CN107866398B - 一种高效智能高压水清洗设备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效智能高压水清洗设备以及工作方法，其中所述的高效智能高压水清洗设备，包括高压水单元、高压清洗单元、浸泡吹干单元和机器人工作单元，所述高压水单元与高压清洗单元连接，所述机器人工作单元将工件从高压清洗单元转运至浸泡吹干单元，并进行工件的搬运。其结构简单合理，自动化程度高，减少人工劳动量，提高了工作效率，以及优良的环保性能，操作方便，具有较强的实用性，尤其是环保要求高以及对复杂表面的清洗时更加适用。工作方法简单易行，工作过程自动化程度高，所需要的人力少，提高了生产效率。

Description

一种高效智能高压水清洗设备及其工作方法

技术领域

本发明属于表面处理领域，特别涉及一种高效智能高压水清洗设备。本发明还涉及一种高效智能高压水清洗设备的工作方法。

背景技术

一般所说的表面处理有两种解释，一种为广义的表面处理，即包括前处理、电镀、涂装、化学氧化、热喷涂等众多物理化学方法在内的工艺方法；另一种为狭义的表面处理，即只包括喷砂、抛光等在内的。工件在加工、运输、存放等过程中，表面往往带有氧化皮、铁锈、焊渣、尘土以及油和其他污物。想要涂层能牢固地附着在工件表面上，在涂装前就必须对工件表面进行清理，否则，不仅影响涂层与金属的结合力和抗腐蚀性能，而且还会使基体金属在即使有涂层防护下也能继续腐蚀，使涂层剥落，影响工件的机械性能和使用寿命。目前表面处理行业来说，技术空白点很多，相关资料匮乏，这就造成了表面处理技术层次低而且发展缓慢。

在结构件焊接完成后，常用人工打磨的方式进行焊缝处理，不仅效率低，还影响操作人员的健康，因此需要一套自动化程度高、清洗效率高、环保无污染的清洗设备。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供高效智能高压水清洗设备及其工作方法，不仅充分考虑其功能和效率，还要考虑其安全性、可靠性等，整个***通过闭环控制，实时检测各个位置的状态，优化动作，安全联锁等，最终制作成一套具备智能化程度高、清洗效率高、轨迹重复性、表面质量高并且环保无污染的表面清洗设备。

技术方案：一种高效智能高压水清洗设备，包括高压水单元、高压清洗单元、浸泡吹干单元和机器人工作单元，所述高压水单元与高压清洗单元连接，所述机器人工作单元将工件从高压清洗单元转运至浸泡吹干单元，并进行工件的搬运。该高压水清洗单元，生产效率高，具有较高的自动化程度，以及优良的环保性能，操作方便，具有较强的实用性，尤其是环保要求高以及对复杂表面的清洗时更加适用。

进一步的，上述的高效智能高压水清洗设备，所述高压清洗单元包括高压清洗室箱体和工件运动机器人，所述工件运动机器人设于高压清洗室箱体内部，所述高压清洗室箱体内设有一组高压喷头。高压喷头固定在高压清洗室箱体上，通过高压喷头直接喷射在工件表面的相应位置，清洗工件表面需要去除的杂质，达到清理的目的，工件夹持在工件运动机器人的夹具上，夹紧气缸压紧后，通过工件运动机器人的运动，最终完成工件的清洗，由于机器人的重复精度高，保证了整个工件清洗轨迹的重复精度。整个清洗过程均在清洗房体中进行，有效隔断清洗时产生的噪音。清洗时的水雾通过水雾分离器后再经过风机排放至厂房的烟囱中，因此不会产生噪音及污染物。

进一步的，上述的高效智能高压水清洗设备，所述浸泡吹干单元包括浸泡吹干室箱体、工件运动装置、吹干装置和浸泡溶液，所述浸泡溶液设于浸泡吹干室箱体的下部，所述工件运动装置设置于浸泡吹干室箱体的内部，所述吹干装置设于工件运动装置上。高压水清理后的工件需要在防锈的浸泡溶液中进行浸泡，最后再用压缩空气对工件进行吹干处理；机器人工作单元的抓手可以抓取工件，先把中转台清洗后的工件抓取，再从吹干室的取下吹干的工件，最后再将清洗后需要浸泡吹干的工件挂在浸泡吹干室的工件运动装置上，浸泡吹干室夹具夹紧工件。

进一步的，上述的高效智能高压水清洗设备，所述高压水单元包括高压泵、动力电机和控制柜，所述高压泵与动力电机连接，所述控制柜与高压泵和动力电机电性连接。通过高压水工作单元，利用过滤后的自来水，通过高压泵产生高压水，为高压清洗室的高压喷头提供高压水，可清除工件表面的杂质。

进一步的，上述的高效智能高压水清洗设备，机器人工作单元包括上料台、中转台、下料台和搬运机器人，所述中转台设于高压清洗单元的箱门口处，所述搬运机器人完成工件在上料台、中转台、高压清洗单元、浸泡吹干单元和下料台之间的转运。通过机器人工作单元，完成工件的所有搬运动作，通过程序优化、动作优先顺序、安全联锁等控制，最大程度降低等待时间与无用动作，提高了工作效率，只需要操作工人将工件放置在上料台上面，启动按钮，设备自动运行，然后从下料台上取下工件即可，中间过程无需操作，自动完成。

进一步的，上述的高效智能高压水清洗设备，所述高压水单元包括第一高压水单元和第二高压水单元，所述高压清洗单元包括第一高压清洗室和第二高压清洗室，所述浸泡吹干单元包括第一浸泡吹干室和第二浸泡吹干室，所述第一高压水单元、第一高压清洗室和第一浸泡吹干室构成第一工作单元，所述第二高压水单元、第二高压清洗室和第二浸泡吹干室构成第二工作单元。为了满足工厂的生产效率，同时需要在不同位置进行工件的清洗、浸泡和吹干，形成两套高压水单元、高压清洗室和浸泡吹干室，通过机器人工作单元将工件在两套独立工作的单元之间搬运工件，提高工作效率。

进一步的，上述的高效智能高压水清洗设备，所述上料台、第一高压清洗室、第一浸泡吹干室、第二高压清洗室、第二浸泡吹干室和下料台设置于以搬运机器人为圆心并且搬运机器人的机械臂长度为半径的圆周上。将搬运机器人设置于圆心位置，其他工作单元设置在机器臂长度的半径圆周上，形成以搬运机器人为中心的工作结构，便于搬运机器人在各个工位进行搬运，提高工作效率。

进一步的，上述的高效智能高压水清洗设备，所述高压泵产生2000-3000bar的水压。通过动力电机及高压泵产生2000-3000bar的水压，经过高压喷头喷射工件表面。

本发明还提供一种高效智能高压水清洗设备的工作方法，包括以下步骤：

1）高效智能高压水清洗设备启动，操作工人将工件放置于机器人工作单元的上料台上；

2）机器人工作单元的搬运机器人的两个机器人抓手夹持上料台上的两个工件，并运送至高压清洗单元前部的中转台上；

3）工件运动机器人将工件夹持住并运送至高压清洗室箱体内部，通过高压清洗单元内的高压喷头对工件表面进行清洗；

4）工件运动机器人将清洗后的工件放置于中转台上；

5）搬运机器人的一个机器人抓手夹持住一个工件，并运送至浸泡吹干单元；

6）搬运机器人的另一个机器人抓手夹持住浸泡吹干后的工件，同时将需要进行浸泡吹干的工件放置于工件运动装置上；

7）工件运动装置夹持工件并移动至浸泡吹干室箱体，在浸泡溶液浸泡，浸泡后通过吹干装置吹干；

8）搬运机器人将浸泡吹干后的工件运送至下料台；

9）操作工人将工件从下料台搬下；

10）重复步骤1）-9），不断重复工件的搬运、清洗、浸泡和吹干的过程。

本发明的高效智能高压水清洗设备，工作时只需要操作工人将工件放置在上料单元上，按下启动按钮，设备自动运行，然后操作工人从下料单元上取下工件即可，中间过程无需操作，自动完成；其中，清理室的高压水清理是利用过滤后的自来水，通过高压泵产生高压水，在清洗房体内完成工件表面的清理，然后工件在浸泡吹干室内经过溶液浸泡后再吹干，为了满足工厂的生产效率，同时需要在不同位置进行搬运工件，不仅导入两套高压水***、清洗***和浸泡***，还通过机器人工作单元负责工件的所有搬运动作；设置的第一清洗工作单元和第二清洗工作单元根据工作设置，分别进行工件的清洗、浸泡和吹干，提高了工作效率。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

1、该高效智能高压水清洗设备，工作时的智能化程度更高，只需要操作工人将工件放置在上料台上面，启动按钮，设备自动运行，然后从下料台上取下工件即可，中间过程无需操作，自动完成，如有故障，自动报警并显示故障信息。

2、该高效智能高压水清洗设备，工作时的效率更高，通过动作分析与时序计算，采用两套高压水单元、清洗单元和浸泡单元，并通过机器人单元，完成工件的所有搬运动作；通过程序优化、动作优先顺序、安全联锁等控制，最大程度降低等待时间与无用动作。

3、该高效智能高压水清洗设备，工作时的轨迹重复性更稳定，高压喷头固定在清洗房体上，工件由机器人及工件运动夹具的夹紧气缸压紧后，通过机器人的运动，最终完成工件的清洗；由于机器人的重复精度高，保证了整个工件清洗轨迹的重复精度。

4、该高效智能高压水清洗设备，工作时的表面质量更高，高压水单元对压力进行闭环控制，并且工件的清洗轨迹通过机器人控制，重复精度高以及运动速度稳定，能够保证表面清洗的质量。

5、该高效智能高压水清洗设备，工作时环保无污染，利用过滤后的自来水，通过高压泵产生高压水，并经过高压喷头对工件表面进行清洗；整个清洗过程均在清洗房体中进行，有效隔断清洗时产生的噪音；清洗时的水雾通过水雾分离器后再经过风机排放至厂房的烟囱中，因此不会产生噪音及污染物。

该高效智能高压水清洗设备，生产效率高，具有较高的智能化程度，以及优良的环保性能，操作方便，具有较强的实用性，尤其是环保要求高以及对复杂表面的清洗时更加适用，本设备设计使用前焊缝的清理均是人工打磨的，采用此技术焊缝用高压水清理，既能降低人的工作强度，同时提高了表面处理质量，具有极高的使用价值。

附图说明

图1是本发明的高效智能高压水清洗设备结构示意图；

图2是本发明的高效智能高压水清洗设备的高压水单元结构示意图；

图3是本发明的高效智能高压水清洗设备的高压清洗单元结构示意图；

图4是本发明的高效智能高压水清洗设备的浸泡吹干单元结构示意图；

图5是本发明的高效智能高压水清洗设备的机器人工作单元结构示意图。

图中：1-高压水单元、11-高压泵、12-动力电机、13-控制柜、2-高压清洗单元、21-高压清洗室箱体、22-工件运动机器人、3-浸泡吹干单元、31-浸泡吹干室箱体、32-工件运动装置、33-浸泡溶液、4-机器人工作单元、41-上料台、42-中转台、43-下料台、44-搬运机器人、10-第一工作单元、20-第二工作单元。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1所示的高效智能高压水清洗设备，包括高压水单元1、高压清洗单元2、浸泡吹干单元3和机器人工作单元4，所述高压水单元1与高压清洗单元2连接，所述机器人工作单元4将工件从高压清洗单元2转运至浸泡吹干单元3，并进行工件的搬运，其中工件通过高压清洗单元1完成表面清理，然后经过浸泡吹干单元3浸泡后吹干，机器人工作单元4负责工件的所有搬运工作。进一步的，如图2所示高压水单元1包括高压泵11、动力电机12和控制柜13，所述高压泵11与动力电机12连接，所述控制柜13与高压泵11和动力电机12电性连接，高压泵11产生的高压水经过旋转喷头喷射在工件表面。进一步的，如图3所示高压清洗单元2包括高压清洗室箱体21和工件运动机器人22，所述工件运动机器人22设于高压清洗室箱体21内部，所述高压清洗室箱体21内设有一组高压喷头，工件运动机器人22上的工件夹具夹持工件在高压清洗室箱体21，与高压清洗室箱体21上设置的高压喷头完成工件表面的清理。进一步的，如图4所示浸泡吹干单元3包括浸泡吹干室箱体31、工件运动装置32、吹干装置和浸泡溶液33，所述浸泡溶液33设于浸泡吹干室箱体31的下部，所述工件运动装置32设置于浸泡吹干室箱体31的内部，所述吹干装置设于工件运动装置32上，通过工件运动装置32夹持工件在浸泡溶液33浸泡，在经过吹干装置进行工件表面吹干。进一步的，如图5所示机器人工作单元4包括上料台41、中转台42、下料台43和搬运机器人44，所述中转台42设于高压清洗单元2的箱门口处，所述搬运机器人44完成工件在上料台41、中转台42、高压清洗单元2、浸泡吹干单元3和下料台43之间的转运。进一步的，所述上料台41、第一高压清洗室、第一浸泡吹干室、第二高压清洗室、第二浸泡吹干室和下料台43设置于以搬运机器人44为圆心并且搬运机器人44的机械臂长度为半径的圆周上，减少了机器人的运动，机器人工作单元4只需在360°范围值转动，即可完成工件的搬运工作。进一步的，所述高压水单元1包括第一高压水单元和第二高压水单元，所述高压清洗单元2包括第一高压清洗室和第二高压清洗室，所述浸泡吹干单元3包括第一浸泡吹干室和第二浸泡吹干室，所述第一高压水单元、第一高压清洗室和第一浸泡吹干室构成第一工作单元10，所述第二高压水单元、第二高压清洗室和第二浸泡吹干室构成第二工作单元20，所述第一工作单元10和第二工作单元20相互独立工作，根据工作节怕，机器人工作单元4将工件分配至第一工作单元10或者第二工作单元20，两个工作单元独立工作,提高了工作效率。

在上述结构的基础上，一种高效智能高压水清洗设备的工作方法，包括以下步骤：

1）高效智能高压水清洗设备启动，操作工人将工件放置于机器人工作单元4的上料台41上；

2）机器人工作单元4的搬运机器人44的两个机器人抓手夹持上料台41上的两个工件，并运送至高压清洗单元2前部的中转台42上；

3）工件运动机器人22将工件夹持住并运送至高压清洗室箱体21内部，通过高压清洗单元2内的高压喷头对工件表面进行清洗；

4）工件运动机器人22将清洗后的工件放置于中转台42上；

5）搬运机器人44的一个机器人抓手夹持住一个工件，并运送至浸泡吹干单元3；

6）搬运机器人44的另一个机器人抓手夹持住浸泡吹干后的工件，同时将需要进行浸泡吹干的工件放置于工件运动装置32上；

7）工件运动装置32夹持工件并移动至浸泡吹干室箱体31，在浸泡溶液33浸泡，浸泡后通过吹干装置吹干；

8）搬运机器人44将浸泡吹干后的工件运送至下料台43；

9）操作工人将工件从下料台43搬下；

10）重复步骤1-9，不断重复工件的搬运、清洗、浸泡和吹干的过程。

上述工作工程中，高压泵11产生2000-3000bar的水压，经过高压喷头喷射工件表面。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高效智能高压水清洗设备，其特征在于：包括高压水单元（1）、高压清洗单元（2）、浸泡吹干单元（3）和机器人工作单元（4），所述高压水单元（1）与高压清洗单元（2）连接，所述机器人工作单元（4）将工件从高压清洗单元（2）转运至浸泡吹干单元（3），并进行工件的搬运；

所述高压清洗单元（2）包括高压清洗室箱体（21）和工件运动机器人（22），所述工件运动机器人（22）设于高压清洗室箱体（21）内部，所述高压清洗室箱体（21）内设有一组高压喷头；

所述浸泡吹干单元（3）包括浸泡吹干室箱体（31）、工件运动装置（32）、吹干装置和浸泡溶液（33），所述浸泡溶液（33）设于浸泡吹干室箱体（31）的下部，所述工件运动装置（32）设置于浸泡吹干室箱体（31）的内部，所述吹干装置设于工件运动装置（32）上；

所述高压水单元（1）包括高压泵（11）、动力电机（12）和控制柜（13），所述高压泵（11）与动力电机（12）连接，所述控制柜（13）与高压泵（11）和动力电机（12）电性连接；

机器人工作单元（4）包括上料台（41）、中转台（42）、下料台（43）和搬运机器人（44），所述中转台（42）设于高压清洗单元（2）的箱门口处，所述搬运机器人（44）完成工件在上料台（41）、中转台（42）、高压清洗单元（2）、浸泡吹干单元（3）和下料台（43）之间的转运；

所述高压水单元（1）包括第一高压水单元和第二高压水单元，所述高压清洗单元（2）包括第一高压清洗室和第二高压清洗室，所述浸泡吹干单元（3）包括第一浸泡吹干室和第二浸泡吹干室，所述第一高压水单元、第一高压清洗室和第一浸泡吹干室构成第一工作单元（10），所述第二高压水单元、第二高压清洗室和第二浸泡吹干室构成第二工作单元（20），所述第一工作单元（10）和第二工作单元（20）相互独立工作。

2.根据权利要求1所述的高效智能高压水清洗设备，其特征在于：所述上料台（41）、第一高压清洗室、第一浸泡吹干室、第二高压清洗室、第二浸泡吹干室和下料台（43）设置于以搬运机器人（44）为圆心并且搬运机器人（44）的机械臂长度为半径的圆周上。

3.根据权利要求1所述的高效智能高压水清洗设备，其特征在于：所述高压泵（11）产生2000-3000bar的水压。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高效智能高压水清洗设备的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）高效智能高压水清洗设备启动，操作工人将工件放置于机器人工作单元（4）的上料台（41）上；

2）机器人工作单元（4）的搬运机器人（44）的两个机器人抓手夹持上料台（41）上的两个工件，并运送至高压清洗单元（2）前部的中转台（42）上；

3）工件运动机器人（22）将工件夹持住并运送至高压清洗室箱体（21）内部，通过高压清洗单元（2）内的高压喷头对工件表面进行清洗；

4）工件运动机器人（22）将清洗后的工件放置于中转台（42）上；

5）搬运机器人（44）的一个机器人抓手夹持住一个工件，并运送至浸泡吹干单元（3）；

6）搬运机器人（44）的另一个机器人抓手夹持住浸泡吹干后的工件，同时将需要进行浸泡吹干的工件放置于工件运动装置（32）上；

7）工件运动装置（32）夹持工件并移动至浸泡吹干室箱体（31），在浸泡溶液（33）浸泡，浸泡后通过吹干装置吹干；

8）搬运机器人（44）将浸泡吹干后的工件运送至下料台（43）；

9）操作工人将工件从下料台（43）搬下；

10）重复步骤1）-9），不断重复工件的搬运、清洗、浸泡和吹干的过程。

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