CN205394932U - 自动激光清洗设备 - Google Patents

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王福业
王莹丽
李建强
王宪伦
高新兵
孙佃朋
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Abstract

本实用新型提供自动激光清洗设备,包括底座1及设置于底座1上的升降立柱5、控制柜2、主柜体3;其中:所述升降立柱5设置升降轨道,机械臂6平行连接于升降立柱5的升降轨道,连接处设置带有旋转轴的升降台;机械臂6可沿升降轨道上下运动和沿升降台的旋转轴转动;机械臂6的自由端连接清洗执行机构8,所述清洗执行机构8设置于主柜体3中;所述主柜体3中还设置吸尘机12、水冷机14、激光器15;所述底座1下部设置万向轮16,可实现设备的整体移动。本实用新型的自动激光清洗设备自动化程度高、定位准确、适用范围广、可移动、安全环保,可实现模具的在线清洗、离线清洗、半自动清洗、自动清洗,具有极高的推广应用价值。

Description

自动激光清洗设备
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及激光清洗技术领域,具体地说,涉及自动激光清洗设备。
背景技术
[0002]轮胎花纹对轮胎的耐磨性,噪音、操纵稳定性、驱动制动特性、滚动阻力、乘坐舒适及外观美观等具有重要的作用。轮胎花纹是通过模具在轮胎硫化过程中成型的,模具的好坏直接影响到轮胎的质量。
[0003]由于模具是在高压、高温的条件下反复使用的,它在使用过程中,模具型腔中的花纹、沟槽等处不可避免地要受到橡胶、配合剂以及脱模剂的综合沉积污染(主要污染物是硫化物、无机氧化物、硅油及炭黑等),当积累到一定程度,就会影响轮胎或制品的表面形状,从而使产品成为次品或废品,所以模具表面必须经常清洗。现有工业上轮胎模具清洗通常采用以下方法:
[0004] A.干冰清洗法:
[0005]该方法是通过干冰制备机(造粒机)制作成一定规格的干冰球状颗粒,以压缩空气为动力源,通过喷射清洗机将干冰球状颗粒以较高速度喷射到被清洗物体表面(其工作原理与喷砂工艺原理相似),干冰颗粒不但对污垢表面有磨削、冲击作用,而且更重要的是干冰颗粒的低温效果和升华作用使污垢迅速被冷冻脆化,进而与其所接触的材质产生不同的冷收缩效果,从而使污垢减小了在材质表面的粘附力,同时加上干冰颗粒的磨削和冲击;压缩空气的吹扫剪切,使污垢从被清洗表面以固态形式被剥离,达到了清除污垢的目的。
[0006]该方法有如下缺点:
[0007]模具经干冰清洗后,需25分钟的预热后才可以继续硫化。现在乘用胎的模具基本都是采用铝制模具,多次喷洗后,花筋和胎顶的尺寸精度及表面粗糙度都会受到影响,花纹易表面出现小麻点或小气泡,影响轮胎外观质量。
[0008]存在噪音污染,可达IOOdBA,工作强度高,工作面局部会产生较高浓度的二氧化碳,还需佩戴防护服。
[0009] 喷吹干冰需要0.7Mpa的风压,启动干冰机后,工厂风源压力骤减,为了保证其他设备正常运行,至少需要增开一台315KW空压机补充风量,造成能耗剧增。
[0010] B.机械清洗法
[0011]采用手工的砂布或钢丝物理研磨及干式喷砂,根据需要可以选用不同的组合清洗。机械清洗法是一项成熟的技术,被轮胎行业广泛采用。该法具有简单易行,对设备、工具要求不高。
[0012]但也有无法克服的缺陷:会对模具造成机械损伤,缩短模具寿命。喷砂处理容易堵塞模具的排气孔,喷砂后疏通排气孔的工作量很大。必须拆装模具,劳动强度高,清洗周期长。
[0013] C.湿法化学清洗法,
[0014]该方法主要是利用有机清洗剂,通过喷、淋或高频振动及化学反应除去模具表面附着物该方法主要包括:有机溶剂法、熔融法、酸洗法、碱洗法等。这些方法使用方便,费用低。
[0015]但长期使用上述方法会造成模具腐蚀,从而直接影响产品的外观和质量;同时这些药剂原料污染环境,损害作业者的健康,必须有完备的劳保手段和污染物处理设备。目前,该法主要用于小型的橡胶制品企业。
[0016] D.超声波清洗法
[0017]该方法是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目。清洗介质的化学作用,可以加速超声波清洗效果,超声波清洗是物理作用,两种作用相结合,以对物件进行充分、彻底的清洗。
[0018]但微米级污粒的清洗无能为力,同时清洗槽的尺寸限制了加工零件的范围和复杂程度。
[0019]综上,机械清洗法、超声波清洗法均须拆装模具,劳动强度高,清洗周期长,且超声波清洗法所用清洗介质价格不菲。干冰清洗法对钢制模具来说优势明显,但乘用胎的模具基本都是采用铝制模具,多次喷洗后,冷热交替会导致模具本身尺寸精度及表面粗糙度受到影响,且模具铸造过程中的缺陷会返现出来,直接影响轮胎的质量及模具的使用寿命。化学清洗法因其对模具的腐蚀、对环境的污染、对操作人员健康的影响,基本已退出应用,只有小型的橡胶制品厂还在使用。
[0020]以上清洗方法在我国清洗市场中曾广泛使用,但在环境保护和高精度要求下其应用受到越来越大的限制。市场上迫切需要一种新的环境污染小、清洗效果好的模具清洗方法。
[0021 ]在此背景下,激光清洗方法逐渐进入人们的视线。与传统清洗方法相比,激光清洗方法具有一些特有的优点:
[0022] (I)不需要清洁液或其它化学溶液,它清除的废料基本上都是固体粉末,体积小,易于存放,对环境基本上不造成污染,是一种“绿色”清洗工艺,且清洁度远远高于上述传统的清洗方法;
[0023] (2)清除附着物的范围和适用的基材范围十分广泛;通过调控激光工艺参数,激光清洗还可以选择性地清洗材料表面的附着物,不损伤材料的内部组成和结构,使表面复旧如新;
[0024] (3)激光清洗是一种非接触清洗,可以通过光导纤维传输,与机器人或者机械手联合,能清洗传统方法不易达到的部位。激光清洗有高的适应性和柔性,可以方便地实现自动化操作。
[0025] (4)激光去污设备可以长期稳定使用,一般只需要电费和维护费用,运行成本低,而且可以方便地实现自动化操作。
[0026]但是,在现有技术中,利用激光实现对模具的清洗技术仍有很多未完善之处。例如:
[0027] (I)如何满足对不同轮胎模具外径跨度的模具的清洗;
[0028] (2)如何实现清洗头与模具之间的角度配合,消除清洗死角;
[0029] (3)如何将所有的废弃物将被吸走并集中除理而达到环保的要求;
[0030] (4)如何实现清洗设备移动过程灵活性、便利性等;
[0031] (5)如何实现模具的在线清洗、离线清洗、半自动清洗、自动清洗等不同场合的清洗要求。
实用新型内容
[0032]为了解决目前清洗执行机构存在的问题,本实用新型提供自动激光清洗设备,其具体的技术方案如下:
[0033]自动激光清洗设备,其包括底座I及设置于底座I上的升降立柱5、控制柜2、主柜体3;其中:
[0034]所述升降立柱5设置升降轨道,机械臂6平行连接于升降立柱5的升降轨道,连接处设置带有旋转轴的升降台;机械臂6可沿升降轨道上下运动和沿升降台的旋转轴转动;
[0035]机械臂6的自由端连接清洗执行机构8,所述清洗执行机构8包括清洗机械手、激光清洗头及护罩,所述清洗执行机构8设置于主柜体3中;
[0036] 所述主柜体3中还设置吸尘机12、水冷机14、激光器15,所述吸尘机12、水冷机14、激光器15均通过管线与清洗执行机构8连接,为激光清洗提供吸尘、水冷及激光束;
[0037]所述底座I下部设置万向轮16,可实现设备的整体移动。
[0038]进一步,所述主柜体3上方设置出口,清洗执行机构8由所述出口旋出。
[0039]作为优选方案,所述机械臂6、清洗执行机构8通过遥控器或机器视觉装置进行定位。
[0040]进一步,所述主柜体3内还搭载半自动清洗机构,所述半自动清洗机构包括半自动机械臂11与卡盘机构10;所述半自动清洗机构与激光器15连接,由激光器15提供激光束。[0041 ]进一步,主柜体3内还设置半自动清洗机构,所述半自动清洗机构包括卡盘机构10与半自动机械臂11,其中:
[0042]所述卡盘机构10为圆形卡盘,用于将操作对象固定;
[0043]所述半自动机械臂11一端与卡盘机构10固定连接,另一端为自由端,可安装手持枪;
[0044]所述卡盘机构10内设置可变径卡位机构,所述可变径卡位机构包括设置于中心的齿轮以及沿齿轮圆周分布的变径单元;所述齿轮与电机连接;
[0045]所述变径单元包括齿条、支架、电磁铁,所述支架固定于卡盘机构10上,齿条嵌置支架内,可在支架内平行移动;
[0046]所述齿条一端与齿轮啮合,另一端固定连接电磁铁。
[0047]作为优选方案,所述控制柜2外门体上设置有触摸屏201;控制柜内设置电源电缆收线器9,用于收卷设备使用的线缆。
[0048]进一步,所述机械臂6与清洗执行机构8的连接处设置外护罩4。
[0049]进一步,所述清洗执行机构8的清洗机械手包括主旋转臂801、从旋转臂802、小旋转臂803和激光清洗头804,其中:
[0050]所述主旋转臂801设置主旋转轴,主旋转臂801可绕主旋转轴8103360°旋转;
[0051 ]所述从旋转臂802垂直连接于主旋转臂801,从旋转臂802设置从旋转机构8201,使从旋转臂802可绕主旋转臂801旋转;
[0052] 所述从旋转臂802还设置升降机构8202;所述升降机构8202包括外套筒8203与内套筒8204,所述内套筒8204可沿外套筒8203轴向方向进行伸缩;
[0053]所述内套筒8204连接小旋转臂803,所述小旋转臂803同步从旋转臂802旋转;
[0054]所述小旋转臂803连接激光清洗头804,激光清洗头804可以小旋转臂803为中心轴旋转。
[0055]进一步,所述底座I还设置有与万向轮16连接的刹车装置7。
[0056]进一步,所述主柜体3内还设置有激光器电源13。
[0057]本实用新型所提供的自动激光清洗设备,具有以下优点:
[0058]第一:本实用新型所有装置设置于底座上,设置六自由度的机械臂与清洗装置配合,实现准确定位;通过清洗装置的机械手,可带动激光清洗头实现主旋转、从旋转、上下升降、左右行进、小旋转等运动,解决了清洗头与模具之间的角度配合问题,实现全方位、无死角清洗操作;
[0059]第二:还搭载半自动清洗设备,该半自动清洗设备设置了可变径的卡位机构,通过电机带动齿轮、齿条动作,并通过齿条拖动电磁铁,改变电磁铁的位置,可以把整个装置固定在不同直径的物体上。如应用于轮胎模具下模清洗,将半自动清洗卡盘固定在模具升降机构胶囊盘上端面。可适用于不同尺寸的轮胎膜具,适用范围大大扩展,为使用者提高清洗效率,降低了成本。
[0060 ]第三:主柜体内设置吸尘机、水冷机,使清洗过程安全环保。
[0061 ]第四:本实用新型的自动激光清洗设备自动化程度高、定位准确、满足对不同轮胎模具外径跨度、适用范围广、可移动、安全环保,可实现模具的在线清洗、离线清洗、半自动清洗、自动清洗等不同场合的清洗要求,具有极高的推广应用价值。
附图说明
[0062]图I为本实用新型自动激光清洗设备的立体图;
[0063]图2为本实用新型自动激光清洗设备的主视图;
[0064]图3为本实用新型自动激光清洗设备的俯视图;
[0065]图4为本实用新型自动激光清洗设备的清洗执行机构的主视图;
[0066]图5为本实用新型自动激光清洗设备的半自动清洗机构结构示意图;
[0067]图6为本实用新型自动激光清洗设备的半自动清洗机构仰视图。
[0068]【主要部件符号说明】
[0069] I:底座;2:控制柜;201:触摸屏;3 :主柜体;4 :外护罩;5:升降立柱;6 :机械臂;7 :刹车装置;8 :清洗装置;9 :激光器电缆收线器;10:卡盘机构;11:半自动机械臂;12:吸尘机;13:激光器电源;14:水冷机;15:激光器;16:万向轮;17:空压机。
[0070] 801:主旋转臂;8101:外导轨;8102:消音降压装置;8103:主旋转轴;8104:行进套;8105:伸缩套筒;8106:固定套;802:从旋转臂;8201:从旋转机构;8202 :升降机构;8203 :外套筒;8204:内套筒;803:小旋转臂;804 :激光清洗头。
具体实施方式
[0071]下面结合附图及本实用新型的实施例对本实用新型的自动激光清洗设备作进一步详细的说明。
[0072]参照图I自动激光清洗设备,包括底座I及设置于底座I上的升降立柱5、控制柜2、主柜体3;所述底座I下部设置万向轮16,可实现设备的整体移动。底座I还设置有与万向轮16连接的刹车装置7,在行进过程中,如遇突发状况,刹车装置7可起到及时刹车保护作用。
[0073]其中,所述升降立柱5设置升降轨道,机械臂6平行连接于升降立柱5的升降轨道,连接处设置带有旋转轴的升降台;机械臂6可沿升降轨道上下运动和沿升降台的旋转轴转动;机械臂6的自由端连接清洗执行机构8,在一个优选方案中,所述机械臂6与清洗执行机构8的连接处设置外护罩4,起防尘与保护作用。所述清洗执行机构8包括清洗机械手、激光清洗头及护罩,所述清洗执行机构8设置于主柜体3中;所述主柜体3上方设置出口,清洗执行机构8可由所述出口旋出。
[0074] 参照图2、图3,所述主柜体3中还设置吸尘机12、空压机17、水冷机14、激光器15,所述吸尘机12、水冷机14、激光器15均通过拖链式管线与清洗执行机构8连接,为激光清洗提供吸尘、水冷及激光束;主柜体3设置有前方门体及后方门体。一个优选的方案中,水冷机14设置于主柜体3前部,由前方门体进入主柜体3 ο所述主柜体3内还搭载半自动清洗机构,所述半自动清洗机构、吸尘机12、空压机17设置于主柜体3后部,由后方门体进入主柜体3。
[0075]参照图5、图6,所述半自动清洗机构优选包括半自动机械臂11与卡盘机构10;所述半自动清洗机构与激光器15连接,由激光器15提供激光束。所述卡盘机构10为圆形卡盘,用于将操作对象固定;所述半自动机械臂11一端与卡盘机构10固定连接,另一端为自由端,可安装手持枪,进行旋转、升降等清洗操作;所述卡盘机构IO内设置可变径卡位机构,所述可变径卡位机构包括设置于中心的齿轮以及沿齿轮圆周分布的变径单元;所述齿轮与电机连接;所述变径单元包括齿条、支架、电磁铁,所述支架固定于卡盘机构10上,齿条嵌置支架内,可在支架内平行移动;所述齿条一端与齿轮啮合,另一端固定连接电磁铁。
[0076]半自动清洗机构主要针对下模清洗,利用下模中心机构,卡盘机构10通过电磁铁与上端面圆盘固定,将激光器组装到半自动机械臂11,启动半自动清洗程序,即可自动清洗下模。
[0077] 所述机械臂6、清洗执行机构8可以通过遥控器或机器视觉装置进行定位。所述遥控器通过无线通讯方式与控制系统连接,人工通过遥控器手动控制其清洗等相关操作。另一方案中,机械臂6上安装机器视觉定位系统,调节机械臂6位置,使机器视觉定位系统的摄像头视角覆盖模具,视觉系统自动计算模具位置。并将三维坐标传送给机械手伺服,执行清洗头自动寻找模具过程。清洗执行机构8的护罩准确与模具外台贴合,罩内清洗执行机构8自动完成清洗。
[0078]参照图4,所述清洗执行机构8的清洗机械手包括主旋转臂801、从旋转臂802和小旋转臂803,所述主旋转臂801设置主旋转轴,主旋转臂801可绕主旋转轴8103沿主旋转方向1360°旋转;所述从旋转臂802垂直连接于主旋转臂801,从旋转臂802设置从旋转机构8201,使从旋转臂802可绕主旋转臂801沿从旋转方向Π旋转;所述从旋转臂802还设置升降机构8202;所述升降机构8202包括外套筒8203与内套筒8204,所述内套筒8204沿外套筒8203升降方向ΙΠ进行伸缩;所述内套筒8204连接小旋转臂803,所述小旋转臂803可绕从旋转臂802旋转;所述小旋转臂803连接激光清洗头804。所述清洗机械手解决清洗头与模具之间的角度配合,消除清洗死角的问题,可带动激光清洗头实现主旋转、从旋转、上下升降、左右行进、小旋转等运动,实现对模具全方位无死角清洗。
[0079] 所述主柜体3内还设置有激光器电源13,所述激光器电源13设置于主柜体3内,为激光器供电。所述控制柜2门体上设置触摸屏201,与控制柜内的控制系统的PLC连接,用于设置控制参数和进行控制操作。此外,由于本设备可进行在线清洗,控制柜2内设置电源电缆收线器9,使设备非常整洁紧凑,同时大大降低了设备对厂房电源布置的依赖性,可以依据实际电源位置变换电源电缆长度,方便灵活连接。
[0080]本实用新型的自动激光清洗设备自动化程度高、定位准确、适用范围广、可移动、安全环保,可实现模具的在线清洗、离线清洗、半自动清洗、自动清洗等不同场合的清洗要求,具有非常高的工业应用价值。
[0081]以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式,凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰,皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.自动激光清洗设备,其特征在于:包括底座(I)及设置于底座(I)上的升降立柱(5)、控制柜(2)、主柜体(3);其中: 所述升降立柱(5)设置升降轨道,机械臂(6)平行连接于升降立柱(5)的升降轨道,连接处设置带有旋转轴的升降台;机械臂(6)可沿升降轨道上下运动和沿升降台的旋转轴转动;机械臂(6)的自由端连接清洗执行机构(8),所述清洗执行机构(8)包括清洗机械手、激光清洗头及护罩,所述清洗执行机构(8)设置于主柜体(3)中; 所述主柜体(3 )中还设置吸尘机(12)、水冷机(14)、激光器(15 ),所述吸尘机(12)、水冷机(14)、激光器(15)均通过管线与清洗执行机构(8)连接,为激光清洗提供吸尘、水冷及激光束; 所述底座(I)下部设置万向轮(16),可实现设备的整体移动。
2.根据权利要求I所述的自动激光清洗设备,其特征在于:所述主柜体(3)上方设置出口,清洗执行机构(8 )由所述出口旋出。
3.根据权利要求I所述的自动激光清洗设备,其特征在于:所述机械臂(6)、清洗执行机构(8 )通过遥控器或机器视觉装置进行定位。
4.根据权利要求I所述的自动激光清洗设备,其特征在于:所述主柜体(3)内还搭载半自动清洗机构,所述半自动清洗机构包括半自动机械臂(11)与卡盘机构(10);所述半自动清洗机构与激光器(15)连接,由激光器(15)提供激光束。
5.根据权利要求4所述的自动激光清洗设备,其特征在于:主柜体(3)内还设置半自动清洗机构,所述半自动清洗机构包括卡盘机构(10)与半自动机械臂(11),其中: 所述卡盘机构(10)为圆形卡盘,用于将操作对象固定; 所述半自动机械臂(11)一端与卡盘机构(10)固定连接,另一端为自由端,可安装手持枪; 所述卡盘机构(10)内设置可变径卡位机构,所述可变径卡位机构包括设置于中心的齿轮以及沿齿轮圆周分布的变径单元;所述齿轮与电机连接; 所述变径单元包括齿条、支架、电磁铁,所述支架固定于卡盘机构(10)上,齿条嵌置支架内,可在支架内平行移动; 所述齿条一端与齿轮啮合,另一端固定连接电磁铁。
6.根据权利要求I所述的自动激光清洗设备,其特征在于:所述控制柜(2)外门体上设置有触摸屏(201);控制柜内设置电源电缆收线器(9),用于收卷设备使用的线缆。
7.根据权利要求I所述的自动激光清洗设备,其特征在于:所述机械臂(6)与清洗执行机构(8)的连接处设置外护罩(4)。
8.根据权利要求I所述的自动激光清洗设备,其特征在于:所述清洗执行机构(8)的清洗机械手包括主旋转臂(801)、从旋转臂(802)、小旋转臂(803)和激光清洗头(804),其中: 所述主旋转臂(801)设置主旋转轴,主旋转臂(801)可绕主旋转轴(8103)360°旋转;所述从旋转臂(802)垂直连接于主旋转臂(801),从旋转臂(802)设置从旋转机构(8201),使从旋转臂(802)可绕主旋转臂(801)旋转; 所述从旋转臂(802)还设置升降机构(8202);所述升降机构(8202)包括外套筒(8203)与内套筒(8204),所述内套筒(8204)可沿外套筒8203轴向方向进行伸缩; 所述内套筒(8204 )连接小旋转臂(803 ),所述小旋转臂(803 )同步从旋转臂(802 )旋转; 所述小旋转臂(803)连接激光清洗头(804),激光清洗头(804)可以小旋转臂(803)为中心轴旋转。
9.根据权利要求I所述的自动激光清洗设备,其特征在于:所述底座(I)还设置有与万向轮(16)连接的刹车装置(7)。
10.根据权利要求I所述的自动激光清洗设备,其特征在于:所述主柜体(3)内还设置有激光器电源(13)。
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