CN115400921B - 一种涂胶机器人及涂胶方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涂胶机器人及涂胶方法,涂胶机器人用于在待加工工件的内壁进行涂胶,涂胶机器人包括机械臂机构、喷枪机构以及横移机构,机械臂机构包括第二连接臂;喷枪机构用于喷出胶液,喷枪机构转动连接于第二连接臂,喷枪机构能够相对于第二连接臂转动,以调节第二连接臂和喷枪机构之间的夹角,且机械臂机构能够绕待加工工件的径向转动,以使待喷涂区域位于喷枪机构的喷涂范围内,第二连接臂能够带动喷枪机构绕待加工工件的轴向转动,以进行涂胶工作;机械臂机构安装在横移机构上,横移机构能够沿待加工工件的轴向滑动,以使第二连接臂带动喷枪机构进入或者移出待加工工件。

Description

一种涂胶机器人及涂胶方法
技术领域
本发明涉及涂胶技术领域,特别是涉及一种涂胶机器人及涂胶方法。
背景技术
随着涂胶技术的发展,在储物罐的罐体内壁上喷涂胶粘剂或者密封胶,在罐体内壁上形成介质防护层,或者提高储物罐的耐热性和防腐性,以满足储物罐的不同功能需求。缩口罐体两端具有小直径入口,中间为大直径筒体,而入口直径远小于筒体直径,缩口罐体的端部朝外凸出呈环形曲面,一般的涂胶机器人很难进入罐体内壁完成涂胶作业,经常会使用涂胶刷人工手动涂胶进行辅助,对于胶层厚度均匀性难以把控,对工人的操作技能要求高,且劳动强度较大。现有的涂胶机器人包括机械臂和设置于机械臂端部的作业机头,机械臂设置有多个,相邻机械臂之间通过关节活动连接,从而带动作业机头伸入到罐体内进行作业。但是现有的涂胶机器人进入缩口罐体后,需要折叠自身后反向喷涂环形弧面,这也对机器人的灵活性提出要求,现有的涂胶机器人结构复杂,生产成本高,仅能实现大直径筒体的喷涂工作,难以实现缩口罐体的端部的喷涂工作。
发明内容
基于此,有必要针对涂胶机器人结构复杂的问题,提供一种涂胶机器人。
一种涂胶机器人,用于在待加工工件的内壁进行涂胶,包括:
机械臂机构,包括第二连接臂;
喷枪机构,用于喷出胶液,所述喷枪机构转动连接于所述第二连接臂,所述喷枪机构能够相对于所述第二连接臂转动,以调节所述第二连接臂和所述喷枪机构之间的夹角,且所述机械臂机构能够绕所述待加工工件的径向转动,以使待喷涂区域位于所述喷枪机构的喷涂范围内,所述第二连接臂能够带动所述喷枪机构绕所述待加工工件的轴向转动,以进行涂胶工作;
横移机构,所述机械臂机构安装在所述横移机构上,所述横移机构能够沿所述待加工工件的轴向滑动,以使所述第二连接臂带动所述喷枪机构进入或者移出所述待加工工件。
在其中一个实施例中,还包括同步带机构,所述喷枪机构位于所述第二连接臂的一侧,所述同步带机构包括:
同步带驱动源;
转轴,所述转轴转动连接于所述第二连接臂,且所述喷枪机构固定连接于所述转轴;
同步带组件,包括传动带、主动轮以及从动轮,所述主动轮和所述从动轮沿所述第二连接臂的轴向分布,且所述主动轮连接于所述同步带驱动源的输出端,所述从动轮安装在所述转轴上,所述同步带驱动源驱动所述主动轮带动所述从动轮和所述转轴转动,以使所述喷枪机构相对于所述第二连接臂转动。
在其中一个实施例中,所述喷枪机构包括喷枪和喷枪安装臂,所述喷枪安装在所述喷枪安装臂的一端,所述喷枪安装臂的另一端固定连接于所述转轴,所述转轴能够转动并带动所述喷枪安装臂同步转动。
在其中一个实施例中,所述喷枪机构还包括限位件,所述限位件能够抵接于所述喷枪安装臂的外壁,以限制所述喷枪安装臂的转动角度。
在其中一个实施例中,所述机械臂机构包括:
第一连接臂,连接于所述第二连接臂;
第一驱动源,安装在所述横移机构上,所述第一驱动源的输出端连接于所述第一连接臂,所述第一驱动源用于驱动所述第一连接臂绕所述待加工工件的径向转动;
第二驱动源,安装在所述第一连接臂上,所述第二驱动源的输出端连接于所述第二连接臂,所述第二驱动源用于驱动所述第二连接臂绕所述待加工工件的径向转动。
在其中一个实施例中,所述机械臂机构包括连接于所述第二驱动源的输出端的第三驱动源,所述第三驱动源的输出端连接于所述第二连接臂,所述第三驱动源用于驱动所述第二连接臂绕所述待加工工件的轴向转动。
在其中一个实施例中,所述第二连接臂的轴向平行于所述待加工工件的轴向,且所述第二连接臂的转动轴线位于所述待加工工件的中心位置。
在其中一个实施例中,所述机械臂机构还包括基座,所述第一驱动源安装在所述基座上,所述基座滑动连接于所述横移机构,所述基座能够沿所述待加工工件的径向滑动。
本发明还提供了一种涂胶方法,使用上述所述的涂胶机器人进行涂胶,包括以下步骤:
S1、使所述机械臂机构绕所述待加工工件的径向转动,并使所述横移机构沿所述待加工工件的轴向滑动,将所述喷枪机构至少部分送入所述待加工工件的待喷涂区域;
S2、调节所述喷枪机构和所述机械臂机构之间的夹角,使所述待喷涂区域位于所述喷枪机构的喷涂范围内;
S3、所述第二连接臂转动并带动所述喷枪机构绕所述待加工工件的轴向转动,所述喷枪机构在所述待加工件的内周面进行喷涂工作。
在其中一个实施例中,当所述喷枪机构喷涂所述待加工工件的内端壁时:
所述横移机构将所述喷枪机构至少部分送入所述待加工工件的待喷涂区域,调节所述喷枪机构和所述机械臂机构之间的夹角,以使所述喷枪机构朝向所述内端壁,所述第二连接臂带动所述喷枪机构沿所述内端壁的周向转动喷涂;
所述横移机构带动所述喷枪机构沿所述待加工工件的轴向滑动,再次调节所述喷枪机构和所述机械臂机构之间的夹角,以调节所述喷枪机构在所述待加工工件径向的位置,所述第二连接臂带动所述喷枪机构沿所述内端壁的周向转动喷涂,转动路径上一圈的终止位置和下一圈的起始位置重合,重复执行上述两步直至所述内端壁的喷工作结束。
上述涂胶机器人,将机械臂机构安装在横移机构上,横移机构能够沿待加工工件的轴向滑动,带动机械臂机构和安装在机械臂机构上的喷枪机构沿待加工工件的轴向滑动,从而将喷枪机构至少部分送入至待加工工件内。机械臂机构的第二连接臂转动连接于喷枪机构,喷枪机构相对于第二连接臂转动,以调节第二连接臂和喷枪机构之间的夹角,调节喷枪机构的喷射角度,且机械臂机构能够沿待加工工件的径向转动,进而调节喷枪机构的喷射区域,使待喷涂区域位于喷枪机构的喷涂范围内。第二连接臂能够转动并带动喷枪机构相对于待加工工件转动,从而在待加工工件的内壁上进行涂胶工作。本发明提供的涂胶机器人,通过使机械臂机构沿待加工工件的径向转动,且调节第二连接臂和喷枪机构之间的夹角,以使待喷涂区域位于喷枪机构的喷涂范围内,结构简单,生产成本低。
上述涂胶方法,调节使机械臂机构绕待加工工件的径向转动,并使横移机构沿待加工工件的轴向滑动,将喷枪机构至少部分送入待加工工件的内部;调节喷枪机构和机械臂机构之间的夹角,调节喷枪机构和待加工工件的内壁之间的相对位置,使待喷涂区域位于喷枪机构的喷涂范围内,提高喷涂的精准性;最后,第二连接臂转动并带动喷枪机构绕待加工工件的轴向相对于待加工工件转动从而在待加工工件的内壁上进行涂胶工作。
附图说明
图1为本发明实施例提供的涂胶机器人的第一视角的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的涂胶机器人的第二视角的结构示意图;
图3为图2的局部放大图;
图4为本发明实施例提供的机械臂机构的第一视角的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的机械臂机构的第二视角的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的同步带机构的局部结构示意图;
图7为本发明实施例提供的涂胶方法的流程图。
图中:
100、待加工工件;
200、横移机构;
300、机械臂机构;310、第一连接臂;320、第二连接臂;330、第一驱动源;340、第二驱动源;350、第三驱动源;360、基座;
400、喷枪机构;410、喷枪;420、喷枪安装臂;430、限位件;440、连接件;450、夹持件;
500、同步带机构;510、转轴;520、传动带;530、从动轮;540、隔套。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,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。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1至图4,本实施例提供了一种涂胶机器人,用于在待加工工件100的内壁进行涂胶。涂胶机器人包括机械臂机构300、喷枪机构400以及横移机构200,机械臂机构300包括第二连接臂320;喷枪机构400用于喷出胶液,喷枪机构400转动连接于第二连接臂320,喷枪机构400能够相对于第二连接臂320转动,以调节第二连接臂320和喷枪机构400之间的夹角,且机械臂机构300能够绕待加工工件100的径向转动,以使待喷涂区域位于喷枪机构400的喷涂范围内,第二连接臂320能够带动喷枪机构400绕待加工工件100的轴向转动,以进行涂胶工作;机械臂机构300安装在横移机构200上,横移机构200能够沿待加工工件100的轴向滑动,以使第二连接臂320带动喷枪机构400进入或者移出待加工工件100。
上述涂胶机器人,将机械臂机构300安装在横移机构200上,横移机构200能够沿待加工工件100的轴向滑动,带动机械臂机构300和安装在机械臂机构300上的喷枪机构400沿待加工工件100的轴向滑动,从而将喷枪机构400至少部分送入至待加工工件100内。机械臂机构300的第二连接臂320转动连接于喷枪机构400,喷枪机构400相对于第二连接臂320转动,以调节第二连接臂320和喷枪机构400之间的夹角,调节喷枪机构400的喷射角度,且机械臂机构300能够沿待加工工件100的径向转动,进而调节喷枪机构400的喷射区域,使待喷涂区域位于喷枪机构400的喷涂范围内。第二连接臂320能够转动并带动喷枪机构400相对于待加工工件100转动,从而在待加工工件100的内壁上进行涂胶工作。本实施例提供的涂胶机器人,通过使机械臂机构300沿待加工工件100的径向转动,且调节第二连接臂320和喷枪机构400之间的夹角,以使待喷涂区域位于喷枪机构400的喷涂范围内,结构简单,生产成本低。
参阅图5和图6,涂胶机器人还包括同步带机构500,喷枪机构400位于第二连接臂320的一侧,同步带机构500包括同步带驱动源、转轴510以及同步带组件,转轴510转动连接于第二连接臂320,且喷枪机构400固定连接于转轴510;同步带组件包括传动带520、主动轮以及从动轮530,主动轮和从动轮530沿第二连接臂320的轴向分布,且主动轮连接于同步带驱动源的输出端,从动轮530安装在转轴510上,同步带驱动源驱动主动轮带动从动轮530和转轴510转动,以使喷枪机构400相对于第二连接臂320转动。设置同步带机构500,同步带驱动源驱动主动轮转动,主动轮通过传动带520带动从动轮530转动,从动轮530转动带动转轴510转动,转轴510转动进而带动喷枪机构400转动。本实施例中,设置同步带组件,将同步带驱动源的动力传输至转轴510,进而实现喷枪机构400和第二连接臂320角度调节,使喷枪机构400能够朝向待喷涂区域。
在一些实施例中,参阅图5和图6,第二连接臂320呈中空结构,同步带驱动源和同步带组件设置于第二连接臂320内,将同步带驱动源设置于第二连接臂320靠近横移机构200的一端,将主动轮套设在同步带驱动源的输出端,将转轴510转动连接于第二连接臂320远离横移机构200的一端,转轴510穿过第二连接臂320连接于喷枪机构400,将从动轮530固定在转轴510上,传动带520套设在主动轮和从动轮530上,主动轮和从动轮530沿第二连接臂320的轴向间隔排布,从而实现将同步带驱动源的动力传输至转轴510。将同步带驱动源和同步带组件设置于第二连接臂320内,隐藏同步带驱动源和同步带组件,不仅减小了同步带驱动源和同步带组件占用空间的大小,而且还起到保护同步带驱动源和同步带组件的作用。
在一些实施例中,第二连接臂320呈中空结构,可以只将同步带组件设置在第二连接臂320内,同步带驱动源设置在第二连接臂320的外部,且同步带驱动源的输出端穿过第二连接臂320和主动轮连接,同样能够实现将同步带驱动源的动力传输至转轴510。本实施例中,同步带组件的布置形式和前一实施例相同,在此不再赘述。
在一些实施例中,同步带驱动源和同步带组件设置于第二连接臂320的外部,只要使转轴510转动连接于第二连接臂320,且固定连接于喷枪机构400,主动轮和从动轮530沿第二连接臂320的轴向分布,且主动轮连接于同步带驱动源的输出端,从动轮530安装在转轴510上,同样能够实现将同步带驱动源的动力传输至转轴510。
请参阅图4至图6,喷枪机构400包括喷枪410和喷枪安装臂420,喷枪410安装在喷枪安装臂420的一端,喷枪安装臂420的另一端固定连接于转轴510,转轴510能够转动并带动喷枪安装臂420同步转动。将喷枪410安装在喷枪安装臂420的一端,不仅便于安装,而且将其安装在端部,最大程度调节喷枪410的喷射角度,将喷枪安装臂420的另一端固定连接于转轴510,通过转轴510转动带动喷枪安装臂420转动,进而调节喷枪410的喷射角度。
具体地,请参阅图5,喷枪机构400还包括连接件440,喷枪安装臂420通过连接件440连接于转轴510,通过设置连接件440,连接喷枪安装臂420和转轴510。
具体地,同步带机构500还包括隔套540,隔套540套设在转轴510的端部,且与轴套510过盈配合,隔套540的端壁抵接于连接件440的侧壁,设置隔套540,提高转轴510和连接件440的连接强度。
请参阅图4和图5,在一些实施例中,喷枪机构400还包括限位件430,限位件430能够抵接于喷枪安装臂420的外壁,以限制喷枪安装臂420的转动角度。通过设置限位件430限位喷枪安装臂420的转动角度,进而限制喷枪410的喷射角度。
具体地,请参阅图5,在一些实施例中,限位件430包括第一限位块431和第二限位块432,第一限位块431固定在第二连接臂320上,且第一限位块431位于喷枪安装臂420和第二连接臂320之间,转轴510带动喷枪安装臂420向靠近第二连接臂320的方向转动,且喷枪安装臂420能够抵接于第一限位块431,从而限制喷枪安装臂420和第二连接臂320的最小夹角,防止了喷枪安装臂420和第二连接臂320抵接产生磨损。将第二限位块432设置在第二连接臂320上,转轴510带动喷枪安装臂420向远离第二连接臂320的方向转动,且喷枪安装臂420能够抵接于第二限位块432,第二限位块432用于限制喷枪安装臂420和第二连接臂320的最大夹角。
具体地,喷枪机构400还包括夹持件450,喷枪410通过夹持件450连接于喷枪安装臂420,且夹持件450的两端抵接于喷枪410相对设置的两个侧壁,对喷枪410起到一定的限位作用。
请参阅图1至图4,在一些实施例中,机械臂机构300包括第一连接臂310、第一驱动源330以及第二驱动源340,第一连接臂310连接于第二连接臂320;第一驱动源330安装在横移机构200上,第一驱动源330的输出端连接于第一连接臂310,第一驱动源330用于驱动第一连接臂310绕待加工工件100的径向转动;第二驱动源340安装在第一连接臂310上,第二驱动源340的输出端连接于第二连接臂320,第二驱动源340用于驱动第二连接臂320绕待加工工件100的径向转动。通过设置第一驱动源330,驱动第一连接臂310带动第二连接臂320一起绕待加工工件100的径向转动,调节第一连接臂310和横移机构200之间的夹角,便于进入或者移出待加工工件100;通过设置第二驱动源340,仅驱动第二连接臂320绕待加工工件100的径向转动,调节第二连接臂320和第一连接臂310之间的夹角。
本实施例提供的机械臂机构,仅通过设置第一驱动源330和第二驱动源,就可以实现第一连接臂310和第二连接臂320同步转动,或者第二连接臂320的单独转动。相比于现有的涂胶机器人,本申请的涂胶机器人机械关节更少,结构简单,生产成本低。而且,本申请的涂胶机器人具有多种姿态,便于实现涂胶作业。
具体地,在一些实施例中,通过第二驱动源340驱动第二连接臂320绕待加工工件100的径向转动,使第二连接臂320和第一连接臂310之间的夹角呈90°,在进行涂胶作业时,仅通过第二连接臂320带动喷枪机构400进入或者移出待加工工件100。在另一些实施例中,通过第一驱动源330和第二驱动源340相互配合,使第一连接臂310的轴向和第二连接臂320的轴向平行,喷枪机构400设置于第二连接臂320的一侧,在进行涂胶作业时,第一连接臂310和第二连接臂320共同进入或者移出待加工工件100,进行涂胶工作,此种设置方式,使喷枪机构400在待加工工件100内沿其轴向的移动距离更长。
请参阅图4和图5,机械臂机构300包括连接于第二驱动源340的输出端的第三驱动源350,第三驱动源350的输出端连接于第二连接臂320,第三驱动源350用于驱动第二连接臂320绕待加工工件100的轴向转动。设置第三驱动源350,第三驱动源350驱动第二连接臂320带动喷枪机构400一起绕待加工工件100的轴向转动。而且将第二驱动源340的输出端连接于第三驱动源350,第二驱动源340驱动第三驱动源350、第二连接臂320以及喷枪机构400共同绕待加工工件100的径向转动。
在一些实施例中,第二连接臂320的轴向平行于待加工工件100的轴向,且第二连接臂320的转动轴线位于待加工工件100的中心位置。将第二连接臂320的转动轴线位于待加工工件100的中心位置,且使第二连接臂320的轴向平行于待加工工件100的轴向,第三驱动源350驱动第二连接臂320和喷涂机构转动360°,即可完成待加工工件100内壁一周的喷涂工作。
请参阅图4和图5,机械臂机构300还包括基座360,第一驱动源330安装在基座360上,基座360滑动连接于横移机构200,基座360能够沿待加工工件100的径向滑动。第一驱动源330通过基座360连接于横移机构200,从而将机械臂机构300安装在横移机构200上,而且基座360能够沿待加工工件100的径向滑动,从而调节机械臂机构300和待加工工件100的相对位置。
本实施例还提供了一种涂胶方法,使用上述的涂胶机器人进行涂胶,如图7所示,涂胶方法包括以下步骤:
S1、使机械臂机构300绕待加工工件100的径向转动,并使横移机构200沿待加工工件100的轴向滑动,将喷枪机构400至少部分送入待加工工件100的待喷涂区域;
S2、调节喷枪机构400和机械臂机构300之间的夹角,使待喷涂区域位于喷枪机构400的喷涂范围内;
S3、第二连接臂320转动并带动喷枪机构400绕待加工工件100的轴向转动,喷枪机构400在待加工件的内周面进行喷涂工作。
上述涂胶方法,调节使机械臂机构300绕待加工工件100的径向转动,并使横移机构200沿待加工工件100的轴向滑动,将喷枪机构400至少部分送入待加工工件100的内部;调节喷枪机构400和机械臂机构300之间的夹角,调节喷枪机构400和待加工工件100的内壁之间的相对位置,使待喷涂区域位于喷枪机构400的喷涂范围内,提高喷涂的精准性;最后,第二连接臂320转动并带动喷枪机构400绕待加工工件100的轴向相对于待加工工件100转动从而在待加工工件100的内壁上进行涂胶工作。
在一些实施例中,待加工工件100的端部朝外凸出呈环形曲面,当喷枪机构400喷涂待加工工件100的内端壁时:
横移机构200将喷枪机构400至少部分送入待加工工件100的待喷涂区域,调节喷枪机构400和机械臂机构300之间的夹角,以使喷枪机构400朝向内端壁,第二连接臂320带动喷枪机构400沿内端壁的周向转动喷涂;
横移机构200带动喷枪机构400沿待加工工件100的轴向滑动,再次调节喷枪机构400和机械臂机构300之间的夹角,以调节喷枪机构400在待加工工件100径向的位置,第二连接臂320带动喷枪机构400沿内端壁的周向转动喷涂,转动路径上一圈的终止位置和下一圈的起始位置重合,重复执行上述两步直至内端壁的喷工作结束。
在一些实施例中,喷枪机构400喷涂待加工工件100的内端壁时,横移机构200将喷枪机构400和机械臂机构300至少部分送入待加工工件100的端部,调节使第二连接臂320的轴向平行于待加工工件100的轴向,且第二连接臂320的转动轴线位于待加工工件100的中心位置,通过第三驱动源350驱动第二连接臂320和喷枪机构400转动360°,从而完成一圈内端壁的喷涂工作,横移机构200带动第二连接臂320和喷枪机构400沿待加工工件100的轴向滑动,再次调节喷枪机构400和机械臂机构300之间的夹角,进行下一圈内端壁的喷涂工作,使一圈的终止位置和下一圈的起始位置重合,保证内端部的喷涂厚度。
在一些实施例中,喷枪410可以设置于第三驱动源350驱动第二连接臂320和喷枪机构400转动特定角度,完成待喷涂区域的喷涂工作。
优选地,通过待加工工件100的端部的点云模型,进行三角面片化处理,对三角面片进行稠密化获取环形弧面的内母线稠密点,对稠密点进行最小二乘法拟合,得到环形曲面的母线方程。根据喷涂机械人的结构,基于椭圆双β分布模型求取第二连接臂320进入待加工工件100内的距离以及喷枪安装臂420和第二连接臂320之间的夹角。最后,计算出第一驱动源330、第二驱动源340、第三驱动源350以及同步带驱动源的转动角度,准备进行涂胶工作。
具体地,通过相关设备对罐体的环形弧面进行扫描,获取包含点的位置、点的法矢方向的点云文件,借助最小二乘法拟合方程:
其中xi、yi为点云数据的坐标,通过拟合方程f(xi)与yi的平方差的和求得δ,而δ表示拟合曲线的趋近程度,最终得到一个无限接近的母线方程:
具体地,根据喷涂原理中喷枪成型的椭圆双β分布模型,在保证喷涂距离h、喷涂角度、喷幅长度a以及喷涂速度v一定的条件下,建立漆膜厚度分布函数:
建立实际漆膜厚度与理想漆膜厚度的优化方程:
根据最小二乘法计算式,求出第二连接臂320伸入待加工工件100内的距离d以及喷涂速度v;
根据第二连接臂320伸入待加工工件100内的距离d列出方程组,求出母线方程上喷涂关键的坐标。
FPx>FPxx
FPy<FPyy
Px<m
n<Py
RL 2=(D0+L4)2+(L4+L0)2
(Px+x)2+Py 2=RL 2
(Px-Px′)2+Py-Py′)2=D0 2+L0 2
(Px′+x)2+Py 2=L4 2+L42
其中,(FPx,FPy)为罐体缩口坐标,(FPxx,FPyy)为罐体母线方向的轨迹末端最后一个关键点,(Px,Py)为喷涂中间部分关键点,D0为喷涂长度,L0为喷涂距离,x为第二连接臂320伸入待加工工件100内的距离d,将第二连接臂320伸入待加工工件100内的距离d带入上述母线方程,通过母线方程求出第二连接臂320和喷枪安装臂420之间的夹角。
具体地,根据下述公式计算出第一驱动源、第二驱动源、第三驱动源以及同步带驱动源的转动角度,确定第一连接臂、第二连接臂、喷枪机构与待加工工件的相对位置。
基于机器人运动学相关知识,根据已知的关键点对机器人进行逆运动学求解,获取关节角度theta1、theta2、theta3、theta4,最终得到待加工工件100的端部的环形弧面的喷涂轨迹文件。
其中,theta1(即)为第一驱动源330的转动角度,theta2(即/>)为第二驱动源340的转动角度,theta3(即/>)为第三驱动源350的转动角度,theta4(即/>)为同步带驱动源的转动角度。
在一些实施例中,待加工工件100的罐体呈环形结构,当喷枪机构400喷涂待加工工件100的罐体内壁时:
横移机构200将喷枪机构400至少部分送入待加工工件100的待喷涂区域,调节喷枪机构400和机械臂机构300之间的夹角,以使喷枪机构400朝向罐体内壁,第二连接臂320带动喷枪机构400沿罐体内壁的周向转动喷涂,以完成罐体内壁的喷涂工作;横移机构200带动喷枪机构400沿待加工工件100的轴向滑动,第二连接臂320带动喷枪机构400沿罐体内壁的周向转动喷涂,以完成罐体内壁的喷涂工作,一圈的终止位置和下一圈的起始位置重合,重复执行上述两步直至罐体内壁的喷工作结束。
本发明实施例提供的涂胶机器人,具有以下有益效果:
1、涂胶机器人通过多个关节的折叠可以实现第一连接臂310和第二连接臂320的相互贴合,保证了截面占用空间的最小化,解决狭小入口的进出问题,尽管待加工工件100的前后封头入口狭小,但是得益于空间占用的最小化,依靠本发明的机械臂机构300在横移机构200上移动,即可实现前后两个环形弧面的喷涂工作;
2、区别去传统的涂胶机器人,本发明通过同步带机构500实现第二连接臂320远离第一连接臂310的一端的负载的轻量化设计,提高喷涂过程中的快速性、稳定性,避免喷涂运动过程的颤动,提高喷涂质量;
3、为进一步节省占用空间,将同步带机构500镶嵌于第二连接臂320远离第一连接臂310的一端内,既保证了张紧的效果,又实现了占用空间最小化的设计;
4、本发明的涂胶机器人第一驱动源330、第二驱动源340、第三驱动源350采用中空结构,方便供电以及通讯线的布置,充分利用机械臂内部的狭小空间。此外,涂胶管和空气管结构也依托喷枪安装臂420的内部中空,减少了进入罐体缩口时的截面直径;
5、喷枪机构400的喷枪安装臂420以及第一连接臂310和第二连臂320在封闭环境下进行喷涂作业,稍有不慎就会发生***,因此喷枪安装臂420采用正压防爆设计,通过空气管持续不断的往喷枪安装臂420、第一连接臂310和第二连臂320内部充气实现电机与喷涂环境的隔离,有效避免***的发生;
6、第一连接臂310、第二连臂320以及喷枪安装臂420通过提取待加工工件100的封头母线、提取关键点、通过机器人正逆运动学实现封头的自动化喷涂,使用本实施例涂胶机器人的涂胶方法,方法简单、可靠,可以快速实现环形弧面的喷涂作业。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种涂胶机器人,用于在待加工工件(100)的内壁进行涂胶,其特征在于,包括:
机械臂机构(300),包括第二连接臂(320);
喷枪机构(400),用于喷出胶液,所述喷枪机构(400)转动连接于所述第二连接臂(320),所述喷枪机构(400)能够相对于所述第二连接臂(320)转动,以调节所述第二连接臂(320)和所述喷枪机构(400)之间的夹角,且所述机械臂机构(300)能够绕所述待加工工件(100)的径向转动,以使待喷涂区域位于所述喷枪机构(400)的喷涂范围内,所述第二连接臂(320)能够带动所述喷枪机构(400)绕所述待加工工件(100)的轴向转动,以进行涂胶工作;
横移机构(200),所述机械臂机构(300)安装在所述横移机构(200)上,所述横移机构(200)能够沿所述待加工工件(100)的轴向滑动,以使所述第二连接臂(320)带动所述喷枪机构(400)进入或者移出所述待加工工件(100);
还包括同步带机构(500),所述喷枪机构(400)位于所述第二连接臂(320)的一侧,所述同步带机构(500)包括:
同步带驱动源;
转轴(510),所述转轴(510)转动连接于所述第二连接臂(320),且所述喷枪机构(400)固定连接于所述转轴(510);
同步带组件,包括传动带(520)、主动轮以及从动轮(530),所述主动轮和所述从动轮(530)沿所述第二连接臂(320)的轴向分布,且所述主动轮连接于所述同步带驱动源的输出端,所述从动轮(530)安装在所述转轴(510)上,所述同步带驱动源驱动所述主动轮带动所述从动轮(530)和所述转轴(510)转动,以使所述喷枪机构(400)相对于所述第二连接臂(320)转动;
所述机械臂机构(300)包括:
第一连接臂(310),连接于所述第二连接臂(320);
第一驱动源(330),安装在所述横移机构(200)上,所述第一驱动源(330)的输出端连接于所述第一连接臂(310),所述第一驱动源(330)用于驱动所述第一连接臂(310)绕所述待加工工件(100)的径向转动;
第二驱动源(340),安装在所述第一连接臂(310)上,所述第二驱动源(340)的输出端连接于所述第二连接臂(320),所述第二驱动源(340)用于驱动所述第二连接臂(320)绕所述待加工工件(100)的径向转动;
所述机械臂机构(300)包括连接于所述第二驱动源(340)的输出端的第三驱动源(350),所述第三驱动源(350)的输出端连接于所述第二连接臂(320),所述第三驱动源(350)用于驱动所述第二连接臂(320)绕所述待加工工件(100)的轴向转动。
2.根据权利要求1所述的涂胶机器人,其特征在于,所述喷枪机构(400)包括喷枪(410)和喷枪安装臂(420),所述喷枪(410)安装在所述喷枪安装臂(420)的一端,所述喷枪安装臂(420)的另一端固定连接于所述转轴(510),所述转轴(510)能够转动并带动所述喷枪安装臂(420)同步转动。
3.根据权利要求2所述的涂胶机器人,其特征在于,所述喷枪机构(400)还包括限位件(430),所述限位件(430)能够抵接于所述喷枪安装臂(420)的外壁,以限制所述喷枪安装臂(420)的转动角度。
4.根据权利要求1所述的涂胶机器人,其特征在于,所述第二连接臂(320)的轴向平行于所述待加工工件(100)的轴向,且所述第二连接臂(320)的转动轴线位于所述待加工工件(100)的中心位置。
5.根据权利要求1所述的涂胶机器人,其特征在于,所述机械臂机构(300)还包括基座(360),所述第一驱动源(330)安装在所述基座(360)上,所述基座(360)滑动连接于所述横移机构(200),所述基座(360)能够沿所述待加工工件(100)的径向滑动。
6.一种涂胶方法,使用如权利要求1-5任一项所述的涂胶机器人进行涂胶,其特征在于,包括以下步骤:
S1、使所述机械臂机构(300)绕所述待加工工件(100)的径向转动,并使所述横移机构(200)沿所述待加工工件(100)的轴向滑动,将所述喷枪机构(400)至少部分送入所述待加工工件(100)的待喷涂区域;
S2、调节所述喷枪机构(400)和所述机械臂机构(300)之间的夹角,使所述待喷涂区域位于所述喷枪机构(400)的喷涂范围内;
S3、所述第二连接臂(320)转动并带动所述喷枪机构(400)绕所述待加工工件(100)的轴向转动,所述喷枪机构(400)在所述待加工工件(100)的内周面进行喷涂工作。
7.根据权利要求6所述的涂胶方法,其特征在于,当所述喷枪机构(400)喷涂所述待加工工件(100)的内端壁时:
所述横移机构(200)将所述喷枪机构(400)至少部分送入所述待加工工件(100)的待喷涂区域,调节所述喷枪机构(400)和所述机械臂机构(300)之间的夹角,以使所述喷枪机构(400)朝向所述内端壁,所述第二连接臂(320)带动所述喷枪机构(400)沿所述内端壁的周向转动喷涂;
所述横移机构(200)带动所述喷枪机构(400)沿所述待加工工件(100)的轴向滑动,再次调节所述喷枪机构(400)和所述机械臂机构(300)之间的夹角,以调节所述喷枪机构(400)在所述待加工工件(100)径向的位置,所述第二连接臂(320)带动所述喷枪机构(400)沿所述内端壁的周向转动喷涂,转动路径上一圈的终止位置和下一圈的起始位置重合,重复执行上述两步直至所述内端壁的喷工作结束。
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