CN216064506U - 基于智能机器人的超高压水射流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于清洗去毛刺设备技术领域，涉及一种基于智能机器人的超高压水射流装置，包括防护罩，所述防护罩内转动设置防水工作台，防护罩还设置柔性六轴工业机器人，柔性六轴工业机器人的手臂执行端安装超高压水射流喷头组件，超高压水射流喷头组件置于防水工作台的上方；所述超高压水射流喷头组件包括喷嘴座、喷头加长杆、喷头壳体。该装置能高效绿色低成本、可靠地去除航空航天发动机高压涡轮、封严齿盘、机匣、叶片等核心零部件涂层、燃气轮机叶片、高铁领域核心零部件、以及高铁轮对的维保与再制造过程中对各种涂层进行剥离去除及清洗，对零件表面基体无损伤，并能同时对零件进行清洗及表面精整。

Description

基于智能机器人的超高压水射流装置

技术领域

本实用新型属于清洗去毛刺设备技术领域，涉及一种基于智能机器人的超高压水射流装置。

背景技术

在现阶段国际国内的航空航天发动机高压涡轮、封严齿盘、机匣、叶片等核心零部件，燃气轮机叶片，高铁领域核心零部件、以及高铁轮对的维保与再制造过程中，需要对各种表面涂层进行剥离去除、清洗及表面精整，目前主要采用的是化学浸泡、车床切削、人工打磨等方法。使用此类传统工艺去除涂层存在以下缺陷：污染环境、对操作工人造成伤害，而且易损伤零件基体，造成零件报废，而且效率低，成本高。目前，有一种利用涡流脉冲涂层剥离装置，所采用的涡流发生器使用的自激式振荡电路，这种模拟式涡流发生器与换能器振动系统在实际清洗剥离工作中，由于喷头负载的变化、如水射流压力、流量、靶距、系统发热等一系列因素的影响，使振动系统的固有频率发生变化，此时若不及时调整换能器的电源频率，振动系统将工作在非谐振状态，从而使其输出振幅减小，影响清洗剥离质量，工作效率下降，当失谐严重时，还会损坏超声波设备及损伤被清洗剥离工件的基体。因此，目前的清洗及涂层剥离方法有如下不足：1、传统化学方法，效率低、污染环境、对人体有伤害；2、车削和人工打磨方法，环境污染、粉尘对人体伤害、对零件本体有伤害；3、目前的模拟电路脉冲射流方法，每次更换水射流喷头、谐振杆、水射流压力等，要重新调整机器的工作频率(因为每个制作好的谐振杆频率都会有偏差，为达到与机器设备工作频率相同，需要人工手动调节超声波发生器的工作频率)，使用操作不便，操作员要有一定的工作经验和技术水平，有时还会造成基体损伤； 4、电能转换效率低，损耗大；5，脉冲水射流进行航空核心涂层剥离时，如果参数没有稳定、操作不当时会产生基体损伤。

发明内容

本实用新型针对上述问题，提供一种基于智能机器人的超高压水射流装置，该装置能高效绿色低成本、可靠地去除航空航天发动机高压涡轮、封严齿盘、机匣、叶片等核心零部件涂层、燃气轮机叶片、高铁领域核心零部件、以及高铁轮对的维保与再制造过程中对各种涂层进行剥离去除及清洗，对零件表面基体无损伤，并能同时对零件进行清洗及表面精整。

按照本实用新型的技术方案：一种基于智能机器人的超高压水射流装置，其特征在于：包括防护罩，所述防护罩内转动设置防水工作台，防护罩还设置柔性六轴工业机器人，柔性六轴工业机器人的手臂执行端安装超高压水射流喷头组件，超高压水射流喷头组件置于防水工作台的上方；

所述超高压水射流喷头组件包括喷嘴座、喷头加长杆、喷头壳体，所述喷头加长杆上端与喷头壳体下端固定连接，喷头壳体侧部固定高压软管接头，所述高压软管接头通过高压软管与高压水发生组件的出水端相连接，高压水发生组件设有压力调节器以调节出水压力，喷头壳体的上部配合连接空气开关，空气开关的上部设置压缩空气进口，所述喷头加长杆的外表面套设连接板，连接板的下端通过喷头加长杆表面的限位台阶限位，上端通过锁紧螺母锁紧，所述喷头加长杆下端固定连接喷嘴座，喷嘴座与喷头加长杆之间设置喷嘴，喷嘴构造为圆锥台状，以与喷嘴座的内腔匹配定位，喷嘴的出水孔与喷头加长杆的出水通道及喷嘴座的出水口同轴设置，喷嘴座的出水口的内孔内径均一，喷嘴座的出水口的外孔为扩口状。

作为本实用新型的进一步改进，所述防护罩内安装伺服电机，伺服电机驱动旋转轴运转，防水工作台安装于旋转轴的上端，防水工作台上还设置工件装夹盘。

作为本实用新型的进一步改进，所述柔性六轴工业机器人包括第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴，其中第一轴由基座形成，第二轴构成柔性六轴工业机器人的躯干，第三轴形成柔性六轴工业机器人的旋转臂，第四轴为柔性六轴工业机器人的大手臂，第五轴为柔性六轴工业机器人的小手臂，第六轴为柔性六轴工业机器人的手腕；

所述第二轴通过其下端的法兰盘转动连接于第一轴上，第三轴下端转动连接于第二轴上端，第五轴通过第四轴转动连接于第三轴上端，第六轴转动连接于第五轴前端，超高压水射流喷头组件安装于第六轴的端部。

作为本实用新型的进一步改进，所述防护罩上还安装吸雾器，吸雾器的吸雾口延伸至防水工作台上方。

作为本实用新型的进一步改进，所述防护罩设有能够开合的门体。

作为本实用新型的进一步改进，所述喷头加长杆的出水通道直径大于喷嘴出水孔的直径，喷嘴座的出水口内径大于喷嘴出水孔的直径。

作为本实用新型的进一步改进，所述高压水发生组件采用三柱塞往复式超高压泵，所述三柱塞往复式超高压泵包括电机、曲轴、三个分别与曲轴连接并由曲轴驱动的柱塞，三个柱塞按圆周120°间隔布置于曲轴上，每个所述柱塞的腔体分别连接一根低压进水支管和一根高压出水支管，每根低压进水支管上分别设置进水单向阀，各根低压进水支管均与低压进水总管相连通；每根高压出水支管上分别设置出水单向阀，各根高压出水支管均与高压出水总管相连通，高压出水总管与高压软管相连通。

作为本实用新型的进一步改进，所述三柱塞往复式超高压泵的压力范围为200Mpa~420Mpa，流量为10L/Min ~ 30L/Min。

作为本实用新型的进一步改进，所述高压水发生组件采用液力双作用增压器，液力双作用增压器包括一个由电机驱动的液压泵，液压泵将液压油增压后送入两位四通电磁换向阀，两位四通电磁换向阀的出口连接低压缸，低压缸的两侧分别设置一个活塞；活塞往复移动，实现低压水分别从相应的低压进水单向阀吸入，活塞对吸入的低压水加压后，将水流经由高压出水单向阀进入蓄能器，蓄能器的出口连接高压软管。

作为本实用新型的进一步改进，所述液力双作用增压器的压力范围为200Mpa~420Mpa，流量为10L/Min ~ 20L/Min。

本实用新型的技术效果在于：本实用新型产品结构合理巧妙，在去除复杂工件表面涂层，不产生应力集中，没有腐蚀，不改变工件表面状态；特别能保证不伤害到零件基体，精准定位定点清除表面涂层；而且由于本实用新型产品采用了超高压水射流结合智能机器人技术，可在大幅提高水射流能量的同时充分利用智能机器人的3D空间清洗剥离效果，从而有效的提高了加工速度及加工效率、极大地降低了生产成本，并能确保绿色环保。在其他行业也有广泛的应用空间。本实用新型产品提升了特种加工的技术水平，提高了产品的性能，提高和保证了产品的质量，消除了质量隐患。具有成本低、效率高，质量好、节能减排、绿色环保，可广泛用于航空航天、燃气轮机、机械加工、汽车工业、石油化工等金属或非金属机加工零件的涂层、积碳、污垢的清洗和表面精整加工中。

附图说明

图1为本实用新型的装置结构示意图。

图2为本实用新型中超高压水射流喷头的结构示意图。

图3为本实用新型中柔性六轴工业机器人的结构示意图。

图4为三柱塞往复式超高压泵的结构示意图。

图5为液力双作用增压器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

图1~5中，包括防护罩1、操作触摸屏2、防水工作台3、旋转轴4、伺服电机5、工件装夹盘6、压力调节器7、高压水发生组件8、高压软管9、吸雾器10、超高压水射流喷头组件11、柔性六轴工业机器人12、第一轴12-1、第二轴12-2、第三轴12-3、第四轴12-4、第五轴12-5、喷嘴座13、喷头加长杆14、连接板15、高压软管接头16、压缩空气进口17、空气开关18、喷头壳体19、锁紧螺母20、喷嘴21、柱塞22、出水单向阀23、进水单向阀24、工件25、曲轴26、电机27、活塞28、低压缸29、两位四通电磁换向阀30、液压泵31、低压进水单向阀32、高压出水单向阀33、蓄能器34、低压进水总管35、高压出水总管36等。

如图1~5所示，本实用新型是一种基于智能机器人的超高压水射流装置，包括防护罩1，所述防护罩1内转动设置防水工作台3，防护罩1还设置柔性六轴工业机器人12，柔性六轴工业机器人12的手臂执行端安装超高压水射流喷头组件11，超高压水射流喷头组件11置于防水工作台3的上方。

如图3所示，为了实现对超高压水射流喷头组件11的方便移动调节，柔性六轴工业机器人12包括第一轴12-1、第二轴12-2、第三轴12-3、第四轴12-4、第五轴12-5、第六轴12-6，其中第一轴12-1由基座形成，第二轴12-2构成柔性六轴工业机器人12的躯干，第三轴12-3形成柔性六轴工业机器人12的旋转臂，第四轴12-4为柔性六轴工业机器人12的大手臂，第五轴12-5为柔性六轴工业机器人12的小手臂，第六轴12-6为柔性六轴工业机器人12的手腕。

第二轴12-2通过其下端的法兰盘转动连接于第一轴12-1上，第三轴12-3下端转动连接于第二轴12-2上端，第五轴12-5通过第四轴12-4转动连接于第三轴12-3上端，第六轴12-6转动连接于第五轴12-5前端，超高压水射流喷头组件11安装于第六轴12-6的端部。

柔性六轴工业机器人12中的六根轴均可以转动，这样就可以实现超高压纯水射流喷头装置11移动位置的多方向、多角度的可调，到达所需加工工件的任意表面位置处，实现对任意复杂形状的工件进行清洗剥离加工。

如图2所示，超高压水射流喷头组件11包括喷嘴座13、喷头加长杆14、喷头壳体19，所述喷头加长杆14上端与喷头壳体19下端固定连接，喷头壳体19侧部固定高压软管接头16，所述高压软管接头16通过高压软管9与高压水发生组件8的出水端相连接，高压水发生组件8设有压力调节器7以调节出水压力，喷头壳体19的上部配合连接空气开关18，空气开关18的上部设置压缩空气进口17，空气开关18用来控制高压水的开和关。

喷头加长杆14的外表面套设连接板15，连接板15的下端通过喷头加长杆14表面的限位台阶限位，上端通过锁紧螺母20锁紧，所述喷头加长杆14下端固定连接喷嘴座13，喷嘴座13与喷头加长杆14之间设置喷嘴21，喷嘴21构造为圆锥台状，以与喷嘴座13的内腔匹配定位，喷嘴21的出水孔与喷头加长杆14的出水通道及喷嘴座13的出水口同轴设置，喷嘴座13的出水口的内孔内径均一，喷嘴座13的出水口的外孔为扩口状。

防护罩1内安装伺服电机5，伺服电机5驱动旋转轴4运转，防水工作台3安装于旋转轴4的上端，防水工作台3上还设置工件装夹盘6。防护罩1的外表面设置操作触摸屏2,以实现工作调节。

防护罩1上还安装吸雾器10，吸雾器10的吸雾口延伸至防水工作台3上方，以便有利于吸排在清洗剥离中产生的水雾。吸雾器10将工作过程中产生的水雾等排出防护罩1，在具体实践过程中，吸雾器10通常包括电机及连接于电机输出轴上的风机。吸雾器10为标准的成熟产品，主要用于解决机床等加工设备，在工作过程中产生油雾、水雾或烟尘颗粒等环境问题的专业设备，能提高加工工件精度，延长设备使用寿命，并且能改善工作环境，保护工作人员身体健康。

防护罩1设有能够开合的门体。

喷头加长杆14的出水通道直径大于喷嘴21出水孔的直径，喷嘴座13的出水口内径大于喷嘴21出水孔的直径。

高压水发生组件8采用三柱塞往复式超高压泵，所述三柱塞往复式超高压泵包括电机27、曲轴26、三个分别与曲轴26连接并由曲轴26驱动的柱塞，三个柱塞按圆周120°间隔布置于曲轴26上，每个所述柱塞的腔体分别连接一根低压进水支管和一根高压出水支管，每根低压进水支管上分别设置进水单向阀24，各根低压进水支管均与低压进水总管35相连通 ；每根高压出水支管上分别设置出水单向阀23，各根高压出水支管均与高压出水总管36相连通，高压出水总管36与高压软管9相连通。

三柱塞往复式超高压泵的压力范围为200Mpa~420Mpa，流量为10L/Min ~ 30L/Min。

高压水发生组件8采用液力双作用增压器，液力双作用增压器包括一个由电机驱动的液压泵31，液压泵31将液压油增压后送入两位四通电磁换向阀30，两位四通电磁换向阀30的出口连接低压缸29，低压缸29的两侧分别设置一个活塞28；活塞28往复移动，实现低压水分别从相应的低压进水单向阀32吸入，活塞28对吸入的低压水加压后，将水流经由高压出水单向阀33进入蓄能器34，蓄能器34的出口连接高压软管9。

液力双作用增压器的压力范围为200Mpa~420Mpa，流量为10L/Min ~ 20L/Min。

本实用新型的工作过程如下：由超超高压水射流发生装置将经过处理的工业用水进行加压处理，再根据目标工件所要处理的涂层性质，采用调压器的压力调节功能或采用变频调节器，将压力调至所需压力。超高压管路将超超高压水射流发生装置所产生的高压水依次通过喷头壳体19、到达喷头加长杆14，然后通过超高压水射流喷嘴装置聚能喷射，最后通过超高压水射流喷嘴21高速喷射到代加工的工件表面，将表面涂层剥离去除干净，超高压水射流是经过安装在六轴智能工业机器人手腕上的超高压水射流喷嘴喷射到需要待加工的工件表面，以达到剥离去除清洗的效果。吸雾器将去工作过程中产生的水雾等排出防防护罩，在具体实践过程中，吸雾器通常包括电机及连接于电机输出轴上的风扇。

Claims (10)

1.一种基于智能机器人的超高压水射流装置，其特征在于：包括防护罩（1），所述防护罩（1）内转动设置防水工作台（3），防护罩（1）还设置柔性六轴工业机器人（12），柔性六轴工业机器人（12）的手臂执行端安装超高压水射流喷头组件（11），超高压水射流喷头组件（11）置于防水工作台（3）的上方；

所述超高压水射流喷头组件（11）包括喷嘴座（13）、喷头加长杆（14）、喷头壳体（19），所述喷头加长杆（14）上端与喷头壳体（19）下端固定连接，喷头壳体（19）侧部固定高压软管接头（16），所述高压软管接头（16）通过高压软管（9）与高压水发生组件（8）的出水端相连接，高压水发生组件（8）设有压力调节器（7）以调节出水压力，喷头壳体（19）的上部配合连接空气开关（18），空气开关（18）的上部设置压缩空气进口（17），所述喷头加长杆（14）的外表面套设连接板（15），连接板（15）的下端通过喷头加长杆（14）表面的限位台阶限位，上端通过锁紧螺母（20）锁紧，所述喷头加长杆（14）下端固定连接喷嘴座（13），喷嘴座（13）与喷头加长杆（14）之间设置喷嘴（21），喷嘴（21）构造为圆锥台状，以与喷嘴座（13）的内腔匹配定位，喷嘴（21）的出水孔与喷头加长杆（14）的出水通道及喷嘴座（13）的出水口同轴设置，喷嘴座（13）的出水口的内孔内径均一，喷嘴座（13）的出水口的外孔为扩口状。

2.如权利要求1所述的基于智能机器人的超高压水射流装置，其特征在于：所述防护罩（1）内安装伺服电机（5），伺服电机（5）驱动旋转轴（4）运转，防水工作台（3）安装于旋转轴（4）的上端，防水工作台（3）上还设置工件装夹盘（6）。

3.如权利要求1所述的基于智能机器人的超高压水射流装置，其特征在于：所述柔性六轴工业机器人（12）包括第一轴（12-1）、第二轴（12-2）、第三轴（12-3）、第四轴（12-4）、第五轴（12-5）、第六轴（12-6），其中第一轴（12-1）由基座形成，第二轴（12-2）构成柔性六轴工业机器人（12）的躯干，第三轴（12-3）形成柔性六轴工业机器人（12）的旋转臂，第四轴（12-4）为柔性六轴工业机器人（12）的大手臂，第五轴（12-5）为柔性六轴工业机器人（12）的小手臂，第六轴（12-6）为柔性六轴工业机器人（12）的手腕；

所述第二轴（12-2）通过其下端的法兰盘转动连接于第一轴（12-1）上，第三轴（12-3）下端转动连接于第二轴（12-2）上端，第五轴（12-5）通过第四轴（12-4）转动连接于第三轴（12-3）上端，第六轴（12-6）转动连接于第五轴（12-5）前端，超高压水射流喷头组件（11）安装于第六轴（12-6）的端部。

4.如权利要求1所述的基于智能机器人的超高压水射流装置，其特征在于：所述防护罩（1）上还安装吸雾器（10），吸雾器（10）的吸雾口延伸至防水工作台（3）上方。

5.如权利要求1所述的基于智能机器人的超高压水射流装置，其特征在于：所述防护罩（1）设有能够开合的门体。

6.如权利要求1所述的基于智能机器人的超高压水射流装置，其特征在于：所述喷头加长杆（14）的出水通道直径大于喷嘴（21）出水孔的直径，喷嘴座（13）的出水口内径大于喷嘴（21）出水孔的直径。

7.如权利要求1所述的基于智能机器人的超高压水射流装置，其特征在于：所述高压水发生组件（8）采用三柱塞往复式超高压泵，所述三柱塞往复式超高压泵包括电机（27）、曲轴（26）、三个分别与曲轴（26）连接并由曲轴（26）驱动的柱塞，三个柱塞按圆周120°间隔布置于曲轴（26）上，每个所述柱塞的腔体分别连接一根低压进水支管和一根高压出水支管，每根低压进水支管上分别设置进水单向阀（24），各根低压进水支管均与低压进水总管（35）相连通 ；每根高压出水支管上分别设置出水单向阀（23），各根高压出水支管均与高压出水总管（36）相连通，高压出水总管（36）与高压软管（9）相连通。

8.如权利要求7所述的基于智能机器人的超高压水射流装置，其特征在于：所述三柱塞往复式超高压泵的压力范围为200Mpa~420Mpa，流量为10L/Min ~ 30L/Min。

9.如权利要求1所述的基于智能机器人的超高压水射流装置，其特征在于：所述高压水发生组件（8）采用液力双作用增压器，液力双作用增压器包括一个由电机驱动的液压泵（31），液压泵（31）将液压油增压后送入两位四通电磁换向阀（30），两位四通电磁换向阀（30）的出口连接低压缸（29），低压缸（29）的两侧分别设置一个活塞（28）；活塞（28）往复移动，实现低压水分别从相应的低压进水单向阀（32）吸入，活塞（28）对吸入的低压水加压后，将水流经由高压出水单向阀（33）进入蓄能器（34），蓄能器（34）的出口连接高压软管（9）。

10.如权利要求9所述的基于智能机器人的超高压水射流装置，其特征在于：所述液力双作用增压器的压力范围为200Mpa~420Mpa，流量为10L/Min ~ 20L/Min。

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