大型復(fù)雜工件表面多機器人自動噴涂系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計一種用于對大型復(fù)雜工件表面進行自動化噴涂的多機器人協(xié)作式自動噴涂系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在很多工業(yè)領(lǐng)域(尤其是航空航天領(lǐng)域)，很多大型工件的復(fù)雜表面需要進行全方位噴涂作業(yè)，由于這些工件較為巨大，要噴涂的面積較大。為達到工程進度和涂層質(zhì)量要求，在傳統(tǒng)的人工噴涂作業(yè)條件下，往往需要多名噴涂技師長時間在照明、通風(fēng)等條件很差的噴涂環(huán)境中同時作業(yè)，不僅造成了極高的人工成本和時間成本，而且還對工人的身體產(chǎn)生危害。而在噴涂中逐步應(yīng)用機器人自動噴涂技術(shù)，不僅可以提高勞動生產(chǎn)率和噴涂質(zhì)量，而且還可以改善勞動條件和工作環(huán)境、保證工人的人身安全。
[0003]授權(quán)公告號為CN101602034B的發(fā)明專利“內(nèi)壁噴涂機器人系統(tǒng)及內(nèi)壁噴涂方法”雖然也是一整套的噴涂系統(tǒng)，但是僅僅是單機器人工作，對于大型工件的外表面的全方位噴涂則難以實現(xiàn)；授權(quán)公告號為CN203155435U的實用新型專利“龍門式全方位自動噴涂機”為單機器人噴涂系統(tǒng)，雖然也是對工件外表面進行噴涂，但不涉及多個機器人的協(xié)作且所要噴涂的工件放在轉(zhuǎn)臺上可以轉(zhuǎn)動，噴涂效率相對較低且難以對工件腹部進行噴涂；申請?zhí)枮?01320095684.9的發(fā)明專利申請“噴涂機器人與噴涂系統(tǒng)”無龍門式結(jié)構(gòu)，且不涉及多個機器人的協(xié)同工作，可噴涂的工件不大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于對大型復(fù)雜工件表面進行自動化噴涂的大型復(fù)雜工件表面多機器人自動噴涂系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]大型復(fù)雜工件表面多機器人自動噴涂系統(tǒng)，其特征在于:該噴涂系統(tǒng)包括龍門式三坐標直線移動機構(gòu)、至少兩個地坑式三坐標移動機構(gòu)、兩個地坑蓋板升降系統(tǒng)、背部噴涂機器人單元、腹部噴涂機器人單元、標定裝置、安全防護系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；背部噴涂機器人單元安裝于龍門式三坐標直線移動機構(gòu)上，沿龍門式三坐標直線移動機構(gòu)的X軸方向、y軸方向和z軸方向運動；地坑式三坐標移動機構(gòu)關(guān)于工作平臺的中垂面對稱布置，每個地坑式三坐標移動機構(gòu)上安裝有一套腹部噴涂機器人單元，該腹部噴涂機器人單元沿地坑式三坐標移動機構(gòu)的X軸方向、I軸方向和z軸方向運動，機器人配備有吹掃防爆系統(tǒng)；所述的標定裝置安裝在機械臂末端；背部噴涂機器人單元和腹部噴涂機器人單元均包括六自由度噴涂機械臂和獨立的涂料供給與輸送裝置。
[0007]本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，所述的龍門式三坐標直線移動機構(gòu)包括機器人安裝座、背部z軸立梁、背部y軸橫梁和背部X軸橫梁；機器人安裝座安裝在背部z軸立梁的導(dǎo)軌上；背部z軸立梁安裝在大跨距背部y軸橫梁的導(dǎo)軌上，實現(xiàn)沿y軸運動；背部y軸橫梁兩端分別安裝在互相平行的兩側(cè)長行程背部X軸橫梁的導(dǎo)軌上，在兩個背部X軸電機的同步驅(qū)動下，實現(xiàn)沿X軸運動；背部Z軸立梁、背部y軸橫梁、背部X軸橫梁均配備有拖鏈和風(fēng)琴式防護罩。
[0008]本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，所述的每個地坑式三坐標移動機構(gòu)包括機器人安裝座、腹部z軸立梁、腹部y橫梁和腹部X軸導(dǎo)軌；機器人安裝座安裝在腹部z軸立梁的導(dǎo)軌上；腹部z軸立梁安裝在腹部y橫梁上；腹部y橫梁安裝在在腹部X軸導(dǎo)軌上，實現(xiàn)沿X軸運動。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)特征還在于:龍門式三坐標直線移動機構(gòu)中的背部z軸立梁沿y軸運動和背部y軸橫梁沿X軸運動的傳動采雙電機雙滾輪的并聯(lián)傳動結(jié)構(gòu)。地坑式三坐標移動機構(gòu)中的腹部I橫梁沿X軸運動的傳動采用雙電機雙滾輪的并聯(lián)傳動結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明所述的每個地坑蓋板升降系統(tǒng)包括多組獨立升降的蓋板平臺，每個蓋板平臺包括電機、傳動機構(gòu)、升降絲杠螺母副、地坑蓋板和傳感器；所述地坑蓋板下裝有四個滿足機械自鎖要求的小導(dǎo)程升降絲杠螺母副；所述電機通過傳動機構(gòu)同步帶動小導(dǎo)程升降絲杠螺母副的絲杠轉(zhuǎn)動；所述傳感器安裝于地坑蓋板上。
[0011]本發(fā)明的涂料供給與輸送裝置的供料方式采用循環(huán)攪拌式。
[0012]本發(fā)明的控制系統(tǒng)包括上層主控計算機和底層的機器人控制器、三坐標直線移動數(shù)控系統(tǒng)和PLC控制模塊；機器人控制器與背部噴涂機器人單元和腹部噴涂機器人單元進行雙向通訊及監(jiān)測控制；三坐標直線移動數(shù)控系統(tǒng)與龍門式三坐標直線移動機構(gòu)和地坑式三坐標移動機構(gòu)進行雙向通訊控制及監(jiān)測控制；PLC控制模塊與地坑蓋板升降系統(tǒng)進行雙向通訊控制及監(jiān)測控制。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性技術(shù)效果:①本發(fā)明采取龍門式三坐標直線移動機構(gòu)帶動背部噴涂機器人單元進行工件背部表面噴涂，采取地坑式三坐標直線移動機構(gòu)帶動腹部噴涂機器人單元在地坑中進行工件腹部表面噴涂，噴涂工作空間比較大，覆蓋面比較廣，不僅能噴涂大尺寸的工件，而且能對工件表面進行全方位噴涂。②本發(fā)明采取多機器人協(xié)同工作，大大提高了大尺寸工件表面噴涂效率。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明提供的大型復(fù)雜工件表面多機器人自動噴涂系統(tǒng)實施例的三維結(jié)構(gòu)簡圖。
[0015]圖2是圖1的左視圖。
[0016]圖3是圖1的俯視圖。
[0017]圖4是本發(fā)明的龍門式三坐標直線移動機構(gòu)的背部z軸總成的主視圖。
[0018]圖5a是本發(fā)明的地坑式三坐標移動機構(gòu)的腹部z軸結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0019]圖5b是圖5a的俯視圖。
[0020]圖6是本發(fā)明的地坑式三坐標移動機構(gòu)的腹部I軸結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0021]圖7是本發(fā)明的地坑式三坐標移動機構(gòu)在地坑中布置的截面圖。
[0022]圖8是本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成圖。
[0023]附圖標記說明:1-背部噴涂機器人單元；2_龍門式三坐標直線移動機構(gòu)；3_地坑式三坐標移動機構(gòu)；4_地坑蓋板升降系統(tǒng)；5_腹部噴涂機器人單元；6_背部X軸橫梁；7-涂料供給與輸送裝置；8_工作平臺；9_地坑；21_背部z軸立梁；22_背部z軸電機；23-背部涂料桶支架；24_背部Y軸電機；25_背部Y軸頂部直線導(dǎo)軌；26_背部y軸橫梁；27-背部y軸滑動座；28_背部z軸隔板；29_背部y軸側(cè)面直線滑軌；211_背部z軸絲杠螺母副；212_背部y軸滾輪齒條副；31_腹部z軸立梁；32_機器人安裝座連接板；33_腹部z軸滾珠絲杠；34_腹部z軸絲杠螺母；35_腹部y軸連接板；36_腹部z軸電機聯(lián)軸器；37_腹部z軸電機減速器；38_腹部z軸電機；39_腹部z軸電機防爆罩；313_腹部x軸滑動座；314-腹部y軸電機；315_腹部y軸電機聯(lián)軸器；316_腹部y軸絲杠螺母副；317_腹部y軸移動小車；318_腹部y軸直線導(dǎo)軌；319_腹部y軸橫梁；320_腹部x軸滑動座；321_腹部X軸導(dǎo)軌。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)和【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0025]如圖1?圖3是本發(fā)明提供的大型復(fù)雜工件表面多機器人自動噴涂系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)簡圖，多機器人自動噴涂系統(tǒng)包括龍門式三坐標直線移動機構(gòu)2、至少兩個地坑式三坐標移動機構(gòu)3、兩個地坑蓋板升降系統(tǒng)4、背部噴涂機器人單元I和腹部噴涂機器人單元5，此外還有未標注的控制系統(tǒng)、標定裝置和安全防護系統(tǒng)。背部噴涂機器人單元I安裝于龍門式三坐標直線移動機構(gòu)2上，沿龍門式三坐標直線移動機構(gòu)的X軸方向、y軸方向和z軸方向運動；地坑式三坐標移動機構(gòu)關(guān)于工作平臺8的中垂面對稱布置，每個地坑式三坐標移動機構(gòu)3上安裝有一套腹部噴涂機器人單元5，該腹部噴涂機器人單元沿地坑式三坐標移動機構(gòu)的X軸方向、I軸方向和z軸方向運動，機器人配備有吹掃防爆系統(tǒng)；所述的標定裝置安裝在機械臂末端；背部噴涂機器人單元I和腹部噴涂機器人單元5均包括六自由度噴涂機械臂和獨立的涂料供給與輸送裝置7。
[0026]如圖4所示，背部噴涂機器人單元I通過螺栓連接固定在與龍門式三坐標直線移動機構(gòu)2的背部z軸立梁21相固結(jié)的背部z軸隔板28上，三者整體通過背部z軸電機22驅(qū)動背部z軸絲杠螺母副211與絲杠進行整體上下移動，絲杠螺母副211的螺母固定于背部y軸滑動座27上。而背部Y軸滑動座27則是通過背部y軸電機和減速器以雙電機前后排列的形式驅(qū)動背部I軸滾輪齒條副212在背部y軸頂部直線導(dǎo)軌25上移動，從而實現(xiàn)背部I方向的移動。背部I軸橫梁26采用優(yōu)質(zhì)矩形方管組合焊接結(jié)構(gòu)，提高了其抗彎抗扭性能。背部I軸橫梁26在背部X軸橫梁6上的移動則是通過背部y軸橫梁26兩端的電機同步驅(qū)動滾輪在齒條上嚙合傳動實現(xiàn)(圖中未顯示)。
[0027]如圖5a和圖5b所示，腹部噴涂機器人單元5以螺栓連接固定在機器人安裝座連接板32上，機器人安裝座連接板32與腹部z軸絲杠螺母34相固連，經(jīng)腹部z軸電機38通過腹部z軸電機減速器37和腹部z軸電機聯(lián)軸器36驅(qū)使腹部z軸滾珠絲杠33轉(zhuǎn)動而進行腹部z軸方向上下移動。以上絲杠傳動機構(gòu)安裝于腹部z軸立梁31內(nèi)，而腹部z軸立梁31則通過與其固結(jié)的腹部I軸連接板35被安裝到如圖6所示的腹部y軸移動小車317上，三者整體被腹部I軸電機314通過腹部y軸絲杠螺母副316驅(qū)動，從而實現(xiàn)腹部y軸方向的運動。圖7所示為地坑式三坐標移動機構(gòu)在地坑9中布置的截面圖，腹部y軸橫梁319通過腹部X軸滑動座320在地坑腹部X軸導(dǎo)軌321上運動，驅(qū)動方式也是通過電機同步驅(qū)動滾輪齒條嚙合運動實現(xiàn)。