淺析汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和缸蓋柔性機(jī)器人清洗機(jī)的技術(shù)組成及功能分類

周壯 朱志 陳新鑫

摘 要：文章介紹了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和缸蓋柔性機(jī)器人清洗機(jī)的技術(shù)組成、功能分類、大概結(jié)構(gòu)以及相關(guān)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：柔性;機(jī)器人清洗機(jī);技術(shù)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(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，在缸蓋缸體在機(jī)加工序完成或半完成狀態(tài)下，需要對(duì)其功能孔、腔體及整體進(jìn)行清洗和吹干，其清潔質(zhì)量直接影響到后序的加工及裝配，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能與可靠也起著關(guān)鍵性作用。隨著汽車市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，汽車生產(chǎn)商對(duì)缸蓋缸體的清潔度要求越來越嚴(yán)格，節(jié)拍的要求越來越短，傳統(tǒng)的非機(jī)器人通過式清洗機(jī)已經(jīng)逐漸適應(yīng)不了市場(chǎng)及汽車生產(chǎn)商的要求，更高柔性的機(jī)器人清洗機(jī)逐步占領(lǐng)市場(chǎng)領(lǐng)域。

1 柔性機(jī)器人清洗機(jī)的技術(shù)組成

柔性機(jī)器人清洗機(jī)主要由柔性機(jī)器人系統(tǒng)、物流輸送系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、吹干系統(tǒng)及真空干燥系統(tǒng)組成。設(shè)備技術(shù)種類復(fù)雜，機(jī)械、氣動(dòng)、液壓、氣壓、電氣、信息接口多，是一個(gè)大型的多學(xué)科的系統(tǒng)工程。

柔性機(jī)器人清洗機(jī)主要包括物流、去毛刺、清洗、吹干、真空干燥、冷風(fēng)降溫、溫度檢測(cè)七個(gè)部分。物流部分主要是運(yùn)送工件的同時(shí)對(duì)零件進(jìn)行識(shí)別追蹤。去毛刺部分主要是根據(jù)工件毛刺狀態(tài)進(jìn)行的毛刷匹配技術(shù)和去毛刺工藝技術(shù)。清洗部分的主要是水壓控制技術(shù)、清洗工藝技術(shù)，這些技術(shù)的應(yīng)用直接影響到被清洗工件的清潔度，因此對(duì)水壓控制和清洗工藝設(shè)定就不可或缺，主要技術(shù)手段是對(duì)被清洗部位進(jìn)行專業(yè)的分析與計(jì)算，制定出可靠的清洗壓力與工藝方案，對(duì)特殊清洗部位進(jìn)行專業(yè)的噴嘴設(shè)計(jì)。吹干部分與清洗部分類似，不同之處要對(duì)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(fù)壓狀態(tài)下的真空腔體的密封技術(shù)。冷風(fēng)降溫部分主要是冷風(fēng)控制技術(shù)和冷風(fēng)循環(huán)技術(shù)。溫度檢測(cè)部分主要是對(duì)工件流出本設(shè)備之前進(jìn)行表面溫度紅外檢測(cè)的技術(shù)。

2 柔性機(jī)器人清洗機(jī)的功能分類

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和缸蓋柔性機(jī)器人清洗機(jī)目前主流有單機(jī)器人清洗機(jī)和雙機(jī)器人清洗機(jī)。根據(jù)各汽車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商節(jié)拍和工藝要求不同，也有多機(jī)器人清洗機(jī)，即三個(gè)大機(jī)器人加上八個(gè)小機(jī)器人混合多功能清洗機(jī)。下面主要介紹單機(jī)器人清洗機(jī)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(cè)裝置、工件品種識(shí)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(jīng)過輸送輥道運(yùn)送，通過分隔料裝置確保工件在每個(gè)節(jié)拍單次輸送至上料位置，也就是柔性機(jī)器人取料位置。工件在柔性機(jī)器人取料位置設(shè)有工件到位檢測(cè)及工件品種識(shí)別，確保此位置無誤準(zhǔn)確，然后通過工件舉升定位裝置對(duì)工件進(jìn)行舉升精定位，以便柔性機(jī)器人夾爪將工件取走。本工位一般與本清洗機(jī)的上序設(shè)備對(duì)接，根據(jù)對(duì)接形式不同，輸送輥道也可按整個(gè)加工線的規(guī)劃進(jìn)行改變，比如改為伺服滑臺(tái)、抬起步進(jìn)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(jī)器人夾持工件，將工件搬運(yùn)至清洗水槽內(nèi)進(jìn)行清洗作業(yè)。噴嘴盒按照被清洗工件仿形布置噴嘴，對(duì)工件各個(gè)功能孔、水套腔體、油道腔體、整體表面進(jìn)行有針對(duì)的清洗。清洗水槽內(nèi)布置多個(gè)噴嘴盒，按照事先設(shè)計(jì)好的清洗工藝進(jìn)行有規(guī)律的清洗，噴嘴盒由多個(gè)控制閥控制，按照規(guī)律進(jìn)行分別開啟，這樣可以保證清洗壓力準(zhǔn)確可靠，也可以節(jié)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(jī)器人在水槽內(nèi)可以進(jìn)行變換姿態(tài)，對(duì)工件進(jìn)行“浪涌式”清洗，這種清洗方式可以將工件內(nèi)部腔體大顆粒雜質(zhì)涮洗出去。對(duì)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(shí)需要使用特殊加長(zhǎng)的噴嘴裝置，此裝置可設(shè)置在清洗水槽內(nèi)部，通過柔性機(jī)器人的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)此處的清洗。另外，此工位也可按需要設(shè)置工件去毛刺裝置，根據(jù)柔性機(jī)器人動(dòng)作變化，來實(shí)現(xiàn)各個(gè)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(jī)器人夾持工件，將工件搬運(yùn)至吹干架體內(nèi)進(jìn)行吹干作業(yè)。與清洗工位類似吹干架體內(nèi)布置多個(gè)噴嘴盒，按照事先設(shè)計(jì)好的吹干工藝進(jìn)行有規(guī)律的吹干，噴嘴盒由多個(gè)控制閥控制，按照規(guī)律進(jìn)行分別開啟，這樣可以保證吹干壓力準(zhǔn)確可靠，也可以節(jié)約能源。吹干壓力的來源是廠房的壓縮空氣，壓縮空氣經(jīng)過儲(chǔ)氣罐、調(diào)壓過濾裝置供給吹干噴嘴盒。柔性機(jī)器人在吹干架體內(nèi)可以進(jìn)行變換姿態(tài)，對(duì)工件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)控水，這種方式可以將工件內(nèi)部腔體大部分水分控倒出去，以利于工件的干燥。對(duì)于工件存在的深孔、盲孔，普通噴嘴無法滿足吹干要求，此時(shí)需要使用特殊的針形噴嘴進(jìn)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(cè)裝置、升降吹干裝置等組成。此工位的主要功能是柔性機(jī)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(shí)舉升裝置不動(dòng)，升降吹干裝置驅(qū)動(dòng)噴嘴盒下降，對(duì)工件表面及各個(gè)功能孔進(jìn)行二次加強(qiáng)吹干，吹干過程中升降裝置往復(fù)運(yùn)動(dòng)，起到對(duì)表面的掃描吹干的作用。吹干結(jié)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(shè)有工件到位檢測(cè)，保證工件位置準(zhǔn)確無誤。輸送輥道驅(qū)動(dòng)，將工件輸送出去。本工位不僅僅是柔性機(jī)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(jīng)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(dòng)槽、真空干燥固定槽、工件到位檢測(cè)裝置等組成。此工位的主要功能是工件經(jīng)過輸送輥道運(yùn)送到本工位到位后，真空干燥活動(dòng)槽下降，與真空干燥固定槽貼實(shí)密封，將工件整體罩在密閉的腔體內(nèi)，此時(shí)真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)密閉的真空腔進(jìn)行抽真空。此時(shí)工件殘存的少了水分會(huì)因?yàn)檎婵斩鹊闹饾u加大從而產(chǎn)生氣化現(xiàn)象，從而使工件達(dá)到真正的干燥。此處設(shè)有工件到位檢測(cè)裝置，保證工件位置準(zhǔn)確。

（6）冷風(fēng)降溫工位。本工位主要由輸送輥道、冷風(fēng)循環(huán)裝置、冷風(fēng)循環(huán)腔體、溫度檢測(cè)裝置等組成。此工位的主要功能是工件經(jīng)過輸送輥道運(yùn)送到本工位冷風(fēng)循環(huán)腔體內(nèi)，冷風(fēng)循環(huán)裝置將冷風(fēng)吹入腔體，并且腔體內(nèi)特定位置設(shè)有出氣口，使腔體內(nèi)一直不斷的有冷風(fēng)循環(huán)，從而使工件降溫，滿足后序生產(chǎn)要求。此處設(shè)有溫度檢測(cè)裝置，對(duì)工件進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)。一般情況下，此工位就為清洗機(jī)的最后一個(gè)工位，直接與下序設(shè)備進(jìn)行對(duì)接即可。

（7）水路系統(tǒng)。本系統(tǒng)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(jīng)過濾泵袋過濾器過濾，經(jīng)清洗泵進(jìn)入清洗液循環(huán)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(jī)、水箱、清洗管路等組成。本系統(tǒng)的穩(wěn)定性對(duì)于清洗機(jī)起著至關(guān)重要的作用。

（8）氣路系統(tǒng)。本系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，即吹干系統(tǒng)和氣控系統(tǒng)。吹干系統(tǒng)的主要功能是儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體經(jīng)管路和電磁閥進(jìn)入機(jī)體內(nèi)部吹干工位。主要由儲(chǔ)氣罐、吹干管路、流體電磁閥等組成。氣控系統(tǒng)的主要功能是，在控制系統(tǒng)的控制下，按照控制系統(tǒng)的指令，電磁換向閥驅(qū)動(dòng)各個(gè)氣動(dòng)執(zhí)行元件來執(zhí)行各自的動(dòng)作。主要由氣源處理器、電磁換向閥、各種氣缸、節(jié)流閥、消聲器和集裝板等組成。

3 柔性雙機(jī)器人清洗機(jī)和多機(jī)器人清洗機(jī)簡(jiǎn)述

（1）柔性雙機(jī)器人清洗機(jī)。雙機(jī)器人清洗機(jī)相比單機(jī)器人清洗機(jī)的節(jié)拍會(huì)更加快，兩個(gè)機(jī)器人專門分工用于清洗動(dòng)作和吹干動(dòng)作，機(jī)器人之間會(huì)增設(shè)工件中轉(zhuǎn)過渡平臺(tái)，此平臺(tái)可按需要設(shè)計(jì)用于過渡清洗或者吹干，這樣工件整體的清洗吹干效果會(huì)比單機(jī)器人更加優(yōu)化，而相應(yīng)的采購(gòu)成本會(huì)高出一些。

（2）柔性多機(jī)器人清洗機(jī)。多機(jī)器人清洗機(jī)相比單、雙機(jī)器人清洗機(jī)整體清洗及吹干工藝上差異很大，在多機(jī)器人清洗機(jī)中，大機(jī)器人主要起搬運(yùn)、定位、涮洗作用，定點(diǎn)清洗及吹干則由小機(jī)器人來完成，小機(jī)器人各自安裝噴槍，對(duì)大機(jī)器人夾持定位的工件進(jìn)行定點(diǎn)定位的清洗及吹干，這樣對(duì)點(diǎn)的精度更高，更利于清洗及吹干效果的保證，而其采購(gòu)成本相比單、雙機(jī)器人清洗機(jī)高出很多，這就取決于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商按需進(jìn)行選擇了。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著汽車行業(yè)的進(jìn)步和國(guó)內(nèi)清洗機(jī)技術(shù)的發(fā)展，模塊化、柔性化是清洗機(jī)的一個(gè)發(fā)展方向，柔性機(jī)器人清洗機(jī)在整個(gè)清洗機(jī)行業(yè)所占的比例會(huì)越來越大，高精度、高效率、低成本會(huì)成為發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商選擇的重要依據(jù)。目前發(fā)動(dòng)機(jī)廠商產(chǎn)品升級(jí)節(jié)奏日趨加快，這就需要清洗機(jī)要適應(yīng)并兼容多品種、多系列的要求，而柔性機(jī)器人清洗機(jī)可通過模塊化的快速換型進(jìn)行匹配，從而更加適應(yīng)汽車行業(yè)的快速發(fā)展。

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