CN111515063A - 一种基于作业机器人的轨道式涂装设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于作业机器人的轨道式涂装设备。它包括能够横向移动的移动横梁以及移动横梁上安置的作业机器人，作业机器人包括与移动横梁配合安装的移动塔基、移动塔基上部安装的能够进行回转运动的回转塔台、铰接在回转塔台上的机械臂以及铰接在机械臂顶端且安装有作业喷头的摆动手腕，作业机器人能够在动力***和控制***驱动下进行相应动作的喷涂作业。其优点是：移动灵活、定位精确、覆盖率高，从而满足各种尺寸结构的钢箱梁的喷涂需求；大大降低了工人劳动强度，节约了劳动时间，提供了工作效率、降低了生产成本，提高了涂装质量，安全性大大提高，提高了通用化和便捷化，减少了设备成本和作业成本。

Description

一种基于作业机器人的轨道式涂装设备

技术领域

本发明涉及一种桥梁防腐防锈用器械，具体地说是一种基于作业机器人的轨道式涂装设备，属于轨道交通桥梁设备技术领域。

背景技术

随着我国交通建设步伐的加快，在多河流、多河段的情况下，桥梁建设需求迫切，作为桥梁主要部件的钢箱梁质量，决定了桥梁的稳定与寿命，其核心是防腐、防锈，目前企业防腐防锈技术，主要是对钢材表面进行喷涂防锈漆料，其中喷砂作为喷涂前处理关键工序，可以提高钢材抗疲劳强度、增加与涂层之间附着力，延长涂膜耐久性等作用。

现有技术中防腐防锈处理过程中，都是线采用喷砂设备进行除锈，然后再重新将一套喷漆设备转运到工作场合再进行喷漆处理，其中，常规的喷砂设备，其结构设计简单，灵活性差，只能对某一个平整表面进行喷砂处理，使得覆盖率非常低，由此影响了最终的涂装区域，针对钢箱梁质量大，涂装面积多等情况，采用现有的喷砂设备进行喷砂处理，使工人劳动尤其是强度大、作业时间长，作业环境差，从而导致涂装效率和质量不佳以及生产成本高等问题，再者，对钢材表面进行喷砂结束后需要更换新的喷漆设备进行喷漆作业，由此不但费工费时，而且设备成本很高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种移动灵活、定位精确，覆盖率高，劳动强度低且用途多样，从而提高涂装质量、效率并降低成本的基于作业机器人的轨道式涂装设备。

为了解决上述技术问题，本发明的基于作业机器人的轨道式涂装设备，包括能够横向移动的移动横梁以及移动横梁上安置的作业机器人，作业机器人包括与移动横梁配合安装的能够沿移动横梁纵向移动的移动塔基、移动塔基上部安装的能够进行回转运动的回转塔台、铰接在回转塔台上的机械臂以及铰接在机械臂顶端且安装有作业喷头的摆动手腕，作业机器人能够在动力***和控制***驱动下进行相应动作的喷涂作业。

所述移动横梁的底部具有横向导轨，所述移动横梁通过轨道轮安置在横向导轨上并能够沿横向导轨往复移动，所述移动横梁的顶部设置有纵向导轨，移动塔基安置在纵向导轨上并能够沿移动横梁往复移动。

所述移动横梁的底部具有两根工字型钢制成的横向导轨，所述横向导轨通过紧固件与地基连接固定，所述移动横梁的顶部设置有两根工字型钢制成的纵向导轨，所述移动塔基通过两组导向轮安置在纵向导轨上。

所述机械臂包括一条与回转塔台铰接的机械下臂以及一条与机械下臂铰接的机械上臂，所述摆动手腕铰接在机械上臂的顶端。

所述作业喷头为喷漆头，所述作业机器人为喷漆机器人，所述喷漆机器人能够在动力***和控制***驱动下进行相应动作的喷漆作业。

所述作业喷头为喷砂枪头，所述作业机器人为喷砂机器人，所述喷砂机器人能够在动力***和控制***驱动下进行相应动作的喷砂作业。

所述喷砂机器人具有设置在摆动手腕顶端的供料***、与供料***配合的喷砂***，所述喷砂***经过喷砂枪头进行喷砂作业。

所述喷砂机器人还具有设置在机械下臂一侧的电气控制单元以及设置在机械上臂和机械下臂铰接点侧部的用于对机械上臂和机械下臂进行控制的控制单元，所述电气控制单元为控制单元、供料***、喷砂***提供电气控制。

本发明的优点在于：

1、在工作场合利用横向导轨安置具有喷涂机器人的移动横梁后，涂装机器人可在移动横梁纵向移动，由此便可使喷涂机器人在各个方位移动，作业时，主要负责墩柱内侧钢箱梁底面及部分墩柱外侧的喷砂，移动灵活、定位精确、覆盖率高，从而满足各种尺寸结构的钢箱梁的涂装需求；

2、该结构设计为自动化控制提供可前提条件，喷涂机器人可以采用自动化控制，在动力***驱动下进行各个方位的动作并在控制***的控制下进行相应动作的涂装作业，除有必要，不需要人工过多干预，大大降低了工人劳动强度，节约了劳动时间，提供了工作效率、降低了生产成本，另外，自动化的控制手段使其可控性好，提高了涂装质量。

3、整套设备各个环节衔接统一，较传统机械喷砂和半自动机械涂装相比，可在单人操作情况下，进行快速、大规模喷涂作业，使得喷砂工序的质量和安全性大大提高；

4、作业机器人的结构配合做个方位行走的轨道，实现了作业过程的精确化，进一步提高了涂装质量，另外，涂装机器人巧妙地设计为可更换的方式，喷砂完成后只需在原有喷砂机器人上，对机械手臂、喷头等进行更换，同样利用该移动平台进行喷漆作业，实现了功能的快速转换，提高了通用化和便捷化，减少了设备成本和作业成本。

5、整体结构设计巧妙简单，对场地限制小，工作环境要求相对低，同时设备的组装、操作和维护较为便利，整体可行性高。

附图说明

图1为本发明基于作业机器人的轨道式涂装设备的使用状态示意图；

图2为本发明基于作业机器人的轨道式涂装设备的立体结构示意图；

图3为本发明基于作业机器人的轨道式涂装设备的主视结构示意图；

图4为图2的A处放大结构示意图。

具体实施方式

下面通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图所示，本发明的基于作业机器人的轨道式涂装设备，包括移动横梁1、通过膨胀螺栓与地基固定安装的两根工字钢制成的横向导轨8以及移动横梁上的顶部设置的两根工字型钢制成的纵向导轨10，由图可见，两根横向导轨8与两根纵向导轨10相互垂直，由此形成不同的走向方位，移动横梁1的底部设置有两组轨道轮9，每组轨道轮的两个轨道轮均能够与横向导轨8配合安装，移动横梁1通过两组轨道轮安置在两根横向导轨8上，移动横梁1通过轨道轮9安置在横向导轨上后能够沿横向导轨往复移动，还包括能够安置在移动横梁1上的作业机器人2，作业机器人2包括与移动横梁配合安装的能够沿移动横梁纵向移动的移动塔基3、移动塔基上部安装的能够进行回转运动的回转塔台4、铰接在回转塔台上的机械臂以及铰接在机械臂顶端且安装有作业喷头5的摆动手腕6，由图可见，移动塔基3底部设置有两组导向轮的移动塔基3，移动塔基3的两组导向轮分别与一根纵向导轨10对应，由此实现移动塔基3的定位安装，移动塔基3安置在纵向导轨上并能够沿移动横梁往复移动，所说的机械臂包括一条与回转塔台4铰接的机械下臂11以及一条与机械下臂铰接的机械上臂12，摆动手腕6铰接在机械上臂的顶端，作业机器人2能够在动力***和控制***协调驱动下进行各个方位的喷砂作业，由图1可见，该装置形成一个安装在喷砂车间底部的设备，两对相互垂直的工字型钢可以提供涂装机器人在平面内移动，移动塔基保障涂装机器人水平平动，回转塔台提供涂装机器人圆周转动，其余手腕和机械臂提供涂装机器人相应摆动，最后喷枪以±90°摆动喷砂作业，机器人总体结构布局设计简单，运动灵活，可行性高，可最大限度高效完成墩柱喷涂作业的需要。

其中，动力***是指能够为作业机器人2的机械上臂、机械下臂、回转塔台4以及摆动手腕6等动作提供动力驱动的***，控制***为控制涂装机器人进行涂装工作的控制***，工作时，由程序自动控制加工操作，控制***将程序指令转为电信号，控制各执行部件，其整体有序动作，最终精准控制末端执行喷枪件，从而对墩柱表面进行喷砂。

进一步地，当进行喷砂作业时，所说的作业喷头5设置为喷砂头，作业机器人2设置为喷砂机器人，喷砂机器人能够在动力***和控制***驱动下进行相应动作的喷砂作业，当进行喷漆作业时，作业喷头5设置为喷漆枪头，作业机器人2设置为喷漆机器人，喷漆机器人能够在动力***和控制***驱动下进行相应动作的喷漆作业，具体地说，所说的作业机器人2既可以是喷漆机器人，也可以是喷砂机器人，喷砂机器人采用高负荷耐磨耐冲击机械臂，喷漆机器人采用防爆机械臂，喷漆机器人和喷砂机器人可以通过在移动横梁1上进行拆卸更换完成功能的替换，实现了多用途的目的，此设计对于零部件采购、设备安装和维护等方面带来便利同时，也降低基础成本。

另外，对于喷砂机器人来说，它具有设置在摆动手腕6顶端的供料***13、与供料***配合的喷砂***14，喷砂***经过喷砂枪头5进行喷砂作业，喷砂机器人还具有设置在机械下臂一侧的电气控制单元16以及设置在机械上臂和机械下臂铰接点侧部的用于对机械上臂和机械下臂进行控制的控制单元15，电气控制单元为控制单元、供料***、喷砂***提供电气控制。

本设备采用“十字”移动导轨的导向搭载作业机器人，使其在涂装作业过程中，拥有8个独立运动副，安装结构上，为使作业机器人在运动过程中平稳精确，横向导轨铺设在地面钢板上，每隔2m开矩形小凹槽，通过膨胀螺栓将工字型钢与地基固定，有效避免回砂地沟对轨道铺设的影响，降低设备对环境的要求，推广性强，可行性高。

其原理是：首先铺设地面由横向轨道及移动横梁构成的移动导轨装置，然后将涂装机器人正确安装至移动横梁的导轨面上，连接调试电气控制***，进行涂装机器人编程，最后检验完成即可对工件进行涂装作业。基于该轨道式涂装设备的设计，在作业机器人作业进程中，可以在集控室通过智能化管理***，对涂装机器人及加工状态进行实时监控，同时可以根据喷涂工况，更换机械臂、喷枪和其他相应部件等由喷砂机器人转换为喷漆机器人，即可实现由喷砂转为喷漆作业，作业时，喷砂机器人可以沿工件长度方向的最大移动距离为52m，沿宽度最大移动距离为18m，沿高度方向为2.5m，此外回转塔台可以绕本体旋转的角度为±180°，回转塔台与机械下臂连接处的大关节摆动角度为160°，机械下臂与机械上臂连接处的小关节摆动角度为240°，机械上臂与摆动手腕连接处的小关节旋转角度为±180°，最后喷枪可以沿±90°进行摆动喷砂，精准完成钢箱梁7底面大面积的喷砂工序。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于作业机器人的轨道式涂装设备，其特征在于：包括能够横向移动的移动横梁（1）以及移动横梁上安置的作业机器人（2），所述作业机器人（2）包括与移动横梁配合安装的能够沿移动横梁纵向移动的移动塔基（3）、移动塔基上部安装的能够进行回转运动的回转塔台（4）、铰接在回转塔台上的机械臂以及铰接在机械臂顶端且安装有作业喷头（5）的摆动手腕（6），所述作业机器人（2）能够在动力***和控制***驱动下进行相应动作的喷涂作业。

2.按照权利要求1所述的基于作业机器人的轨道式涂装设备，其特征在于：所述移动横梁（1）的底部具有横向导轨（8），所述移动横梁（1）通过轨道轮（9）安置在横向导轨上并能够沿横向导轨往复移动，所述移动横梁（1）的顶部设置有纵向导轨（10），移动塔基（3）安置在纵向导轨上并能够沿移动横梁往复移动。

3.按照权利要求2所述的基于作业机器人的轨道式涂装设备，其特征在于：所述移动横梁（1）的底部具有两根H型钢制成的横向导轨（8），所述横向导轨通过紧固件与地基连接固定，所述移动横梁（1）的顶部设置有两根H型钢制成的纵向导轨（10），所述移动塔基（3）通过两组导向轮安置在纵向导轨（10）上。

4.按照权利要求1、2或3所述的基于作业机器人的轨道式涂装设备，其特征在于：所述机械臂包括一条与回转塔台（4）铰接的机械下臂（11）以及一条与机械下臂铰接的机械上臂（12），所述摆动手腕（6）铰接在机械上臂的顶端。

5.按照权利要求4所述的基于作业机器人的轨道式涂装设备，其特征在于：所述作业喷头（5）为喷漆头，所述作业机器人（2）为喷漆机器人，所述喷漆机器人能够在动力***和控制***驱动下进行相应动作的喷漆作业。

6.按照权利要求4所述的基于作业机器人的轨道式涂装设备，其特征在于：所述作业喷头（5）为喷砂枪头，所述作业机器人（2）为喷砂机器人，所述作业喷头为喷砂枪头，所述作业机器人为喷砂机器人，所述喷砂机器人能够在动力***和控制***驱动下进行相应动作的喷砂作业。

7.按照权利要求6所述的基于作业机器人的轨道式涂装设备，其特征在于：所述喷砂机器人具有设置在摆动手腕（6）顶端的供料***、与供料***配合的喷砂***，所述喷砂***经过喷砂枪头进行喷砂作业。

8.按照权利要求7所述的基于作业机器人的轨道式涂装设备，其特征在于：所述喷砂机器人还具有设置在机械下臂一侧的电气控制单元以及设置在机械上臂和机械下臂铰接点侧部的用于对机械上臂和机械下臂进行控制的控制单元，所述电气控制单元为控制单元、供料***、喷砂***提供电气控制。

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