清洗装置及复合清洗方法

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆清洗技术领域，尤其涉及一种清洗装置及复合清洗方法。

背景技术

为了对机车构架进行定期检修，需要去除机车构架表面的污染物和焊缝表面的油漆，对机车构架关键部位焊缝进行探伤处理。传统的机车构架检修方法完全依靠人工作业，在清除焊缝表面油漆时通过脱漆剂和砂轮进行打磨。

但是，脱漆剂气味难闻且对环境的污染大，砂轮打磨时还会产生粉尘和噪音，对于长时间在此环境下工作的检修人员身体造成了极大的危害。同时，打磨的清洗效果完全取决于检修人员的经验，不同的检修人员的技能水平参差不齐，严重影响清洗效果的稳定性，且极易发生清洗不彻底或是打磨过度对零件损伤过大的情况，存在一定的安全隐患。

因此，亟需一种清洗装置及复合清洗方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种清洗装置，在不损伤基材的情况下，大大提高了清洗效率且减少人工成本，充分保护检修人员人身安全，噪音小且满足环保要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

清洗装置，包括：

定位机构，放置于上料工位，用于定位待清洗构架；

转运机构，用于将所述定位机构由所述上料工位转运至清洗工位；

清洗机构，包括水射流清洗组件和激光清洗组件，所述水射流清洗组件能够按照预设水流清洗轨迹对所述待清洗构架进行水射流清洗，所述激光清洗组件能够在所述水射流清洗完成后，按照预设激光清洗轨迹对所述待清洗构架进行激光清洗；

干燥机构，用于在所述水射流清洗结束后且所述激光清洗开始前对所述待清洗构架的表面进行烘干。

可选地，所述清洗机构还包括六轴机器人和连接件，所述六轴机器人设置于所述清洗工位的一侧，所述连接件安装于所述六轴机器人的活动端，所述水射流清洗组件包括水射流喷管，所述激光清洗组件包括激光清洗头，所述水射流喷管和所述激光清洗头均设置于所述连接件上；

所述六轴机器人能够带动所述水射流喷管沿所述预设水流清洗轨迹对所述待清洗构架进行水射流清洗，所述六轴机器人还能够带动所述激光清洗头沿所述预设激光清洗轨迹对所述待清洗构架进行激光清洗。

可选地，所述清洗机构还包括移动组件，所述六轴机器人设置于所述移动组件上，所述移动组件用于带动所述六轴机器人相对于所述待清洗构架移动。

可选地，所述移动组件包括安装座、第一驱动件、传动结构和滑轨，所述六轴机器人的固定端设置于所述安装座上，所述滑轨设置于所述清洗工位的一侧，所述第一驱动件的输出端通过所述传动结构与所述安装座传动连接，所述第一驱动件的输出端能够驱动所述安装座沿所述滑轨滑动。

可选地，所述连接件包括呈角度连接的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部连接于所述六轴机器人的活动端，所述水射流喷管安装于所述第一连接部，所述激光清洗头安装于所述第二连接部背离所述第一连接部的端部。

可选地，所述水射流清洗组件还包括储水设备、第二驱动件、高压柱塞泵和连接管路，所述储水设备包括与其内腔连通的进水口和出水口，所述连接管路连通所述出水口和所述水射流喷管，水流经所述进水口流入所述储水设备内腔，所述第二驱动件与所述高压柱塞泵连接，以驱动所述高压柱塞泵对所述储水设备内腔中的水流加压，加压后的所述水流经所述出水口和所述连接管路流向所述水射流喷管。

可选地，所述激光清洗组件还包括箱体、激光器、水冷机和波纹保护管，所述激光器和所述水冷机均设置于所述箱体内，所述激光器的输出光纤和所述水冷机的冷却水路通过所述波纹保护管与所述激光清洗头连接。

可选地，所述定位机构包括支撑架和多个支腿，多个所述支腿间隔设置于所述支撑架上，所述支腿的位置和高度均可调，以一一对应于不同的所述待清洗构架的定位支撑点，所述支撑架能够在所述上料工位和所述清洗工位之间移动。

可选地，所述转运机构包括转运小车和预埋轨道，所述预埋轨道设置于所述上料工位和所述清洗工位之间，所述转运小车顶部设置有升降台，所述升降台升高以抵接于所述定位机构的底部，所述转运小车能够沿所述预埋轨道移动，以带动所述定位机构由所述上料工位转运至所述清洗工位。

本发明的另一个目的在于提供一种复合清洗方法，采用如上述方案任一项所述的清洗装置进行机车构架的清洗，所述复合清洗方法包括步骤：

S1、将已拆除其余附件的待清洗构架吊装至上料工位，并定位安装于定位机构上；

S2、转运机构将所述定位机构及其上的待清洗构架一同转运至清洗工位；

S3、水射流清洗组件按照预设水流清洗轨迹对所述待清洗构架进行水射流清洗；

S4、干燥机构在所述水射流清洗结束后对所述待清洗构架的表面进行烘干；

S5、激光清洗组件按照预设激光清洗轨迹对所述待清洗构架进行激光清洗；

S6、目视检查；

S7、将清洗后的机车构架移动至探伤检测工位。

本发明的有益效果：

本发明提供的清洗装置，定位机构用于定位待清洗构架，转运机构能够将定位机构及待清洗构架一同由上料工位转运至清洗工位，减少人力消耗。清洗时，首先，通过水射流清洗组件按照预设水流清洗轨迹对待清洗构架进行水射流清洗，以去除待清洗构架表面的灰尘和油泥等污染物；然后，干燥机构对待清洗构架的表面进行烘干，防止水分残留，影响激光清洗效果；最后，通过激光清洗组件按照预设激光清洗轨迹对待清洗构架进行激光清洗，激光清洗对零件尺寸无损伤，可有效提高待清洗构架的使用寿命。整个清洗过程不产生废液、废气和噪音等污染，充分保护检修人员的人身安全，且满足环保要求。同时，采用自动化控制技术，无需人为参与，清洗质量稳定、一致性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的清洗装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的转运小车的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的清洗机构的部分结构示意图；

图4是本发明实施例提供的连接件和激光清洗头的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的水射流清洗组件的部分结构示意图；

图6是本发明实施例提供的激光清洗组件的结构示意图。

图中：

100、待清洗构架；

1、定位机构；11、支撑架；12、支腿；

2、转运机构；21、转运小车；211、主动轮；212、从动轮；213、第三驱动件；214、升降台；215、激光扫描传感器；22、预埋轨道；

3、清洗机构；31、水射流清洗组件；311、水射流喷管；312、喷头；313、储水设备；3131、进水口；3132、出水口；314、第二驱动件；315、高压柱塞泵；316、高压水表；317、控制盒；32、激光清洗组件；321、激光清洗头；322、激光器；323、水冷机；324、波纹保护管；325、箱体；326、控制器；327、控制面板；33、六轴机器人；34、连接件；341、第一连接部；342、第二连接部；3421、走线孔；343、抱夹；35、移动组件；351、安装座；352、第一驱动件；353、传动结构；354、滑轨。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以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。

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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施例提供了一种清洗装置，用于对机车构架进行清洗，以便后续进行检修作业。如图1所示，该清洗装置包括定位机构1、转运机构2、清洗机构3和干燥机构。

其中，参照图1，定位机构1放置于上料工位，用于定位待清洗构架100。在本实施例中，定位机构1包括支撑架11和多个支腿12。多个支腿12间隔设置于支撑架11上，支腿12的位置和高度均可调，以一一对应于不同的待清洗构架100的定位支撑点，进而便于对不同的待清洗构架100进行定位固定，适应性广。示例性地，该支腿12可选为现有技术中的伸缩杆结构，以便于调节支腿12的高度；支腿12的底部通过螺栓与支撑架11上表面可拆卸连接，进而可以调节支腿12在支撑架11上的安装位置。

转运机构2用于将定位机构1由上料工位转运至清洗工位。如图1和图2所示，转运机构2包括转运小车21和预埋轨道22。预埋轨道22贯穿设置于上料工位和清洗工位，转运小车21顶部设置有升降台214，升降台214升高能够抵接于定位机构1的底部。转运小车21沿预埋轨道22移动，能够带动定位机构1由上料工位转运至清洗工位。示例性地，预埋轨道22即为贯穿铺设于上料工位和清洗工位的铁轨，铁轨通过锚钉埋设于地面，可靠性高，稳定性好。

具体地，参照图2，转运小车21还包括车体、主动轮211、从动轮212和第三驱动件213。第三驱动件213设置于车体内，第三驱动件213的输出端连接于主动轮211。主动轮211和从动轮212分别可转动地设置于车体长度方向的两侧，主动轮211和从动轮212之间还设置有传动组件。第三驱动件213能够驱动主动轮211转动，主动轮211通过传动组件带动从动轮212转动，进而可实现转运小车21的移动。示例性地，车体由不锈钢材质制成，具备防水性，可防止水射流损坏设备。

再为具体地，升降台214安装于车体顶部，升降台214采用液压油缸升降结构，可控性好。油缸顶升至与支撑架11底部抵接，即可实现升降台214与支撑架11的可靠接触，进而便于转运小车21将支撑架11及其上的待清洗构架100一同由上料工位转运至清洗工位，有效减少人力消耗。

更为具体地，该转运小车21还包括激光扫描传感器215和示廓灯。激光扫描传感器215安装于车体长度方向上的两端，示廓灯设置于车体的周向，以保证待清洗构架100在转运过程中与人员交互的安全性。激光扫描传感器215为现有技术，其架构和使用原理本实施例在此不做赘述。

在本实施例中，该转运小车21为RGV小车，全称是Rail Guided Vehicle，即“有轨制导车辆”，又叫有“有轨穿梭小车”。RGV小车采用二维码和RFID进行移载定位，能够实现高精度的构架移载，以满足清洗要求。同时，RGV小车还具有结构简单，对外界环境抗干扰能力强，对操作人员要求较宽泛，运行稳定性强以及故障发生部位较少等优点。

如图1、图3、图4、图5和图6所示，清洗机构3包括水射流清洗组件31和激光清洗组件32。水射流清洗组件31能够按照预设水流清洗轨迹对待清洗构架100进行水射流清洗，激光清洗组件32能够在水射流清洗完成后，按照预设激光清洗轨迹对待清洗构架100进行激光清洗。干燥机构用于在水射流清洗结束后且激光清洗开始前对待清洗构架100的表面进行烘干。示例性地，干燥机构可选为热风枪或烘干机或放置风干等方式对待清洗构架100的表面进行烘干。

也就是说，清洗时，首先，通过水射流清洗组件31按照预设水流清洗轨迹对待清洗构架100进行水射流清洗，以去除待清洗构架100表面的灰尘和油泥等污染物；然后，干燥机构对待清洗构架100的表面进行烘干，防止水分残留，影响激光清洗效果；最后，通过激光清洗组件32按照预设激光清洗轨迹对待清洗构架100进行激光清洗，激光清洗对零件尺寸无损伤，可有效提高待清洗构架100的使用寿命。整个清洗过程不产生废液、废气和噪音等污染，充分保护检修人员的人身安全，且满足环保要求。同时，采用自动化控制技术，无需人为参与，清洗质量稳定、一致性好。

具体地，参照图1和图3，清洗机构3还包括六轴机器人33和连接件34。六轴机器人33设置于清洗工位的一侧，连接件34安装于六轴机器人33的活动端。水射流清洗组件31包括水射流喷管311，激光清洗组件32包括激光清洗头321，水射流喷管311和激光清洗头321均设置于连接件34上。六轴机器人33能够带动水射流喷管311沿预设水流清洗轨迹对待清洗构架100进行水射流清洗，六轴机器人33还能够带动激光清洗头321沿预设激光清洗轨迹对待清洗构架100进行激光清洗。在本实施例中，六轴机器人33的控制系统内存储有不同机车车型构架的清洗路径，使用时，即可根据不同的待清洗构架100自动调用路径并带动水射流喷管311和激光清洗头321进行清洗。六轴机器人33为现有技术，本实施例在此不做赘述。

再为具体地，清洗机构3还包括移动组件35，六轴机器人33设置于移动组件35上，移动组件35用于带动六轴机器人33相对于待清洗构架100移动。移动组件35包括安装座351、第一驱动件352、传动结构353和滑轨354。六轴机器人33的固定端设置于安装座351上，滑轨354设置于清洗工位的一侧，第一驱动件352的输出端通过传动结构353与安装座351传动连接，第一驱动件352的输出端能够驱动安装座351沿滑轨354滑动。在本实施例中，传动结构353为齿轮齿条传动，齿条设置于滑轨354上，齿轮连接于第一驱动件352的输出端。示例性地，第一驱动件352可选为现有技术中的伺服电机。

参照图4，连接件34包括呈角度连接的第一连接部341和第二连接部342。第一连接部341连接于六轴机器人33的活动端，水射流喷管311安装于第一连接部341。第一连接部341呈法兰式结构，与六轴机器人33的活动端的端面适配，水射流喷管311安装于第一连接部341的几何中心。激光清洗头321安装于第二连接部342背离第一连接部341的端部。激光清洗头321通过抱夹343与第二连接部342夹紧连接。

优选地，水射流喷管311背离第一连接部341的一端可安装不同的喷头312，以适用于不同的待清洗构架100的清洗作业。

如图1和图5所示，水射流清洗组件31还包括储水设备313、第二驱动件314、高压柱塞泵315和连接管路。储水设备313包括与其内腔连通的进水口3131和出水口3132，连接管路连通出水口3132和水射流喷管311。水流经进水口3131流入储水设备313内腔，第二驱动件314与高压柱塞泵315连接，以驱动高压柱塞泵315对储水设备313内腔中的水流加压，加压后的水流经出水口3132和连接管路流向水射流喷管311，进而实现对待清洗构架100的喷射冲洗。示例性地，第二驱动件314也可选为现有技术中的电机。

可选地，水射流清洗组件31还包括控制盒317和高压水表316。控制盒317分别与高压水表316、第二驱动件314和高压柱塞泵315通讯连接。控制盒317能够控制设备的启停，高压水表316能够显示水流压力。根据不同的待清洗构架100，调整合适的参数，可以快速干净地完成清洗。

如图1和图6所示，激光清洗组件32还包括箱体325、激光器322、水冷机323和波纹保护管324。激光器322和水冷机323均设置于箱体325内，以提高结构整体性，并通过箱体325对激光器322和水冷机323进行保护。激光器322的输出光纤和水冷机323的冷却水路通过波纹保护管324与激光清洗头321连接。在本实施例中，连接件34的第二连接部342上开设走线孔3421，激光器322的输出光纤和水冷机323的冷却水路穿过上述走线孔3421，与激光清洗头321连接。

可选地，激光清洗组件32还包括控制器326和控制面板327。控制器326分别与控制面板327、激光器322和水冷机323通讯连接。控制器326集成设置于箱体325上，可通过控制面板327设置激光清洗的输出参数。自动清洗运作时，需将激光清洗头321安装于六轴机器人33上，再将控制器326接入机器人控制系统，即可实现激光清洗的自动化控制。

本实施例还提供了一种复合清洗方法，采用上述方案中的清洗装置进行机车构架的清洗，该复合清洗方法包括步骤：

S1、将已拆除其余附件的待清洗构架100吊装至上料工位，并定位安装于定位机构1上。具体地，支撑架11预先放置于上料工位，在待清洗构架100吊装到上料工位上空时，缓慢下放待清洗构架100，同时调整各个支腿12在支撑架11上的位置和支腿12高度，直至每个支腿12均与待清洗构架100的定位支撑点抵接，即完成待清洗构架100的吊装定位。

S2、转运机构2将定位机构1及其上的待清洗构架100一同转运至清洗工位。通过RGV小车自动移载支撑架11及其上的待清洗构架100至清洗工位。

S3、水射流清洗组件31按照预设水流清洗轨迹对待清洗构架100进行水射流清洗。根据事先调试好的机器人轨迹启动六轴机器人33和水射流清洗组件31进行水射流清洗作业。

S4、干燥机构在水射流清洗结束后对待清洗构架100的表面进行烘干。进行0.5h的放置风干或人工用热风枪将待清洗构架100表面的水分烘干。

S5、激光清洗组件32按照预设激光清洗轨迹对待清洗构架100进行激光清洗。设置好激光器322的参数，根据预先设置好的机型对应的激光清洗轨迹进行自动化激光清洗。需要注意的是，清洗过程中不可目视激光，如有必要需配带防激光辐射眼镜进行操作。

S6、目视检查。清洗完成，人工目视检查清洗的机车构架焊缝或表面的清洗质量，清洗处油漆除尽，露出金属明亮本色。

S7、将清洗后的机车构架移动至探伤检测工位。检验完毕，人工将机车构架吊装至转运小车21，移动至探伤检测工位。

为了实现全自动无人化清洗，本发明使用RGV小车作为转运的工具，RGV采用二维码和RFID进行移载定位，实现高精度的构架移载，以满足清洗要求。激光和水射流的清洗采用机器人与清洗设备相结合的形式，根据不同车型构架自动的规划清洗轨迹和清洗参数，精确高效的进行构架清洗，全套清洗工艺采用自动化控制技术，无需人为参与，全自动，清洗质量稳定、一致性好。

使用水射流清洗进行前道清洗，去除机车构架表面附着的油泥、灰尘等污染物，这些污染物传统方法难以去除，人工刮除费时费力。通过更换不同类型的水射流清洗喷头312，可以实现对大平面和狭窄区域的全部清洗。激光清洗机对水射流清洗后的机车构架进行清洗，使用激光清洗能够去除机车构架焊缝表面的油漆并且不损伤构架基材，由于作用时间短、热效应较小，且激光清洗是非接触式清洗，对机车构架不会产生热变形和内部应力。通过调整参数，可以快速干净完成清洗，大大改善机车构架维修时的噪音和粉尘污染。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。