[發(fā)明專利]一種基于四自由度噴涂模塊的噴涂機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310540831.3
• 申請(qǐng)日: 2013-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103623971A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳軍;陳曉磊;于廣;王立平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): B05C5/00
• 分類號(hào): B05C5/00;B05C11/10
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，特別涉及一種基于四自由度噴涂模塊的五自由度噴涂機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

整流罩是運(yùn)載火箭的重要組成部分，根據(jù)運(yùn)載任務(wù)的不同，每種型號(hào)的運(yùn)載火箭都具有一種或多種形狀的整流罩。整流罩在設(shè)計(jì)過(guò)程中要滿足一項(xiàng)很重要的防熱保護(hù)功能，即運(yùn)載火箭在運(yùn)行過(guò)程中，衛(wèi)星不受氣動(dòng)加熱的作用；當(dāng)運(yùn)載火箭處于臨射狀態(tài)時(shí)，可對(duì)整流罩內(nèi)的溫度、濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證衛(wèi)星不受低溫和環(huán)境的影響。目前整流罩防熱設(shè)計(jì)主要有蒙皮和噴涂隔熱層兩種方法。蒙皮方法改變隔熱層厚度不靈活，只能通過(guò)貼多層蒙皮來(lái)加厚，工藝難以保證，適用于曲面不復(fù)雜、熱流不大的場(chǎng)合。噴涂隔熱層方法應(yīng)用靈活，可以任意改變厚度，可以在復(fù)雜的異形曲面上噴涂，噴涂的材料可以根據(jù)需求改變。同時(shí)，噴涂隔熱層方法工藝可靠性高，涂層隔熱效果好，將會(huì)是整流罩防熱設(shè)計(jì)的主要方法。

整流罩具有類型多、表面曲線形狀復(fù)雜，噴涂軌跡復(fù)雜，噴涂工作空間大等特點(diǎn)，傳統(tǒng)噴涂方式主要采用人工噴涂，受人工作業(yè)的限制，導(dǎo)致噴涂質(zhì)量較差、噴涂周期長(zhǎng)、勞動(dòng)環(huán)境惡劣。為了改變噴涂工作的這一狀況，需將人工作業(yè)改為以噴涂裝備為主體的柔性自動(dòng)噴涂工作。采用噴涂裝備的主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)涂裝生產(chǎn)作業(yè)的自動(dòng)化，避免了人工噴涂時(shí)工人始終處于有毒環(huán)境，提高產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性，同時(shí)減少涂料和能量的消耗，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。但是傳統(tǒng)的噴涂裝備機(jī)構(gòu)大多采用機(jī)械手式的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，受制于現(xiàn)有在串聯(lián)結(jié)構(gòu)方面的研究水平，很難到達(dá)整流罩噴涂裝備的要求。

相對(duì)于傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、剛度高、負(fù)載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量小、易于實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。此外，中國(guó)在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與控制方面具有較深入的研究，因此，利用并聯(lián)機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)整流罩噴涂裝備具有優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了適應(yīng)火箭整流罩類型多、表面曲線形狀復(fù)雜、噴涂工作空間大、噴涂質(zhì)量和精度要求高等特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)一種基于四自由度噴涂模塊的五自由度噴涂機(jī)構(gòu)，該噴涂機(jī)構(gòu)噴涂工作空間大、柔性強(qiáng)，可滿足噴涂工藝路徑復(fù)雜要求、質(zhì)量高的整流罩隔熱涂層自動(dòng)噴涂。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于四自由度噴涂模塊的噴涂機(jī)構(gòu)，其特征在于，該機(jī)構(gòu)包括底座、龍門機(jī)架、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和噴涂作業(yè)模塊，該龍門機(jī)架固定在底座上，底座設(shè)置有導(dǎo)軌，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過(guò)底座的導(dǎo)軌設(shè)置在底座上，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)能夠沿底座上的導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)平動(dòng)；所述噴涂作業(yè)模塊包括結(jié)構(gòu)相同的第一噴涂模塊和第二噴涂模塊，該兩噴涂模塊均安裝有噴頭，能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)四自由度運(yùn)動(dòng)，分別對(duì)稱安裝在龍門機(jī)架上的兩側(cè)梁上；噴涂模塊的四自由度運(yùn)動(dòng)結(jié)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的平動(dòng)，能夠控制噴頭的位置和姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)五自由度噴涂作業(yè)。

本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及有益效果：

本發(fā)明針對(duì)整流罩類型多、表面曲線形狀復(fù)雜、噴涂工作空間大、噴涂質(zhì)量和精度要求高等特點(diǎn)，利用并聯(lián)結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)了整流罩噴涂裝備機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的噴涂機(jī)構(gòu)基于一種四自由度的噴涂模塊，并引入了混聯(lián)結(jié)構(gòu)。噴涂機(jī)構(gòu)主要包括底座、龍門機(jī)架、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和噴涂作業(yè)模塊等功能單元；噴涂作業(yè)模塊能夠分別實(shí)現(xiàn)四個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。噴涂模塊的四自由度運(yùn)動(dòng)結(jié)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的平動(dòng)，能夠控制噴頭的位置和姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)五自由度噴涂作業(yè)；本噴涂機(jī)構(gòu)結(jié)合了并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、剛度高、負(fù)載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量小、易于實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，能夠滿足火箭整流罩噴涂的要求。

本機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度高和動(dòng)態(tài)性能好的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜曲面的噴涂作業(yè)，引入了并聯(lián)結(jié)構(gòu)，能夠保證噴涂作業(yè)的高精度、高質(zhì)量、高柔性。同時(shí)，所述噴涂機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)對(duì)稱，易于制造，方便控制，容易實(shí)現(xiàn)模塊化。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的三維結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的平面示意圖

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的噴涂模塊結(jié)構(gòu)示意圖

圖4為噴涂模塊中平面五副機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

圖5為噴涂模塊中第一伸縮支鏈結(jié)構(gòu)示意圖

圖6為噴涂模塊中第二伸縮支鏈結(jié)構(gòu)示意圖

圖中：1-底座、2-龍門機(jī)架、3-第一噴涂模塊、4-第二噴涂模塊、5-整流罩、6-運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、301-第一連桿、302-第二連桿、303-第三連桿、304第四連桿、305-第五連桿、306-第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、307-第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)、308-第一伸縮套筒、309-第一伸縮桿、310-噴頭擺桿、311-第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)、312-第二伸縮套筒、313-第二伸縮、314-噴頭、315-第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)

具體實(shí)施方式