CN113353031A - 机车清洗机械设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人领域，尤其是机车清洗机械设备，包括清洗装置、分别配合清洗装置的升降装置和水平移动装置，所述升降装置包括升降支架、垂直设置于升降支架的第一导轨、配合第一导轨的升降平台和驱动升降平台运动的第一驱动机构；所述水平移动装置包括设置于升降支架下端的移动平台、设置于移动平台下端的底座和驱动移动平台运动的第二驱动机构，所述底座水平设有配合移动平台的第二导轨；所述清洗装置包括设置于升降平台上端的6轴机械手和配合6轴机械手的清洗刷，配合所述第一驱动机构、第二驱动机构和6轴机械手设有控制器。本发明目的在于提高整个机车的清洗效率。

Description

机车清洗机械设备

技术领域

本发明属于机器人领域，更具体的说，涉及机车清洗机械设备。

背景技术

在当前铁道机车清洗线中都是长滚刷清洗机，利用长滚刷的外圆柱面对高铁曲面外壳进行清洗，存在着滚刷附着力不均匀的现象。其清洗范围只适用于大平面清洗，而对于现代机车曲面前脸的清洗会出现局部清洗不到位的现象。尤其是对于机车窗玻璃周边凹陷槽处和车门处，存在漏洗，洗不到的现象。

在现代工业控制中，机械手的应用越来越普遍，且机械手的造价也随之降低。这就促进了机械手更广泛范围的应用。而高铁机车外形尺寸较大，一般的机械手工作范围都达不到机车清洗范围的要求。

一般6轴机器人具有6个可以相对转动的关节组成，相对转动的关节称为“轴”。每个轴由对应的轴座和轴臂组成，每个轴的旋转运动由电机和减速机驱动实现。轴臂的总长构成机器人的臂展长度，轴臂相对轴座的旋转角度构成机器人的活动范围。机械手的臂展和转动角在各个机械手厂家都已经是标准化了的，而依照当前标准化的机械手是不适应于高铁清洗机的清洗范围需求的。

因此，研究一台自动化程度高、智能化、适用于机车大工作范围和复杂曲面的，并通过选择预先存储的程序就能适应各种机车的外形，并将机车门等局部凹陷处同时清洗干净的机械手尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于解决现有存在的不足，提供了机车清洗机械设备，提高整个机车的清洗效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：机车清洗机械设备，包括清洗装置、分别配合清洗装置的升降装置和水平移动装置，所述升降装置包括升降支架、垂直设置于升降支架的第一导轨、配合第一导轨的升降平台和驱动升降平台运动的第一驱动机构；所述水平移动装置包括设置于升降支架下端的移动平台、设置于移动平台下端的底座和驱动移动平台运动的第二驱动机构，所述底座水平设有配合移动平台的第二导轨；所述清洗装置包括设置于升降平台上端的6轴机械手和配合6轴机械手的清洗刷，配合所述第一驱动机构、第二驱动机构和6轴机械手设有控制器。

作为优选，所述6轴机械手包括固定于升降平台上的轴座、可转动设置于轴座上端的第一轴臂、可转动连接于第一轴臂的第二轴臂、可转动连接于第二轴臂的第三轴臂、可旋转连接于第三轴臂的第四轴臂、可旋转连接于第四轴臂的第五轴臂和可旋转连接于第五轴臂的法兰，所述清洗刷与法兰联接设置。

作为优选，所述第一轴臂的腔体内设有第一电机，所述轴座的腔体内设有第一减速机，所述第一电机的输出端连接第一减速机的输入端，所述第一减速机的输出端固定连接于第一轴臂。

作为优选，所述第一轴臂的腔体内设有第二电机和第二减速机，所述第二电机的输出端连接第二减速机的输入端，所述第二减速机的输出端固定连接于第二轴臂的下侧面。

作为优选，所述第三轴臂包括设置于第二轴臂上侧面的机箱和连接于机箱的延长臂，所述机箱的腔体内设有第三电机，所述第二轴臂的腔体内设有第三减速机，所述第三电机的输出端连接于第三减速机的输入端，所述第三减速机的输出端固定连接于机箱。

作为优选，所述机箱内分别设有第四电机、第五电机和第六电机，所述第四电机输出端与第四轴臂间设有第一传动机构，所述第四轴臂与延长臂通过轴承组件联接设置；所述第五电机输出端与第五轴臂间设有第二传动机构，所述第五轴臂与第四轴臂通过轴承组件联接设置；所述第六电机输出端与法兰间设有第三传动机构，所述法兰与第五轴臂通过轴承组件联接设置。

作为优选，所述清洗刷为圆盘形毛刷，所述圆盘形毛刷内设有清洗液导管，所述法兰的腔体内设置第七电机，所述第七电机的输出端固定连接于圆盘形毛刷。

作为优选，所述第一驱动机构包括设置于升降支架上驱动升降平台的第一伺服电机和第一减速机，配合升降平台设有配重铁。

作为优选，所述第二驱动机构包括设置于底座上驱动移动平台的第二伺服电机和第二减速机，，配合移动平台设有随动坦克链。

作为优选，所述升降支架上端设有电连接于控制器的警示灯，所述警示灯设有声音警报器。

本发明的有益效果是：本发明就是将适应性广泛的6轴机械手，安装于可升降、平移移动的伺服平台上。也即将6轴机械手增加了可升降和平移的身体，变成了8轴运动。借助于扩展的2轴，使整个系统工作范围满足了各种机车尺寸和曲面形状的清洗要求。

在机车清洗过程中选用机械手的设计，不单扩展了常规机械手的应用范围，改进了清洗线的清洗效果，克服了当前长圆柱滚刷清洗机，在清洗机车前脸时，局部清洗不到位的缺陷。

附图说明

图1是本发明中主视的结构示意图；

图2是本发明中侧视的结构示意图；

图中：1、底座；2、随动坦克链；3、移动平台；4、第二驱动机构；5、升降平台；6、清洗刷；7、6轴机械手；8、第一驱动机构；9、警示灯；10、升降支架；11、配重铁。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

如图1至图2所示，机车清洗机械设备，包括清洗装置、分别配合清洗装置的升降装置和水平移动装置，所述升降装置包括升降支架10、垂直设置于升降支架10的第一导轨、配合第一导轨的升降平台5和驱动升降平台5运动的第一驱动机构8；所述水平移动装置包括设置于升降支架10下端的移动平台3、设置于移动平台3下端的底座1和驱动移动平台3运动的第二驱动机构4，所述底座1水平设有配合移动平台3的第二导轨；所述清洗装置包括设置于升降平台5上端的6轴机械手7和配合6轴机械手7的清洗刷6，配合所述第一驱动机构8、第二驱动机构4和6轴机械手7设有控制器。

所述6轴机械手7包括固定于升降平台5上的轴座、可转动设置于轴座上端的第一轴臂、可转动连接于第一轴臂的第二轴臂、可转动连接于第二轴臂的第三轴臂、可旋转连接于第三轴臂的第四轴臂、可旋转连接于第四轴臂的第五轴臂和可旋转连接于第五轴臂的法兰，所述清洗刷6与法兰联接设置。

在本发明中，6个轴的伺服驱动机械手的选型上是市面上较为常见的。包含了其工作范围内全角度的适应性。而铁道机车车头前脸弧形面长度一般达到了高4米长8米的范围。为了满足机车高度和长度的较大尺寸范围，本设计就是将常见的6轴机械手7放置在一个可以上下和左右进行伺服运动的工作台上，该工作台可根据车型范围进行适应性具体尺寸调整。6轴机械手7在该工作区域内，可以在任意角度旋转清洗刷6。升降支架10的高度可根据机车的高度进行适应性调整。清洗刷6固定于6轴机械手7的第6轴的法兰上。

所述第一轴臂的腔体内设有第一电机，所述轴座的腔体内设有第一减速机，所述第一电机的输出端连接第一减速机的输入端，所述第一减速机的输出端固定连接于第一轴臂。

在本发明中，6轴机械手7的1轴：由轴座、第一轴臂、第一减速机、第一电机组成，其中第一减速机为RV减速机，轴座和第一轴臂由RV减速机联接，第一电机安装在第一轴臂腔体中，可驱动第一轴臂±120°旋转。

所述第一轴臂的腔体内设有第二电机和第二减速机，所述第二电机的输出端连接第二减速机的输入端，所述第二减速机的输出端固定连接于第二轴臂的下侧面。

在本发明中，6轴机械手7的2轴：第而电机设置在第一轴臂腔体内，第二减速机为RV减速机，通过RV减速机将第二轴臂和第一轴臂联接，第二电机驱动第二轴臂-80°～+130°旋转。

所述第三轴臂包括设置于第二轴臂上侧面的机箱和连接于机箱的延长臂，所述机箱的腔体内设有第三电机，所述第二轴臂的腔体内设有第三减速机，所述第三电机的输出端连接于第三减速机的输入端，所述第三减速机的输出端固定连接于机箱。

在本发明中，6轴机械手7的3轴：第三轴臂由机箱和延长臂两部分联接组成，第三电机设置在机箱内，第三减速机为RV减速机，通过RV减速机将第三轴臂和第二轴臂联接，第三电机驱动第三轴臂-65°～+90°旋转。

所述机箱内分别设有第四电机、第五电机和第六电机，所述第四电机输出端与第四轴臂间设有第一传动机构，所述第四轴臂与延长臂通过轴承组件联接设置；所述第五电机输出端与第五轴臂间设有第二传动机构，所述第五轴臂与第四轴臂通过轴承组件联接设置；所述第六电机输出端与法兰间设有第三传动机构，所述法兰与第五轴臂通过轴承组件联接设置。

在本发明中，6轴机械手7的4轴：第四电机设置在机箱内，通过第一传动机构(齿轮组、传动杆等)将旋转运动传递到第四轴臂，第四轴臂和延长臂通过轴承组件联接，第四电机驱动第四轴臂±720°旋转。

在本发明中，6轴机械手7的5轴：第五电机设置在机箱内，通过第二传动机构(齿轮组、传动杆等)旋转运动传递到第五轴臂，第五轴臂和第四轴臂通过轴承组件联接，第五电机驱动第五轴臂±720°旋转。

在本发明中，6轴机械手7的6轴：第六电机设置在轴机箱内，通过第二传动机构(齿轮组、传动杆等)将旋转运动传递到输出法兰，输出法兰和第五轴臂通过轴承组件联接，第六电机驱动输出法兰旋转。

所述清洗刷6为圆盘形毛刷，所述圆盘形毛刷内设有清洗液导管，所述法兰的腔体内设置第七电机，所述第七电机的输出端固定连接于圆盘形毛刷。

在本发明中，在法兰上固定一个高速旋转的电机，其电机轴上直接带动圆盘形毛刷，该毛刷内部通有清洗液导管，进行旋转刷洗动作。

所述第一驱动机构8包括设置于升降支架10上驱动升降平台5的第一伺服电机和第一减速机，配合升降平台5设有配重铁11。

在本发明中，底座1是带有第一导轨的水平纵向移动底座1，该底座1可依据机车长度进行调整。升降拼台受第一伺服电机和第一减速机驱动，驱动方式为现有技术，可以是：伺服配合减速机+齿轮齿条，从而使移动平台3做往复运动；也可以是：丝杆+伺服配合减速机，从而使移动平台3做往复运动。

所述第二驱动机构4包括设置于底座1上驱动移动平台3的第二伺服电机和第二减速机，配合移动平台3设有随动坦克链2。

在本发明中，移动平台3是水平纵向的，受第一伺服电机和第一减速机驱动，驱动方式为现有技术，可以是：伺服配合减速机+齿轮齿条，从而使移动平台3做往复运动；也可以是：丝杆+伺服配合减速机，从而使移动平台3做往复运动。随动坦克链2用于平台上部移动部分各种电器管线和伺服控制电缆。

所述升降支架10上端设有电连接于控制器的警示灯9，所述警示灯9设有声音警报器。

在本发明中，警示灯9和声音警报器的作用是提供机械手在工作期间的灯光和声音的警示作用。

通过上述技术方案，图1机械手的工作范围，在图2的升降、平移平台的加持下，大大的扩大了机械手的工作范围，实际应用中，机车两面各放置一台图2整套装置，即可满足全部机车弧形面前脸和车门凹陷处的清洗。为提高整个机车的清洗效率，也可在清洗线两侧各增加一套该设备，专门用于车门和车窗的清洗。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.机车清洗机械设备，其特征在于：包括清洗装置、分别配合清洗装置的升降装置和水平移动装置，所述升降装置包括升降支架、垂直设置于升降支架的第一导轨、配合第一导轨的升降平台和驱动升降平台运动的第一驱动机构；所述水平移动装置包括设置于升降支架下端的移动平台、设置于移动平台下端的底座和驱动移动平台运动的第二驱动机构，所述底座水平设有配合移动平台的第二导轨；所述清洗装置包括设置于升降平台上端的6轴机械手和配合6轴机械手的清洗刷，配合所述第一驱动机构、第二驱动机构和6轴机械手设有控制器。

2.根据权利要求1所述的机车清洗机械设备，其特征在于：所述6轴机械手包括固定于升降平台上的轴座、可转动设置于轴座上端的第一轴臂、可转动连接于第一轴臂的第二轴臂、可转动连接于第二轴臂的第三轴臂、可旋转连接于第三轴臂的第四轴臂、可旋转连接于第四轴臂的第五轴臂和可旋转连接于第五轴臂的法兰，所述清洗刷与法兰联接设置。

3.根据权利要求2所述的机车清洗机械设备，其特征在于：所述第一轴臂的腔体内设有第一电机，所述轴座的腔体内设有第一减速机，所述第一电机的输出端连接第一减速机的输入端，所述第一减速机的输出端固定连接于第一轴臂。

4.根据权利要求2所述的机车清洗机械设备，其特征在于：所述第一轴臂的腔体内设有第二电机和第二减速机，所述第二电机的输出端连接第二减速机的输入端，所述第二减速机的输出端固定连接于第二轴臂的下侧面。

5.根据权利要求2所述的机车清洗机械设备，其特征在于：所述第三轴臂包括设置于第二轴臂上侧面的机箱和连接于机箱的延长臂，所述机箱的腔体内设有第三电机，所述第二轴臂的腔体内设有第三减速机，所述第三电机的输出端连接于第三减速机的输入端，所述第三减速机的输出端固定连接于机箱。

6.根据权利要求5所述的机车清洗机械设备，其特征在于：所述机箱内分别设有第四电机、第五电机和第六电机，所述第四电机输出端与第四轴臂间设有第一传动机构，所述第四轴臂与延长臂通过轴承组件联接设置；所述第五电机输出端与第五轴臂间设有第二传动机构，所述第五轴臂与第四轴臂通过轴承组件联接设置；所述第六电机输出端与法兰间设有第三传动机构，所述法兰与第五轴臂通过轴承组件联接设置。

7.根据权利要求2所述的机车清洗机械设备，其特征在于：所述清洗刷为圆盘形毛刷，所述圆盘形毛刷内设有清洗液导管，所述法兰的腔体内设置第七电机，所述第七电机的输出端固定连接于圆盘形毛刷。

8.根据权利要求1所述的机车清洗机械设备，其特征在于：所述第一驱动机构包括设置于升降支架上驱动升降平台的第一伺服电机和第一减速机，配合升降平台设有配重铁。

9.根据权利要求1所述的机车清洗机械设备，其特征在于：所述第二驱动机构包括设置于底座上驱动移动平台的第二伺服电机和第二减速机，配合移动平台设有随动坦克链。

10.根据权利要求1所述的机车清洗机械设备，其特征在于：所述升降支架上端设有电连接于控制器的警示灯，所述警示灯设有声音警报器。

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