CN109261401A - 自动高效喷漆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动高效喷漆装置，包括机架，其上由前向后顺序设置喷枪工作台和工件定位台，喷枪工作台上设有喷枪左右平移驱动机构和喷枪弧形升降驱动机构，前者包括水平布置的导杆，通过导套套于导杆上的至少一喷枪，固定于导杆上驱动喷枪沿导杆平移的气缸；后者包括左右驱动箱体，其相向面上对称设有向后弯曲的弧形轨道槽，导杆两端经弧形轨道槽伸入驱动箱体内，分别与两个联动的同步带牵引机构相连，其中一个同步带牵引机构与牵引步进电机相连；工件定位台上设有与喷枪一一对应的工件旋转定位工装，还包括PLC控制器。本发明适用性强、加工效率高，尤其适用于扭力盖类零件的喷漆，且结构简单，成本低。

Description

自动高效喷漆装置

技术领域

本发明涉及一种自动高效喷漆装置。

背景技术

在工件的喷漆生产中，通常针对不同的工件形状和喷漆面要求需要采用不同的喷漆操作方式及设备。企业原先的喷漆设备通常只能针对圆柱形工件的圆周面实施喷漆作业，这类设备采用旋转工装定位工件，而喷枪的位置和角度是固定的。但对于其他需要多维面喷漆的工件，例如电动工具的扭力盖（圆周面、顶部锥面和端面），这类设备就无法适用。

因此企业目前对于扭力盖类工件的喷漆往往由人工进行操作，即由工人一手转动工件，另一手操作喷枪进行喷漆。但很显然，人工作业的效率比较低，而劳动强度也较大。且对于无工作经验的工人来说，往往无法很好的控制喷漆均匀性，导致产品质量下降。

当然目前市面上亦有一些企业采用高精度的数控中心实施喷漆作业，虽然借助其内部多维机械手能够实现如扭力盖类工件的多维面喷漆，且作业精度高。但采用数控中心一方面体积大，成本投入高，假如用于进行工件的单面或圆周面喷漆则显得大材小用；另一方面一次只能进行一个工件的喷漆，效率依旧较低。此外已有的数控中心也缺乏并且不利于设置专门的水幕装置来收集喷漆产生的油雾，导致工作环境不佳。

因此目前行业内亟待提供一种适用性强、加工效率高，并且结构简单、成本较低的自动高效喷漆装置，尤其适用于扭力盖类零件的喷漆。

发明内容

本发明目的是：提供一种适用性强、加工效率高，并且结构简单、成本较低的自动高效喷漆装置，尤其适用于电动工具的扭力盖类零件的喷漆。

本发明的技术方案是：一种自动高效喷漆装置，包括机架，其特征在于机架上由前向后顺序设置有喷枪工作台和工件定位台，其中喷枪工作台上设有喷枪左右平移驱动机构和喷枪弧形升降驱动机构，喷枪左右平移驱动机构包括水平布置的导杆，至少一喷枪通过设于其上的导套套设于导杆上，同时导杆上固定有连接驱动喷枪沿导杆平移的气缸；

喷枪弧形升降驱动机构包括左右两个驱动箱体，这两个驱动箱体的相向面上对称开有向后弯曲的弧形轨道槽，前述导杆两端穿过弧形轨道槽并伸入相应的驱动箱体内，两个驱动箱体内均设有与导杆相连并驱动导杆沿弧形轨道槽活动的同步带牵引机构，并且其中一个驱动箱体内的同步带牵引机构与牵引步进电机相连并由其驱动运转，而两个驱动箱体内的同步带牵引机构之间则通过联动杆连接同步运转；

工件定位台上设有与喷枪一一对应的工件旋转定位工装，还包括与气缸、牵引步进电机、工件旋转定位工装及喷枪均电连接的PLC控制器。

实际设计时，同步带牵引机构的形式多种多样，其主体结构基本即包含同步带和驱动同步带运转的带轮，而联动杆主要连接在两个同步带牵引机构相对应的带轮上实现两者的联动。当然，对于同步带牵引机构的设计，本案有如下优选的结构形式：

进一步的，本发明中所述同步带牵引机构均包括枢转设于相应驱动箱体内的第一牵引带轮、位于第一牵引带轮上方的第二牵引带轮、套设于第一牵引带轮和第二牵引带轮上的牵引环形同步带以及抵紧牵引环形同步带的张紧轮，还包括固定在牵引环形同步带上的升降块，该升降块与导杆固定；

所述牵引步进电机的输出轴直接与其中一个同步带牵引机构内的第一牵引带轮固定，或者所述牵引步进电机的输出轴上固定有主传动带轮，该主传动带轮与其中一个同步带牵引机构中的第一牵引带轮之间套设有传动环形同步带；

而两个驱动箱体内的第一牵引带轮之间通过所述联动杆相连，并且该联动杆平行位于导杆的下方；或者两个驱动箱体内的第二牵引带轮之间通过所述联动杆相连，并且该联动杆平行位于导杆的上方。

当然，具体制造时，我们偏向于将联动杆连接在两个驱动箱体的第一牵引带轮之间，因为第一牵引带轮属于同牵引步进电机相连的初级传动轮，传动损耗小，动力大，且第一牵引带轮位于底部使得联动杆在喷枪工作台上的的重心低，确保传动更加稳定可靠，能够减小振动。

进一步的，本发明中所述升降块上枢转设有与弧形轨道槽配合的滚轮。滚轮的设计能够提高升降块及其导杆沿弧形轨道槽运行时的稳定性和顺畅性。

更进一步的，本发明中所述升降块上枢转设有与弧形轨道槽配合的两个滚轮，并且导杆位于两个滚轮中间。这样设计能够进一步提高导杆两侧平衡性，确保导杆运行的平稳性和顺畅性。

进一步的，本发明中所述驱动箱体内部沿弧形轨道槽间隔设有若干与升降块配合的接近开关，这些接近开关均与PLC控制器相连，用于感应升降块位置并发出信号给PLC控制器，由PLC控制器发出信号停止牵引步进电机。接近开关配合牵引步进电机能够确保将导杆及其上的喷枪快速准确的固定在弧形轨道槽上特定的弧度位置以便对工件特定面实施连续喷漆作业。

进一步的，本发明中所述导杆上设有连接驱动各喷枪同步移动的单个气缸，导杆上固定有气缸安装座，气缸横向固定在该气缸安装座上，而各喷枪的导套下部均固定在同一连接板上，该连接板上一体设有纵向的连接座，连接座上设有供导杆穿过的开孔，气缸的顶杆与该连接座固定；或者所述导杆上对应各喷枪均设有独立的气缸。当气缸与导杆采用一对一的形式时，我们需要为每个气缸均设置独立的气缸安装座，并为每个喷枪设置独立的连接板，当然这样成本也会增高，且使得导杆上相对较为拥挤。

由于连接板上的连接座是与气缸的顶杆相连，而喷枪的导套又是固定在连接板上，因此实际作业时，喷枪只能沿导杆轴向活动，无法周向转动。

进一步的，本发明中所述工件旋转定位工装包括竖直设置的转动柱和连接驱动转动柱旋转的转动柱驱动装置，转动柱顶部固定有与工件配合的定位座，而工件定位台上设有供转动柱伸出的转动孔，而转动柱驱动装置为同步带驱动装置，包括转动柱驱动电机、固定在转动柱驱动电机输出轴上的工装驱动主带轮、与各转动柱底部固定的工装驱动从带轮和套于工装驱动主带轮和工装驱动从带轮上的工装驱动环形同步带，转动柱驱动电机与PLC控制器相连。实际作业时，本发明中的各转动柱是同步转动的，转动速度可由PLC控制器设定控制，通常较慢，能够确保定位在转动柱顶部定位座上的工件不会掉落。

进一步的，本发明中所述机架上设有位于工件定位台后部的水幕发生装置，该水幕发生装置与PLC控制器电连接。水幕发生装置在工件定位台的后部能够很好的吸收喷枪喷漆过程中产生的油雾，改善环境。当然水幕发生装置是目前喷漆行业内成熟的设备，具体结构我们参见现有技术。

进一步的，本发明中设计当导杆两端沿相应的弧形轨道槽运动时，所述喷枪的枪头始终朝向工件旋转定位工装，且当导杆位于弧形轨道槽的最低位置时，喷枪的枪头朝向水平方向。

进一步的，本发明中所述喷枪工作台前部设有与PLC控制器电连接的控制面板和显示屏，控制面板上设有按钮能够控制启停牵引步进电机、转动柱驱动电机及气缸，配合显示屏也能对牵引步进电机、转动柱驱动电机及气缸的运行速度等功能参数进行设定和显示。

进一步的，本发明中机架的底部安装有滑轮及定位撑脚，便于转移。

本发明的具体工作原理如下：

初始时由工人将待喷漆工件套置在工件旋转定位工装的转动柱顶部定位座上，然后启动装置通过PLC控制器控制转动柱驱动电机、气缸、牵引步进电机及喷枪协调运转进行喷漆。工件旋转定位工装带动工件旋转持续旋转，喷枪则由气缸驱动沿导杆左右移动，确保对于工件表面的喷漆均匀。根据加工需要，在牵引步进电机驱动下，喷枪弧形升降驱动机构带动导杆及其上的喷枪走弧形轨迹，对工件实施多个维面（包含端面）的喷漆。当导杆两端沿相应的弧形轨道槽运动时，喷枪的枪头始终朝向工件旋转定位工装上安装的工件。并且借助驱动箱体内的接近开关能够将喷枪定位在弧形轨道槽上的特定弧度（位置）对工件的特点面实施专门喷漆。加工完毕，PLC控制器驱动各机构复位，工人取下工件，并安装新的工件进行喷漆。

本发明的优点是：

1．本发明的适用性强，实际使用中当工件旋转定位工装带动工件旋转时，既能通过固定喷枪位置或左右平移喷枪对工件实施圆周面喷漆作业，又能通过特殊设计的喷枪弧形升降驱动机构驱动喷枪沿弧形轨道槽走弧形轨迹升降，对工件实施多个维面（包含端面）的喷漆，过程自动，效率高，且喷漆均匀性好，能够确保产品质量，尤其适应于电动工具扭力盖类工件的喷漆。

2. 本发明通过PLC控制器控制牵引步进电机和气缸协调运作带动喷枪走位，速度参数可调，可控性强，并且同步带牵引机构内进一步设置接近开关能够将喷枪定位在特定弧度对工件的特点面实施专门喷漆，执行效率高，喷枪定位准确，能够大大提高产品喷漆质量。

3. 本发明中专门设计两侧联动的同步带牵引机构，同步性高，运行振动小，由其带动的导杆运行稳定性好。

4. 本发明中进一步在升降块上设计滚轮与弧形轨道槽配合，滚轮的设计能够提高升降块及其导杆沿弧形轨道槽运行时的稳定性和顺畅性。且进一步的方案中配合设计导杆两侧的两个滚轮，能够进一步提高导杆两侧平衡性，确保导杆运行的平稳性和顺畅性。

5. 本发明中导杆上的喷枪采用同一气缸驱动同步移动，同步性和稳定性好。

6. 相比目前采用的数控中心实施喷漆作业，本发明装置的结构相对更加简单，体积小，成本低，且一次可同时进行多个工件同时同步喷漆作业，效率远远高于数控中心。且更加方便引入水幕发生装置，整体功能更加完善。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构主视图；

图2为图1的A-A剖面图（省略气缸以及气缸安装板、连接板和连接座）；

图3为本发明图1中左侧驱动箱体内的同步带牵引机构示意简图（连带牵引步进电机）。

其中：1、机架；2、喷枪工作台；3、工件定位台；4、导杆；5、喷枪；6、导套；7、气缸；7a、顶杆；8、驱动箱体；9、弧形轨道槽；10、牵引步进电机；11、联动杆；12、第一牵引带轮；13、第二牵引带轮；14、牵引环形同步带；15、张紧轮；16、升降块；17、主传动带轮；18、传动环形同步带；19、滚轮；20、接近开关；21、气缸安装座；22、连接板；23、连接座；24、转动柱；25、定位座；26、转动柱驱动电机；27、工装驱动主带轮；28、工装驱动从带轮；29、工装驱动环形同步带；30、水幕发生装置；31、控制面板；32、显示屏；33、滑轮；34、定位撑脚。

具体实施方式

实施例：下面结合图1~图3所示，对本发明提供的这种自动高效喷漆装置做详细说明如下：

本实施例提供的这种自动高效喷漆装置具有机架1，机架1上由前向后顺序设置有喷枪工作台2、工件定位台3和水幕发生装置30，其中喷枪工作台2上设有喷枪左右平移驱动机构和喷枪弧形升降驱动机构。

喷枪左右平移驱动机构具有水平布置的导杆4，两个喷枪5通过一体设于喷枪5壳体上的导套6套设于导杆4上，同时导杆4上固定有连接驱动喷枪5沿导杆4平移的气缸7。结合图1所示，本实施例中两个喷枪5由单个气缸7驱动同步移动。导杆4中央上固定有气缸安装座21，气缸7横向固定在该气缸安装座21上，而各喷枪5的导套6下部均固定在同一连接板22上，该连接板22上一体设有纵向的连接座23，连接座23上设有供导杆4穿过的开孔，气缸7的顶杆7a与该连接座23固定。

再结合图1和图2所示，本实施例中喷枪弧形升降驱动机构具有左右两个驱动箱体8，这两个驱动箱体8的相向面上对称开有向后弯曲的弧形轨道槽9，前述导杆4两端穿过弧形轨道槽9并伸入相应的驱动箱体8内，两个驱动箱体8内均设有与导杆4相连并驱动导杆4沿弧形轨道槽9活动的同步带牵引机构，并且图1中左侧的驱动箱体8内的同步带牵引机构与牵引步进电机10相连并由其驱动运转，而两个驱动箱体8内的同步带牵引机构之间则通过联动杆11连接同步运转。

工件定位台3上设有与喷枪5一一对应的工件旋转定位工装，而喷枪工作台2内部设有PLC控制器，所述气缸7、牵引步进电机10、工件旋转定位工装、水幕发生装置30和喷枪5均与PLC控制器电连接。

下面我们结合图3所示进一步对图1中左侧驱动箱体8内的同步带牵引机构的构成进行说明（连带牵引步进电机10）。

本实施例中所述同步带牵引机构的构成包括枢转设于相应驱动箱体8内的第一牵引带轮12、位于第一牵引带轮12上方的第二牵引带轮13、套设于第一牵引带轮12和第二牵引带轮13上的牵引环形同步带14以及抵紧牵引环形同步带14的张紧轮15，还包括固定在牵引环形同步带14上的升降块16，导杆4一端固定在该升降块16上。图3虽然揭示的是图1中左侧驱动箱体8内部的同步带牵引机构，但实际上由于是对称结构，右侧驱动箱体8内的同步带牵引机构也是如此。

依旧如图3所示，本实施例中在工件定位台3的底部固定有牵引步进电机10，该牵引步进电机10的输出轴上固定有主传动带轮17，该主传动带轮17与第一牵引带轮12之间套设有传动环形同步带18。结合图1所示，左右两个驱动箱体8内的第一牵引带轮12之间通过所述联动杆11相连，并且该联动杆11平行位于导杆4的下方。

如图3所示，所述升降块16上枢转设有与弧形轨道槽9配合的两个滚轮19，并且导杆4位于两个滚轮19中间。同时所述驱动箱体8内部沿弧形轨道槽9间隔设有两个与升降块16配合的接近开关20，这些接近开关20均与PLC控制器相连，用于感应升降块16位置并发出信号给PLC控制器，由PLC控制器发出信号停止牵引步进电机10。

结合图2所示，本实施例中所述工件旋转定位工装由竖直设置的转动柱24和连接驱动转动柱24旋转的转动柱驱动装置共同构成，转动柱24顶部固定有与工件配合的定位座25，而工件定位台3上设有供转动柱24伸出的转动孔。而转动柱驱动装置为同步带驱动装置，由转动柱驱动电机26、固定在转动柱驱动电机26输出轴上的工装驱动主带轮27、与各转动柱24底部固定的工装驱动从带轮28和套于工装驱动主带轮27和工装驱动从带轮28上的工装驱动环形同步带29共同构成，转动柱驱动电机26与PLC控制器相连。本实施例中工装驱动主带轮27和两个工装驱动从带轮28呈三角分布，工装驱动环形同步带29呈三角套置在它们上面，进而驱动两个转动柱24同步转动。

本实施例中所述喷枪工作台2前部设有与PLC控制器电连接的控制面板31和显示屏32。控制面板31上设有按钮能够控制启停牵引步进电机10、转动柱驱动电机26及气缸7，配合显示屏32也能对牵引步进电机10、转动柱驱动电机26及气缸7的运行速度等功能参数进行设定和显示。

所述机架1的底部安装有滑轮33及定位撑脚34。

本发明的具体工作原理如下：

初始时由工人将待喷漆工件套置在工件旋转定位工装的转动柱24顶部定位座25上，然后启动装置通过PLC控制器控制转动柱驱动电机26、气缸7、牵引步进电机10及喷枪5协调运转进行喷漆。工件旋转定位工装带动工件旋转持续旋转，喷枪5则由气缸7驱动沿导杆4左右移动，确保对于工件表面的喷漆均匀。根据加工需要，在牵引步进电机10驱动下，喷枪弧形升降驱动机构带动导杆4及其上的喷枪5走弧形轨迹，对工件实施多个维面（包含端面）的喷漆。当导杆4两端沿相应的弧形轨道槽9运动时，喷枪5的枪头始终朝向工件旋转定位工装上安装的工件，且本实施例中当导杆4位于弧形轨道槽9的最低位置时，喷枪5的枪头朝向水平方向。并且借助驱动箱体8内的接近开关20能够将喷枪5定位在弧形轨道槽9上的特定弧度（位置）对工件的特点面实施专门喷漆。加工完毕，PLC控制器驱动各机构复位，工人取下工件，并安装新的工件进行喷漆。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动高效喷漆装置，包括机架（1），其特征在于机架（1）上由前向后顺序设置有喷枪工作台（2）和工件定位台（3），其中喷枪工作台（2）上设有喷枪左右平移驱动机构和喷枪弧形升降驱动机构，喷枪左右平移驱动机构包括水平布置的导杆（4），至少一喷枪（5）通过设于其上的导套（6）套设于导杆（4）上，同时导杆（4）上固定有连接驱动喷枪（5）沿导杆（4）平移的气缸（7）；

喷枪弧形升降驱动机构包括左右两个驱动箱体（8），这两个驱动箱体（8）的相向面上对称开有向后弯曲的弧形轨道槽（9），前述导杆（4）两端穿过弧形轨道槽（9）并伸入相应的驱动箱体（8）内，两个驱动箱体（8）内均设有与导杆（4）相连并驱动导杆（4）沿弧形轨道槽（9）活动的同步带牵引机构，并且其中一个驱动箱体（8）内的同步带牵引机构与牵引步进电机（10）相连并由其驱动运转，而两个驱动箱体（8）内的同步带牵引机构之间则通过联动杆（11）连接同步运转；

工件定位台（3）上设有与喷枪（5）一一对应的工件旋转定位工装，还包括与气缸（7）、牵引步进电机（10）、工件旋转定位工装及喷枪（5）均电连接的PLC控制器。

2.根据权利要求1所述的自动高效喷漆装置，其特征在于所述同步带牵引机构均包括枢转设于相应驱动箱体（8）内的第一牵引带轮（12）、位于第一牵引带轮（12）上方的第二牵引带轮（13）、套设于第一牵引带轮（12）和第二牵引带轮（13）上的牵引环形同步带（14）以及抵紧牵引环形同步带（14）的张紧轮（15），还包括固定在牵引环形同步带（14）上的升降块（16），该升降块（16）与导杆（4）固定；

所述牵引步进电机（10）的输出轴直接与其中一个同步带牵引机构内的第一牵引带轮（12）固定，或者所述牵引步进电机（10）的输出轴上固定有主传动带轮（17），该主传动带轮（17）与其中一个同步带牵引机构中的第一牵引带轮（12）之间套设有传动环形同步带（18）；

而两个驱动箱体（8）内的第一牵引带轮（12）之间通过所述联动杆（11）相连，并且该联动杆（11）平行位于导杆（4）的下方；或者两个驱动箱体（8）内的第二牵引带轮（13）之间通过所述联动杆（11）相连，并且该联动杆（11）平行位于导杆（4）的上方。

3.根据权利要求2所述的自动高效喷漆装置，其特征在于所述升降块（16）上枢转设有与弧形轨道槽（9）配合的滚轮（19）。

4.根据权利要求4所述的自动高效喷漆装置，其特征在于所述升降块（16）上枢转设有与弧形轨道槽（9）配合的两个滚轮（19），并且导杆（4）位于两个滚轮（19）中间。

5.根据权利要求2所述的自动高效喷漆装置，其特征在于所述驱动箱体（8）内部沿弧形轨道槽（9）间隔设有若干与升降块（16）配合的接近开关（20），这些接近开关（20）均与PLC控制器相连，用于感应升降块（16）位置并发出信号给PLC控制器，由PLC控制器发出信号停止牵引步进电机（10）。

6.根据权利要求1所述的自动高效喷漆装置，其特征在于所述导杆（4）上设有连接驱动各喷枪（5）同步移动的单个气缸（7），导杆（4）上固定有气缸安装座（21），气缸（7）横向固定在该气缸安装座（21）上，而各喷枪（5）的导套（6）下部均固定在同一连接板（22）上，该连接板（22）上一体设有纵向的连接座（23），连接座（23）上设有供导杆（4）穿过的开孔，气缸（7）的顶杆（7a）与该连接座（23）固定；或者所述导杆（4）上对应各喷枪（5）均设有独立的气缸（7）。

7.根据权利要求1所述的自动高效喷漆装置，其特征在于所述工件旋转定位工装包括竖直设置的转动柱（24）和连接驱动转动柱（24）旋转的转动柱驱动装置，转动柱（24）顶部固定有与工件配合的定位座（25），而工件定位台（3）上设有供转动柱（24）伸出的转动孔，而转动柱驱动装置为同步带驱动装置，包括转动柱驱动电机（26）、固定在转动柱驱动电机（26）输出轴上的工装驱动主带轮（27）、与各转动柱（24）底部固定的工装驱动从带轮（28）和套于工装驱动主带轮（27）和工装驱动从带轮（28）上的工装驱动环形同步带（29），转动柱驱动电机（26）与PLC控制器相连。

8.根据权利要求1所述的自动高效喷漆装置，其特征在于所述机架上设有位于工件定位台（3）后部的水幕发生装置（30），该水幕发生装置（30）与PLC控制器电连接。

9.根据权利要求1所述的自动高效喷漆装置，其特征在于所述喷枪工作台（2）前部设有与PLC控制器电连接的控制面板（31）和显示屏（32）。

10.根据权利要求1所述的自动高效喷漆装置，其特征在于所述机架（1）的底部安装有滑轮（33）及定位撑脚（34）。