用于涂覆平坦表面的移动平台和摆动机构的制作方法

1.本发明涉及用于船舶和石油平台设备以及建筑物维护的技术。更具体地，本发明涉及机器人自动化涂漆技术。


背景技术：

2.大型竖直平坦表面目前通过建筑物接近件、诸如使用攀爬吊带或脚手架维护或检查。为了涂漆，雇员必须能够接近待涂漆的位置。
3.在造船中，通过脚手架接近，因为工作是在干船坞中完成的。这种接近是在经济上昂贵且耗时的。此外，它涉及工作安全风险。
4.为了对大的区域检查或涂漆，可采用各种用于移动的技术，诸如带磁轮的小车、带吸盘的桨系统(paddle system)和成部件的轨道安装以及其它解决方案。在使用涂漆系统时，这些解决方案是耗时且无效的。
5.需要再现由雇员完成的涂漆类型。这意味着存在一些在进行工作时必须考虑的可变因数。其中之一是涂漆系统施加涂料的线性方式。被认为最有效的雇员移动通常是直线的(水平或竖直)，在端部处停止施加。由于在这些端点处移动反转中的速度为零，涂漆系统可能过度喷涂。为了防止过度喷涂，涂料施加枪的机构被停止，直到其恢复到它的正常的施加速度。
6.因此，在本发明中采用的原理使用曲柄和滑块式摆动机构，该曲柄和滑块式机构能够以1.4m/s行进以为了交叉涂漆(cross painting)且以45
°
涂漆。该机构由带(belt,有时称为皮带)同步，并利用配重和惯性飞轮来平衡，惯性飞轮与由行星差速器反转的旋转方向反向旋转，导致涂漆过程中涉及的主要移动减少移动平台的速度变化中的加速力矩。
7.因此，提议的移动平台和摆动机构组件将基于由卷线机(winder)操作的线缆的三角形定位(triangular positioning)。这是其中线缆致动移动平台的系统，移动平台仅通过牵引被悬挂，通过其自身重量加上组件的工作载荷保持拉紧。我们相信，这是一种经济且极快(快速)的用于定位系统的解决方案，其中除了模块化和可运输到正在建造或操作的船舶的甲板之外，可覆盖较大的竖直平坦区域。
8.该机构具有平坦的移动，具有总共3个自由度：x、y(线性)和用于角度水平调整的另一个自由度。在较小程度上，在侧部上存在部件的不均匀和交叉。
9.该组件使用在这种情况下在甲板高度处的两个固定枢轴(起重机)，这是悬挂结构和移动平台的移动的基础。在移动平台的端部处存在四个移动枢轴，移动线缆连接到这些枢轴，并且这些枢轴连接到固定枢轴。移动平台将承载摆动的涂漆臂，具有适合涂漆过程的挥动动力(sweep dynamic)。该组件、移动平台和摆动机构是实施涂漆系统的施加过程的要素。
10.该系统可通过自动化涂漆或通过热喷涂金属化来施加涂料。
11.在涂漆过程中采用的策略是在不涂漆时下降和在涂漆时上升，使得主要障碍将在该过程中面对，就好像下楼梯一样。当绳索非常拉紧时，在船体的顶部处将发生向横向条
(lateral strip)的偏移，并且动量将因此被严格控制。在实施涂漆时不存在来自障碍物的干扰。移动平台的移动不受障碍物的影响。移动主要与不穿越新涂漆区域有关。开发该系统以为了在不干扰涂漆的情况下克服障碍。
12.除了石油和天然气工业，该技术可在土木工程中使用。
13.如下文将进一步详述的，本发明旨在以实用和高效的方式解决上述现有技术中的问题。


技术实现要素：

14.本发明的目的是以自动化方式在船舶的船体和平台上施加涂料。
15.为了实现上述目的，本发明提供了一种曲柄和滑块式摆动机构，该曲柄和滑块式机构产生传递到杆的移动，并引导涂漆枪。
16.因此，移动平台和摆动机构被设计成单向地在表面上方移动，并且能够在两个正交方向上移动，并且还能够旋转以保持平台水平。
附图说明
17.下面呈现的详细描述参考了附图和它们相应的附图标记。
18.图1示出了带有麦克纳姆轮悬挂装置系统的移动平台。
19.图2显示了插入并固定至移动平台的轮支撑件的构造。
20.图3示出了麦克纳姆轮悬挂装置系统对不同表面弯曲的适应性。
21.图4示出了带有涂漆杆的摆动机构的示意图。
22.图5详细示出了摆动机构的滑轮之间的传动装置。
23.图6示出了半开式基座，具有将惯性飞轮和惯性联接带互连的齿轮的细节。
24.图7示出了摆动机构的移动和涂漆杆的行程。
具体实施方式
25.首先，应当注意，以下描述将从本发明的优选实施例开始。然而，如对于本领域技术人员而言将显而易见的那样，本发明不限于该特定实施例。
26.图1示出了包括安装的麦克纳姆轮(mecanum wheels)(2)的移动平台(1)。该平台具有4个附接枢轴(5)，用于移动系统所需的线缆。该平台包含两个可调节的臂(4)，通常用于支撑线缆的配重(8)和线缆载体(图中未显示)。
27.图1中所显示的臂(4a)接纳配重(8)，目的是当移动平台连接到线缆载体(该线缆载体连接到臂(4b))时平衡移动平台。配重(8)可用作清洗槽(6)和清洗罐(7)的支撑件。线缆载体支撑将无空气涂漆泵连接到喷涂枪(11)的线缆。
28.以(9)显示的部件是用于接合和固定摆动机构的带凸缘的连接件。在其中存在圆柱形的和空的空间(10)来接纳和容纳电动马达(15)。
29.图2示出了麦克纳姆轮的支撑件(3)。该支撑件构建成使得四个轮中的两个以平台的中心轴线为中心，并且另外两个位于侧部。侧轮支撑件使用悬挂轴，该悬挂轴能够根据部件或船体的角度挠曲，使轮与表面保持对齐。图3示出了在涂漆表面中的两种可能的弯曲类型。
30.一般来说，平台旨在限制相对于侧部的平面的移动，允许由线缆控制的平行移动。
31.图4和图5示出了用作没有反转的用于涂漆臂的摆动系统的机构，其中旋转移动将被称为曲柄和滑块式，因为备选的移动的反转是机械的，如在内燃发动机的活塞中那样。电动马达(15)在摆动机构(29)的基座(19)中的隔间(10)内保持在移动平台的中心的位置中。臂(26)和前臂(16)通过枢轴(20)互连，枢轴(20)包含两个带齿滑轮，一个带36个齿的滑轮通过惯性联接带(18)连接，并且另一个带30个齿的滑轮联接到前臂(16)并通过带(25)互连。
32.杆(12)通过带有30个齿的带齿滑轮(21)连接到前臂(16)。在一个端部处是涂漆枪(11)，其由无空气涂漆泵供给。涂漆阵列(array)显示在表面上的实际涂漆线(22)。
33.该机构现在具有惯性飞轮(13)，其具有661mm的较大直径(不限于该尺寸)，这将使其更有效，即使具有较小质量。由于该机构的自碰撞限制，惯性飞轮(13)的直径受到限制并且不能再增加，即使使用铅(lead)作为材料。
34.臂(14)和前臂(17)配重也能够以允许的最大距离被安装，并且也使它们的质量减小。
35.马达通过带凸缘的连接件(23)附接到基座，并且隐藏在移动平台的隔间(10)中。
36.基座(19)的行程通过杆件(24)校正，允许以45
°
交叉摆动。
37.惯性联接带(18)更硬，以提供与惯性飞轮(13)的更好联接，相比于与基座(19)。
38.图6显示了从基座轴到飞轮(13)和惯性联接带(18)的传动装置的内部结构。在行星齿轮系的齿圈(29)内部有4个齿轮(28)，包围行星齿轮系的太阳轮(27)。
39.图7以仅一个图示中显示了摆动系统的移动位置，突出了枪式轴(pistol shaft)的线性移动。臂(12)的总行程为1,480mm(端对端)，其中在每个端部处的加速距离为140mm，并且在中央的有效行程为1,200mm。