CN111691647A - 一种建筑机械用喷涂装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑机械，尤其为一种建筑机械用喷涂装置及其使用方法，包括喷涂机器人，所述喷涂机器人所述喷涂机器人为多轴机器人，所述喷涂机器人上安装有用于装料的装料机构，所述喷涂机器人的手腕处安装涂覆机构，所述装料机构为所述涂覆机构提供喷涂料，所述涂覆机构作用于墙壁接缝处时可弯折为90°的两半结构，本发明通过机械代替人工，通过多轴机器人结合电机控制进行喷涂工作，不仅在室内的狭小范围内能够灵活地进行喷涂工作，并且相较于人工而言其效率和精度大大提高。

Description

一种建筑机械用喷涂装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种建筑机械，尤其是一种建筑机械用喷涂装置及其使用方法。

背景技术

近年来,城市市容环境整顿工作越来越引起人们的重视,作为城市面貌的建筑物外表面清理和装饰工作已成为城市环境整顿的工作重点。建筑行业清洗喷涂主要运用于建筑装饰领域，喷涂介质多为涂料，建筑漆，腻子膏，防水防火涂料，沥青漆，建筑工程防腐漆等，传统的高层建筑物清洗喷涂工作均是由工人高空作业,作业环境差、劳动强度高、工作效率低,清洗价格高。研制开发取代这种低效率、高风险的人工喷涂方式的高层建筑物喷涂机器人一方面可以大幅度地降低喷涂的价格,另一方面也可以提高喷涂工作效率,减轻喷涂工人的劳动量，但是喷涂机器人如何能够可行地在室内装修中做到高效喷涂，一直是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的是通过提出一种建筑机械用喷涂装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的缺陷。

本发明的一个目的在于提供一种建筑机械用喷涂装置：包括喷涂机器人，所述喷涂机器人所述喷涂机器人为多轴机器人，所述喷涂机器人上安装有用于装料的装料机构，所述喷涂机器人的手腕处安装涂覆机构，所述装料机构为所述涂覆机构提供喷涂料，所述涂覆机构作用于墙壁接缝处时可弯折为90°的两半结构。

作为本发明的一种优选技术方案：所述喷涂机器人至少包括机器人底座和可转动设置于机器人底座上的转座，所述转座上安装有大臂，所述大臂的一端通过大臂下关节与所述转座铰接，所述大臂上安装有小臂，且所述大臂的另一端通过大臂上关节与所述小臂纵向铰接，所述小臂的一端通过小臂下关节与所述大臂横向铰接，所述小臂的另一端安装有前爪。

作为本发明的一种优选技术方案：所述转座上安装有用于驱动转座转动的转座电机，所述大臂下关节上安装有用于驱动大臂下关节转动的大臂下关节电机，所述大臂上关节上安装有用于驱动大臂上关节转动的大臂上关节电机，所述小臂下关节上安装有用于驱动小臂下关节转动的小臂下关节电机，在所述转座上还安装有用于保持大臂平衡的平衡缸。

作为本发明的一种优选技术方案：所述装料机构包括安装在机器人底座一侧的底盘，所述底盘上安装有两个相互对称的支架，两个所述支架之间安装有装料桶。

作为本发明的一种优选技术方案：所述装料桶的两侧均设有装料桶轴承，所述支架为“L”形结构，其中一个所述支架的端部通过支架转轴与其中一个装料桶轴承可转动连接，另一个所述支架上安装有电机支架，所述电机支架内安装有装料桶电机，所述装料桶电机的输出轴与另一个所述装料桶轴承同轴连接带动装料桶转动。

作为本发明的一种优选技术方案：所述装料桶的底部开设有出料口，且所述出料口连接有输料软管，所述前爪内可转动地安装有负压泵，所述负压泵的进料口与所述输料软管的末端连接。

作为本发明的一种优选技术方案：所述涂覆机构包括设置于所述负压泵前端的第一半圆板和第二半圆板，所述第一半圆板和第二半圆板组成一个圆形板体结构，在所述第一半圆板和第二半圆板上均开设有若干涂覆孔，所述负压泵的出料口连接有主管，所述主管的末端分为若干个支管，且各个支管分别与各个所述涂覆孔连接。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第一半圆板的背面设有第一凸块，所述第二半圆板的背面设有第二凸块，所述第一凸块与所述第二凸块之间通过中轴可转动连接，所述中轴上套设有扭转弹簧，且所述扭转弹簧的两个力臂分别贴合在所述第一半圆板和第二半圆板的背面。

作为本发明的一种优选技术方案：所述支管的内壁上填充有多股弹性好的金属条。

本发明的另一个目的在于提供一种建筑机械用喷涂装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：通过平板车或其他推车将运输到指定地点，使其位于需要喷涂的墙壁旁；

步骤2：将装料桶内装满；

步骤3：通过计算机控制或设定好的程序控制转座电机、大臂下关节电机、大臂上关节电机、小臂下关节电机和负压泵工作，使转座、大臂、小臂转动控制涂覆机构在墙壁上喷涂粉料并抹匀；

步骤4：涂覆机构接触到墙壁接缝处时，第一半圆板和第二半圆板后方的扭转弹簧受力扭转蓄力，使第一半圆板和第二半圆板向后弯折为90°涂料，离开接缝处时扭转弹簧回弹使第一半圆板和第二半圆板回位；

步骤5；喷涂完毕后开启装料桶电机，带动装料桶转动90°，用水管放水对装料桶内残存的喷涂料进行冲洗。

1、本发明通过机械代替人工，通过多轴机器人结合电机控制进行喷涂工作，不仅在室内的狭小范围内能够灵活地进行喷涂工作，并且相较于人工而言其效率和精度大大提高。

2、本发明通过装料机构对喷涂进行持续稳定地供料，保证喷涂料的稳定供应，不需要工人持续运输喷涂料，节约了人工的同时保证工作效率，同时装料机构的装料桶能够转动使其开口朝前，保证后续维护和清洗的方便。

3、本发明通过涂覆机构进行涂覆，保证涂覆平整，并且通过涂覆机构两个可弯折90°的设计，使其在接触到墙壁接缝时能够自动弯折，保证对墙壁接缝处平整，高精度地喷涂工作。

附图说明

图1为本发明优选实施例的整体结构示意图；

图2为本发明优选实施例中喷涂机器人的结构示意图；

图3为本发明优选实施例中装料机构的结构示意图；

图4为本发明优选实施例中装料机构的局部结构示意图；

图5为本发明优选实施例中装料机构装料桶转动90°的状态示意图；

图6为本发明优选实施例中涂覆机构的结构示意图；

图7为本发明优选实施例中涂覆机构的另一面结构示意图；

图8为本发明优选实施例中涂覆机构弯折状态示意图；

图9为本发明优选实施例中喷涂机器人硬件系统的整体结构示意图。

附图标号说明：

喷涂机器人1、机器人底座100、转座101、平衡缸102、大臂103、转座电机104、大臂下关节105、大臂下关节电机106、大臂上关节107、大臂上关节电机108、小臂下关节109、小臂下关节电机110、小臂111、前爪112、装料机构2、底盘200、装料桶201、支架202、支架转轴203、装料桶轴承204、输料软管205、负压泵206、电机支架207、装料桶电机208、涂覆机构3、第一半圆板300、第二半圆板301、支管302、涂覆孔303、第一凸块304、第二凸块305、中轴306、扭转弹簧307、主管308。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-2，本发明优选实施例提供了一种建筑机械用喷涂装置及其使用方法，包括喷涂机器人1，喷涂机器人1为多轴工业机器人，喷涂机器人1至少包括机器人底座100和可转动设置于机器人底座100上的转座101，转座101上安装有大臂103，大臂103的一端通过大臂下关节105与转座101铰接，大臂103上安装有小臂111，且大臂103的另一端通过大臂上关节107与小臂111纵向铰接，小臂111的一端通过小臂下关节109与大臂103横向铰接，小臂111的另一端安装有前爪112。转座101上安装有用于驱动转座101转动的转座电机104，大臂下关节105上安装有用于驱动大臂下关节105转动的大臂下关节电机106，大臂上关节107上安装有用于驱动大臂上关节107转动的大臂上关节电机108，小臂下关节109上安装有用于驱动小臂下关节109转动的小臂下关节电机110，在转座101上还安装有用于保持大臂103平衡的平衡缸102，本实施例中，喷涂机器人1内安装有主控系统，其各个关节的转座电机104、大臂下关节电机106、大臂上关节电机108和小臂下关节电机110均采用伺服电机，其主控选用松下A4数字式交流伺服电机驱动器，通过写入相应配置信号，该驱动器可工作在位置、速度及转矩三种控制模式下。针对该驱动器控制电机的特点，以“ARM主处理器+多FPGA 协处理器”为核心，嵌入式运动控制器具备以下功能：人机交互、位置控制模式脉冲输出、编码器信号处理、速度模式模拟量输出、驱动器控制模式配置I0 (基本I0)功能、扩展IO功能。硬件系统的整体结构体系如图9所示。ARM核心板为上位主处理器电路板，通过SPI高速串行接口总线与下位协处理器FPGA1和FPGA2进行数据交换。FPGA1负责各个关节电机伺服控制，输出数字量控制DAC，输出位置脉冲，接收编码器信号； FPGA2 负责电机驱动器控制模式配置I0信号的处理以及扩展I0信号的处理。

进一步的，如图3-5所示，为了保证喷涂料的稳定供应，发明人将装料机构2与喷涂机器人1结合为一体，保证喷涂料的持续供应，喷涂机器人1上安装有用于装料的装料机构2，装料机构2包括安装在机器人底座100一侧的底盘200，底盘200上安装有两个相互对称的支架202，两个支架202之间安装有装料桶201，考虑到装料桶201开口朝上难以进行后续的清洗，本实施例中做出如下设计，装料桶201的两侧均设有装料桶轴承204，支架202为“L”形结构，其中一个支架202的端部通过支架转轴203与其中一个装料桶轴承204可转动连接，另一个支架202上安装有电机支架207，电机支架207内安装有装料桶电机208，装料桶电机208的输出轴与另一个装料桶轴承204同轴连接带动装料桶201转动，装料桶201的底部开设有出料口，且出料口连接有输料软管205，前爪112内可转动地安装有负压泵206，负压泵206的进料口与输料软管205的末端连接，通过装料桶电机208能够带动装料桶201沿着两侧的支架202转动90°，使装料桶201的开口朝着侧方，方便使用人员通过水管和其他清洗用具对装料桶201的内部进行清洗。

其次，考虑到室内装修时，墙壁的接缝处处理喷涂料时易喷涂不均匀，发明人又做出如下改进，如图5-8所示，喷涂机器人1的手腕处安装涂覆机构3，装料机构2为涂覆机构3提供喷涂料，涂覆机构3作用于墙壁接缝处时可弯折为90°的两半结构，涂覆机构3包括设置于负压泵206前端的第一半圆板300和第二半圆板301，第一半圆板300和第二半圆板301组成一个圆形板体结构，在第一半圆板300和第二半圆板301上均开设有若干涂覆孔303，负压泵206的出料口连接有主管308，主管308的末端分为若干个支管302，且各个支管302分别与各个涂覆孔303连接，第一半圆板300的背面设有第一凸块304，第二半圆板301的背面设有第二凸块305，第一凸块304与第二凸块305之间通过中轴306可转动连接，中轴306上套设有扭转弹簧307，且扭转弹簧307的两个力臂分别贴合在第一半圆板300和第二半圆板301的背面，具体的，第一半圆板300和第二半圆板301可转动的最大角度为90°，保证与墙壁接缝处一致，在第一半圆板300和第二半圆板301组成的圆形板体结构接触到墙壁解封时，在机器人的推力下，第一半圆板300和第二半圆板301在中轴306的转动作用下，受力向后弯折，后方的扭转弹簧307受力扭转蓄力，使第一半圆板300和第二半圆板301向后弯折为90°同时负压泵206通过输料软管205从装料桶201中抽吸喷涂料，并从主管308到达各个支管302中，从第一半圆板300和第二半圆板301上的涂覆孔303中喷出进行喷涂。

为了保证支撑的可靠性，支管302的内壁上填充有多股弹性好的金属条，具体工艺如下：选用铍铜，通过车床加工成长22cm、宽0.7cm、厚0.2cm的铜条，内置直径为1.4cm的软管，将各个铜条均匀贴敷在软管的外圆周壁上，并通过胶水粘好，再采用高密度聚乙烯通过包塑工艺包覆在软管和铍铜条外部，包覆做成波纹管的外形状。如此一来，由于铍铜条的高弹性和韧性，使得在正常状态下各个支管302对第一半圆板300和第二半圆板301起着稳定支撑的作用，使其可以保持固定形态进行喷涂，同时接触墙壁时具有韧性。使其贴合性能更加，在第一半圆板300和第二半圆板301向后弯折时，各个支管302的韧性使其跟随者形变，并且离开墙壁接缝处时通过弹力回正第一半圆板300和第二半圆板301。

在具体使用时，使用者可根据如下步骤进行基本操作：

步骤1：通过平板车或其他推车将运输到指定地点，使其位于需要喷涂的墙壁旁；

步骤2：将装料桶201内装满喷涂料；

步骤3：通过计算机控制或设定好的程序控制转座电机104、大臂下关节电机106、大臂上关节电机108、小臂下关节电机110和负压泵206工作，使转座101、大臂103、小臂111转动控制涂覆机构3在墙壁上喷涂粉料并抹匀；

步骤4：涂覆机构3接触到墙壁接缝处时，第一半圆板300和第二半圆板301后方的扭转弹簧307受力扭转蓄力，使第一半圆板300和第二半圆板301向后弯折为90°涂料，离开接缝处时扭转弹簧307回弹使第一半圆板300和第二半圆板301回位；

步骤5；喷涂完毕后开启装料桶电机208，带动装料桶201转动90°，用水管放水对装料桶201内残存的喷涂料进行冲洗。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种建筑机械用喷涂装置，其特征在于，包括喷涂机器人（1），所述喷涂机器人（1）所述喷涂机器人（1）为多轴机器人，所述喷涂机器人（1）上安装有用于装料的装料机构（2），所述喷涂机器人（1）的手腕处安装涂覆机构（3），所述装料机构（2）为所述涂覆机构（3）提供喷涂料，所述涂覆机构（3）作用于墙壁接缝处时可弯折为90°的两半结构。

2.根据权利要求1所述的建筑机械用喷涂装置，其特征在于：所述喷涂机器人（1）至少包括机器人底座（100）和可转动设置于机器人底座（100）上的转座（101），所述转座（101）上安装有大臂（103），所述大臂（103）的一端通过大臂下关节（105）与所述转座（101）铰接，所述大臂（103）上安装有小臂（111），且所述大臂（103）的另一端通过大臂上关节（107）与所述小臂（111）纵向铰接，所述小臂（111）的一端通过小臂下关节（109）与所述大臂（103）横向铰接，所述小臂（111）的另一端安装有前爪（112）。

3.根据权利要求2所述的建筑机械用喷涂装置，其特征在于：所述转座（101）上安装有用于驱动转座（101）转动的转座电机（104），所述大臂下关节（105）上安装有用于驱动大臂下关节（105）转动的大臂下关节电机（106），所述大臂上关节（107）上安装有用于驱动大臂上关节（107）转动的大臂上关节电机（108），所述小臂下关节（109）上安装有用于驱动小臂下关节（109）转动的小臂下关节电机（110），在所述转座（101）上还安装有用于保持大臂（103）平衡的平衡缸（102）。

4.根据权利要求3所述的建筑机械用喷涂装置，其特征在于：所述装料机构（2）包括安装在机器人底座（100）一侧的底盘（200），所述底盘（200）上安装有两个相互对称的支架（202），两个所述支架（202）之间安装有装料桶（201）。

5.根据权利要求4所述的建筑机械用喷涂装置，其特征在于：所述装料桶（201）的两侧均设有装料桶轴承（204），所述支架（202）为“L”形结构，其中一个所述支架（202）的端部通过支架转轴（203）与其中一个装料桶轴承（204）可转动连接，另一个所述支架（202）上安装有电机支架（207），所述电机支架（207）内安装有装料桶电机（208），所述装料桶电机（208）的输出轴与另一个所述装料桶轴承（204）同轴连接带动装料桶（201）转动。

6.根据权利要求5所述的建筑机械用喷涂装置，其特征在于：所述装料桶（201）的底部开设有出料口，且所述出料口连接有输料软管（205），所述前爪（112）内可转动地安装有负压泵（206），所述负压泵（206）的进料口与所述输料软管（205）的末端连接。

7.根据权利要求6所述的建筑机械用喷涂装置，其特征在于：所述涂覆机构（3）包括设置于所述负压泵（206）前端的第一半圆板（300）和第二半圆板（301），所述第一半圆板（300）和第二半圆板（301）组成一个圆形板体结构，在所述第一半圆板（300）和第二半圆板（301）上均开设有若干涂覆孔（303），所述负压泵（206）的出料口连接有主管（308），所述主管（308）的末端分为若干个支管（302），且各个支管（302）分别与各个所述涂覆孔（303）连接。

8.根据权利要求7所述的建筑机械用喷涂装置，其特征在于：所述第一半圆板（300）的背面设有第一凸块（304），所述第二半圆板（301）的背面设有第二凸块（305），所述第一凸块（304）与所述第二凸块（305）之间通过中轴（306）可转动连接，所述中轴（306）上套设有扭转弹簧（307），且所述扭转弹簧（307）的两个力臂分别贴合在所述第一半圆板（300）和第二半圆板（301）的背面。

9.根据权利要求7所述的建筑机械用喷涂装置，其特征在于：所述支管（302）的内壁上填充有多股弹性好的金属条。

10.根据权利要求1所述的建筑机械用喷涂装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：通过平板车或其他推车将运输到指定地点，使其位于需要喷涂的墙壁旁；

步骤2：将装料桶（201）内装满；

步骤3：通过计算机控制或设定好的程序控制转座电机（104）、大臂下关节电机（106）、大臂上关节电机（108）、小臂下关节电机（110）和负压泵（206）工作，使转座（101）、大臂（103）、小臂（111）转动控制涂覆机构（3）在墙壁上喷涂粉料并抹匀；

步骤4：涂覆机构（3）接触到墙壁接缝处时，第一半圆板（300）和第二半圆板（301）后方的扭转弹簧（307）受力扭转蓄力，使第一半圆板（300）和第二半圆板（301）向后弯折为90°涂料，离开接缝处时扭转弹簧（307）回弹使第一半圆板（300）和第二半圆板（301）回位；

步骤5；喷涂完毕后开启装料桶电机（208），带动装料桶（201）转动90°，用水管放水对装料桶（201）内残存的喷涂料进行冲洗。

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