一种应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人的制作方法

1.本发明属于自动涂胶技术领域，具体涉及一种应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人。


背景技术：

2.军工产品中有很多诸如图1所示的壳体类产品，这类产品的内腔通常狭小深邃，腔体深度l一般大于1米，深度大于普通人手臂的长度；壳体11中间铆接有一相对细长的薄壁铆接管12，壳体11上部安装有固定盘13，固定盘13套设于铆接管12的外壁上，对铆接管12进行定位和结构加强，固定盘13的盘面通常具有若干扇形口。因该壳体类产品有密封要求，所以铆接管12与壳体11的铆接部位还需要涂一圈密封胶。然而，由于壳体11内部空间狭小、壳体11上部还有固定盘13，铆接管12与壳体11的涂胶部14位于深腔底部，人手无法直接对涂胶部14进行涂胶操作。
3.现有的涂胶工艺为人工借助自制的手工涂胶工具20进行涂胶；如图2所示，手工涂胶工具20包括加长手柄21和涂胶片22。人工涂胶时，首先将胶液涂在涂胶片22上，操作者手持加长手柄21，伸入壳体11内部，将涂胶片22上的胶液涂抹到铆接管12和壳体11的涂胶部14上。但是操作者在操作过程中无法准确观察到涂胶部14，经常出现打胶偏位、胶液涂抹不均匀，工作效率低等问题，影响该壳体类产品的涂胶质量和密封性。


技术实现要素：

4.针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人，用以解决人工涂胶的涂胶质量差、涂胶效率低的问题。
5.本发明提供一种应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人，包括：
6.机架，机架为一框架式结构，包括第一边框、与第一边框相对设置的第二边框；
7.夹持定位轮组，安装于第一边框的外侧，夹持定位轮组包括一个固定轮组和两个夹持轮组，执行涂胶操作时，固定轮组和夹持轮组从三个方向上夹持并压紧待涂胶产品的铆接管；
8.旋转动力轮组，安装于第二边框的外侧，旋转动力轮组包括动力轮和动力步进电机，执行涂胶操作时，动力轮抵压于待涂胶产品的内腔面，动力步进电机驱动动力轮转动，以带动机架绕铆接管旋转；
9.涂胶作动组件，安装于机架的框架内部，涂胶作动组件包括作动机构和安装于作动机构上的胶枪，作动机构带动胶枪移动；
10.涂胶控制装置，安装于机架上，涂胶控制装置包括遥控接收器、plc控制器以及激光位移传感器；其中，激光位移传感器和遥控接收器均与plc控制器电性连接；plc控制器还与动力步进电机、作动机构以及胶枪电性连接，以驱动和控制胶枪对待涂胶产品进行涂胶。
11.本技术方案实现了对狭小腔体的壳体类产品的自动涂胶，解决了人工涂胶的涂胶质量差、涂胶效率低的问题。
12.在其中一些实施例中，固定轮组包括固定轮，固定轮与第一边框转动连接，固定轮的自转方向垂直于铆接管的管壁。该技术方案实现了固定轮组与机架的连接，并确保固定轮组绕铆接管顺畅旋转。
13.在其中一些实施例中，每一夹持轮组包括一夹持架和一夹持轮，两个夹持架的一端分别枢接于第一边框的两端，另一端分别与一夹持轮转动连接，夹持轮的自转方向垂直于铆接管的管壁。该技术方案实现了夹持轮组与机架的连接，并确保夹持轮组绕铆接管顺畅旋转。
14.在其中一些实施例中，每一夹持轮组还包括一拉簧，两个拉簧的一端分别连接于第一边框的中段，另一端分别连接于一夹持架的中段。该技术方案确保了夹持定位轮组对铆接管的可靠夹紧。
15.在其中一些实施例中，每一夹持轮组还包括安装于第一边框外侧的一限位块，两个限位块位于两个夹持架之间且分别邻近第一边框与两个夹持架的枢接点。该技术方案实现了夹持定位轮组与铆接管的装配便利性。
16.在其中一些实施例中，作动机构包括横向线性模组、与横向线性模组垂直滑动连接的纵向线性模组、横向步进电机和纵向步进电机，胶枪滑动连接于纵向线性模组上；横向步进电机驱动横向线性模组传动，以带动胶枪沿横向线性模组移动；纵向步进电机驱动纵向线性模组传动，以带动胶枪沿纵向线性模组移动。该技术方案实现了胶枪在横向线性模组和纵向线性模组的作动范围内的任意位置移动。
17.在其中一些实施例中，涂胶控制装置还包括摄像头，摄像头安装于胶枪上，以实时将涂胶画面无线传输到用户终端。该技术方案实现了对涂胶动态和涂胶质量的实时观察。
18.在其中一些实施例中，plc控制器内置适用于不同规格的待涂胶产品的自动涂胶程序。该技术方案确保了自动涂胶机器人对不同规格的待涂胶产品的涂胶自动化。
19.本发明还提供一种采用上述的应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人进行自动涂胶的方法，包括如下步骤：
20.程序设定步骤，根据待涂胶产品的产品图纸，将产品信息代入自动涂胶程序中；
21.装配步骤，将应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人安装定位于待涂胶产品内；
22.涂胶步骤，根据接收到的涂胶指令，应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人启动，对待涂胶产品进行自动涂胶。
23.本技术方案实现了自动涂胶机器人对不同规格的狭小腔体的壳体类产品的自动涂胶。
24.在其中一些实施例中，在程序设定步骤中，操作者代入自动涂胶程序中的产品信息包括待涂胶产品的涂胶位置信息和铆接管的直径尺寸。该技术方案实现了不同规格的狭小腔体的壳体类产品的自动涂胶程序的代入式设定。
25.基于上述技术方案，本发明实施例中的应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人，解决了人工涂胶的涂胶质量差、涂胶效率低的问题；本发明基于编程控制且内置代入式的自动涂胶程序，适用于不同规格的狭小腔体的壳体类产品的自动涂胶。
附图说明
26.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发
明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
27.图1为待涂胶产品的纵剖图和俯视图；
28.图2为现有技术的手工涂胶工具的示意图；
29.图3为本发明的应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人于待涂胶产品内的安装状态的纵剖图和俯视图；
30.图4为本发明的应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人的立体图；
31.图5为本发明的应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人的俯视图；
32.图6为本发明的应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人的主视图。
33.图中：
34.10、待涂胶产品；11、壳体；12、铆接管；13、固定盘；14、涂胶部；20、手工涂胶工具；21、加长手柄；22、涂胶片；30、自动涂胶机器人；31、机架；311、第一边框；312、第二边框；313、第三边框；314、第四边框；32、夹持定位轮组；321、固定轮组；3211、固定轮；3212、固定架；322、夹持轮组；3221、夹持架；3222、夹持轮；3223、销轴；3224、拉簧；3225、限位块；33、旋转动力轮组；331、动力轮；332、动力步进电机；333、动力架；34、作动机构；341、横向线性模组；342、横向步进电机；343、纵向线性模组；344、纵向步进电机；35、胶枪；36、遥控接收器；37、plc控制器；38、激光位移传感器；39、摄像头；40、电池。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图3所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.如图3
‑
图6所示，本发明提供一种应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人30，包括机架31、夹持定位轮组32、旋转动力轮组33、涂胶作动组件和涂胶控制装置。其中，
40.机架31为一框架式结构，包括第一边框311和第二边框312，第一边框311与第二边框312相对设置。可以理解的是，为保证机架31自身的强度，第一边框311和第二边框312在其两端经其它边框相互连接，如本实施例中的第三边框313和第四边框314，形成具有内部容置空间的框架式结构。
41.夹持定位轮组32安装于第一边框311的外侧，包括一个固定轮组321和两个夹持轮组322，执行涂胶操作时，固定轮组321和夹持轮组322从三个方向上夹持并压紧待涂胶产品10的铆接管12。进一步地，固定轮组321位于第一边框311的中部，两个夹持轮组322对称布置于固定轮组321远离第一边框311一侧的两侧位置；一个固定轮组321和两个夹持轮组322将待涂胶产品10的铆接管12夹于其内。可以理解的是，为确保夹持和定位效果，一个固定轮组321和两个夹持轮组322对铆接管12的夹持力方向始终汇聚于铆接管12的中心。
42.旋转动力轮组33安装于第二边框312的外侧，包括动力轮331、动力步进电机332以及动力架333；动力步进电机332固设于动力架333上，动力轮331转动连接于动力架333上，动力架333安装于第二边框312上。执行涂胶操作时，动力轮331抵压于待涂胶产品10的内腔面，动力步进电机332驱动动力轮331转动，以带动机架31绕铆接管12旋转。可以理解的是，动力轮331位于机架31的下方以起到支撑作用。
43.进一步说明，夹持定位轮组32和旋转动力轮组33共同支撑着自动涂胶机器人30并将其定位于待涂胶产品10上，且使自动涂胶机器人30能够绕铆接管12做圆周运动。可以理解的是，自动涂胶机器人30执行涂胶操作时，为确保其能够绕铆接管12顺畅稳定地旋转，动力轮331的自转方向始终垂直于动力轮331与待涂胶产品10抵压处的内腔面。
44.涂胶作动组件安装于机架31的框架内部，包括作动机构34和安装于作动机构34上的胶枪35，作动机构34带动胶枪35移动，以使胶枪35能准确对位于待涂胶产品10的涂胶部14。
45.涂胶控制装置安装于机架31上，如本实施例中的第三边框313上，但可理解的是本发明并不以此为限；涂胶控制装置包括遥控接收器36、plc控制器37以及激光位移传感器38。其中，激光位移传感器38和遥控接收器36均与plc控制器37电性连接；plc控制器37还与动力步进电机332、作动机构34以及胶枪35电性连接，以驱动和控制胶枪35对待涂胶产品10的涂胶部14进行涂胶。
46.进一步说明，遥控接收器36收到来自操作者的涂胶指令后，plc控制器37启动激光位移传感器38检测自动涂胶机器人30距离待涂胶产品10固定盘13的纵向距离，plc控制器37据此信息得出胶枪35初始位置相对于涂胶部14位置的关系，启动作动机构34移动胶枪35对准涂胶部14，然后启动动力步进电机332带动胶枪35绕铆接管12旋转，并同时启动胶枪35涂胶；当涂胶完成后，plc控制器37关停胶枪35、启动作动机构34带动胶枪35退回其初始位置、关停动力步进电机332，至此涂胶结束。
47.可以理解的是，激光位移传感器38通常装设于机架31的上部，如本实施例中的第三边框313上，以便不受遮挡地检测自动涂胶机器人30距离待涂胶产品10固定盘13的纵向距离。
48.上述示意性实施例，实现了对狭小腔体的壳体类产品的自动涂胶，解决了人工涂胶的涂胶质量差、涂胶效率低的问题。
49.如图3、图5所示，在一些实施例中，固定轮组321包括固定轮3211和固定架3212；固定轮3211转动连接于固定架3212上，固定架3212安装于第一边框311上。自动涂胶机器人30执行涂胶操作时，为确保其能够绕铆接管12顺畅旋转，固定轮3211的自转方向垂直于铆接管12的管壁。该示意性实施例实现了固定轮组321与机架31的连接，确保夹持定位轮组32绕铆接管12顺畅旋转。
50.如图3、图5所示，在一些实施例中，每一夹持轮组322包括一夹持架3221和一夹持轮3222；两个夹持架3221的一端分别枢接于第一边框311的两端，另一端分别与一夹持轮3222转动连接，夹持架3221与第一边框311的枢接点采用销轴3223枢接的方式。夹持轮3222的自转方向垂直于铆接管12的管壁。该示意性实施例实现了夹持轮组322与机架31的连接，确保夹持定位轮组32绕铆接管12顺畅旋转。
51.如图3、图5所示，在一些实施例中，每一夹持轮组322还包括一拉簧3224，两个拉簧3224的一端分别连接于第一边框311的中段，另一端分别连接于一夹持架3221的中段。
52.进一步说明，拉簧3224对夹持架3221保持向内的拉力，使两个夹持轮3222对铆接管12可靠压紧，保证夹持轮3222对铆接管12的夹紧力，进而确保夹持定位轮组32对铆接管12的可靠夹紧；进一步确保了自动涂胶机器人30能够绕铆接管12稳定旋转。
53.如图3、图5所示，在一些实施例中，每一夹持轮组322还包括安装于第一边框311外侧的一限位块3225，两个限位块3225位于两个夹持架3221之间且分别邻近第一边框311与两个夹持架3221的枢接点。
54.进一步说明，两个限位块3225的设置，避免了两个夹持轮3222在拉簧3224的拉力作用下相互碰到一起或间距太小、导致夹持定位轮组32与铆接管12装配不便的情况。该示意性实施例，通过两个限位块3225限制了两个夹持轮3222的间距，方便两个夹持轮3222插接到铆接管12的两侧，实现了夹持定位轮组32与铆接管12的装配便利性。
55.如图4、图5所示，在一些实施例中，作动机构34包括横向线性模组341和安装于横向线性模组341上的横向步进电机342、纵向线性模组343和安装于纵向线性模组343上的纵向步进电机344。本实施例中，作动机构34安装于机架31内靠近第三边框313处，但可理解的是本发明并不以此为限。需要说明的是，横向线性模组341和纵向线性模组343的结构形式为丝杆式结构或同步带式结构中的一种。
56.进一步地，纵向线性模组343垂直滑动连接于横向线性模组341上，二者之间滑动连接的部件包括但不限于滑动座。胶枪35滑动连接于纵向线性模组343上，二者之间滑动连接的部件包括但不限于滑动座。胶枪35的安装方位根据待涂胶产品10的形状、涂胶部14的位置、涂胶要求等倾斜设置，如胶枪35的轴向与铆接管12的轴向可呈30
°
、45
°
、60
°
夹角，但也不限于此，本领域技术人员可根据实际情况灵活设置胶枪35的倾斜角度，以使胶枪35的出胶口更好地对涂胶部14进行涂胶操作。
57.进一步地，横向步进电机342驱动横向线性模组341传动，以带动纵向线性模组343及其上的胶枪35沿横向线性模组341做横向移动；纵向步进电机344驱动纵向线性模组343传动，以带动胶枪35沿纵向线性模组343做纵向移动。
58.上述示意性实施例，实现了胶枪35在横向线性模组341和纵向线性模组343的作动范围内的任意位置移动，用以使胶枪35在涂胶开始时对准待涂胶产品10的涂胶部14、涂胶结束后退回其初始位置。
59.如图4、图6所示，在一些实施例中，涂胶控制装置还包括摄像头39，摄像头39安装于胶枪35上，用以实时将涂胶画面无线传输到用户终端。可以理解的是，用户终端是具有显示屏的遥控器、交互机或电脑等设备。该示意性实施例，实现了对涂胶动态和涂胶质量的实时观察。
60.如图5所示，在一些实施例中，应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人30还包括用于
提供电力供给的电池40，电池40安装于机架31上，如本实施例中的第四边框314上，但可理解的是本发明并不以此为限。该示意性实施例，实现了自动涂胶机器人30的电力供给集成化和使用便利性。
61.在一些实施例中，plc控制器37内置适用于不同规格的待涂胶产品10的自动涂胶程序。进一步地，plc控制器37内置的自动涂胶程序中存储着位置方程，该位置方程含有待涂胶产品10涂胶部14相对于固定盘13和铆接管12的位置关系，具体而言，即涂胶部14相对于固定盘13的纵向尺寸和铆接管的直径尺寸。plc控制器37将激光位移传感器38检测的自动涂胶机器人30距离待涂胶产品10固定盘13的纵向距离数值代入该位置方程，得到胶枪35初始位置相对于涂胶部14位置的关系；plc控制器37根据自动涂胶程序中的既定流程，移动胶枪35进行涂胶。该示意性实施例，确保了自动涂胶机器人30的涂胶自动化。
62.本发明还提供了一种采用上述的应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人30进行自动涂胶的方法，包括程序设定步骤、装配步骤和涂胶步骤。其中，
63.程序设定步骤中，根据待涂胶产品10的产品图纸，将产品信息代入自动涂胶程序中。可以理解的是，该步骤对不同规格的待涂胶产品10实现了定制式的自动涂胶程序的设定。
64.装配步骤中，将应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人30安装定位于待涂胶产品10内。
65.涂胶步骤中，根据接收到的涂胶指令，应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人30启动，对待涂胶产品10进行自动涂胶。可以理解的是，在程序设定步骤和装配步骤完成的前提下，操作者一键触发涂胶指令后，涂胶工作完全由自动涂胶机器人30来自动完成，不需人工参与。
66.上述示意性实施例，实现了自动涂胶机器人30对不同规格的狭小腔体的壳体类产品的自动涂胶，提高了涂胶效率。
67.在一些实施例中，在程序设定步骤中，操作者代入自动涂胶程序中的产品信息包括待涂胶产品10的涂胶位置信息和铆接管12的直径尺寸。进一步地，待涂胶产品10的涂胶位置信息是指根据待涂胶产品10的产品图纸而获知的涂胶部14相对于固定盘13的纵向尺寸。
68.可以理解的是，当待涂胶产品10的尺寸规格变动时，操作者只需对应更改自动涂胶程序中的这两个数值的设定即可，其操作简单，实现了自动涂胶程序的可编程化和代入式设定，使自动涂胶机器人30适用于不同规格的狭小腔体的壳体类产品的自动涂胶。
69.下面结合图3
‑
图6，进一步说明应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人30对狭小腔体的壳体类产品的涂胶步骤：
70.1)程序设定步骤：
71.根据待涂胶产品10的产品图纸，将涂胶部14相对于固定盘13的纵向尺寸以及铆接管12的直径尺寸代入自动涂胶程序中，完成该待涂胶产品10的自动涂胶程序的设定；
72.2)装配步骤：
73.将自动涂胶机器人30通过壳体11口部的固定盘13上的扇形口放置到待涂胶产品10的内腔底部，使夹持定位轮组32的一个固定轮3211和两个夹持轮3222夹紧待涂胶产品10的铆接管12，使旋转动力轮组33的动力轮331紧紧抵压于待涂胶产品10的内腔面；自动涂胶
机器人30在待涂胶产品10内的装配位置如图3所示；
74.3)涂胶步骤：
75.a.自动涂胶机器人30的遥控接收器36接收到操作者发出涂胶指令后，自动涂胶机器人30启动涂胶程序；
76.b.plc控制器37首先启动激光位移传感器38，激光位移传感器38检测自动涂胶机器人30距离固定盘13的纵向距离，将这一距离数值传送到plc控制器37，plc控制器37将该距离数值代入自动涂胶程序的位置方程中，得出胶枪35初始位置相对于涂胶部14位置的关系；
77.c.plc控制器37根据自动涂胶程序中的既定流程，启动横向步进电机342和纵向步进电机344以驱动横向线性模组341和纵向线性模组343传动，进而移动胶枪35对准涂胶部14；
78.d.胶枪35到位后，plc控制器37启动动力步进电机332以带动胶枪35绕铆接管12旋转，同时启动胶枪35对涂胶部14进行涂胶；
79.e.涂胶完成后，plc控制器37关停胶枪35使其停止出胶，plc控制器37启动作动机构34带动胶枪35退回其初始位置，最后plc控制器37关停动力步进电机332，至此涂胶结束。
80.需要说明的是，自动涂胶机器人30的整个涂胶过程通过摄像头39实时传输到用户终端的显示屏上，操作者能够实时监控涂胶动态、判断涂胶质量。
81.通过对本发明的应用于狭小腔体内的自动涂胶机器人30的多个实施例的说明，可以看到本发明至少具有以下一种或多种优点：
82.1、本发明解决了人工涂胶的涂胶质量差、涂胶效率低的问题，实现了对狭小腔体的壳体类产品的自动涂胶；
83.2、本发明基于编程控制且内置代入式的自动涂胶程序，实现了自动涂胶程序的可编程化和代入式设定，适用于不同规格的壳体类产品的自动涂胶，具有广泛的应用范围；
84.3、本发明结构紧凑、操作简便，涂胶的自动化程度高，涂胶动态实时监控，涂胶质量好、涂胶效率高。
85.最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
86.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。