大型复杂工件表面多机器人自动喷涂系统技术方案

一种大型复杂工件表面多机器人自动喷涂系统，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；本发明专利技术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；本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人
，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。
技术介绍
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。授权公告号为CN101602034B的专利技术专利“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的技术专利“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的专利技术专利申请“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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的技术方案如下: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。本专利技术的上述技术方案中，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。本专利技术的上述技术方案中，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。本专利技术的技术特征还在于: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。本专利技术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。本专利技术的涂料供给与输送装置的供料方式采用循环搅拌式。本专利技术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。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及突出性技术效果:①本专利技术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本专利技术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】图1是本专利技术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。图2是图1的左视图。图3是图1的俯视图。图4是本专利技术的龙门式三坐标直线移动机构的背部z轴总成的主视图。图5a是本专利技术的地坑式三坐标移动机构的腹部z轴结构的主视图。图5b是图5a的俯视图。图6是本专利技术的地坑式三坐标移动机构的腹部I轴结构的主视图。图7是本专利技术的地坑式三坐标移动机构在地坑中布置的截面图。图8是本专利技术的控制系统结构组成图。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】下面结合附图对本专利技术的原理、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专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图1?图3是本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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(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(1)、腹部喷涂机器人单元(5)、标定装置、安全防护系统和控制系统；背部喷涂机器人单元(1)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、y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(1)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)。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈恳，王国磊，杨向东，帅朝林，郑林斌，刘莉，赖庆文，谢颖，刘志，任书楠，程建辉，于乾坤，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11