CN203108704U - 一种模块化喷涂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高灵活度、高柔性、能够大范围移动的模块化喷涂装置，该装置自动化程度高，应用广泛，配合输漆系统可实现指定的喷涂作业。该喷涂装置包括行走机架单元和喷涂作业模块单元两个部分，上述的竖直导轨通过水平转盘安装在水平滑块上，一方面可以绕着转盘中心轴线自转，另一方面可随着水平滑块在水平导轨上往复移动。本实用新型喷涂装置通过水平导轨和竖直导轨的传动，大大增加了装置的运动范围，提高了其柔性度，且在运动空间内具有冗余自由度，提高了装置的灵活性，能实现对大多数待喷涂部件或整机的喷涂作业。此外该装置还具有易于制造，方便控制，容易实现模块化等特点。

Description

一种模块化喷涂装置

技术领域

本实用新型属于机械制造设计领域，具体涉及高灵活度、高柔性的模块化喷涂机器人。 

背景技术

到目前为止，喷涂机器人已成为市场上运用最多的工业机器人之一。作为世界范围内制造业的重要基地，中国对喷涂机器人的需求量也日益增大。机器人喷涂在国外是一项成熟的技术，已经有三十多年的研究和发展历史。随着喷涂机器人的技术不断创新，喷涂精度空前提高，在世界发达国家喷涂机器人得到了广泛的应用。著名的国外喷涂机器人厂家有瑞典的ABB、德国的Dürr(杜尔)与EISANMANN(艾森曼)、日本的安川，同时德国的KUKA公司、日本的FANUC公司以及美国的ADEPT公司均有生产喷涂机器人。同时还有很多小的生产企业生产和研发的静电粉末喷涂机器人，在喷涂机器人领域以及相关的喷涂技术领域都具有丰富的经验与技术。 

喷涂机器人在国内始于上世纪七十年代初，起初国内研究机构对喷涂机器人的研究大多基于对国外喷涂机器人的使用经验的基础上开展，研发周边技术和配套设施以利于更好的应用喷涂机器人。近年来由于国内机械制造业(汽车制造业，工程机械制造业等)的发展和需求，我国的许多汽车厂家和制造业公司也正在开发和研究适合自己的喷涂机器人。由此对喷涂机器人本体的创新研究和机构的原始创新，对拥有自主知识产权，提高产品竞争力显得尤为重要。 

随着国内汽车市场的蓬勃发展，汽车产量的大量提升，汽车制造业在国家的重点关注和支持下得到了长足的发展。汽车制造主要由冲压、焊装、涂装、总装四大工艺组成，涂装工艺涉及机械、电气、化工、环保等诸多科技技术，占四大工艺投资额40％以上，是汽车制造业的关键工艺。由此看出，喷涂是汽车制造中最主要的生产工艺之一，它不仅能够提高汽车产品的耐蚀性，延长汽车使用寿命，它还最直接地体现了汽车外表面颜色、光泽和亮度质量的优劣，是人们对汽车质量最直观的评价，所以它对汽车市场竞争力的有着最直接的影响。然而决定喷涂质量的最重要的因素是喷涂机器人。喷涂机器人的喷涂质量较人工喷涂和往复机喷涂的效果明显提高，喷涂效率高，喷涂表面质量稳定，工人劳动条件好， 能降低动力消耗，受到了几乎所有规模化企业的涂装线的青睐和广泛采用。喷涂机器人有如下优点： 

1.轨迹灵活，可完成车身内表面和外表面的喷涂任务，仿形喷涂轨迹精确，提高了涂膜的均匀性，降低过喷涂量和清洗溶剂的用量，提高材料的利用率，对环境保护也起到了一定的作用； 

2.柔性大，工作范围大，可现实多品种车型的混线生产，如轿车、旅行车、皮卡等车身混线生产； 

3.易操作和维护，可离线编程，大大缩短现场调试时间，模块化的设计可实现快速安装和更换元器件，极大地缩短维修时间； 

4.设备利用率高，往复式自动喷涂机利用率一般仅为40％-60％，而喷涂机器人的利用率可达90％-95％。 

然而，随着我国汽车工业的高速发展。对汽车产品产量和质量提出了更高的要求，现有自动喷涂机大多存在柔性较低、喷涂轨迹单一化、灵活性低、浪费油漆等缺点，已经不能适应当前汽车生产的柔性化的订单生产模式，严重制约了当前汽车工业的发展。由此，研发新的高灵活性，高柔度，高效率的喷涂机器人已显得尤为重要，对提高国家制造业水平有着深远意义。 

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决上述技术问题，以适应涂装生产线对喷涂机器人柔性化、灵活度和自动化水平的更高需求，实用新型了一种新的喷涂装置。 

根据本实用新型的模块化喷涂装置，其特征在于，该喷涂装置包括行走机架单元和喷涂作业模块单元两个部分，所述行走机架单元由水平转盘、水平滑块、水平导轨、竖直导轨和竖直滑块组成；其中所述喷涂作业模块单元的底盘安装在行走机架单元的竖直滑块上，且随着竖直滑块在竖直导轨上能够实现上下往复移动，同时喷涂作业模块单元能绕着自身底盘的中心轴线实现自转；所述竖直导轨通过水平转盘安装在水平滑块上，一方面绕着转盘中心轴线自转，另一方面随着水平滑块在水平导轨上往复移动；所述行走机架单元为喷涂作业模块单元提供了沿水平导轨和竖直导轨的两个移动自由度方向的大范围移动能力，并提供了沿着底盘中心轴线和水平转盘中心轴线的两个转动自由度方向的大范围转动能力。 

在本实用新型的一个特征中，喷涂作业模块单元包括底盘、固结雾化器的动平台、和连接底盘和动平台的多连杆支链组成；其中多连杆支链分别由第一主支链、第二主支链、和第三辅支链构成；第一主支链从底盘端到动平台端，依次为连接底盘和上主动连杆的第一驱动旋转副、上 主动连杆、连接上主动连杆和上随动连杆的第一旋转副、上随动连杆、连接上随动连杆和动平台的第二旋转副；第二主支链从底盘端到动平台端依次为，连接底盘和下主动连杆的第二驱动旋转副、下主动连杆、连接下主动连杆和下随动连杆的旋转副I、下随动连杆、连接下随动连杆和动平台的旋转副II；第三辅支链从底盘端到动平台端依次为，分别连接底盘和平行四边形构件I远杆以及连接底盘和平行四边形构件I近杆两个同轴线的辅旋转副、平行四边形构件I远杆、平行四边形构件I近杆，连接平行四边形构件I和中间导块的旋转副A、分别连接中间导块和平行四边形构件II远杆以及连接中间导块和平行四边形构件II近杆的旋转副B、平行四边形构件II远杆、平行四边形构件II近杆、连接平行四边形构件II和动平台的旋转副C构成。 

在本实用新型的一个特征中，上述第三辅支链中的中间导块和第二主支链中的下主动连杆通过旋转副A连接，此旋转副A与连接下主动连杆和下随动连杆的旋转副I同轴。 

在本实用新型的一个特征中，其中第一主支链、第二主支链、和第三辅支链的所有旋转副轴线均平行，其中第一主支链和第二主支链中的驱动旋转副为主动驱动副，其余旋转副均为被动副。 

根据本实用新型的喷涂装置的有益效果在于：通过水平导轨和竖直导轨的传动，大大增加了装置的运动范围，提高了其柔性度，且在运动空间内具有冗余自由度，提高了装置的灵活性，能实现对大多数待喷涂部件或整机的喷涂作业，应用场合广泛。此外该装置还具有易于制造，方便控制，喷涂作业单元结构紧凑，容易实现模块化等特点。 

附图说明

图1为本实用新型实施例的喷涂机器人整体示意图。 

图2为本实用新型实施例的喷涂作业模块单元示意图。 

图中：1-水平导轨、2-水平滑块、3-水平转盘、4-竖直导轨、5-竖直滑块、6-底盘、7-上主动连杆，8-上随动连杆、9-中间导块、10-下随动连杆、11-平行四边形构件II远杆、12-平行四边形构件II近杆、13-动平台、14-雾化器、15-平行四边形构件I远杆、16-下主动连杆、17-平行四边形构件I近杆。 

具体实施方式

本实用新型的喷涂装置结合附图及实施例详细说明如下： 

本实用新型的技术方案通过如图1和2所示的实施例进行例证。 

本喷涂装置包括行走机架单元和喷涂作业模块单元两个部分，喷涂作业模块的底盘6安装在行走机架单元的竖直滑块5上，且能够随着竖直 滑块5在竖直导轨4上实现上下往复移动，同时喷涂作业模块能绕着底盘6的中心轴线实现自转。 

上述的竖直导轨4通过水平转盘3安装在水平滑块2上，一方面可以绕着水平转盘3的中心轴线自转，另一方面可随着水平滑块2在水平导轨1上往复移动。由此可知，该行走机架单元为喷涂作业模块单元提供了沿水平导轨1和竖直导轨4的两个移动自由度方向的大范围移动能力，并提供了沿着底盘6中心轴线和水平转盘3中心轴线的两个转动自由度方向的大范围转动能力。 

上述的喷涂作业模块单元包括底盘6、固结雾化器14的动平台13、和连接底盘6和动平台13的多连杆支链组成。所述的多连杆支链共有三组，分别由第一主支链、第二主支链、和第三辅支链构成。其中，第一主支链从底盘6端到动平台13端，依次为连接底盘6和上主动连杆7的第一驱动旋转副、上主动连杆7、连接上主动连杆7和上随动连杆8的第一旋转副、上随动连杆8、连接上随动连杆8和动平台13的第二旋转副；第二主支链从底盘6端到动平台13端依次为，连接底盘6和下主动连杆16的第二驱动旋转副、下主动连杆16、连接下主动连杆16和下随动连杆10的旋转副I、下随动连杆10、连接下随动连杆10和动平台13的旋转副I I；第三辅支链从底盘6端到动平台13端依次为，两个同轴线的辅旋转副(分别连接底盘6和平行四边形构件I远杆15、以及底盘6和平行四边形构件I近杆17)，平行四边形构件I远杆15、平行四边形构件I近杆17，连接平行四边形构件I和中间导块9的旋转副A，旋转副B(分别连接中间导块9和平行四边形构件II远杆11、连接中间导块9和平行四边形构件II近杆12)，平行四边形构件II远杆11，平行四边形构件II近杆12，旋转副C(连接平行四边形构件II和动平台13)构成。上述第三辅支链中的中间导块9和第二主支链中的下主动连杆16通过旋转副A连接，此旋转副A与连接下主动连杆16和下随动连杆10的旋转副I同轴。 

三组支链中的所有旋转副轴线均平行，其中第一主支链和第二主支链中的驱动旋转副为主动驱动副，其余旋转副均为被动副。其中第一驱动旋转副优选为弧形结构，从而令动平台运动范围更大、更灵活。由此可知，喷涂作业模块单元中的第一主支链和第二主支链的作用在于控制固结雾化器14的动平台13的位置，其在支链平面内提供两个移动自由度。第三辅支链的作用在于控制动平台13的姿态，使其保持与底盘6的固定姿态角。 

本实用新型以一典型实施例进行了说明，但是可以理解，本领域的技术人员在不超出本实用新型范围的情况下，可对水平导轨和竖直导轨的相对位置关系进行变化，或将整个喷涂装置进行90°方位倒置等显而 易见的变化和修改，以用来适应不同形状和规格的待喷涂部件或整机的喷涂作业环境。 

Claims (4)

1.一种模块化喷涂装置，其特征在于，该喷涂装置包括行走机架单元和喷涂作业模块单元两个部分，所述行走机架单元由水平转盘、水平滑块、水平导轨、竖直导轨和竖直滑块组成；其中所述喷涂作业模块单元的底盘安装在行走机架单元的竖直滑块上，且随着竖直滑块在竖直导轨上能够实现上下往复移动，同时喷涂作业模块单元能绕着自身底盘的中心轴线实现自转；所述竖直导轨通过水平转盘安装在水平滑块上，一方面绕着转盘中心轴线自转，另一方面随着水平滑块在水平导轨上往复移动；所述行走机架单元为喷涂作业模块单元提供了沿水平导轨和竖直导轨的两个移动自由度方向的大范围移动能力，并提供了沿着底盘中心轴线和水平转盘中心轴线的两个转动自由度方向的大范围转动能力。 

2.根据权利要求1所述的喷涂装置，其特征在于，所述的喷涂作业模块单元包括底盘、固结雾化器的动平台、和连接底盘和动平台的多连杆支链组成；其中多连杆支链分别由第一主支链、第二主支链、和第三辅支链构成；第一主支链从底盘端到动平台端，依次为连接底盘和上主动连杆的第一驱动旋转副、上主动连杆、连接上主动连杆和上随动连杆的第一旋转副、上随动连杆、连接上随动连杆和动平台的第二旋转副；第二主支链从底盘端到动平台端依次为，连接底盘和下主动连杆的第二驱动旋转副、下主动连杆、连接下主动连杆和下随动连杆的旋转副I、下随动连杆、连接下随动连杆和动平台的旋转副I I；第三辅支链从底盘端到动平台端依次为，分别连接底盘和平行四边形构件I远杆以及连接底盘和平行四边形构件I近杆两个同轴线的辅旋转副、平行四边形构件I远杆、平行四边形构件I近杆，连接平行四边形构件I和中间导块的旋转副A、分别连接中间导块和平行四边形构件II远杆以及连接中间导块和平行四边形构件II近杆的旋转副B、平行四边形构件II远杆、平行四边形构件II近杆、连接平行四边形构件II和动平台的旋转副C构成。 

3.根据权利要求2所述的喷涂装置，其特征在于，上述第三辅支链中的中间导块和第二主支链中的下主动连杆通过旋转副A连接，此旋转副A与连接下主动连杆和下随动连杆的旋转副I同轴。 

4.根据上述权利要求2或3所述的喷涂装置，其特征在于，其中第一主支链、第二主支链、和第三辅支链的所有旋转副轴线均平行，其中第一主支链和第二主支链中的驱动旋转副为主动驱动副，其余旋转副均为被动副。 

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