CN104971914B - 一种精密零件的清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明创造公开的一种精密零件的清洗装置，涉及清洗机械，包括用于抓取及堆放清洗零件的机械手(4)、能够喷洒清洗液对零件进行清洗的清洗臂(5)及夹持住清洗零件以便清洗臂进行清洗的清洗托盘(6)；其中，机械手(4)能实现三维运动，带动夹取装置完成三维空间任意位置零件的夹取动作；所述清洗臂(5)通过喷头实现清洗液喷洒；所述清洗托盘(6)和喷头(506)形成上下对应关系。本清洗装置能够实现上料、清洗及下料各环节灵活配置，且移动方便，是高效、自动化的清洗装置。
Description
技术领域
本发明创造涉及一种用于清洗精密零件的装置。
背景技术
精密零件制造出来后需要进行清洗、检测，特别是压力容器、高压管道等承压零件。由于这些零部件承受很大的压强，要求制造不能有缺陷，且必须经过严格的清洗、检测。检测之前需进行内外表面的清洗，因此清洗质量的好坏直接影响到检测精度的高低。当前压力容器的清洗主要采用人工清洗和浸入式清洗：人工清洗，劳动强度大，清洗效率低下且不能保证清洗质量；浸入式清洗，清洗液用量大、利用率低。综上，精密零件的清洗领域需要取缔低效的人工清洗和清洗液利用率低下的浸入式清洗。
公布号为CN102861742A的专利申请中，提供了一种多盲孔零件的自动清洗设备，具体包括进料段、各清洗设备段和出料段，进一步的，进料段包括上料电机和齿轮，上料端卡槽、上料端横移气缸、上料端提升气缸和上料机械手；各清洗设备段包括喷淋清洗槽、清洗液超声波清洗槽、纯水喷淋漂洗槽、纯水超声波漂洗槽、压缩空气除水槽和烘干槽及内部机械手、随行夹具、清洗篮具、提升电机和横移电机等；出料段包括下料机械手、下料端提升气缸、下料端横移气缸、下料端卡槽和下料电机和齿轮。该设备实现了零件集中上料、下料，设备能够批量清洗零件。但该设备需在生产线上固定配置，且进料、清洗和出料是固定的流水化作业，不能实现上料、清洗及清洗后下料各环节相互之间的灵活配置。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明创造提出一种上料、清洗及下料各环节灵活配置，且移动方便，实现高效、自动化清洗零件的清洗装置。
本发明创造通过以下技术方案来实现：
一种精密零件的清洗装置，包括用于抓取及堆放清洗零件的机械手、能够喷洒清洗液对零件进行清洗的清洗臂及夹持住清洗零件以便清洗臂进行清洗的清洗托盘；
所述机械手能实现三维运动，第一电机通过减速换向机构带动旋转底座完成第一维度的旋转运动；所述旋转底座上设有立柱，第二电机设置在立柱上，第一动力传递机构容置在立柱内，所述第一动力传递机构将第二电机的动力传递至设置在立柱上的横臂，并带动横臂沿立柱上下运动完成基于第一维度的第二维度的直线运动；第三电机设置在横臂上，第二动力传递机构容置在横臂内，所述第二动力传递机构将第三电机的动力传递至设置在横臂上的动臂，并带动动臂沿横臂前后运动完成第三维度的直线运动；第四电机设置在动臂上，通过第三动力传递机构将运动传递到设置在动臂一端的夹取装置，带动夹取装置完成三维空间任意位置零件的夹取动作；
所述清洗臂通过喷头实现清洗液喷洒，第五电机通过减速换向机构带动立座完成旋转运动；第六电机固定在立座上，通过第四动力传递机构带动垂动臂完成沿立座的上下直线运动；垂动臂一端连接旋转臂，所述旋转臂能够绕其轴线实现360°自由旋转，旋转臂下方铰接喷头；
所述清洗托盘通过移动挡板夹持零件，所述移动挡板设置在托盘上，支撑梁一端设置在立座内支撑托盘；所述托盘和喷头形成上下对应关系。
进一步的，还包括支撑机械手及清洗臂的移动底盘。
进一步的，还包括为清洗臂提供清洗液的清洗液储存罐、清洗液通过喷头喷出。
进一步的，还包括将喷洒出的清洗液回收的废液收集桶，清洗液从托盘底部通孔回收至废液收集桶。
进一步的，还包括将空气压进清洗液存储罐中，增加罐内压力的增压泵。
进一步的，还包括通过不同的I/O端口，控制驱动电路进而带动机械手、喷头、增压泵、电磁阀和电机的控制系统。
进一步的，还包括为清洗装置的各个执行元件和控制系统提供电能的蓄电池。
进一步的，所述喷头上装有角度传感器，感应喷出的清洗液与清洗零件的成型面的角度。
进一步的，所述夹取装置以夹持底座为基础，夹持底座中部连接有丝杠，丝杠上有螺母滑块；以夹持底座纵向中心线为基准，其两侧对称设有手指连杆、手指及连杆；其中，手指连杆和手指构成曲柄滑块机构的曲柄，通过手指连杆铰接在夹持底座上；连杆两端分别铰接连接在手指连杆和螺母滑块上。
由于采用了上述技术方案，本发明创造具有如下有益效果：
1、摒弃传统的人工清洗和浸入式清洗，采用高压清洗液定点喷射清洗，清洗液利用率显著提升；清洗臂与喷头配合，能够完成对成型面各个位置的均匀清洗。
2、机械手部件的夹取装置采用可自锁的丝杠螺母机构配合两个曲柄滑块机构完成零件的夹取，丝杠螺母的自锁结构能够保证在抓取到零件后夹取装置不会自动松脱。
3、机械手与可移动底盘配合能够完成零件的抓取，并且能够将清洗好的零件取出，堆垛整齐，很大程度上提升了清洗工作的自动化程度。
4、清洗喷头上的角度传感器，能够检测到喷出的高压水柱与清洗成型面的角度，通过调节不同的角度可以获得对表面污垢不同的冲击力，实现更有效节能的冲洗。
5、清洗托盘上移动挡板的设置，可适应不同外形零部件的夹持需求。
6、移动底盘的设置，方便该清洗装置根据应用工位的需要随时调配，提高是设备的适用性。
附图说明
图1为本发明创造清洗装置优选实施例的立体结构示意图；
图2为本发明创造清洗装置优选实施例的底盘结构示意图；
图3为本发明创造清洗装置优选实施例的机械手结构示意图；
图4为本发明创造清洗装置优选实施例的机械手夹取装置的结构示意图；
图5为本发明创造清洗装置优选实施例的清洗臂结构示意图；
图6为本发明创造清洗装置优选实施例的清洗托盘结构示意图；
具体实施方式
结合图1，本实施例的精密零件的清洗装置，包括用于抓取及堆放清洗零件的机械手、能够喷洒清洗液对零件进行清洗的清洗臂及夹持住清洗零件以便清洗臂进行清洗的清洗托盘；机械手和清洗臂设置在移动底盘上。
结合图3和图4，机械手4通过旋转底座装置在移动底盘一侧边，使工作时机械手4位于整个清洗装置的正前方。机械手能实现X轴平移、Z轴平移、Z轴旋转三维运动，装置在移动底盘上的步进电机401通过蜗杆蜗轮机构带动旋转底座402完成Z轴旋转运动；其中，旋转底座402装置在蜗轮上，蜗轮通过止推轴承与移动底盘连接。旋转底座402上设有立柱412，步进电机408设置在立柱上方，立柱412内设有丝杆螺母动力传递机构403，该机构将步进电机408的动力传递至与螺母固定结合的横臂410，横臂410垂直于立柱设置，并带动横臂410沿立柱上下运动完成Z轴直线运动；其中，位于立柱两侧的两个固定在旋转底座上的竖直杆413与横臂的圆孔形成圆柱副约束，也可理解为导轨，该导轨机构使横臂沿着竖直方向不偏移运动。步进电机411设置在横臂410一端，横臂内设有丝杠螺母动力传递机构404，该机构将步进电机411的动力传递至与螺母结合的动臂405，动臂405平行于横臂410设置，并带动动臂405沿横臂前后运动完成X轴直线运动；步进电机409设置在动臂上，通过蜗杆蜗轮将步进电机409垂直向下输出的动力转换为水平方向的动力，然后传递给传动轴407，再经锥齿轮传动将水平方向的动力转换为连接夹取装置的传动轴垂直向下的输出动力，最终一次通过锥齿轮将连接夹取装置的传动轴的垂直动力转换为水平方向的动力，传递到夹取装置的丝杠4064上。
结合图4，夹取装置以夹持底座4061为基础，夹持底座4061中部连接有丝杠4064，丝杠4064上有螺母滑块4065；以夹持底座4061纵向中心线为基准，其两侧对称设有手指连杆4062、手指4066及连杆4063；其中，手指连杆4062、手指4066呈一定角度固定连接形成向纵向中心线弯曲的夹取关节，手指连杆4062一端铰接在夹持底座4061正前方的侧板上，手指4066另一端形成自由端；连杆4063一端铰接在手指连杆4062上靠近夹持底座4061的端部，连杆4063另一端铰接在螺母滑块4065上；手指连杆4062和手指4066、连杆4063、螺母滑块4065共同构成曲柄滑块机构。工作时，丝杠4064旋转带动螺母滑块4065沿着丝杠4064轴线进行伸缩运动；带动连杆4063进而带动一端铰接于加持底座4061上的手指连杆4062，螺母滑块4065的水平滑动使得手指连杆4062绕着加持底座4061进行摆动形成夹取零件的开合运动。
结合图5，清洗臂5通过喷头实现清洗液喷洒，步进电机501设置在移动底盘上，通过蜗杆蜗轮机构带动立座502完成绕Z轴的旋转运动，其中，立座502设置在蜗轮上，蜗轮通过止推轴承与移动底盘连接；步进电机503固定在立座502上方，通过齿轮齿条机构带动垂动臂504完成沿立座的Z轴方向的进给运动；垂动臂504垂直与立座502设置，旋转臂505通过止推轴承连接在垂动臂504一端下方，由步进电机带动实现Z轴方向上的360°自由旋转；喷头506铰接于旋转臂505下方，由小型步进电机带动，可以绕铰接点进行±120°旋转。另外，喷头上装有角度传感器，感应喷出的清洗液与清洗零件的成型面的角度。
结合图6和图1，清洗托盘6通过移动挡板603夹持零件，四块移动挡板603设置在托盘602上，每块移动挡板603由一个独立的步进电机经丝杠螺母机构带动，步进电机与丝杠固定在托盘上，螺母与移动挡板焊接在一起，使移动挡板沿着丝杠中心线水平滑动，起到定位功能；托盘用于收集清洗液，为长方形槽体，底部有通孔。支撑梁601一端设置在立座502内支撑托盘602；托盘602和喷头506形成上下对应关系。
结合图2和图1，移动底盘由设置在方形底盘102一端的两个主动轮101、另一端的一个万向轮103共同组成。方形底盘102上还装置有为清洗臂提供清洗液的清洗液储存罐；将喷洒出的托盘内清洗液回收的废液收集桶7；将空气压进清洗液存储罐8中，增加罐内压力的增压泵3；以及通过不同的I/O端口，控制驱动电路进而带动机械手、喷头、增压泵、电磁阀和电机的控制系统。另外还有为清洗装置的各个执行元件和控制系统提供电能的蓄电池2。其中，清洗液储存罐提供清洗液的流量和速度通过电磁阀控制，该电磁阀为步进电磁阀，控制系统发出脉冲信号，步进电机动作带动阀门，通过调节阀门开度来调节清洗液储存罐内清洗液的喷出量。
结合图1，在控制系统9的控制下，移动底盘1的两个主动轮101配合万向轮103将清洗装置移动到指定位置；机械手4通过X轴平移、Z轴平移、Z轴旋转运动，将夹取装置置于零件位置，曲柄滑块机构动作抓取零件，放到清洗托盘6上；机械手与移动底盘配合能够完成清洗装置正前方1.5米内任意位置零件抓取。其中，两个曲柄滑块机构组成的夹取装置手指张合角能达到0度到60度，能够抓取直径为20mm到200mm零件。根据零件的外型及尺寸，步进电机动作带动移动挡板603前进后后退完成零件的夹装；清洗臂5经过旋转、平移运动使喷头506与零件的表面成规定的角度；控制系统9发出指令控制增压泵3对清洗液储存罐8完成增压，进而清洗液通过喷头506高速冲击到零件的表面，依靠清洗液的冲击、浸润等清洗作用完成零件清洗的任务。使用过的清洗液经托盘602中部的通孔流到废液收集桶7中，清洗工作完成的零件首先由移动挡板603回位取消夹装，再由机械手4抓取并堆垛在指定的位置。
Claims (9)
1.一种精密零件的清洗装置，包括用于抓取及堆放清洗零件的机械手(4)、能够喷洒清洗液对零件进行清洗的清洗臂(5)及夹持住清洗零件以便清洗臂进行清洗的清洗托盘(6)；其特征是：
所述机械手(4)能实现三维运动，第一电机(401)通过减速换向机构带动旋转底座(402)完成第一维度的旋转运动；所述旋转底座(402)上设有立柱，第二电机(408)设置在立柱上，第一动力传递机构容置在立柱内，所述第一动力传递机构将第二电机(408)的动力传递至设置在立柱上的横臂(410)，并带动横臂(410)沿立柱上下运动完成基于第一维度的第二维度的直线运动；第三电机(411)设置在横臂(410)上，第二动力传递机构容置在横臂内，所述第二动力传递机构将第三电机(411)的动力传递至设置在横臂(410)上的动臂(405)，并带动动臂(405)沿横臂前后运动完成第三维度的直线运动；第四电机(409)设置在动臂上，通过第三动力传递机构将运动传递到设置在动臂一端的夹取装置(406)，带动夹取装置完成三维空间任意位置零件的夹取动作；
所述清洗臂(5)通过喷头实现清洗液喷洒，第五电机(501)通过减速换向机构带动立座(502)完成旋转运动；第六电机(503)固定在立座(502)上，通过第四动力传递机构带动垂动臂(504)完成沿立座的上下直线运动；垂动臂(504)一端连接旋转臂(505)，所述旋转臂(505)能够绕其轴线实现 360︒自由旋转，旋转臂(505)下方铰接喷头(506)；所述清洗托盘(6)通过移动挡板(603)夹持零件，所述移动挡板(603)设置在托盘(602)上，支撑梁(601)一端设置在立座(502)内支撑托盘(602)；所述托盘(602)和喷头(506)形成上下对应关系。
2. 根据权利要求 1 所述的精密零件的清洗装置，其特征是：还包括支撑机械手及清洗臂的移动底盘(1)。
3.根据权利要求 1 所述的精密零件的清洗装置，其特征是：还包括为清洗臂提供清洗液的清洗液储存罐(8)、清洗液通过喷头(506)喷出。
4. 根据权利要求 1 所述的精密零件的清洗装置，其特征是：还包括将喷洒出的清洗液回收的废液收集桶(7)，清洗液从托盘(602)底部通孔回收至废液收集桶。
5. 根据权利要求 1 所述的精密零件的清洗装置，其特征是：还包括将空气压进清洗液存储罐中，增加罐内压力的增压泵(3)。
6. 根据权利要求 1 所述的精密零件的清洗装置，其特征是：还包括通过不同的 I/O端口，控制驱动电路进而带动机械手、喷头、增压泵、电磁阀和电机的控制系统(9)。
7. 根据权利要求 1 所述的精密零件的清洗装置，其特征是：还包括为清洗装置的各个执行元件和控制系统提供电能的蓄电池(2)。
8. 根据权利要求 1 所述的精密零件的清洗装置，其特征是：所述喷头上装有角度传感器，感应喷出的清洗液与清洗零件的成型面的角度。
9. 根据权利要求 1 所述的精密零件的清洗装置，其特征是：所述夹取装置(406)以夹持底座(4061)为基础，夹持底座(4061)中部连接有丝杠(4064)，丝杠(4064)上有螺母滑块(4065)；以夹持底座(4061)纵向中心线为基准，其两侧对称设有手指连杆(4062)、手指(4066)及连杆(4063)；其中，手指连杆(4062)和手指(4066)构成曲柄滑块机构的曲柄，通过手指连杆(4062)铰接在夹持底座(4061)上；连杆(4063)两端分别铰接连接在手指连杆(4062)和螺母滑块(4065)上。
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