直交多關節複合型cnc清洗的製造方法
2023-06-19 17:46:51
直交多關節複合型cnc清洗的製造方法
【專利摘要】本實用新型為直交多關節複合型CNC清洗機，機架頂部由左至右設有兩排相互平行的Z向直線滑軌，機械臂固定架的頂端通過兩側滑塊支架與Z向直線滑軌滑動連接，機械臂固定架的底端與第一機械臂的頂端轉動固定，轉動固定處形成X向運動關節；第一機械臂的底端與第二機械臂的頂端轉動固定，轉動固定處形成形成Y向運動關節；第二機械臂的底端固定有水平向主軸，高壓清洗噴嘴與主軸呈一體式結構；機械臂與機械臂驅動組件控制連接，機械臂固定架通過絲槓驅動組件控制連接，機械臂驅動組件以及絲槓驅動組件均由CNC控制器控制連接。本實用新型此結構緊湊，實現了小型化，可針對各種複雜零件進行清洗，加工範圍大，實現了高速清洗，設備運轉率高。
【專利說明】直交多關節複合型CNC清洗機
[【技術領域】]
[0001]本實用新型是採用機械手臂多關節運動與直線運動相結合的最新技術，對各種部件進行高壓清洗的直交多關節複合型CNC清洗機。
[【背景技術】]
[0002]用於航空航天、汽車、建設機械等的各種精密部件，在進行機械加工後，會在部件的盲孔、斜孔、精密面等殘留毛刺、切屑等，如不進行清除，會導致機械無法達到所需要的精度、目的。
[0003]現在機械行業有的清洗機大多為通過式清洗方式，此類型清洗機存在的問題為，體積大、佔地面積大、適用於整體清洗，但對形狀複雜的零件清洗效果不佳，無法達到徹底清洗。另一種為清洗機器人，此類型清洗機存在的問題為，不擅長直線運動，不能達到高速度清洗。噴嘴安裝在長臂的最前端，位置精度低，無法達到高位置精度清洗。防水困難，容易壞，設備運轉率低，維護成本比較高。
[0004]作為現狀有幾種方法可以進行清除:
[0005]1、人工去毛刺、用油清洗。根據操作人員的能力不同品質也不同，因此經常會出現不穩定的問題，而且工作環境惡劣。
[0006]2、最終工程利用通過式清洗方式進行整體清洗。針對形狀複雜的零件，清洗效果不加，無法達到徹底清洗乾淨的目的。
[0007]3、多關節機器人前端裝噴嘴的方式進行清洗。
[0008]此種清洗方式的問題點:第一不擅長直線動作。多關節機器人，結構上、圓形動作較快，例如如果想要將噴嘴插入細孔孔內清洗的話，他的速度只能達到原有1/10左右的程度，效率低下。第二噴嘴精度較低。由於噴嘴安裝在長臂的最前端，導致他的位置精度不好，在長期使用過程中關節之間會產生晃動，使精度更加不好。第三、多關節機器人防水困難，容易壞、設備運轉率低下、維護成本非常的高。第四、機器人需要專用的程序控制，沒有機器人專業知識的人是無法進行編程的，公司內一般操作人員無法完成。
[0009]4、立式清洗機。在結構上體積大，重量大，加工範圍有局限性。清洗工件側面的情況，切屑容易向上飛濺，並再次附著在工件上。
[實用新型內容]
[0010]本實用新型的目的就是為了解決現狀清洗機的各種不足之處，結合其優勢而進行開發設計的直交多關節複合型CNC清洗機。
[0011]為實現上述目的，設計一種直交多關節複合型CNC清洗機，包括機架、高壓清洗噴嘴、主軸、機械臂、機械臂驅動組件以及CNC控制器，所述機架的操作面板上固定有工件架，其特徵在於，機架頂部由左至右設有兩排相互平行的Z向直線滑軌，機械臂固定架的頂端通過兩側滑塊支架與所述Z向直線滑軌滑動連接，所述機械臂固定架的底端與第一機械臂的頂端轉動固定，轉動固定處形成X向運動關節；所述第一機械臂的底端與第二機械臂的頂端轉動固定，轉動固定處形成形成Y向運動關節；此此結構緊湊，加工範圍大，改善了機械手臂在直線運動上的缺陷，改善了立式清洗機在對工件側面清洗時向上飛濺並再次附著到工件上的缺陷。所述第二機械臂的底端固定有水平向主軸，主軸進水口連接進水管，主軸出水口與工件架相對並設有高壓清洗噴嘴，所述高壓清洗噴嘴與主軸呈一體式結構，保證了清洗的位置精度，實現了精確定點清洗和複雜部件的精確快速清洗，同時能夠保證清洗的潔淨度；第一、第二機械臂分別與第一、第二機械臂驅動組件控制連接，機械臂固定架通過絲槓驅動組件控制連接，機械臂驅動組件以及絲槓驅動組件均由CNC控制器控制連接。
[0012]所述機械臂固定架的底部設有一凹槽，所述凹槽具有左右兩側壁，所述左右兩側壁上分別設有固定孔，所述固定孔與第一機械臂頂端的固定孔相適配並通過軸承貫穿，實現轉動固定；第一機械臂底端設有固定孔，所述固定孔與第二機械臂頂端的固定孔相適配，並通過軸承貫穿，實現轉動固定。
[0013]所述機械臂驅動組件採用伺服電機及減速機組合而成，所述機械臂連接減速機的輸出端，減速機的輸入端連接伺服電機傳動輸出端，通過伺服電機和減速機組合進行變速傳動。
[0014]第一機械臂與第二機械臂的軸接處設有密封件，所述密封件採用旋轉密封結構，所述旋轉密封結構採用旋轉用密封圈，所述旋轉用密封圈嵌於第一機械臂與第二機械臂的軸接處，防止清洗液和灰塵等進入機械臂內部。且多關節處的特殊結構的密封+機械手臂各部件均由防鏽材料的構成，確保了穩定持久地對抗高溫、潮溼、腐蝕性的惡劣環境，同時保持了機械特性。
[0015]機械臂內設有配線槽，機械臂內部配置線纜內嵌於所述配線槽中。電纜線及各種信號線在機械臂內部配置，既保證了整體結構美觀，又解決了電纜線及各種信號線等的防水問題。
[0016]所述工件架底部與操作面板之間設有A軸、B軸,所述A軸沿著自身圓心360°自轉，所述B軸沿端點90°翻轉。
[0017]所述機架側旁豎直設有一個換刀庫，所述換刀庫內的換刀座上從上至下等間距豎直放置若干刀頭，所述換刀座傾斜30度角度，以便機械手臂可以方便裝卸刀具。
[0018]本實用新型採用在構造上為多關節機械手臂的X、Y方向運動+伺服電機、絲槓驅動的Z方向直線運動。此結構緊湊，實現了小型化。工件放置在A軸、B軸上，A軸實施360度旋轉，B軸實施90度翻轉。機械臂的圓弧運動與工件夾具的A軸、B軸旋轉，解決了機器人在直線運動上的缺陷，可針對各種複雜零件進行清洗，加工範圍大，實現了高速清洗。機械臂關節處為防水密封結構。電機等線纜配置在機械臂內部。此結構為防水結構，設備運轉率高，解決了維護成本高的問題。清洗噴嘴與主軸為一體式。高壓水通過主軸噴射出，實現了高位置精度清洗。CNC控制器，操作工人經過簡單培訓便可進行操作，改善了操作複雜的缺陷。
[【專利附圖】
【附圖說明】]
[0019]圖1為直交多關節CNC清洗機的全體圖；
[0020]圖2為第一機械臂傳動部分圖；
[0021]圖3為第二機械臂傳動部分圖；
[0022]圖4為高壓清洗噴嘴主軸部分圖；
[0023]圖5為機械臂關節處為防水密封結構；
[0024]圖6為機械臂內部配置線纜的結構；
[0025]圖7為機械臂整體結構示意圖；
[0026]圖中標註說明
[0027]1.機架、2.工件架、3.Z向直線滑軌、4.滑塊支架、5.機械臂固定架、6.第一機械臂、7.X向運動關節、8.第二機械臂、9.Y向運動關節、10.主軸、11.高壓清洗噴嘴、12.伺服電機、13.減速機、14.密封件、15.配線、16.配線槽。
[【具體實施方式】]
[0028]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明，這種裝置的結構和原理對本專業的人來說是非常清楚的。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0029]如圖1及圖7所示，一種直交多關節複合型CNC清洗機，包括機架、高壓清洗噴嘴、主軸、機械臂、機械臂驅動組件以及CNC控制器，所述機架的操作面板上固定有工件架，所述工件架底部與操作面板之間設有A軸、B軸，所述A軸沿著自身圓心360°自轉，所述B軸沿端點90°翻轉。所述機架側旁豎直設有一個換刀庫，所述換刀庫內的換刀座上從上至下等間距豎直放置若干刀頭，所述換刀座傾斜30度角度，以便機械手臂可以方便裝卸刀具。
[0030]機架頂部由左至右設有兩排相互平行的Z向直線滑軌，機械臂固定架的頂端通過兩側滑塊支架與所述Z向直線滑軌滑動連接，所述機械臂固定架的底端與第一機械臂的頂端轉動固定，轉動固定處形成X向運動關節；所述第一機械臂的底端與第二機械臂的頂端轉動固定，轉動固定處形成形成Y向運動關節；所述第二機械臂的底端固定有水平向主軸，主軸進水口連接進水管，主軸出水口與工件架相對並設有高壓清洗噴嘴，所述高壓清洗噴嘴與主軸呈一體式結構，保證了清洗的位置精度，實現了精確定點清洗和複雜部件的精確快速清洗，同時能夠保證清洗的潔淨度。機械行業現有的清洗機器人的結構一般為高壓噴嘴單獨安裝在機械臂前端，與機械臂為分離式結構，此結構的定位精度不高，無法實現精確定位清洗。本實用新型的結構為:高壓水噴嘴與主軸為一體,高壓水通過主軸內部,再經過噴嘴噴射出。主軸與機械臂通過精密配合安裝在成一體；第一、第二機械臂分別與第一、第二機械臂驅動組件控制連接，機械臂固定架通過絲槓驅動組件控制連接，機械臂驅動組件以及絲槓驅動組件均由CNC控制器控制連接。
[0031]如圖7所示，所述機械臂固定架的底部設有一凹槽，所述凹槽具有左右兩側壁，所述左右兩側壁上分別設有固定孔，所述固定孔與第一機械臂頂端的固定孔相適配並通過軸承貫穿，實現轉動固定；第一機械臂底端設有固定孔，所述固定孔與第二機械臂頂端的固定孔相適配，並通過軸承貫穿，實現轉動固定。
[0032]如圖2及圖3所示，所述機械臂驅動組件採用伺服電機及減速機組合而成，所述機械臂連接減速機的輸出端，減速機的輸入端連接伺服電機傳動輸出端，通過伺服電機和減速機組合進行變速傳動。機械臂通過軸承來支撐。保證了機械臂的準確靈活的轉動。
[0033]如圖5所示，第一機械臂與第二機械臂的軸接處為防水密封結構，設有密封件，所述密封件採用旋轉密封結構，，所述旋轉密封結構採用旋轉用密封圈，所述旋轉用密封圈嵌於第一機械臂與第二機械臂的軸接處。保證了機械臂在靈活旋轉的同時，使液體等無法侵入到機械臂內部，損壞零部件。從而確保機械臂的正常運轉。
[0034]如圖6所示，機械臂內設有配線槽，機械臂內部配置線纜內嵌於所述配線槽中。現有的機器人清洗機結構為外部配線結構，此結構不僅要考慮線纜的防護措施，而且在外觀上不美觀。本實用新型無需考慮線纜的防水問題，而且在在外觀上整潔，美觀。
[0035]上述直交多關節複合型CNC清洗機的清洗方法，清洗時，工件放置於工件架上；首先，第一、第二機械臂通過絲槓驅動組件控制機械臂固定架沿著Z向直線滑軌直線往復滑動，調整與工件架的Z向間距；待Z向間距調整完畢後，機械臂通過自身的X向及Y向運動關節帶動主軸噴嘴調整方位，第一機械臂由第一機械臂驅動組件控制，通過X向運動關節沿著機械臂固定支架底部的凹槽進行圓弧轉動；第二機械臂由第二機械臂驅動組件控制，通過Y向運動關節進行圓弧轉動；最後，清洗噴嘴與主軸為一體式，高壓水通過主軸噴射出，實現了高位置精度清洗，同時通過工件架底部的A軸、B軸進行工件清洗面的轉動切換，實現工件與機械臂同時實施運轉，對工件進行全面清洗。A軸實施360°旋轉，B軸實施90°翻轉。
[0036]現有機器人清洗機結構為工件固定，依靠機械手臂進行各個方向角度的清洗，這樣的結構運行速度慢，位置不夠精確。本實用新型為工件與機械臂同時實施運轉，大幅度地提高了清洗速度。機械臂通過Z方向直線運動並同時通過自身的多關節運動帶動主軸噴嘴，對工件進行全面清洗。清洗噴嘴需要更換時，機械臂通過直線運動和多關節運動到刀庫位置進行換刀。此結構緊湊，加工範圍大，改善了機械手臂在直線運動上的缺陷，改善了立式清洗機在對工件側面清洗時向上飛濺並再次附著到工件上的缺陷。
[0037]清洗噴嘴需要更換時，機械臂通過絲槓驅動組件控制機械臂固定架沿著Z向直線滑軌直線往復滑動，調整與工件架的Z向間距，至多關節運動到刀庫位置進行換刀。
【權利要求】
1.一種直交多關節複合型CNC清洗機，包括機架、高壓清洗噴嘴、主軸、機械臂、機械臂驅動組件以及CNC控制器，所述機架的操作面板上固定有工件架，其特徵在於，機架頂部由左至右設有兩排相互平行的Z向直線滑軌，機械臂固定架的頂端通過兩側滑塊支架與所述Z向直線滑軌滑動連接，所述機械臂固定架的底端與第一機械臂的頂端轉動固定，轉動固定處形成X向運動關節；所述第一機械臂的底端與第二機械臂的頂端轉動固定，轉動固定處形成形成Y向運動關節；所述第二機械臂的底端固定有水平向主軸，主軸進水口連接進水管，主軸出水口與工件架相對並設有高壓清洗噴嘴，所述高壓清洗噴嘴與主軸呈一體式結構；第一、第二機械臂分別與第一、第二機械臂驅動組件控制連接，機械臂固定架通過絲槓驅動組件控制連接，機械臂驅動組件以及絲槓驅動組件均由CNC控制器控制連接。
2.如權利要求1所述的一種直交多關節複合型CNC清洗機，其特徵在於，所述機械臂固定架的底部設有一凹槽，所述凹槽具有左右兩側壁，所述左右兩側壁上分別設有固定孔，所述固定孔與第一機械臂頂端的固定孔相適配並通過軸承貫穿，實現轉動固定；第一機械臂底端設有固定孔，所述固定孔與第二機械臂頂端的固定孔相適配，並通過軸承貫穿，實現轉動固定。
3.如權利要求1所述的一種直交多關節複合型CNC清洗機，其特徵在於，所述機械臂驅動組件採用伺服電機及減速機組合而成，所述機械臂連接減速機的輸出端，減速機的輸入端連接伺服電機傳動輸出端，通過伺服電機和減速機組合進行變速傳動。
4.如權利要求1所述的一種直交多關節複合型CNC清洗機，其特徵在於，第一機械臂與第二機械臂的軸接處設有密封件，所述密封件採用旋轉密封結構，所述旋轉密封結構採用旋轉用密封圈，所述旋轉用密封圈嵌於第一機械臂與第二機械臂的軸接處。
5.如權利要求1所述的一種直交多關節複合型CNC清洗機，其特徵在於，機械臂內設有配線槽，機械臂內部配置線纜內嵌於所述配線槽中。
6.如權利要求1所述的一種直交多關節複合型CNC清洗機，其特徵在於，所述工件架底部與操作面板之間設有A軸、B軸，所述A軸沿著自身圓心360°自轉，所述B軸沿端點90°翻轉。
7.如權利要求1所述的一種直交多關節複合型CNC清洗機，其特徵在於，所述機架側旁豎直設有一個換刀庫，所述換刀庫內的換刀座上從上至下等間距豎直放置若干刀頭，所述換刀座傾斜30度角度，以便機械手臂可以方便裝卸刀具。
【文檔編號】B08B3/02GK204018278SQ201420491343
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2014年8月28日
【發明者】李毅, 名越正生, 竹下篤史, 王永鋒, 王亮 申請人:上海豐禾精密機械有限公司