CN204685362U - 智能自动喷涂单元喷涂机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能自动喷涂单元喷涂机械手，包括本体(1)和喷头(3)，本体内部至少设有两个内通道(11)，本体外部设有数量与内通道相同、并分别与内通道连通的外通道(12)，内通道、外通道分别通过管路与控制阀组(5)的正压控制电磁阀、涂料控制电磁阀和负压控制电磁阀的输出端连接，本体上还设有模式识别传感器、位置传感器和距离传感器；喷头内对应内通道的位置设有与内通道连通的喷孔(31)。本智能自动喷涂单元喷涂机械手能够实现缩短喷涂路径、提高喷涂效率，同时降低喷涂室或喷涂房内空气污染程度，提高涂料废气的回收率，且能够实现智能化喷涂，自动化程度较高。

Description

智能自动喷涂单元喷涂机械手

技术领域

本实用新型涉及一种喷涂机械手，具体是一种适用于数字总线工厂喷涂工序的智能自动喷涂单元喷涂机械手，属于涂装设备技术装备领域。

背景技术

随着社会发展和人民生活水平的提高，市场对工业用品及生活制品的表面处理提出了越来越高的要求，喷涂一直作为制品表面处理的一种主要方法和手段，即是将涂料分散成雾状喷涂于被涂物表面，涂料形成黏附牢固、具有一定强度连续的固态薄膜，可阻止外界环境对制品表面的破坏、延长使用寿命，同时可以得到绚丽多彩的外观、美化环境，甚至可以根据不同的涂料提供如防霉、杀菌、耐高温、保温、绝缘、导电、防滑、防噪音等特殊功能，因此喷涂是产品的表面制造工艺中的一个重要环节。

喷涂质量是产品全面质量的重要方面之一，现有技术中纯手工操作已不多见，大型制造业多采用自动喷涂，自动喷涂是利用电器或机械原理(机械手或机器人)自动控制进行的一种喷涂方法，自动喷涂多采用工业控制计算机PLC程式控制和监控，自动喷涂生产线一般设置在密闭空间内，包括输送单元、除尘单元、喷涂单元、排气单元和烘烤单元，除尘单元、喷涂单元和烘烤单元隔段设置，各隔段内设有排气单元，运输单元贯穿整个自动喷涂生产线，工件或制品经除尘单元除尘后通过运输单元进入喷涂单元的喷涂室或喷涂房内喷涂，喷涂后进入烘烤单元烘干，再经运输单元成品输出，弥漫在各隔段内的包含有灰尘、雾状涂料废气的工业废气经排气单元排出。

现有的喷涂单元机械手存在以下缺陷：

1.喷涂单元机械手多采用单喷枪结构，喷涂面积受限，进而造成喷涂路径较长，喷涂效率不高；

2.喷涂单元机械手在喷涂过程中喷出的雾状涂料不能全部喷涂在工件或制品的表面，弥漫在喷涂室或喷涂房内的雾状涂料会黏附在墙壁、设备上，单纯通过设置在喷涂室或喷涂房内的排气单元进行涂料废气回收排出工作的涂料废气回收率不高，这些黏附在墙壁、设备上的涂料无法回收利用，浪费较严重，清理较困难，且喷涂室或喷涂房内空气污染严重，若设备出现故障或其他情况需人员进入时，需经排气单元排放一定时间后人员方可进入，造成时间的浪费、效率的降低；

3.喷涂单元机械手多采用工业控制计算机进行程序控制，喷涂路径和喷涂速度等数据均需依赖于程序的设定，无法实现智能化喷涂，因此每种工件或制品在喷涂前必须编制喷涂程序方能进行喷涂，操作较繁复，自动化程度不高。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种智能自动喷涂单元喷涂机械手，能够实现缩短喷涂路径、提高喷涂效率，同时降低喷涂室或喷涂房内空气污染程度，提高涂料废气的回收率，且能够实现智能化喷涂，自动化程度较高，适用于智能自动喷涂单元。

为了实现上述目的，本智能自动喷涂单元喷涂机械手包括本体和喷头；

所述的本体后端与机械臂的末节连接，前端与喷头后端连接，本体内部至少设有两个内通道，内通道分别通过管路与控制阀组的正压控制电磁阀、涂料控制电磁阀和负压控制电磁阀的输出端连接；本体外部设有数量与内通道相同、并分别与内通道连通的外通道，外通道分别通过管路与控制阀组的正压控制电磁阀、涂料控制电磁阀和负压控制电磁阀的输出端连接；本体上还设有面向喷头方向的模式识别传感器、位置传感器和距离传感器，模式识别传感器、位置传感器和距离传感器分别与电控装置的工业控制计算机电连接；

所述的喷头内对应内通道的位置设有与内通道连通的喷孔。

作为本实用新型的进一步改进方案，还包括旋转控制机构总成，所述的本体后端通过旋转控制机构总成与机械臂的末节连接，旋转控制机构总成至少包括一个A坐标旋转控制或B坐标旋转控制或C坐标旋转控制。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的本体前端通过快速连接机构与喷头后端连接。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的内通道在本体的横截面上呈同心圆结构的环形分布。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的外通道倾斜向喷头方向设置。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的喷头前端设置成内凹结构。

与现有技术相比，本智能自动喷涂单元喷涂机械手由于本体内部至少设有两个内通道，本体外部设置数量与内通道相同、并分别与内通道连通的外通道，控制阀组的正压控制电磁阀、涂料控制电磁阀和负压控制电磁阀的输出端分别通过管路与内通道和外通道连接，因此可以根据喷涂程序相应控制不同的多个内通道和外通道供出涂料、正压环境和负压环境，喷涂效率较高，喷涂过程中，正压气体将涂料带出成雾状喷出，同时负压环境吸收喷射在工件或制品上后反弹的雾状涂料，因此涂料废气大部分经负压环境回收，涂料废气回收率相对较高，浪费较少；弥漫在喷涂室或喷涂房内的雾状涂料相对较少，喷涂室或喷涂房内空气污染相对较小，需人员进入时，不需经排气单元排放很长时间，维护效率较高；由于本体上设有面向喷头方向的模式识别传感器、位置传感器和距离传感器，因此在喷涂作业前可对工件或制品进行识别及定位，便于工业控制计算机对工件或制品的形状、尺寸、位置等信息进行判断，是否进行调用数据库中已存在的数据进行自动喷涂，还是在数据库中寻找类似结构的既有工件或制品信息，进行排列组合自动生成最优喷涂路径及喷孔控制数据信息进行自动喷涂，智能化程度较高，适用于智能自动喷涂单元。

附图说明

图1是本实用新型的三维结构示意图；

图2是本实用新型的剖视结构示意图；

图3是本实用新型安装在智能自动喷涂单元上时的三维结构示意图。

图中：1、本体，11、内通道，12、外通道，13、快速连接机构，2、旋转控制机构总成，3、喷头，31、喷孔，4、机械臂，5、控制阀组，6、电控装置，7、运输单元，8、工件或制品。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明(以下描述以左右水平方向为X坐标，以前后水平方向为Y坐标，以竖直方向为Z坐标，以沿X坐标轴线为旋转轴旋转的方向为A坐标，以沿Y坐标轴线为旋转轴旋转的方向为B坐标，以沿Z坐标轴线为旋转轴旋转的方向为C坐标)。

如图3所示，本智能自动喷涂单元喷涂机械手是智能自动喷涂单元的一部分，智能自动喷涂单元还包括机械臂4、控制阀组5和电控装置6，机械臂4固定安装在地面上，包括至少一个X坐标驱动机构或Y坐标驱动机构或Z坐标驱动机构；控制阀组5包括正压控制电磁阀、涂料控制电磁阀和负压控制电磁阀，正压控制电磁阀的输入端与正压源连接，涂料控制电磁阀的输入端与涂料供给机构连接，负压控制电磁阀的输入端与负压源连结，负压源与回收机构连接；电控装置6包括工业控制计算机、电源回路、喷头位置控制回路、模式识别回路、分析规划喷涂参数回路、喷涂控制回路、气路控制回路等，工业控制计算机分别与控制阀组5的正压控制电磁阀、涂料控制电磁阀和负压控制电磁阀电连接，工业控制计算机分别与机械臂4的X坐标驱动机构或Y坐标驱动机构或Z坐标驱动机构电连接。

如图1、图2所示，本智能自动喷涂单元喷涂机械手包括本体1和喷头3。

所述的本体1后端与机械臂4的末节连接，前端与喷头3后端连接，本体1内部至少设有两个内通道11，内通道11分别通过管路与控制阀组5的正压控制电磁阀、涂料控制电磁阀和负压控制电磁阀的输出端连接；

本体1外部设有数量与内通道11相同、并分别与内通道11连通的外通道12，外通道12分别通过管路与控制阀组5的正压控制电磁阀、涂料控制电磁阀和负压控制电磁阀的输出端连接；

本体1上还设有面向喷头3方向的模式识别传感器、位置传感器和距离传感器，模式识别传感器、位置传感器和距离传感器分别与电控装置6的工业控制计算机电连接。

所述的喷头3内对应内通道11的位置设有与内通道11连通的喷孔31。

本智能自动喷涂单元喷涂机械手的工作原理：通过本体1上的模式识别传感器、位置传感器和距离传感器反馈，工业控制计算机控制机械臂4动作使本智能自动喷涂单元喷涂机械手移动至程序设定的坐标基准点，控制阀组5的正压控制电磁阀、涂料控制电磁阀和负压控制电磁阀根据喷涂程序相应打开，内通道11和外通道12内即相应供出涂料、正压环境和负压环境，然后工业控制计算机控制机械臂4动作使本智能自动喷涂单元喷涂机械手按照程序设定的喷涂路径移动对工件或制品8进行喷涂，喷涂过程中，正压气体将涂料带出呈雾状喷出，同时负压环境吸收喷射在工件或制品8上后反弹的雾状涂料，喷涂路径终了时即完成工件或制品8的喷涂。

如图3所示，智能自动喷涂单元的机械臂4设置在运输单元7附近，系统未启动时(即零位置时)，机械臂4定位，本智能自动喷涂单元喷涂机械手的喷头3位于面向运输单元7的零位置停滞状态；当运输单元7的输送带或可旋转的定位输送挂钩载着待喷涂的工件或制品8按照既定程序停靠在机械臂4附近的设定停放工位后，智能自动喷涂单元的电源回路启动开始工作，工业控制计算机发出指令使喷头位置控制回路和模式识别回路开始工作，工业控制计算机控制X坐标驱动机构或Y坐标驱动机构或Z坐标驱动机构动作，机械臂4按照预定程序及计算坐标移动动作，本体1上的模式识别传感器即反馈工件或制品8的形状、尺寸、位置等信息给工业控制计算机，分析规划喷涂参数回路工作，工业控制计算机进行规划喷涂路径的起点、终点坐标值和对应内通道11、外通道12需要打开的控制阀组5的各个具体阀杆及阀杆打开大小、喷孔31至工件或制品8表面的距离及喷涂角度等信息，并存储相关信息；然后工业控制计算机控制X坐标驱动机构或Y坐标驱动机构或Z坐标驱动机构动作使喷头3位于程序设定的起点坐标位置；喷涂控制回路和气路控制回路开始工作，工业控制计算机根据喷涂程序设定控制控制阀组5的正压控制电磁阀、涂料控制电磁阀和负压控制电磁阀相应打开，内通道11和外通道12内即相应供出涂料、正压环境和负压环境，然后工业控制计算机根据规划设定的喷孔31至工件或制品8表面的距离及喷涂角度等信息、距离传感器反馈的距离信息和位置传感器反馈的角度位置信息调整喷头3至设定位置，然后工业控制计算机控制机械臂4动作使喷头3按照程序设定的喷涂路径移动对工件或制品8进行喷涂；至程序设定的终点坐标位置时，即完成工件或制品8的喷涂，喷头3回到零位置，运输单元7接到指令载着已完成喷涂工序的工件或制品8向下道工序流转。

为了进一步增加自动喷涂的适用范围，作为本实用新型的改进方案，本智能自动喷涂单元喷涂机械手还包括旋转控制机构总成2，所述的本体1后端通过旋转控制机构总成2与机械臂4的末节连接，旋转控制机构总成2至少包括一个A坐标旋转控制或B坐标旋转控制或C坐标旋转控制，旋转控制机构总成2可以控制本体1在A坐标系和/或B坐标系和/或C坐标系内360°自由旋转和定位，可以实现喷涂装置2在四坐标系或五坐标系或六坐标系内的自动喷涂。

喷头3若堵塞严重，势必影响正常的喷涂工作，为了便于快速更换喷头3、防止因喷头3的喷孔31严重堵塞影响正常喷涂，且为了根据不同的喷涂要求更换不同喷孔尺寸的喷头，作为本实用新型的进一步改进方案，如图2所示，所述的本体1前端通过如液压锁紧等带有自锁定位机构的快速连接机构13与喷头3后端连接，当智能自动喷涂单元的工业控制计算机调用数据库中的工件或制品8信息需使用其他喷孔尺寸的喷头时，或者喷头清洗回路始终循环工作至设定次数(如三次)后传感器依然反馈压力超标时，则电控装置6的喷头更换回路、本体1上的模式识别传感器、位置传感器和距离传感器同时开始工作，工业控制计算机控制机械臂4和旋转控制机构总成2动作使喷头3移动到喷头定位架的设定位置并架设在喷头定位架上后，工业控制计算机控制快速连接机构13张开，连接在喷涂装置2前端的喷头3即稳固架设在喷头定位架上，然后工业控制计算机控制机械臂4和旋转控制机构总成2动作使喷涂装置2前端定位于需更换的喷头后端，需更换的喷头套入喷涂装置2前端后，工业控制计算机控制快速连接机构13锁紧，需更换的喷头即稳固与喷涂装置2前端连接，系统回到零位置，实现喷头3自动更换。

不同的工件或制品8的大小及喷涂面要求不同会造成喷涂的宽度及路径等均不相同，为了增加本智能自动喷涂单元喷涂机械手的通用性，能够根据不同的工件或制品8保证不同的喷涂效果，且能够缩短喷涂路径、提高喷涂效率，作为本实用新型的进一步改进方案，所述的内通道11在本体1的横截面上呈同心圆结构的环形分布，根据不同的工件或制品8的喷涂要求及喷涂路径要求，可以使不同位置的内通道11喷射出雾状涂料或不同位置形成负压环境，更便于喷涂和回收雾状涂料，同时可以缩短喷涂路径、提高喷涂效率。

为了进一步保证雾化效果，作为本实用新型的改进方案，如图2所示，所述的外通道12倾斜向喷头3设置，不论正压气体是自内通道11内喷出冲击外通道12内的涂料，还是自外通道12内喷出冲击内通道11内的涂料，均可以保证雾化效果。

为了进一步保证雾状涂料的回收效果，作为本实用新型的改进方案，如图3所示，所述的喷头3前端设置成内凹结构，喷涂过程中可控制位于喷头3的内凹结构顶端的喷孔31作为负压吸气孔，内凹结构底端的喷孔31作为涂料喷雾孔，喷射在工件或制品8上后反弹的雾状涂料更接近负压吸气孔，雾状涂料的回收效果更好。

本智能自动喷涂单元喷涂机械手由于本体1内部至少设有两个内通道11，本体1外部设置数量与内通道11相同、并分别与内通道11连通的外通道12，控制阀组5的正压控制电磁阀、涂料控制电磁阀和负压控制电磁阀的输出端分别通过管路与内通道11和外通道12连接，因此可以根据喷涂程序相应控制不同的多个内通道11和外通道12供出涂料、正压环境和负压环境，喷涂效率较高，喷涂过程中，正压气体将涂料带出成雾状喷出，同时负压环境吸收喷射在工件或制品8上后反弹的雾状涂料，因此涂料废气大部分经负压环境回收，涂料废气回收率相对较高，浪费较少；弥漫在喷涂室或喷涂房内的雾状涂料相对较少，喷涂室或喷涂房内空气污染相对较小，需人员进入时，不需经排气单元排放很长时间，维护效率较高；由于本体1上设有面向喷头3方向的模式识别传感器、位置传感器和距离传感器，因此在喷涂作业前可对工件或制品8进行识别及定位，便于工业控制计算机对工件或制品8的形状、尺寸、位置等信息进行判断，是否进行调用数据库中已存在的数据进行自动喷涂，还是在数据库中寻找类似结构的既有工件或制品信息，进行排列组合自动生成最优喷涂路径及喷孔控制数据信息进行自动喷涂，智能化程度较高，适用于智能自动喷涂单元。

Claims (6)

1.一种智能自动喷涂单元喷涂机械手，包括本体(1)和喷头(3)，本体(1)后端与机械臂(4)的末节连接，前端与喷头(3)后端连接，其特征在于，

所述的本体(1)内部至少设有两个内通道(11)，内通道(11)分别通过管路与控制阀组(5)的正压控制电磁阀、涂料控制电磁阀和负压控制电磁阀的输出端连接；本体(1)外部设有数量与内通道(11)相同、并分别与内通道(11)连通的外通道(12)，外通道(12)分别通过管路与控制阀组(5)的正压控制电磁阀、涂料控制电磁阀和负压控制电磁阀的输出端连接；本体(1)上还设有面向喷头(3)方向的模式识别传感器、位置传感器和距离传感器，模式识别传感器、位置传感器和距离传感器分别与电控装置(6)的工业控制计算机电连接；

所述的喷头(3)内对应内通道(11)的位置设有与内通道(11)连通的喷孔(31)。

2.根据权利要求1所述的智能自动喷涂单元喷涂机械手，其特征在于，还包括旋转控制机构总成(2)，所述的本体(1)后端通过旋转控制机构总成(2)与机械臂(4)的末节连接，旋转控制机构总成(2)至少包括一个A坐标旋转控制或B坐标旋转控制或C坐标旋转控制。

3.根据权利要求1或2所述的智能自动喷涂单元喷涂机械手，其特征在于，所述的本体(1)前端通过快速连接机构(13)与喷头(3)后端连接。

4.根据权利要求1或2所述的智能自动喷涂单元喷涂机械手，其特征在于，所述的内通道(11)在本体(1)的横截面上呈同心圆结构的环形分布。

5.根据权利要求1或2所述的智能自动喷涂单元喷涂机械手，其特征在于，所述的外通道(12)倾斜向喷头(3)方向设置。

6.根据权利要求1或2所述的智能自动喷涂单元喷涂机械手，其特征在于，所述的喷头(3)前端设置成内凹结构。