CN112517446A - 面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及清洗设备，特别涉及一种面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备。包括胀缩变形清洗机构、检测机构、清洗机构库组件及移动机构，其中胀缩变形清洗机构和检测机构设置于清洗机构库组件上；移动机构用于拾取清洗机构库组件上的检测机构或胀缩变形清洗机构，检测机构用于对被清洗工件的内腔型面进行检测；胀缩变形清洗机构用于对被清洗工件的内腔型面进行清洗。本发明面向大型不规则内腔型面的全自动清洗动作，无需人工辅助，清洗质量佳，清洗效率高，工作安全可靠。

Description

面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备
技术领域
本发明涉及清洗设备，特别涉及一种面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备。
技术背景
航天发动机在试车点火过程中因燃烧的不充分会产生大量积碳等污染物附着在发动机侧壁，若不及时清除会对正式发射产生不利影响，因此按照生产流程需对发动机进行积碳清洗。对于以航天发动机为例的大型不规则内腔型面的积碳清洗一直以来都是以人工清洗为主导，人工清洗对操作安全、污染控制、清洗水平以及工作效率都存在着极大不足和缺陷。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备，以解决在对大型不规则内腔型面的积碳清洗的传统工作中存在的劳动强度大、存在工作安全隐患、不好控制污染、清洗不彻底以及工作效率不高等诸多问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备，包括胀缩变形清洗机构、检测机构、清洗机构库组件及移动机构，其中胀缩变形清洗机构和检测机构设置于清洗机构库组件上；所述移动机构用于拾取所述清洗机构库组件上的检测机构或所述胀缩变形清洗机构，所述检测机构用于对待清洗工件的内腔型面进行检测，并规划清洗路径；所述胀缩变形清洗机构用于对待清洗工件的内腔型面进行清洗。
所述胀缩变形清洗机构包括端洗清洗头、胀缩变形侧洗清组件、驱动固定架、直线驱动机构及母头端快换定位组件Ⅰ，其中直线驱动机构设置于驱动固定架上，并且输出端与胀缩变形侧洗清组件的一端连接，所述胀缩变形侧洗清组件的另一端与端洗清洗头连接；所述母头端快换定位组件Ⅰ设置于所述驱动固定架的端部。
所述胀缩变形侧洗清组件包括固定清洗连接盘、固定套、移动清洗连接盘、连接杆及多组侧洗清洗组件，其中固定套的两端分别与所述驱动固定架和所述固定清洗连接盘连接，所述移动清洗连接盘与所述固定套滑动连接，并且与所述直线驱动机构的输出端连接；
多组所述侧洗清洗组件沿周向设置于所述固定套的外侧，各所述侧洗清洗组件的两端通过连接杆分别与所述移动清洗连接盘和所述固定清洗连接盘铰接。
所述侧洗清洗组件包括平行设置的侧洗清洗头和侧洗清洗刮板，所述侧洗清洗头和所述侧洗清洗刮板的一端通过两个所述连接杆与所述固定清洗连接盘铰接，另一端通过另外两个所述连接杆与所述移动清洗连接盘铰接。
所述端洗清洗头通过端洗清洗头连接架与所述固定清洗连接盘连接。
所述直线驱动机构为驱动电缸，所述驱动电缸的输出端通过驱动轴与所述移动清洗连接盘连接。
所述检测机构包括激光传感器、激光传感器定位安装板、激光传感器连接架及母头端快换定位组件Ⅱ，其中激光传感器设置于激光传感器定位安装板上，所述激光传感器连接架的一端与所述激光传感器定位安装板连接，另一端与母头端快换定位组件Ⅱ连接。
所述清洗机构库组件包括主体支架及设置于主体支架顶部的胀缩变形清洗机构定位板和检测机构定位板；所述胀缩变形清洗机构定位于所述胀缩变形清洗机构定位板上；所述检测机构定位于所述检测机构定位板上。
所述主体支架的底部设有用于调整高度的调平脚板。
所述移动机构包括AGV车及设置于所述AGV车上的六自由度机器人，所述六自由度机器人的执行末端设有公头端快换定位组件。
本发明的优点及有益效果是：本发明对大型不规则内腔型面的积碳清洗过程中，通过对于内腔型面的的检测，规划出清洗路径及轨迹，以此为基础通过胀缩变形清洗机构的形态变换满足不同截面尺寸的通过性以及对应清洗要求。本发明面向大型不规则内腔型面的全自动清洗动作，无需人工辅助，清洗质量佳，清洗效率高，工作安全可靠。
本发明成本低，充分优化结构设计，在实现所需功能的前提下无任何冗余结构，因此本发明结构简单；
本发明通过检测检测机构实现对待清洗内腔的多截面的检测，为自动清洗提供基础；通过移动机构实现对清洗机构的路径及轨迹带动；通过清洗机构实现对于待清洗内腔的清洗工作。
附图说明
图1为本发明面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备的结构示意图；
图2为本发明中胀缩变形清洗机构的主视图；
图3为本发明中胀缩变形清洗机构的剖视图；
图4为本发明中检测机构的等轴测视图；
图5为本发明中胀缩变形清洗机构、检测机构在清洗库组件上的整体等轴测视图；
图6为本发明中清洗机构库组件的等轴测视图；
图7为本发明中移动机构轴测视图。
图中：1为胀缩变形清洗机构，2为检测机构，3为清洗机构库组件，4为移动机构，5为端洗清洗头，6为端洗清洗头连接架，7为固定清洗连接盘，8为固定套，9为移动清洗连接盘，10为连接杆，11为侧洗清洗头，12为侧洗清洗刮板，13为固定基础法兰，14为驱动轴，15为驱动固定架，16为驱动电缸，17为过渡连接法兰，18为母头端快换定位组件Ⅰ，19为激光传感器，20为激光传感器定位安装板，21为激光传感器连接架，22为母头端快换定位组件Ⅱ，23为胀缩变形清洗机构定位板，24为检测机构定位板，25为主体支架，26为调平脚板，27为六自由度机器人，28为机器人安装座，29为AGV车，30为公头端快换定位组件，A为待清洗工件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备，包括胀缩变形清洗机构1、检测机构2、清洗机构库组件3及移动机构4，其中胀缩变形清洗机构1和检测机构2设置于清洗机构库组件3上；移动机构4用于拾取清洗机构库组件3上的检测机构2或胀缩变形清洗机构1，检测机构2用于对待清洗工件A的内腔型面进行检测，并规划清洗路径；胀缩变形清洗机构1根据规划清洗路径对待清洗工件A的内腔型面进行清洗。
如图2-3所示，本发明的实施例中，胀缩变形清洗机构1包括端洗清洗头5、胀缩变形侧洗清组件、驱动固定架15、直线驱动机构及母头端快换定位组件Ⅰ18，其中直线驱动机构设置于驱动固定架15上，并且输出端与胀缩变形侧洗清组件的一端连接，胀缩变形侧洗清组件的另一端与端洗清洗头5连接；母头端快换定位组件Ⅰ18设置于驱动固定架15的端部。具体地，母头端快换定位组件Ⅰ18通过螺栓及定位销安装于过渡连接法兰17上后，通过螺栓连接于驱动固定架15上。
本发明的实施例中，胀缩变形侧洗清组件包括固定清洗连接盘7、固定套8、移动清洗连接盘9、连接杆10及多组侧洗清洗组件，其中固定套8的一端与驱动固定架15的端部设有的固定基础法兰13连接，另一端与固定清洗连接盘7连接。移动清洗连接盘9与固定套8沿轴向滑动地连接，直线驱动机构的输出端与移动清洗连接盘9连接，用于驱动移动清洗连接盘9沿轴向移动；多组侧洗清洗组件沿周向设置于固定套8的外侧，各侧洗清洗组件的两端通过连接杆10分别与移动清洗连接盘9和固定清洗连接盘7铰接。具体地，侧洗清洗组件包括平行设置的侧洗清洗头11和侧洗清洗刮板12，侧洗清洗头11和侧洗清洗刮板12沿轴向设置，并且一端通过两个连接杆10与固定清洗连接盘7铰接，侧洗清洗头11和侧洗清洗刮板12的另一端通过另外两个连接杆10与移动清洗连接盘9铰接。
进一步地，端洗清洗头5通过端洗清洗头连接架6与固定清洗连接盘7连接，端洗清洗头5径向设置，用于清洗端面。
本实施例中，直线驱动机构为驱动电缸16，驱动电缸16的输出端与驱动轴14的一端连接，驱动轴14的另一端穿过固定套8与移动清洗连接盘9连接。驱动电缸16驱动移动清洗连接盘9沿轴向移动，移动清洗连接盘9通过连接杆10带动侧洗清洗头11和侧洗清洗刮板12运动，从而改变侧洗清洗组件的直径，以适应不同内径的腔体。
如图4所示，本发明的实施例中，检测机构2包括激光传感器19、激光传感器定位安装板20、激光传感器连接架21及母头端快换定位组件Ⅱ22，其中激光传感器19设置于激光传感器定位安装板20上，激光传感器连接架21的一端与激光传感器定位安装板20连接，另一端与母头端快换定位组件Ⅱ22连接。本实施例中，激光传感器定位安装板20上沿周向设有多个激光传感器19，以便多点测量待清洗工件A的内腔型面。
如图5-6所示，本发明的实施例中，清洗机构库组件3包括主体支架25及设置于主体支架25顶部的胀缩变形清洗机构定位板23和检测机构定位板24；胀缩变形清洗机构1定位于胀缩变形清洗机构定位板23上；检测机构2定位于检测机构定位板24上。
进一步地，主体支架25的底部设有用于调整高度的调平脚板26，通过螺母旋拧调平脚板26上的螺杆，进行调平及紧固。
如图7所示，本发明的实施例中，移动机构4包括AGV车29及设置于AGV车29上的六自由度机器人27，六自由度机器人27的执行末端设有公头端快换定位组件30。具体地，六自由度机器人27通过螺栓及定位销安装在机器人安装座28上，而后整体通过螺栓及定位销安装固定于AGV车29上，公头端快换定位组件30通过螺栓及定位销安装在六自由度机器人27的第六轴端法兰上。公头端快换定位组件30可与胀缩变形清洗机构1端部的母头端快换定位组件Ⅰ18实现快速对接和分离；或者公头端快换定位组件30可与检测机构2端部的母头端快换定位组件Ⅱ22实现快速对接和分离。
本发明提供的一种面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备的动作过程如下：
待清洗工件A定位完毕，移动机构4中的六自由度机器人27第六轴连接检测机构2，在AGV车29的引领下移动至检测位置；
在六自由度机器人27的动作下，检测机构2检测待清洗工件A的内腔，并且在AGV车29和六自由度机器人27的联动下检测完所有待清洗腔体内型面，并计算出轴线，且根据计算出的轴线规划清洗路径；
AGV车29带动六自由度机器人27移动至清洗机构库组件3的位置进行切换工装；
六自由度机器人27的各轴运动将第六轴连接的检测机构2切换为胀缩变形清洗机构1；
AGV车29移动至工作位置，六自由度机器人27移动，调整姿态，使胀缩变形清洗机构1深入待清洗工件A的内型腔；
驱动电缸16带动驱动轴14向后运动，使移动清洗连接盘9向后运动，达到控制侧洗清洗头11及侧洗清洗刮板12收放的目的，即改变胀缩变形清洗机构1的整体直径，使其可以涨缩，从而进入直径较小的区间；
在AGV车29及六自由度机器人27的联动配合下，六自由度机器人27的第六轴往复转动，根据规划的清洗路线使侧洗清洗刮板12及侧洗清洗头11分别对待清洗面进行清洗；
清洗完毕后，在AGV车29带动上面各机构部分返回至清洗机构库组件3的位置切换工装为检测机构2，准备下次清洗工作。
本发明提供的一种面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备，用于实现航天发动机等具有大端口开放，大型变截面内腔式发动机在试验、使用后内腔型面上积碳的全自动清洗工作。该设备通过自动检测待清洗面规划清洗路径，通过自动胀缩清洗头的变形完成不同截面处的清洗工作，可实现全部动作自动化，清洗彻底、工作效率高、安全可靠。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备，其特征在于，包括胀缩变形清洗机构(1)、检测机构(2)、清洗机构库组件(3)及移动机构(4)，其中胀缩变形清洗机构(1)和检测机构(2)设置于清洗机构库组件(3)上；所述移动机构(4)用于拾取所述清洗机构库组件(3)上的检测机构(2)或所述胀缩变形清洗机构(1)，所述检测机构(2)用于对待清洗工件(A)的内腔型面进行检测，并规划清洗路径；所述胀缩变形清洗机构(1)用于对待清洗工件(A)的内腔型面进行清洗。
2.根据权利要求1所述的面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备，其特征在于，所述胀缩变形清洗机构(1)包括端洗清洗头(5)、胀缩变形侧洗清组件、驱动固定架(15)、直线驱动机构及母头端快换定位组件Ⅰ(18)，其中直线驱动机构设置于驱动固定架(15)上，并且输出端与胀缩变形侧洗清组件的一端连接，所述胀缩变形侧洗清组件的另一端与端洗清洗头(5)连接；所述母头端快换定位组件Ⅰ(18)设置于所述驱动固定架(15)的端部。
3.根据权利要求2所述的面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备，其特征在于，所述胀缩变形侧洗清组件包括固定清洗连接盘(7)、固定套(8)、移动清洗连接盘(9)、连接杆(10)及多组侧洗清洗组件，其中固定套(8)的两端分别与所述驱动固定架(15)和所述固定清洗连接盘(7)连接，所述移动清洗连接盘(9)与所述固定套(8)滑动连接，并且与所述直线驱动机构的输出端连接；
多组所述侧洗清洗组件沿周向设置于所述固定套(8)的外侧，各所述侧洗清洗组件的两端通过连接杆(10)分别与所述移动清洗连接盘(9)和所述固定清洗连接盘(7)铰接。
4.根据权利要求3所述的面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备，其特征在于，所述侧洗清洗组件包括平行设置的侧洗清洗头(11)和侧洗清洗刮板(12)，所述侧洗清洗头(11)和所述侧洗清洗刮板(12)的一端通过两个所述连接杆(10)与所述固定清洗连接盘(7)铰接，另一端通过另外两个所述连接杆(10)与所述移动清洗连接盘(9)铰接。
5.根据权利要求4所述的面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备，其特征在于，所述端洗清洗头(5)通过端洗清洗头连接架(6)与所述固定清洗连接盘(7)连接。
6.根据权利要求3所述的面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备，其特征在于，所述直线驱动机构为驱动电缸(16)，所述驱动电缸(16)的输出端通过驱动轴(14)与所述移动清洗连接盘(9)连接。
7.根据权利要求1所述的面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备，其特征在于，所述检测机构(2)包括激光传感器(19)、激光传感器定位安装板(20)、激光传感器连接架(21)及母头端快换定位组件Ⅱ(22)，其中激光传感器(19)设置于激光传感器定位安装板(20)上，所述激光传感器连接架(21)的一端与所述激光传感器定位安装板(20)连接，另一端与母头端快换定位组件Ⅱ(22)连接。
8.根据权利要求1所述的面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备，其特征在于，所述清洗机构库组件(3)包括主体支架(25)及设置于主体支架(25)顶部的胀缩变形清洗机构定位板(23)和检测机构定位板(24)；所述胀缩变形清洗机构(1)定位于所述胀缩变形清洗机构定位板(23)上；所述检测机构(2)定位于所述检测机构定位板(24)上。
9.根据权利要求8所述的面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备，其特征在于，所述主体支架(25)的底部设有用于调整高度的调平脚板(26)。
10.根据权利要求1所述的面向大型不规则内腔型面的全自动积碳清洗设备，其特征在于，所述移动机构(4)包括AGV车(29)及设置于所述AGV车(29)上的六自由度机器人(27)，所述六自由度机器人(27)的执行末端设有公头端快换定位组件(30)。
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