房，最后再由搬运机器人搬运至相关位置进行后处理工作。

直线滑台1位于喷漆房8的中间位置，安置于地面之上，喷涂机器人3安装在机器人底座2之上，位于喷漆房的左下角位置，喷涂机器人5安装于机器人底座6之上，机器人底座6安装于喷漆房的右上角，使用支撑架固定于墙面之上。当进行喷涂工作时，直线滑台1将家具工件4带入喷漆房8中间位置，机器人3和机器人5分别对家具4的上下两部分进行喷涂，同时与旋转装置进行协同配合工作，可以一次性完成整个工件的全工位喷涂。喷涂完成后，再由直线滑台1将完成喷涂的工件4带出喷漆房，并有搬运机器人将工件搬运至其他指定位置进行喷涂的后处理工作。

直线滑台由驱动电机支架1001、驱动电机1002、联轴器1003、减速机构1004、丝杠螺母1005、丝杠固定架1006、托盘支架1007、导轨支撑架1008、滚珠丝杠1009、滚珠丝杠支撑底座1010、直线滑台底座1011、丝杠螺母1012、滑块1013、滑动轴承1014和导轨光杆1015组成。

驱动电机1002由驱动电机支架1001支撑，固定于直线滑台1的一端，电机输出端与直线滑台的导轨底座1011固定连接，驱动电机的输出轴通过联轴器1003，减速机构1004与滚珠丝杠相连接。滚珠丝杠1009由两端的支撑架1005与支撑底座1010固定于直线滑台1的中间位置。移动滑板7001安置于4个移动滑块1013上，四个滑块两个一组分别位于两侧的滑动光杆1015之上，相对于滚珠丝杠对称分布。滑动杠杆安装于导轨支撑架1008之上，滑块1013与移动光杆1015之间有滑动轴承1014连接，托盘支架1007同时与移动滑板7001和丝杠螺母1012相连。驱动电机1002带动丝杠螺母，丝杠螺母带动移动滑板7001作往复直线运动。移动滑板与4个滑块固连，滑块在导轨上作平稳的滑动，从而带动整个旋转装置7作往复直线运动。

旋转装置由移动滑板7010、托盘支撑架7020、托盘7030、旋转装置底座7040、旋转装置外壳7050、卡盘滑块7060、移动滑槽7070、卡盘滑块7080、旋转卡盘7090、卡盘滑块7100和卡盘滑块7110组成。移动滑板7010与直线滑台连接在一块，托盘7030通过支撑架7020与直线滑台连接在一起，整个旋转机构位于旋转装置外壳7050内，包括旋转装置的驱动伺服电机，RV减速器，同步轮等结构，整个机构通过旋转装置底座7040固定于托盘7030上。

旋转装置外壳7050内有旋转驱动伺服电机7051、RV减速器7052、同步轮7053、旋转平台7054、联轴器7055、驱动电机外壳7056、驱动电机底座7057。驱动电机底座7057安置于托盘7030之上，驱动伺服电机7051与联轴器7055相连，再与RV减速器7052相连，通过减速机构减速后，再与同步轮7053相连，旋转平台7054与旋转装置的旋转卡盘7090想连，通过同步轮的运动传递，使得旋转机构带动旋转卡盘进行旋转运动，从而带动整个工件进行平稳的旋转运动。

旋转卡盘7090上有固定家具工件的装置，通过四个卡盘滑块在移动滑槽7070内的直线移动来固定不同规格的家具工件。卡盘滑块7060与卡盘滑块7110为一对，卡盘滑块7080与卡盘滑块7100为一对，两对滑块相互之间对称分布，通过调整距离来固定不同规格的家具工件。工作时，卡盘夹紧工件，随旋转机构一起作旋转运动，从而与喷涂机器人相互配合，完成家具的喷涂作业。

喷涂机器人协同喷涂方案示意图如图5所示，家具工件4需要喷涂的由5个表面，面1为顶面，面2与面4相对，面3与面5相对，组成工件的4个侧面。喷涂机器人1和2分别位于工件的左下角和右上角，相对而立，进行喷涂工作时，两台机器人同时工作，分别对相对侧面的上下部位进行喷涂，当喷涂机器人1对面2下部进行喷涂室，喷涂机器人2对面4上部进行喷涂，当喷涂机器人1对面4下部进行喷涂时，喷涂机器人2对面2上部进行喷涂，如此循环往复，可完成4个侧面的喷涂作业，最后喷涂机器人2单独对顶面1进行喷涂，完成整个工件的全方位喷涂。

参考图6，本发明的喷涂方法，以家具工件4为例，其特征在于包括以下步骤：

1.由搬运机器人将已经处理过的家具工件4搬运至移动旋转装置的旋转平台7009上。

2.四个卡盘滑块在滑槽上调整距离，将家具工件4固定于旋转装置7上。

3.直线滑台1的驱动电机1002驱动丝杠螺母副，带动滑动装置进行缓慢稳定的直线运动，将家具工件4运送至喷涂房8内。

4.直线滑台1将工件运送到指定位置后，导轨停止移动，喷涂机器人开始工作。

5.喷涂机器人1与旋转装置7相互配合，喷涂机器人喷完一个工位后，旋转平台旋转一个工位，然后继续喷涂，如此往复几次，可完成工件的全工位喷涂。

6.由于工件形状较大，采取两台喷涂机器人协同工作的喷涂方法，将工件需要喷涂的范围分为上下两个区域，，喷涂机器人3安置在与喷漆房8的地面上，对下部区域进行喷涂。喷涂机器人5安装与喷漆房墙面的固定架之上，对上部区域进行喷涂。两台机器人位置相对而立，在对立位置对工件进行协同喷涂作业。

7.工件喷涂完毕后，再由直线滑台1将工件输送至喷漆房8外部。

8.到达指定位置后，松开固定卡盘。利用搬运机器人将家具搬运至其他地方进行后续的烘干处理等工作。

Claims (4)

1.一种面向大型组装类家具的机器人自动化喷涂生产线工作站，其特征在于：包括喷涂房、直线滑台、旋转装置，直线滑台设置在地面上，直线滑台其滑动方向一端伸入喷涂房内，直线滑台其滑动方向另一端位于喷涂房外，旋转装置安装在直线滑台的直线运动件上，旋转装置通过自身的旋转运动件支撑大型家具，喷涂房内位于直线滑台伸入端的一侧地面上低位安装有喷涂机器人，喷涂房内位于直线滑台伸入端另一侧上方还高位安装有喷涂机器人，由直线滑台将旋转装置及旋转装置支撑的大型家具整体送入喷涂房内，通过喷涂房内的喷涂机器人对大型家具进行喷涂，同时由旋转装置带动大型家具旋转。

2.根据权利要求1所述的一种面向大型组装类家具的机器人自动化喷涂生产线工作站，其特征在于：所述直线滑台为丝杆型直线滑台。

3.根据权利要求1或2所述的一种面向大型组装类家具的机器人自动化喷涂生产线工作站，其特征在于：所述旋转装置为电动旋转台，旋转装置通过移动滑板整体连接于直线滑台的滑块，且移动滑板与直线滑台中的丝杠螺母相连。

4.根据权利要求3所述的一种面向大型组装类家具的机器人自动化喷涂生产线工作站，其特征在于：所述旋转装置的旋转平台上同轴固定有旋转卡盘，旋转卡盘上设有多道分别沿径向的移动滑槽，每道移动滑槽一端分别位于旋转卡盘边缘外，每道移动滑槽另一端分别延伸至靠近旋转卡盘中心，每道移动滑槽内分别滑动安装有卡盘滑块，由旋转卡盘支撑大型家具，并由各个卡盘滑块滑动至合适位置夹紧大型家具。