CN109794377B - 一种适用于回转体上色物自动涂色的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于回转体上色物自动涂色的装置及方法，该装置包括框架以及设于框架上的回转体夹紧装置、喷笔移动装置、颜料挤压装置、换色装置和喷笔架移动装置，喷笔移动装置带动喷笔在X、Y、Z轴向移动，喷笔架移动装置包括可在XY平面内滑动的喷笔架，喷笔活动钩挂在喷笔移动装置上，喷笔移动装置与喷笔架接合，喷笔被移交至喷笔架上，喷笔移动装置带动喷笔至换色装置下方实现上料。本发明应用到回转体上色物的上色中，能实现回转体上色物的反求，在电脑端更改模型外表面的颜色，能根据二次修改后回转体上色物三维模型得出需上色区域的位置坐标及所要用的颜料和用量，能精确修改回转体上色物表面的颜色，上色效率高，环境污染小。

Description

一种适用于回转体上色物自动涂色的装置及方法

技术领域

本发明涉及自动喷涂技术领域，特别涉及一种适用于回转体上色物自动涂色的装置及方法。

背景技术

随着社会的发展，消费者对物体表面的颜色要求也逐渐提高，而在针对小型回转体物体涂色方面，目前的涂色方法有人工上色，机器上色和水文印刷。其中，由于回转体表面是圆曲面，人工难以对其进行精确的上色，而现有的机器上色方法主要是给予物体喷涂一种颜色。虽然大面积喷涂的上色的效率高，但不能给一个物体喷涂多种颜色。水文印刷法针对回转体上色物虽有很高的精确度和颜色的丰富度，但设计流程长，制作程序复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于回转体上色物自动涂色的装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种适用于回转体上色物自动涂色的装置，包括框架以及设置于框架上的回转体夹紧装置、喷笔移动装置、颜料挤压装置、换色装置和喷笔架移动装置，所述回转体夹紧装置用于夹紧上色物，所述喷笔移动装置带动喷笔在X、Y、Z三个轴向移动，所述喷笔架移动装置设置在喷笔移动装置的下方，喷笔架移动装置包括可在XY平面内滑动的喷笔架，喷笔架上设置有用于固定喷笔的放置位和用于接合喷笔移动装置的接口，喷笔活动钩挂在喷笔移动装置上，喷笔移动装置移动至与喷笔架的接口接合，同时喷笔从喷笔移动装置上脱落并被移交至放置位上，喷笔移动装置带动喷笔架滑动至换色装置下方，颜料挤压装置将换色装置内的颜料挤压至喷笔中。

作为上述方案的改进，所述喷笔移动装置包括X轴电机滑台、Y轴电机滑台以及Z轴电机滑台，所述X轴电机滑台固定设置在框架上，X轴电机滑台上设置有可沿X轴方向往复移动的X轴滑块，所述X轴滑块与Y轴电机滑台固定连接成一体，所述Y轴电机滑台上设置有可沿Y轴方向往复移动的Y轴滑块，所述Y轴滑块与Z轴电机滑台固定连接成一体，所述Z轴电机滑台上设置有可沿Z轴方向往复移动的Z轴滑块。

作为上述方案的改进，X轴电机滑台、Y轴电机滑台以及Z轴电机滑台均包括滑台电机和丝杠，X轴滑块、Y轴滑块以及Z轴滑块均通过转动的丝杠实现往复移动。

作为上述方案的改进，所述Z轴滑块上设置有弯钩，所述喷笔的外壳上设置一竖向贯穿的孔，弯钩从下向上钩入至孔内，Z轴电机滑台上的丝杠的两侧平行设置有光轴，Z轴滑块的两端穿过光轴上下移动，所述接口为设置在喷笔架侧部的凹槽，所述凹槽收缩形成一个开口，光轴穿过开口后抵接至凹槽内接合，所述放置位包括呈相对设置的支撑杆和限位槽，支撑杆的上端设置有支撑凹口，喷笔一端放置在支撑凹口内，另一端嵌入至限位槽内。

作为上述方案的改进，所述喷笔架移动装置还包括第一滑轨和第二滑轨，所述喷笔架包括第一喷笔架和第二喷笔架，所述第一喷笔架滑动设置在第一滑轨上，所述第二喷笔架滑动设置在第二滑轨上，所述第一滑轨和第二滑轨的两端部均滑动设置在第一光轴导轨和第二光轴导轨的滑块上，所述第一光轴导轨和第二光轴导轨垂直于第一滑轨和第二滑轨设置。

作为上述方案的改进，所述喷笔包括第一喷笔和第二喷笔，所述第一喷笔的底部连接有第一气管，所述第一气管上设置有第一电磁阀和第一节流阀，所述第二喷笔的底部连接有第二气管，所述第二气管上设置有第二电磁阀和第二节流阀，所述第一气管和第二气管通过三通接头连接气泵。

作为上述方案的改进，所述回转体夹紧装置包括上转盘、下转盘以及夹紧板，所述上转盘通过轴承座固定在夹紧板上，所述夹紧板活动连接在框架上，所述下转盘的底部连接有驱动其转动的驱动机构，夹紧板上下移动使得上转盘和下转盘之间的距离变大或变小。

作为上述方案的改进，所述换色装置包括颜料转盘以及设置在颜料转盘周边的颜料针筒，颜料针筒内放置有不同的颜料或清洗液，所述颜料转盘连接有换色电机。

作为上述方案的改进，所述颜料挤压装置包括舵机、第一摇臂、第二摇臂、连杆以及压力杆，所述第一摇臂的一端连接在舵机上跟随转动，所述第一摇臂的另一端设置有驱动块，所述第二摇臂的中部设置有驱动槽，所述驱动块嵌入至驱动槽内，所述第二摇臂的一端与框架铰接，另一端与连杆铰接，压力杆的上端与连杆的另一端铰接，压力杆在竖直方向上下移动且压力杆的下端指向颜料针筒。

一种适用于回转体上色物自动涂色的方法，对适用于回转体上色物自动涂色的装置进行控制，包括以下步骤：

(1)用3d扫描仪得出回转体上色物的模型；

(2)在电脑端用三维模型软件修改模型表面的颜色；

(3)把所得的三维模型文件导入到控制自动涂色装置的软件中，处理和计算模型中的同一颜色区域的坐标和面积；

(4)通过回转体夹紧装置安装好回转体上色物；

(5)控制换色装置及颜料挤压装置给放置在喷笔架上的喷笔添加颜料或者通过清洗液进行清洗；

(6)控制喷笔移动装置将喷笔移动至上色区域，并通过控制调节电磁阀和节流阀，以满足喷涂要求，使喷笔根据模型同一颜色区域的坐标进行移动和上色；

(7)控制喷笔移动装置来移动喷笔至喷笔架处，放置喷笔，并把喷笔移动到换色装置正下方，更换另一只喷笔进行下一种颜色喷涂，直到上完物体表面的颜色。

有益效果：本发明中，回转体夹紧装置实现上色物的夹紧，喷笔移动装置通过喷笔架的接口与喷笔架接合并带动喷笔架移动至换色装置的正下方，颜料挤压装置挤压换色装置上的颜料，实现喷笔的上料；喷笔移动装置勾住上好料的喷笔移动至上色区域对上色物进行上料。通过软件控制该装置可实现多种颜色的自动高效喷涂。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为适用于回转体上色物自动涂色装置的整体结构示意图；

图2为喷笔架移动装置的结构示意图；

图3为颜料挤压装置和换色装置配合使用的结构示意图；

图4为使用该自动涂色装置实现回转体上色物自动涂色的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

参照图1至图4，本发明一种适用于回转体上色物自动涂色的装置，包括框架1以及设置于框架1上的回转体夹紧装置、喷笔移动装置、颜料挤压装置、换色装置和喷笔架移动装置。

其中，回转体夹紧装置用于夹紧上色物其呈竖向安装在框架1内。回转体夹紧装置包括上转盘12、下转盘11以及夹紧板13，上转盘12通过轴承座固定在夹紧板13上，夹紧板13活动连接在框架1上，下转盘11的底部连接有驱动其转动的驱动机构，夹紧板13上下移动使得上转盘12和下转盘11之间的距离变大或变小，以便适应不同尺寸回转体上色物的夹紧。具体地，夹紧板13的两端设置有卡口131，卡口131的侧部设置有螺栓132，卡口131卡接在框架1后通过拧紧螺栓132实现固定；驱动机构为带传动机构，包括主动同步带轮15、从动同步带轮17、同步带16以及转盘电机14；下转盘11和从动同步带轮17连接，转盘电机14和主动同步带轮15连接，转盘电机14驱动主动同步带轮15转动，进而通过同步带16带动从动同步带轮17转动。通过夹紧板13两端的卡口131来使夹紧板13和框架1卡紧，夹紧板13只能上下移动，而待上转盘12顶住上色物时，通过旋紧夹紧板13两端卡口131的螺栓132来使卡口131和框架1固定，达到夹紧上色物的功能。采用轴向的夹紧装置，相较于通过底部夹紧上色物的方法，该轴向夹紧装置能更好地夹紧回转体上色物，并且能防止放置上色物的转盘底部过大而阻挡喷笔2进行上色，避免出现上色不均匀的情况。并且可以通过转盘电机14带动下转盘11运动来实现上下转盘和上色物的同轴转动，在能夹紧上色物的同时还能提高上色物和上下转盘的同轴度。

喷笔移动装置可带动喷笔2在X、Y、Z三个轴向移动。具体地，喷笔移动装置包括X轴电机滑台51、Y轴电机滑台52以及Z轴电机滑台53，X轴电机滑台51固定设置在框架1上，X轴电机滑台51上设置有可沿X轴方向往复移动的X轴滑块54，X轴滑块54与Y轴电机滑台52固定连接成一体，Y轴电机滑台52上设置有可沿Y轴方向往复移动的Y轴滑块55，Y轴滑块55与Z轴电机滑台53固定连接成一体，Z轴电机滑台53上设置有可沿Z轴方向往复移动的Z轴滑块56。X轴电机滑台51、Y轴电机滑台52以及Z轴电机滑台53均包括滑台电机和丝杠，X轴滑块54、Y轴滑块55以及Z轴滑块56通过轴承座连接在丝杠上，滑台电机驱动丝杠转动，X轴滑块54、Y轴滑块55以及Z轴滑块56均实现往复移动，在滑台电机的驱动下可以精确地移动滑块或带动滑块来移动另一电机滑台，进而实现喷笔2在X、Y、Z三个轴向上的自由移动。同时，在电机滑台的两端部均设置有机械限位开关，该机械限位开关具体设置的位置可以结合上色物的尺寸进行调节。当滑块移动至触碰机械限位开关时，滑块停止移动，通过调节机械限位开关的位置使得滑块精准的达到上色位置和换色位置，大大提高了滑块移动的准确度。

喷笔架移动装置设置在喷笔移动装置的下方，参照图2，喷笔架移动装置包括可在XY平面内滑动的喷笔架45，喷笔架45上设置有用于固定喷笔2的放置位和用于接合喷笔移动装置的接口，喷笔2活动钩挂在喷笔移动装置上，喷笔移动装置移动至与喷笔架45的接口接合，同时喷笔2从喷笔移动装置上脱落并被移交至放置位上，喷笔移动装置带动喷笔架45滑动至换色装置下方，颜料挤压装置将换色装置内的颜料挤压至喷笔2中。

具体地，Z轴滑块56上设置有弯钩，喷笔2的外壳上设置一竖向贯穿的孔3，弯钩从下向上钩入至孔内，Z轴电机滑台53上的丝杠的两侧平行设置有光轴57，Z轴滑块56的两端穿过光轴57上下移动，接口为设置在喷笔架45侧部的凹槽451，凹槽451收缩形成一个开口，光轴57穿过开口后抵接至凹槽451内接合，放置位包括呈相对设置的支撑杆452和限位槽453，支撑杆452的上端设置有支撑凹口4521，喷笔2一端放置在支撑凹口4521内，另一端嵌入至限位槽453内。滑块电机驱动Z轴滑块56移动至靠近喷笔架45，然后进控制Z轴滑块56移动使得光轴57穿过开口后抵接至凹槽451内，使得Z轴滑块56与喷笔架45连接成一个整体，进而便于Z轴滑块56驱动喷笔架45移动。同时，喷笔2落在喷笔架45上的支撑凹口4521和限位槽453内，此时只需控制Z轴滑块56往下移动，使得弯钩脱离竖向贯穿的孔3，即可实现Z轴滑块56与喷笔2的分离。通过弯钩与穿孔的挂钩连接，实现了喷笔2的灵活转移。作为优选，在凹槽451的上方设置有机械限位开关，由于凹槽451的开口宽度小于凹槽451的长度，当光轴57经开口嵌入至凹槽451内时，光轴57触发机械限位开关，进而控制光轴57沿着凹槽451的长度方向移动，使得光轴57完全抵接至凹槽451的两端，确保光轴57可精准的嵌入至凹槽451内与喷笔架45接合。

喷笔架移动装置还包括第一滑轨41和第二滑轨42，喷笔架45包括第一喷笔架和第二喷笔架，第一喷笔架与设置在第一滑轨41上的滑块固定连接，第二喷笔架与设置在第二滑轨42上的滑块固定连接，第一滑轨41和第二滑轨42的两端部均滑动设置在第一光轴导轨43和第二光轴导轨44的滑块上，第一光轴导轨43和第二光轴导轨44垂直于第一滑轨41和第二滑轨42设置。喷笔2包括第一喷笔和第二喷笔，第一喷笔的底部连接有第一气管，第一气管上设置有第一电磁阀和第一节流阀，第二喷笔的底部连接有第二气管，第二气管上设置有第二电磁阀和第二节流阀，第一气管和第二气管通过三通接头连接气泵。通过调整第一节流阀和第二节流阀来调整第一气管和第二气管内的气压，使两个气管的气压维持在一定大小，提高喷笔2上色的稳定性，通过控制第一电磁阀和第二电磁阀来实现第一气管和第二气管中气的断开和闭合，以适应喷笔2处于喷涂或者上料状态的随意切换。

第一光轴导轨43和第二光轴导轨44固定安装在框架1的底部，第一喷笔架和第二喷笔架可在XY平面内自由移动。为了实现第一喷笔架和第二喷笔架精准的移动至换色装置的正下方，在第一光轴导轨43和第二光轴导轨44上均设置有机械限位开关，当第一喷笔架和第二喷笔架刚好移动到换色装置的正下方时，固定安装在其底部的滑块触发限位开关，第一喷笔架和第二喷笔架停止移动，以便进行精准的上料或清洗。通过设置两个喷笔架45，可以实现两个喷笔2中的一支在上色的时候，另外一支在进行清洗以及换色，提高上色的效率。

作为优选，如图3所示，换色装置包括颜料转盘21以及设置在颜料转盘21周边的颜料针筒22，颜料针筒22内放置有不同的颜料或清洗液，颜料转盘21连接有换色电机。换色电机带动颜料转盘21转动，实现不同颜料针筒22的切换。颜料挤压装置设置在换色装置的上方，颜料挤压装置包括舵机31、第一摇臂32、第二摇臂33、连杆34以及压力杆35，其中第一摇臂32的一端连接在舵机31上跟随转动，第一摇臂32的另一端设置有驱动块321，该驱动块321呈圆柱状，第二摇臂33的中部设置有驱动槽331，驱动块321嵌入至驱动槽331内，驱动块321在驱动槽331内往复移动。第二摇臂33的一端与框架1铰接，另一端与连杆34铰接，压力杆35的上端与连杆34的另一端铰接，压力杆35通过直线轴承36安装在框架1的底座上，直线轴承36呈竖向安装使得压力杆35可在竖直方向上下移动，压力杆35的下端位于颜料针筒22的正上方，便于压力杆35伸入至颜料针筒22内挤压颜料。

利用连杆34机构，通过控制舵机31旋转，第一摇臂32跟随旋转，驱动块321带动第二摇臂33往复摆动，在连杆34的连接下，实现压力杆35上下移动。通过控制舵机31的转动来实现压力杆35的轴向位移，能实现压力杆35对换色装置上待挤压颜料针筒22进行精确地挤压，进而可以精确控制颜料的挤出量，减少颜料的浪费。

通过换色装置和颜料挤压装置，能精确地给喷笔添加一定量的某一颜色的清洗液或颜料，实现给喷笔清洗和换色的功能。

本发明提供的针对回转体的自动涂色装置，喷涂效果好，喷涂精度高，喷涂效率高且可靠性高。

一种适用于回转体上色物自动涂色的方法，对适用于回转体上色物自动涂色的装置进行控制，包括以下步骤：

(1)用3d扫描仪得出回转体上色物的模型；

(2)在电脑端用三维模型软件修改模型表面的颜色；

(3)把所得的三维模型文件导入到控制自动涂色装置的软件中，处理和计算模型中的同一颜色区域的坐标和面积；

(4)通过回转体夹紧装置安装好回转体上色物；

(5)控制换色装置及颜料挤压装置给放置在喷笔架45上的喷笔2添加颜料或者通过清洗液进行清洗；

(6)控制喷笔移动装置将喷笔2移动至上色区域，并通过控制调节电磁阀和节流阀，以满足喷涂要求，使喷笔2根据模型同一颜色区域的坐标进行移动和上色；

(7)控制喷笔移动装置来移动喷笔2至喷笔架45处，放置喷笔2，并把喷笔2移动到换色装置正下方，更换另一只喷笔2进行下一种颜色喷涂，直到上完物体表面的颜色。

在该装置进行喷涂的准备阶段，第一喷笔和第二喷笔均放置在相应的喷笔架45上，控制喷笔移动装置将喷笔2带动至颜料针筒22的正下方进行上料，完成上料后再通过喷笔移动装置将其中一支喷笔2带动至上色区域对回转体上色物进行上色，完成某种颜色的喷涂后，再将料空的喷笔2带动至颜料针筒22的正下方准备上料，紧接着再去取另一支已经完成上料的喷笔2，并带动至上色区域进行另外一种颜色的喷涂，整个过程可实现其中一支喷笔2上料与另一支喷笔2喷涂的同时作业，大大提高了整体的喷涂效率。通过软件控制该装置可实现多种颜色的自动高效喷涂。

图4为使用该自动涂色装置实现回转体上色物自动涂色的流程图。

本发明针对回转体上色物的自动涂色装置及方法应用到回转体上色物的上色中，能实现回转体上色物的反求，在电脑端更改模型外表面的颜色，能根据二次修改后的回转体上色物三维模型得出需上色区域的位置坐标及所要用的颜料和用量，能精确修改回转体上色物表面的颜色，上色效率高，环境污染小。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种适用于回转体上色物自动涂色的装置，其特征在于，包括框架以及设置于框架上的回转体夹紧装置、喷笔移动装置、颜料挤压装置、换色装置和喷笔架移动装置，所述回转体夹紧装置用于夹紧上色物，所述喷笔移动装置带动喷笔在X、Y、Z三个轴向移动，所述喷笔架移动装置设置在喷笔移动装置的下方，喷笔架移动装置包括可在XY平面内滑动的喷笔架，喷笔架上设置有用于固定喷笔的放置位和用于接合喷笔移动装置的接口，喷笔活动钩挂在喷笔移动装置上，喷笔移动装置移动至与喷笔架的接口接合，同时喷笔从喷笔移动装置上脱落并被移交至放置位上，喷笔移动装置带动喷笔架滑动至换色装置下方，颜料挤压装置将换色装置内的颜料挤压至喷笔中；所述喷笔移动装置包括X轴电机滑台、Y轴电机滑台以及Z轴电机滑台，所述X轴电机滑台固定设置在框架上，X轴电机滑台上设置有可沿X轴方向往复移动的X轴滑块，所述X轴滑块与Y轴电机滑台固定连接成一体，所述Y轴电机滑台上设置有可沿Y轴方向往复移动的Y轴滑块，所述Y轴滑块与Z轴电机滑台固定连接成一体，所述Z轴电机滑台上设置有可沿Z轴方向往复移动的Z轴滑块；X轴电机滑台、Y轴电机滑台以及Z轴电机滑台均包括滑台电机和丝杠，X轴滑块、Y轴滑块以及Z轴滑块均通过转动的丝杠实现往复移动；所述Z轴滑块上设置有弯钩，所述喷笔的外壳上设置一竖向贯穿的孔，弯钩从下向上钩入至孔内，Z轴电机滑台上的丝杠的两侧平行设置有光轴，Z轴滑块的两端穿过光轴上下移动，所述接口为设置在喷笔架侧部的凹槽，所述凹槽收缩形成一个开口，光轴穿过开口后抵接至凹槽内接合，所述放置位包括呈相对设置的支撑杆和限位槽，支撑杆的上端设置有支撑凹口，喷笔一端放置在支撑凹口内，另一端嵌入至限位槽内；所述回转体夹紧装置包括上转盘、下转盘以及夹紧板，所述上转盘通过轴承座固定在夹紧板上，所述夹紧板活动连接在框架上，所述下转盘的底部连接有驱动其转动的驱动机构，夹紧板上下移动使得上转盘和下转盘之间的距离变大或变小；所述换色装置包括颜料转盘以及设置在颜料转盘周边的颜料针筒，颜料针筒内放置有不同的颜料或清洗液，所述颜料转盘连接有换色电机。

2.根据权利要求1所述的适用于回转体上色物自动涂色的装置，其特征在于：所述喷笔架移动装置还包括第一滑轨和第二滑轨，所述喷笔架包括第一喷笔架和第二喷笔架，所述第一喷笔架滑动设置在第一滑轨上，所述第二喷笔架滑动设置在第二滑轨上，所述第一滑轨和第二滑轨的两端部均滑动设置在第一光轴导轨和第二光轴导轨的滑块上，所述第一光轴导轨和第二光轴导轨垂直于第一滑轨和第二滑轨设置。

3.根据权利要求2所述的适用于回转体上色物自动涂色的装置，其特征在于：所述喷笔包括第一喷笔和第二喷笔，所述第一喷笔的底部连接有第一气管，所述第一气管上设置有第一电磁阀和第一节流阀，所述第二喷笔的底部连接有第二气管，所述第二气管上设置有第二电磁阀和第二节流阀，所述第一气管和第二气管通过三通接头连接气泵。

4.根据权利要求1所述的适用于回转体上色物自动涂色的装置，其特征在于：所述颜料挤压装置包括舵机、第一摇臂、第二摇臂、连杆以及压力杆，所述第一摇臂的一端连接在舵机上跟随转动，所述第一摇臂的另一端设置有驱动块，所述第二摇臂的中部设置有驱动槽，所述驱动块嵌入至驱动槽内，所述第二摇臂的一端与框架铰接，另一端与连杆铰接，压力杆的上端与连杆的另一端铰接，压力杆在竖直方向上下移动且压力杆的下端指向颜料针筒。

5.一种适用于回转体上色物自动涂色的方法，对权利要求1～4中任一项所述的适用于回转体上色物自动涂色的装置进行控制，其特征在于，包括以下步骤：

(1)用3d扫描仪得出回转体上色物的模型；

(2)在电脑端用三维模型软件修改模型表面的颜色；

(3)把所得的三维模型文件导入到控制自动涂色装置的软件中，处理和计算模型中的同一颜色区域的坐标和面积；

(4)通过回转体夹紧装置安装好回转体上色物；

(5)控制换色装置及颜料挤压装置给放置在喷笔架上的喷笔添加颜料或者通过清洗液进行清洗；

(6)控制喷笔移动装置将喷笔移动至上色区域，并通过控制调节电磁阀和节流阀，以满足喷涂要求，使喷笔根据模型同一颜色区域的坐标进行移动和上色；

(7)控制喷笔移动装置来移动喷笔至喷笔架处，放置喷笔，并把喷笔移动到换色装置正下方，更换另一只喷笔进行下一种颜色喷涂，直到上完物体表面的颜色。

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