CN112547371B - 一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及喷涂装置技术领域，尤其是一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置，针对现有技术中的智能化涂装设备还不够精细化、发展不够完善的问题，现提出如下方案，其包括安装箱、安装在安装箱一侧外壁上的机械臂、安装在机械臂上的三轴龙门式模组和安装在三轴龙门式模组上的换色阀和喷枪以及安装在安装箱外壁上的PLC控制装置和控制主机，所述换色阀与喷枪均安装在三轴龙门式模组的Z轴上，所述换色阀与喷枪的油漆入口之间通过管道连接。本发明结构合理，操作简单，不仅可以精细的对各种图案进行喷涂，而且可以使操作者远离危险的工作环境，喷涂质量也比人工喷涂更加的稳定，此外，还可以有效避免喷枪被颜料堵塞，易于推广使用。

Description

一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置
技术领域
本发明涉及喷涂装置领域，尤其涉及一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置。
背景技术
目前行业内存在的喷涂方式主要是人工喷涂，往复机喷涂和智能化涂装三种模式。
人工喷涂虽然能够适应各种工件和各种喷涂方式，但是对工人技术要求高，难以保持稳定的成品质量，而且容易引发职业病；往复机喷涂对于结构简单的工件表面喷涂很快，但是对于比较复杂的工件部位还是需要人工补喷，其主要优势是对于形状简单的工件，喷涂速度快、质量稳定；智能化涂装是目前的发展趋势。智能化涂装代表性设备则是喷涂机器人，既能够解决人工喷涂的质量不稳定问题，又能够解决往复机对于复杂形状的无能为力的问题。
目前智能化涂装技术发展较慢，国内应用较多的还是往复机加人工补喷。当下的智能化涂装设备还不够精细化、发展不够完善，为此，本方案提出了一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置。
发明内容
本发明提出的一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置，解决了现有技术中的智能化涂装设备还不够精细化、发展不够完善的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置，包括安装箱、安装在安装箱一侧外壁上的机械臂、安装在机械臂上的三轴龙门式模组和安装在三轴龙门式模组上的换色阀和喷枪以及安装在安装箱外壁上的PLC控制装置和控制主机，所述换色阀与喷枪均安装在三轴龙门式模组的Z轴上，所述换色阀与喷枪的油漆入口之间通过管道连接，所述安装箱的另一侧外壁上开设有放置槽和安装槽，放置槽的顶部通过两个电动伸缩杆固定有升降板，升降板的顶部安装有多个供料泵，多个供料泵的进料口均固定有一端延伸至升降板下方的进料管，多个供料泵的出料口均固定有输料管，多个输料管的另一端均与换色阀固定连接，所述升降板的下方转动安装有多个搅拌桨，所述放置槽的底部转动安装有多个放置板，多个放置板的顶部均固定有搅拌桶和清洗桶，多个搅拌桨分别延伸至多个搅拌桶的内部，多个进料管位于升降板下方的一端分别延伸至多个搅拌桶的内部；
所述安装槽位于放置槽的下方，安装槽的底部转动安装有多个转轴，多个转轴的顶部分别与多个放置板的底部中心固定连接，所述安装槽的内部安装有用于带动多个转轴转动的传动装置。
优选的，所述升降板的顶部安装有多个用于带动多个搅拌桨转动的电机，多个电机的输出轴分别与多个搅拌桨的顶部传动连接。
优选的，所述放置板的顶部固定有两个限位框，两个限位框的外圈均螺纹连接有固定螺栓，同一放置板顶部的搅拌桶和清洗桶分别放置在两个限位框的内侧，两个固定螺栓的一端分别抵接在搅拌桶的外壁和清洗桶的外壁上。
优选的，所述传动装置包括分别套接在多个转轴外部的齿轮、安装在安装腔一侧内壁上的伸缩装置和安装在伸缩装置身长端的齿条，所述齿条位于多个齿轮的一侧与多个齿轮相啮合。
优选的，所述伸缩装置为电动推杆。
优选的，所述喷枪为schütze GZ GSLV系列喷枪，口径为0.2mm、最大点喷频率为350Hz。
优选的，所述PLC控制装置的型号为西门子1511T运动控制型，机械臂为川崎机械臂。
优选的，所述控制主机包括显示屏，且控制主机中安装有图像分析软件、Kcong离线编程软件、博途PLC编程软件。
本发明的有益效果：
1、通过离线编程，不需要反复示教，也排除了靠肉眼示教带来的距离不统一等影响喷涂效果的问题；可以减少机器人停机时间，机器人生产时也可以编程；编程者可以远离危险的工作环境；编程软件可以对程序进行优化、也能检测包括碰撞、超程、奇异点等问题。
2、通过图像分析软件可以更加精确分析出喷涂轨迹、换色时机等，结合Kcong，可以快速生成AS语言。
3、高速、细口径喷枪可以保证点喷的大小，提升点喷精度和图像分辨率。
4、机械臂携带三轴龙门式模组，而喷枪安装在三轴龙门式模组上，可以在机械臂可动作范围内，使得喷枪可以在三维空间内移动，从而适应各种喷涂面，灵活便捷，适用工件比往复机更为广泛，喷涂质量比人工喷涂更为稳定，对工人技术要求也大大降低。
5、换色阀、多个搅拌桶和多个供料泵之间的配合，可以应对各种颜色各种图案的喷涂需求。
6、通过清洗桶的设置可以可以快速清理喷头，防止颜料因为水分挥发等各种原因导致的喷枪堵塞，而通过放置板、转轴和传动装置之间的配合，可以在喷涂结束后方便的将搅拌桶与清洗桶之间调换位置，从而可以快速清理喷头。
本发明结构合理，操作简单，不仅可以精细的对各种图案进行喷涂，而且可以使操作者远离危险的工作环境，喷涂质量也比人工喷涂更加的稳定，此外，还可以有效避免喷枪被颜料堵塞，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明的正视图。
图2为本发明的左视剖视图。
图3为本发明的放置板的俯视图。
图中标号：1安装箱、2PLC控制装置、3输料管、4机械臂、5喷枪、6换色阀、7放置槽、8电动伸缩杆、9供料泵、10电机、11升降板、12搅拌桨、13搅拌桶、14固定螺栓、15限位框、16放置板、17转轴、18安装槽、19伸缩装置、20齿轮、21齿条、22进料管、23清洗桶、24控制主机、25三轴龙门式模组。
具体实施方式
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。
参照图1-3，一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置，包括安装箱1、安装在安装箱1一侧外壁上的机械臂4、安装在机械臂4上的三轴龙门式模组25和安装在三轴龙门式模组25上的换色阀6和喷枪5以及安装在安装箱1外壁上的PLC控制装置2和控制主机24，所述换色阀6与喷枪5均安装在三轴龙门式模组25的Z轴上，机械臂4携带三轴龙门式模组25，而喷枪5安装在三轴龙门式模组25上，可以在机械臂4可动作范围内，使得喷枪5可以在三维空间内移动，从而适应各种喷涂面，灵活便捷，PLC控制器2的型号为西门子1511T运动控制型，机械臂4为川崎机械臂，控制主机24包括显示屏，且控制主机4中安装有图像分析软件、Kcong离线编程软件、博途PLC编程软件，喷枪5为schütze GZ GSLV系列喷枪，口径为0.2mm、最大点喷频率为350Hz，由于使用的喷枪5口径为0.2mm，在调节好喷枪5喷射模式和点喷距离后，实际上喷出的油漆点径可以在0,5mm以下，PLC控制装置2主要负责在运动中配合时机需要对喷枪5的点喷频率的调整，机械臂4根据Kcong仿真通过的代码，可以灵活的在机械臂4动作允许的范围内，对三维空间内的曲面行进仿形轨迹，以求达到最好的喷涂效果，根据Kcong仿真的结果，机械臂4可以输出给PLC控制装置2点喷的频率、点喷的启停，来控制各位置出漆量的多少，以提升喷涂质量，喷涂时，首先通过图像分析软件得到需要喷涂的图案的喷涂轨迹、换色时机等数据，然后，通过Kcong进行机器人行进轨迹的离线编程确定机器人的动作，之后再把仿真之后符合动作预期的程序导入机器臂；
换色阀6与喷枪5的油漆入口之间通过管道连接，安装箱2的另一侧外壁上开设有放置槽7和安装槽18，放置槽7的顶部通过两个电动伸缩杆8固定有升降板11，电动伸缩杆8的伸长端朝下，且电动伸缩杆8与控制主机24电性连接，升降板11的顶部安装有多个供料泵9，多个供料泵9的进料口均固定有一端延伸至升降板11下方的进料管22，多个供料泵9的出料口均固定有输料管3，多个输料管3的另一端均与换色阀6固定连接，升降板11的下方转动安装有多个搅拌桨12，放置槽7的底部转动安装有多个放置板16，多个放置板16的顶部均固定有搅拌桶13和清洗桶23，多个搅拌桨12分别延伸至多个搅拌桶13的内部，多个进料管22位于升降板11下方的一端分别延伸至多个搅拌桶13的内部，且进料管22位于搅拌桶13内部的一端与搅拌桶13的底部接近，进料管22与搅拌桨12之间互不干扰，升降板11的顶部安装有多个用于带动多个搅拌桨12转动的电机9，多个电机9的输出轴分别与多个搅拌桨12的顶部传动连接，搅拌桨12的设置用于对搅拌桶13内的油漆进行搅拌，防止油漆静置时间过长发生沉淀或者结块；
放置板16的顶部固定有两个限位框15，两个限位框15的外圈均螺纹连接有固定螺栓14，同一放置板16顶部的搅拌桶13和清洗桶23分别放置在两个限位框15的内侧，两个固定螺栓14的一端分别抵接在搅拌桶13的外壁和清洗桶23的外壁上，通过限位框15和固定螺栓14的设置可以方便的将搅拌桶13和清洗桶23安装在放置板16的顶部；
安装槽18位于放置槽7的下方，安装槽18的底部转动安装有多个转轴17，多个转轴17的顶部分别与多个放置板16的底部中心固定连接，安装槽18的内部安装有用于带动多个转轴17转动的传动装置，传动装置包括分别套接在多个转轴17外部的齿轮20、安装在安装腔18一侧内壁上的伸缩装置19和安装在伸缩装置身长端的齿条21，齿条21位于多个齿轮20的一侧与多个齿轮20相啮合，，伸缩装置19为电动推杆，通过电动推杆的伸缩来带动齿条21移动，从而可以同时带动多个齿轮20转动，进而可以使多个放置板16同时转动，进而可以调换清洗桶23与搅拌桶13的位置，从而可以快速清理喷枪5，防止颜料因为水分挥发等各种原因导致的喷枪5堵塞。
工作原理：工作时，首先将需要用到油漆分别倒入在不同的搅拌桶13的内部，然后通过图像分析软件得到需要喷涂的图案的喷涂轨迹、换色时机等数据，然后，通过Kcong进行机机械臂行进轨迹的离线编程确定机器人的动作，之后再把仿真之后符合动作预期的程序导入机械臂中，接着将喷枪的喷射模式和点喷距离调节好后，开始通过控制主机控制机械臂4、换色阀6、喷枪5和多个供料泵9按设定好的程序进行工作，从而完成对产品的喷涂，在喷涂的过程中可以通过PLC控制装置对点喷的频率进行调整；
喷涂结束后，在控制主机24的控制下，两个第一电动伸缩杆5收缩，从而带动升降板11上升，从而使得多个搅拌桨12和多个进料管22均升高到搅拌桶13的上方，然后伸缩装置伸长带动齿条21移动，齿条21移动带动多个齿轮20同步转动，从而使得多个转轴17带动放置板16同步转动，齿轮20转动180度后，伸缩装置停止伸长，这时放置板16顶部的搅拌桶13和清洗桶23的位置调换过来，接着再启动两个电动伸缩杆伸长，从而将多个搅拌桨12和多个进料管22伸进清洗桶23的内部，然后在控制主机24的控制下，多个电机9和多个供料泵9均启动，从而可以将搅拌桨12上的油漆清洗赶紧，也可以将换色阀6、输料管3和喷枪5中残留的油漆清洗掉。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置，包括安装箱(1)、安装在安装箱(1)一侧外壁上的机械臂(4)、安装在机械臂(4)上的三轴龙门式模组(25)和安装在三轴龙门式模组(25)上的换色阀(6)和喷枪(5)以及安装在安装箱(1)外壁上的PLC控制装置(2)和控制主机(24)，其特征在于，所述换色阀(6)与喷枪(5)均安装在三轴龙门式模组(25)的Z轴上，所述换色阀(6)与喷枪(5)的油漆入口之间通过管道连接，所述安装箱(1)的另一侧外壁上开设有放置槽(7)和安装槽(18)，放置槽(7)的顶部通过两个电动伸缩杆(8)固定有升降板(11)，升降板(11)的顶部安装有多个供料泵(9)，多个供料泵(9)的进料口均固定有一端延伸至升降板(11)下方的进料管(22)，多个供料泵(9)的出料口均固定有输料管(3)，多个输料管(3)的另一端均与换色阀(6)固定连接，所述升降板(11)的下方转动安装有多个搅拌桨(12)，所述放置槽(7)的底部转动安装有多个放置板(16)，多个放置板(16)的顶部均固定有搅拌桶(13)和清洗桶(23)，多个搅拌桨(12)分别延伸至多个搅拌桶(13)的内部，多个进料管(22)位于升降板(11)下方的一端分别延伸至多个搅拌桶(13)的内部；
所述安装槽(18)位于放置槽(7)的下方，安装槽(18)的底部转动安装有多个转轴(17)，多个转轴(17)的顶部分别与多个放置板(16)的底部中心固定连接，所述安装槽(18)的内部安装有用于带动多个转轴(17)转动的传动装置。
2.根据权利要求1所述的一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置，其特征在于，所述升降板(11)的顶部安装有多个用于带动多个搅拌桨(12)转动的电机(9)，多个电机(9)的输出轴分别与多个搅拌桨(12)的顶部传动连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置，其特征在于，所述放置板(16)的顶部固定有两个限位框(15)，两个限位框(15)的外圈均螺纹连接有固定螺栓(14)，同一放置板(16)顶部的搅拌桶(13)和清洗桶(23)分别放置在两个限位框(15)的内侧，两个固定螺栓(14)的一端分别抵接在搅拌桶(13)的外壁和清洗桶(23)的外壁上。
4.根据权利要求1所述的一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置，其特征在于，所述传动装置包括分别套接在多个转轴(17)外部的齿轮(20)、安装在安装腔(18)一侧内壁上的伸缩装置(19)和安装在伸缩装置身长端的齿条(21)，所述齿条(21)位于多个齿轮(20)的一侧与多个齿轮(20)相啮合。
5.根据权利要求4所述的一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置，其特征在于，所述伸缩装置(19)为电动推杆。
6.根据权利要求1所述的一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置，其特征在于，所述喷枪(5)口径为0.2mm、最大点喷频率为350Hz。
7.根据权利要求1所述的一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置，其特征在于，所述PLC控制装置(2)的型号为1511T运动控制型。
8.根据权利要求1所述的一种基于多自由度末端执行器的精细喷涂装置，其特征在于，所述控制主机(24)包括显示屏，且控制主机(4)中安装有图像分析软件、Kcong离线编程软件、PLC编程软件。
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