CN106378274B - 船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***及其作业方法 - Google Patents
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Abstract
一种船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***及其作业方法，属于船舶与海洋工程中的船舶外板喷涂的智能装备技术领域。该***主要包括由喷涂及防护罩部分、喷涂供料部分、漆雾真空回收部分、拖带管路防弯矩和缠绕部分等组成。其技术特点是：充分考虑了工程实际应用要求及经济性，结构简单新颖，功能完善，操作方便；利用机器人搭载左右时时移动大跨距作业的喷枪和薄壁半球体防护罩,以及拖带管路防弯矩和缠绕连接装置,很好地解决了漆雾大气污染、机器人搭载本体防护、拖带管路弯翘或缠绕及破坏已涂区域的问题；具有安全、可靠和高效等优点，极具工程应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***及其作业方法，属于船舶与海洋工程中的船舶外板喷涂的智能装备技术领域。
背景技术
船舶外板涂装是整个造船工艺中下水前涂装作业的末道，当前主要是人工手持喷枪开式喷涂，即使有概念设计提出采用机器人搭载喷涂，也都是采用开式喷涂，不对漆雾进行回收。容易造成粉尘涂料污染，时间长会对搭载作业的机器人本体表面产生漆雾大量附着，破坏机器人搭载设备。
船舶外板爬壁拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***主要包括对机器人喷漆涂料的供应，特别是对喷出的漆雾进行废漆回收，对作业设备进行防护，使作业的机器人本体免于漆雾的附着，免于长期漆雾附着而产生的设备污浊及维修困难，也使大气环境免于漆雾的污染，也保证喷涂漆膜质量。
由于机器人爬壁作业，会在船舶外板表面转弯或旋转，因此，所搭载的真空回收管路和涂料供给管路很容易受力弯翘或打结，甚至会缠绕在机器人本体，与机器人本体其他部位干涉，或者可能由于拖带管路的弯翘，使拖带管路再次与已经喷涂的船舶外板表面接触，造成已涂漆膜的破坏。所以，一种拖带管路防弯矩和缠绕部分，采用灵活管路连接器，布置各个管路流体媒介的内部通道，使各个管路始终自由下垂，使机器人本体不受力，可以使爬壁类的机器人更好地吸附在钢板表面。同时考虑一定的高度，不使拖带管路与机器人本体其他部件干涉。使拖带管路始终自由悬垂。
一种船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***，其技术特点是：采用喷涂及防护罩，利用机器人搭载左右时时移动大跨距作业的喷枪，利用薄壁半球体防护罩防止漆雾散落机器人本体及大气中；采用漆雾真空回收***，在下位地面布置真空回收泵组，将漆雾进行回收，避免防护罩内漆雾堆积，同时，避免低温回收漆雾附着管壁堵塞回收管，中间在机器人本体上布置了漆雾回收加热器，使漆雾保持高温便于雾化回收；采用拖带管路防弯矩和缠绕，避免机器人转弯或旋转，造成管路弯翘产生强力力矩不利于爬壁机器人吸附，以及避免管路缠绕机器人本体，与机器人本体其他部位干涉，以及由于拖带管路的弯翘，使拖带管路再次与已经喷涂的表面接触，造成已涂漆膜的破坏。
一种船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***，可以有效地解决漆雾大气污染、机器人搭载本体防护、拖带管路弯翘或缠绕及破坏已涂区域，提高涂装质量。目前，国内外研究的紧贴爬壁式喷涂机器人设备，均采用开式喷涂，未见有封闭的防护***。
发明内容
本发明提供一种船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***及其作业方法，该***充分考虑了工程实际应用要求及经济性，结构新颖，功能完善，操作方便，很好地解决了漆雾大气污染、机器人搭载本体防护、拖带管路弯翘或缠绕及破坏已涂区域的问题。具有安全、可靠和高效等优点，极具工程应用价值。
本发明采用的技术方案是：一种船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***, 它包括机器人的本体框架、控制***，它还包括喷涂防护罩、喷涂供料管系、漆雾真空回收管系、拖带管路防弯矩和缠绕装置；所述喷涂防护罩把涂料喷嘴安装在漆雾防护罩的半球中心处，硬塑材料的漆雾防护外罩与硬塑材料的漆雾防护罩连接成一体，漆雾防护外罩连接在漆雾防护罩的边缘处,内部黏贴锡纸防护膜，布置在防护罩体正中心的涂料喷嘴安装在喷嘴距离可调节装置上，喷嘴距离调节丝杠安装在喷嘴距离可调节装置内部，与船舶外板表面保持200-500mm的距离，漆雾防护罩焊接在漆雾防护罩支架上，漆雾防护罩支架安装在涂料喷嘴左右横移丝杠框架上，喷嘴横移丝杠电机输出轴与涂料喷嘴左右横移丝杠连接；所述喷涂供料管系采用涂料喷嘴输入前端连接机器人本体部涂料供料管，喷射控制阀安装在接近供料箱的下位供料管上，涂料喷嘴与防护罩内部涂料供给管相连，防护罩内部涂料供给管与机器人本体部涂料供料管相连，机器人本体部涂料供料管与自由圆周旋转连接器支座连接，自由圆周旋转连接器支座上安装自由圆周旋转连接器，旋转供料接头管连接下位供料管，下位供料管连接供料箱, 喷射控制阀安装在供料箱出口处；所述漆雾真空回收管系把漆雾真空回收腔安装在漆雾防护罩半球中心处，漆雾真空回收腔孔在漆雾防护罩半球中心浇筑开孔，8个漆雾真空回收腔孔开孔位于漆雾真空回收腔的底部，漆雾真空回收腔顶部与机器人本体上的真空回收软塑管连接，真空回收软塑管与漆雾回收加热器连接，漆雾回收加热器安装在机器人本体框架上，漆雾回收加热器后端与涂料加热器后端真空回收管连接，涂料加热器后端真空回收管与自由圆周旋转连接器支座连接，自由圆周旋转连接器安装在自由圆周旋转连接器支座上，刚性的旋转回收接头管与下位回收管连接，下位回收管连接废料回收箱；所述拖带管路防弯矩和缠绕装置把自由圆周旋转连接器安装在机器人本体的自由圆周旋转连接器支座上，刚性的旋转供料接头管和刚性的旋转回收接头管分别与下位供料管和下位回收管连接, 自由圆周旋转连接器分别连接机器人本体部涂料供料管和涂料加热器后端真空回收管，旋转供料接头管和旋转回收接头管尺寸高于机器人本体其他部分。
所述废料回收箱连接真空驱动电机驱动的真空回收泵；废料观察镜和综合监控台安装在废料回收箱上, 综合监控台的电子线路与漆雾防护罩上的温度和湿度传感器连接。
所述的一种船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***的作业方法：操作者首先开动爬壁机器人搭载作业，机器人喷涂过程中，开动真空回收泵，进行时时漆雾回收；同时，每条船作业结束后，定期采用超声波厚度仪器检查防护罩内锡纸附着漆雾的状态，如果漆雾厚度大于1mm,将锡纸换下，更换新锡纸；每条船作业结束后，查看真空回收加热器状态，保证加热器内部流体介质不堆积；爬壁机器人远程遥控搭载作业时，观察其所拖带管路的状态；机器人开动时，当机器人受远程遥控进入喷涂区域后，喷嘴才开枪喷射，由喷射控制阀受人工远程操作；操作者通过观察镜查看真空回收箱是否已经填满，判断何时卸料。
本发明的有益效果是：这种船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***及其作业方法，充分考虑了工程实际应用要求及经济性，结构简单新颖，功能完善，操作方便，很好地解决了漆雾大气污染、机器人搭载本体防护、拖带管路弯翘或缠绕及破坏已涂区域的问题，采用喷涂及防护罩，利用机器人搭载左右时时移动大跨距作业的喷枪，利用薄壁半球体防护罩防止漆雾散落机器人本体及大气中；采用漆雾真空回收***，在下位地面布置真空回收泵组，将漆雾进行回收，避免防护罩内漆雾堆积，同时，避免低温回收漆雾附着管壁堵塞回收管，中间在机器人本体上布置了漆雾回收加热器，使漆雾保持高温便于雾化回收；采用拖带管路防弯矩和缠绕，避免机器人转弯或旋转，造成管路弯翘产生强力力矩不利于爬壁机器人吸附，以及避免管路缠绕机器人本体，与机器人本体其他部位干涉，以及由于拖带管路的弯翘，使拖带管路再次与已经喷涂的表面接触，造成已涂漆膜的破坏；具有安全、可靠和高效等优点，极具工程应用价值。
附图说明
图1是一种船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***立体图。
图2是一种船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***的主视图。
图3是图2中的A-A剖视图。
图4是图2中的B-B剖视图。
图5是机器人搭载防护罩拖带管路正向上行图。
图6是机器人拖带管路正向上行状态图。
图7是机器人搭载防护罩拖带管路下行***图。
图8是机器人拖带管路正向下行状态图。
图中：1a、漆雾防护罩，1b、漆雾防护外罩，1c、锡纸防护膜，2a、漆雾真空回收腔孔，2b、漆雾真空回收腔，2c、真空回收软塑管，2d、漆雾回收加热器，2e、涂料加热器后端真空回收管，2f、旋转回收接头管，2g、下位回收管，2h、废料回收箱，2m、废料观察镜，2n、综合监控台，2q、真空回收泵，2t、真空驱动电机，3a、涂料喷嘴，3b、防护罩内部涂料供给管，3c、机器人本体部涂料供料管，3d、旋转供料接头管，3e、下位供料管，3f、供料箱，3g、喷射控制阀，4a、自由圆周旋转连接器，4b、自由圆周旋转连接器支座，5、温度和湿度传感器，6a、涂料喷嘴左右横移丝杠框架，6b、涂料喷嘴左右横移丝杠，6c、喷嘴横移丝杠电机，7a、漆雾防护罩支架，7b、喷嘴距离调节丝杠，7c、喷嘴距离可调节装置，8、机器人本体框架，9、船舶外板，10、地面。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的结构做进一步描述。
图1、2、3、4、5、6、7、8示出了船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***的结构图。该***主要包括喷涂及防护罩部分、喷涂供料部分、漆雾真空回收部分、拖带管路防弯矩和缠绕部分等组成。所述喷涂及防护罩部分由涂料喷嘴3a嵌入漆雾防护罩1a正中心，漆雾防护外罩1b连接漆雾防护罩1a外部,组成整体防护罩，整体防护罩材质都是硬塑组成，为防止机器人作业时受大风等突然外力载荷影响，防护罩设置为圆形，采用硬塑以降低重量；所述喷涂供料部分由涂料喷嘴3a嵌入漆雾防护罩1a正中心，涂料喷嘴3a输入前端连接机器人本体部涂料供料管3c，喷射涂装的开枪功能由安置在下位供料管3e附近供料箱3f的喷射控制阀3g进行喷射开枪控制；所述漆雾真空回收部分由漆雾真空回收腔2b通过漆雾真空回收腔孔2a将涂料喷嘴3a喷出的废料回收，并通过一些列真空回收管系实现漆雾的回收，以保护机器人本体受漆雾污染，避免涂装作业的环境污染；所述拖带管路防弯矩和缠绕部分由自由圆周旋转连接器4a安装在置于机器人本体的自由圆周旋转连接器支座4b上，旋转供料接头管3d和旋转回收接头管2f作为刚性固定端口，分别连接下位供料管3e和下位回收管2g, 自由圆周旋转连接器4a在机器人本体的前端连接机器人本体部分的管路，分别连接机器人本体部涂料供料管3c和涂料加热器后端真空回收管2e，通过轴向旋转360°，使旋转供料接头管3d和旋转回收接头管2f受所拖带下位供料管3e和下位回收管2g的重力作用，始终保持顺沿船舶外板表面自由向下，避免了因机器人沿船舶外板表面转弯、转向而引起的所拖带管路上翘，对机器人本体吸附造成较大的弯矩力，同时，旋转供料接头管3d和旋转回收接头管2f高度高于机器人本体其他部分，避免了因机器人沿船舶外板表面转弯、转向而引起的拖带管路防缠绕。
漆雾防护外罩1b连接漆雾防护罩1a外部,组成整体防护罩外形，整体防护罩材质都是硬塑组成，内部布置锡纸防护膜1c，该保护膜可以根据表面附着的涂料漆雾量来进行简易更换，防止涂料长时间附着防护罩内部表面。涂料喷嘴3a布置在防护罩体正中心，与船舶外板表面保持200-500mm的距离，以保证喷涂质量，涂料喷嘴3a距离受喷嘴距离可调节装置7c调节，将喷嘴距离根据工艺要求控制在200-500mm的距离内，喷嘴距离调节丝杠7b根据工艺需要旋转调节高度。漆雾防护外罩1b以漆雾防护罩支架7a为支撑，同时安装在涂料喷嘴左右横移丝杠框架6a上，喷嘴横移丝杠电机6c驱动涂料喷嘴左右横移丝杠6b通过漆雾防护罩支架7a带动漆雾防护罩1a左右横移大跨度喷涂运动。
涂料喷嘴3a安装在漆雾防护罩1a正中心，与防护罩内部涂料供给管3b相连，防护罩内部涂料供给管3b与机器人本体部涂料供料管3c相连，机器人本体部涂料供料管3c与自由圆周旋转连接器支座4b连接，自由圆周旋转连接器支座4b上安装自由圆周旋转连接器4a，将供料管联通通导至旋转供料接头管3d，旋转供料接头管3d上连接有下位供料管3e，下位供料管3e连接供料箱（3f）,供料箱3f出口处布置喷射控制阀3g。
8个漆雾真空回收腔孔2a开孔于漆雾真空回收腔2b的底部，漆雾真空回收腔2b顶部与机器人本体上的漆雾真空回收软塑管2c连接，真空回收软塑管2c与漆雾回收加热器2d相连，漆雾回收加热器2d安装在机器人本体框架8上，其后端连接有涂料加热器后端真空回收管2e，涂料加热器后端真空回收管2e与自由圆周旋转连接器支座4b连接，自由圆周旋转连接器支座4b上安装自由圆周旋转连接器4a，将真空回收管联通至刚性的旋转回收接头管2f，旋转回收接头管2f与下位回收管2g相连接，下位回收管2g终端送入废料回收箱2h，废料回收箱2h上布置废料观察镜2m和综合监控台2n, 综合监控台2n监控漆雾防护罩1a上温度和湿度传感器5采集的温度和湿度信号以及其他运动动力信号，废料回收箱2h连接真空回收2q并连接相应的真空驱动电机2t。
这种船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***的作业方法：操作者首先开动爬壁机器人搭载作业，机器人喷涂过程中，开动真空回收泵，进行时时漆雾回收。同时，每条船作业结束后，定期采用超声波厚度仪器检查防护罩内锡纸附着漆雾的状态，如果漆雾厚度大于1mm,将锡纸换下，更换新锡纸。每条船作业结束后，查看真空回收加热器状态，保证加热器内部流体介质不堆积。爬壁机器人远程遥控搭载作业时，观察其所拖带管路的状态，由于采用自由圆周旋转连接器，保证了机器人所拖带管路不对机器人附壁吸附造成额外力矩，同时不会破坏已涂区域，特别是机器人自上而下运行时，管路仍然可以自由悬垂，并且高度高于机器人本体，不至于与机器人本体干涉。机器人开动时，当机器人受远程遥控进入喷涂区域后，喷嘴才可以开枪喷射，由喷射控制阀受人工远程操作。操作者通过观察镜查看真空回收箱是否已经填满，判断何时卸料。
本发明的主要技术参数( 可根据用户需要确定) ：
机器人驱动轮距离（***）:0.8 m
喷嘴距离船舶外板可调节高度:200-500mm
供料体统压力：270bar
真空压力：-0.6bar
喷嘴控制阀出口压力可调范围：150-350 bar
防护罩重量（kg）：＜1.5
防护罩尺寸：半径150mm。
Claims (3)
1.一种船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***, 它包括机器人的本体框架、控制***，其特征是：它还包括喷涂防护罩、喷涂供料管系、漆雾真空回收管系、拖带管路防弯矩和缠绕装置；所述喷涂防护罩把涂料喷嘴（3a）安装在漆雾防护罩（1a）的半球中心处，硬塑材料的漆雾防护外罩（1b）与硬塑材料的漆雾防护罩（1a）连接成一体，漆雾防护外罩（1b）连接在漆雾防护罩（1a）的边缘处,内部黏贴锡纸防护膜（1c），布置在防护罩体正中心的涂料喷嘴（3a）安装在喷嘴距离可调节装置（7c）上，喷嘴距离调节丝杠（7b）安装在喷嘴距离可调节装置（7c）内部，与船舶外板表面保持200-500mm的距离，漆雾防护罩（1a）焊接在漆雾防护罩支架（7a）上，漆雾防护罩支架（7a）安装在涂料喷嘴左右横移丝杠框架（6a）上，喷嘴横移丝杠电机（6c）输出轴与涂料喷嘴左右横移丝杠（6b）连接；所述喷涂供料管系采用涂料喷嘴（3a）输入前端连接机器人本体部涂料供料管（3c），喷射控制阀（3g）安装在接近供料箱（3f）的下位供料管（3e）上，涂料喷嘴（3a）与防护罩内部涂料供给管（3b）相连，防护罩内部涂料供给管（3b）与机器人本体部涂料供料管（3c）相连，机器人本体部涂料供料管（3c）与自由圆周旋转连接器支座（4b）连接，自由圆周旋转连接器支座（4b）上安装自由圆周旋转连接器（4a），旋转供料接头管（3d）连接下位供料管（3e），下位供料管（3e）连接供料箱（3f）, 喷射控制阀（3g）安装在供料箱（3f）出口处；所述漆雾真空回收管系把漆雾真空回收腔（2b）安装在漆雾防护罩（1a）半球中心处，漆雾真空回收腔孔（2a）在漆雾防护罩（1a）半球中心浇筑开孔，8个漆雾真空回收腔孔（2a）开孔位于漆雾真空回收腔（2b）的底部，漆雾真空回收腔（2b）顶部与机器人本体上的真空回收软塑管（2c）连接，真空回收软塑管（2c）与漆雾回收加热器（2d）连接，漆雾回收加热器（2d）安装在机器人本体框架（8）上，漆雾回收加热器（2d）后端与涂料加热器后端真空回收管（2e）连接，涂料加热器后端真空回收管（2e）与自由圆周旋转连接器支座（4b）连接，自由圆周旋转连接器（4a）安装在自由圆周旋转连接器支座（4b）上，刚性的旋转回收接头管（2f）与下位回收管（2g）连接，下位回收管（2g）连接废料回收箱（2h）；所述拖带管路防弯矩和缠绕装置把自由圆周旋转连接器（4a）安装在机器人本体的自由圆周旋转连接器支座（4b）上，刚性的旋转供料接头管（3d）和刚性的旋转回收接头管（2f）分别与下位供料管（3e）和下位回收管（2g）连接, 自由圆周旋转连接器（4a）分别连接机器人本体部涂料供料管（3c）和涂料加热器后端真空回收管（2e），旋转供料接头管（3d）和旋转回收接头管（2f）尺寸高于机器人本体其他部分。
2.根据权利要求1所述的一种船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***，其特征是：所述废料回收箱（2h）连接真空驱动电机（2t）驱动的真空回收泵（2q）；废料观察镜（2m）和综合监控台（2n）安装在废料回收箱（2h）上, 综合监控台（2n）的电子线路与漆雾防护罩（1a）上的温度和湿度传感器（5）连接。
3.权利要求1所述的一种船舶外板拖涂式机器人的供料及漆雾回收防护罩***的作业方法，其特征是：操作者首先开动爬壁机器人搭载作业，机器人喷涂过程中，开动真空回收泵，进行时时漆雾回收；同时，每条船作业结束后，定期采用超声波厚度仪器检查防护罩内锡纸附着漆雾的状态，如果漆雾厚度大于1mm,将锡纸换下，更换新锡纸；每条船作业结束后，查看真空回收加热器状态，保证加热器内部流体介质不堆积；爬壁机器人远程遥控搭载作业时，观察其所拖带管路的状态；机器人开动时，当机器人受远程遥控进入喷涂区域后，喷嘴才开枪喷射，由喷射控制阀受人工远程操作；操作者通过观察镜查看真空回收箱是否已经填满，判断何时卸料。
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