一种用于船舶的平底除锈作业车及其作业方法
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; |
| 专利有效性 | 公开 | 当前状态 | 公开 |
| 申请号 | CN202510215908.2 | 申请日 | 2025-02-26 |
| 公开(公告)号 | CN119872794A | 公开(公告)日 | 2025-04-25 |
| 申请人 | 友联船厂(蛇口)有限公司; 招商局重工(深圳)有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 董航; 刘鹤; 赵东升; 王功凯; | 第一发明人 | 董航 |
| 权利人 | 友联船厂(蛇口)有限公司,招商局重工(深圳)有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 友联船厂(蛇口)有限公司,招商局重工(深圳)有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：广东省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：广东省深圳市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：广东省深圳市南山区前海妈湾大道1045号; | 邮编 | 当前专利权人邮编：518000 |
| 主IPC国际分类 | B63B59/06 | 所有IPC国际分类 | B63B59/06 ; B62D63/02 ; B62D63/04 ; B08B3/02 ; B08B13/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 广东中禾共赢知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 陈欢; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种用于 船舶 的平底除锈作业车，包括车体、动 力 模 块 、旋转 电机 、伸缩电缸、直臂总成以及清洗盘总成以及无线遥控器；所述动力模块、旋转电机、伸缩电缸设于所述车体上，所述动力模块为作业车提供 动能 ，并于所述旋转电机、伸缩电缸、清洗盘总成电连接；所述直臂总成的一端连接所述伸缩电缸，另一端连接所述清洗盘总成；所述直臂总成的中部连接所述旋转电机；所述伸缩电缸用于驱动所述直臂总成前后移动；所述旋转电机用于驱动所述直臂总成轴向转动；所述无线遥控器与所述动力模块通信连接，用于控制车体，能够提高船舶平底除锈作业的效率，同时降低作业 风 险，减少人力需求。 | ||
| 权利要求 | 1.一种用于船舶的平底除锈作业车，其特征在于，包括车体(1)、动力模块(2)、旋转电机(3)、伸缩电缸(4)、直臂总成(5)以及清洗盘总成(6)以及无线遥控器； |
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| 说明书全文 | 一种用于船舶的平底除锈作业车及其作业方法技术领域[0001] 本发明涉及船舶除锈技术领域，具体涉及一种用于船舶的平底除锈作业车及其作业方法。 背景技术[0002] 近年来，全球船舶制造业持续繁荣，各国纷纷加大了在海洋经济领域的投入。修造船蓬勃发展使得船坞内对坞期效率的要求越来越高，超高压水作业的效率需求日益增加，对船坞内超高压水作业的效率需求日益提升。 [0003] 通常，在船舶进坞后，船舶平底除锈依靠人工把持小型除锈喷盘进行除锈作业，效率低下，并且存在安全隐患。对于船壳平底超高压水作业主力设备为半自动高压水喷盘搭配平底推车，该推车依赖纯人力驱动，存在以下问题和缺点：在船舶平底区域超高压水作业时，由于空间狭小、视线受限、水雾较大，传统的手推车操作存在较大的安全隐患。作业效率较低：人力驱动导致作业速度慢，效率不高(小于20平方/小时)。劳动强度大：作业人员需持续推动设备，劳动强度大。人力需求大：需要较多人力来完成作业(人数配置为2人/台)。 发明内容[0005] 本发明提供一种用于船舶的平底除锈作业车，包括车体、动力模块、旋转电机、伸缩电缸、直臂总成以及清洗盘总成以及无线遥控器；所述动力模块、旋转电机、伸缩电缸设于所述车体上，所述动力模块为作业车提供动能，并于所述旋转电机、伸缩电缸、清洗盘总成电连接；所述直臂总成的一端连接所述伸缩电缸，另一端连接所述清洗盘总成；所述直臂总成的中部连接所述旋转电机；所述伸缩电缸用于驱动所述直臂总成前后移动；所述旋转电机用于驱动所述直臂总成轴向转动；所述无线遥控器与所述动力模块通信连接，用于控制车体。 [0006] 通常，在船舶进坞后，船舶平底除锈依靠人工把持小型除锈喷盘进行除锈作业，效率低下，并且存在安全隐患，而本发明技术解决以上问题，提出了一种用于船舶平底除锈遥控作业车及方法，在船舶进坞后，作业人员通过无线遥控器控制作业车进行船舶平底超高压水除锈作业，效率较高，同时给作业人员减负，更加安全可靠。本发明的平底除锈作业车主要利用动力模块提供电源，通过远程遥控的方式实现对整个平底除锈作业车的控制。在车体上可以设置通信控制模块，与远程的遥控器实现通信连接。在船舶平底区域，由于空间狭小、视线受限，传统的平底手推车在进行超高压水作业时存在较大的安全隐患。而平底除锈作业车可以通过遥控操控，让作业人员原理超高压水喷盘的喷射口，避免操作人员直接接触危险区域，从而降低事故风险。 [0007] 本发明的直臂总成由高强钢制作而成的直臂，在直臂中间及端部设有销轴连接，可用于连接旋转电机和伸缩电缸；旋转电机：安装在车体上，主要是控制直臂总成及清洗盘总成向左右进行摆动，摆幅为±30°。伸缩电缸：用于连接旋转电机和直臂总成，主要是通过控制伸缩电缸，实现直臂及清洗盘总成的高低作业幅度，最小作业高度为1450mm，最大作业高度为2000m，作业幅度可达550mm，该机器人车体幅度最低可达到1450mm，适用于绝大多数船坞，通用性非常强。 [0008] 进一步的，所述清洗盘总成自下而上依次包括第一支撑架、第一驱动组件、支撑盘、清洁盘以及刀头；所述第一支撑架与所述直臂总成连接；所述第一驱动组件的一端连接所述第一支撑架，另一端贯穿所述支撑盘和清洁盘连接所述刀头，以驱动所述刀头转动；所述支撑盘的底部通过与第一支撑架活动连接，上方连接所述清洁盘。因此所述清洗盘总成包括的刀头、密封毛刷及滚轮组件，三者协同实现除锈与防溅一体化。 [0009] 优选的，所述刀头上设有多组喷嘴，用于喷射出超高压水，所述第一驱动组件为液压马达。更为优选，所述刀头有7～9个2mm的喷嘴，用于喷射出超高压水，而第一驱动组件带动刀头做旋转运动，保证快速去除船体平底表面的油漆。 [0010] 进一步的，本发明的平底除锈作业车还包括滚轮组件；所述滚轮组件自下而上依次包括第一固定片、第一连接架、滚轮件；所述第一连接架呈“Z”字型，所述第一连接架的底部通过所述第一固定片与所述支撑盘固定；所述第一连接架的顶部与所述滚轮件连接；所述滚轮件位于所述清洁盘的外侧。在设备运行当中，滚轮组件可以确保清洗盘总成按所需速度平稳移动。 [0011] 进一步的，本发明的平底除锈作业车还包括缓冲弹簧，所述缓冲弹簧套设于所述第一驱动组件的外侧，底部连接所述第一支撑架，顶部与所述支撑盘的底部连接。 [0012] 更为优选的，本发明的平底除锈作业车还包括平衡弹簧，所述平衡弹簧的底部连接所述第一支撑架的外侧，顶部连接所述支撑盘的侧边；所述平衡弹簧的底部向顶部呈自内向外的倾角，与水平面的夹角为α，其中90°＜α≤150°。 [0013] 本发明平衡弹簧和缓冲弹簧也是确保清洗盘总成在遇到结构不平整的位置可以自行调整高度或角度，从而保证正常作业。其中平衡弹簧和缓冲弹簧可以实现第一支撑架与清洁盘之间高度的弹性调整。其中平衡弹簧采用斜拉的方式，能够在支撑盘带动清洗盘出现倾斜摇晃时，实现快速的回弹，保证了整体的平衡。 [0014] 进一步的，所述清洁盘的顶部设有密封毛刷。密封毛刷的存在，保证了超高压水在除锈过程中喷射出去的水不会飞溅，也能释放清洗盘内的压力，同时更好躲避船体表面不平整的障碍物。 [0015] 进一步的，所述动力模块包括发电机及电池，安装在车体的一侧，主要是为机器人提供行走、转向、直臂及清洗盘总成旋转和升降等功能提供动力。 [0016] 所述清洗盘总成与直臂总成间用转动节和弹簧连接，更为优选清洗盘总成可在左右15°范围内摆动，在轴向1°至2°范围内摆动(轴向摆动靠强力弹簧的拉拽实现)以与船壳平底完成贴合，清洗盘总成框架的外围装有一圈毛刷，可以使清洗盘与作业面之间形成密封以及软连接，清洗盘总成内的刀头上配置22个喷射口，喷射口与垂直面呈一定角度，高压水射流在喷射口线性方向的分力驱动刀头转动；所述无线遥控器与所述动力模块通信连接，用于控制车体，能够提高船舶平底除锈作业的效率，同时降低作业风险，减少人力需求。 [0017] 本发明还提供一种平底除锈作业车的作业方法，所述作业方法包括如下步骤： [0018] S1：启动平底除锈作业车：作业人员首先启动动力模块：包括发电机及电池，为平底除锈作业车提供必要的动力； [0020] S3：调整作业高度：通过遥控器操作伸缩电缸，调整直臂总成和清洗盘总成的作业高度，使其适应不同船体的平底结构，作业高度范围从1450mm至2000mm； [0021] S4：控制清洗盘总成：利用遥控器，作业人员控制旋转电机，使清洗盘总成在直臂总成的带动下左右摆动，以覆盖更广的作业区域； [0022] S5：开始除锈作业：待清洗盘总成到达合适的位置和角度，作业人员启动清洗盘总成上的液压马达，使刀头旋转并喷射超高压水，通过6～9个2mm的喷嘴进行除锈作业；超高压水内部作业车车载即可。 [0023] S6：作业监控：在整个作业过程中，作业人员通过遥控器监控清洗盘总成的工作状态，确保除锈作业的连续性和均匀性； [0024] S7：障碍物避让：当清洗盘总成遇到船体表面的不平整障碍物时，平衡弹簧和缓冲弹簧会自动调整清洗盘总成的高度或角度，密封毛刷同时防止水飞溅，确保作业的连续性和安全性； [0025] S8：作业完成：除锈作业完成后，作业人员通过遥控器将平底除锈作业车移至安全区域，并关闭动力模块，结束作业。 [0026] 进一步的，所述步骤S1中的发电机为柴油增程器，所述电池为铅酸电池；所述步骤S2中平底除锈作业车行走的动力系统为1.5kw无刷电机；所述平底除锈作业车的转向系统为400w闭环步进电机；所述旋转电机为600w回转机构；所述步骤S3中，所述伸缩电缸为600w举升电液油缸；所述步骤S4中所述清洗盘总成的摆幅为±30°。 [0027] 平底除锈作业车系统为增程式供电系统与电动执行机构构成，通过遥控器与接收机的通讯，将遥控器的摇杆及开关的信号，通过通讯传输给接收机，由接收机将遥控器面板信号通过CAN/485总线协议传输给平底除锈作业车控制器。平底除锈作业车控制器解析通讯协议带来的面板数据，将数据拆分为行走、转向、旋转、升降、照明等控制信号。其中：行走通过485协议控制无刷电机驱动器工作，驱动无刷电机运转。转向通过PWM信号，控制闭环步进旋转指定圈数，并通过机械结构传动，使转向轮转向。旋转通过开关量信号控制电机的正反转，经过机械结构传动，使回转机构完成顺时针/逆时针旋转。升降机构通过开关量信号控制电机的正反转，经过液压机构传动，使油缸伸缩，完成起吊或下降动作。照明通过开关量信号控制LED亮灭。 [0028] 与现有技术相比，本发明的有益效果为： [0029] 本发明的平底除锈作业车在船舶平底区域，在船舶平底区域超高压水作业时，由于空间狭小、视线受限、水雾较大，传统的手推车操作存在较大的安全隐患。而遥控作业车可以在几米范围以外进行操作，让作业人员观察到超高压水喷盘的喷射口，避免操作人员直接接触危险区域，从而降低事故风险。同时可以解放作业工人的双手，降低了作业工人的劳动强度。另外可以显著提高平底区域超压水满扒作业的效率，满足修船船坞内坞期的迫切需求。且本发明纯电作业，节能环保，零部件简单，维修方便。 [0030] 现有技术中的超高压水满扒作业的效率为20平米/小时，经过目前对测试样品的多个坞次的试验，本发明平底遥控作业车的效率可以稳定在40平米/小时，作业效率可以提升100％。 [0031] 现有技术中单台平底手推车由于作业强度较大，需要身强力壮的工人进行两人轮换才能维持长时间连续作业。本发明通过遥控器进行控制，作业人员只需要在遥控器上进行方向调整即可，节省了作业人员双手，普通成年人即可进行长时间连续作业。本发明的作业车每取代一台平底小推车即可减少一名作业工人。且遥控作业车通过遥控器进行控制，作业更加均匀，作业质量一致，避免了人为情绪、注意力不集中造成的种种质量不满足造成的返工问题，节省了因返工造成的时间成本。附图说明 [0032] 图1为本发明平底除锈作业车作业状态示意图。 [0033] 图2为本发明平底除锈作业车最小作业高度示意图。 [0034] 图3为本发明平底除锈作业车最大作业高度示意图。 [0035] 图4为本发明平底除锈作业车爆炸结构示意图。 [0036] 图5为本发明平底除锈作业车直臂总成摆动角度示意图。 [0037] 图6为本发明平底除锈作业车清洗盘总成立体结构示意图。 [0038] 图7为本发明平底除锈作业车清洗盘总成测试结构示意图。 [0039] 图8为本发明平底除锈作业车清洗盘总成另一视角立体结构示意图。 具体实施方式[0040] 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，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。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。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。 [0041] 需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。 [0042] 另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。实施例1 [0043] 本实施例提供一种用于船舶的平底除锈作业车，如图1所示，为平底除锈车的作业过程，船体100置于坞墩200上，所述平底除锈作业车300在船体平底下方作业。结合图2～4所示，包括车体1、动力模块2、旋转电机3、伸缩电缸4、直臂总成5以及清洗盘总成6以及无线遥控器图中未标识出；本发明的直臂总成5由高强钢制作而成的直臂，在直臂中间及端部设有销轴连接，可用于连接旋转电机3和伸缩电缸4；结合图5所示，旋转电机3安装在车体1上，主要是控制直臂总成5及清洗盘总成6向左右进行摆动，摆幅为±30°。伸缩电缸用于连接旋转电机3和直臂总成5，主要是通过控制伸缩电缸4，实现直臂及清洗盘总成6的高低作业幅度，最小作业高度为1450mm，最大作业高度为2000m，作业幅度可达550mm，该机器人车体1幅度最低可达到1450mm，适用于绝大多数船坞，通用性非常强。 [0044] 所述动力模块2包括发电机及电池，安装在车体1的一侧，主要是为机器人提供行走、转向、直臂及清洗盘总成6旋转和升降等功能提供动力。所述无线遥控器与所述动力模块2通信连接，用于控制车体1。在船舶进坞后，作业人员通过无线遥控器控制作业车进行船舶平底超高压水除锈作业，效率较高，同时给作业人员减负，更加安全可靠。本发明的平底除锈作业车主要利用动力模块2提供电源，通过远程遥控的方式实现对整个平底除锈作业车的控制。在车体1上可以设置通信控制模块，与远程的遥控器实现通信连接。在船舶平底区域，由于空间狭小、视线受限，传统的平底手推车在进行超高压水作业时存在较大的安全隐患。而平底除锈作业车可以通过遥控操控，让作业人员原理超高压水喷盘的喷射口，避免操作人员直接接触危险区域，从而降低事故风险。 [0045] 如图6～7所示，所述清洗盘总成6自下而上依次包括第一支撑架61、液压马达62、支撑盘63、清洁盘64、刀头65、缓冲弹簧66、平衡弹簧67、滚轮组件68；所述第一支撑架61与所述直臂总成5连接；所述液压马达62的一端连接所述第一支撑架61，另一端贯穿所述支撑盘63和清洁盘64连接所述刀头65，以驱动所述刀头65转动；所述支撑盘63的底部通过与第一支撑架61活动连接，上方连接所述清洁盘64，所述清洁盘64的顶部设有密封毛刷。所述刀头65有7个2mm的喷嘴，用于喷射出超高压水，而液压马达62带动刀头65做旋转运动，保证快速去除船体平底表面的油漆。所述缓冲弹簧66套设于所述液压马达62的外侧，底部连接所述第一支撑架61，顶部与所述支撑盘63的底部连接。所述平衡弹簧67的底部连接所述第一支撑架61的外侧，顶部连接所述支撑盘63的侧边；所述平衡弹簧67的底部向顶部呈自内向外的倾角，与水平面的夹角为α为100°，清洗盘总成适应性最佳。 [0046] 如图8所示，所述第一支撑架61包括小臂611、底板612、第一支板613、螺栓连接件614以及第二支板615；所述小臂611的一端与直臂总成5固定；另一端与底板612固定；所述第一支板613有两组，分别竖直设于所述底板612的两侧；所述第二支板615同样为两组，一端与所述支撑盘63的底部固定，另一端通过所述螺栓连接件614与所述第一支板613连接； 且所述第一支板613的连接位置设有卡槽10，可以实现所述第一支板613与第二支板615的上下滑动。所述缓冲弹簧66的底部与所述底板612固定，上方连接支撑盘63；在缓冲弹簧66的回弹力下，所述螺栓连接件614滑动至卡槽10的顶部；当作业时存在向下的压力时，所述螺栓连接件614带动第二支板615向下滑动，以适应不同的作业高度。 [0047] 如图7～8所示，所述滚轮组件68自下而上依次包括第一固定片681、第一连接架682、滚轮件683；所述第一连接架682呈“Z”字型，所述第一连接架682的底部通过所述第一固定片681与所述支撑盘63固定；所述第一连接架682的顶部与所述滚轮件683连接；所述滚轮件683位于所述清洁盘64的外侧。在设备运行当中，滚轮组件68可以确保清洗盘总成6按所需速度平稳移动。 实施例2 [0048] 本实施例还提供一种平底除锈作业车的作业方法，所述作业方法包括如下步骤： [0049] S1：启动平底除锈作业车：作业人员首先启动动力模块2：包括发电机及电池，为平底除锈作业车提供必要的动力；其中发电机为柴油增程器，所述电池为铅酸电池[0050] S2：遥控操作：作业人员使用无线遥控器，控制平底除锈作业车行走和转向，使其到达指定的作业区域，其中行走的动力系统为1.5kw无刷电机；所述平底除锈作业车的转向动力系统为400w闭环步进电机； [0051] S3：调整作业高度：通过遥控器操作伸缩电缸4，所述伸缩电缸4为600w举升电液油缸，调整直臂总成5和清洗盘总成6的作业高度，使其适应不同船体的平底结构，作业高度范围从1450mm至2000mm； [0052] S4：控制清洗盘总成6：控制清洗盘总成6：利用遥控器，作业人员可以控制旋转电机3，使清洗盘总成6在直臂总成5的带动下左右摆动，摆幅达到±30°，以覆盖更广的作业区域； [0053] S5：开始除锈作业：待清洗盘总成6到达合适的位置和角度，作业人员启动清洗盘总成6上的液压马达62，使刀头65旋转并喷射超高压水，通过7个2mm的喷嘴进行除锈作业； [0054] S6：作业监控：在整个作业过程中，作业人员通过遥控器监控清洗盘总成6的工作状态，确保除锈作业的连续性和均匀性； [0055] S7：障碍物避让：当清洗盘总成6遇到船体表面的不平整障碍物时，平衡弹簧67和缓冲弹簧66会自动调整清洗盘总成6的高度或角度，密封毛刷同时防止水飞溅，确保作业的连续性和安全性； [0056] S8：作业完成：除锈作业完成后，作业人员通过遥控器将平底除锈作业车移至安全区域，并关闭动力模块2，结束作业。 [0057] 通过上述实施方式，本技术创造的遥控作业车能够有效提高船舶平底除锈作业的效率，同时降低作业风险，减少人力需求，为船舶维修行业提供了一种更为安全、高效的解决方案。 [0058] 本实施例中的平底除锈作业车系统为增程式供电系统与电动执行机构构成，通过遥控器与接收机的通讯，将遥控器的摇杆及开关的信号，通过通讯传输给接收机，由接收机将遥控器面板信号通过CAN/485总线协议传输给平底除锈作业车控制器。平底除锈作业车控制器解析通讯协议带来的面板数据，将数据拆分为行走、转向、旋转、升降、照明等控制信号。其中：行走通过485协议控制无刷电机驱动器工作，驱动无刷电机运转。转向通过PWM信号，控制闭环步进旋转指定圈数，并通过机械结构传动，使转向轮转向。旋转通过开关量信号控制电机的正反转，经过机械结构传动，使回转机构完成顺时针/逆时针旋转。升降机构通过开关量信号控制电机的正反转，经过液压机构传动，使油缸伸缩，完成起吊或下降动作。照明通过开关量信号控制LED亮灭。综上所述，本发明的平底除锈作业车取代人力推车进行超高压水作业具有显著的必要性。通过自动控制技术的应用，可以显著提升作业效率、保障作业安全、节省劳动力成本、促进可持续发展。当前市场上的现有遥控技术，可以确保该平底除锈作业车进行持续、稳定的作业。平底除锈作业车在船舶平底区域的超高压水作业中将发挥越来越重要的作用。 [0059] 以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化等用在本发明的设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。 |
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