CN212824789U - 一种基于机器人的龙门式喷砂设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器人的龙门式喷砂设备。它包括能够沿轨道行走的龙门架以及安置在龙门架的横梁上能够沿横梁左右移动的滑鞍，滑鞍上安装有能够沿滑鞍升降运动的喷砂机器人，喷砂机器人的底端安装有用于对钢箱梁进行喷砂的喷枪，喷砂机器人能够在动力系统和控制系统驱动下进行相应动作实现喷砂作业。优点在于：实现了多个自由度的动作，可以在钢箱梁表面进行大范围的移动，灵活的进行工作，由此实现了对钢箱梁的大部分方位的喷砂工作，大大提高了工作效率且安全性高，还节省了大部分的人力，降低了人工成本，还避免了传统人工喷砂作业对健康带来的危害，实现了精细化的喷砂作业，大大提高了喷砂质量。

Description

一种基于机器人的龙门式喷砂设备

技术领域

本发明涉及一种钢箱梁用喷砂设备，具体地说是一种基于机器人的龙门式喷砂设备。

背景技术

作为桥梁主要承重部件的钢箱梁，是桥梁验收的一个重要指标，其防腐防锈质量直接决定桥梁的使用寿命，目前企业厂家多采用对其表面进行喷砂涂漆保护梁体的措施，以达到延长桥梁使用寿命，增加经济效益的目的。

近几年，随着轨道交通行业的快速发展、钢箱梁涂装需求的增加及人们对健康、环保意识的不断增强，涂装生产线中工作环境差、劳动强度大的工序，将逐步面临用工紧张、成本高的双重困境，因此，如何克服现有的困境已经成为一个亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效安全、喷砂位置精确，从而能够提高喷砂质量并降低作业强度，还能保障施工健康，使企业脱离困境的基于机器人的龙门式喷砂设备。

为了解决上述技术问题，本实用新型的基于机器人的龙门式喷砂设备，包括能够沿轨道行走的龙门架以及安置在龙门架的横梁上能够沿横梁左右移动的滑鞍，滑鞍上安装有能够沿滑鞍升降运动的喷砂机器人，喷砂机器人的底端安装有用于对钢箱梁进行喷砂的喷枪，喷砂机器人能够在动力系统和控制系统驱动下进行相应动作实现喷砂作业。

所述龙门架的横梁上并排设置有多个能够沿横梁左右移动的滑鞍，每个滑鞍上均设置有一个喷砂机器人。

所述滑鞍上固定安装有滑座，所述喷砂机器人通过一个升降基座进行安装，所述升降基座的底部设置有与滑座配合安装的滑轨，所述升降基座的其中一侧设置有外齿条，所述滑鞍上固定安装有位于外齿条一侧的升降驱动电机，所述升降驱动电机上安装有外齿条配合的外齿轮，所述升降驱动电机能够通过外齿轮驱动外齿条升降。

所述喷砂机器人通过升降导座安装在升降基座内，所述升降导座上设置有内齿条，所述升降基座上安装有辅助升降电机，所述辅助升降电机上安装有与内齿条配合的内齿轮，所述辅助升降电机能够通过内齿轮驱动内齿条升降。

所述横梁的其中一侧具有沿横梁水平设置的水平导轨以及横向齿条，所述滑鞍上安装有行走驱动电机，所述滑鞍通过导向座安装在水平导轨上，所述行走驱动电机上安装有与横向齿条配合的导向轮并能够驱动滑鞍沿水平导轨横向移动。

所述龙门架的横梁上并排设置有偶数个能够沿横梁左右移动的滑鞍，每两个滑鞍通过连接杆连接为一体作为一组滑鞍组，每个滑鞍组通过同一个行走驱动电机驱动沿水平导轨横向移动。

所述喷砂机器人包括安装在升降导座底部的回转台、铰接在回转台上的机械上臂、铰接在机械上臂末端的机械下臂，所述喷枪通过一个小臂安装在机械下臂的末端。

所述机械下臂采用耐磨冲击钢材制成。

所述龙门架的底部设置有龙门架驱动电机，所述龙门架能够在龙门架驱动电机的驱动下沿轨道往复移动。

本发明的优点在于：

1、通过龙门架可以纵向行走、通过滑鞍可以横向行走、通过升降基座可以上下升降以及通过喷砂机器人的机械臂动作能够多个方向转动，实现了多个自由度的动作，可以在钢箱梁表面进行大范围的移动，灵活的进行工作，由此实现了对钢箱梁的大部分方位的喷砂工作。

2、龙门架、滑鞍以及喷砂机器人均由各自的驱动电机驱动，除非有特殊必要，中间不需要人任何人工干预，由此大大提高了工作效率且安全性高，还节省了大部分的人力，降低了人工成本，还避免了传统人工喷砂作业对健康带来的危害。

3、喷砂机器人通过升降导座安装在升降基座内，作业过程中可以通过升降导座进行精确位置的调节并且配合着喷砂机器人的准确动作，实现了精细化的喷砂作业，大大提高了喷砂质量。

附图说明

图1为本发明基于机器人的龙门式喷砂设备的立体结构示意图；

图2为本发明基于机器人的龙门式喷砂设备的主视结构示意图；

图3为图1的A处放大结构示意图；

图4为图2的B处放大结构示意图；

图5为图1的C处放大结构示意图。

具体实施方式

下面通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，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装置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。

如图所示，本发明的基于机器人的龙门式喷砂设备，主要针对钢箱梁的外表面的桥面板部分及风嘴上表面部分进行喷砂工作，解决由于大型钢箱梁高度高，人工喷砂作业危险与效率低下等问题，它包括能够沿轨道1行走的龙门架2以及安置在龙门架的横梁3上能够沿横梁左右移动的滑鞍4，由图1可见，工作场合铺设有两条轨道，龙门架的两条支座分别安置在两条轨道上，两条轨道上均设置有纵向齿条，龙门架2的底部设置有龙门架驱动电机24，龙门架驱动电机24上安装有与纵向齿条配合的驱动齿轮，龙门架能够在龙门架驱动电机的驱动下沿轨道1往复移动，横梁3的其中一侧具有沿横梁水平设置的水平导轨16以及横向齿条19，滑鞍4上安装有行走驱动电机17，滑鞍4通过导向座18安装在水平导轨16上，行走驱动电机17上安装有与横向齿条19配合的导向轮并能够驱动滑鞍4沿水平导轨横向移动，滑鞍4的上表面固定安装有滑座7，还包括一个能够对喷砂机器人进行安装的升降基座8，升降基座8的底部设置有与滑座7配合安装的滑轨9，由此将升降基座8 通过滑轨9安装在滑座上能够在升降滑轨的导向下上下升降，升降基座8的其中一侧设置有外齿条10，滑鞍4上固定安装有位于外齿条一侧的升降驱动电机11，升降驱动电机11上安装有外齿条配合的外齿轮12，由此通过升降驱动电机11的运行能够通过外齿轮驱动外齿条往复移动使升降基座8带动喷砂机器人5升降运动，喷砂机器人5的底端安装有用于对钢箱梁进行喷砂的喷枪6，喷砂机器人5能够在动力系统和控制系统驱动下进行相应动作实现喷砂作业。

另外，所说的轨道1还可以安装在厂房两侧横梁上，由此使得龙门架悬挂在轨道上。

进一步地，所说的龙门架2的横梁上并排设置有多个能够沿横梁左右移动的滑鞍4，每个滑鞍4上均设置有一个喷砂机器人5，由此形成了多套喷砂机构。

再进一步地，还可以在龙门架2的横梁上并排设置有偶数个能够沿横梁左右移动的滑鞍4，每两个滑鞍4通过连接杆20连接为一体作为一组滑鞍组，每个滑鞍组通过同一个行走驱动电机17驱动沿水平导轨横向移动，这样便可以两套喷砂机构作为一组共用一个行走驱动电机17 进行横向移动，节省了驱动成本的同时，还可以增大钢箱梁在同一部位的喷砂量，进一步提高了工作效率并提高了喷砂质量。

再进一步地，为了提高喷砂作业的精度以达到降低操作间的高度目的，还可以将喷砂机器人5通过一个升降导座13安装在升降基座内，升降导座13上设置有内齿条14，升降基座8上安装有辅助升降电机15，辅助升降电机15上安装有与内齿条配合的内齿轮，辅助升降电机15能够通过内齿轮驱动内齿条升降，另外，所说的喷砂机器人5包括安装在升降导座13底部的回转台21、铰接在回转台上的机械上臂22、铰接在机械上臂22末端的机械下臂23，回转台21与机械上臂通过大关节连接，机械下臂与机械上臂通过小关节连接，喷枪6通过小臂安装在机械下臂 23的末端，喷枪作业时冲击力较大，所以机械下臂23采用耐磨冲击钢材制成且要求其需要一定的密封性，极大的提高了喷砂机器人的寿命。

通过上述的各个部件配合着喷砂机器人的机械臂，形成了用于控制移动喷枪位置，进行工作的八个控制轴，每个控制轴都有独立的驱动电机，X控制轴为整个操作间的纵向方向，Y控制轴为与X控制轴垂直的操作间的横向方向，Y控制轴所在的龙门架，其上安装的喷砂机器人可沿Z轴上下升降运动，喷砂机器人的末端有一绕其本体做360°回转的 R控制轴，R轴与Z轴的上半部分通过转盘轴承相连接，大关节绕S轴旋转，T轴通过减速机固定于S轴的末端，小关节绕T轴进行旋转，U 轴也通过减速机固定于T轴末端，机械下臂可绕U轴进行回转运动，喷枪可绕W轴摆动，W轴通过销轴固定于U轴末端，由图可见，S、T、U、 W固定于喷砂机器人的升降导座上，整体可随龙门架一起移动，其各个自由度均由独立的电机控制，使用时，喷砂机器人可沿轨道在操作间纵向移动并且还可以沿龙门架在操作间进行横向移动，在龙门架上连接可升降的升降基座实现喷砂机器人的升降作业，喷砂机器人可沿回转台以及大小两个关节进行相应方位的转动实现多个方位的喷砂作业，更具体地说喷枪的八个自由度如下：X轴为操作间的纵向移动，Y轴为操作间的横向移动，Z轴为操作间的高度方向的移动，R轴为喷砂机器人在水平方向的旋转运动，S轴为大关节在沿着垂直方向的摆动，T轴为小关节沿垂直方向的摆动轴线，U轴为机械小臂沿机械下臂轴线的旋转运动， W轴为喷枪摆动的轴线，当然，整套基于机器人的龙门式喷砂设备的电力部分均连接到统一控制系统，因此，整套基于机器人的龙门式喷砂设备能够通过控制系统操控动力系统以进行相应动作，最终实现精确的喷砂作业。

另外，实际安装时，轨道及龙门架的参数可根据操作间的大小来进行调整，本实施例中纵向工作行程为52m，横向工作行程为22m，喷砂机器人沿工件高度在Z轴方向工作行程为4.5m，升降导座末端的回转台上安装的大关节可绕S轴进行160°旋转，小关节可绕T轴旋转240°，小关节末端的机械下臂可绕U轴回转360°，在机械下臂末端安装有可绕W轴进行±90°摆动的喷枪，整个机械臂采用微正压设计，防止工作时灰尘进入机械臂内。

以下为八轴机器人的参数介绍，且根据工况的需要，可改成更多轴，如9、10、12轴喷砂机器人，此喷砂机器人的各轴移动工作范围的具体参数如下：

序号	轴名称	轴功能	运动范围
				轴1	X轴	沿操作间纵向移动	52m
轴2	Y轴	沿操作间横向移动	22m
				轴3	Z轴	沿工件高度升降	4.5m
轴4	R轴	绕本体旋转	360°
				轴5	S轴	大关节旋转轴	160°
轴6	T轴	小关节旋转轴	240°
				轴7	U轴	小臂旋转	360°
轴8	W轴	喷枪摆动	±90°

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于机器人的龙门式喷砂设备，其特征在于：包括能够沿轨道（1）行走的龙门架（2）以及安置在龙门架的横梁（3）上能够沿横梁左右移动的滑鞍（4），所述滑鞍（4）上安装有能够沿滑鞍升降运动的喷砂机器人（5），所述喷砂机器人（5）的底端安装有用于对钢箱梁进行喷砂的喷枪（6），所述喷砂机器人（5）能够在动力系统和控制系统驱动下进行相应动作实现喷砂作业。

2.按照权利要求1所述的基于机器人的龙门式喷砂设备，其特征在于：所述龙门架（2）的横梁上并排设置有多个能够沿横梁左右移动的滑鞍（4），每个滑鞍（4）上均设置有一个喷砂机器人（5）。

3.按照权利要求1或2所述的基于机器人的龙门式喷砂设备，其特征在于：所述滑鞍（4）上固定安装有滑座（7），所述喷砂机器人（5）通过一个升降基座（8）进行安装，所述升降基座（8）的底部设置有与滑座配合安装的滑轨（9），所述升降基座（8）的其中一侧设置有外齿条（10），所述滑鞍（4）上固定安装有位于外齿条一侧的升降驱动电机（11），所述升降驱动电机（11）上安装有外齿条配合的外齿轮（12），所述升降驱动电机（11）能够通过外齿轮驱动外齿条升降。

4.按照权利要求3所述的基于机器人的龙门式喷砂设备，其特征在于：所述喷砂机器人（5）通过升降导座（13）安装在升降基座内，所述升降导座（13）上设置有内齿条（14），所述升降基座（8）上安装有辅助升降电机（15），所述辅助升降电机（15）上安装有与内齿条配合的内齿轮，所述辅助升降电机（15）能够通过内齿轮驱动内齿条升降。

5.按照权利要求1、2或4所述的基于机器人的龙门式喷砂设备，其特征在于：所述横梁（3）的其中一侧具有沿横梁水平设置的水平导轨（16）以及横向齿条（19），所述滑鞍（4）上安装有行走驱动电机（17），所述滑鞍（4）通过导向座（18）安装在水平导轨（16）上，所述行走驱动电机（17）上安装有与横向齿条（19）配合的导向轮并能够驱动滑鞍（4）沿水平导轨横向移动。

6.按照权利要求5所述的基于机器人的龙门式喷砂设备，其特征在于：所述龙门架（2）的横梁上并排设置有偶数个能够沿横梁左右移动的滑鞍（4），每两个滑鞍（4）通过连接杆（20）连接为一体作为一组滑鞍组，每个滑鞍组通过同一个行走驱动电机（17）驱动沿水平导轨横向移动。

7.按照权利要求1、2、4或6所述的基于机器人的龙门式喷砂设备，其特征在于：所述喷砂机器人（5）包括安装在升降导座（13）底部的回转台（21）、铰接在回转台上的机械上臂（22）、铰接在机械上臂（22）末端的机械下臂（23），所述喷枪（6）通过一个小臂安装在机械下臂（23）的末端。

8.按照权利要求7所述的基于机器人的龙门式喷砂设备，其特征在于：所述机械下臂（23）采用耐磨冲击钢材制成。

9.按照权利要求8所述的基于机器人的龙门式喷砂设备，其特征在于：所述龙门架（2）的底部设置有龙门架驱动电机（24），所述龙门架能够在龙门架驱动电机的驱动下沿轨道（1）往复移动。

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