搭载于机械臂末端的刷漆机构及方法与流程

本发明属于水电站压力钢管涂覆设备技术领域，涉及一种搭载于机械臂末端的刷漆机构及方法。

背景技术：

继2003年三峡电站首台机组投产发电以来，我国已相继建设了小湾、龙滩、拉西瓦、溪洛渡等大型水电站。作为发电机组的主要构成部件，高水头条件下大规格压力钢管的承压面积远大于水轮机组，且制造过程复杂，存在多型材多焊缝类型特点。随着水电单机容量的不断提升，水电机组进水道压力特种拼接钢管的焊缝寿命与环境影响因素亦日趋复杂。一旦发生爆裂泄露故障将极大威胁电站自身、国家及人民的财产安全。

由于水电压力钢管直径大、斜管仰角大，水电站压力钢管的防腐作业往往需在压力钢管内搭设脚手架，人工进行防腐，但是压力钢管内装拆脚手架工程量巨大，搭拆费用和安全风险高，搭拆时间长，因此需要采用爬壁机器人代替传统的人工作业，研究能够搭载在机械臂末端的刷漆机构。

专利号为cn109261392a，名称为“圆管刷漆装置”的中国发明专利中发明公开了一种圆管刷漆装置，该装置由可移动的行走架和设置于行走架上的喷漆机构和刷漆机构构成。该装置结构简单、操作方便，可以提高刷漆效率、降低工人劳动负担，但不适合搭载于机械臂上。

专利号为cn108940713a，名称为“一种自动刷漆机构”的中国发明专利中发明公开了一种自动刷漆机构，该机构包括刷子，刷子固定在导管上，导管与刷子连接处开有均匀排列的小孔，导管的两端装有控制阀，导管通过橡皮管与涂料仓连接；导管的两边固连在滑套上，左端的滑套套在丝杆上，右端滑套套在光杆上；丝杆下端连接减速装置，减速装置连接在电机上。该装置实现了自动刷漆，减少了工人劳动强度，该装置需要外接漆桶，占用体积较大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种搭载于机械臂末端的刷漆机构及方法，结构简单，采用在壳体内设置油漆容器与导向模块的导向架连接，导向模块的丝杆与传动机构连接，与传动机构连接的活塞与油漆容器滑动配合，电机驱动丝杆带动导向架连接的油漆容器与活塞运动排出涂料浸润漆刷，机械臂的六轴机械手操作该刷涂机构靠近物件涂覆，安装方便快捷，无需外接漆桶，占用空间小，操作简单方便。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种搭载于机械臂末端的刷漆机构，它包括壳体、传动机构、导向模块和油漆容器；所述传动机构和导向模块位于壳体内，导向模块的丝杆与传动机构连接，导向架与壳体的导向槽滑动配合，油漆容器与导向架连接，与油漆容器滑动配合的活塞与传动机构连接，传动机构驱动导向模块带动油漆容器与活塞配合运动。

所述壳体为一侧开口的中空箱体，位于开口侧设置防护罩。

所述壳体的侧面设置导向槽，导向架两侧的导向块与导向槽滑动配合，支架与导向块连接固定。

所述传动机构包括与导向杆两端连接的上板和下板、与上板连接的电机和活塞，位于上板两侧的皮带轮分别与电机的输出端和导向模块的丝杆连接，两个皮带轮与同步带配合。

所述导向模块包括与导向架连接的丝杆座、与丝杆座配合的丝杆，与丝杆两端配合的滚珠轴承与传动机构的上板和下板连接。

所述导向架包括与水平板两端竖直连接的侧板，位于水平板上设置活塞孔，丝杆座位于水平板一侧固定，位于侧板上设置凸起的导向块。

所述导向杆上设置与其配合的直线轴承，直线轴承与导向架的水平板连接。

所述油漆容器为两端开口的圆形筒体，位于上端的开口侧设置法兰盘与导向架的水平板连接，位于下端设置与其螺纹配合的漆刷。

所述漆刷的刷头为中空的扁平结构，与油漆容器联通穿过传动机构的下板露出壳体外。

如上所述的搭载于机械臂末端的刷漆机构的刷漆方法，它包括如下步骤：

s1，安装，支架与机械臂末端的六轴机械手的法兰连接固定；

s2，上料，拆卸防护罩，闭合电机的电源，驱动导向模块带动与其连接的油漆容器远离活塞，活塞脱离与油漆容器配合，电机停止运转，露出油漆容器上侧的开口，将涂料灌注到油漆容器内；再次启动电机，驱动导向模块带动与其连接的油漆容器与活塞配合，安装防护罩与壳体连接封闭；

s3，出料，闭合电机的电源，电机运转带动与同步带配合的皮带轮转动，与其中一个皮带轮连接的丝杆同时旋转，带动与丝杆座连接的导向架沿丝杆轴向运动，与此同时，与导向架连接的油漆容器与活塞滑动配合，油漆容器内的涂料受到挤压后外溢进入漆刷的扁平端内浸润刷毛；与此同时，直线轴承与导向杆处于滑动配合状态。

s4，涂覆，在涂料浸润漆刷的毛刷时，由机械臂的六轴机械手操作漆刷机构靠近物件进行涂覆。

一种搭载于机械臂末端的刷漆机构，它包括壳体、传动机构、导向模块和油漆容器；传动机构和导向模块位于壳体内，导向模块的丝杆与传动机构连接，导向架与壳体的导向槽滑动配合，油漆容器与导向架连接，与油漆容器滑动配合的活塞与传动机构连接，传动机构驱动导向模块带动油漆容器与活塞配合运动。结构简单，通过在壳体内设置油漆容器与导向模块的导向架连接，导向模块的丝杆与传动机构连接，与传动机构连接的活塞与油漆容器滑动配合，通过电机驱动丝杆带动导向架连接的油漆容器与活塞运动排出涂料浸润漆刷，机械臂的六轴机械手操作该刷涂机构靠近物件涂覆，安装方便快捷，无需外接漆桶，占用空间小，操作简单方便。

在优选的方案中，壳体为一侧开口的中空箱体，位于开口侧设置防护罩。结构简单，使用时，油漆容器位于中空结构的壳体内，占用空间小，位于壳体开口侧的防护罩可拆卸，便于上料及清洗油漆容器。

在优选的方案中，壳体的侧面设置导向槽，导向架两侧的导向块与导向槽滑动配合，支架与导向块连接固定。结构简单，使用时，在导向模块运动的过程中，位于导向架两侧的导向块与导向槽滑动配合，限制了导向架的运动轨迹，相应地限制了油漆容器的运动轨迹，有利于提高涂刷质量，与导向架两侧的导向块连接的支架用于与机械臂六轴机械手连接，安装方便快捷，便于拆卸维护。

在优选的方案中，传动机构包括与导向杆两端连接的上板和下板、与上板连接的电机和活塞，位于上板两侧的皮带轮分别与电机的输出端和导向模块的丝杆连接，两个皮带轮与同步带配合。结构简单，使用时，通过电机驱动同步带配合的皮带轮转动，皮带轮转动转动带动导向模块的丝杆转动，丝杆旋转的同时驱动导向架沿丝杆轴向直线运动，与此同时，穿过导向架的导向杆进行轴向限位。

在优选的方案中，导向模块包括与导向架连接的丝杆座、与丝杆座配合的丝杆，与丝杆两端配合的滚珠轴承与传动机构的上板和下板连接。结构简单，安装时，与丝杆两端配合的滚珠轴承与上板和下板连接，下板与壳体连接，提高丝杆转动的稳定性，与丝杆配合的丝杆座与导向架连接，在丝杆旋转时，驱动导向架沿丝杆轴向运动。

在优选的方案中，导向架包括与水平板两端竖直连接的侧板，位于水平板上设置活塞孔，丝杆座位于水平板一侧固定，位于侧板上设置凸起的导向块。结构简单，安装时，活塞前端的活塞体穿过导向架水平板上的活塞孔深入油漆容器内，位于导向架侧板上凸起的导向块与壳体两侧的导向槽滑动配合。

在优选的方案中，导向杆上设置与其配合的直线轴承，直线轴承与导向架的水平板连接。结构简单，使用时，位于导向杆上配合的直线轴承与导向架的水平板连接，提高了导向架运动时的稳定性。

在优选的方案中，油漆容器为两端开口的圆形筒体，位于上端的开口侧设置法兰盘与导向架的水平板连接，位于下端设置与其螺纹配合的漆刷。结构简单，使用时，与油漆容器连接的法兰盘和螺纹配合的漆刷有利于拆卸维护，安装方便快捷。

在优选的方案中，漆刷的刷头为中空的扁平结构，与油漆容器联通穿过传动机构的下板露出壳体外。结构简单，使用时，露出壳体外的漆刷为中空的扁平结构，扩大了涂料的浸润面积，有利于涂料均匀附着于物件表面。

在优选的方案中，如上搭载于机械臂末端的刷漆机构的刷漆方法，它包括如下步骤：

s1，安装，支架与机械臂末端的六轴机械手的法兰连接固定；

s2，上料，拆卸防护罩，闭合电机的电源，驱动导向模块带动与其连接的油漆容器远离活塞，活塞脱离与油漆容器配合，电机停止运转，露出油漆容器上侧的开口，将涂料灌注到油漆容器内；再次启动电机，驱动导向模块带动与其连接的油漆容器与活塞配合，安装防护罩与壳体连接封闭；

s3，出料，闭合电机的电源，电机运转带动与同步带配合的皮带轮转动，与其中一个皮带轮连接的丝杆同时旋转，带动与丝杆座连接的导向架沿丝杆轴向运动，与此同时，与导向架连接的油漆容器与活塞滑动配合，油漆容器内的涂料受到挤压后外溢进入漆刷的扁平端内浸润刷毛；与此同时，直线轴承与导向杆处于滑动配合状态。

s4，涂覆，在涂料浸润漆刷的毛刷时，由机械臂的六轴机械手操作漆刷机构靠近物件进行涂覆。该方法结合机械臂上的六轴机械手实现了自动涂覆，占用空间小，涂覆效率高。

一种搭载于机械臂末端的刷漆机构及方法，它包括壳体、传动机构、导向模块和油漆容器，通过在壳体内设置油漆容器与导向模块的导向架连接，导向模块的丝杆与传动机构连接，与传动机构连接的活塞与油漆容器滑动配合，通过电机驱动丝杆带动导向架连接的油漆容器与活塞运动排出涂料浸润漆刷，机械臂的六轴机械手操作该刷涂机构靠近物件涂覆。本发明克服了原水电站压力钢管涂覆时漆桶外接占用空间大的问题，具有结构简单，安装方便快捷，无需外接漆桶，占用空间小，操作简单方便的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的主视示意图。

图3为图2的a-a处剖视示意图。

图4为图3的b-b处剖视示意图。

图5为图3的c-c处剖视示意图。

图6为本发明的分解示意图。

图中：壳体1，防护罩11，导向槽12，支架13，传动机构2，导向杆21，上板22，下板23，电机24，活塞25，皮带轮26，同步带27，直线轴承28，导向模块3，导向架31，丝杆座32，丝杆33，滚珠轴承34，油漆容器4，法兰盘41，漆刷42。

具体实施方式

如图1~图6中，一种搭载于机械臂末端的刷漆机构，它包括壳体1、传动机构2、导向模块3和油漆容器4；所述传动机构2和导向模块3位于壳体1内，导向模块3的丝杆33与传动机构2连接，导向架31与壳体1的导向槽12滑动配合，油漆容器4与导向架31连接，与油漆容器4滑动配合的活塞25与传动机构2连接，传动机构2驱动导向模块3带动油漆容器4与活塞25配合运动。结构简单，通过在壳体1内设置油漆容器4与导向模块3的导向架31连接，导向模块3的丝杆33与传动机构2连接，与传动机构2连接的活塞25与油漆容器4滑动配合，通过电机24驱动丝杆33带动导向架31连接的油漆容器4与活塞25运动排出涂料浸润漆刷42，机械臂的六轴机械手操作该刷涂机构靠近物件涂覆，安装方便快捷，无需外接漆桶，占用空间小，操作简单方便。

优选的方案中，所述壳体1为一侧开口的中空箱体，位于开口侧设置防护罩11。结构简单，使用时，油漆容器4位于中空结构的壳体1内，占用空间小，位于壳体1开口侧的防护罩11可拆卸，便于上料及清洗油漆容器4。

优选的方案中，所述壳体1的侧面设置导向槽12，导向架31两侧的导向块与导向槽12滑动配合，支架13与导向块连接固定。结构简单，使用时，在导向模块3运动的过程中，位于导向架31两侧的导向块与导向槽12滑动配合，限制了导向架31的运动轨迹，相应地限制了油漆容器4的运动轨迹，有利于提高涂刷质量，与导向架31两侧的导向块连接的支架13用于与机械臂六轴机械手连接，安装方便快捷，便于拆卸维护。

优选的方案中，所述传动机构2包括与导向杆21两端连接的上板22和下板23、与上板22连接的电机24和活塞25，位于上板22两侧的皮带轮26分别与电机24的输出端和导向模块3的丝杆33连接，两个皮带轮26与同步带27配合。结构简单，使用时，通过电机24驱动同步带27配合的皮带轮26转动，皮带轮26转动转动带动导向模块3的丝杆33转动，丝杆33旋转的同时驱动导向架31沿丝杆33轴向直线运动，与此同时，穿过导向架31的导向杆21进行轴向限位。

优选地，电机24为步进电机或者伺服电机，有利于控制丝杆33旋转的快慢及角速度，提高涂覆的均匀度。

优选的方案中，所述导向模块3包括与导向架31连接的丝杆座32、与丝杆座32配合的丝杆33，与丝杆33两端配合的滚珠轴承34与传动机构2的上板22和下板23连接。结构简单，安装时，与丝杆33两端配合的滚珠轴承34与上板22和下板23连接，下板23与壳体1连接，提高丝杆33转动的稳定性，与丝杆33配合的丝杆座32与导向架31连接，在丝杆33旋转时，驱动导向架31沿丝杆33轴向运动。

优选的方案中，所述导向架31包括与水平板两端竖直连接的侧板，位于水平板上设置活塞孔，丝杆座32位于水平板一侧固定，位于侧板上设置凸起的导向块。结构简单，安装时，活塞25前端的活塞体穿过导向架31水平板上的活塞孔深入油漆容器4内，位于导向架31侧板上凸起的导向块与壳体1两侧的导向槽12滑动配合。

优选的方案中，所述导向杆21上设置与其配合的直线轴承28，直线轴承28与导向架31的水平板连接。结构简单，使用时，位于导向杆21上配合的直线轴承28与导向架31的水平板连接，提高了导向架31运动时的稳定性。

优选的方案中，所述油漆容器4为两端开口的圆形筒体，位于上端的开口侧设置法兰盘41与导向架31的水平板连接，位于下端设置与其螺纹配合的漆刷42。结构简单，使用时，与油漆容器4连接的法兰盘41和螺纹配合的漆刷42有利于拆卸维护，安装方便快捷。

优选的方案中，所述漆刷42的刷头为中空的扁平结构，与油漆容器4联通穿过传动机构2的下板23露出壳体1外。结构简单，使用时，露出壳体1外的漆刷42为中空的扁平结构，扩大了涂料的浸润面积，有利于涂料均匀附着于物件表面。

优选的方案中，如上所述的搭载于机械臂末端的刷漆机构的刷漆方法，它包括如下步骤：

s1，安装，支架13与机械臂末端的六轴机械手的法兰连接固定；

s2，上料，拆卸防护罩11，闭合电机24的电源，驱动导向模块3带动与其连接的油漆容器4远离活塞25，活塞25脱离与油漆容器4配合，电机24停止运转，露出油漆容器4上侧的开口，将涂料灌注到油漆容器4内；再次启动电机24，驱动导向模块3带动与其连接的油漆容器4与活塞25配合，安装防护罩11与壳体1连接封闭；

s3，出料，闭合电机24的电源，电机24运转带动与同步带27配合的皮带轮26转动，与其中一个皮带轮26连接的丝杆33同时旋转，带动与丝杆座32连接的导向架31沿丝杆33轴向运动，与此同时，与导向架31连接的油漆容器4与活塞25滑动配合，油漆容器4内的涂料受到挤压后外溢进入漆刷42的扁平端内浸润刷毛；与此同时，直线轴承28与导向杆21处于滑动配合状态。

s4，涂覆，在涂料浸润漆刷42的毛刷时，由机械臂的六轴机械手操作漆刷机构靠近物件进行涂覆。该方法结合机械臂上的六轴机械手实现了自动涂覆，占用空间小，涂覆效率高。

如上所述的搭载于机械臂末端的刷漆机构及方法，安装使用时，在壳体1内设置油漆容器4与导向模块3的导向架31连接，导向模块3的丝杆33与传动机构2连接，与传动机构2连接的活塞25与油漆容器4滑动配合，电机24驱动丝杆33带动导向架31连接的油漆容器4与活塞25运动排出涂料浸润漆刷42，机械臂的六轴机械手操作该刷涂机构靠近物件涂覆，安装方便快捷，无需外接漆桶，占用空间小，操作简单方便。

使用时，油漆容器4位于中空结构的壳体1内，占用空间小，位于壳体1开口侧的防护罩11可拆卸，便于上料及清洗油漆容器4。

使用时，在导向模块3运动的过程中，位于导向架31两侧的导向块与导向槽12滑动配合，限制了导向架31的运动轨迹，相应地限制了油漆容器4的运动轨迹，有利于提高涂刷质量，与导向架31两侧的导向块连接的支架13用于与机械臂六轴机械手连接，安装方便快捷，便于拆卸维护。

使用时，通过电机24驱动同步带27配合的皮带轮26转动，皮带轮26转动转动带动导向模块3的丝杆33转动，丝杆33旋转的同时驱动导向架31沿丝杆33轴向直线运动，与此同时，穿过导向架31的导向杆21进行轴向限位。

安装时，与丝杆33两端配合的滚珠轴承34与上板22和下板23连接，下板23与壳体1连接，提高丝杆33转动的稳定性，与丝杆33配合的丝杆座32与导向架31连接，在丝杆33旋转时，驱动导向架31沿丝杆33轴向运动。

安装时，活塞25前端的活塞体穿过导向架31水平板上的活塞孔深入油漆容器4内，位于导向架31侧板上凸起的导向块与壳体1两侧的导向槽12滑动配合。

使用时，位于导向杆21上配合的直线轴承28与导向架31的水平板连接，提高了导向架31运动时的稳定性。

使用时，与油漆容器4连接的法兰盘41和螺纹配合的漆刷42有利于拆卸维护，安装方便快捷。

使用时，露出壳体1外的漆刷42为中空的扁平结构，扩大了涂料的浸润面积，有利于涂料均匀附着于物件表面。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。