专利名称：自动喷涂机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种喷涂设备，特别是一种对面积较大的特定形面进行喷涂的喷涂机器人。
背景技术：
目前市场上有各种不同类型的喷涂机器人，绝大多数是专用喷涂设备，很少有对面积较大且表面形状特殊复杂(如集装箱底面、轮船壳体表面、飞机表面等)进行喷涂的设备，喷涂时容易产生涂层不均匀的现象，操作不方便。
发明内容
本实用新型的目的就是要提供一种结构简单，运动平稳，重复精度高，智能操作，喷涂面积大，能够对特殊形面进行喷涂，涂层均匀的自动喷涂机器人。
本实用新型的目的是这样实现的一种自动喷涂机器人，包括多自由度空间机构及控制系统，多自由度空间机构中设有轨道小车，轨道小车安装在长导轨1上，小车底盘3下部设有主动滚轮15和从动滚轮2，组合轴座4安装在小车底盘3的两端，圆导轨5及滚珠丝杠6安装在组合轴座4上，主电机14通过齿轮、轮轴与主动轮15连接；两直线轴承箱体21分别安装在圆导轨5上，与连接板20构成活动平台，电机16与滚珠丝杠6连接；立导杆11、气缸12及安装座17安装在连接板20上，气缸12的活塞杆、转动电机10及喷枪架8安装在活动座9上，喷枪安装架8上设有喷枪7，活动座9安装在直线轴承箱体22上，直线轴承箱体22安装在立导杆11上。传感器18安装在底盘3上，传感器13，19安装在连接板20上，角度传感器23安装在活动座9上。传感器13，18，19，23与控制系统连接。
本实用新型所提供的自动喷涂机器人，由于采用了多轴控制，即X轴Y轴Z轴三个方向的移动及绕Z轴转动，喷枪安装角度可调，使喷枪可实现任意角度的喷涂；由于采用了检测传感器并与控制系统中的单片机等设备相互配合，避免了喷涂过程中的盲区和重叠区，实现均匀喷涂，并使涂料得到充分合理的利用；由于X方向采用了长轨道，主动力为步进电机或变频电机，Y方向采用了精密滚珠丝杠传动结构，圆导轨滑动块改为直线轴承滚动，使喷涂面积更大，设备运动更精确，寿命更长。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型工作流程图。
图3是本实用新型传感器控制框图。
具体实施方式
本实用新型采用以下结构一种自动喷涂机器人，包括多自由度空间机构及控制系统，多自由度空间机构中设有轨道小车，轨道小车安装在长导轨1上，小车底盘3下部设有主动滚轮15和从动滚轮2，组合轴座4安装在小车底盘3的两端，圆导轨迹5及滚珠丝杠6安装在组合轴座4上，主电机14通过齿轮、轮轴与主动轮15连接；两直线轴承箱体21分别安装在圆导轨5上，与连接板20构成活动平台，电机16与滚珠丝杠6连接；立导杆11、气缸12及安装座17安装在连接板20上，气缸12的活塞杆、转动电机10及喷枪架8安装在活动座9上，喷枪安装架8上设有喷枪7，活动座(9)安装在直线轴承箱体(22)上，直线轴承箱体(22)安装在立导杆(11)上。传感器18安装在底盘3上，传感器13，19安装在连接板20上，角度传感器23安装在活动座9上。传感器13，18，19，23与控制系统连接，传感器可采用光学或红外传感器。
本实用新型工作时，主电机14通过齿轮驱动主动轮15，使轨道小车可以在长导轨1上运动，即X方运动；电机16驱动滚珠丝杠6转动，滚珠丝杠螺母(未示出)带动由连接板20、圆导轨5上的直线轴承箱体21构成的活动平台实现Y方向的运动；气缸12的活塞连杆通过立导杆11上的直线轴承箱体22、活动座9及喷枪安装架8实现Z方向运动；通过转动电机10可控制喷枪安装架8的转动，从而控制喷枪7的工作方向，实现喷枪7的三维运动及绕Z轴的转动。检测传感器18安装在底盘3上，检测X方向运动，用以确定喷枪X方向的位置；检测传感器19安装在连接板20上，检测Y方向运动，用以确定喷枪Y方向的位置；检测传感器13安装在连接板20上，检测Z方向运动，用以确定喷枪Z方向的位置；角度传感器23安装在Z轴活动座9上，用以测定喷枪的转动角度。各传感器检测到的信号传递给控制系统的单片机，单片机按事先编好的程序控制工作过程。
控制系统包括检测传感器，信号采集放大器、滤波器、存储器、A/D转换、单片机、I/O接口等，用于控制小车在X轴方向的运动(工作区间的移动)、喷枪在Y轴方向的喷涂运动、喷枪头在Z轴方向的距离和形态、以及喷枪头在每一个工作区间的起始末端位。检测传感器用于检测每一工作区间的起始末端位，它将采集的信号及时送往控制系统，再由控制系统确定喷枪喷涂的起始和末端位置，并控制喷枪起始工作状态。控制系统还可以随时确定喷枪的工作位置，通过液晶显示屏显示。检测传感器通过对相对固定目标的测距来确定自己的坐标位置，通过键盘，可自行设定机器的各种参数，来操作喷涂机器人进行工作。喷涂时采用压缩空气做为油漆动力。
本装置的工作过程如下轨道小车安装在长轨道1上，电气控制系统，程序控制系统，油漆管道，压缩气体管道，各种线缆安装就位，准备工作就绪，即可进行喷涂工作。
操作人员首先确定喷涂的初始位置，即喷枪7的初始位置，调整好喷枪7在Z轴方向上的距离和姿态后，喷枪7开始在Y轴方向的运动，对喷涂对象(如集装箱箱体底部)进行喷涂，当喷枪7移动到Y轴的另一端时，安装在机器人上的检测传感器决定Y轴方向上行程的终点，传感器将喷枪已到达终点的信息反馈给机器人中心控制系统，于是机器人指挥喷枪在行程末端稍作停顿，绕Z轴转动90度，喷头的朝向对着喷涂目标(集装箱底部)的交界角喷涂，以保证交界处的垂直面能够均匀喷涂，然后沿Y轴返回，同时喷枪再次喷涂该工作区，直至回到该工作区的起始点。下一步小车将机器人沿X方向移到下一个工作区间，小车每次在X方向移动的距离在260-350mm之间(由喷涂宽度决定)，喷枪开始在新工作区的做喷涂工作，进行下一轮的循环。通过控制系统，机器人就可以随时重复该工作程序。喷涂机器人喷枪7位置坐标值(X，Y，Z)，分别由探测传感器18、19、13测出，并可即时在液晶显示屏上显示。
喷枪7在每个工作区间的初始位置可以事先依据不同型号的喷涂目标(如集装箱尺寸)确定，检测传感器的作用是消除机器人的运动累积误差，保证位置精度和喷头的正确姿态。
权利要求1.一种自动喷涂机器人，包括多自由度空间机构及控制系统，其特征在于多自由度空间机构中设有轨道小车，轨道小车安装在长导轨(1)上，小车底盘(3)下部设有主动滚轮(15)和从动滚轮(2)，组合轴座(4)安装在小车底盘(3)的两端，圆导轨(5)及滚珠丝杠(6)安装在组合轴座(4)上，主电机(14)通过齿轮、轮轴与主动轮(15)连接；两直线轴承箱体(21)分别安装在圆导轨(5)上，与连接板(20)构成活动平台；电机(16)与滚珠丝杠(6)连接；立导杆(11)、气缸(12)及安装座(17)安装在连接板(20)上，气缸(12)的活塞杆、转动电机(10)、喷枪架(8)安装在活动座(9)上，喷枪安装架(8)上设有喷枪(7)，活动座(9)安装在直线轴承箱体(22)上，直线轴承箱体(22)安装在立导杆(11)上。
2.根据权利要求1所述的自动喷涂机器人，其特征于传感器(18)安装在底盘(3)上，传感器(13，19)安装在连接板(20)上，角度传感器(23)安装在活动座(9)上。
3.根据权利要求1或2所述的自动喷涂机器人，其特征在于传感器(13，18，19，23)与控制系统连接。
专利摘要本实用新型公开了一种自动喷涂机器人，属于喷涂设备，其主要包括控制系统、检测传感器、多自由度空间机构、喷枪、液晶显示屏、键盘等。多自由度空间机构包括轨道小车、导轨、伺服电机和驱动机构，直线轴承箱体、活动安装座、气缸、气电执行构件等。本装置采用了多轴控制，即X轴Y轴Z轴三个方向的移动及绕Z轴转动，喷枪安装角度可调，使喷枪可实现任意角度的喷涂；通过检测传感器并与控制系统相互配合，实现均匀喷涂，并使涂料得到充分合理的利用；由于X方向采用了长轨道，主动力为步进电机或变频电机，Y方向采用了精密滚珠丝杠传动结构，圆导轨滑动块改为直线轴承滚动，使喷涂面积更大，设备运动更精确，寿命更长。
文档编号B25J5/00GK2657877SQ0323785
公开日2004年11月24日 申请日期2003年9月30日 优先权日2003年9月30日
发明者高建华 申请人:高建华