自动喷漆机器人装置设计【6张CAD图纸和说明书】

摘  要

为了改进喷漆行业传统的人工作业方式，设计了一种自动喷漆装置，该装置主要由控制机器人和喷涂系统组成。控制机器人采用直角坐标方法设计，设计了控制机器人的本体结构、驱动方式和控制系统。给出了控制机器人自动工作方式的轨迹规划。同时设计了适合的喷漆系统，构成完整的喷漆机。该装置具有喷涂质量好、工作性能稳定等优点。不仅可以减轻操作工人的劳动强度,还可提高工作效率和施工质量,具有一定的实用价值。

关键词：机器人；喷漆；PLC控制；轨迹规划

Abstract

In order to improve the painting industry practices traditional artificial, designed an automatic spray device, the device by controlling the robot and spray system. Robot control methods using rectangular coordinates the design, the design of the body to control the robot structure, drive and control system. Automatically given control of the working methods of the robot trajectory planning. At the same time, the design of a suitable spray system, spray paint a complete machine. The device has a coating of good quality and the advantages of stable performance. Operation can not only reduce labor intensity, but also improve work efficiency and quality of construction, has a certain practical value.

Key words: Robot; Painting; PLC Control; Trajectory Planning

目  录

1 绪论… … … … ……………… …………… …………………… … ……………1

2 结构方案的确定……………………………………………………………………2

2.1 喷漆对象结构…………………………………………… ……………………2

2.2 工艺过程…………………………………………………………………… …2

2.3 方案分析 …………………………………… …… ……………………… …3

2.3.1 方案一…………………………………………… …………………… …3

2.3.2 方案二………………………………… ……………… …………………4

2.3.3 方案三………… … ………… ……… ………… ……………………… 5

2.3.4 方案四…………………………………… … ……………………………6

2.4 方案确定……… ……………………………… … … …… …………………6

3 结构组成……… … …… … …… … …… … ……… …… ……… …… ………7

3.1 立架导轨与拉升机构设计… …………… …………… …… …………… …7

3.1.1 立架导轨设计………………………………………… ……………… …7

3.1.2 喷枪拉升机构设计…………………………… ……… …………………8 

3.1.3 线的固定………………………………… ……… ………………………8

3.2 移动底盘设计……………………… ……… … …………… …… …………8

3.2.1 驱动机构…… ……………………… …… ……… ……… …… ………8

3.2.2 转向机构… …… …………… ……… … ………… ………… … ……10

4 轨迹规划…………………… …………………………………………………… 12

5 防爆设计………… …… ………………… ……… … ………………… ………13

6 气压设备与喷枪的选定………… ………………… … …… ……… ……… …11

6.1 高压泵…… ………… … …… … … … …… … … …… ………  ………11

6.2 蓄压器…… ……… …… ………………… … …………… …………… …11

6.3 过滤器…… …………… …………… …… ……… ………… ……… ……11

6.4 高压软管… …………… ………… ………… … ………… ……… ………12

6.5 喷枪… …… …… ………… … …… … …… …… ………… …… ………12

7 控制系统……………… ……… …… … ……… ………… …… … … … ……13

7.1 硬件系统组成… ………………………………… ……… …………………13

7.2 软件系统的设计……………………………………… … ………… ………16

7.2.1 控制系统的控制流程…… … ………… … ……………………………16

7.2.2 控制系统的程序流程…… …… … ………… …………  ……………16

8 结束语…………… …………… ……………………………………………  …18

致谢辞 … …… … …… …… …… … ……… … ………… …………… …… …18

参考文献 … ………………… ……………… … ……… … …………… …… …19

附录 … … ………… …… … … … ……… … …… … … ……… … … …… …20

1 绪论

本设计针对矿用高压软起动控制器隔爆外壳体的喷漆作业，因为传统的喷漆作业采用人工操作方式 ,生产效率低，生产质量差 , 不但存在光泽、平坦性、垂流性、针孔、气泡等质量问题，而且工作环境恶劣 , 经证实，喷漆过程中使用的粘合剂和涂料尤其有害，这些材料中通常含有溶剂和异氰酸盐苯、甲苯、二甲苯（简称“ 三苯”），它们都和皮炎及职业性哮喘有关。严重威胁着操作人员的人身健康。利用机器人进行喷漆作业，可以实现生产自动化,提高工效和施工质量，更主要的是可以减轻操作工人的劳动强度,改善工作环境,降低环境污染,保证操作工人的身心健康。为此提出自动喷漆机的设计。

主要进行三部分内容设计：第一，机器人的机械结构的设计；第二，基于plc的控制系统设计；第三，喷枪平面作业的轨迹规划。

2 结构方案的确定

2.1 喷漆对象结构：

名称：矿用高压软起动控制器隔爆外壳体

外形构造：如图1所示

图1  壳体外观

结构尺寸：长2200mm，宽1060mm，高1000mm。

2.2 工艺过程

先喷顶面，再依次喷涂正面，右侧面，背面与左侧面。在每个工作面上的喷面漆过程为折返扫描式喷射，如图所示。

图2 喷射轨迹

2.3 方案分析

在目前国内外的喷漆机器人中，爬壁机器人是较先进的一种，但本工件的尺寸较小，不适合采用爬壁机器人。本设计提出以下四种方案 (见图3、图4、图5、图6)。它们各有优缺点，下面进行分析比较。

2.3.1 方案一

框架式机构：

如图所示，本方案采用框架式机构，喷枪在盘架上做x向与z向水平运动，同时盘架在坚杆上作y向上下运动，这种机构设计思路简单，控制方便，但是占地面积大，耗材非常多，移动不便利，不便使用。