CN205588296U - 大型复杂构件的自动喷漆机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种大型复杂构件的自动喷漆机器人，其中，该自动喷漆机器人包括：支架、固定于所述支架上的Y轴导轨、滑动设置于所述Y轴导轨上的X轴导轨、滑动设置于所述X轴导轨上的Z轴伸缩杆、固定于所述Z轴伸缩杆上的机械臂基座、固定于所述机械臂基座上的机械臂、与所述机械臂连接的喷枪、第一驱动设备、第二驱动设备、第三驱动设备和第四驱动设备。本实用新型提供的自动喷漆机器人可以对大型复杂构件的上表面、两侧面进行大面积全覆盖式喷涂操作，喷涂效率高、喷涂均匀。

Description

大型复杂构件的自动喷漆机器人

技术领域

本实用新型涉及工业机器人，尤其涉及自动喷漆机器人，具体来说就是一种大型复杂构件的自动喷漆机器人。

背景技术

喷漆就是借助气体压力利用喷枪将喷涂液体分散成均匀而微细的雾滴，涂施于被涂物的表面。目前，由于现有喷漆设备喷枪的可控制性较差，喷枪的喷漆轨迹不合理，许多对大型复杂构件进行喷漆的设备普遍存在自动化程度较低、浪费资源(油漆的耗损率达60％)、污染环境等问题，现有喷漆设备根本无法胜任大型构件复杂表面的喷漆工作。举例来说，中国实用新型专利(申请号：CN201520754437.4)提供了一种自动喷漆机器人，由于该自动喷漆机器人不能实现六自由度以上的动作，只是单纯的基于直角坐标机器人的喷涂工作，根本无法适用于结构复杂的大型构件。

为了对大型复杂构件进行喷漆，目前都是采用人工手持喷枪操作，这种土方法虽然勉强可以完成结构复杂大型构件的喷漆工作，但是由于喷涂面积过大，人工喷漆效率非常低下，而且经常出现喷涂不均匀的现象；其次，喷漆工作环境恶劣，对工人的身体健康危害大，人工喷漆方式不是一种可持续方案。

因此，基于现有喷漆设备无法满足大型复杂构件喷涂需求的状况，本领域技术人员亟待研发出一种适应于对类似于登机桥等大型复杂构件进行喷涂工作的喷漆机器人。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种大型复杂构件的自动喷漆机器人，解决了现有喷漆设备无法对大型复杂构件进行喷涂工作的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的具体实施方式提供一种大型复杂构件的自动喷漆机器人，包括：支架、固定于所述支架上的Y轴导轨、滑动设置于所述Y轴导轨上的X轴导轨、滑动设置于所述X轴导轨上的Z轴伸缩杆、固定于所述Z轴伸缩杆上的机械臂基座、固定于所述机械臂基座上的机械臂、与所述机械臂连接的喷枪、第一驱动设备、第二驱动设备、第三驱动设备和第四驱动设备，其中，所述喷枪用于喷涂大型复杂构件；所述第一驱动设备用于驱动所述机械臂以调整所述喷枪的具体位姿；所述第二驱动设备用于驱动所述Z轴伸缩杆做上下伸缩运动；所述第三驱动设备用于驱动所述Z轴伸缩杆沿所述X轴导轨左右运动；所述第四驱动设备用于驱动所述X轴导轨沿所述Y轴导轨前后运动。

本实用新型的一个具体实施方式中，该自动喷漆机器人还包括：供漆系统，与所述喷枪连接，用于向所述喷枪提供喷涂物质；机器人控制柜，通过伸缩电缆分别与所述第一驱动设备、所述第二驱动设备、所述第三驱动设备和所述第四驱动设备连接，用于控制所述机械臂、所述Z轴伸缩杆、所述X轴导轨的运动。

本实用新型的一个具体实施方式中，该自动喷漆机器人还包括：伸缩电缆挂线架，固定于所述支架上，用于悬挂所述伸缩电缆。

本实用新型的一个具体实施方式中，该自动喷漆机器人还包括：操作平台，固定在所述支架上，用于放置所述供漆系统和所述机器人控制柜。

其中，所述供漆系统通过喷油管与所述喷枪连接。

其中，所述第一驱动设备为伺服电机或者为步进电机或者为液压马达。

其中，所述第二驱动设备、所述第三驱动设备和所述第四驱动设备为伺服电机或者为步进电机或者为液压马达。

其中，所述Z轴伸缩杆为丝杠传动或者为齿轮齿条传动。

其中，所述机械臂为六关节机械臂。

其中，所述大型复杂构件为登机桥或者为车身或者为挤出机。

根据本实用新型的上述具体实施方式可知，大型复杂构件的自动喷漆机器人至少具有以下有益效果：利用机械臂精确驱动喷枪移动，利用Z轴伸缩杆实现机械臂上下移动，利用X轴导轨实现机械臂左右移动，利用Y轴导轨实现机械臂前后移动，可以实现对大型复杂构件的上表面、两侧面进行大面积全覆盖式喷涂操作；利用九自由度、六关节机械臂末端执行机构进行喷涂操作，能够对大型复杂构件的内部进行喷涂，方便实用，而且更换末端执行机构后，可以为不同大小、不同形状、不同结构的工件提供喷漆、焊接、搬运或涂胶等任务需求。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本实用新型的说明书的一部分，其绘示了本实用新型的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本实用新型的原理。

图1为本实用新型具体实施方式提供的一种用于对大型复杂构件表面自动喷漆的喷漆机器人的整体结构图；

图2为本实用新型具体实施方式提供的一种用于对大型复杂构件表面自动喷漆的喷漆机器人的侧视图；

图3为本实用新型具体实施方式提供的一种用于对大型复杂构件表面自动喷漆的喷漆机器人的俯视图；

图4为本实用新型具体实施方式提供的一种用于对大型复杂构件表面自动喷漆的喷漆机器人的机械臂结构图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本实用新型所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本实用新型内容的实施例后，当可由本实用新型内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本实用新型内容的精神与范围。

本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

如图1～图4所示的自动喷漆机器人，图1为本实用新型具体实施方式提供的一种用于对大型复杂构件表面自动喷漆的喷漆机器人的整体结构图；图2为本实用新型具体实施方式提供的一种用于对大型复杂构件表面自动喷漆的喷漆机器人的侧视图；图3为本实用新型具体实施方式提供的一种用于对大型复杂构件表面自动喷漆的喷漆机器人的俯视图；图4为本实用新型具体实施方式提供的一种用于对大型复杂构件表面自动喷漆的喷漆机器人的机械臂结构图。利用机械臂精确驱动喷枪移动，利用Z轴伸缩杆实现机械臂上下移动，利用X轴导轨实现机械臂左右移动，利用Y轴导轨实现机械臂前后移动，本实用新型提供的喷漆机器人可以实现对大型复杂构件的上表面、两侧面进行大面积全覆盖式喷涂操作。

在上述附图所示的具体实施例中，自动喷漆机器人包括：支架10、固定于所述支架10上的Y轴导轨11、滑动设置于所述Y轴导轨11上的X轴导轨12、滑动设置于所述X轴导轨12上的Z轴伸缩杆13、固定于所述Z轴伸缩杆13上的机械臂基座14、固定于所述机械臂基座14上的机械臂15、与所述机械臂15连接的喷枪16、第一驱动设备17、第二驱动设备18、第三驱动设备19和第四驱动设备20，其中，所述喷枪16用于喷涂大型复杂构件M，大型复杂构件M可以为登机桥、车身(汽车车身、火车车身、地铁车身等)、挤出机等大型复杂构件；所述第一驱动设备17用于驱动所述机械臂15以调整所述喷枪16的具体位姿(即位置和姿势)，第一驱动设备17可以为伺服电机，以便精确调整喷枪16的位置，为了节省成本，第一驱动设备17还可以为步进电机或者为液压马达；所述第二驱动设备18用于驱动所述Z轴伸缩杆13做上下伸缩运动；所述第三驱动设备19用于驱动所述Z轴伸缩杆13沿所述X轴导轨12左右运动；所述第四驱动设备20用于驱动所述X轴导轨12沿所述Y轴导轨11前后运动。本实用新型的具体实施例中，支架10的高度大于大型复杂构件M的高度，Z轴伸缩杆13在第二驱动设备18的驱动下，伸展开来后，喷枪16在机械臂15控制下，可以对大型复杂构件M侧面的最下端进行喷涂作业；Z轴伸缩杆13在第二驱动设备18的驱动下，收缩后，Z轴伸缩杆13不会触碰大型复杂构件M的顶面，因此，Z轴伸缩杆13沿X轴导轨12左右移动时，Z轴伸缩杆13也不会触碰大型复杂构件M的顶面；Y轴导轨11的方向与大型复杂构件M的长度方向相同，通常Y轴导轨11的长度大于大型复杂构件M的长度，Z轴伸缩杆13为丝杠传动或者为齿轮齿条传动；机械臂15为六关节机械臂；第二驱动设备18、第三驱动设备19和第四驱动设备20可以为伺服电机，也可以为步进电机，还可以为液压马达，步进电机或者液压马达与伺服电机相比，成本低廉，利用步进电机或者为液压马达既可以快速调整机械臂基座14的位置，又可以降低自动喷漆机器人的制造成本，提高自动喷漆机器人的市场竞争力。

参见图1、图4，本实用新型可以实现对大型复杂构件的上表面、两侧面进行大面积全覆盖式喷涂操作；并且利用九自由度、六关节机械臂末端执行机构进行喷涂操作，还能够对大型复杂构件的内部进行喷涂，方便实用，能够进行精准喷涂，而且更换末端执行机构后，可以为不同大小、不同形状、不同结构的工件提供喷漆、焊接、搬运或涂胶等任务需求。

再次参见图1～图3，该自动喷漆机器人还包括供漆系统21、机器人控制柜22、伸缩电缆23、伸缩电缆挂线架24、操作平台25和喷油管26，其中，供漆系统21与所述喷枪16连接，供漆系统21用于向所述喷枪16提供喷涂物质，本实用新型的具体实施例中，供漆系统21可以通过喷油管26与所述喷枪16连接，进一步降低自动喷漆机器人的生产成本；机器人控制柜22通过伸缩电缆23分别与所述第一驱动设备17、所述第二驱动设备18、所述第三驱动设备19和所述第四驱动设备20连接，机器人控制柜22用于控制所述机械臂15、所述Z轴伸缩杆13、所述X轴导轨12的运动；伸缩电缆挂线架24固定于所述支架10上，伸缩电缆挂线架24用于悬挂所述伸缩电缆23；操作平台25固定在所述支架10上，操作平台25用于放置所述供漆系统21和所述机器人控制柜22。

如图所示，机器人控制柜22通过伸缩电缆23分别与所述第一驱动设备17、所述第二驱动设备18、所述第三驱动设备19和所述第四驱动设备20连接，方便Z轴伸缩杆13上下自由伸缩，也方便X轴导轨12在Y轴导轨11上前后自由滑动，也方便Z轴伸缩杆13在X轴导轨12上左右自由滑动，使用伸缩电缆挂线架24悬挂伸缩电缆23，不会出现导线长度不足或者导线下垂，满足正常作业要求，提高用户体验度。操作平台25放置供漆系统21和机器人控制柜22，操作者也可以站在操作平台25上检查或者操作供漆系统21和机器人控制柜22，方便操作者对自动喷漆机器人进行人工监督或人工控制。

如图1所示，为了便于说明，下面以登机桥(顶面底面为平面，两个侧面为桁架结构)为例，具体说明下自动喷漆机器人的工作流程，登机桥需要喷漆的面为左、上、右三个面，自动喷漆机器人启动后，按照预先规划好的轨迹，自动喷漆机器人初始化完成后，Z轴伸缩杆13处于伸展状态，机械臂15的喷涂范围覆盖登机桥右侧面的最下侧，在第一驱动设备17的驱动下，机械臂15带动喷枪16进行喷涂作业，在机械臂15可触及的范围内完成喷涂工作后，在第二驱动设备18的驱动下，Z轴伸缩杆13开始向上收缩，机械臂基座14向上移动，在第一驱动设备17的驱动下，在机械臂15可触及的范围内完成喷涂工作，Z轴伸缩杆13继续向上收缩，直到Z轴伸缩杆13收缩到Z轴伸缩杆13不会触碰登机桥顶面时为止，在第一驱动设备17的驱动下，在机械臂15可触及的范围内完成喷涂工作，完成登机桥右侧面的喷涂工作；然后，在第三驱动设备19的驱动下，机械臂基座14开始沿X轴导轨12向左移动，在第一驱动设备17的驱动下，在机械臂15可触及的范围内完成喷涂工作，直到机械臂基座14刚好抵达登机桥的左侧面的左侧，在第一驱动设备17的驱动下，在机械臂15可触及的范围内完成喷涂工作，完成登机桥顶面的喷涂工作；然后，在第二驱动设备18的驱动下，Z轴伸缩杆13开始向下伸展，在第一驱动设备17的驱动下，在机械臂15可触及的范围内完成喷涂工作，在第二驱动设备18的驱动下，Z轴伸缩杆13继续向下伸展，直到机械臂15的喷涂范围覆盖登机桥左侧面的最下侧，在第一驱动设备17的驱动下，在机械臂15可触及的范围内完成喷涂工作，完成登机桥左侧面的喷涂工作，经过上述步骤，完成一次右-上-左的喷涂路线。

其次，在第四驱动设备20的驱动下，X轴导轨12沿所述Y轴导轨11向前移动预设距离，在机械臂15可触及的范围内完成喷涂工作，在第二驱动设备18的驱动下，Z轴伸缩杆13开始向上收缩，机械臂基座14向上移动，在第一驱动设备17的驱动下，在机械臂15可触及的范围内完成喷涂工作，Z轴伸缩杆13继续向上收缩，直到Z轴伸缩杆13收缩到Z轴伸缩杆13不会触碰登机桥顶面时为止，在第一驱动设备17的驱动下，在机械臂15可触及的范围内完成喷涂工作，完成登机桥左侧面的喷涂工作；然后，在第三驱动设备19的驱动下，机械臂基座14开始沿X轴导轨12向右移动，在第一驱动设备17的驱动下，在机械臂15可触及的范围内完成喷涂工作，直到机械臂基座14刚好抵达登机桥的右侧面的右侧，在第一驱动设备17的驱动下，在机械臂15可触及的范围内完成喷涂工作，完成登机桥顶面的喷涂工作；然后，在第二驱动设备18的驱动下，Z轴伸缩杆13开始向下伸展，在第一驱动设备17的驱动下，在机械臂15可触及的范围内完成喷涂工作，在第二驱动设备18的驱动下，Z轴伸缩杆13继续向下伸展，直到机械臂15的喷涂范围覆盖登机桥右侧面的最下侧，在第一驱动设备17的驱动下，在机械臂15可触及的范围内完成喷涂工作，完成登机桥右侧面的喷涂工作，经过上述步骤，完成一次左-上-右的喷涂路线。然后，再次进行右-上-左的喷涂路线，如此反复，直到完成登机桥顶面和两个侧面的全部喷涂工作。

另外，本实用新型的九自由度、六关节机械臂的自动喷漆机器人，机械臂小巧灵活，能够进行精准喷涂作业，并且还能够从登机桥的桁架孔伸入登机桥内部进行喷涂，方便实用；并且在更换末端执行机构(机械臂15和喷枪16)后，可以为其他不同大小、不同形状、不同结构的工件(例如，汽车、地铁等大型复杂构件)提供喷漆、焊接、搬运或是涂胶等任务需求，满足用户的各种需求，提高用户体验度。

本实用新型提供一种大型复杂构件的自动喷漆机器人，利用机械臂精确驱动喷枪移动，利用Z轴伸缩杆实现机械臂上下移动，利用X轴导轨实现机械臂左右移动，利用Y轴导轨实现机械臂前后移动，可以实现对大型复杂构件的上表面、两侧面进行大面积全覆盖式喷涂操作；利用九自由度、六关节机械臂末端执行机构进行喷涂操作，能够对大型复杂构件的内部进行精确喷涂，方便实用，而且更换末端执行机构后，可以为不同大小、不同形状、不同结构的工件提供喷漆、焊接、搬运或涂胶等任务需求。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种大型复杂构件的自动喷漆机器人，其特征在于，该自动喷漆机器人包括：支架(10)、固定于所述支架(10)上的Y轴导轨(11)、滑动设置于所述Y轴导轨(11)上的X轴导轨(12)、滑动设置于所述X轴导轨(12)上的Z轴伸缩杆(13)、固定于所述Z轴伸缩杆(13)上的机械臂基座(14)、固定于所述机械臂基座(14)上的机械臂(15)、与所述机械臂(15)连接的喷枪(16)、第一驱动设备(17)、第二驱动设备(18)、第三驱动设备(19)和第四驱动设备(20)，

其中，所述喷枪(16)用于喷涂大型复杂构件(M)；

所述第一驱动设备(17)用于驱动所述机械臂(15)以调整所述喷枪(16)的具体位姿；

所述第二驱动设备(18)用于驱动所述Z轴伸缩杆(13)做上下伸缩运动；

所述第三驱动设备(19)用于驱动所述Z轴伸缩杆(13)沿所述X轴导轨(12)左右运动；

所述第四驱动设备(20)用于驱动所述X轴导轨(12)沿所述Y轴导轨(11)前后运动。

2.如权利要求1所述的大型复杂构件的自动喷漆机器人，其特征在于，该自动喷漆机器人还包括：

供漆系统(21)，与所述喷枪(16)连接，用于向所述喷枪(16)提供喷涂物质；以及

机器人控制柜(22)，通过伸缩电缆(23)分别与所述第一驱动设备(17)、所述第二驱动设备(18)、所述第三驱动设备(19)和所述第四驱动设备(20)连接，用于控制所述机械臂(15)、所述Z轴伸缩杆(13)、所述X轴导轨(12)的运动。

3.如权利要求2所述的大型复杂构件的自动喷漆机器人，其特征在于，该自动喷漆机器人还包括：

伸缩电缆挂线架(24)，固定于所述支架(10)上，用于悬挂所述伸缩电缆(23)。

4.如权利要求2所述的大型复杂构件的自动喷漆机器人，其特征在于，该自动喷漆机器人还包括：

操作平台(25)，固定在所述支架(10)上，用于放置所述供漆系统(21)和所述机器人控制柜(22)。

5.如权利要求2所述的大型复杂构件的自动喷漆机器人，其特征在于，所述供漆系统(21)通过喷油管(26)与所述喷枪(16)连接。

6.如权利要求1所述的大型复杂构件的自动喷漆机器人，其特征在于，所述第一驱动设备(17)为伺服电机或者为步进电机或者为液压马达。

7.如权利要求1所述的大型复杂构件的自动喷漆机器人，其特征在于，所述第二驱动设备(18)、所述第三驱动设备(19)和所述第四驱动设备(20)为伺服电机或者为步进电机或者为液压马达。

8.如权利要求1所述的大型复杂构件的自动喷漆机器人，其特征在于，所述Z轴伸缩杆(13)为丝杠传动或者为齿轮齿条传动。

9.如权利要求1所述的大型复杂构件的自动喷漆机器人，其特征在于，所述机械臂(15)为六关节机械臂。

10.如权利要求1所述的大型复杂构件的自动喷漆机器人，其特征在于，所述大型复杂构件(M)为登机桥或者为车身或者为挤出机。