大型复杂工件表面多机器人自动喷涂系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人技术领域，具体设计一种用于对大型复杂工件表面进行自动化喷涂的多机器人协作式自动喷涂系统。
【背景技术】
[0002]在很多工业领域(尤其是航空航天领域)，很多大型工件的复杂表面需要进行全方位喷涂作业，由于这些工件较为巨大，要喷涂的面积较大。为达到工程进度和涂层质量要求，在传统的人工喷涂作业条件下，往往需要多名喷涂技师长时间在照明、通风等条件很差的喷涂环境中同时作业，不仅造成了极高的人工成本和时间成本，而且还对工人的身体产生危害。而在喷涂中逐步应用机器人自动喷涂技术，不仅可以提高劳动生产率和喷涂质量，而且还可以改善劳动条件和工作环境、保证工人的人身安全。
[0003]授权公告号为CN101602034B的发明专利“内壁喷涂机器人系统及内壁喷涂方法”虽然也是一整套的喷涂系统，但是仅仅是单机器人工作，对于大型工件的外表面的全方位喷涂则难以实现；授权公告号为CN203155435U的实用新型专利“龙门式全方位自动喷涂机”为单机器人喷涂系统，虽然也是对工件外表面进行喷涂，但不涉及多个机器人的协作且所要喷涂的工件放在转台上可以转动，喷涂效率相对较低且难以对工件腹部进行喷涂；申请号为201320095684.9的发明专利申请“喷涂机器人与喷涂系统”无龙门式结构，且不涉及多个机器人的协同工作，可喷涂的工件不大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种适用于对大型复杂工件表面进行自动化喷涂的大型复杂工件表面多机器人自动喷涂系统。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]大型复杂工件表面多机器人自动喷涂系统，其特征在于:该喷涂系统包括龙门式三坐标直线移动机构、至少两个地坑式三坐标移动机构、两个地坑盖板升降系统、背部喷涂机器人单元、腹部喷涂机器人单元、标定装置、安全防护系统和控制系统；背部喷涂机器人单元安装于龙门式三坐标直线移动机构上，沿龙门式三坐标直线移动机构的X轴方向、y轴方向和z轴方向运动；地坑式三坐标移动机构关于工作平台的中垂面对称布置，每个地坑式三坐标移动机构上安装有一套腹部喷涂机器人单元，该腹部喷涂机器人单元沿地坑式三坐标移动机构的X轴方向、I轴方向和z轴方向运动，机器人配备有吹扫防爆系统；所述的标定装置安装在机械臂末端；背部喷涂机器人单元和腹部喷涂机器人单元均包括六自由度喷涂机械臂和独立的涂料供给与输送装置。
[0007]本发明的上述技术方案中，所述的龙门式三坐标直线移动机构包括机器人安装座、背部z轴立梁、背部y轴横梁和背部X轴横梁；机器人安装座安装在背部z轴立梁的导轨上；背部z轴立梁安装在大跨距背部y轴横梁的导轨上，实现沿y轴运动；背部y轴横梁两端分别安装在互相平行的两侧长行程背部X轴横梁的导轨上，在两个背部X轴电机的同步驱动下，实现沿X轴运动；背部Z轴立梁、背部y轴横梁、背部X轴横梁均配备有拖链和风琴式防护罩。
[0008]本发明的上述技术方案中，所述的每个地坑式三坐标移动机构包括机器人安装座、腹部z轴立梁、腹部y横梁和腹部X轴导轨；机器人安装座安装在腹部z轴立梁的导轨上；腹部z轴立梁安装在腹部y横梁上；腹部y横梁安装在在腹部X轴导轨上，实现沿X轴运动。
[0009]本发明的技术特征还在于:龙门式三坐标直线移动机构中的背部z轴立梁沿y轴运动和背部y轴横梁沿X轴运动的传动采双电机双滚轮的并联传动结构。地坑式三坐标移动机构中的腹部I横梁沿X轴运动的传动采用双电机双滚轮的并联传动结构。
[0010]本发明所述的每个地坑盖板升降系统包括多组独立升降的盖板平台，每个盖板平台包括电机、传动机构、升降丝杠螺母副、地坑盖板和传感器；所述地坑盖板下装有四个满足机械自锁要求的小导程升降丝杠螺母副；所述电机通过传动机构同步带动小导程升降丝杠螺母副的丝杠转动；所述传感器安装于地坑盖板上。
[0011]本发明的涂料供给与输送装置的供料方式采用循环搅拌式。
[0012]本发明的控制系统包括上层主控计算机和底层的机器人控制器、三坐标直线移动数控系统和PLC控制模块；机器人控制器与背部喷涂机器人单元和腹部喷涂机器人单元进行双向通讯及监测控制；三坐标直线移动数控系统与龙门式三坐标直线移动机构和地坑式三坐标移动机构进行双向通讯控制及监测控制；PLC控制模块与地坑盖板升降系统进行双向通讯控制及监测控制。
[0013]本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性技术效果:①本发明采取龙门式三坐标直线移动机构带动背部喷涂机器人单元进行工件背部表面喷涂，采取地坑式三坐标直线移动机构带动腹部喷涂机器人单元在地坑中进行工件腹部表面喷涂，喷涂工作空间比较大，覆盖面比较广，不仅能喷涂大尺寸的工件，而且能对工件表面进行全方位喷涂。②本发明采取多机器人协同工作，大大提高了大尺寸工件表面喷涂效率。
【附图说明】
[0014]图1是本发明提供的大型复杂工件表面多机器人自动喷涂系统实施例的三维结构简图。
[0015]图2是图1的左视图。
[0016]图3是图1的俯视图。
[0017]图4是本发明的龙门式三坐标直线移动机构的背部z轴总成的主视图。
[0018]图5a是本发明的地坑式三坐标移动机构的腹部z轴结构的主视图。
[0019]图5b是图5a的俯视图。
[0020]图6是本发明的地坑式三坐标移动机构的腹部I轴结构的主视图。
[0021]图7是本发明的地坑式三坐标移动机构在地坑中布置的截面图。
[0022]图8是本发明的控制系统结构组成图。
[0023]附图标记说明:1-背部喷涂机器人单元；2_龙门式三坐标直线移动机构；3_地坑式三坐标移动机构；4_地坑盖板升降系统；5_腹部喷涂机器人单元；6_背部X轴横梁；7-涂料供给与输送装置；8_工作平台；9_地坑；21_背部z轴立梁；22_背部z轴电机；23-背部涂料桶支架；24_背部Y轴电机；25_背部Y轴顶部直线导轨；26_背部y轴横梁；27-背部y轴滑动座；28_背部z轴隔板；29_背部y轴侧面直线滑轨；211_背部z轴丝杠螺母副；212_背部y轴滚轮齿条副；31_腹部z轴立梁；32_机器人安装座连接板；33_腹部z轴滚珠丝杠；34_腹部z轴丝杠螺母；35_腹部y轴连接板；36_腹部z轴电机联轴器；37_腹部z轴电机减速器；38_腹部z轴电机；39_腹部z轴电机防爆罩；313_腹部x轴滑动座；314-腹部y轴电机；315_腹部y轴电机联轴器；316_腹部y轴丝杠螺母副；317_腹部y轴移动小车；318_腹部y轴直线导轨；319_腹部y轴横梁；320_腹部x轴滑动座；321_腹部X轴导轨。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明的原理、结构和【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0025]如图1?图3是本发明提供的大型复杂工件表面多机器人自动喷涂系统实施例的结构简图，多机器人自动喷涂系统包括龙门式三坐标直线移动机构2、至少两个地坑式三坐标移动机构3、两个地坑盖板升降系统4、背部喷涂机器人单元I和腹部喷涂机器人单元5，此外还有未标注的控制系统、标定装置和安全防护系统。背部喷涂机器人单元I安装于龙门式三坐标直线移动机构2上，沿龙门式三坐标直线移动机构的X轴方向、y轴方向和z轴方向运动；地坑式三坐标移动机构关于工作平台8的中垂面对称布置，每个地坑式三坐标移动机构3上安装有一套腹部喷涂机器人单元5，该腹部喷涂机器人单元沿地坑式三坐标移动机构的X轴方向、I轴方向和z轴方向运动，机器人配备有吹扫防爆系统；所述的标定装置安装在机械臂末端；背部喷涂机器人单元I和腹部喷涂机器人单元5均包括六自由度喷涂机械臂和独立的涂料供给与输送装置7。
[0026]如图4所示，背部喷涂机器人单元I通过螺栓连接固定在与龙门式三坐标直线移动机构2的背部z轴立梁21相固结的背部z轴隔板28上，三者整体通过背部z轴电机22驱动背部z轴丝杠螺母副211与丝杠进行整体上下移动，丝杠螺母副211的螺母固定于背部y轴滑动座27上。而背部Y轴滑动座27则是通过背部y轴电机和减速器以双电机前后排列的形式驱动背部I轴滚轮齿条副212在背部y轴顶部直线导轨25上移动，从而实现背部I方向的移动。背部I轴横梁26采用优质矩形方管组合焊接结构，提高了其抗弯抗扭性能。背部I轴横梁26在背部X轴横梁6上的移动则是通过背部y轴横梁26两端的电机同步驱动滚轮在齿条上啮合传动实现(图中未显示)。
[0027]如图5a和图5b所示，腹部喷涂机器人单元5以螺栓连接固定在机器人安装座连接板32上，机器人安装座连接板32与腹部z轴丝杠螺母34相固连，经腹部z轴电机38通过腹部z轴电机减速器37和腹部z轴电机联轴器36驱使腹部z轴滚珠丝杠33转动而进行腹部z轴方向上下移动。以上丝杠传动机构安装于腹部z轴立梁31内，而腹部z轴立梁31则通过与其固结的腹部I轴连接板35被安装到如图6所示的腹部y轴移动小车317上，三者整体被腹部I轴电机314通过腹部y轴丝杠螺母副316驱动，从而实现腹部y轴方向的运动。图7所示为地坑式三坐标移动机构在地坑9中布置的截面图，腹部y轴横梁319通过腹部X轴滑动座320在地坑腹部X轴导轨321上运动，驱动方式也是通过电机同步驱动滚轮齿条啮合运动实现。