CN109570768A - 一种全方位轮对激光除锈装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种全方位轮对激光除锈装置，主要包括实现三坐标移动/转动的机械手、轮对滚动台、龙门架、安全防护隔离栏等几部分，轮对安放于轮对滚动装置中，通过滚动摩擦轮驱动轮对低速转动，螺旋机构使激光枪作直线移动，机械手通过法兰盘与螺母下端联接，机械手是一四自由度机构，可实现激光枪在三坐标轴方向的移动/转动，激光枪可实现水平移动、上下移动、角度摆动，从而可对轮轴表面和车轮轮辐内外表面除锈清理，调节移动台机架的位置可使轮对滚动台适用于不同型号的轮对，安全防护隔离板采用复合式防护镜材料。本发明的装置操作简单、可实现自动化，可手动调整焦点、贴合曲面清洗，清洗表面洁净度高、效率高等特点。

Description

一种全方位轮对激光除锈装置

技术领域

本发明涉及除锈装置技术领域，特别是涉及一种全方位轮对激光除锈装置。

背景技术

轮对是火车车辆走行部最重要的部件之一，轮对除锈质量对确保下一道工序探伤质量，减少漏探、错探，确保运输安全有着十分重要的意义。目前轮对除锈方法主要有抛丸式除锈、钢丝轮式除锈、高压水射流除锈。抛丸式除锈是利用高速旋转的叶轮将磨料抛向钢铁表面来达到除锈目的，该方法生产效率较高，且费用高，环境污染较大，仅仅是对轮对的辐板进行了除锈；钢丝轮式除锈是钢丝轮在电机驱动下对轮对表面进行除锈，除锈时需要加水，该方法生产效率低，除锈不彻底；高压水射流除锈是以水为工作介质，通过高压发生设备和特定形状的喷嘴产生高速射流，去除锈蚀产物，清洗效率较低，目前己基本不用此方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种全方位轮对激光除锈装置，以解决上述现有技术存在的问题，是一种非接触式清洗除锈，不损伤零件基体，可实现精确位置、精确尺寸选择性清洗，不需任何化学清洗液，无耗材，安全环保、操作简单实现自动化清洗，清洗效率高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种全方位轮对激光除锈装置，包括与控制系统电联接的螺旋传动机构、机械手和轮对滚动台，安装在龙门架两立柱顶端的所述螺旋传动机构包括步进电机驱动的螺杆以及安装在所述螺杆上的螺母，所述机械手与所述螺母固定连接；所述机械手包括四个相互活动连接的活动转臂，且各个所述活动转臂均采用单独步进电机驱动，所述机械手的末端活动转臂的端部安装激光枪，所述激光枪端部两侧分别安装有位移传感器；所述轮对滚动台包括两对与轮对的两个轮子对应设置的摩擦轮组，所述摩擦轮组包括滚动摩擦轮和被动滚轮，所述滚动摩擦轮和被动滚轮与轮对踏面摩擦接触；所述滚动摩擦轮采用电机驱动；所述机械手夹持所述激光枪用于对轮对进行除锈。

优选的，所述螺杆两端分别安装有左滚动轴承和右滚动轴承，且所述龙门架的两端与两个轴承相对应的安装有左轴承座、左轴承端盖以及右轴承座和右轴承端盖；所述螺杆的一端外侧通过平键与步进电机相联接。

优选的，所述龙门架上位于所述螺杆的两侧分别设置有支撑光轴，所述螺母为长方体型，长方体内有两通孔，所述支撑光轴与两通孔间隙配合联接；所述螺母的底端安装有用于固定所述机械手的法兰盘。

优选的，所述机械手上的四个活动转臂包括顺次连接设置的连杆转臂、短连杆手臂、连杆手臂和末端连杆转臂，相邻两个转臂的连接处均设置有用于驱动后一转臂活动的步进电机，所述激光枪安装在所述末端连杆转臂上，所述连杆转臂的另一端通过安装座固定连接在所述螺母底端的所述法兰盘上。

优选的，所述滚动摩擦轮与电机采用链条传动，电机的输出端设置有主动链轮，所述滚动摩擦轮的输入端连接有从动链轮，链条与所述主动链轮和从动链轮传动连接。

优选的，所述滚动摩擦轮和被动滚轮分别放置在独立的移动台机架上，两个所述移动台机架见的距离可以根据轮对的直径进行调整。

优选的，还包括安全防护隔离板，所述安全防护隔离板围设在所述龙门架与轮对滚动台的外围。

优选的，所述控制系统的操作器安装在所述龙门架的立柱上。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中的全方位轮对激光除锈装置，通过控制机械手的运动可以实现激光枪三维空间运动，当激光枪作水平直线移动可对轮轴表面除锈，当位移传感器检测到激光枪接近车轮轮辐面，控制激光枪偏转一定角度，即可对轮辐面除锈。通过控制移动台机架的位移，滚动摩擦轮可以适用于不同型号的轮对。安全防护隔板采用复合式防护镜材料，对激光的防护性能是比较好的，安全系数高。

该装置易于安装、可实现自动化，操作简单，无化学试剂、无介质、无尘、无水的清洗，可手动调整焦点、贴合曲面清洗，清洗表面洁净度高等特点，能够清除物件表面树脂、油污、污渍、污垢、锈蚀、涂层、镀层、油漆。对于实际工程应用具有十分重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明激光除锈装置的结构示意总图；

图2为本本发明激光除锈装置的机械手结构示意图；

图3为本发明激光除锈装置的龙门架结构示意图；

图4为本发明激光除锈装置的螺旋传动机构俯视图；

图5为本发明激光除锈装置的螺旋传动机构主视图；

图6为本发明激光除锈装置的轮对滚动台示意图；

其中，1机械手，2螺旋传动机构，3步进电机，4龙门架，5安全防护隔离板，6轮对滚动台，1-1激光枪，1-2步进电机一，1-3连杆手臂，1-4步进电机二，1-5短连杆手臂，1-6步进电机三，1-7连杆转臂，1-8法兰盘，1-9步进电机四，2-1右轴承端盖，2-2右滚动轴承，2-3右轴承座，2-4螺杆，2-5螺母，2-6左滚动轴承，2-7左轴承座，2-8左轴承端盖，2-9平键，2-10支撑光轴，6-1轮对，6-2电机，6-3支座，6-4从动链轮，6-5主动链轮，6-6滚动摩擦轮，6-7移动台机架，6-8被动滚轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

本发明的目的是提供一种全方位轮对激光除锈装置，以解决上述现有技术存在的问题，该装置易于安装、可实现自动化，操作简单，无化学试剂、无介质、无尘、无水的清洗，可手动调整焦点、贴合曲面清洗，清洗表面洁净度高等特点。

基于此，本发明提供的全方位轮对激光除锈装置，包括与控制系统电联接的螺旋传动机构、机械手和轮对滚动台，安装在龙门架两立柱顶端的螺旋传动机构包括步进电机驱动的螺杆以及安装在螺杆上的螺母，机械手与螺母固定连接；机械手包括四个相互活动连接的活动转臂，且各个活动转臂均采用单独步进电机驱动，机械手的末端活动转臂的端部安装激光枪，激光枪端部两侧分别安装有位移传感器；轮对滚动台包括两对与轮对的两个轮子对应设置的摩擦轮组，摩擦轮组包括滚动摩擦轮和被动滚轮，滚动摩擦轮和被动滚轮与轮对踏面摩擦接触；滚动摩擦轮采用电机驱动；机械手用于对轮对进行除锈。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-6，其中，图1为本发明激光除锈装置的结构示意总图；图2为本本发明激光除锈装置的机械手结构示意图；图3为本发明激光除锈装置的龙门架结构示意图；图4为本发明激光除锈装置的螺旋传动机构俯视图；图5为本发明激光除锈装置的螺旋传动机构主视图；图6为本发明激光除锈装置的轮对滚动台示意图。

如图1-6所示，本发明提供一种复杂曲面的全方位轮对激光除锈装置，包括实现三坐标移动/转动的机械手1、轮对滚动台6、龙门架4、安全防护隔离板5等几部分；三坐标移动/转动的机械手1主要由水平移动(Y轴方向)的螺旋机构、四自由度的机械手1组成；螺旋传动机构2是由步进电机3驱动螺杆2-4转动，带动螺母2-5移动，其中螺母2-5靠两支撑光轴2-10承受机械手1的重量；螺旋传动机构2主要由螺杆2-4与带法兰盘1-8的螺母2-5组成螺旋运动，螺母2-5是长方体型，中间靠两支撑光轴2-10支承机械手1重量，螺杆2-4两端分别由右轴承座2-3、右轴承端盖2-1、右滚动轴承2-2、左轴承座2-7、左轴承端盖2-8、左滚动轴承2-6组成支承结构，螺杆2-4左外端用一平键2-9与步进电机3相联接；

四自由度机械手1通过法兰盘1-8与螺旋机构中的螺母2-5联接，机械手1由四个步进电机、四根活动转臂组成，四个活动转臂包括顺次连接设置的连杆转臂1-7、短连杆手臂1-5、连杆手臂1-3和末端连杆转臂，相邻两个转臂的连接处均设置有用于驱动后一转臂活动的步进电机，机械手1的端部安装激光枪1-1，可实现激光枪1-1Y轴水平移动、Z轴上下移动、X轴方向位置变动、Y轴转动、Z轴转动，激光枪1-1端部两侧分别安装位移传感器，用于检测激光枪1-1与车轮轮辐间距离。机械手1通过法兰盘1-8与移动螺母2-5联接，驱动步进电机四1-9带动连杆转臂1-7绕Y轴转动，驱动电机步进电机三1-6带动短连杆手臂1-5绕Y轴转动，驱动步进电机二1-4带动连杆手臂1-3绕X转动，驱动步进电机一1-2带动激光枪1-1摆动一定角度，这样组成一四自由度的机械手1，就可实现激光枪1-1沿Z轴的上下位移变动、绕Y轴转动、绕X转动、和绕Z转动，螺旋传动机构2带动激光枪1-1作Y轴水平直线移动，从而可以对轮轴除锈及车轮两侧面除锈；龙门架4是由两根空心长方体立柱组成，螺旋传动机构2固定于两立柱上，立柱外侧安装控制面板。

安全防护隔离板5是一种复合式防护镜材料，复合式防护镜由两个反射介质薄的膜组成，中间是用一层能吸收颜色的玻璃隔开，抑制激光在两个反射膜间不需要的内反射光；轮对滚动台6是由安装于支座6-3上的电机6-2驱动主动链轮6-5，主动链轮6-5通过链条传动带动从动链轮6-4低速运转，从动链轮6-4与滚动摩擦轮6-6联接，滚动摩擦轮6-6安装于移动台机架6-7上，另一移动台机架6-7上安装被动滚轮6-8，轮对6-1的踏面安放于滚动摩擦轮6-6和被动滚轮6-8上，滚动摩擦轮6-6转动通过摩擦力驱动轮对6-1低速旋转，调节移动台机架6-7的位置就可适用于不同型号的轮对6-1。

工作时把轮对6-1放置于轮对滚动台6上，启动电机6-2，滚动摩擦轮6-6驱动轮对6-1低速转动，机械手1根据传感器反馈到的信息，自动调取自动化清洗程序，步进电机3驱动螺旋传动机构2作直线移动，机械手1作相应的位置调整，实现轮轴的表面除锈清理和车轮两侧面轮辐面的除锈清理。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种全方位轮对激光除锈装置，其特征在于：包括与控制系统电联接的螺旋传动机构、机械手和轮对滚动台，

安装在龙门架两立柱顶端的所述螺旋传动机构包括步进电机驱动的螺杆以及安装在所述螺杆上的螺母，所述机械手与所述螺母固定连接；

所述机械手包括四个相互活动连接的活动转臂，且各个所述活动转臂均采用单独步进电机驱动，所述机械手的末端活动转臂的端部安装激光枪，所述激光枪端部两侧分别安装有位移传感器；

所述轮对滚动台包括两对与轮对的两个轮子对应设置的摩擦轮组，所述摩擦轮组包括滚动摩擦轮和被动滚轮，所述滚动摩擦轮和被动滚轮与轮对踏面摩擦接触；所述滚动摩擦轮采用电机驱动；所述机械手夹持所述激光枪用于对轮对进行除锈。

2.根据权利要求1所述的全方位轮对激光除锈装置，其特征在于：所述螺杆两端分别安装有左滚动轴承和右滚动轴承，且所述龙门架的两端与两个轴承相对应的安装有左轴承座、左轴承端盖以及右轴承座和右轴承端盖；所述螺杆的一端外侧通过平键与步进电机相联接。

3.根据权利要求1所述的全方位轮对激光除锈装置，其特征在于：所述龙门架上位于所述螺杆的两侧分别设置有支撑光轴，所述螺母为长方体型，长方体内有两通孔，所述支撑光轴与两通孔间隙配合联接；所述螺母的底端安装有用于固定所述机械手的法兰盘。

4.根据权利要求3所述的全方位轮对激光除锈装置，其特征在于：所述机械手上的四个活动转臂包括顺次连接设置的连杆转臂、短连杆手臂、连杆手臂和末端连杆转臂，相邻两个转臂的连接处均设置有用于驱动后一转臂活动的步进电机，所述激光枪安装在所述末端连杆转臂上，所述连杆转臂的另一端通过安装座固定连接在所述螺母底端的所述法兰盘上。

5.根据权利要求1所述的全方位轮对激光除锈装置，其特征在于：所述滚动摩擦轮与电机采用链条传动，电机的输出端设置有主动链轮，所述滚动摩擦轮的输入端连接有从动链轮，链条与所述主动链轮和从动链轮传动连接。

6.根据权利要求1所述的全方位轮对激光除锈装置，其特征在于：所述滚动摩擦轮和被动滚轮分别放置在独立的移动台机架上，两个所述移动台机架见的距离可以根据轮对的直径进行调整。

7.根据权利要求1所述的全方位轮对激光除锈装置，其特征在于：还包括安全防护隔离板，所述安全防护隔离板围设在所述龙门架与轮对滚动台的外围。

8.根据权利要求1所述的全方位轮对激光除锈装置，其特征在于：所述控制系统的操作器安装在所述龙门架的立柱上。