簡(jiǎn)述機(jī)器人清洗機(jī)的設(shè)計(jì)

徐云東

摘要：近幾年來(lái)，隨著制造業(yè)的發(fā)展，作為在制造業(yè)中占有相當(dāng)大比例的汽車制造業(yè)也在隨之同步提升著。但隨之而顯現(xiàn)的是各種影響著汽車制造業(yè)發(fā)展的因數(shù)，在這些因數(shù)之中，有內(nèi)部和外部?jī)煞N因數(shù)，而汽車質(zhì)量的好壞則是制約著發(fā)展的內(nèi)部因數(shù)中的重中之重。在汽車質(zhì)量這個(gè)重要內(nèi)部因數(shù)之中，作為汽車“心臟”的發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體、缸蓋清潔度質(zhì)量更為重要，此文所介紹的基于工業(yè)機(jī)器人的發(fā)動(dòng)機(jī)清洗設(shè)備則是保證發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量中清潔度質(zhì)量的有效裝備。

關(guān)鍵詞：汽車制造業(yè)；發(fā)動(dòng)機(jī)；清潔度；機(jī)器人

隨著時(shí)代的進(jìn)步，我國(guó)人民的生活水平也在穩(wěn)步提升。其中，人均汽車的擁有率就可以體現(xiàn)。汽車多了，隨之影響汽車安全的因數(shù)就引起的人們的注意，而作為汽車“心臟”的發(fā)動(dòng)機(jī)則尤為重要。發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量的好壞不僅影響著汽車制造業(yè)的發(fā)展，更關(guān)系著我國(guó)人民的生命健康。清潔度作為影響發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量的重要因數(shù)，不僅影響發(fā)動(dòng)機(jī)各關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)副件的工作性能，更能產(chǎn)生研瓦、拉缸等容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)致命故障的現(xiàn)象。如何減少甚至排除這些問(wèn)題，這就需要發(fā)動(dòng)機(jī)清洗設(shè)備有效地清潔發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋在加工過(guò)程中所存留的鐵屑、油污、雜質(zhì)等有礙于發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的不良物質(zhì)。所以，本文介紹了一種時(shí)下最流行的“基于工業(yè)機(jī)器人”的清洗設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱“機(jī)器人清洗機(jī)”），該設(shè)備操作簡(jiǎn)單，利于上手，既可以減少用工數(shù)量，也可以有效保證發(fā)動(dòng)機(jī)出廠的清潔度指標(biāo)。該設(shè)備適用于汽、柴油機(jī)全部零部件的制造間續(xù)和最終清洗，可以保質(zhì)保量地完成發(fā)動(dòng)機(jī)的清洗工作。

該清洗機(jī)從上料開(kāi)始一共分為九部分：上料輸送工位，浪涌清洗工位，高壓去毛刺工位，定點(diǎn)定位清洗工位，下料輸送工位，真空干燥工位，鼓風(fēng)冷卻工位，清洗液循環(huán)及廢屑集中裝置，電氣智能控制系統(tǒng)。其中上下料輸送工位包括上下料滾道及升降滾道；浪涌清洗工位、高壓去毛刺工位、定點(diǎn)定位清洗工位則由機(jī)器人手臂抓持工件進(jìn)行相關(guān)清洗工作。

1上料輸送工位

上料輸送工位包括上料輸送滾道及上料升降滾道兩部分。上料輸送滾道由減速機(jī)控制，通過(guò)輸送輥?zhàn)訉⒐ぜ斔偷街付üの唬ㄉ狭仙禎L道）處，由下個(gè)工位（上料升降滾道）將工件抬至機(jī)器人手臂可以抓持的位置，以便機(jī)器人手臂順利將工件抓取，進(jìn)行下一步操作。

2浪涌清洗工位

此工位由浪涌箱、注水噴嘴、排液裝置及相關(guān)管路裝置組成。該工位主要負(fù)責(zé)模擬浪涌狀態(tài)，對(duì)工件進(jìn)行清洗；清洗結(jié)束后，清洗下來(lái)的廢屑及用過(guò)的清洗液由排液裝置及時(shí)排出。

此工位工作時(shí)，機(jī)器人手臂抓取工件插入浪涌箱中，清洗槽中的清洗液通過(guò)加速噴嘴的作用進(jìn)行紊流流動(dòng)，同時(shí)工件在水槽中進(jìn)行水平往復(fù)擺動(dòng)（使切屑和雜質(zhì)處于游離狀態(tài)，然后再上下往復(fù)移動(dòng)（由機(jī)器人手臂實(shí)現(xiàn)，使工件離開(kāi)清洗液），從而利用吸咐效應(yīng)將水套內(nèi)和其他內(nèi)腔的切屑全部沖洗出來(lái)；清洗過(guò)程中，清洗液隨時(shí)從水槽下方自動(dòng)控制排出，這樣可以將涮洗出來(lái)的雜質(zhì)隨時(shí)排出。清洗過(guò)程中，在工件往復(fù)離開(kāi)清洗液（由機(jī)器人實(shí)現(xiàn)），在此過(guò)程中，當(dāng)工件離開(kāi)清洗液面時(shí)，清洗液的瞬間卸荷產(chǎn)生的負(fù)壓抽吸作用，可將水套中處于飄浮游離狀態(tài)的雜質(zhì)全部吸附出來(lái)，并隨清洗液排掉。這樣既可避免二次污染，又相當(dāng)于對(duì)工件進(jìn)行重復(fù)多次清洗，從而提高了清洗效果。

3高壓去毛刺工位

此工位由高壓插管、高壓泵組及相關(guān)管路裝置組成。此工位的插管的設(shè)計(jì)具有高度針對(duì)性，每個(gè)不同的插管都是專門(mén)針對(duì)每個(gè)相應(yīng)的孔道。

此工位工作時(shí)，機(jī)器人手臂伸出夾持住工件，然后將工件夾到高壓工位處并將工件的指定孔（主油道與斜油道交叉處易在生產(chǎn)中產(chǎn)生毛刺的孔）對(duì)準(zhǔn)高壓插管并逐步將工件緩慢地沿著垂直于高壓插管的方向下壓或上頂，使得高壓插管充分探入指定孔中，同時(shí)由高壓泵組提供的具有高壓及高速的清洗液從高壓插管壁上的斜切口中噴出，形成具有一定“切削”功能的“水刀”，對(duì)指定孔中的毛刺進(jìn)行切除，“切下來(lái)”的毛刺將隨廢液流出此孔。與此同時(shí)，此工位的隨動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)也將會(huì)下降或上升，確保毛刺完整的被從指定孔中剝離。

4定點(diǎn)定位清洗工位

此工位由水箱、噴嘴及相關(guān)管路裝置組成。工作時(shí)機(jī)器人手臂夾持工件通過(guò)作往復(fù)上下平移、旋轉(zhuǎn)工件、靠緊遠(yuǎn)離等動(dòng)作，同時(shí)兼顧清洗到工件的各個(gè)方位，解決工件各個(gè)表面及孔洞的清潔度清洗要求。

此工位工作時(shí)，清洗機(jī)通過(guò)機(jī)器人手臂夾持住工件，將工件移到指定位置并將需要清洗的面靠緊清洗水箱上與此面相對(duì)應(yīng)的清洗噴嘴進(jìn)行慢速或上下，或前后移動(dòng)進(jìn)行掃洗；然后將工件的一般孔隙對(duì)準(zhǔn)專用清洗水箱上的噴嘴進(jìn)行定點(diǎn)定位噴洗；最后將工件的重要孔隙（缸體與缸蓋間把和螺紋孔，缸體與主軸瓦蓋把和螺紋孔等）定點(diǎn)套入專用插管清洗噴嘴進(jìn)行探入式清洗。

此工位做如此復(fù)雜而全面的清洗，可以有效的保證每個(gè)孔道都清洗干凈。

5下料輸送工位

此工位基本與上料輸送工位相同，也是由下料升降滾道與下料滾道組成。不同的是后續(xù)的真空干燥工位與鼓風(fēng)冷卻工位均位于下料滾道之上，所以此處不作過(guò)多贅述。

6真空干燥工位

此工位主要是由真空室及真空泵組兩部分組成。真空室由腔體、前后兩個(gè)真空封門(mén)和輸送滾道等組成，主要是為真空動(dòng)作提供特定場(chǎng)所；真空泵組是由兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的油式旋片真空泵并聯(lián)組成，主要是抽干真空室內(nèi)空氣及水汽，作真空干燥動(dòng)作。

此工位工作時(shí)，工件由輸送滾道送人真空室的腔體中，真空室前后封門(mén)關(guān)閉，真空泵組開(kāi)動(dòng)，抽取真空室內(nèi)的水汽和空氣，以至于在真空室內(nèi)使之形成一定的真空度，降低了真空室內(nèi)水的氣化點(diǎn)，從而使工件表面存留的水汽蒸發(fā)。而油式旋片真空泵組技術(shù)則極大地提高了系統(tǒng)的真空度，極大地提高了工件的干燥度。

7鼓風(fēng)冷卻工位

此工位主要是由鼓風(fēng)冷卻通道、輸送滾道、制冷空調(diào)及風(fēng)箱組成。由于清洗液的溫度一般都在50℃以上，而客戶要求工件出廠溫度是室溫±2℃，所以此工位的存在相當(dāng)必要。

此工位工作時(shí)，工件由輸送滾道進(jìn)入鼓風(fēng)冷卻通2017年第2期道內(nèi)，制冷空調(diào)制冷，風(fēng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)作，將由制冷空調(diào)產(chǎn)生的冷風(fēng)吹向工件，從而使工件的溫度可以降低到所指定的溫度，符合了客戶的要求。

8清洗液循環(huán)及廢屑集中裝置

此工位主要由輔助水箱及相關(guān)管路組成。輔助水箱作為主要部件，由電加熱裝置、液位發(fā)令裝置、浮油排除裝置及刮板排屑裝置組成。電加熱裝置負(fù)責(zé)加熱清洗液，使清洗液達(dá)到一定溫度，以適應(yīng)清洗工件；液位發(fā)令裝置作為輔助水箱的“量具”，用來(lái)測(cè)量輔助水箱內(nèi)的清洗液的多少；浮油排除裝置是用來(lái)過(guò)濾掉回收的清洗廢液中的油污；刮板排屑裝置則是用來(lái)集中由回收的廢液帶來(lái)的廢屑并排出輔助水箱之外。

9電氣智能控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)中集合了PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、可編程控制器（PLC）技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、人機(jī)界面操作技術(shù)、變頻控制技術(shù)以及集成了仿真軟件、在線故障診斷專家系統(tǒng)和機(jī)器人控制技術(shù)為一體。

由PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線將PLC、人機(jī)界面、各操作終端、傳感器以及機(jī)器人控制連接為一體，實(shí)現(xiàn)高性能化，高可靠化，保養(yǎng)簡(jiǎn)便化，節(jié)省配線（配線的共享）。

10結(jié)束語(yǔ)

隨著汽車制造業(yè)的日益發(fā)展，基于機(jī)器人的清洗機(jī)在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中占的比例也將越來(lái)越多，因此客戶要求我們對(duì)清洗機(jī)的設(shè)計(jì)也要更加的實(shí)用與簡(jiǎn)便，要根據(jù)生產(chǎn)線的具體情況和要求，采用先進(jìn)的現(xiàn)代化清洗技術(shù)，在生產(chǎn)線中組成符合客戶要求的現(xiàn)代化自動(dòng)清洗系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相信將會(huì)有越來(lái)越先進(jìn)的清洗系統(tǒng)供人們選擇。這就要求我們?cè)趯W(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)清洗技術(shù)的基礎(chǔ)上勇于創(chuàng)新，以推動(dòng)我們的發(fā)動(dòng)機(jī)清洗機(jī)技術(shù)不斷的向前穩(wěn)步發(fā)展。