垂直越臂式关节型压力罐喷涂机器人系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种工业机器人系统，特别适用于大型压力罐等回转体的喷涂。包括用于喷涂压力罐的垂直越臂式关节机器人、用于吊装压力罐并能使压力罐连续运转且具有角度定向功能的压力罐吊悬机构、用于控制垂直越臂式关节机器人及压力罐吊悬系统工作的控制系统。本实用新型专利技术结构设计合理，性价比高，安装及使用方便，可以完成复杂形状压力罐的喷涂以及能达到较好的喷涂效果。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
垂直越臂式关节型压力罐喷涂机器人系统
本技术涉及一种工业机器人系统，特别适用于大型压力罐等回转体的喷涂。
技术介绍
压力罐是中央空调的关键部件之一，压力罐的喷涂是压力罐生产的最后一个工序，即在已经装配好的压力罐表面分别喷涂稀料、底漆和面漆三种不同的漆料。目前，国内中央空调压力罐的喷涂主要依靠手工操作，存在以下几个问题: 1、工人的健康存在隐忧。由于中央空调压力罐体积大，喷漆面积大，漆料又属于有毒物质，对工人的健康有重大的隐忧，工人多不愿意做这个工作，因此招工困难，工人的流动性极高； 2、喷漆质量较低。手工喷漆是小面积断续喷漆，难以保证漆面的均匀性，喷漆质量不闻; 3、生产效率较低。手工喷漆工人一手转动压力罐、一手控制喷枪喷漆，喷漆速度慢，生产效率低； 为了解决以上为问题，迫切需要研发用于压力罐喷涂的机器人产品来代替人工喷涂，实现嗔涂的自动化。 现有的机器人机械结构主要有直角型、关节型、并联型三种主要形式；其中并联型主要用于小范围快速移动场合，主要应用于制药、食品的轻工业，而压力罐体积较大(最大罐高1744毫米、直径724毫米、重1.5吨)，因而不适宜应用于压力罐体的喷涂。 由于压力罐是一个组装好的部件，并且重量较大，只能竖直喷涂，因此若采用直角型机器人就需要采用如附图1所示结构，直角型机器人具有定位精度高，控制简单等优点，但是直角型机器人每一个运动方向都需要传动元件和导向元件，这些元件价格昂贵，并且对安装部位的形位公差有很高的要求，成本较高。 国内在关节型机器人方面做了一些工作，然而所研制的关节型机器人，尚未得到大规模的推广应用，几乎没有见到国内研发、应用于压力罐喷涂领域的关节型专用机器人的相关报道。国外用于喷涂的机器人通常会采用如附图2所示的六自由度结构，从附图2可以看出这种结构的机器人大小臂存在运动约束，若要采用该结构对压力罐进行喷涂就要采用侧挂式安装方式，而且至少需要5个自由度联动，增加了整机的复杂性和成本。若竖直安装，因为六自由度的普通关节型机器人大小臂不能重叠，难以同时完成压力罐底部和顶部的有效喷涂。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种结构设计合理，性价比高，安装及使用方便，可以完成复杂形状压力罐的喷涂以及能达到较好的喷涂效果的压力罐喷涂机器人系统。 本技术是通过以下技术方案来实现的: 垂直越臂式关节型压力罐喷涂机器人系统，其特殊之处在于包括用于喷涂压力罐的垂直越臂式关节机器人1、用于吊装压力罐并能使压力罐连续运转且具有角度定向功能的压力罐吊悬机构2、用于控制垂直越臂式关节机器人I及压力罐吊悬系统2工作的控制系统3 ; 所述垂直越臂式关节机器人I包括相互平行且处于不同水平面上的大臂机构、小臂机构、喷涂机构，上述三者依次相联动； 所述大臂机构包括安装于机座28上的大臂伺服电机29以及大臂减速器30，大臂伺服电机29的输出轴与大臂减速器30的输入轴相连接,大臂4安装于大臂减速器30的输出法兰上，大臂伺服电机29旋转会带动大臂4转动；小臂机构包括小臂7，小臂7通过小臂减速器5输出法兰安装于大臂4的一端，小臂减速器5的输入轴与小臂伺服电机6输出轴相连接，小臂伺服电机6旋转会带动小臂7转动；喷涂机构包括安装于小臂7上的喷枪伺服电机10、喷枪减速器9，以及安装于小臂减速器5的输出法兰上的喷枪8，喷枪伺服电机10的输出轴与喷枪减速器9的输入轴相连接，喷枪伺服电机10旋转会带动小臂7转动； 为了消除大臂4和小臂7的运动约束，使小臂7可以越过大臂4运行，解决竖直方向的大范围运动问题，所述大臂4的长度小于小臂7 ； 所述压力罐吊悬系统2包括安装于底板11上方的压力罐旋转伺服电机12、压力罐减速器13，压力罐旋转伺服电机12的输出轴与压力罐减速器13的输入轴通过同步带传动连接，底板11的上方设有用于与喷漆车间顶部桁架相连接的吊装件，底板11的下方设有与压力罐减速器13的输出轴相联动的压力罐吊架14，压力罐吊架14的底部安装有可拆卸的压力罐吊装法兰15 ； 所述吊装件包括安装于底板11上表面四角处的四个吊环16，吊环16与底板11相垂直； 所述压力罐吊架14与压力罐吊装法兰15通过压力罐吊装插销17相连接； 所述控制系统包括运动控制器19以及与运动控制器19通讯连接的PC机18、伺服驱动器20、输入输出模块21，其中，运动控制器19与PC机18通过PCI总线或以太网总线通讯连接，伺服驱动器20的数量为四个，分别与大臂伺服电机29、小臂伺服电机6、喷枪伺服电机10、压力罐旋转伺服电机12相配套；其中，PC机18的功能是执行系统控制程序并给运动控制器发指令，运动控制器19用以按PC机18发出的指令，进行运算后给各伺服驱动器20发出指令，协调各伺服电机之间的动作，输入输出模块21采集各种开关输入并与喷枪8等控制输出相连接，伺服驱动器20、输入输出模块21与运动控制器19之间采用按照运动控制器生产厂家规定的连接线连接； 所述PC机18内设有用于负责系统人机交互工作的人机交互软件模块22、用于完成机器人编程语言的翻译功能的译码软件模块23、用于将机器人编程语言描述的轨迹进行半离线轨迹细分的运动规划软件模块24、位置控制软件模块26、将细分后的轨迹进行运动及动力学反解并调用位置控制软件模块中由运动控制器制造商提供的API函数给运动控制器发送指令的反求软件模块27。 本技术的垂直越臂式关节型压力罐喷涂机器人系统，主要具有以下有益效果: 1、将大臂、小臂、喷枪布置在相互平行的不同平面上，消除了大臂和小臂的运动约束，并且小臂的长度大于大臂长度，保证小臂可以越过大臂运行，使用3个自由度就解决了竖直方向的大范围运动问题，克服了若采用直角型结构制造、安装复杂等问题； 2、在机器人的三个自由度基础上，通过专门开发的压力罐吊悬系统，增加了 I个压力罐旋转自动度，利用四个自由度就可以完成复杂形状压力罐的喷涂，其中，自由度指的独立运动的个数，有一个自由度实际上指的是压力罐转动，与采用六自由度关节机器人相比性价比高； 3、压力罐吊悬系统采用吊装插销连接吊架与压力罐连接法兰，可以适应不同型号的压力罐，并使得更换不同型号的压力罐非常方便快捷； 4、开发的控制系统软硬件，可以协调控制机器人各轴及压力罐旋转喷涂的动作，保证喷枪能够沿着压力罐回转发生线平行线大范围移动，并使喷枪始终垂直于压力罐表面，提闻了喷涂质量。 5、控制系统采用了开放式运动控制器架构，提高了系统的维护性，可扩展性。 【附图说明】 图1:现有技术中直角机器人喷涂压力罐时的结构示意图； 图2:现有技术中六自由度结构机器人的结构示意图； 图3:本技术垂直越臂式关节型压力罐喷涂机器人系统的结构框图； 图4:本技术垂直越臂式关节机器人的结构示意图； 图5:本技术压力罐吊悬系统的结构示意图； 图6:本技术控制系统的硬件组成图； 图7:本技术机器人控制系统程序的结构框图。 【具体实施方式】 以下参考附图给出本技术的【具体实施方式】，用来对本技术做进一步的说明。 实施例1 本实施例的垂直越臂式关节型压力罐喷涂机本文档来自技高网...

【技术保护点】
垂直越臂式关节型压力罐喷涂机器人系统，其特征在于包括用于喷涂压力罐的垂直越臂式关节机器人（1）、用于吊装压力罐并能使压力罐连续运转且具有角度定向功能的压力罐吊悬机构（2）、用于控制垂直越臂式关节机器人（1）及压力罐吊悬系统（2）工作的控制系统（3）。

【技术特征摘要】
1.垂直越臂式关节型压力罐喷涂机器人系统，其特征在于包括用于喷涂压力罐的垂直越臂式关节机器人(I)、用于吊装压力罐并能使压力罐连续运转且具有角度定向功能的压力罐吊悬机构(2)、用于控制垂直越臂式关节机器人(I)及压力罐吊悬系统(2)工作的控制系统(3 )。2.按照权利要求1所述的垂直越臂式关节型压力罐喷涂机器人系统，其特征在于所述垂直越臂式关节机器人(I)包括相互平行且处于不同水平面上的大臂机构、小臂机构、喷涂机构，上述三者依次相联动。3.按照权利要求2所述的垂直越臂式关节型压力罐喷涂机器人系统，其特征在于所述大臂机构包括安装于机座(28)上的大臂伺服电机(29)以及大臂减速器(30)，大臂伺服电机(29)的输出轴与大臂减速器(30)的输入轴相连接，大臂(4)安装于大臂减速器(30)的输出法兰上；小臂机构包括小臂(7)，小臂(7)通过小臂减速器(5)输出法兰安装于大臂(4)的一端，小臂减速器(5)的输入轴与小臂伺服电机(6)输出轴相连接；喷涂机构包括安装于小臂(7)上的喷枪伺服电机(10)、喷枪减速器(9)，以及安装于小臂减速器(5)的输出法兰上的喷枪(8),喷枪伺服电机(10)的输出轴与喷枪减速器(9)的输入轴相连接。4.按照权利要求3所述的垂直越臂式关节型压力罐喷涂机器人系统，其特征在于所述大臂(4)的长度小于小臂(7)。5.按照权利要求1所述的垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪斌，王品，孙军龙，王保卫，张全忠，张玉生，
申请(专利权)人：烟台拓伟机械有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37