一种动车组转向架构架的清洗脱漆一体化设备和方法与流程

本发明属于高铁动车组检修领域，更具体地，涉及一种清洗脱漆设备和方法。

背景技术：

构架是动车组转向架的重要组成部件，在构架的定期检查中，主要是基于磁粉探伤法对构架焊接区域进行表面裂纹的检查，如果不对构架进行清洗和清除构架表面的油漆层，就无法对其进行彻底的检查。因此，构架清洗脱漆是其检修过程中的重要一环。

目前构架的清洗和脱漆均采用两道工序完成。对构架清洗，首先用温度适度和压力适度的高压清水对构架组件表面先进行清洗除垢，再由人工喷清洗剂后用刷子、钢丝球刷洗，粗洗完后，之后用高压水枪冲洗干净，清洗后进行晾干。对构架脱漆主要是物理脱漆。即在电线管路、制动管路及踏面清扫管路不分解状态下，使用手持电动工具(千叶磨片)将构架需要脱漆的部位进行打磨，物理脱漆。

该种方式需要依靠工人的技术和经验，不同工人清洗、脱漆的构架存在较大的“个体差异”，而且浪费作业场地，工作环境差，工人劳动强度大。无法保证作业的效率和质量的稳定。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种动车组转向架构架的清洗脱漆一体化设备和方法，保证动车组在高级修修程中构架清洗和脱漆作业效率和质量稳定、解放劳动力、精确定位清洗以及改善作业环境。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种动车组转向架的构架的清洗脱漆一体化设备，其特征在于，包括清洗脱漆室、移动小车、构架升降机构、构架翻转机构和清洗脱漆装置，其中，

所述移动小车用于运送转向架的构架进出所述清洗脱漆室；

所述构架升降机构、机械手和清洗脱漆装置均位于所述清洗脱漆室内；

所述构架升降机构包括升降驱动装置、多个构架升降导向柱和多个构架升降抬臂，每个所述构架升降导向柱均安装在所述清洗脱漆室内，所述升降驱动装置用于驱动所有的所述构架升降抬臂升降，每个所述构架升降抬臂的一端分别滑动安装在一所述构架升降导向柱上而另一端均悬空，以共同配合托住所述构架并带动所述构架升降；

所述构架翻转机构包括构架翻转固定立柱和安装在所述构架翻转固定立柱上的构架翻转器，所述构架翻转器具有动力机构、电机和夹具，所述动力机构安装在所述构架翻转固定立柱上并且连接所述电机，以用于带动所述电机水平移动，所述电机上安装所述夹具，以用于带动所述夹具转动，所述夹具用于夹紧构架，从而带动所述构架绕水平轴翻转；

所述清洗脱漆装置具有增压清洗水枪，以用于对构架进行清洗脱漆。

优选地，还包括用于引导移动小车行走的轨道，该轨道穿过所述清洗脱漆室。

优选地，所述移动小车包括车体和设置于所述车体上的构架托槽，且构架托槽为与构架两侧的凸起相匹配半圆形槽，以使构架两侧的凸起搁置于半圆形槽内，实现移动小车对构架的支承和运送。

优选地，所述构架升降机构还包括固定座，所述构架升降导向柱安装在所述固定座上。

优选地，所述构架升降导向柱为四个并且它们呈矩形布置，以便让构架升降抬臂悬空的一端配合托住构架。

优选地，所述清洗脱漆室包括清洗脱漆室主体、清洗脱漆室壁、清洗脱漆室顶板、入口升降门和出口升降门，所述清洗脱漆室主体由横向和竖向的龙骨搭建而成，所述清洗脱漆室顶板设于清洗脱漆室主体顶部的龙骨上，所述清洗脱漆室壁围绕所述清洗脱漆室主体设置，所述清洗脱漆室壁与所述清洗脱漆室顶板一起形成封闭空间，以便构架的清洗，所述入口升降门和出口升降门相对设置在所述清洗脱漆室壁上。

优选地，所述清洗脱漆装置通过机械手安装在所述清洗脱漆室上，所述机械手安装在清洗脱漆室上的水平滑道内，以使机械手能沿着该水平滑道来回移动，从而可将机械手移动到构架的不同位置，所述清洗脱漆机构可拆卸安装于机械手的末端。

优选地，还包括设置于清洗脱漆室上的空气处理机构，以用于在清洗脱漆的同时将清洗脱漆室内的灰尘杂质和水气吸出，以防止脱漆后的废物粘附到构架上。

按照本发明的另一个方面，还提供了所述的一种动车组转向架构架的清洗脱漆一体化设备的清洗脱漆方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过移动小车将构架运至清洗脱漆室的入口升降门前；

2)打开入口升降门，移动小车将构架运至清洗脱漆室内并暂停，关上入口升降门；

3)调整构架升降抬臂的高度，使构架升降抬臂悬空的一端接触构架的底部并逐渐向上托起构架，然后构架翻转器的夹具夹住构架，实现构架翻转；

4)通过机械手带动增压清洗水枪移动，以对构架的不同位置进行清洗脱漆。

优选地，增压清洗水枪喷出的流体与构架表面具有夹角从而形成剪切力，通过该剪切力对构件进行实现清洗和脱漆。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明提出了一种高效、环保的构架清洗脱漆一体化设备，通过移动小车带动构架进入清洗脱漆室，又通过构架升降抬臂来抬起构架到合适高度，然后再通过构架翻转器夹住构架并带动构架转动，然后即可通过增压清洗水枪对构架进行清洗和脱漆，可有效替代现有的人工清洗和物理脱漆工艺。与传统的清洗脱漆方式相比，首先能够极大地增强清洗脱漆作业的效率和质量。另一方面，高自动化的机械设备和多种急停保护，严格保证了作业人员、轮对和设备的安全。同时，该设备可有效改善作业环境。

附图说明

图1为本发明实施例一种构架清洗脱漆一体化设备的结构示意图；

图2为本发明实施例中移动小车的结构示意图；

图3为本发明实施例中构架升降翻转机构的结构示意图；

图4为本发明实施例中机械手的结构示意图。

所有附图中，相同的零部件表示相同的结构和部件，其中：1-移动小车、2-清洗脱漆室、3-构架升降机构、4-构架、5-清洗脱漆机构、6-机械手、7-空气处理机构、8-构架翻转机构；101-车体、102-构架托槽、201-清洗脱漆室壁、202-清洗脱漆室顶板、203-入口升降门、204-出口升降门；301-固定座、302-构架升降导向柱、303-构架升降抬臂；601-第一机械手部、602-第二机械手部、603-第三机械手部；801-构架翻转固定立柱、802-构架翻转器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1～图4所示，一种动车组转向架的构架的清洗脱漆一体化设备，包括清洗脱漆室2、移动小车1、构架升降机构3、构架翻转机构8和清洗脱漆装置5，其中，

所述移动小车1用于运送转向架的构架4进出所述清洗脱漆室2，优选地，移动小车可以采用agv小车，移动小车1进出室体，能够牢固支撑并智能运输从天车运送过来的等待清洗脱漆的构架4；此外，本发明还包括用于引导移动小车1行走的轨道，该轨道穿过所述清洗脱漆室2。

所述构架升降机构3、机械手6和清洗脱漆装置5均位于所述清洗脱漆室2内。

所述构架升降机构3包括升降驱动装置、多个构架升降导向柱302和多个构架升降抬臂303，每个所述构架升降导向柱302均安装在所述清洗脱漆室2内，所述升降驱动装置用于驱动所有的所述构架升降抬臂303升降，每个所述构架升降抬臂303的一端分别滑动安装在一所述构架升降导向柱302上而另一端均悬空，以共同配合托住所述构架4并带动所述构架4升降；在构架升降导向柱302朝向轨道的一侧均设有竖直方向的升降滑道，以让所述构架升降抬臂303的一端滑动安装在一所述构架升降导向柱302上，或者，所述构架升降抬臂303的一端也可以连接滑块，通过滑块滑动安装在一所述构架升降导向柱302上；另外，可以通过一个升降驱动装置来驱动所有的所述构架升降抬臂303升降，也可以每个构架升降抬臂303分别配一台升降驱动装置来进行升降；升降驱动装置可以采用电动推杆、气缸、液压缸等，优选采用伺服电机连接丝杠机构的结构，可以保证同步举升，而且丝杠的强度可靠，防护齐全，升降高度行程优选1.2m左右。

所述构架翻转机构8包括构架翻转固定立柱801和安装在所述构架翻转固定立柱801上的构架翻转器802，所述构架翻转器具有动力机构、电机和夹具，所述动力机构安装在所述构架翻转固定立柱801上并且连接所述电机，以用于带动所述电机水平移动，所述电机上安装所述夹具，以用于带动所述夹具转动，所述夹具用于夹紧构架4，从而带动所述构架4绕水平轴翻转；动力机构可以是电动推杆、气缸或液压缸等，夹具可以采用电动或气动的夹具，构架升降抬臂303将构架4升到合适的高度后，动力机构伸出，构架4进入夹具可夹行程内，然后夹具夹住构架4，电机再带动夹具和构架4一起转动，实现构架4的翻转。

所述清洗脱漆装置5具有增压清洗水枪，以用于对构架4进行清洗脱漆。在清洗脱漆时，构架翻转器802也可以带动构架4继续翻转一定角度后暂停，以适应清洗脱漆装置5的位置。增压清洗水枪可使高压空气、饱和蒸汽、少量的水和颗粒状可溶固体混合形成高速流体喷出，利用高速的流体的动能和与构架4成一定角度形成的剪切力，实现对构架4清洗脱漆的目的，能够有效的保护脱漆作业工作者的身体健康，且具有耗水量小、效率高、脱漆彻底且不伤害构架4等特点。

控制系统与电气控制系统通过plc通信，实现系统间的通信，使清洗脱漆室2、移动小车1、构架升降机构3、构架翻转机构8和清洗脱漆装置5等协调动作，实现了构架4清洗脱漆过程安全、高效且无需人工干预。

进一步，所述移动小车1包括车体101和设置于所述车体101上的构架托槽102，且构架托槽102为与构架4两侧的凸起相匹配半圆形槽，以使构架4两侧的凸起搁置于构架托槽102内，实现移动小车1对构架4的支承和运送。

进一步，所述构架升降机构3还包括固定座301，所述构架升降导向柱302安装在所述固定座301上。

进一步，所述构架升降导向柱302为四个并且它们呈矩形布置，以便让构架升降抬臂303悬空的一端配合托住构架4。构架升降导向柱302两两分布在轨道的两侧，固定座301一端固定在构架升降导向柱302上，另一端固定在底座上，用于将构架升降导向柱302固定在清洗脱漆室内，为构架提供稳定支撑。

进一步，所述清洗脱漆室2包括清洗脱漆室主体、清洗脱漆室壁201、清洗脱漆室顶板202、入口升降门203和出口升降门204，清洗脱漆室主体由横向和竖向的龙骨搭建而成，所述清洗脱漆室顶板202设于清洗脱漆室主体顶部的龙骨上，所述清洗脱漆室壁201围绕清洗脱漆室主体设置，所述清洗脱漆室壁201与清洗脱漆室顶板202一起形成封闭空间，便于构架4的清洗，所述入口升降门203和出口升降门204相对设置在所述清洗脱漆室壁201上。采用封闭式设计，保证清洗脱漆过程中产生的废水、废气不污染工位以外的环境，同时可以有效降低清洗脱漆过程中产生的噪音。清洗间底部采用混凝土基础，底部设计方便污水回收。房门及观察窗配置安全锁，与电气控制系统互锁，前后设有单独的电动提升门，可保证轮对安全的进出脱漆位置，又能有效的密闭脱漆空间。此外，清洗脱漆室壁201和清洗脱漆室顶板202均为透明结构，便于外面观察里面的清洗脱漆情况。入口提升门203和出口提升门204为互锁结构，其中一个提起时，另一个关闭。进一步地入口提升门203和出口提升门204均为电动提升门，可以保证轮对安全的进出脱漆位置，又能有效的密闭脱漆空间。

进一步，所述清洗脱漆装置5通过机械手6安装在所述清洗脱漆室2上，所述机械手6的一端设于清洗脱漆室2上的水平滑道内，使得机械手6能够沿着水平滑道来回移动，从而实现将机械手6移动到构架4的不同位置，所述清洗脱漆机构5可拆卸安装于第三机械手6部的末端。机械手可以采用六轴工业机器人，利用高强度的直线导轨形成的水平滑道，使工业机器人可沿水平滑道移动，为机器人提供了“第七轴”，可完成对构架4全方位清洗喷漆工作。或者，机械手6包括第一机械手部601、第二机械手部602和第三机械手部603，第一机械手部601的一端设于水平滑道内，另一端与第二机械手部602连接，第二机械手部602可沿与第一机械手部的连接端转动；第三机械手部603与第二机械手部602连接，且第三机械手部603可沿与第二机械手部的连接端转动。第一机械手部601、第二机械手部602和第三机械手部603之间的可相互转动的连接方式能保证机械手灵活的调到不同的位置和不同的高度，便于对构架4进行精准的清洗。

当构架4位于清洗脱漆室2之外时，构架升降抬臂303均降到升降滑道的底部，放置着构架4的移动小车进入到清洗脱漆室2内，此时构架升降抬臂303均低于构架4，抬升构架升降抬臂303使其托住构架4的四个角，最后将构架4抬起，通过升降抬臂303和升降滑道的作用，在不用吊装机构的作用下平稳的将构架4抬起。与此同时，构架翻转器802在构架翻转固定立柱801上，由于构架升降抬臂303的作用，当构架4在构架升降导向柱302上上升到适当位置后，构架翻转器802可实现构架4的翻转。

清洗脱漆机构5可拆卸的设于第三机械手部603的末端，通过机械手6带动清洗脱漆机构5移动至构架4的不同位置，对构架4的不同位置进行清洗脱漆；清洗脱漆机构5中包括高压空气管道、饱和蒸汽管道，水管道和颗粒状可溶固体管道，通过高压混合形成高速流体汇聚于清洗脱漆机构5的末端的喷嘴中；其中清洗脱漆机构5与构架4待清洗的面之间形成夹角，通过喷嘴喷出的高速流体的动能和对构架4清洗面的剪切力实现清洗脱漆的目的。从而将构架4的清洗脱漆通过一个程序实现，集成清洗脱漆机构，能够有效的保护脱漆作业工作者的身体健康，且耗水量小、效率高、脱漆彻底且不伤害构架4等特点。

进一步，还包括设置于清洗脱漆室2上的空气处理机构7，以用于在清洗脱漆的同时将清洗脱漆室2内的灰尘杂质和水气吸出，以防止脱漆后的废物粘附到构架4上，从而保证清洗脱漆的质量。优选地，所述空气处理机构7为倒漏斗型，便于更好地吸收清洗脱漆室内的杂质。

进一步，清洗脱漆室202的底部设有污水处理池，用于对清洗后的废水进行收集处理，实现资源循环利用。

本发明还涉及一种构架清洗脱漆一体化方法，具体步骤如下：

1)通过移动小车1将构架4运至清洗脱漆室2的入口提升门203前；

2)打开入口提升门203，将构架4运至清洗脱漆室2内，并于构架升降机构3的中间停止，关上入口提升门203；

3)同时调整构架升降抬臂303的高度，使其接触构架4的四个角的底部，并逐渐向上托起构架4，至其位于机械手可及的高度后停止；然后构架翻转器802的夹具夹住构架4，实现构架4翻转；

其中，构架4进入清洗脱漆室2之前，构架升降抬臂303降至低处，低于移动小车上构架4的高度，以让构架升降抬臂303托住构架4；

4)沿水平滑道调节机械手的位置，使机械手的末端的清洗脱漆机构5精确达到构架4的不同位置；

5)打开清洗脱漆机构5的开关，使得高速流体对准构架4进行清洗和脱漆，实现对构架4的精准的清洗和脱漆，同时通过高速流体与构架4表面的角度形成的剪切力同时实现清洗和脱漆，将原本清洗和脱漆的两道工序合为一道工序，耗水量小、效率高、脱漆彻底且不伤害构架4

6)打开清洗脱漆机构5的同时打开空气处理机构7，吸出清洗脱漆室2内的杂质。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。