CN105562266A - 喷涂机器人的控制方法 - Google Patents

Abstract

本专利申请公开了喷涂机器人的控制方法，该方法在定模喷涂和动模喷涂前均进行喷涂流量计算，从而调节喷涂流量以满足模具温度要求，且该方法可进行自动和手动切换操作，设计更合理。

Description

喷涂机器人的控制方法

技术领域

本发明涉及喷涂机器人，具体公开了一种喷涂机器人的控制方法。

背景技术

喷涂机器人又叫喷漆机器人，是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人。喷涂机器人主要包括机械手和控制器，所述机械手上设有用来驱动机械手运动的动力源，如油泵、油箱和电机等。机械手的自由端上一般连接有用来进行喷涂操作的喷涂架和喷嘴。

然而，现有的喷涂机器人仍存在以下缺陷：1.喷嘴与涂料阀一体设计，体积过大，因此喷嘴只能进行斜面喷涂，模腔内喷嘴射面会产生喷涂盲区，由于模具结构限制不能更好地使模腔整体表面形成均膜，由此会造成脱模不良或模具表面足部区域温度较高，影响脱模。2.由于涂料调节由外部内六角螺栓调节，因此喷嘴流量的调节不方便。3.涂料与压缩空气在喷嘴腔内混合后直接从喷嘴喷射至模具，因此在涂料通道不能形成有效负压，喷射力度和喷嘴雾化扇面不足，喷出液体雾化粒子不均匀，同时结构设计涂料通道小易造成喷嘴堵塞。4.喷出液体雾化粒子不均匀；5.涂料通道小易堵塞；6.喷涂架结构不稳定，抗碰撞能力差；7.在模具高温区涂料流量不能随机进行大流量线性调整；8.喷嘴方向不能调节，不能将模具内的每个部分进行均匀喷涂。

发明内容

本发明意在提供一种喷涂机器人的控制方法，以解决现有喷涂机器人喷嘴流量调节不便的问题。

本方案中的喷涂机器人的控制方法，包括以下步骤：

1）喷涂机器人启动，喷涂机器人位于原点位置；

2）喷涂机器人处于喷涂等待位；

3）PLC控制模块向喷涂机器人发出是否允许喷涂信号：

a.若是，则控制喷涂机器人运动至压铸机定模喷涂点；

b.若否，则返回喷涂机器人原点；

4）PLC控制模块向喷涂机器人发出是否允许定模喷涂信号：

a.若是，则进行定模喷涂点流量计算，并控制定模喷涂电磁阀开启，进行定模喷涂，自动定模喷涂完毕后，进行自动定模吹扫，自动定模吹扫完毕后，进入到压铸机动模喷涂点，PLC控制模块向喷涂机器人发出是否允许动模喷涂信号：

a）若是，则进行动模喷涂点流量计算，打开动模喷涂电磁阀，进行自动动模喷涂，动模喷涂完毕后，进行自动动模吹扫，动模吹扫完毕后，返回喷涂机器人原点；

b）若否，自动模式下，机器人等待2-5S后返回喷涂机器人原点；

b.若否，自动机器人等待2-5S后返回喷涂机器人原点，重复上述步骤a和b。

工作原理及有益效果：

在进行喷涂前，先选择合适的喷涂架，对喷嘴进行方向调节，然后再启动喷涂机器人进行喷涂操作。在喷涂过程中，可以选择自动或者手动进行喷涂操作。通过机械手将喷涂架和设置在喷涂架上的喷嘴移动到模具待喷涂位置进行喷涂。喷涂时，涂料由球头座的进料口经喷头上的涂料通道从喷嘴体上的出料口被喷出到压铸模具上，当需要调节喷嘴的流量时，进入手动模式，由于喷嘴体与球头座上螺纹连接，因此旋转喷嘴体可调节喷嘴体在球头座上的位置，喷嘴体的位置变化时将带动喷头一起运动，喷头位置的变化将使位于喷头涂料通道与单向阀球之间的弹性元件弹力发生变化，弹性元件弹力的变化将使单向阀球与进料口之间的开度发生变化，从而实现了喷嘴流量的控制。

本发明控制的喷涂机器人具有自动和手动两种动作模式，在自动模式下，机器人按照喷涂原点-喷涂等待点-定模喷涂点-动模喷涂点-吹扫运动-返回原点的路径循环执行；在手动模式下能够进行检测和更换操作。本发明能够快速方便地调节喷嘴的流量，使模具内的每个位置均能得到均匀喷涂。

进一步，在步骤b）中还可以切换成手动模式，在手动模式下喷涂机器人会停止动作，停留在喷涂点位置，在喷涂点位置完成更换喷嘴，喷嘴角度及流量调节工作，调试完成后再进行喷涂，并手动操作反馈动模喷涂完成信号，喷涂机器人则自动返回原点。在手动模式下，机械手可以在不使用示教器的情况下停留在上述路径的任意位置，在这些位置上可以完成诸如喷涂检测，喷嘴更换等手动作业，手动作业完成后，机械手按预定路线返回喷涂原点。由于不需要使用示教器，所以使操作更加简单，位置更加准确，工作效率得以提升。

进一步，在步骤b中还可以切换成手动模式，在手动操作控制喷涂机器人停止动作，并对喷涂机器人进行调试，调试完成后再进行喷涂，并手动操作反馈动模喷涂完成信号，再进入到压铸机动模喷涂点位置。方便切换成手动模式，在手动模式下，机械手可以在不使用示教器的情况下停留在上述路径的任意位置，在这些位置上可以完成诸如喷涂检测，喷嘴更换等手动作业。

进一步，喷嘴的安装方式是，将喷嘴的球头座安装在基板的安装槽内，并通过盖板将球头座限制在安装槽内；转动球头座，球头座的下部可在安装槽内转动。方便调节旋转球头，使喷嘴与基板呈现一定的角度差，使喷嘴可以调节到任意方向，可以将模具内的每个部分都进行均匀喷涂。

进一步，喷嘴的空气喷涂方式是，从球头座的空气入口处通入高速压缩空气，该高速压缩空气经第一凹槽进入真空腔并在真空腔处形成射流产生卷吸作用，在卷吸作用下，真空腔内的空气不断被卷吸走，从而使真空腔内的压力降至大气压以下并形成一定的真空度，此时涂料向喷嘴体扩散腔的两侧吸附。采用这种结构一方面能使涂料形成扩散，有利于将涂料从喷嘴体内喷出，另一方面使涂料形成高速的均匀雾状扇面喷向模具，快速带走热量，从而达到冷却及形膜的目的。

进一步，喷嘴的流量调节方式是，旋转喷嘴体调节喷嘴体在球头座上的位置，喷嘴体带动喷头一起运动，喷头位置的变化使位于喷头涂料通道与单向阀球之间的弹性元件弹力发生变化，弹性元件弹力的变化使单向阀球与进料口之间的开度发生变化。通过在进料口处设置单向阀球，并在单向阀球处设置弹性元件，同时通过喷嘴体的移动带动弹性元件对单向阀球的作用力，最终通过移动喷嘴体实现进料口与单向阀球开口大小的变化。实现对喷嘴的流量控制，同时采用本方案的喷嘴经实际生产测试，喷嘴的厚度较常用喷嘴厚度减少一半，因此采用本方案的喷嘴一方面该喷嘴能伸入模腔内进行喷射，因此模腔内不会产生喷涂盲区并且更好地使模腔整体表面形成均膜，另一方面该喷嘴流量调节方便，而且结构简单。

进一步，喷头与喷嘴体的安装方式是，将喷头上的圆盘放置在喷嘴体的圆盘安装孔处，并在第二卡槽处安装喷头卡环，圆盘安装孔和喷头卡环分别从两侧对圆盘进行位置限制，同时通过圆盘上周向均布的至少两个空气通道，从空气入口通入的高速压缩空气经圆盘上的空气通道进入真空腔内。实现喷头随喷嘴体的移动，同时方便高速压缩空气的流入。

附图说明

图1为本发明实施例的喷涂机器人的结构示意图；

图2为图1实施例中喷嘴的结构示意图；

图3为图2实施例中球头座的结构示意图；

图4为图2实施例中喷嘴体的结构示意图；

图5为图2实施例中喷头的结构示意图；

图6为如1实施例中喷涂架的结构示意图；

图7为本发明实施例的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：球头座1、第一凹槽11、第一凸起12、第一通孔13、第一卡槽14、下密封槽15、空气入口16、进料口17、喷嘴体2、出料口21、扩散腔22、真空腔23、圆盘安装孔24、第二凹槽25、第二卡槽26、喷头3、圆盘31、空气通道32、第一涂料通道33、第二涂料通道34、第三卡槽35、喷嘴体卡环4、喷嘴体密封圈5、喷头卡环6、单向阀球7、压簧8、喷头密封圈9、底座18、第一机械臂19、第二机械臂20、第三机械臂27、连接臂28、连接板29、连接条30、管路连接板36、上喷涂板37、下喷涂板38、左喷涂板39、右喷涂板40、前喷涂板41。

如图1所示，喷涂机器人，包括可自由旋转运动的机械手，卡接在在机械手上的涂料输送管和空气输送管。机械手包括底座18、与底座18通过第一电机竖直转动连接的第一机械臂19，第一电机带动第一机械臂19左、右转动。第一机械臂19的上端为U型结构，U型结构之间连接有第二机械臂20，水平设置的第二电机贯穿U型结构的两端与第二机械臂20连接，第二电机带动第二机械臂20前、后摆动。第二机械臂20的顶端也为U型结构，U型结构的开口端之间连接有第三机械臂27，水平设置的第三电机带动第三机械臂27在竖直平面上转动。第三机械臂27上安装有气缸，气缸推动第三机械臂27伸缩。

第三机械臂27的自由端连接有喷涂架，喷涂架包括基板和安装在基板上的喷嘴；基板上开有多个用来安装喷嘴的安装槽，安装槽的顶端设有用来卡接喷嘴的盖板。通过盖板将喷嘴牢固连接在安装槽内。基板的长度方向上设有多个彼此平行的涂料孔和空气孔，涂料孔和空气孔均为盲孔且分别与涂料输送管和空气输送管连接。方便涂料输送管和空气输送管将涂料和空气输送到基板上。

安装槽的底端垂直连通涂料孔，安装槽的侧端连通有至少两个空气孔。方便通过基板上的涂料孔和空气孔将涂料和空气输送到喷嘴上。

空气孔和涂料孔与安装槽的连接口大于喷嘴上的空气入口，旋转球头可沿着安装槽在基板内旋转。方便调节旋转球头，使喷嘴与基板呈现一定的角度差，使喷嘴可以调节到任意方向，可以将模具内的每个部分都进行均匀喷涂。

如图6所示，基板包括上喷涂板37、下喷涂板38、左喷涂板39、右喷涂板40、前喷涂板41和后喷涂板；喷涂架包括与机械手连接的连接臂28，连接臂28的下方垂直连接有连接板29，连接板29的下方与前喷涂板41和后喷涂板垂直连接，前喷涂板41和后喷涂板相对设置，且前喷涂板41和后喷涂板之间连接有多个彼此平行的连接条30；连接条30分别位于前喷涂板41的左侧、右侧、上侧和下侧；对应位置的连接条30上分别与左喷涂板39，右喷涂板40、上喷涂板37和下喷涂板38连接。方便从上、下、左、右、前、后各个方向都设置喷涂板，使能够喷涂模具中的每一个位置，使喷涂均匀。方便通过不同方向上的喷涂板使喷涂机器人能够喷涂任意方向上的模具和模具的任何位置。

连接板29的顶面上螺栓连接有管路连接板36，管路连接板36上开有供涂料输送管道和空气输送管道接入的圆孔。方便通过管路连接板36将涂料输送管和空气输送管连接到喷涂架上来，再将输送到各个喷涂板上。

连接臂28的顶板和底端分别连接有第一连接盘和第二连接盘，第一连接盘和第二连接盘上均开有多个均匀分布的螺栓孔，第一连接盘与机械手螺栓连接。连接臂28与第一连接盘之间设有加强板。方便通过螺栓将第一连接盘与机械手连接，方便喷涂架与机械手的连接和拆卸。使第一连接盘和连接臂28连接得更加紧密，使第一连接盘的受力强度增大。

前喷涂板41和后喷涂板的底端都设有向下伸出的脚垫，脚垫的底端位置低于下喷涂板38的底端位置。方便将喷涂架放在地上的时候，脚垫受力支撑起整个喷涂架，避免下喷涂板38被刮伤。

选择所述手动操作模式包括可以手动选择定模完成信号、手动选择动模完成信号以及手动停止等待手动调试完成三种模式。喷涂架上的所有基板都可以根据具体需要定义为动模或者定模，并通过管路连接板将涂料输送管和空气输送管连接到每个基板的涂料孔和空气孔上。

如图2所示，喷嘴，包括球头座1，球头座1的材料不限，本实施例中球头座1采用铝镁合金，铝镁合金的主要元素是铝，并是以镁为主要添加元素的铝合金，这种铝镁合金不仅导热性能和强度好，并且其抗腐蚀性也很好，考虑到喷嘴的使用环境比较恶劣，用这种铝镁合金制成的球头座1能很好的满足要求，球头座1的为一个尺寸大于二分之一的球体，在球头座1的中部开设有第一凹槽11，在球头座1的下侧开设有进料口17，在球头座1的第一凹槽11内设有第一凸起12，第一凸起12中部开设有第一通孔13，第一通孔13包括圆形端和锥形端，其中第一通孔13的上侧为圆形端，第一通孔13的下侧为锥形端，第一通孔13下侧的锥形端和球头座1上的进料口17相通，在球头座1的外轮廓还设有下密封槽15，下密封槽15处安装有下密封圈，在下密封槽15处周向均布至少两个空气入口16，本实施例中空气入口16为周向均布的四个，空气入口16穿过下密封槽15并与球头座1的第一凹槽11相通，在球头座1的上侧还设有第一卡槽14，在球头座1上位于第一卡槽14的下侧还加工有用于安装喷嘴体2的螺纹。

将喷嘴的球头座安装在基板的安装槽内，并通过盖板将球头座限制在安装槽内；转动球头座，球头座可沿着安装槽转动。

如图2和图4所示，喷嘴体2使用材料也不限，在本实施例中喷嘴体2采用与球头座1相同的材料，在喷嘴体2中部偏下的外轮廓处加工有螺纹，喷嘴体2通过此处的螺纹与球头座1进行连接，在喷嘴体2螺纹的上侧，喷嘴体2的外轮廓线为尺寸逐渐增大的三级台阶结构，在各级台阶相接处均倒有圆弧形的倒角，在喷嘴体2和球头座1螺纹连接上方球头座1的第一卡槽14处安装有喷嘴体卡环4，在喷嘴体2和球头座1螺纹连接的下侧还设有第二凹槽25，第二凹槽25处安装有防止从空气入口16通入的空气由球头座1和喷嘴体2之间泄漏的喷嘴体密封圈5，在与第二凹槽25相对的喷嘴体2内轮廓线处设有第二卡槽26，在第二卡槽26的上部设有圆盘安装孔24，在圆盘安装孔24的上方还设有真空腔23，真空腔23为上大下小具有锥度的结构，在真空腔23的上部为扩散腔22，扩散腔22为一圆形结构，在扩散腔22的上部即为出料口21，出料口21也为上大下小具有锥度的结构。

喷嘴的空气喷涂方式是，从球头座的空气入口处通入高速压缩空气，该高速压缩空气经第一凹槽进入真空腔并在真空腔处形成射流产生卷吸作用，在卷吸作用下，真空腔内的空气不断被卷吸走，从而使真空腔内的压力降至大气压以下并形成一定的真空度，此时涂料向喷嘴体扩散腔的两侧吸附。

如图2和图5所示，喷头3中部开设有涂料通道，涂料通道包括第一涂料通道33和第二涂料通道34，其中第一涂料通道33在第二涂料通道34的上部且第一涂料通道33的宽度小于第二涂料通道34的宽度，在喷头3的外轮廓处还设有圆盘31，圆盘31安装在喷嘴体2的圆盘安装孔24处，并通过喷嘴体2第二卡槽26处的喷头卡环6对圆盘31的位置进行限定，在圆盘31的周向至少均布有两个空气通道32，本实施例中为了使空气均匀的分布，圆盘31的周向均布有八个空气通道32，在圆盘31的上下两侧轮廓线处均设有防止应力集中和毛刺的倒角，在圆盘31上方的喷头3具有上小下大的锥度且该结构最上侧伸入到喷嘴体2上的真空腔23内，在圆盘31下方的喷头3伸入球头座1第一通孔13的圆形端，在喷头3与第一通孔13的圆形端配合处还设有第三卡槽35，在第三卡槽35处安装有喷头密封圈9，在球头座1第一通孔13的锥形端设置有单向阀球7，在单向阀球7处还设有弹性元件，本实施例中的弹性元件采用性能可靠的压簧8，压簧8的上端与第二涂料通道相抵，压簧8的下端与单向阀球7相抵。

喷嘴的流量调节方式是：旋转喷嘴体调节喷嘴体在球头座上的位置，喷嘴体带动喷头一起运动，喷头位置的变化使位于喷头涂料通道与单向阀球之间的弹性元件弹力发生变化，弹性元件弹力的变化使单向阀球与进料口之间的开度发生变化。

喷头与喷嘴体的安装方式是，将喷头上的圆盘放置在喷嘴体的圆盘安装孔处，并在第二卡槽处安装喷头卡环，圆盘安装孔和喷头卡环分别从两侧对圆盘进行位置限制，同时通过圆盘上周向均布的至少两个空气通道，从空气入口通入的高速压缩空气经圆盘上的空气通道进入真空腔内。

如图7所示，本方案中的喷涂机器人的控制方法，包括以下步骤：

1）喷涂机器人启动，喷涂机器人位于原点位置；

2）喷涂机器人处于喷涂等待位；

3）PLC控制模块向喷涂机器人发出是否允许喷涂信号：

a.若是，则控制喷涂机器人运动至压铸机定模喷涂点；

b.若否，则返回喷涂机器人原点；

4）PLC控制模块向喷涂机器人发出是否允许定模喷涂信号：

a.若是，则进行定模喷涂点流量计算，并控制定模喷涂电磁阀开启，进行定模喷涂，自动定模喷涂完毕后，进行自动定模吹扫，自动定模吹扫完毕后，进入到压铸机动模喷涂点，PLC控制模块向喷涂机器人发出是否允许动模喷涂信号：

a）若是，则进行动模喷涂点流量计算，打开动模喷涂电磁阀，进行自动动模喷涂，动模喷涂完毕后，进行自动动模吹扫，动模吹扫完毕后，返回喷涂机器人原点；

b）若否，自动模式下，机器人等待2-5S后返回喷涂机器人原点或手动模式下喷涂机器人会停止动作，停留在喷涂点位置，在喷涂点位置完成更换喷嘴，喷嘴角度及流量调节工作，调试完成后再进行喷涂，并手动操作反馈动模喷涂完成信号，喷涂机器人则自动返回原点；

b.若否，自动机器人等待2-5S后返回喷涂机器人原点或手动操作控制喷涂机器人停止动作，并对喷涂机器人进行调试，调试完成后再进行喷涂，并手动操作反馈动模喷涂完成信号，再进入到压铸机动模喷涂点位置，重复上述步骤a和b。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.喷涂机器人的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）喷涂机器人启动，喷涂机器人位于原点位置；

2）喷涂机器人处于喷涂等待位；

3）PLC控制模块向喷涂机器人发出是否允许喷涂信号：

a.若是，则控制喷涂机器人运动至压铸机定模喷涂点；

b.若否，则返回喷涂机器人原点；

4）PLC控制模块向喷涂机器人发出是否允许定模喷涂信号：

a.若是，则进行定模喷涂点流量计算，并控制定模喷涂电磁阀开启，进行定模喷涂，自动定模喷涂完毕后，进行自动定模吹扫，自动定模吹扫完毕后，进入到压铸机动模喷涂点，PLC控制模块向喷涂机器人发出是否允许动模喷涂信号：

a）若是，则进行动模喷涂点流量计算，打开动模喷涂电磁阀，进行自动动模喷涂，动模喷涂完毕后，进行自动动模吹扫，动模吹扫完毕后，返回喷涂机器人原点；

b）若否，自动模式下，机器人等待2-5S后返回喷涂机器人原点；

b.若否，自动机器人等待2-5S后返回喷涂机器人原点，重复上述步骤a和b。

2.根据权利要求1所述的喷涂机器人的控制方法，其特征在于，在步骤b）中还可以切换成手动模式，在手动模式下喷涂机器人会停止动作，停留在喷涂点位置，在喷涂点位置完成更换喷嘴，喷嘴角度及流量调节工作，调试完成后再进行喷涂，并手动操作反馈动模喷涂完成信号，喷涂机器人则自动返回原点。

3.根据权利要求1所述的喷涂机器人的控制方法，其特征在于，在步骤b中还可以切换成手动模式，在手动操作控制喷涂机器人停止动作，并对喷涂机器人进行调试，调试完成后再进行喷涂，并手动操作反馈动模喷涂完成信号，再进入到压铸机动模喷涂点位置。

4.根据权利要求1所述的喷涂机器人的控制方法，其特征在于，喷嘴的安装方式是，将喷嘴的球头座安装在基板的安装槽内，并通过盖板将球头座限制在安装槽内；转动球头座，球头座的下部可在安装槽内转动。

5.根据权利要求1所述的喷涂机器人的控制方法，其特征在于，喷嘴的空气喷涂方式是，从球头座的空气入口处通入高速压缩空气，该高速压缩空气经第一凹槽进入真空腔并在真空腔处形成射流产生卷吸作用，在卷吸作用下，真空腔内的空气不断被卷吸走，从而使真空腔内的压力降至大气压以下并形成一定的真空度，此时涂料向喷嘴体扩散腔的两侧吸附。

6.根据权利要求1所述的喷涂机器人的控制方法，其特征在于，喷嘴的流量调节方式是，旋转喷嘴体调节喷嘴体在球头座上的位置，喷嘴体带动喷头一起运动，喷头位置的变化使位于喷头涂料通道与单向阀球之间的弹性元件弹力发生变化，弹性元件弹力的变化使单向阀球与进料口之间的开度发生变化。

7.根据权利要求4所述的喷涂机器人的控制方法，其特征在于，喷头与喷嘴体的安装方式是，将喷头上的圆盘放置在喷嘴体的圆盘安装孔处，并在第二卡槽处安装喷头卡环，圆盘安装孔和喷头卡环分别从两侧对圆盘进行位置限制，同时通过圆盘上周向均布的至少两个空气通道，从空气入口通入的高速压缩空气经圆盘上的空气通道进入真空腔内。