一种精密内壁自动清理机
技术领域
本发明涉及机械技术领域,具体涉及一种精密内壁自动清理机。
背景技术
当今,飞机尾翼平衡轴维修生产对内壁的喷砂质量要求较高,且平衡轴对壁厚的均匀要求极高,现清理方法为人工内窥镜观察粗喷砂质量,标出需要精细补喷的位置,再通过操作工人凭借记忆位置进行定点精细喷砂。人工定点精细喷砂时需根据要喷砂的位置的表面凭经验选择喷砂的压力机磨料的流量,精密喷砂完再通过内窥镜观察喷砂质量,如不能达到要求再重复操作。此工序十分繁琐,且对操作者经验要求较高,精密喷砂质量极不稳定。如何解决快速且稳定进行内壁的精密喷砂作业已经成为行业内一个重大难题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题,本发明的目的针对小孔内壁精密喷砂清理操作繁琐和要求精度高的问题,在消化机械臂产品的基础上发明了一种小孔径内壁精细喷砂清理的精密内壁自动清理机,用于小孔内壁精密喷砂清理行业。采用喷砂机械臂替代人工喷砂作业,具有自动化、高效率、运行稳定、喷砂精度高、安全优点。适用于尾翼平衡轴及其他小孔径内壁精密清理的生产、维修等机械制造企业。
为了实现上述目的,本发明采用的一种精密内壁自动清理机,包括室体、大转台、小转台、内窥镜、喷砂机、喷砂枪引导机械臂、内窥镜引导机械臂、除尘系统和磨料回收系统;
所述室体为钢板、型钢焊接结构,室体下部为蜂窝地板,上部带有迷宫进风口与机械臂安装架,中部有大转盘安装架;
所述大转台主要由转台体、驱动装置、回转支承、上密封罩、下保护罩、防尘罩组成,所述的转台体采用钢板焊接成形,所述驱动装置由伺服电机、行星减速器和齿轮组成。驱动装置采用了伺服电机驱动,齿轮与回转支承内齿啮合,伺服电机和行星减速机连成一个整体安装在调节板上,室体边设有安全限位开关、零位开关和机械限位挡块,所述回转支承采用单排四点接触球式内齿式回转支承,回转支承外圈固定在大转盘安装架上,所述的上密封罩为型钢钢板焊接结构,上端安装喷枪、内窥镜头导向件,导向件安装在固定板上,所述的下保护罩为钢板型钢焊接结构,安装在大转盘安装架上,下保护罩侧面安装有线管保护套,所述的防尘罩为密封毛刷及其安装板;
所述小转台主要由驱动装置、传动结构、转盘机构、夹具组成,小转台采用伺服电机驱动、同步带传动实现自转;
所述转盘机构为旋转副,主要由安装轴承盒、轴、轴承、大同步带轮、密封件组成。其中轴为空心轴,转盘机构上端与夹具螺栓连接,下段与大转盘转盘体使用螺栓固定,所述夹具为仿形夹具,材质使用尼龙材料,夹具下段与转盘机构螺栓固定,跟随转盘机构同步旋转,所述驱动装置由伺服电机、行星减速器、同步带、同步带轮和电机安装板组成,伺服电机、减速器安装在电机安装板上,电机安装板与大转台转台体螺栓连接,减速机轴上安装同步带轮,所述的传动机构为同步带传动。
作为上述方案的进一步优化,所述内窥镜为硬管工业内窥镜,主要由显示屏、镜头、纤维管组成,放大倍数1-5倍,镜头固定在内窥镜引导机械臂上,内窥镜可观察内壁喷砂质量。
作为上述方案的进一步优化,所述喷砂机由落料阀、上罐体、下罐体、倍福磨料阀、喷砂管、喷枪、气控系统组成。上罐体上端通过落料阀与磨料回收系统的储砂箱相连,上罐体与下罐体通过落料阀连接。下罐体下端与倍福磨料阀相连。倍福磨料阀上端除与下罐体相连接外还与气控系统相连,倍福磨料阀下端与喷砂管相接,喷枪安装在喷砂枪引导机械臂上,喷枪通过喷砂管与倍福磨料阀相连。
所述落料阀为气动旋转落料阀,由气缸驱动,带动蝶阀阀杆旋转打开或关闭阀门;
所述上罐体顶部安装有气动磨料阀,上罐体上部位置安装有料位仪,所述下罐体顶部安装有气动磨料阀,下罐体下部位置安装有料位仪,所述喷砂管采用喷砂专用多层夹布橡胶管,所述喷枪为精细喷枪,喷枪外径内径其引导段为SUS304不锈钢,喷咀段为碳化硼。
作为上述方案的进一步优化,所述喷砂枪引导机械臂和内窥镜引导机械臂二者结构相同,二者均由驱动装置、导向装置组成;
所述驱动装置主要由两条直线导轨滑块、滚珠丝杠螺母组合成一个直线导轨,驱动装置内装在室体的引导臂安装架上,使滑轨、滚珠丝杠与喷砂区域隔离开,所述导向装置安装在室体的安装座上,安装座的下端设有防尘圈。
作为上述方案的进一步优化,所述磨料回收系统主要由机架、吸沙管道、旋风分离器、振动筛、储砂箱组成,风力通过吸沙管道输送到旋风分离器,在旋风分离器中将磨料和灰尘分离;
所述机架为型钢焊接件,为喷砂机、旋风分离器、振动筛、储砂箱和检修平台的安装载体,所述的吸沙管道采用耐磨钢板焊接成管道,为垂直气力输送管道,吸沙管道为垂直气力输送管道,吸沙管道的转弯处设置耐磨的可拆卸式撞击板;
所述的旋风分离器为分离部件,旋风分离器进风口转弯撞击面和出风口调节部位使用高耐磨材料衬层,所述的振动筛为分离部件,筛分范围为-目,所述的储砂箱为磨料储存部件,经过分离的可用磨料储存在储砂箱中,使用时喷砂机的其他部件不储存磨料,储砂箱上安装有料位仪。
作为上述方案的进一步优化,所述除尘系统为分离部件,将洁净空气与粉尘颗粒分离出来,主要由除尘管道、除尘器、风机、消音器组成;
所述除尘管道为钢板焊接管道,法兰连接其余各部件,所述除尘器为脉冲反吹滤芯除尘器,所述风机为高压风机,为气力输送和除尘系统的动力单元,风机进风口与出风口均设有消音器。
本发明的一种精密内壁自动清理机,具备如下有益效果:
1.采用机械臂替代人工喷砂清理作业,具有自动化、高效率、运行稳定、喷砂精度高、安全等优点。在艰苦危险的手工喷砂逐渐被自动喷砂技术替代的今天,机械臂清理方案已是大势所趋。
2.达到自动化:装夹工件后人工在室外操作,程序自动完成,工件自动更换观察位和喷砂位。无需人工辅助。
3.达到高效率:精密内壁自动清理机可以不知疲倦的工作,比传统的手工喷砂效率高出好多倍。以及在艰苦环境中的不间断运作,造就了精密内壁自动清理机大幅领先的工作效率。
4.达到运行稳定:精密内壁自动清理机采用编程控制,运行稳定。没有手工喷砂疲倦、误判、情绪等不稳定因素。各部件设有防撞装置,遇非正常碰撞时会自动停止复位、系统报警。
5.达到喷砂精度高:机械臂灵敏度高、运行稳定、重复路径精准度达0.1mm,远非人工所能及。喷砂后工件的表面质量十分理想,具有很好的清洁度和粗糙度,可以直接涂漆或进行其他处理。适当的喷砂压力,喷嘴离工件合适的喷砂距离,和准确的喷砂角度都会直接影响粗糙度和干净度。内壁精密喷砂机采用最适合工件表面要求的精准喷射压力、喷射流量、精确的位置。来保证客户高标准的质量要求。
6.使用安全:人工喷砂十分艰苦危险并有害健康。操作员要承受噪音,灰尘的侵扰,身体也容易过度劳累。工作也相对危险。操作员需要穿上沉重的令人窒息的防护罩来躲避每秒飞行速度为200米的丸料的侵害。人工喷砂经常出现事故及工伤,生产也常常因此延迟。愿意从事这种既费力又危险的工作的人越来越少,人员调动十分频繁。精密内壁自动清理机就能解决上述的所有问题。操作员操作精密内壁自动清理机时,坐在设有空调的人性化的操作室内,控制系统远程控制。清理机自动清理工件时,操作员只需在清理机外监控机械臂运行即可。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的大转台结构剖面示意图;
图3为本发明的小转台结构剖面示意图;
图4为本发明的喷砂机结构剖面示意图;
图5为本发明的喷砂枪引导机械臂结构剖面示意图;
图6为本发明的除尘系统结构剖面示意图;
图7为本发明的磨料回收系统结构剖面示意图。
图中:室体1、大转台101、小转台2、内窥镜3、喷砂机4、喷砂枪引导机械臂5、内窥镜引导机械臂6、除尘系统7、磨料回收系统8、转台体102、驱动装置103、回转支承104、上密封罩105、下保护罩106、防尘罩107、夹具21、驱动装置22、转盘机构23、同步带24、同步带轮25、落料阀401、上罐体402、下罐体403、倍福磨料阀404、导轨滑块501、滚珠丝杠螺母502、驱动装置506、直线导轨503、安装座504、防尘圈505、除尘管道701、除尘器702、风机703、消音器704、机架801、吸沙管道802、旋风分离器803、振动筛804、储砂箱805。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面通过附图中及实施例,对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限制本发明的范围。
请参阅图1-7,本发明提供一种技术方案:一种精密内壁自动清理机,包括室体1、大转台101、小转台2、内窥镜3、喷砂机4、喷砂枪引导机械臂5、内窥镜引导机械臂6、除尘系统7和磨料回收系统8;
室体1为钢板、型钢焊接结构,室体1下部为蜂窝地板,上部带有迷宫进风口与机械臂安装架,中部有大转盘安装架;
大转台101主要由转台体102、驱动装置103、回转支承104、上密封罩105、下保护罩106、防尘罩107组成,的转台体102采用钢板焊接成形,驱动装置由伺服电机、行星减速器和齿轮组成。驱动装置采用了伺服电机驱动,齿轮与回转支承内齿啮合,伺服电机和行星减速机连成一个整体安装在调节板上,室体1边设有安全限位开关、零位开关和机械限位挡块,回转支承104采用单排四点接触球式内齿式回转支承,回转支承104外圈固定在大转盘安装架上,的上密封罩105为型钢钢板焊接结构,上端安装喷枪、内窥镜头导向件,导向件安装在固定板上,的下保护罩106为钢板型钢焊接结构,安装在大转盘安装架上,下保护罩106侧面安装有线管保护套,的防尘罩为密封毛刷及其安装板;
小转台2主要由驱动装置22、传动结构、转盘机构、夹具21组成,小转台2采用伺服电机22驱动、同步带传动实现自转;
转盘机构23为旋转副,主要由安装轴承盒、轴、轴承、大同步带轮、密封件组成。其中轴为空心轴,转盘机构23上端与夹具螺栓连接,下段与大转盘转盘体使用螺栓固定,夹具21为仿形夹具,材质使用尼龙材料,夹具21下段与转盘机构23螺栓固定,跟随转盘机构23同步旋转,驱动装置22由伺服电机、行星减速器、同步带24、同步带轮25和电机安装板组成,伺服电机、减速器安装在电机安装板上,电机安装板与大转台转台体螺栓连接,减速机轴上安装同步带轮25,的传动机构为同步带24传动;
内窥镜3为硬管工业内窥镜,主要由显示屏、镜头、纤维管组成,放大倍数1-5倍,镜头固定在内窥镜引导机械臂6上,内窥镜3可观察内壁喷砂质量;
喷砂机4由落料阀401、上罐体402、下罐体403、倍福磨料阀404、喷砂管、喷枪、气控系统组成。上罐体402上端通过落料阀401与磨料回收系统8的储砂箱805相连,上罐体402与下罐体403通过落料阀401连接。下罐体403下端与倍福磨料阀404相连。倍福磨料阀404上端除与下罐体403相连接外还与气控系统相连,倍福磨料阀404下端与喷砂管相接,喷枪安装在喷砂枪引导机械臂5上,喷枪通过喷砂管与倍福磨料阀404相连;
落料阀401为气动旋转落料阀,由气缸驱动,带动蝶阀阀杆旋转打开或关闭阀门;
上罐体402顶部安装有气动磨料阀,上罐体402上部位置安装有料位仪,下罐体403顶部安装有气动磨料阀,下罐体403下部位置安装有料位仪,喷砂管采用喷砂专用多层夹布橡胶管,喷枪为精细喷枪,喷枪外径内径其引导段为SUS304不锈钢,喷咀段为碳化硼;
喷砂枪引导机械臂5和内窥镜引导机械臂6二者结构相同,二者均由驱动装置506、导向装置组成;
驱动装置主要由两条直线导轨滑块501、滚珠丝杠螺母502组合成一个直线导轨503,驱动装置内装在室体的引导臂安装架上,使滑轨、滚珠丝杠与喷砂区域隔离开,导向装置安装在室体的安装座504上,安装座504的下端设有防尘圈505;
磨料回收系统8主要由机架801、吸沙管道802、旋风分离器803、振动筛804、储砂箱805组成,风力通过吸沙管道802输送到旋风分离器803,在旋风分离器803中将磨料和灰尘分离;
机架801为型钢焊接件,为喷砂机、旋风分离器803、振动筛804、储砂箱805和检修平台的安装载体,的吸沙管道802采用耐磨钢板焊接成管道,为垂直气力输送管道,吸沙管道802为垂直气力输送管道,吸沙管道802的转弯处设置耐磨的可拆卸式撞击板;
的旋风分离器803为分离部件,旋风分离器803进风口转弯撞击面和出风口调节部位使用高耐磨材料衬层,的振动筛804为分离部件,筛分范围为60-100目,的储砂箱805为磨料储存部件,经过分离的可用磨料储存在储砂箱805中,使用时喷砂机的其他部件不储存磨料,储砂箱805上安装有料位仪;
除尘系统7为分离部件,将洁净空气与粉尘颗粒分离出来,主要由除尘管道701、除尘器702、风机703、消音器704组成;
除尘管道701为钢板焊接管道,法兰连接其余各部件,除尘器702为脉冲反吹滤芯除尘器,风机703为高压风机,为气力输送和除尘系统的动力单元,风机703进风口与出风口均设有消音器704;
本发明还设有电气控制系统,电气控制系统是清理机的大脑,是决定清理机的功能和性能的主要因素。由计算机硬件、软件和一些专用电路组成。控制器主要任务就是控制清理机各部件在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的。采用分布式CPU计算机与PLC单元结合结构,分为清理机控制器(RC),运动控制器(MC),光电隔离I/O控制板、传感器处理板等。控制器(RC)的主计算机完成清理机的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点,控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能,通过各种信息,对清理机故障进行诊断,并进行相应维护,是保证喷砂机安全性的关键技术,安装有专有应用程序界面的计算机(标准的工控机),灵活的离线编程开放接口,计算机控制的INTERBUS现场总线,通讯接口,清理机上设有急停按钮,操作至极限位置并检查限位开关是否开启使喷砂机停止运行,以此对限位开关进行检测,启动警告信号,清理机装有警报器,启动时,清理机将响起警告信号并持续;
机械臂灵敏度高、运行稳定、重复路径精准度达0.1mm,远非人工所能及。喷砂后工件的表面质量十分理想,具有很好的清洁度和粗糙度,可以直接涂漆或进行其他处理。适当的喷砂压力,喷嘴离工件合适的喷砂距离,和准确的喷砂角度都会直接影响粗糙度和干净度。内壁精密喷砂机采用最适合工件表面要求的精准喷射压力、喷射流量、精确的位置。来保证客户高标准的质量要求,人工喷砂十分艰苦危险并有害健康。操作员要承受噪音,灰尘的侵扰,身体也容易过度劳累。工作也相对危险。操作员需要穿上沉重的令人窒息的防护罩来躲避每秒飞行速度为200米的丸料的侵害。人工喷砂经常出现事故及工伤,生产也常常因此延迟。愿意从事这种既费力又危险的工作的人越来越少,人员调动十分频繁。精密内壁自动清理机就能解决上述的所有问题。操作员操作精密内壁自动清理机时,坐在设有空调的人性化的操作室内,控制系统远程控制。清理机自动清理工件时,操作员只需在清理机外监控机械臂运行即可。
工作原理:操作人员将工件固定在夹具21上,通过内窥镜引导机械臂6引导内窥镜头进入工件内部,同时小转台2带动工件自转,观察工件内壁锈蚀情况,显示屏投射在操作屏上;
人工在操作屏设定粗喷砂时喷枪的进给速度、喷砂压力、磨料流量、转盘转速,设定参数会自动生成一个记忆程序,如下次遇到锈蚀程度相同零件可直接调用记忆程序;
控制系统会自动对喷砂程序进行诊断,这时发现问题可以通过显示屏进行修改程序,诊断无误后才可以进入下一步工作;
伺服电机驱动大转台旋转180°,工件进入喷砂枪引导机械臂5下方,按照设定好的程序进行粗喷砂作业,直至喷砂完成,程序归零喷砂枪引导机械臂5提升至最高处。
伺服电机驱动大转台旋转180°,工件进入内窥镜引导机械臂6下方,内窥镜在内窥镜引导机械臂6引导下下降,同时小转台2旋转,在操作屏上标记出需要精密喷砂的面域;
控制系统根据标记出的面域计算出喷砂枪引导机械臂5的伸缩速度及小转台2的转速及运动方向;
操作人员根据需要喷砂面域情况设定喷射流量和喷射压力;
控制系统会自动对喷砂程序进行诊断,这时发现问题可以通过显示屏进行修改程序,诊断无误后,大转台101旋转180°工件进入喷砂枪引导机械臂5下方;
根据设定的程序喷砂枪引导机械臂5引导喷砂枪进入工件内部进行精密喷砂作业;
精密喷砂作业完成后伺服电机驱动旋转180°,内窥镜由内窥镜引导机械臂6引导进入工件内在显示屏上检查喷砂状况,如需重复喷砂重复上一步骤;
操作人员也可通过操作按钮人工控制各个部位的动作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。