用于大型表面的节省成本的自动准备和涂覆方法技术

本发明专利技术公开了一种对于诸如干船坞上的船体（２１）的大型结构进行准备和涂覆的装置和方法，其中，设置成阵列的多个涂料喷枪（２２）由机械手（２７）定位为，沿着受处理的表面并与表面间隔开，从而露出它们的喷射图案的重叠部分。涂料喷枪阵列向下越过并因此喷涂带，进而，涂料喷枪关闭并水平移动，再开启并向上移动，直到邻接并覆盖第一条带的另一条带被喷涂。系统沿工作表面的行进是通过参考轨迹完成的，该轨迹可以是虚拟的或真实的，无人操纵的平台（２０）沿该轨迹行进。无人操纵平台携带枢接的计算机控制臂，而该控制臂还携带该组件。其它工具可以选择性地连接至该臂，用于在涂覆应用之前对于船体进行清洗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及一种易于环保的、废料最少的、成本效益高的准备和涂层方法及利用用于准备、涂覆大型表面的自动化系统的装置。
技术介绍
Hammelmann的美国专利NO.3,611,849，以及在Van den Broek的美国专利NO.3,915,092,公开了诸如船体的大型表面，其可以支撑在于船坞上。两个专利描述了为进行表面预处理而对船体的准备以及随后的对于船体的喷涂。在Hammelmann的专利中公开了一种具有水平和垂直支撑结构的支架，它可以沿干船坞边墙的顶部垂直表面移动。位于吊架里面或上面的表面处理装置至少可以设置在干船坞中心纵向平面上。这使得该装置能够从船头到船尾地对船体进行处理。换句话说，吊架能够从干船坞上的船甲板沿船体表面移动到船龙骨。装置的方位可以响应受处理的邻接表面的倾斜或弯曲、或倾斜和弯曲两者而自动变化。吊架可以支撑一个或多个附属件或一个或多个表面处理装置，例如将高压水射到船体表面，以去除现有涂层，准备待涂敷的船体。Hammelmann还教导了旨在对于船体进行喷砂的装置，目的是相对快速地对具有一定轮廓的大型表面进行处理。不象上述的Hammelmann的装置，Van den Broek公开了承载双臂装置的支撑体，其用于支撑安装于干船坞垂直侧面轨道上的设备。这种处理装置可以是喷砂或喷钢砂喷嘴，旋转清理设备或涂敷喷嘴，其设置成具有少许重叠的区域。同样对Hammelmann和Van den Broek的美国专利Nos.4,285,469和4,445,541进行关注。在后Van den Broek专利中，处理船体的工艺构件包括用于分别沿船体水平运动和垂直运动的水平导向轮和垂直导向轮。如果需要，这些导向轮的方向能够自动变换，从而工艺构件可以水平或垂直移动。已公布的很多有关于汽车车体喷涂的专利，如Takeo等人的美国专利No.4,721,630，其中涂敷机器人设置成，可以在汽车每侧的轨迹上移动。同样情况也适于飞机，如Rhinehart等人的美国专利No.3,460,177和Berry，Jr.等人的No.5,248,341。当受处理的表面不是封闭的时候，如船体、仓壁、储油罐等等，需要遵守环境的法律法规。Goldbach等人的美国专利No.5,398,632列出了与服从环境要求的相关问题，其中，通过在清理喷砂和船体再涂覆进行的时候将其工作区域覆盖起来，而可以至少部分地满足了将清理喷砂和船体再涂覆的工作区域限制在干船坞的需要。海军表面战斗中心(The Naval Surface Warfare Center)的Carderock Division开发了船体自动喷涂系统，可以用于海军和商业干船坞。请注意这篇文章APACTS Represents Apex anEnvironmentally Friendly Painting，page 52 of CURRENTS，the navy’sEnvironmental Magazine，Winter 2003。自动喷涂应用保持处理系统(APACTS)在制造与支撑技术研究院(Institute for Manufacturingand Sustainement Technologies)的季刊iMAST的1999年第4期中的Robert E.Keay博士的《Automated Paint Applicant，Containment，and Treament System(APACTS)for Dry Dock Hull CoatingOperations》一文中有部分的介绍。iMAST阐述了，自动喷涂应用保持处理系统(APACTS)早在1997年就诞生了，其中的概念发展了可移动的半自动的机器人控制(但具有实时操作输入)平台，其能够在干船坞船体涂敷操作过程中涂覆涂料和捕获过喷。调查表明，尚没有专利的或商业途径可获得的可移动的及位于喷嘴处的过喷收集装置。被捕获的过喷被导向一个适当的物理处理系统，也可能化学处理系统，其在设计上还必须是可移动的。预想的优点是，涂敷应用的更快的速度和更好的均匀率会减少人力，并改善对控制空气和水污染物而日益增加的规则的遵守程度。对于真空涂敷系统，已经观察到，当到达目标的具有不同质量的小油漆颗粒被曳出气流(entrained airflow)带出时，会导致形成油漆过喷。据估计，50微米或小于50微米的油漆离子最有可能引起过喷。推荐一种围绕在涂料喷枪(paint spray gun)周围的罩子一样的围绕物。其原理是利用喷射冲击所产生的自然速度的优势，以将含有墙壁碳精(wall jet)的过喷与墙壁分离开，并将其引导至吸入出口(suction outlet)。预想的涂敷器器具和俘获罩控制概念采用在普通监管控制下的两个串联的操纵器。当大型操作器固定时，这种方式提供了五个自由度。海军表面战斗中心的Carderock Division的自动涂敷应用保持处理系统(APACTS)的以环保方式应用抗腐蚀的和抗污的油漆已经开发并测试。APACTS系统利用自推进的可移动底部，该底部支撑远距离延伸微型操纵器(long reach macro-manipulator)，该远距离延伸微型操纵器还携带快速响应微操纵器、以沿船体而操纵涂敷喷枪和保持装置。虽然APACTS设计是为涂覆相同厚度的油漆，但是它在这方面并不成功。其在预先设计的矩形区域里涂覆油漆。基于CURRENTS文章中所显示的油漆图案，据推测涂料喷枪基本上以锯齿形方式垂直移动或似乎是覆盖一米到两米之间的宽度且垂直测量为大约一米的水平长条，其可以大致对应于下面安装有涂料喷枪的护罩或罩子。在水平长条喷涂之后，涂料喷枪整体地向下移动，而且通过再一次在相反水平方向的上下锯齿形运动或相似运动，提供了邻近的或多少有些重叠于紧接于上面的刚喷涂长条的另一长条。如此重复直到喷涂最低的长条，因此装置横向移动并沿船体向前或向后地持续喷涂一段距离，然后通过向上运动喷涂与第一个喷涂区域(在纵向上)相邻的其它区域，或者装置可以向外移动喷涂一系列水平长条，就如以前的涂料喷枪的上下运动以及喷涂邻接水平长条使得向上移动装置以建立平行于第一垂直区域的垂直区域一样，但该垂直区域与第一垂直区域是间隔开的。接着其它的上下垂直区域可以进行喷涂，从而整体船体最终得到覆盖。总之，基于CURRENTS文章的照片，显然涂料喷枪是在罩子下操纵的，以利用上下锯齿形运动喷涂邻接上次喷涂区域的上方或下方的一个区域的一系列水平长条，因此接合在一起，它们可以形成长垂直区域，进而产生一系列这样的垂直区域，当这些垂直区域邻接时，这样的一系列垂直区域可以覆盖需要涂敷的船体的大面积。为了避免临接的垂直延伸区域之间出现没有受到喷涂的区域，轻微重叠几英寸的延长垂直区域设置在或打算设置在延长垂直区域之间。在从侧边到侧边的涂敷过程中，所采用油漆的特征使得，为了获得油漆涂层的相同厚度，每个水平长条与相邻的刚喷涂的长条重叠相对小的距离。如果APACTS的涂料喷枪的初始运动不根据CURRENTS文章而推定，那么在实际操作中它也可以从边侧到边侧是水平的。但是，无论如何，APACTS中所应用的喷涂方法无法在船体表面上获得相同油漆厚度。可以理解这是因为APACTS的资金在一年多以前被终本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于大型结构表面的自动处理装置，包括：无人操纵的计算机控制移动平台，适于沿接近所述结构的线而移动；枢接的计算机控制臂，安装于所述平台，所述臂末端终止于肘节机构，其上可以选择性的安装不同的表面处理或测量工具；以及传感器，其可操作地与每个所述工具相连接，从而每个所述工具相对于所述表面的设置关系由计算机控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰斯蒂芬莫顿，
申请(专利权)人：约翰斯蒂芬莫顿，
类型：发明
国别省市：US[美国]