发表于：2013/8/30 9:59:35
#0楼
机器人清洗机的设备构造及特点，详细叙述了各工位的具体工作过程。工件上下料采用机器人抓取的形式，清洗、去毛刺和吹干等过程均为自动。经生产实践证明，在发动机生产加工线上采用机器人清洗能适应多品种切换的清洗需要，可以有效得提高缸体清洁度，符合环保、节能、降低成本的要求，并提高了生产率，最终达到柔性生产的需要求。关键词：机器人清洗 发动机缸体 清洗 环保近年来，随着国际环保部门针对汽车尾气颁布了更高的排放标准，日趋激烈的市场竞争对汽车零部件质量水平提出了越来越高的要求。绿色动力成为了市场的“宠儿”，柔性生产和精益制造企业的理念。清洁度作为汽车产品质量及可靠性的重要指标，已经引起了人们的高度重视。在加工过程中，附着于零部件表面的杂质会影响精加工工序的准确定位，进而影响零部件的尺寸精度；在装配过程中，少量的铸造型砂、细小的切屑都会损坏发动机总成等部件，进而影响发动机的性能及寿命。因此，如何提高清洁度已经成为国际汽车制造业所面临的一个重要课题。现在提出一项心技术——机器人清洗机是清洗领域的一次革命，也是柔性清洗的一个里程碑。本文首先对传统的清洗机做简单的介绍，重点分析机器人清洗机如何在发董洁生产过程中发挥至关重要的作用以及工作流程。1 清洗技术及清洗机的国内外发展现状清洗机是一款典型的现代化清洗设备，其技术新进、特点突出、使用范围较广、发展也较快。先已经历喷淋式清洗、沉浸式清洗、超声波清洗、蒸发脱脂清洗和激光清洗等几个阶段。经过对清洗机喷射系统等相关技术的深入研究表明，水射流高压清洗机是清洗机领域的一项新技术，如今国外一些优质清洗机的清洗压力已达到60MPa，水射流高压清洗技术的机器人清洗机采用纯水清洗，在不损伤零部件、且保证清洁度的同时提高了清洗效率，是目前为止，高压水射流清洗已经成为西方发到国家的主流清洗税技术，占到清洗业市场份额的80%。在发动机缸体的传统生产线加工过程中，需要对缸体表面和孔系中的珩磨油、切屑、石墨粉和杂质等进行清洗以及除去缸体的毛刺。随着欧三排放标准的实施，发到你攻击的可靠性的高低与整机清洁度质量密切相关，因此对缸体清洁度的要求越来越高，传统清洗机在设计时均采用定点定位、紊流、烘干等十多个工位，虽然能够满足要求，但成本高、机床体积大、调整及维修困难。而机器人清洗机在满足清洁度的要求下可以很好的解决上述问题。也可以根据被清洗部位的不同，设计不同类型、不同压力的清洗喷嘴。如表1所示为传统清洗机和机器人清洗机在清洗发动机时的各项性能指标。表1发动机缸体的清洁度调查发动机缸体参数 指标规格spee 机器人清洗机 传统清洗机
μ α Cpk μ α Cpk
有压力要求的油孔残留物颗粒重量/mg有压力要求的油孔残留物颗粒最大尺寸/μm无压力要求的油孔残留颗粒重量/mg水套孔残留颗粒重量/mg 1125002025 1.07841.611.2 0.45411.280.41 7.3619.64.7919.3 4.4912468.996.53 2.612443.533.77 0.831.711.041.63
表中：μ为规格中心值，μ=(规格上限+规格下限)/2；α为取样过程中标准差；Cpk为工艺能力指数。由规格公差T(T=规格上限—规格下限)和取样过程标准差α可计算出Cpk值（Cpk=T/6α）。Cpk的评级标准：A++级≧2.0特优，可考虑成本的降低；A+级＞Cpk≧1.67优，应当保持之；A级1.67＞Cpk≧1.33良，能力良好，状态稳定，但应尽力提升为A+级；B级1.33＞Cpk≧1.0一般，状态一般；C级1.0＞Cpk≧0.67差，制程不良较多；D级0.67＞Cpk不可接受，其能力太差。从表1可以看出水射流机器人清洗机的各项性能指标均比传统清洗机优越，Cpk值达到了A++级。机器人清洗机在采用纯水高压清洗方法时对缸体上的珩磨油、切屑、石墨粉和杂质均能快速清洗掉，并且还能够轻松去除钢铁毛刺，有效地保证了缸体的清洁度，适应多品种的切换要求，提高生产效率，更重要的是降低看生产成本。如图1所示。 由图1可以看出，机器人清洗机在相同的投资资金上，成本的回报期较传统清洗机短，在相同时间内较传统清洗机运营成本少。通过对表可以看出，机器人五一在将来的发动机缸体清洗的市场中前景广阔，并且应用日益广泛。2 机器人清洗设备构造及特点 机器人清洗机由传输、水射流清洗机器人、清洗、除油、杀菌、除雾、排屑、过滤、送风、控制和安全回路等几大系统组成。如图2和图3所示为传统清洗机喝机器人清洗机的结构对比。机器人清洗包括上料工位、清洗工位、下料工位喝吹干工位，各工位间工件的传送采用机器人传送。采用高压水去毛刺喝清洗，无任何化学清洗剂或热水，降低设备的操作喝维护成本，通过简单的设备却可以实现更高的可靠性，包含机器人柔性技术的标准解决单元。 设备构造简单、灵活性好，模块化组合有效地节省了设备的占用空间；营运成本较低，纯水清洗环保节能，节省了投资资本，符合多品种切换的柔性生产，提高了生产率；机器人运行平稳，定位准确，重复误差小；机器人抓具调换方便，可以适应多品种的切换抓取；有效地保证设备安全工作和手动操作。下面对具有特色的系统进行详细介绍。2.1 水射流清洗机机器人系统水射流清洗机机器人为高性能6轴机器人，并配备正压平衡装置、专用收益玩、水射流型保护装置和标准工业计算机组成，具有远程诊断、模拟、编程、检测、存储、安全保护可PLC等功能。特定的负载和运动惯量得设计，使机器人运动速度和特性达到最优。机械结构采用模块化设计，其可调机械手臂是机器人系统具有更大的活动空间和柔韧性，可以在高度腐蚀性的清洗环境下使用，不需要额外的护罩保护。视觉系统由红色环形广源、高性能镜头相机和分析处理系统等硬件构成；视觉系统将被摄取目标准换成图像信号，图像处理软件根据像素分布和亮度、颜色等信息，降这些信号进行各种运算后，转换为目标的特征，进而实现对工件的识别和定位功能，并根据这些来控制机器人导尿管设备的动作。工件夹具主要由支撑框架、夹紧机构、引导销、工件检测传感器、辅助压紧装置及卡盘等部件组成。其工作过程为：工件夹具在机器人的带动下，理由定位销柱可以准确地对准工件上的销孔；接着夹子末端伸入工件后张开，其末端倒钩接触到工件内壁上表面，辅助压紧工件，实现工件的稳定抓取。该抓具调换方便、定位准确、承载量大、安全可靠，可以适应多品种的切换抓取，大道了柔性生产的需求。采用机器人上下料，符合多品种切换的柔性生产，提高了生产率。机器人运行平稳，定位准去，环保节能，可靠性高，重复误差小，灵活性好，其模块化组合有效地节省了设备所占用的空间。2.2 控制系统机器人清洗控制系统采用PLC进行控制，主要完成清洗系统各部分之间的协调和控制、发动机缸体的清洗工作。控制系统提供的工件加工状态信号，包括启动、停止、暂停等运转状态，均可以通过操作台进行控制，且系统运行状态及系统报警等由操作台的指示灯指示或触摸屏上显示。2.3 安全回路系统安全回路系统包括两个独立的线路系统：急停系统和安全门系统。急停系统的使用目的是在紧急条件下，可以实现所有设备立即停止工作并切断电源；安全门系统的作用是党清洗机处于安全模式时，允许操作者进入工作站里面，进行机器人示教的手动操作。3 工作流程 如图4所示是发动机缸体的清洗工作流程，包括上料工位、清洗工位、吹干工位和下料工位。（1） 上料工位 当检测传感器检测到托盘和工件到位后，清洗室的门就会自动打开；机器人通过视觉系统对托盘上工件的类型空间位置进行视觉定位；然后机器人根绝不太产品切换程序，抓取缸体并将其运送到清洗室。（2） 清洗工位 机器人抓取缸体，并将其运送到清洗室旋转喷头应用取悦，首先旋转喷头对缸体所有表面及大部分螺纹孔和盲孔进行清洗；接着直流喷射喷嘴对曲轴孔、凸轮轴孔、主油道及缸体地面上润滑油孔进行清洗和去毛刺；然后低压大流量的喷嘴重点清洗水套；最后触针式喷嘴清洗细长的油孔；机器人把工件送到一组独立的吹气喷嘴边上并摇晃工件，去掉附着的水分。http://www.ig-ecoclean.com（3） 吹干工位 清洗后的缸体，油机器人运送至吹干工位；利用高压空气对工件面上的孔有针对性地进行吹干；利用空气对缸体整天进行彻底的吹干。（4） 下料工位 吹干完成后，开机器人直接抓取工件；通过视觉系统对托盘的空间位置进行视觉定位；之后机器人降工件放置到输送线的托盘上。4 清洗介质清洗剂经理了简单型、组合型、专用方便型三个发展阶段。第一阶段所用的清洗剂主要是盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、氢氧化钠等，酸洗缓蚀剂品种少、性能差，仅适用于某种耐腐蚀金属的洗涤；第二阶段主要是组合型清洗剂，如渗透剂、剥离剂、催化剂、三价铁离子还原剂和铜离子抑制剂等；第三阶段是简单的专用方便型清洗剂、特殊污垢专用清洗剂、低剂量清洗剂的大量应用。水射流清洗机机器人清洗机采用纯水高压清洗，通过工件的距离，与工件表面形成的水射流角度和水的压力来有效去除油污和切屑等杂质，预洗压力为0.5—1Mpa,清洗压力为15—20Mpa，去毛刺压力为40—60Mpa，没有化学清洗剂，无需加泡沫材料、热水等，降低了电能的消耗。发动机缸体的材质主要为铸铁和铝质，在使用纯水清洗、吹干完成后，可保证5—7天不发生锈蚀。如果需要库存，需要加少量的防锈剂进行清洗。5 结语 机器人清洗机具有构造简单、灵活性好、占用空间小、可靠性高、运营成本低、节能环保、精度高、柔性高、产品质量好和投资少等诸多优点，因此机器人在发动机缸体清洗中已广泛应用。该项技术已经在国内大型发动机厂应用，故发展机器人清洗机，对提高我国汽车工业、发动机行业的产品质量、生产效率、经济效益、国际市场竞争能力等具有重要的意义。
μ α Cpk μ α Cpk
有压力要求的油孔残留物颗粒重量/mg有压力要求的油孔残留物颗粒最大尺寸/μm无压力要求的油孔残留颗粒重量/mg水套孔残留颗粒重量/mg 1125002025 1.07841.611.2 0.45411.280.41 7.3619.64.7919.3 4.4912468.996.53 2.612443.533.77 0.831.711.041.63
表中：μ为规格中心值，μ=(规格上限+规格下限)/2；α为取样过程中标准差；Cpk为工艺能力指数。由规格公差T(T=规格上限—规格下限)和取样过程标准差α可计算出Cpk值（Cpk=T/6α）。Cpk的评级标准：A++级≧2.0特优，可考虑成本的降低；A+级＞Cpk≧1.67优，应当保持之；A级1.67＞Cpk≧1.33良，能力良好，状态稳定，但应尽力提升为A+级；B级1.33＞Cpk≧1.0一般，状态一般；C级1.0＞Cpk≧0.67差，制程不良较多；D级0.67＞Cpk不可接受，其能力太差。从表1可以看出水射流机器人清洗机的各项性能指标均比传统清洗机优越，Cpk值达到了A++级。机器人清洗机在采用纯水高压清洗方法时对缸体上的珩磨油、切屑、石墨粉和杂质均能快速清洗掉，并且还能够轻松去除钢铁毛刺，有效地保证了缸体的清洁度，适应多品种的切换要求，提高生产效率，更重要的是降低看生产成本。如图1所示。 由图1可以看出，机器人清洗机在相同的投资资金上，成本的回报期较传统清洗机短，在相同时间内较传统清洗机运营成本少。通过对表可以看出，机器人五一在将来的发动机缸体清洗的市场中前景广阔，并且应用日益广泛。2 机器人清洗设备构造及特点 机器人清洗机由传输、水射流清洗机器人、清洗、除油、杀菌、除雾、排屑、过滤、送风、控制和安全回路等几大系统组成。如图2和图3所示为传统清洗机喝机器人清洗机的结构对比。机器人清洗包括上料工位、清洗工位、下料工位喝吹干工位，各工位间工件的传送采用机器人传送。采用高压水去毛刺喝清洗，无任何化学清洗剂或热水，降低设备的操作喝维护成本，通过简单的设备却可以实现更高的可靠性，包含机器人柔性技术的标准解决单元。 设备构造简单、灵活性好，模块化组合有效地节省了设备的占用空间；营运成本较低，纯水清洗环保节能，节省了投资资本，符合多品种切换的柔性生产，提高了生产率；机器人运行平稳，定位准确，重复误差小；机器人抓具调换方便，可以适应多品种的切换抓取；有效地保证设备安全工作和手动操作。下面对具有特色的系统进行详细介绍。2.1 水射流清洗机机器人系统水射流清洗机机器人为高性能6轴机器人，并配备正压平衡装置、专用收益玩、水射流型保护装置和标准工业计算机组成，具有远程诊断、模拟、编程、检测、存储、安全保护可PLC等功能。特定的负载和运动惯量得设计，使机器人运动速度和特性达到最优。机械结构采用模块化设计，其可调机械手臂是机器人系统具有更大的活动空间和柔韧性，可以在高度腐蚀性的清洗环境下使用，不需要额外的护罩保护。视觉系统由红色环形广源、高性能镜头相机和分析处理系统等硬件构成；视觉系统将被摄取目标准换成图像信号，图像处理软件根据像素分布和亮度、颜色等信息，降这些信号进行各种运算后，转换为目标的特征，进而实现对工件的识别和定位功能，并根据这些来控制机器人导尿管设备的动作。工件夹具主要由支撑框架、夹紧机构、引导销、工件检测传感器、辅助压紧装置及卡盘等部件组成。其工作过程为：工件夹具在机器人的带动下，理由定位销柱可以准确地对准工件上的销孔；接着夹子末端伸入工件后张开，其末端倒钩接触到工件内壁上表面，辅助压紧工件，实现工件的稳定抓取。该抓具调换方便、定位准确、承载量大、安全可靠，可以适应多品种的切换抓取，大道了柔性生产的需求。采用机器人上下料，符合多品种切换的柔性生产，提高了生产率。机器人运行平稳，定位准去，环保节能，可靠性高，重复误差小，灵活性好，其模块化组合有效地节省了设备所占用的空间。2.2 控制系统机器人清洗控制系统采用PLC进行控制，主要完成清洗系统各部分之间的协调和控制、发动机缸体的清洗工作。控制系统提供的工件加工状态信号，包括启动、停止、暂停等运转状态，均可以通过操作台进行控制，且系统运行状态及系统报警等由操作台的指示灯指示或触摸屏上显示。2.3 安全回路系统安全回路系统包括两个独立的线路系统：急停系统和安全门系统。急停系统的使用目的是在紧急条件下，可以实现所有设备立即停止工作并切断电源；安全门系统的作用是党清洗机处于安全模式时，允许操作者进入工作站里面，进行机器人示教的手动操作。3 工作流程 如图4所示是发动机缸体的清洗工作流程，包括上料工位、清洗工位、吹干工位和下料工位。（1） 上料工位 当检测传感器检测到托盘和工件到位后，清洗室的门就会自动打开；机器人通过视觉系统对托盘上工件的类型空间位置进行视觉定位；然后机器人根绝不太产品切换程序，抓取缸体并将其运送到清洗室。（2） 清洗工位 机器人抓取缸体，并将其运送到清洗室旋转喷头应用取悦，首先旋转喷头对缸体所有表面及大部分螺纹孔和盲孔进行清洗；接着直流喷射喷嘴对曲轴孔、凸轮轴孔、主油道及缸体地面上润滑油孔进行清洗和去毛刺；然后低压大流量的喷嘴重点清洗水套；最后触针式喷嘴清洗细长的油孔；机器人把工件送到一组独立的吹气喷嘴边上并摇晃工件，去掉附着的水分。http://www.ig-ecoclean.com（3） 吹干工位 清洗后的缸体，油机器人运送至吹干工位；利用高压空气对工件面上的孔有针对性地进行吹干；利用空气对缸体整天进行彻底的吹干。（4） 下料工位 吹干完成后，开机器人直接抓取工件；通过视觉系统对托盘的空间位置进行视觉定位；之后机器人降工件放置到输送线的托盘上。4 清洗介质清洗剂经理了简单型、组合型、专用方便型三个发展阶段。第一阶段所用的清洗剂主要是盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、氢氧化钠等，酸洗缓蚀剂品种少、性能差，仅适用于某种耐腐蚀金属的洗涤；第二阶段主要是组合型清洗剂，如渗透剂、剥离剂、催化剂、三价铁离子还原剂和铜离子抑制剂等；第三阶段是简单的专用方便型清洗剂、特殊污垢专用清洗剂、低剂量清洗剂的大量应用。水射流清洗机机器人清洗机采用纯水高压清洗，通过工件的距离，与工件表面形成的水射流角度和水的压力来有效去除油污和切屑等杂质，预洗压力为0.5—1Mpa,清洗压力为15—20Mpa，去毛刺压力为40—60Mpa，没有化学清洗剂，无需加泡沫材料、热水等，降低了电能的消耗。发动机缸体的材质主要为铸铁和铝质，在使用纯水清洗、吹干完成后，可保证5—7天不发生锈蚀。如果需要库存，需要加少量的防锈剂进行清洗。5 结语 机器人清洗机具有构造简单、灵活性好、占用空间小、可靠性高、运营成本低、节能环保、精度高、柔性高、产品质量好和投资少等诸多优点，因此机器人在发动机缸体清洗中已广泛应用。该项技术已经在国内大型发动机厂应用，故发展机器人清洗机，对提高我国汽车工业、发动机行业的产品质量、生产效率、经济效益、国际市场竞争能力等具有重要的意义。