机器人涂装室及操作方法技术

一种具有先进的流体输送系统、增强的运动学和服务性气锁隔室的下一代涂装机器人。涂装机器人包括流体输送系统，该流体输送系统将换色阀和泵送硬件放置在机器人的安装基座的背侧上，在那里，可以在技术人员不必进入喷涂室的情况下对其进行维修。另外，由于简化的外臂设计、改进的原始定位和邻近机器人基座的气锁间，机器人使得能够在没有人员进入喷涂室并且没有停止车辆传送机的情况下执行日常清洁和维护。维修人员可以从气锁间清洁和维修涂敷机和外臂上的其它构件，同时其它机器人继续涂装在传送机上移动的部件，而不允许充满烟雾的蒸汽进入操作者通道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人涂装室及操作方法相关申请的交叉引用本申请要求保护申请序列号为62/666,134、名称为下一代涂装机器人、2018年5月3日提交的美国临时专利申请的优先权日的权益。
本公开总体上涉及机器人涂装设备领域，更具体地，涉及一种用于涂装汽车车身或汽车零部件的改进的机器人系统。提供这些改进以满足不因设备维护或设备清洁而中断涂装工艺的连续运行的涂装车间的现代需要。流体输送系统包括阀、泵和流体管线，它们被设置成当被安装在喷涂间外时使换色时间和涂料浪费减至最少，在喷涂间(或称涂装室)外，可在不停止涂装操作的情况下对它们进行维修。具有改进的灵活性和可及范围的增强的机器人运动学使得喷涂间占地面积更小并且从流体输送系统到涂敷器的涂装线缩短。从气锁维护隔间提供对机器人涂敷构件的关键元件的接近，以在涂装操作期间在不将漆蒸气排放到操作者通道中的情况下维修和清洁涂敷器端构件。
技术介绍
相关技术讨论现有技术的涂装机器人和喷涂间是公知的。在连续输送和停靠工位系统中，用于对车身外表面进行涂装的典型的现有技术的喷涂间包括喷涂间、多个涂装机器人和布置在其外围的打开/关闭机器人。这些机器人可以安装在地板、墙壁、天花板或侧轨上。涂装机器人携带喷枪或旋转涂敷器，用于将雾化的涂料导向车身。喷涂间(spraybooth)，也被不同地称为涂装间、喷漆室或涂装室(paintingcabin)，具有复杂的环境和空气处理设备，其处理和排出来自喷涂间的充满蒸汽的空气，并且防止涂料蒸汽进入有人的操作者通道。维护工人和设备操作者只能在涂装操作已经停止时进入喷涂间，并且有时必须等待直到充满蒸汽的空气已经被排出并且被新鲜空气替换。停止涂装操作以清洁和维修设备在整个操作过程中周期性地发生。停止周期可以是每四小时三十分钟，这是非常高成本的。如上所述的涂装机器人系统已经很好地服务于汽车工业，生产了高质量的车辆涂料饰面，同时使人暴露于涂料蒸气最少化，并且限制了涂料浪费和环境影响。然而，在一直存在的提高效率和降低成本和浪费的压力下，目前的涂装机器人在几个方面已经被认为不是最佳的。当前涂装系统的一个缺点是，换色器和流体泵送装置位于喷涂间内，通常在机器人臂的末端，因此为了维修这些部件，必须关闭自动区域。如上所述，涂装线的停工时间是昂贵的，并且只要有可能就要避免。当前涂装机器人上的流体泵送装置通常位于机器人的外臂上，靠近涂敷器，这意味着技术人员必须进入喷涂间以便维修流体输送设备。此外，流体输送设备在外臂上的传统布置显著地增加了机器人臂的尺寸和重量，因为用于每种颜色的软管和配件必须沿着臂的整个长度布线，并且流体输送设备本身给外臂增加了许多尺寸和重量。当前涂装机器人的另一个局限性是，由于将流体输送设备放置在移动的机器人手臂上以及将大量的涂料和控制线布设到换色和流体泵送装置上，它们的作用范围和灵活性受到限制。这种构造严重限制了灵活性，尤其是在机器人在靠近其安装点进行涂装且手臂被紧紧折叠的近距范围的情况下。机器人缺乏近距范围的灵活性导致喷涂间被设计成在车辆和喷涂间壁之间具有比期望的更大的间隙，这增加了喷涂间的体积，并因此增加了对其进行环境控制的成本。缺乏近距范围的灵活性还意味着从一个机器人到下一个机器人的下游管线距离大于期望的，这增加了喷涂间的长度，并且因此增加了喷涂间的体积。此外，缺乏灵活性意味着单个机器人可能不能够涂装车辆一侧的所有内表面和外表面，这需要在涂装线上安装更多的机器人。当前涂装机器人的另一个限制是，涂装操作必须周期性地停止，以便对机器人进行清洁和维护。涂装机器人臂容易不可避免地累积过喷的涂料，尤其是臂上最靠近喷涂涂料的部分，即涂料涂敷器本身和靠近涂敷器的外臂。为了防止过喷不利地影响机器人操作，必须周期性地执行清洁和维护活动。这些维护活动(例如清洁或更换涂敷器、更换机器人臂上的过喷覆盖物以及擦拭窗户和清洁器系统)通常每四个小时执行一次。为了执行所有这些发生在喷涂间内的活动，喷涂间区域必须停工(没有车辆涂装)以用于大约30分钟的清洁时间。这些清洁时间周期代表涂装线的停机时间，并且成本非常高。为了提高车辆涂装操作的效率，并降低成本和浪费，需要一种新的涂装机器人设计，其解决了上述缺点。
技术实现思路
根据本公开的教导，公开了具有先进的流体输送系统设计、增强的运动学和维修气锁隔室的下一代涂装机器人。所公开的涂装机器人包括流体输送系统，该流体输送系统将换色阀、清洁阀和泵送硬件放置在机器人的安装基座的背侧上，在那里，可以在技术人员不必进入涂装室的情况下对其进行维修。流体输送系统还允许更小和更轻的机器人臂，并且被设计成在换色期间最小化涂料浪费和等待时间。所公开的机器人还包括提供冗余内臂旋转的关节，其与从机器人臂消除换色和流体输送设备相结合，使得能够显著地提高近距范围的灵活性，这继而允许更小的涂装室。所公开的改进的机器人涂装系统(或涂覆系统)提供了在无需人员进入喷涂间的工作区域并且无需停止涂装操作的情况下执行日常清洁和维护的能力，这是由于简化的外臂设计、远程安装的流体输送设备和与机器人基座相邻的特别构造的气锁间提供了机器人的整个外臂、腕关节和涂敷器(applicator，上涂装置)的完全可维修性。结合附图，根据以下描述和所附权利要求，当前公开的装置的附加特征将变得显而易见。附图说明图1A是根据本公开的实施例的6轴下一代涂装机器人的示意图；图1B是7轴版的图1A所示的下一代涂装机器人的可选腕关节配置的示意图；图2A和2B是示出了图1A和1B中6轴和7轴版本的下一代涂装机器人的关节配置的示意图；图3是从喷涂间外的操作者通道观察的图1的下一代涂装机器人的视图，其中安装支架的背侧用作流体输送、气动和电气控制设备的机柜；图4是根据本公开实施例的图1中下一代涂装机器人的端视图，其中机器人和被涂装的车辆在喷涂间内，并且操作者和安装支架位于喷涂间的壁的外侧；图5是两个下一代涂装机器人的侧视图，可以在其中一个机器人的安装支架背侧的机柜内看到流体输送设备；图6是两个下一代涂装机器人的俯视图，该机器人在喷涂间中同时涂装车辆的不同部件，进一步示出了机器人和喷涂间的配置；图7A和7B是根据本公开的实施例的包括用于涂料涂装、清洁和换色的阀和齿轮泵的流体输送系统的两种不同设计的示意图；图8A和8B是根据本公开的实施例的包括用于涂料涂装、清洁和换色的阀和罐泵的流体输送系统的两种不同设计的示意图；图9是使用图7-8所示的流体输送系统和图1-6的下一代涂装机器人的用于涂装和系统维护的方法的流程图；图10是根据本公开实施例的对车辆的乘客前门内部部分进行涂装的下一代涂装机器人的示意图；图11A是设计成使用前一代涂装机器人的涂装处理线的示意图；图11B是设计成每小时处理与图11A的处理线相同数量的作业的涂装处理线的示意图，其中图11B的处理线使用本公开的下一代涂装机器人；图12是根据本公开的一个实施例的下一代涂装机器人中的一个停放在维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在传送通过涂装室的部件上执行涂覆工艺的自动涂覆系统，所述系统包括：/n两个或更多个涂装机器人，每个涂装机器人具有至少五个旋转轴，所述机器人的每一个具有围绕安装支架旋转的机器人基座、围绕所述机器人基座旋转的内臂、围绕所述内臂旋转的外臂、附接到所述外臂的自由端的机器人腕部、以及联接到所述机器人腕部的涂覆涂敷器；/n气锁间，所述气锁间定位成靠近所述机器人中的至少一个机器人的所述安装支架，所述气锁间具有开向操作者通道的第一门和开向所述涂装室的第二门，/n其中，气锁间构造成使得当所述机器人停放在维修位置且所述第二门打开时所述机器人的一些构件能够由气锁间中的操作者接近，其中，在所述气锁间中的所述操作者维修所述机器人的同时所述涂装室中的其它机器人继续涂装，并且其中，防止来自所述涂装室的涂料蒸汽进入所述操作者通道。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180503 US 62/666,1341.一种用于在传送通过涂装室的部件上执行涂覆工艺的自动涂覆系统，所述系统包括：
两个或更多个涂装机器人，每个涂装机器人具有至少五个旋转轴，所述机器人的每一个具有围绕安装支架旋转的机器人基座、围绕所述机器人基座旋转的内臂、围绕所述内臂旋转的外臂、附接到所述外臂的自由端的机器人腕部、以及联接到所述机器人腕部的涂覆涂敷器；
气锁间，所述气锁间定位成靠近所述机器人中的至少一个机器人的所述安装支架，所述气锁间具有开向操作者通道的第一门和开向所述涂装室的第二门，
其中，气锁间构造成使得当所述机器人停放在维修位置且所述第二门打开时所述机器人的一些构件能够由气锁间中的操作者接近，其中，在所述气锁间中的所述操作者维修所述机器人的同时所述涂装室中的其它机器人继续涂装，并且其中，防止来自所述涂装室的涂料蒸汽进入所述操作者通道。


2.根据权利要求1所述的涂覆系统，其中，所述气锁间按照包括以下步骤的顺序运行：
允许所述操作者从所述操作者通道穿过所述第一门进入所述气锁间；
允许所述操作者打开所述第二门以接近所述涂装室中的所述机器人；
由在所述气锁间中的所述操作者维修所述机器人的所述一些构件；
在完成维修之后允许所述操作者关闭所述第二门；以及
允许所述操作者通过所述第一门离开所述气锁间到所述操作者通道。


3.根据权利要求1所述的涂覆系统，所述涂覆系统还包括呼吸装置，其中所述呼吸装置是结合到所述气锁间中的脐带呼吸装置，并且在打开所述第二门之前由所述操作者佩戴。


4.根据权利要求1所述的涂覆系统，所述涂覆系统还包括通风系统，以在完成对所述构件的维修且关闭所述第二门之后且在所述操作者打开所述第一门以离开所述气锁间之前，用新鲜空气充斥所述气锁间。


5.根据权利要求1所述的涂覆系统，其中，在所述涂装室内限定安全区域，其中所述安全区域是邻近所述气锁间的空间，允许所述操作者触及所述安全区域内以便维修所述机器人，并且所述机器人的维修位置将所述一些构件定位在所述安全区域内。


6.根据权利要求5所述的涂覆系统，其中，所述涂覆系统还包括防护装置，所述防护装置定位在所述第二门的孔口中，并且构造成允许所述气锁间中的操作者触及所述涂装室的安全区域中，但不进入所述涂装室。


7.根据权利要求5所述的涂覆系统，还包括传感器，所述传感器被配置成检测所述操作者身体移动到所述安全区域中并且检测所述操作者超出所述安全区域进入所述涂装室中。


8.根据权利要求5所述的涂覆系统，其中，通过在相邻机器人的控制器上运行的包络面限制软件来防止所述相邻机器人进入所述安全区。


9.根据权利要求1所述的涂覆系统，其中，由所述操作者在所述气锁间中时执行的维修包括清洁所述机器人的所述涂覆涂敷器、更换所述涂覆涂敷器的构件、更换安装在臂上的涂料输送构件、更换所述涂覆涂敷器和所述外臂上的过喷覆盖物、清洁安装到所述涂装室的地板的清洁工位、以及清洁用于能够看进所述涂装室的窗口。


10.根据权利要求1所述的涂覆系统，其中，所述涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·J·克利福德，
申请(专利权)人：发纳科美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US