簡述機器人清洗機的設計

徐云東

摘要：近幾年來，隨著制造業的發展，作為在制造業中占有相當大比例的汽車制造業也在隨之同步提升著。但隨之而顯現的是各種影響著汽車制造業發展的因數，在這些因數之中，有內部和外部兩種因數，而汽車質量的好壞則是制約著發展的內部因數中的重中之重。在汽車質量這個重要內部因數之中，作為汽車“心臟”的發動機的缸體、缸蓋清潔度質量更為重要，此文所介紹的基于工業機器人的發動機清洗設備則是保證發動機質量中清潔度質量的有效裝備。

關鍵詞：汽車制造業；發動機；清潔度；機器人

隨著時代的進步，我國人民的生活水平也在穩步提升。其中，人均汽車的擁有率就可以體現。汽車多了，隨之影響汽車安全的因數就引起的人們的注意，而作為汽車“心臟”的發動機則尤為重要。發動機質量的好壞不僅影響著汽車制造業的發展，更關系著我國人民的生命健康。清潔度作為影響發動機質量的重要因數，不僅影響發動機各關鍵運動副件的工作性能，更能產生研瓦、拉缸等容易造成發動機致命故障的現象。如何減少甚至排除這些問題，這就需要發動機清洗設備有效地清潔發動機缸體、缸蓋在加工過程中所存留的鐵屑、油污、雜質等有礙于發動機正常工作的不良物質。所以，本文介紹了一種時下最流行的“基于工業機器人”的清洗設備（以下簡稱“機器人清洗機”），該設備操作簡單，利于上手，既可以減少用工數量，也可以有效保證發動機出廠的清潔度指標。該設備適用于汽、柴油機全部零部件的制造間續和最終清洗，可以保質保量地完成發動機的清洗工作。

該清洗機從上料開始一共分為九部分：上料輸送工位，浪涌清洗工位，高壓去毛刺工位，定點定位清洗工位，下料輸送工位，真空干燥工位，鼓風冷卻工位，清洗液循環及廢屑集中裝置，電氣智能控制系統。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、定點定位清洗工位則由機器人手臂抓持工件進行相關清洗工作。

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控制，通過輸送輥子將工件輸送到指定工位（上料升降滾道）處，由下個工位（上料升降滾道）將工件抬至機器人手臂可以抓持的位置，以便機器人手臂順利將工件抓取，進行下一步操作。

2浪涌清洗工位

此工位由浪涌箱、注水噴嘴、排液裝置及相關管路裝置組成。該工位主要負責模擬浪涌狀態，對工件進行清洗；清洗結束后，清洗下來的廢屑及用過的清洗液由排液裝置及時排出。

此工位工作時，機器人手臂抓取工件插入浪涌箱中，清洗槽中的清洗液通過加速噴嘴的作用進行紊流流動，同時工件在水槽中進行水平往復擺動（使切屑和雜質處于游離狀態，然后再上下往復移動（由機器人手臂實現，使工件離開清洗液），從而利用吸咐效應將水套內和其他內腔的切屑全部沖洗出來；清洗過程中，清洗液隨時從水槽下方自動控制排出，這樣可以將涮洗出來的雜質隨時排出。清洗過程中，在工件往復離開清洗液（由機器人實現），在此過程中，當工件離開清洗液面時，清洗液的瞬間卸荷產生的負壓抽吸作用，可將水套中處于飄浮游離狀態的雜質全部吸附出來，并隨清洗液排掉。這樣既可避免二次污染，又相當于對工件進行重復多次清洗，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、高壓泵組及相關管路裝置組成。此工位的插管的設計具有高度針對性，每個不同的插管都是專門針對每個相應的孔道。

此工位工作時，機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中產生毛刺的孔）對準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”，對指定孔中的毛刺進行切除，“切下來”的毛刺將隨廢液流出此孔。與此同時，此工位的隨動導向機構也將會下降或上升，確保毛刺完整的被從指定孔中剝離。

4定點定位清洗工位

此工位由水箱、噴嘴及相關管路裝置組成。工作時機器人手臂夾持工件通過作往復上下平移、旋轉工件、靠緊遠離等動作，同時兼顧清洗到工件的各個方位，解決工件各個表面及孔洞的清潔度清洗要求。

此工位工作時，清洗機通過機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應的清洗噴嘴進行慢速或上下，或前后移動進行掃洗；然后將工件的一般孔隙對準專用清洗水箱上的噴嘴進行定點定位噴洗；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）定點套入專用插管清洗噴嘴進行探入式清洗。

此工位做如此復雜而全面的清洗，可以有效的保證每個孔道都清洗干凈。

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。不同的是后續的真空干燥工位與鼓風冷卻工位均位于下料滾道之上，所以此處不作過多贅述。

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、前后兩個真空封門和輸送滾道等組成，主要是為真空動作提供特定場所；真空泵組是由兩臺或兩臺以上的油式旋片真空泵并聯組成，主要是抽干真空室內空氣及水汽，作真空干燥動作。

此工位工作時，工件由輸送滾道送人真空室的腔體中，真空室前后封門關閉，真空泵組開動，抽取真空室內的水汽和空氣，以至于在真空室內使之形成一定的真空度，降低了真空室內水的氣化點，從而使工件表面存留的水汽蒸發。而油式旋片真空泵組技術則極大地提高了系統的真空度，極大地提高了工件的干燥度。

7鼓風冷卻工位

此工位主要是由鼓風冷卻通道、輸送滾道、制冷空調及風箱組成。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必要。

此工位工作時，工件由輸送滾道進入鼓風冷卻通2017年第2期道內，制冷空調制冷，風機開始運作，將由制冷空調產生的冷風吹向工件，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清洗液循環及廢屑集中裝置

此工位主要由輔助水箱及相關管路組成。輔助水箱作為主要部件，由電加熱裝置、液位發令裝置、浮油排除裝置及刮板排屑裝置組成。電加熱裝置負責加熱清洗液，使清洗液達到一定溫度，以適應清洗工件；液位發令裝置作為輔助水箱的“量具”，用來測量輔助水箱內的清洗液的多少；浮油排除裝置是用來過濾掉回收的清洗廢液中的油污；刮板排屑裝置則是用來集中由回收的廢液帶來的廢屑并排出輔助水箱之外。

9電氣智能控制系統

該系統中集合了PROFIBUS-DP現場總線技術、可編程控制器（PLC）技術、以太網技術、人機界面操作技術、變頻控制技術以及集成了仿真軟件、在線故障診斷專家系統和機器人控制技術為一體。

由PROFIBUS-DP現場總線將PLC、人機界面、各操作終端、傳感器以及機器人控制連接為一體，實現高性能化，高可靠化，保養簡便化，節省配線（配線的共享）。

10結束語

隨著汽車制造業的日益發展，基于機器人的清洗機在整個發動機生產過程中占的比例也將越來越多，因此客戶要求我們對清洗機的設計也要更加的實用與簡便，要根據生產線的具體情況和要求，采用先進的現代化清洗技術，在生產線中組成符合客戶要求的現代化自動清洗系統。隨著科學技術的發展，相信將會有越來越先進的清洗系統供人們選擇。這就要求我們在學習國內外先進清洗技術的基礎上勇于創新，以推動我們的發動機清洗機技術不斷的向前穩步發展。