简述机器人清洗机的设计

徐云东

摘要：近几年来，随着制造业的发展，作为在制造业中占有相当大比例的汽车制造业也在随之同步提升着。但随之而显现的是各种影响着汽车制造业发展的因数，在这些因数之中，有内部和外部两种因数，而汽车质量的好坏则是制约着发展的内部因数中的重中之重。在汽车质量这个重要内部因数之中，作为汽车“心脏”的发动机的缸体、缸盖清洁度质量更为重要，此文所介绍的基于工业机器人的发动机清洗设备则是保证发动机质量中清洁度质量的有效装备。

关键词：汽车制造业；发动机；清洁度；机器人

随着时代的进步，我国人民的生活水平也在稳步提升。其中，人均汽车的拥有率就可以体现。汽车多了，随之影响汽车安全的因数就引起的人们的注意，而作为汽车“心脏”的发动机则尤为重要。发动机质量的好坏不仅影响着汽车制造业的发展，更关系着我国人民的生命健康。清潔度作为影响发动机质量的重要因数，不仅影响发动机各关键运动副件的工作性能，更能产生研瓦、拉缸等容易造成发动机致命故障的现象。如何减少甚至排除这些问题，这就需要发动机清洗设备有效地清洁发动机缸体、缸盖在加工过程中所存留的铁屑、油污、杂质等有碍于发动机正常工作的不良物质。所以，本文介绍了一种时下最流行的“基于工业机器人”的清洗设备（以下简称“机器人清洗机”），该设备操作简单，利于上手，既可以减少用工数量，也可以有效保证发动机出厂的清洁度指标。该设备适用于汽、柴油机全部零部件的制造间续和最终清洗，可以保质保量地完成发动机的清洗工作。

该清洗机从上料开始一共分为九部分：上料输送工位，浪涌清洗工位，高压去毛刺工位，定点定位清洗工位，下料输送工位，真空干燥工位，鼓风冷却工位，清洗液循环及废屑集中装置，电气智能控制系统。其中上下料输送工位包括上下料滚道及升降滚道；浪涌清洗工位、高压去毛刺工位、定点定位清洗工位则由机器人手臂抓持工件进行相关清洗工作。

1上料输送工位

上料输送工位包括上料输送滚道及上料升降滚道两部分。上料输送滚道由减速机控制，通过输送辊子将工件输送到指定工位（上料升降滚道）处，由下个工位（上料升降滚道）将工件抬至机器人手臂可以抓持的位置，以便机器人手臂顺利将工件抓取，进行下一步操作。

2浪涌清洗工位

此工位由浪涌箱、注水喷嘴、排液装置及相关管路装置组成。该工位主要负责模拟浪涌状态，对工件进行清洗；清洗结束后，清洗下来的废屑及用过的清洗液由排液装置及时排出。

此工位工作时，机器人手臂抓取工件插入浪涌箱中，清洗槽中的清洗液通过加速喷嘴的作用进行紊流流动，同时工件在水槽中进行水平往复摆动（使切屑和杂质处于游离状态，然后再上下往复移动（由机器人手臂实现，使工件离开清洗液），从而利用吸咐效应将水套内和其他内腔的切屑全部冲洗出来；清洗过程中，清洗液随时从水槽下方自动控制排出，这样可以将涮洗出来的杂质随时排出。清洗过程中，在工件往复离开清洗液（由机器人实现），在此过程中，当工件离开清洗液面时，清洗液的瞬间卸荷产生的负压抽吸作用，可将水套中处于飘浮游离状态的杂质全部吸附出来，并随清洗液排掉。这样既可避免二次污染，又相当于对工件进行重复多次清洗，从而提高了清洗效果。

3高压去毛刺工位

此工位由高压插管、高压泵组及相关管路装置组成。此工位的插管的设计具有高度针对性，每个不同的插管都是专门针对每个相应的孔道。

此工位工作时，机器人手臂伸出夹持住工件，然后将工件夹到高压工位处并将工件的指定孔（主油道与斜油道交叉处易在生产中产生毛刺的孔）对准高压插管并逐步将工件缓慢地沿着垂直于高压插管的方向下压或上顶，使得高压插管充分探入指定孔中，同时由高压泵组提供的具有高压及高速的清洗液从高压插管壁上的斜切口中喷出，形成具有一定“切削”功能的“水刀”，对指定孔中的毛刺进行切除，“切下来”的毛刺将随废液流出此孔。与此同时，此工位的随动导向机构也将会下降或上升，确保毛刺完整的被从指定孔中剥离。

4定点定位清洗工位

此工位由水箱、喷嘴及相关管路装置组成。工作时机器人手臂夹持工件通过作往复上下平移、旋转工件、靠紧远离等动作，同时兼顾清洗到工件的各个方位，解决工件各个表面及孔洞的清洁度清洗要求。

此工位工作时，清洗机通过机器人手臂夹持住工件，将工件移到指定位置并将需要清洗的面靠紧清洗水箱上与此面相对应的清洗喷嘴进行慢速或上下，或前后移动进行扫洗；然后将工件的一般孔隙对准专用清洗水箱上的喷嘴进行定点定位喷洗；最后将工件的重要孔隙（缸体与缸盖间把和螺纹孔，缸体与主轴瓦盖把和螺纹孔等）定点套入专用插管清洗喷嘴进行探入式清洗。

此工位做如此复杂而全面的清洗，可以有效的保证每个孔道都清洗干净。

5下料输送工位

此工位基本与上料输送工位相同，也是由下料升降滚道与下料滚道组成。不同的是后续的真空干燥工位与鼓风冷却工位均位于下料滚道之上，所以此处不作过多赘述。

6真空干燥工位

此工位主要是由真空室及真空泵组两部分组成。真空室由腔体、前后两个真空封门和输送滚道等组成，主要是为真空动作提供特定场所；真空泵组是由两台或两台以上的油式旋片真空泵并联组成，主要是抽干真空室内空气及水汽，作真空干燥动作。

此工位工作时，工件由输送滚道送人真空室的腔体中，真空室前后封门关闭，真空泵组开动，抽取真空室内的水汽和空气，以至于在真空室内使之形成一定的真空度，降低了真空室内水的气化点，从而使工件表面存留的水汽蒸发。而油式旋片真空泵组技术则极大地提高了系统的真空度，极大地提高了工件的干燥度。

7鼓风冷却工位

此工位主要是由鼓风冷却通道、输送滚道、制冷空调及风箱组成。由于清洗液的温度一般都在50℃以上，而客户要求工件出厂温度是室温±2℃，所以此工位的存在相当必要。

此工位工作时，工件由输送滚道进入鼓风冷却通2017年第2期道内，制冷空调制冷，风机开始运作，将由制冷空调产生的冷风吹向工件，从而使工件的温度可以降低到所指定的温度，符合了客户的要求。

8清洗液循环及废屑集中装置

此工位主要由辅助水箱及相关管路组成。辅助水箱作为主要部件，由电加热装置、液位发令装置、浮油排除装置及刮板排屑装置组成。电加热装置负责加热清洗液，使清洗液达到一定温度，以适应清洗工件；液位发令装置作为辅助水箱的“量具”，用来测量辅助水箱内的清洗液的多少；浮油排除装置是用来过滤掉回收的清洗废液中的油污；刮板排屑装置则是用来集中由回收的废液带来的废屑并排出辅助水箱之外。

9电气智能控制系统

该系统中集合了PROFIBUS-DP现场总线技术、可编程控制器（PLC）技术、以太网技术、人机界面操作技术、变频控制技术以及集成了仿真软件、在线故障诊断专家系统和机器人控制技术为一体。

由PROFIBUS-DP现场总线将PLC、人机界面、各操作终端、传感器以及机器人控制连接为一体，实现高性能化，高可靠化，保养简便化，节省配线（配线的共享）。

10结束语

随着汽车制造业的日益发展，基于机器人的清洗机在整个发动机生产过程中占的比例也将越来越多，因此客户要求我们对清洗机的设计也要更加的实用与简便，要根据生产线的具体情况和要求，采用先进的现代化清洗技术，在生产线中组成符合客户要求的现代化自动清洗系统。随着科学技术的发展，相信将会有越来越先进的清洗系统供人们选择。这就要求我们在学习国内外先进清洗技术的基础上勇于创新，以推动我们的发动机清洗机技术不断的向前稳步发展。