一种带有循环高压单元的智能耗材清洗机器人及方法与流程

本发明涉及工业清洗设备，具体为一种带有循环高压单元的智能耗材清洗机器人及方法。

背景技术：

1、在工业生产中，各类耗材类物料（如托盘、料盒、模具镶件、过滤网板等）在使用后表面会附着油污、残料、碎屑等污染物，需要进行定期清洗以恢复其使用性能。

2、目前常见的清洗方式主要包括人工手持高压水枪冲洗和固定式高压清洗机两种。人工冲洗方式劳动强度大、清洗一致性差、水资源浪费严重；固定式高压清洗机虽然在一定程度上实现了自动化，但仍存在以下不足：

3、传统高压柱塞泵通常采用机械式变量机构来改变排量，结构复杂、响应速度慢、调节精度有限。部分设备虽有变频调速，但在低排量工况下电机仍运行在低效区间，能耗较高。更重要的是，传统变量方式无法实现柱塞级的独立关断控制——当仅需部分排量时，所有柱塞仍在全行程泵送液体，多余的流量只能通过溢流阀回流，造成能量浪费和油液发热。

4、现有高压清洗设备多数采用一次通过式的用水方式，清洗后的水直接排入下水道，不仅浪费水资源，而且含污染物的废水处理成本高。少数带有循环过滤功能的设备，其过滤器又存在易堵塞、需频繁人工清理的问题，设备连续运行能力差。

5、为此，本技术提出一种带有循环高压单元的智能耗材清洗机器人及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种带有循环高压单元的智能耗材清洗机器人及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带有循环高压单元的智能耗材清洗机器人，包括机座，所述机座顶部设置有笛卡尔坐标型机械臂，所述机械臂的末端安装有移台，所述移台上安装有清洁喷头，所述机座内开设有返水槽，还包括：

3、高压供液单元，包括高压柱塞泵、进液总管及多根柱塞吸液管；

4、排量调节单元，包括多个高速电磁开关阀，各所述高速电磁开关阀分别串接于各所述柱塞吸液管中，且并联于所述进液总管与所述高压柱塞泵的对应柱塞腔之间；

5、循环过滤单元，包括返水箱、滤筒及提升水泵，所述返水箱的底部通过回水管与所述返水槽的底部连通，所述滤筒转动连接于所述返水箱的内部；

6、驱动机构，包括至少一块压力板和旋转组件，所述压力板的一侧转动连接于所述机座的内壁；

7、其中，压力板受清洁喷头喷射后的残余冲击力作用，从倾斜状态向水平状态转动，所述旋转组件包括受所述压力板的转动驱动的气动活塞机构，以及将所述气动活塞机构的往复直线运动转换为所述滤筒单向转动的传动机构。

8、优选的，所述笛卡尔坐标型机械臂包括：第一导架，固定于所述机座顶部的一侧，所述第一导架的滑动端沿纵向运动；第二导架，其固定端滑动连接于所述第一导架的滑动端上，所述第二导架的滑动端沿横向运动；第三导架，其固定端滑动连接于所述第二导架的滑动端上，所述第三导架的滑动端沿垂直方向运动；所述移台固定于所述第三导架的滑动端，所述清洁喷头贯穿并固定于所述移台内，以在笛卡尔坐标系内实现三轴联动定点扫描式清洗。

9、优选的，还包括蓄水箱，所述进液总管的一端与所述蓄水箱连通；所述高压柱塞泵的各柱塞腔出液口分别对应连接有多根柱塞出液管，各所述柱塞出液管的输出端共同汇接于一根伸缩连管的输入端，所述伸缩连管的输出端与所述清洁喷头连通。

10、优选的，所述伸缩连管上设置有压力调节阀组，所述压力调节阀组包括依次串联的比例溢流阀、先导式单向阀及电液比例流量阀，其中，所述比例溢流阀用于设定系统最高工作压力以实现过压保护；所述先导式单向阀设置于所述比例溢流阀的下游，用于防止管路中的高压液体反向冲击所述高压柱塞泵；所述电液比例流量阀设置于所述先导式单向阀的下游，用于根据控制指令实时调节通往所述清洁喷头的输出流量。

11、优选的，所述伸缩连管上还并联有高压蓄能器，所述高压蓄能器的接入接口连通所述比例溢流阀与所述先导式单向阀之间的管路段。

12、优选的，所述循环过滤单元还包括：连接软管，其一端与所述蓄水箱连通，另一端与所述返水箱的顶部连通，所述提升水泵的输出端接入所述连接软管内；单向阀，串接于所述连接软管上，用于防止所述蓄水箱内的清洗液经所述连接软管向所述返水箱反流；抽水软管，其一端连接于所述提升水泵的输入端，另一端延伸至所述返水箱内部的下部液面以下区域，以保证泵送的液体为经所述滤筒充分过滤后的上清液；污箱，固定安装于所述返水箱的侧面，用于收集自所述滤筒的过滤面清除的杂质。

13、优选的，所述机座内固定设置有用于承载待清洗物料的置物筛网；所述压力板的数量为多块，多块所述压力板以矩形阵列方式排布于所述置物筛网的下方与所述返水槽的上方之间；各所述压力板的一侧均独立铰接于所述机座的内壁。

14、优选的，所述气动活塞机构包括：多个压力腔，均固定设置于所述机座的内部，各所述压力腔的位置分别与各所述压力板的下方空间一一对应；多个压力活塞，各所述压力活塞沿竖直方向滑动连接于对应的所述压力腔内，其活塞杆的顶端向上伸出所述压力腔的上壁并固定安装有滚珠，所述滚珠与位于其上方的所述压力板的底面形成滚动抵触；多个复位弹簧，各所述复位弹簧对应容置于各所述压力腔的内部，其一端与所述压力腔的内腔壁固定连接，另一端与对应的所述压力活塞的活塞面固定连接，用于在所述压力板所受冲击力减弱后驱动所述压力活塞向上复位；被动腔，固定于所述返水箱的一侧外壁，所述压力腔分别通过对应的输压孔与所述被动腔气路连通；推塞，滑动连接于所述被动腔内，所述推塞远离其活塞端的一端穿过所述返水箱的侧壁并延伸至所述返水箱的内部。

15、优选的，所述传动机构包括：多个斜面齿，沿周向均匀固定连接于所述滤筒的外表面，各所述斜面齿均具有沿所述滤筒同一周向倾斜的斜面；扭簧凸轮，通过扭簧铰接于所述推塞延伸至所述返水箱内部的伸出端，所述扭簧凸轮具有半圆面和凸轮面；当所述推塞沿复位方向运动时，所述扭簧凸轮在扭簧复位力下反向翻转，其凸轮面再次抵触并推动同一所述斜面齿的斜面，驱动所述滤筒继续转动，并将所述扭簧凸轮引入下一所述斜面齿的传动路径上，从而将所述推塞的往复直线运动转换为所述滤筒的单向间歇转动；所述返水箱的内部固定连接有刮板，所述刮板构造为斜刮片，其刮刃边抵触于所述滤筒的外过滤面上。

16、本发明还提供了一种带有循环高压单元的智能耗材清洗方法，包括以下步骤：

17、s1、控制笛卡尔坐标型机械臂驱动清洁喷头在三维空间内移动，使清洁喷头对准待清洗物料；启动高压柱塞泵，控制多个高速电磁开关阀以设定的占空比独立通断，调节进入高压柱塞泵各柱塞腔的进液量，使清洁喷头喷射出设定压力及流量的高压水柱对物料进行冲刷；

18、s2、经物料反射及穿透物料后的高压水柱携带残余冲击力喷射至压力板上，驱动压力板由倾斜状态向水平状态转动；压力板的下压动作推动旋转组件运行；

19、s3、旋转组件运行带动滤筒旋转过程中，实现对滤筒的清洁。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、1.通过在每一根柱塞吸液管中串接高速电磁开关阀，实现了对各柱塞腔吸液通路的独立通断控制。在需要低排量工况时，仅需使部分高速电磁开关阀断电关闭，对应的柱塞即在斜盘驱动下空载运行（仅压缩/膨胀残余气体），不消耗液压功率；而剩余的柱塞保持正常工作模式，贡献其全部额定排量。相比传统的机械变量机构或变频调速方式，本发明无需改变斜盘倾角或电机转速，即可实现柱塞泵有效总排量的无级或分级调节，响应速度快（电磁阀响应时间通常在毫秒级），且在部分排量工况下未工作的柱塞几乎不消耗能量，显著降低了系统能耗。

22、2.通过返水槽、回水管、返水箱、滤筒、提升水泵、连接软管、蓄水箱、进液总管、高压柱塞泵、伸缩连管、清洁喷头、置物筛网、返水槽的完整闭环回路设计，清洗液在系统内部循环使用，仅需定期补充少量因飞溅、蒸发等原因损失的液体，极大减少了水资源消耗和废水排放量。

23、3.利用高压清洗液穿透物料后的残余冲击力来驱动滤筒自转——通过压力板阵列吸收冲击能量并转换为气动活塞的往复运动，再经扭簧凸轮与斜面齿的配合将往复运动转换为滤筒的单向间歇转动。这一能量回收路径完全基于机械结构和气动原理，无需额外的电力输入，将原本被浪费的冲击动能转化为维持过滤系统自清洁的有效机械功，实现了“以清洗之力驱动过滤之净”的节能设计理念。同时，压力板还起到了缓冲作用，避免了高速水流直接冲击机座底部造成的冲蚀损伤。