HU231435B1 - Painting robot apparatus - Google Patents

Painting robot apparatus Download PDF

Info

Publication number
HU231435B1
HU231435B1 HUP2000352A HUP2000352A HU231435B1 HU 231435 B1 HU231435 B1 HU 231435B1 HU P2000352 A HUP2000352 A HU P2000352A HU P2000352 A HUP2000352 A HU P2000352A HU 231435 B1 HU231435 B1 HU 231435B1
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
painting robot
painting
joint
joints
arm element
Prior art date
Application number
HUP2000352A
Other languages
Hungarian (hu)
Inventor
Ervin Burkus
ODRY Péter Dr.
KECSKÉS István
Király Zoltán dr.
Ákos ODRY
László TADITY Vladimir
Original Assignee
Novalak Kft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Novalak Kft filed Critical Novalak Kft
Priority to HUP2000352A priority Critical patent/HU231435B1/en
Publication of HUP2000352A1 publication Critical patent/HUP2000352A1/en
Publication of HU231435B1 publication Critical patent/HU231435B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/04Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
    • B05B13/0431Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with spray heads moved by robots or articulated arms, e.g. for applying liquid or other fluent material to 3D-surfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/005Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00 mounted on vehicles or designed to apply a liquid on a very large surface, e.g. on the road, on the surface of large containers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/0221Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work characterised by the means for moving or conveying the objects or other work, e.g. conveyor belts
    • B05B13/0271Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work characterised by the means for moving or conveying the objects or other work, e.g. conveyor belts the object or work standing still during the spraying operation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/04Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
    • B05B13/0405Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with reciprocating or oscillating spray heads
    • B05B13/041Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with reciprocating or oscillating spray heads with spray heads reciprocating along a straight line
    • B05B13/0415Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with reciprocating or oscillating spray heads with spray heads reciprocating along a straight line the angular position of the spray heads relative to the straight line being modified during the reciprocating movement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B15/00Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B05B15/70Arrangements for moving spray heads automatically to or from the working position
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/40Distributing applied liquids or other fluent materials by members moving relatively to surface
    • B05D1/42Distributing applied liquids or other fluent materials by members moving relatively to surface by non-rotary members
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/0075Manipulators for painting or coating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

Festőrobot szerkezetPainting robot structure

A találmány tárgya egy emelőkosárra szerelhető, RRRRR (R: rotáció) struktúrájú kültéri festőrobot szerkezet, amely legalább egy festékszóró fejet tartó külső festőrobot karelemet és egy belső festőrobot karelemet foglal magában, a karelemek végein a festékszóró fej egy munkatérben térbeli, 3D mozgatására és pozicionálására alkalmas csuklók vannak kialakítva, és a belső festőrobot karelem belső vége csuklókon keresztül egy a festőrobot szerkezetet mozgató mozgatószerkezettel van összekötve, és a festékszóró fej három szabadságfokú csuklón keresztül van a külső festőrobot karelem külső végéhez csatlakoztatva.The subject of the invention is an outdoor painting robot structure that can be mounted on a lifting basket and has a RRRRR (R: rotation) structure, which includes at least one external painting robot arm element holding a paint sprayer head and an internal painting robot arm element, the ends of the arm elements are suitable for spatial, 3D movement and positioning of the paint sprayer head in a workspace joints are formed, and the inner end of the inner painting robot arm element is connected through joints to a moving mechanism that moves the painting robot structure, and the paint spray head is connected to the outer end of the outer painting robot arm element through three degrees of freedom joints.

Napjainkban, az iparban és az építészetben igen nagy számban alkalmaznak festőrobotokat. Ezen robotok geometriai, kinematikai megvalósítása is sokféle. A megoldásokban közös, hogy egyik sincs optimalizálva olyan feladatra, hogy kültéri körülmények között, a lehető legnagyobb síkfelületet kígyózó pályán, megszakítás nélkül, a síkra merőleges festékszóró irányítottsággal járjon be.Today, painting robots are used in large numbers in industry and architecture. The geometric and kinematic implementation of these robots is diverse. What the solutions have in common is that none of them is optimized for the task of walking in outdoor conditions, on a track that snakes over the largest possible flat surface, without interruption, with the paint spray directed perpendicular to the plane.

Az elmúlt években számos különböző festőrobotot fejlesztettek ki. Ezek egy része az autóiparban az autók karosszériájának vagy egyéb alkatrészeinek festésére szolgál. Ilyen robotok például:In recent years, many different painting robots have been developed. Some of them are used in the automotive industry to paint car bodies or other parts. Examples of such robots are:

FanuC M és P sorozatok (https://www.robots.com/applications/painting-automation/brands/fanuc)FanuC M and P series (https://www.robots.com/applications/painting-automation/brands/fanuc)

Motoman EPX és PX sorozatok (https://www.robots.com/applications/painting-automation/brands/motoman)Motoman EPX and PX series (https://www.robots.com/applications/painting-automation/brands/motoman)

ABB IRB 4x és 5x sorozatok (https://www.robots.com/applications/painting-automation/brands/abb)ABB IRB 4x and 5x series (https://www.robots.com/applications/painting-automation/brands/abb)

Kuka KR sorozat bizonyos tagjai (https://www.robots.com/applications/painting-automation/brands/kuka)Certain members of the Kuka KR series (https://www.robots.com/applications/painting-automation/brands/kuka)

A festőrobotok másik része beltéri falfestő robot.Another part of the painting robots is an indoor wall painting robot.

B. Kahane és Y. Rosenfeld által készített beltéri falfestő robot (B. Kahane and Y. Rosenfeld, Balancing Human-And-Robot Integration In Building Tasks, Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol. 19, pp. 393-410, 2004.) alap négy rotációs csuklóval rendelkező robotkarjára kétféle festő effektor szerelhető. Mindkét effektor további két rotációs csuklót tartalmaz a festékszóró fejek mozgatásához. Az egyik esetben csak egy szórófejjel, míg a másik esetben három szórófejjel történhet a festés egy előre beprogramozott pálya alapján.Indoor wall painting robot by B. Kahane and Y. Rosenfeld (B. Kahane and Y. Rosenfeld, Balancing Human-And-Robot Integration In Building Tasks, Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol. 19, pp. 393-410, 2004.) two types of painting effectors can be mounted on the robot arm with four rotary joints. Both effectors include two additional rotary joints to move the spray heads. In one case, painting can be done with only one spray nozzle, while in the other case with three spray nozzles based on a pre-programmed path.

I. Aris és társai által készített festő robot (I. Aris, A. k. Parvez Iqbal, A. R. Ramli, and S. Shamsuddin, Design and Development of a Programmable Painting Robot for Houses Buildings, Journal of Tekno- logi, Universiti Teknologi Malaysia, Vol. 42, No. A, pp. 27-48, 2005.) lényegében egy hagyományosA painting robot made by I. Aris et al. , Vol. 42, No. A, pp. 27-48, 2005.) essentially a traditional

23097912309791

-2szkenner vagy 3D nyomtató struktúráját utánozza. Egy asztalra síkban két mozgató tengely van felszerelve, melyeket szervomotorok mozgatnak, a vezérlésüket PLC végzi. Ez a két tengely jelenti a mozgás X és Y irányát. A Z tengely menti elmozdulást egy harmonika emelő végzi. Ennél a megoldásnál is egy előre programozott útvonal mentén történik a festés. A robot munkatere 0,84x0,72x1,22 m, amely a gyakorlatban általában elégtelennek bizonyul.-2 It imitates the structure of a scanner or 3D printer. Two moving axes are mounted flat on a table, which are moved by servomotors and controlled by a PLC. These two axes represent the X and Y directions of movement. The movement along the Z axis is carried out by an accordion lifter. Even with this solution, the painting takes place along a pre-programmed route. The working space of the robot is 0.84x0.72x1.22 m, which usually proves to be insufficient in practice.

B. Naticchia és társai által fejlesztett festőrobot (B. Naticchia, A. Giretti, and A. Carbonari, Set up of an automated multi-colour system for interior wall painting,, International Journal of Advanced Robotic systems, Vol. 4, 2007, pp. 407-416.) megvalósítása esetén a fő cél a több színben történő festés megvalósítása volt. Az általuk készített festékszóró fej két fő része a festékkeverő és a fúvóka. A festékszóró fej mozgatását egy kereskedelmi forgalomban kapható négy szabadságfokú robotkar végzi. A robot munkatere a munkához kapcsolódó irodalomban nem került bemutatásra, a méretarányos képek alapján másfélszer másfél méteres munkateret becsülhető.Painting robot developed by B. Naticchia et al. (B. Naticchia, A. Giretti, and A. Carbonari, Set up of an automated multi-colour system for interior wall painting, International Journal of Advanced Robotic systems, Vol. 4, 2007, pp. 407-416.), the main goal was the implementation of painting in several colors. The two main parts of the paint sprayer head they make are the paint mixer and the nozzle. The spray head is moved by a commercially available four-degree-of-freedom robot arm. The robot's workspace was not presented in the literature related to the work, based on the scaled images, a workspace of one and a half by one and a half meters can be estimated.

Μ. T. Sorour és társai által készített beltéri festőrobot (Μ. T. Sorour, M. A. Abdellatif, A. A. Ramadan, and A. A. A. Abolsmail, Development of Roller-Based Interior Wall Painting Robot, World Academy of Science, International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering , vol. 5, no. 11, pp. 1785-1792, 2011.) egy teljesen egyedi fejlesztés. A három szabadságfokú robot a festést egy rugós festőhengerrel végzi, ami az alábbi ábrán látható. A robot munkatere 0,3x2,7 m.M. Indoor painting robot by T. Sorour et al (Μ. T. Sorour, M. A. Abdellatif, A. A. Ramadan, and A. A. A. Abolsmail, Development of Roller-Based Interior Wall Painting Robot, World Academy of Science, International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering, vol. 5, no. 11, pp. 1785-1792, 2011.) is a completely unique development. The three-degree-of-freedom robot paints with a spring-loaded paint roller, which can be seen in the figure below. The robot's workspace is 0.3x2.7 m.

Ehsan Asadi, Bingbing Li, l-Ming Chen, Pictobot: A Cooperative Painting Robot for Interior Finishing of Industrial Developments with High Walls, March 2018, IEEE Robotics & Automation Magazine pp. 99., egy a festést végző szakember munkáját segítő kollaboratív robotot ismertet, amelynél a festendő felületet előre kell beállítani és a legalacsonyabb festhető magasság 2,5 m, a legmagasabb 10 m, a szélesség pedig 1 m.Ehsan Asadi, Bingbing Li, l-Ming Chen, Pictobot: A Cooperative Painting Robot for Interior Finishing of Industrial Developments with High Walls, March 2018, IEEE Robotics & Automation Magazine pp. 99., describes a collaborative robot that helps the work of the painting specialist, in which the surface to be painted must be pre-set and the lowest paintable height is 2.5 m, the highest is 10 m, and the width is 1 m.

Az OKIBO cég által fejlesztett „Smart Autonomous Plastering Robot elnevezésű beltéri festő és glettelő robot nagyban hasonlít az előbbiekben bemutatott berendezéshez. Az effektor egy négy szabadságfokú alap robotra van felszerelve. Az effektor mozgatása egy plusz rotációs csuklóval történik, ezzel lehet az X tengely mentén történő festés megoldani, míg az alap robot negyedik csuklójának fordításával az Y tengely menti festés valósítható meg, azaz itt is két rotációs csuklóval történik a festőpisztoly pozicionálása. Az effektoron a festendő terület feltérképezését végző kapott helyet.The indoor painting and plastering robot called "Smart Autonomous Plastering Robot" developed by the OKIBO company is very similar to the equipment presented above. The effector is mounted on a basic robot with four degrees of freedom. The effector is moved with an additional rotary joint, which enables painting along the X axis, while by turning the fourth joint of the basic robot, painting along the Y axis can be realized, i.e. here, too, the paint gun is positioned with two rotary joints. The effector has a place for mapping the area to be painted.

Az első és az utolsó két ismert megoldás esetében a robot effektora RR struktúrájú, tehát a festékszóró X és Y irányú mozgatását a két rotációs csukló végzi, az effektor kinematikai modelljét a 2. ábrán vázoltuk. A többi ismertetett megoldás esetében a robotra szerelt effektorfej rögzített, a fej mozgatását aIn the case of the first and last two known solutions, the robot's effector has an RR structure, so the paint sprayer is moved in the X and Y directions by the two rotary joints, the kinematic model of the effector is outlined in Figure 2. In the case of the other described solutions, the effector head mounted on the robot is fixed, and the movement of the head is controlled by

23097912309791

-3robot alapkonfigurációja végzi, a fej orientációja nem változtatható, vagy csak a belső csuklók nagymértékű változtatásával oldható meg.-3 is performed by the basic configuration of the robot, the orientation of the head cannot be changed, or it can only be solved by changing the internal joints to a large extent.

Az itt említett ismert berendezések hátránya, hogy az effektor orientációjának változtatásához két egymást követő rotációs csuklót használnak, amely megoldás esetében a teljes síkfelület lefestéséhez a robot minden belső csuklójának nagymértékű mozgatása szükséges, mivel a festékszóró fejet a festési folyamat közben el kell távolítani a síktól.The disadvantage of the known devices mentioned here is that two successive rotation joints are used to change the orientation of the effector, in the case of which solution, in order to paint the entire flat surface, a large movement of all internal joints of the robot is required, since the spray head must be removed from the plane during the painting process.

További hiányosságként tekinthető, hogy kültéri magas épületfestő robot tudomásunk szerint nem ismert és nem is található kereskedelmi forgalomban.Another shortcoming is that, as far as we know, an outdoor high-rise building painting robot is not known and is not commercially available.

A találmánnyal célunk az ismert beltéri festőrobot szerkezetek fent említett hiányosságainak kiküszöbölése és alkalmassá tétele kültéri festőrobot szerkezetként való használatra is.Our goal with the invention is to eliminate the above-mentioned shortcomings of known indoor painting robot structures and to make them suitable for use as outdoor painting robot structures.

Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy az ismert berendezéseknél és festőrobot rendszereknél fennálló, tudomásul vett hiányosság viszonylag egyszerűen kiküszöbölhető a festőrobot szerkezet kinematikai rendszerének megváltoztatásával, jelesül az utolsó két csukló újszerű kialakításával, miáltal a robot effektora képessé válik orientációja egy pont körüli változtatására, úgy, hogy eközben az alapkonfigurációban - ez az első három szabadságfok - levő csuklók mozgatása nem is szükséges.Our invention is based on the realization that the perceived shortcoming of known equipment and painting robot systems can be relatively easily eliminated by changing the kinematic system of the painting robot structure, indicated by the novel design of the last two joints, whereby the robot effector becomes capable of changing its orientation around a point, so that in the meantime, moving the joints in the basic configuration - these are the first three degrees of freedom - is not even necessary.

A kitűzött feladatot egy az 1. igénypont szerinti festőrobot szerkezettel oldottuk meg. A találmány szerinti festőrobot szerkezet néhány előnyös kiviteli alakját az aligénypontokban fogalmaztuk meg.The set task was solved with a painting robot structure according to claim 1. Some advantageous embodiments of the painting robot structure according to the invention have been formulated in the subclaims.

A találmányt a továbbiakban egy lehetséges előnyös megvalósítása segítségével ismertetjük részletesebben, hivatkozva a csatolt rajzra, amelyen azThe invention is further described in more detail with the help of a possible advantageous implementation, with reference to the attached drawing, in which it is

1. ábra Figure 1 egy festőrobot szerkezetben alkalmazott csuklókat mutatja, a shows joints used in a painting robot structure, a 2. ábrán in Figure 2 egy festőrobot szerkezet effektorának kinematikai modellje látható, a the kinematic model of the effector of a painting robot structure is shown, a 3A és 3B. ábrák 3A and 3B. figures a festőrobot szerkezet által megvalósítható mozgásokat mutatják, a they show the movements that can be realized by the painting robot structure, a 4. ábra Figure 4 a példakénti festőrobot szerkezet munkaterét mutatja, az shows the working space of the painting robot structure as an example, that is 5. ábra Figure 5 a példaként! festőrobot szerkezetben alkalmazott újszerű csuklókialakítást szemlélteti, a as an example! illustrates a novel joint design used in the structure of a painting robot, a 6. ábra Figure 6 a példakénti festőrobot szerkezetben alkalmazott motoros hajtómű robbantott rajza, a exploded view of the motor drive used in the example painting robot structure, a 7. ábra Figure 7 egy a tartóelemre felszerelt kombinált kamera-festékszóró fej elrendezést mutat, a shows an arrangement of a combined camera-paint spray head mounted on a support member, a

23097912309791

8. ábra az 5. ábrán látható fogaskerekes hajtómű vázlatos metszete, aFigure 8 is a schematic section of the gear drive shown in Figure 5, a

9. ábra a példakénti festőrobot szerkezetben alkalmazott csuklók által bejárható moz- gástartományt szemlélteti, és aFigure 9 illustrates the range of motion that can be covered by the joints used in the example painting robot structure, and the

10A-10D. ábrákon a 9. ábra szerinti mozgástartományt mutatják geometriailag ábrázolva.10A-10D. Figures show the range of motion according to Figure 9, represented geometrically.

Egy találmány szerinti, emelőkosárra szerelhető kültéri festőrobot szerkezet csupán egy lehetséges és előnyős kiviteli alakjaként vázlatosan bemutatott festőrobot szerkezetnek az 1. ábrán láthatóan rögzítési vagy felerősítési lehetőséget biztosító 1 alaplemeze van. Az 1 alaplemezre 2 működtetőegység van ráerősítve, amely függőleges tengely körüli elfordulást lehetővé tevő első 3 csuklót tartalmaz. Az első 3 csukló 4 összekötőtagon keresztül vízszintes tengely körüli elfordulást lehetővé tevő második 5 csuklóhoz csatlakozik, amely első 6 karelemhez kapcsolódik. A 6 karelem másik végéhez vízszintes tengely körüli elfordulást lehetővé tevő harmadik 7 csukló kapcsolódik, amelyhez második 8 karelem kapcsolódik. A második 8 karelem másik, külső végéhez a találmány értelmében egy negyedik 9 csukló és egy ötödik 10 csukló kapcsolódik, amelyhez egy aktuális festési feladathoz igazodóan megválasztott 11 festékszóró fej van csatlakoztatva.An outdoor painting robot structure according to the invention, which can be mounted on a lifting basket, is only one possible and advantageous embodiment of the painting robot structure, which is presented schematically as shown in Figure 1, and has 1 base plate providing the possibility of fixing or strengthening. 2 actuation units are attached to the base plate 1, which includes the first 3 joints enabling rotation around a vertical axis. The first joint 3 is connected to the second joint 5 enabling rotation around a horizontal axis through connecting members 4, which is connected to the first 6 arm elements. A third joint 7 enabling rotation around a horizontal axis is connected to the other end of the arm element 6, to which a second arm element 8 is connected. According to the invention, a fourth joint 9 and a fifth joint 10 are connected to the other, outer end of the second arm element 8, to which a paint spray head 11 chosen in accordance with an actual painting task is connected.

Az 1. ábrán vázolt effektor kinematikai modellje a 2. ábrán látható, ahol az 1. ábra kapcsán már megnevezett alkotóelemek hivatkozási jelét használtuk. Az effektor által „bejárható területet pontvonallal jelöltük.The kinematic model of the effector outlined in Fig. 1 is shown in Fig. 2, where we used the reference symbol of the components already named in connection with Fig. 1. The area accessible by the effector is marked with a dotted line.

A példaképpen bemutatott festőrobot szerkezetnek öt szabadságfokú robotkarja van, amely szerkezetileg, kialakítása és méretezése révén egy adott felület bármely pontját be tudja járni. A példaként! szerkezet síkfelület bejárására lett tervezve, újdonságát pedig a negyedik 9 csukló és az ötödik 10 csukló kialakítása jelenti. A negyedik 9 csukló és az ötödik 10 csukló egy differenciális csukló, ami egy két szabadságfokú gömbcsuklót szimulál. Ennek a megoldásnak az a nagy előnye a hasonló ismert robotokhoz képest, hogy egy faltól kisebb távolságról is be tudja járni a teljes kijelölt falfelületet.The painting robot structure shown as an example has a robot arm with five degrees of freedom, which structurally, due to its design and dimensions, can walk anywhere on a given surface. As an example! structure is designed to walk on a flat surface, and its novelty is the design of the fourth joint 9 and the fifth joint 10. The fourth joint 9 and the fifth joint 10 is a differential joint that simulates a ball joint with two degrees of freedom. The big advantage of this solution compared to similar known robots is that it can walk the entire designated wall surface even from a short distance from a wall.

A bemutatott festőrobot szerkezet által megvalósítható mozgásokat a 3A. és 3B. ábrák mutatják. A 3A. ábrán a festőrobot szerkezet effektora oldalnézetben, a 3B. ábrán pedig felülnézetben látható. A 3A. ábrán megfigyelhető, hogy a 6 karelem az effektor elméleti vízszintes hossztengelyéhez képest - vízszintes alapra szerelten - lefelé 45°-os, fölfelé 90°-os szögben fordítható el, a 8 karelem az effektor elméleti vízszintes hossztengelyéhez képest mind lefelé, mind fölfelé 120°-os szögben fordítható el. A 3B. ábrán megfigyelhető, hogy a 6 és 8 karelem az effektor elméleti hossztengelyéhez képest oldalirányban jobbra is és balra is 90°-os szögben fordítható el, ez látható a 9A. és 9B. ábrákon.The movements that can be realized by the presented painting robot structure are shown in Fig. 3A. and 3B. figures show. 3A. Fig. 3B shows the side view of the effector of the painting robot structure. can be seen in the top view in Fig. 3A. it can be observed in the figure that the arm element 6 can be turned at an angle of 45° downwards and up 90° relative to the theoretical horizontal longitudinal axis of the effector - mounted on a horizontal base, the arm element 8 can be turned both downwards and upward 120° relative to the theoretical horizontal longitudinal axis of the effector can be turned at an angle of 3B. it can be observed in Fig. 6 that arm elements 6 and 8 can be turned laterally both to the right and to the left at an angle of 90° with respect to the theoretical longitudinal axis of the effector, this can be seen in Fig. 9A. and 9B. in figures.

23097912309791

-5A bevezetőben leírt hátrányt a találmány értelmében az utolsó két 9, 10 csukló kialakításának és kapcsolatának átalakításával küszöböltük ki, amelyek így egy differenciál hajtású kombinált csuklót képeznek. Ezzel a megoldással a festőrobot szerkezet effektora nagyobb munkatérben képes az orientációja változtatására, úgy, hogy eközben a belső 3, 5, 7 csuklók mozgatása nem szükséges.-5 The disadvantage described in the introduction was eliminated according to the invention by transforming the design and connection of the last two joints 9, 10, which thus form a combined joint with a differential drive. With this solution, the effector of the painting robot structure is able to change its orientation in a larger workspace, so that in the meantime it is not necessary to move the internal joints 3, 5, 7.

A kialakított példaként! festőrobot szerkezet által bejárható teljes munkateret a 4. ábra szemlélteti. Egy vízszintes alapfelülettől 240 mm magasságban húzódó elméleti vízszintes hossztengelyt követő, 820/880 mm hosszú 6, 8 karelemek mellett a 11 festékszóró fejet a hossztengelytől 200 mm-re helyezve viszonylag nagy, legalább 1,5x1,5 m méretű aktív munkateret is kaphatunk.As the established example! Figure 4 illustrates the entire workspace that can be traversed by the painting robot structure. In addition to arm elements 6, 8, 820/880 mm long, following a theoretical horizontal longitudinal axis extending 240 mm from a horizontal base surface, placing the 11 spray head 200 mm from the longitudinal axis, a relatively large active workspace of at least 1.5x1.5 m can be obtained.

A találmány szerinti festőrobot szerkezet már említett lényeges eleme a festő effektort mozgató 9 és 10 csuklók kialakítása és alkalmazása, ami lényegében olyan kompakt gömbcsuklót eredményez, amely akár 15%-kaI közelebbről is képes feltérképezni és lefesteni egy falfelületet.The already mentioned essential element of the painting robot structure according to the invention is the design and application of the joints 9 and 10 that move the painting effector, which essentially results in a compact spherical joint that can map and paint a wall surface up to 15% closer.

A 9 és 10 csukló kialakítását szemlélteti az 5. ábrán látható robbantott rajz. 12 tartóelem a 11 festékszóró fej és/vagy egy kamera rögzítésre szolgáló elem, amely fogaskerekes 13 hajtóműhöz van elforgathatóan csatlakoztatva. A fogaskerekes 13 hajtómű motoros 14 hajtóműhöz van elforgathatóan csatlakoztatva. A 13 hajtóműben kúpfogaskerekek vannak ágyazva, melyek az egyedi kialakítású 13 hajtómű fő elemei. A 14 hajtóműbe vannak a 9 és 10 csuklók mozgatásához szükséges saját bolygóműves 15 motorok beépítve, amelyek jelen példában ismert fogasszíj-fogastárcsa áttétel segítségével adják át a hajtást. A 15 motorok keresztirányban vannak a 14 hajtóműben elrendezve a 6. ábra robbantott rajzán megfigyelhető módon.The design of joints 9 and 10 is illustrated in the exploded view shown in Figure 5. Support element 12 is an element for fixing the paint sprayer head 11 and/or a camera, which is rotatably connected to gear 13. Gear unit 13 is rotatably connected to motor unit 14. Bevel gears are embedded in the 13 gears, which are the main elements of the uniquely designed 13 gears. The gearbox 14 has its own planetary gear motors 15 for moving the joints 9 and 10, which in this example transmit the drive using a known toothed belt-geared disk transmission. The motors 15 are arranged transversely in the gear unit 14 as can be seen in the exploded view of FIG. 6.

A 9 és 10 csuklók által mozgatott 12 tartóelemen kaphat helyet egy feltérképezéshez használt 16 kamera, valamint a 11 festékszóró fej is, ahogy az a 7. ábrán megfigyelhető A festés megkezdése előtt a 16 kamera feltérképezést végezhet, „bejárhatja a festendő felületet, majd a kapott eredmények alapján a hozzá tartozó, nem jelen bejelentés tárgyát képező vezérlő elektronika mozgáspályát generálhat a festőrobot szerkezet számára a festéshez. Mindkét esetben a 9 és 10 csuklók feladata, hogy a feltérképezés során a 16 kamerát vagy a 11 festékszóró fejet a festendő felületre merőleges tartsák. A feltérképezés befejeztével a 16 kamerát leszerelhetjük, vagy ha fennhagyjuk, a festés megkezdése előtt például szervomotoros mozgatású 17 kupakkal lefedhetjük.A camera 16 used for mapping can be placed on the support element 12 moved by the joints 9 and 10, as well as the paint spraying head 11, as can be seen in Figure 7. Before starting painting, the camera 16 can perform mapping, "it can travel over the surface to be painted, and then the obtained based on the results, the corresponding control electronics, which are not the subject of this application, can generate a movement path for the painting robot structure for painting. In both cases, the task of the joints 9 and 10 is to keep the camera 16 or the paint spray head 11 perpendicular to the surface to be painted during mapping. Once the mapping is completed, the camera 16 can be dismantled, or if it is left in place, it can be covered with, for example, a cap 17 moved by a servo motor before the start of painting.

A 13 hajtómű 18 hajtóműházában jelen példában három egyforma nagyobb, valamint két kisebb 20, 21, 26 kúpfogaskerék van beépítve. Ebből az ábrán vízszintes 19 vezetőtengelyekre rögzített forgó két 20 kúpfogaskerék hajtott fogaskerék, a harmadik, az ábrán függőleges tengely körül forgó 21 kúpfogaskerék támasztó és vezető szerepet tölt be, valamint egy mélyhornyú 22 golyóscsapágy által megtámasztva ez adja át a hajtást az ábrán nem látható, a 11 festékszóró fejet tartó 12 tartóelemnek. AIn the present example, three identical larger and two smaller bevel gears 20, 21, 26 are installed in the gear housing 18 of the gear 13. In this figure, two bevel gear driven gears 20 rotating fixed on horizontal guide shafts 19, the third, bevel gear 21 rotating around the vertical axis in the figure, plays a supporting and guiding role, and supported by a deep groove ball bearing 22, it transmits the drive, not shown in the figure, the 11 spray head for 12 brackets. THE

23097912309791

-619 vezetőtengelyek kinyúlnak a 18 hajtóműházból, és forgásukat abba beépített 23 golyóscsapágyak, valamit távtartó és hézagoló 24 perselyek biztosítják. A hajtott 20 kúpfogaskerekek mozgatása a 14 hajtóműből kivezetett, a 14 hajtómű házának 14a nyúlványai által burkolt fogazott szíjak és a 19 vezetőtengelyekre felékelt 25 szíjtárcsák segítségével történik. A 20 kúpfogaskerekek vezetett forgását a két támasztó 26 kúpfogaskerék hivatott biztosítani, amelyek egy-egy a 18 hajtóműházban támasztó 27 csapágyakban megfogott 28 támasztótengelyen vannak 29 hézagoló alátéten keresztül forgathatóan ágyazva. A 18 hajtóműház ábrán nem látható fedelét 30 retesz biztosítja.- Guide shafts 619 protrude from the gear housing 18, and their rotation is ensured by ball bearings 23 built into it, and bushings 24 with spacers and spacers. The driven bevel gears 20 are moved with the help of the toothed belts led out of the gear unit 14, covered by the extensions 14a of the gear housing 14, and the pulleys 25 mounted on the guide shafts 19. The guided rotation of the bevel gears 20 is to be ensured by the two supporting bevel gears 26, which are rotatably embedded on the supporting shafts 28 held in the supporting bearings 27 in the gear housing 18 through gap washers 29. The cover of the gearbox housing 18, not shown in the figure, is secured by 30 latches.

Amennyiben a kettő hajtott 20 kúpfogaskerék közül az egyik rögzített, nem forog, és csak a másik 20 kúpfogaskereket hajtjuk meg, akkor a megvalósítható munkatér egyik végpontjától eljuthatunk keresztirányban a másikhoz, tehát átlós elmozdulás történik. Ha mindkét 20 kúpfogaskereket szimultán hajtjuk meg, akkor függőleges elmozdulásra késztetjük a 11 festékszóró fejet vagy 16 kamerát, a két 20 kúpfogaskerék ellentétes irányú mozgatásával pedig vízszintes elmozdulásra van lehetőség.If one of the two driven 20 bevel gears is fixed and does not rotate, and only the other 20 bevel gears are driven, then we can move from one end point of the feasible workspace to the other in a transverse direction, so a diagonal movement takes place. If both bevel gears 20 are driven simultaneously, the paint spray head 11 or camera 16 is made to move vertically, and horizontal displacement is possible by moving the two bevel gears 20 in opposite directions.

A 13,14 hajtóművek kialakítása során figyelembe vettük, hogy általában egy sík felület bejárása a cél. A mozgatott 11 festékszóró fej által feltérképezett terület sík falak festéséhez van optimalizálva, ez adja a 9 és 10 csuklók által lehetővé tett, a 9. ábra szögértékeivel jellemzett bejárható mozgástartományt, amit a 10A-10D. ábrákon geometriailag is ábrázoltunk.During the design of the engines 13,14, we took into account that the goal is usually to traverse a flat surface. The area mapped by the moved spray head 11 is optimized for painting flat walls, this gives the range of movement enabled by the joints 9 and 10, characterized by the angular values of Fig. 9, which is shown in Figs. 10A-10D. we also represented it geometrically in the figures.

Az effektor orientációjának ilyen megvalósítása szokatlanul új megoldásnak tekinthető. A speciálisan kialakított RR struktúrájú végberendezés illesztésével, a gömb alakú munkaterülettel rendelkező RRR alapkonfigurációjú robot esetében nagyban növeljük a robot síkfelületeket követő képességét. A festési folyamat gyorsabbá, pontosabbá és folytonossá tehető. Nem téveszthető szem elől, hogy a javasolt megoldás az ismert megoldásokkal szemben összetettebb irányítási rendszert igényel, mert a robot kinematikája ebben az esetben más összefüggésekkel adható meg. A kialakított RR struktúrájú végberendezést nagyban növeli a berendezés síkfelület-követő képességét, így a festési folyamat gyorsabbá, pontosabbá és folytonossá tehető.Such an implementation of effector orientation can be considered an unusually novel solution. By fitting the end device with a specially designed RR structure, we greatly increase the robot's ability to follow flat surfaces in the case of the RRR basic configuration robot with a spherical working area. The painting process can be made faster, more accurate and continuous. It should not be overlooked that the proposed solution requires a more complex control system compared to known solutions, because the kinematics of the robot in this case can be specified with other relationships. The developed RR structure end device greatly increases the flat surface tracking ability of the device, so the painting process can be made faster, more accurate and continuous.

Hivatkozási jelek listája:List of reference marks:

alaplemez működtetőegység csukló összekötőtag csukló karelem csuklóbase plate operating unit joint connecting member joint arm element joint

2309791 karelem csukló csukló festékszóró fej tartóelem hajtómű hajtómű2309791 arm element joint joint spray paint head support element gear gear

14a nyúlvány motor kamera kupak hajtóműház vezetőtengely kúpfogaskerék kúpfogaskerék golyóscsapágy golyóscsapágy persely szíjtárcsa kúpfogaskerék csapágy támasztótengely hézagoló alátét retesz14a extension motor cam cap gearbox housing guide shaft bevel gear bevel gear ball bearing ball bearing bushing pulley bevel gear bearing support shaft spacer washer latch

23097912309791

Claims (5)

-8Szabadalmi igénypontok-8 Patent claims 1. Festőrobot szerkezet, amely legalább egy festékszóró fejet (11) tartó külső festőrobot karelemet (8) és egy belső festőrobot karelemet (6) foglal magában, a karelemek (6, 8) végein a festékszóró fej (11) egy munkatérben térbeli, 3D mozgatására és pozicionálására alkalmas csuklók (3, 5, 7, 9,10) vannak kialakítva, a belső festőrobot karelem (6) belső vége csuklókon (3, 5) keresztül egy a festőrobot szerkezetet mozgató mozgatószerkezettel (2) van összekötve, a külső festőrobot karelem (8) külső vége csuklókon keresztül a festékszóró fejjel (11) van összekötve, azzal jellemezve, hogy a külső festőrobot karelem (8) külső végét a festékszóró fejjel (11) összekötő, együttesen két szabadságfokú gömbcsuklót szimuláló differenciális csuklókat (9, 10) tartalmaz, amelyek közül a külső festőrobot karelemhez (8) kapcsolódó csukló (9) vízszintes tengely körüli elfordulást lehetővé tevő szerkezeti elemként, a festékszóró fejjel (11) kapcsolódó csukló (10) mind vízszintes, mind függőleges tengely körüli elfordulást lehetővé tevő szerkezeti elemként van kiképezve, és ahol a festékszóró fejjel (11) kapcsolódó csuklót (10) belső kúpfogaskerekes hajtómű (13), a külső festőrobot karelemhez (8) kapcsolódó csuklót (9) pedig a belső kúpfogaskerekes hajtóművet (13) fogasszíj áttétel útján hajtó fogastárcsákkal hajtáskapcsolatban álló saját bolygóműves motorokat (15) magában foglaló motoros hajtómű (14) alkotja.1. Painting robot structure, which includes at least one external painting robot arm element (8) holding a paint sprayer head (11) and an internal painting robot arm element (6), at the ends of the arm elements (6, 8) the paint sprayer head (11) is placed in a spatial, 3D working space joints (3, 5, 7, 9, 10) are designed for its movement and positioning, the inner end of the arm element (6) of the inner painting robot is connected via joints (3, 5) to a moving mechanism (2) that moves the painting robot structure, the outer painting robot the outer end of the arm element (8) is connected to the paint sprayer head (11) through joints, characterized by the differential joints (9, 10) that connect the outer end of the outer end of the arm element (8) to the paint sprayer head (11), which together simulate two degrees of freedom ball joints (9, 10) contains, of which the joint (9) connected to the external painting robot arm element (8) is designed as a structural element enabling rotation around a horizontal axis, and the joint (10) connected to the paint sprayer head (11) is trained as a structural element enabling rotation around both a horizontal and a vertical axis , and where the joint (10) connected to the paint sprayer head (11) is connected to an internal bevel gear drive (13), and the joint (9) connected to the external painting robot arm element (8) is connected to the internal bevel gear drive (13) via a toothed belt transmission with its own planetary gears. consists of a motorized gear (14) including motors (15). 2. Az 1. igénypont szerinti festőrobot szerkezet azzal jellemezve, hogy a belső kúpfogaskerekes hajtómű (13) hajtóműházában (18) vezetőtengelyek (19) vannak vízszintesen ágyazva, amelynek végein a motoros hajtómű (14) hajtó fogasszíjaival kapcsolódó szíjtárcsák (25) vannak rögzítve, a hajtóműház (18)belsejében a vezetőtengelyeken (19) egy-egy hajtott kúpfogaskerék (20) van elfordulásmentesen rögzítve, a hajtott kúpfogaskerekekkel (20) függőleges tengely körül forgathatóan ágyazott kihajtó kúpfogaskerék (21) áll hajtáskapcsolatban, amellyel a tartóelem (12) van elfordulásmentesen összekapcsolva.2. The painting robot structure according to claim 1, characterized by the fact that guide shafts (19) are embedded horizontally in the gear housing (18) of the internal bevel gear drive (13), at the ends of which pulleys (25) connected to the drive toothed belts of the motor gear (14) are fixed, inside the gear housing (18), one driven bevel gear (20) is fixed non-rotatingly on the guide shafts (19), with the driven bevel gears (20) an output bevel gear (21) rotatably embedded around a vertical axis is in drive connection, with which the support element (12) is non-rotating connected. 3. A 2. igénypont szerinti festőrobot szerkezet azzal jellemezve, hogy a belső kúpfogaskerekes hajtómű (13) hajtóműházában (18) a hajtott kúpfogaskerekeket (20) támasztó kúpfogaskerekek (26) vannak forgathatóan ágyazva.3. The painting robot structure according to claim 2, characterized in that bevel gears (26) supporting the driven bevel gears (20) are rotatably embedded in the gear housing (18) of the internal bevel gear drive (13). 23097912309791 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti festőrobot szerkezet azzal jellemezve, hogy a csukló (10) és a festékszóró fej (11) közé egy a festékszóró fej (11) és egy kamera (16) legalább egyikét felszerelten tartó tartóelem (12) van beiktatva.4. The 1-3. A painting robot structure according to any one of the claims, characterized in that a support element (12) holding at least one of the paint spray head (11) and a camera (16) mounted between the joint (10) and the paint spray head (11) is inserted. 5. A 4. igénypont szerinti festőrobot szerkezet azzal jellemezve, hogy a tartóelemen (12) felszerelt kamerával (16) távvezérelhető védő kupak (17) van társítva.5. The painting robot structure according to claim 4, characterized in that a remote controllable protective cap (17) is associated with the camera (16) mounted on the support element (12). 23097912309791
HUP2000352A 2020-10-27 2020-10-27 Painting robot apparatus HU231435B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HUP2000352A HU231435B1 (en) 2020-10-27 2020-10-27 Painting robot apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HUP2000352A HU231435B1 (en) 2020-10-27 2020-10-27 Painting robot apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
HUP2000352A1 HUP2000352A1 (en) 2022-04-28
HU231435B1 true HU231435B1 (en) 2023-09-28

Family

ID=89993216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HUP2000352A HU231435B1 (en) 2020-10-27 2020-10-27 Painting robot apparatus

Country Status (1)

Country Link
HU (1) HU231435B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
HUP2000352A1 (en) 2022-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7383751B2 (en) Articulated robot
JP4698978B2 (en) Painting equipment
WO2017183505A1 (en) Work device and dual-arm work device
US20090114052A1 (en) Articulated manipulator
JP6067805B1 (en) Combined work device using link actuator
CN103495971A (en) Five degree-of-freedom combined robot platform
US20240139767A1 (en) Movable electro-hydraulic composite drive spraying robot with large working space
WO2018088447A1 (en) Work device and double-arm-type work device
CN110802635A (en) Robot arm convenient to multi-angle rotating
HU231435B1 (en) Painting robot apparatus
Romanov et al. SABER: Modular reconfigurable robot for industrial applications
CN112916260B (en) Series-parallel robot for linkage spraying of large-scale surface structure
WO2018088445A1 (en) Working device and double-arm type working device
Miyake et al. Development of small-size window cleaning robot by wall climbing mechanism
JP2005127475A (en) Link operating device
Aris et al. Design and development of a programmable painting robot for houses and buildings
Okwu et al. Development of a Modular Wall Painting Robot for Hazardous Environment
JP5085615B2 (en) Coating object holding robot and painting robot system
Giberti et al. Design and experimental test of a pneumatic translational 3dof parallel manipulator
KR20120131370A (en) 7 degree of freedom robot arm
Hess et al. Mobilerobot: Control of a redundant kinematic using drive-steering modules for mobile manipulation
Yao et al. Mobile parallel manipulator consisting of two nonholonomic carts and their path planning
CN213435185U (en) Double-machine collaborative coating robot reverse hanging device
JPH08323661A (en) Automatic assembly machine
Alexandrescu et al. Autonomous mobile robot with displacements in a vertical plane and applications in cleaning services