淺析汽車發動機缸體和缸蓋柔性機器人清洗機的技術組成及功能分類

周壯 朱志 陳新鑫

摘 要：文章介紹了汽車發動機缸體和缸蓋柔性機器人清洗機的技術組成、功能分類、大概結構以及相關內容。

關鍵詞：柔性;機器人清洗機;技術組成;功能分類

Abstract： This paper introduces the technical composition， function classification， general structure and relevant contents of the flexible robot cleaning machine for automobile engine block and cylinder head.

引言

氣缸蓋、氣缸體是汽車發動機的重要組成部分，在缸蓋缸體在機加工序完成或半完成狀態下，需要對其功能孔、腔體及整體進行清洗和吹干，其清潔質量直接影響到后序的加工及裝配，對發動機的性能與可靠也起著關鍵性作用。隨著汽車市場的激烈競爭，汽車生產商對缸蓋缸體的清潔度要求越來越嚴格，節拍的要求越來越短，傳統的非機器人通過式清洗機已經逐漸適應不了市場及汽車生產商的要求，更高柔性的機器人清洗機逐步占領市場領域。

1 柔性機器人清洗機的技術組成

柔性機器人清洗機主要由柔性機器人系統、物流輸送系統、清洗系統、吹干系統及真空干燥系統組成。設備技術種類復雜，機械、氣動、液壓、氣壓、電氣、信息接口多，是一個大型的多學科的系統工程。

柔性機器人清洗機主要包括物流、去毛刺、清洗、吹干、真空干燥、冷風降溫、溫度檢測七個部分。物流部分主要是運送工件的同時對零件進行識別追蹤。去毛刺部分主要是根據工件毛刺狀態進行的毛刷匹配技術和去毛刺工藝技術。清洗部分的主要是水壓控制技術、清洗工藝技術，這些技術的應用直接影響到被清洗工件的清潔度，因此對水壓控制和清洗工藝設定就不可或缺，主要技術手段是對被清洗部位進行專業的分析與計算，制定出可靠的清洗壓力與工藝方案，對特殊清洗部位進行專業的噴嘴設計。吹干部分與清洗部分類似，不同之處要對壓縮空氣的壓力給予把控。真空干燥部分主要是在特定真空負壓狀態下的真空腔體的密封技術。冷風降溫部分主要是冷風控制技術和冷風循環技術。溫度檢測部分主要是對工件流出本設備之前進行表面溫度紅外檢測的技術。

2 柔性機器人清洗機的功能分類

汽車發動機缸體和缸蓋柔性機器人清洗機目前主流有單機器人清洗機和雙機器人清洗機。根據各汽車發動機生產商節拍和工藝要求不同，也有多機器人清洗機，即三個大機器人加上八個小機器人混合多功能清洗機。下面主要介紹單機器人清洗機的主要功能分類，共有如下八種：

（1）上料工位。本工位主要由輸送輥道、分隔料裝置、工件到位檢測裝置、工件品種識別裝置、工件舉升定位裝置等組成。此工位主要功能是工件經過輸送輥道運送，通過分隔料裝置確保工件在每個節拍單次輸送至上料位置，也就是柔性機器人取料位置。工件在柔性機器人取料位置設有工件到位檢測及工件品種識別，確保此位置無誤準確，然后通過工件舉升定位裝置對工件進行舉升精定位，以便柔性機器人夾爪將工件取走。本工位一般與本清洗機的上序設備對接，根據對接形式不同，輸送輥道也可按整個加工線的規劃進行改變，比如改為伺服滑臺、抬起步進等形式。

（2）清洗工位。本工位主要由清洗水槽、噴嘴盒、特殊清洗噴嘴裝置、普通噴嘴等組成。此工位的主要功能是柔性機器人夾持工件，將工件搬運至清洗水槽內進行清洗作業。噴嘴盒按照被清洗工件仿形布置噴嘴，對工件各個功能孔、水套腔體、油道腔體、整體表面進行有針對的清洗。清洗水槽內布置多個噴嘴盒，按照事先設計好的清洗工藝進行有規律的清洗，噴嘴盒由多個控制閥控制，按照規律進行分別開啟，這樣可以保證清洗壓力準確可靠，也可以節約能源。清洗壓力的來源是水泵，水泵抽取水箱中配置好的清洗液供給噴嘴盒。柔性機器人在水槽內可以進行變換姿態，對工件進行“浪涌式”清洗，這種清洗方式可以將工件內部腔體大顆粒雜質涮洗出去。對于被清洗工件存在特殊孔，如主油道孔，孔很深，普通噴嘴無法滿足清洗要求，此時需要使用特殊加長的噴嘴裝置，此裝置可設置在清洗水槽內部，通過柔性機器人的動作實現此處的清洗。另外，此工位也可按需要設置工件去毛刺裝置，根據柔性機器人動作變化，來實現各個功能。

（3）吹干工位。本工位主要由吹干架體、噴嘴盒、特殊吹干噴嘴、普通噴嘴等組成。此工位的主要功能是柔性機器人夾持工件，將工件搬運至吹干架體內進行吹干作業。與清洗工位類似吹干架體內布置多個噴嘴盒，按照事先設計好的吹干工藝進行有規律的吹干，噴嘴盒由多個控制閥控制，按照規律進行分別開啟，這樣可以保證吹干壓力準確可靠，也可以節約能源。吹干壓力的來源是廠房的壓縮空氣，壓縮空氣經過儲氣罐、調壓過濾裝置供給吹干噴嘴盒。柔性機器人在吹干架體內可以進行變換姿態，對工件進行翻轉控水，這種方式可以將工件內部腔體大部分水分控倒出去，以利于工件的干燥。對于工件存在的深孔、盲孔，普通噴嘴無法滿足吹干要求，此時需要使用特殊的針形噴嘴進行插入吹干。

（4）下料工位。本工位主要由輸送輥道、舉升定位裝置、工件到位檢測裝置、升降吹干裝置等組成。此工位的主要功能是柔性機器人夾持工件，將吹干后的工件放置在本工位的舉升定位裝置上，此時舉升裝置不動，升降吹干裝置驅動噴嘴盒下降，對工件表面及各個功能孔進行二次加強吹干，吹干過程中升降裝置往復運動，起到對表面的掃描吹干的作用。吹干結束，舉升定位裝置落下，將工件放置在輸送輥道上面，此位置設有工件到位檢測，保證工件位置準確無誤。輸送輥道驅動，將工件輸送出去。本工位不僅僅是柔性機器人的下料工位，亦是工件的第二次吹干工位，這樣以確保工件經過清洗后的干燥度。

（5）真空干燥工位。本工位主要由輸送輥道、真空干燥活動槽、真空干燥固定槽、工件到位檢測裝置等組成。此工位的主要功能是工件經過輸送輥道運送到本工位到位后，真空干燥活動槽下降，與真空干燥固定槽貼實密封，將工件整體罩在密閉的腔體內，此時真空泵運轉，對密閉的真空腔進行抽真空。此時工件殘存的少了水分會因為真空度的逐漸加大從而產生氣化現象，從而使工件達到真正的干燥。此處設有工件到位檢測裝置，保證工件位置準確。

（6）冷風降溫工位。本工位主要由輸送輥道、冷風循環裝置、冷風循環腔體、溫度檢測裝置等組成。此工位的主要功能是工件經過輸送輥道運送到本工位冷風循環腔體內，冷風循環裝置將冷風吹入腔體，并且腔體內特定位置設有出氣口，使腔體內一直不斷的有冷風循環，從而使工件降溫，滿足后序生產要求。此處設有溫度檢測裝置，對工件進行實時溫度檢測。一般情況下，此工位就為清洗機的最后一個工位，直接與下序設備進行對接即可。

（7）水路系統。本系統主要功能是，將清洗液送入清洗工位，通過清洗噴嘴將清洗液噴射到被清洗的工件上，將工件洗凈。清洗污水經過濾泵袋過濾器過濾，經清洗泵進入清洗液循環程序。主要是由過濾泵、清洗泵、回液泵、過濾器、液位裝置、浮油排除裝置、水冷機、水箱、清洗管路等組成。本系統的穩定性對于清洗機起著至關重要的作用。

（8）氣路系統。本系統分為兩個部分，即吹干系統和氣控系統。吹干系統的主要功能是儲氣罐內氣體經管路和電磁閥進入機體內部吹干工位。主要由儲氣罐、吹干管路、流體電磁閥等組成。氣控系統的主要功能是，在控制系統的控制下，按照控制系統的指令，電磁換向閥驅動各個氣動執行元件來執行各自的動作。主要由氣源處理器、電磁換向閥、各種氣缸、節流閥、消聲器和集裝板等組成。

3 柔性雙機器人清洗機和多機器人清洗機簡述

（1）柔性雙機器人清洗機。雙機器人清洗機相比單機器人清洗機的節拍會更加快，兩個機器人專門分工用于清洗動作和吹干動作，機器人之間會增設工件中轉過渡平臺，此平臺可按需要設計用于過渡清洗或者吹干，這樣工件整體的清洗吹干效果會比單機器人更加優化，而相應的采購成本會高出一些。

（2）柔性多機器人清洗機。多機器人清洗機相比單、雙機器人清洗機整體清洗及吹干工藝上差異很大，在多機器人清洗機中，大機器人主要起搬運、定位、涮洗作用，定點清洗及吹干則由小機器人來完成，小機器人各自安裝噴槍，對大機器人夾持定位的工件進行定點定位的清洗及吹干，這樣對點的精度更高，更利于清洗及吹干效果的保證，而其采購成本相比單、雙機器人清洗機高出很多，這就取決于汽車發動機生產商按需進行選擇了。

4 結束語

隨著汽車行業的進步和國內清洗機技術的發展，模塊化、柔性化是清洗機的一個發展方向，柔性機器人清洗機在整個清洗機行業所占的比例會越來越大，高精度、高效率、低成本會成為發動機生產商選擇的重要依據。目前發動機廠商產品升級節奏日趨加快，這就需要清洗機要適應并兼容多品種、多系列的要求，而柔性機器人清洗機可通過模塊化的快速換型進行匹配，從而更加適應汽車行業的快速發展。

參考文獻

[1] 張小林.淺析汽車發動機裝配線規劃設計[J].裝備制造技術，2008 （12）：151-152.

[2] 商向東.柔性裝夾的現狀及未來展望[J].沈陽工業大學學報，1992， 14（3）：9-14.

[3] 董欣勝，張傳思，李新.裝配機器人的現狀與發展趨勢[J].組合機床與自動化加工技術，2007（8）：1-4.