CN110201933B - 一种适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，包括机体模块、检测控制模块、清洗脱水模块、装夹模块、清洗头和循环模块。其中机体模块作为清洗机的结构基础，检测控制模块用于检测与控制整个清洗机系统，清洗脱水模块用于实现对清洗头的清洁，装夹模块用于清洗头的快速装夹，循环模块用于洗涤剂的供给与回收。本发明整体结构紧凑、自动化程度高，可自动调节擦洗速度与次数，方便机器人的对清洗头的自动化抓取，实现对清洗头的快速清洗，进而实现工业擦洗线的自动化，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于工业机器人辅助领域，特别是涉及一种适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机。
背景技术
在工业大型产品擦洗线，需要对加工后的大型机械表面进行擦洗清洁，而传统擦洗方式采用人工手持清洗头进行擦洗，擦洗完后的清洗头采用人工清洗，整体生产效率低，工人劳动强度大，清洗场合使用的清洗剂对人体存在伤害。现有技术已实现采用工业机器人末端夹持清洗头连续擦洗大型机械表面的工作，清洗头使用量大，清洗工作量也大，因此需要一种能够与工业机器人末端配套使用的清洗装置来对使用过的清洗头进行自动清洗，以提高工作效率。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机用于实现对工业机器人末端清洗头的自动清洗工作，进而有助于实现工业擦洗线的自动化，提高工作效率。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，包括机体模块、检测控制模块、清洗脱水模块、装夹模块以及循环模块；清洗脱水模块包括清洗部和驱动清洗部工作的驱动部，清洗部和驱动部连接；机体模块的上端设有能够安放清洗头的清洗凹槽，清洗脱水模块的清洗部设置于清洗凹槽中，所述清洗部用于对清洗头进行清洗；装夹模块设置于机体模块的上端，装夹模块用于清洗头在清洗凹槽进行清洗时压紧清洗头；循环模块安装于机体模块，循环模块用于对清洗凹槽进行供液以及排废液；检测控制模块安装于机体模块，检测控制模块与清洗脱水模块的驱动部以及循环模块连接，检测控制模块能够检测通过循环模块排出的清洗液废液的清洁程度并根据清洗液废液的清洁程度控制所述驱动部以及循环模块工作。
所述机体模块包括作为基体的机体壳，机体壳的上端设有上层支撑板，机体壳的中层设有中间支撑板，上层支撑板的上端固连有上盖板；所述清洗凹槽开设于上层支撑板的表面，上盖板上在清洗凹槽的上方开设有供清洗头穿过的通孔，上层支撑板上在清洗凹槽的底部开设有供液孔和废液孔，循环模块与供液孔和废液孔相连；清洗脱水模块的驱动部、检测控制模块和循环模块设置于中间支撑板上；循环模块连接有洗涤剂箱和废液箱，洗涤剂箱和废液箱设置于机体壳的底板与中间支撑板之间。
清洗凹槽的底部倾斜，供液孔和废液孔开设于清洗凹槽底部较低的一侧。
上层支撑板在清洗凹槽的周围开设有减重凹槽。
机体壳的底板上设置有用于对洗涤剂箱与废液箱进行限位的十字肋板。
机体壳的一侧通过合页连接有门板，门板上设有把手和用于观察循环模块的观察窗。
上盖板上开设的供清洗头穿过的通孔为阶梯孔，阶梯孔的台阶面上设有一圈密封圈。
检测控制模块包括控制器和浊度检测传感器，浊度检测传感器用于检测清洗液废液的清洁程度，清洗脱水模块的驱动部、浊度检测传感器以及循环模块与控制器连接。
清洗脱水模块包含电机驱动器、电机、电机转盘和搓板，电机驱动器、电机和电机转盘作为清洗脱水模块的驱动部，搓板作为清洗脱水模块清洗部，电机驱动器与检测控制模块连接，电机与电机驱动器连接，电机固定安装于机体模块上；搓板设置于清洗凹槽内，搓板与清洗凹槽之间通过导轨连接，搓板能够沿导轨做直线往复运动，电机转盘上设有圆柱，搓板上设有与所述圆柱适配的直线凹槽，所述圆柱与直线凹槽之间形成移动副，所述直线凹槽与导轨垂直。
装夹模块包括旋转下压气缸和气缸压杆，旋转下压气缸安装于机体模块1的上端，气缸压杆的一端与旋转下压气缸连接，另一端能够在清洗头在清洗凹槽进行清洗时压紧清洗头；旋转下压气缸与检测控制模块连接，检测控制模块能够控制旋转下压气缸进行动作。
循环模块包括回流管、出液管和水泵，回流管的一端与清洗凹槽连通且回流管的该端连接有过滤罩，回流管上还设有控制通断的电磁阀，电磁阀与检测控制模块连接，检测控制模块能够检测回流管中清洗液废液的清洁程度；出液管一端与清洗凹槽连通，出液管上还连接有水泵，水泵与检测控制模块连接。
本发明具有如下有益效果：
本发明的适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机利用清洗脱水模块的清洗部能够实现对清洗头进行清洗以及脱水，在使用时，将待清洗的清洗头放入机体模块上的清洗凹槽中，并利用装夹模块将清洗头压紧，之后清洗部即可对清洗头进行清洗；清洗过程中，通过循环模块向清洗槽中提供干净的清洗液以供清洗以及将清洗产生的清洗液废液进行排出；检测控制模块能够检测通过循环模块排出的清洗液废液的清洁程度并根据清洗液废液的清洁程度控制所述驱动部以及循环模块工作，当清洗液废液的清洁程度达标后，检测控制模块控制循环模块停止供清洗液，并继续使清洗部工作对清洗头进行脱水，脱水结束后装夹模块解除对清洗头的压紧，清洗头可被从清洗凹槽处转移走；综上所述，本发明的适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机可实现清洗头的清洗与脱水功能集成化、自动化、清洁效率高，整体自动化程度高，提高工作效率，节省人力。
进一步的，上层支撑板在清洗凹槽的周围开设有减重凹槽，减重凹槽能够减轻机体壳的重量以及用于储存溢出的洗涤剂。
进一步的，阶梯孔的台阶面上设有一圈密封圈，密封圈起到在清洗清洗头过程中对清洗头的密封作用，防止清洗过程清洗剂的飞溅。
进一步的，清洗脱水模中电机转盘随电机的输出轴转动，电机转盘转动过程中，电机转盘上的圆柱驱动搓板做沿着导轨的线往复直线运动，使得搓板对清洗头进行来回搓洗以及脱水，清洗及脱水效率较高，该清洗脱水模块没有中间传动件，使得结构紧凑简单。
附图说明
图1为本发明所述适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机安放清洗头后的结构示意图；
图2为本发明所述适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机的整体结构示意图；
图3为本发明所述适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机的整体结构示意图；
图4为本发明所述适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机的机体模块示意图；
图5为本发明所述适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机的机体壳分区示意图；
图6为本发明所述适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机的上层右侧底部(图5所示方位)局部示意图；
图7为本发明所述适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机的检测控制模块示意图；
图8为本发明所述适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机的清洗脱水模块安装部的示意图；
图9为本发明所述适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机的装夹模块安装部的示意图；
图10为与本发明所述适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机适配的清洗头示意图；
图11为本发明所述适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机适配的清洗头被机器人末端夹持的示意图；
图12为本发明所述适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机的循环模块示意图。
图中：1为机体模块，101为机体壳，102为中间支撑板，103为上盖板，104为密封圈，105为右门板，106为把手，107为观察窗，108为合页，109为清洗凹槽，110为上层，111为中层，112为下层，113为减重凹槽，114为废液孔，115供液孔，116-第一凹槽，117为上层支撑板；2为检测控制模块，201为控制器，202为浊度检测传感器；3为清洗脱水模块，301为电机驱动器，302为电机，303为电机转盘，304为搓板，305为直线导轨；4为装夹模块，401为橡胶压头，402为气缸压杆，403为旋转下压气缸；5为清洗头，501为气缸压紧面，502为机器人夹紧面；6为循环模块，601为回流管，602为出液管，603为洗涤剂箱，604为洗涤剂箱盖，605为过滤罩，606为水泵，607为电磁阀，608为废液箱盖，609为废液箱，7为机器人。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细的说明，以使本发明的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见图1，本发明适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，其工作时通过装夹模块4压紧清洗头后，与其接触的搓板304做直线往复运动实现对擦头的清洁。
参见图2，本发明适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，其整体外观紧凑，通过右侧的观察窗107可观察内部循环模块6工作情况，右门板105开启后可更换洗涤剂和过滤网并倾倒废液。
参见图3，本发明适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，包括机体模块1、检测控制模块2、清洗脱水模块3、装夹模块4和循环模块6。
参见图4，机体模块1以机体壳101为基体；中间支撑板102安装于机体壳101中层；上盖板103固连于机体壳101上层；为满足清洗剂的更换与废液的倾倒，机体壳右侧设置有右门板105；观察窗107安装于右门板105，用于观察循环模块6；上盖板103上开有“一字”矩形孔与阶梯矩形孔；“一字”矩形孔用于容纳清洗头5的左侧突出部分；阶梯矩形孔设置有倒角，方便机器人将清洗头5放入清洗机；阶梯孔的台阶面还设置有密封圈104，当清洗头5装夹于工作区时，用于防止清洗过程清洗剂的飞溅；
参见图5，机体壳101采用三层式结构，分为上层、中层、下层；上层用于清洗与脱水，其中左侧凹槽用于安装清洗驱动装置，右侧清洗槽具有向右的斜度可保证废液回流入废液箱609，且右侧清洗槽底部设置有供液孔115和废液孔114，废液孔114下部凸缘部分设置有外螺纹；上层还设置有减重凹槽113，减重凹槽113用于减轻机体壳101与储存溢出的洗涤剂；中层用于安装电气设备与液体循环装置；下层设置有十字肋板用于卡住洗涤剂箱603与废液箱609，防止其跑动。
参见图6，机体壳101上层右清洗槽底部设置有废液孔114和供液孔115；
参见图7，控制器201安装于102中间支撑板，浊度检测传感器安202装于回流管601上，用于检测回流废液的污浊度，进而调节清洗次数与力度。
参见图8，电机驱动器301安装于中间支撑板102上，电机302安装于机体壳101的上层左凹槽底部，且与电机转盘303固连，用于驱动清洗脱水装置；两条直线导轨305固定于机体壳101上层的右清洗槽底部，且与清洗槽的长边平行；搓板304安装于直线导轨305上形成移动副，同时搓板304左侧底面的直口槽与电机转盘303上的圆柱组成滑槽机构，整体形成曲柄滑块机构，实现搓板304在直线导轨305上的往复直线运动，进而完成对清洗头5的搓洗与挤压脱水工作。
参见图9，旋转下压气缸403与上盖板104固连；气缸压杆402与旋转下压气缸403连接，且其长度可满足橡胶压头401能压住清洗头5的气缸压紧面，进而保证机器人将清洗头5放置在清洗工作区后，装夹模块4旋转下压夹紧清洗头5。
参见图10是与本适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机配套的清洗头，其“T”型结构由气缸压紧面和机器人夹紧面，装夹模块4压紧清洗头5时，气缸压杆402压在气缸压紧面501上。
参见图11，是机器人末端通过夹紧机构，夹持清洗头的示意。
参见图12，用于过滤废液杂质的过滤罩605，其中加工有内螺纹可与机体壳101的废液孔连接，方便过滤罩605取下清洁；回流管601一端与过滤罩605出孔连接，另一端插入废液箱609的回收孔，通过用于控制回流管601的通断的电磁阀607导通连接；出液管602一端接入机体壳101的供液孔，另一端插入洗涤剂箱603出液孔，出液管602中间通过安装于中间支撑板102上的水泵606连接；洗涤剂箱603与废液箱609安放于机体壳101下层。
实施例
本发明的适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，机体模块1包括作为基体的机体壳101，机体壳101的上端设有上层支撑板117，机体壳101的中层设有中间支撑板102，上层支撑板117的上端固连有上盖板103；上层支撑板117的表面开设有相邻的清洗凹槽109和第一凹槽116，上盖板103上在清洗凹槽109的上方开设有供清洗头5穿过的通孔，上层支撑板117上在清洗凹槽109的底部开设有供液孔115和废液孔114；洗涤剂箱603和废液箱609设置于机体壳101的底板与中间支撑板102之间。清洗凹槽109的底部倾斜，供液孔115和废液孔114开设于清洗凹槽109底部较低的一侧。上层支撑板117在清洗凹槽109的周围开设有减重凹槽113；机体壳101的底板上设置有用于对洗涤剂箱603与废液箱609进行限位的十字肋板。机体壳101的一侧通过合页108连接有门板105，门板105上设有把手106和用于观察循环模块6的观察窗107。上盖板103上开设的供清洗头5穿过的通孔为阶梯孔，阶梯孔的台阶面上设有一圈密封圈104。检测控制模块2包括控制器201和浊度检测传感器202，浊度检测传感器202用于检测清洗液废液的清洁程度。清洗脱水模块3包含电机驱动器301、电机302、电机转盘303和搓板304，电机驱动器301与控制器201连接，电机302与电机驱动器301连接，电机302固定安装于中间支撑板302上；搓板304设置于清洗凹槽109内，搓板304与清洗凹槽109之间通过导轨305连接，搓板304能够沿导轨305做直线往复运动，电机转盘303设置于第一凹槽116中，电机输出轴贯穿上层支撑板117与电机转盘303同轴连接；电机转盘303上设有圆柱，搓板304上设有与所述圆柱适配的直线凹槽，所述圆柱与直线凹槽之间形成移动副，所述直线凹槽与导轨305垂直。装夹模块4包括旋转下压气缸403和气缸压杆402，旋转下压气缸403安装于机体壳101的上端，气缸压杆402的一端与旋转下压气缸403连接，另一端能够在清洗头5在清洗凹槽109进行清洗时压紧清洗头5且该端的端部设有橡胶压头401；旋转下压气缸403与控制器201连接，检测控制模块2能够控制旋转下压气缸403进行动作。循环模块6包括回流管601、出液管602、过滤罩605和水泵606，过滤罩605通过螺纹连接的方式安装于废液孔114的出口，回流管601的一端与过滤罩605的出口连接，回流管601的另一端与废液箱609连接，回流管601上还设有控制通断的电磁阀607，电磁阀607与控制器连接，流管601与浊度检测传感器202接触部位为透明管，保证浊度检测传感器202的可靠工作，使得浊度检测传感器202能够检测回流管601中清洗液废液的清洁程度，进而反馈控制清洗头5的清洗次数；出液管602一端与供液孔115连接，出液管602的另一端与水泵606出口连接，水泵606入口与洗涤剂箱603连接，水泵606与控制器201连接，并由控制器控制动作。
本发明的具体工作过程为：
工业机器人将清洗头放入本发明的适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机的清洗凹槽109后，装夹模块4将清洗头5压紧，关闭电磁阀607，水泵606工作，将洗涤剂从洗涤剂箱603泵入机体壳101的清洗凹槽109中，电机302启动，带动搓板304往复移动，对清洗头5进行反复搓洗，按预先设定搓洗完一套流程后，电磁阀607打开，将污水排入废液箱609，同时浊度检测传感器202检测污水浊度并将浊度信息反馈给控制器201，控制器201根据该清洗液废液的清洁程度调节搓板304的工作速度与清洗次数，清洁完毕后，打开电磁阀，调节搓板304慢速搓挤清洗头，实现清洗头的脱水工作，脱水完成后装夹模块4松开清洗头，工业机器人将清洗头夹持起。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。
本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，其特征在于，包括机体模块(1)、检测控制模块(2)、清洗脱水模块(3)、装夹模块(4)以及循环模块(6)；清洗脱水模块(3)包括清洗部和驱动清洗部工作的驱动部，清洗部和驱动部连接；机体模块(1)的上端设有能够安放清洗头(5)的清洗凹槽(109)，清洗脱水模块(3)的清洗部设置于清洗凹槽(109)中，所述清洗部用于对清洗头(5)进行清洗；装夹模块(4)设置于机体模块(1)的上端，装夹模块(4)用于清洗头(5)在清洗凹槽(109)进行清洗时压紧清洗头(5)；循环模块(6)安装于机体模块(1)，循环模块(6)用于对清洗凹槽(109)进行供液以及排废液；检测控制模块(2)安装于机体模块(1)，检测控制模块(2)与清洗脱水模块的驱动部以及循环模块(6)连接，检测控制模块(2)能够检测通过循环模块(6)排出的清洗液废液的清洁程度并根据清洗液废液的清洁程度控制所述驱动部以及循环模块(6)工作；
清洗脱水模块(3)包含电机驱动器(301)、电机(302)、电机转盘(303)和搓板(304)，电机驱动器(301)与检测控制模块(2)连接，电机(302)与电机驱动器(301)连接，电机(302)固定安装于机体模块(1)上；搓板(304)设置于清洗凹槽(109)内，搓板(304)与清洗凹槽(109)之间通过导轨(305)连接，搓板(304)能够沿导轨(305)做直线往复运动，电机转盘(303)上设有圆柱，搓板(304)上设有与所述圆柱适配的直线凹槽，所述圆柱与直线凹槽之间形成移动副，所述直线凹槽与导轨(305)垂直。
2.根据权利要求1所述的一种适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，其特征在于，所述机体模块(1)包括作为基体的机体壳(101)，机体壳(101)的上端设有上层支撑板(117)，机体壳(101)的中层设有中间支撑板(102)，上层支撑板(117)的上端固连有上盖板(103)；所述清洗凹槽(109)开设于上层支撑板(117)的表面，上盖板(103)上在清洗凹槽(109)的上方开设有供清洗头(5)穿过的通孔，上层支撑板(117)上在清洗凹槽(109)的底部开设有供液孔(115)和废液孔(114)，循环模块(6)与供液孔(115)和废液孔(114)相连；清洗脱水模块(3)的驱动部、检测控制模块(2)和循环模块(6)设置于中间支撑板(102)上；循环模块(6)连接有洗涤剂箱(603)和废液箱(609)，洗涤剂箱(603)和废液箱(609)设置于机体壳(101)的底板与中间支撑板(102)之间。
3.根据权利要求2所述的一种适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，其特征在于，清洗凹槽(109)的底部倾斜，供液孔(115)和废液孔(114)开设于清洗凹槽(109)底部较低的一侧。
4.根据权利要求2所述的一种适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，其特征在于，上层支撑板(117)在清洗凹槽(109)的周围开设有减重凹槽(113)；机体壳(101)的底板上设置有用于对洗涤剂箱(603)与废液箱(609)进行限位的十字肋板。
5.根据权利要求2所述的一种适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，其特征在于，机体壳(101)的一侧通过合页(108)连接有门板(105)，门板(105)上设有把手(106)和用于观察循环模块(6)的观察窗(107)。
6.根据权利要求2所述的一种适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，其特征在于，上盖板(103)上开设的供清洗头(5)穿过的通孔为阶梯孔，阶梯孔的台阶面上设有一圈密封圈(104)，用于防止清洗时清洗剂的溢出。
7.根据权利要求1所述的一种适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，其特征在于，检测控制模块(2)包括控制器(201)和浊度检测传感器(202)，浊度检测传感器(202)用于检测清洗液废液的清洁程度，清洗脱水模块的驱动部、浊度检测传感器(202)以及循环模块(6)与控制器(201)连接。
8.根据权利要求1所述的一种适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，其特征在于，装夹模块(4)包括旋转下压气缸(403)和气缸压杆(402)，旋转下压气缸(403)安装于机体模块(1)的上端，气缸压杆(402)的一端与旋转下压气缸(403)连接，另一端能够在清洗头(5)在清洗凹槽(109)进行清洗时压紧清洗头(5)；旋转下压气缸(403)与检测控制模块(2)连接，检测控制模块(2)能够控制旋转下压气缸(403)进行动作。
9.根据权利要求1所述的一种适用于机器人自动抓取清洗头的全自动清洗机，其特征在于，循环模块(6)包括回流管(601)、出液管(602)和水泵(606)，回流管(601)的一端与清洗凹槽(109)连通且回流管(601)的该端连接有过滤罩(605)，回流管(601)上还设有控制通断的电磁阀(607)，电磁阀(607)与检测控制模块(2)连接，检测控制模块(2)能够检测回流管(601)中清洗液废液的清洁程度；出液管(602)一端与清洗凹槽(109)连通，出液管(602)上还连接有水泵(606)，水泵(606)与检测控制模块(2)连接。
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