本實用新型是適用于汽車涂裝領(lǐng)域的智能化新技術(shù)，特別是涉及一種涂裝工藝的車體自動擦凈機器人，根據(jù)涂裝車間的工藝規(guī)劃，可用于中涂前或面涂前的自動擦凈工藝段，以取代人工擦凈或者鴕鳥毛擦凈。

背景技術(shù)：

隨著轎車市場競爭日益加劇，產(chǎn)品質(zhì)量、成本控制和整車產(chǎn)量等已經(jīng)成為影響綜合競爭力的重要因素。涂裝是汽車制造的一個重要工藝環(huán)節(jié)。涂裝主要起到汽車表面防銹、防蝕、機械保護、增加壽命和美觀等作用，涂裝質(zhì)量是產(chǎn)品全面質(zhì)量的重要方面之一。產(chǎn)品涂裝質(zhì)量的好壞不僅反映了產(chǎn)品防護、裝飾性能,而且也是構(gòu)成產(chǎn)品價值體現(xiàn)的重要因素。

節(jié)能環(huán)保是現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢，擦凈機器人的使用也符合這種發(fā)展趨勢。涂裝車間一般工藝流程為：水洗→脫脂→磷化→電泳→烘干→打磨→密封膠噴涂→烘干→打磨→中涂→烘干→打磨→面漆→烘干→檢查精修→拋光等。

在中涂工藝段之前和面漆噴涂工藝段之前均有擦凈步驟，現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用人工或者鴕鳥毛擦凈機。鴕鳥毛擦凈機通常由預(yù)電離站、頂部滾輪站、斜滾輪站、垂直滾輪站和后電離站等組成，但在使用過程中必須定期清潔輔具上的漆塊和漆渣，防止刮傷和污染鴕鳥毛，避免鴕鳥毛碎片粘接在工件表面。而且僅適用于外形相對簡單的工件，同時需嚴格控制擦凈時鴕鳥毛的嵌入深度。對于外形較為復(fù)雜的工件，鴕鳥毛嵌入過深，鴕鳥毛和工件之間的摩擦過甚，縮短鴕鳥毛的壽命，同時也容易在工件表面遺留鴕鳥毛羽毛碎片，影響后續(xù)工藝的產(chǎn)品質(zhì)量。

而且在密封膠噴涂和中涂工藝段之間，使用鴕鳥毛擦凈機擦凈，必須增加密封膠烘干工藝段，以避免密封膠和鴕鳥毛之間的粘結(jié)，造成時間、空間以及能源上的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有擦凈技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷和使用局限性，而提出一種車體自動擦凈機器人。

為實現(xiàn)本實用新型的目的所采用的技術(shù)方案是：

一種車體自動擦凈機器人，包括地裝式或者外加行走軸式機器人，固定連接至機器人末端軸上作為擦凈執(zhí)行機構(gòu)的劍刷，以及向所述的劍刷供給清潔劑的溶液供給控制系統(tǒng)。

所述的機器人為6軸多關(guān)節(jié)通用機器人，或者外加行走軸的7軸機器人。

所述的溶液供給控制系統(tǒng)包括儲液罐、一級泵柜和包含溶液緩存罐的二級泵柜，一級泵柜用以將儲液罐內(nèi)清潔劑輸送至二級泵柜內(nèi)部的溶液緩存罐，二級泵柜用以將溶液緩存罐中的清潔劑輸送至劍刷霧化器，清潔劑經(jīng)過霧化處理后加濕劍刷。

劍刷于靠近其安裝法蘭的末端，在刷毛的上下兩側(cè)各有一個籠式旋轉(zhuǎn)刮刀，所述的籠式旋轉(zhuǎn)刮刀包括受驅(qū)旋轉(zhuǎn)的刮刀架，軸向延伸地設(shè)置在所述的刮刀架上的刮刀，所述的刮刀架兩側(cè)對應(yīng)地設(shè)置有用以吹掃所述的刮刀的壓縮空氣噴嘴和經(jīng)排風(fēng)管連通至抽吸過濾器的排風(fēng)口。

在所述的排風(fēng)口處設(shè)置振動膜片以防止灰塵顆粒等雜質(zhì)粘接沉積。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型采用劍刷與機器人集成為擦凈機器人，代替鴕鳥毛擦凈系統(tǒng)，對車身等工件外表面進行清潔，去除車身外表面上的灰塵、纖維和水分，最大限度減少后續(xù)噴涂工藝可能產(chǎn)生的顆粒、纖維等噴涂缺陷。擦凈機器人的劍刷在擦凈作業(yè)過程中，使用清潔劑加濕刷毛，提高擦凈質(zhì)量，并去除車身表面靜電荷，對于自動噴漆工藝高壓靜電噴槍設(shè)備，可以提高油漆的附著率和利用率，減少油漆對噴漆室環(huán)境的污染。

使用擦凈機器人擦凈，基于機器人可調(diào)整姿態(tài)的靈活性，可有效規(guī)避密封膠涂覆部位，在密封膠噴涂之后不必設(shè)置密封膠烘干工藝段，即可進行擦凈作業(yè)?？晒?jié)省設(shè)備成本、能源消耗、車間占用面積和維護保養(yǎng)成本等。

附圖說明

圖1所示為本實用新型的涂裝工藝的車體擦凈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2所示為擦凈車體表面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3所示為單側(cè)擦凈機器人車體擦凈工藝路徑規(guī)劃1-6步驟示意圖；

圖4所示為單側(cè)擦凈機器人車體擦凈工藝路徑規(guī)劃7-8步驟示意圖；

圖5所示為單側(cè)擦凈機器人車體擦凈工藝路徑規(guī)劃9-15步驟示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施實例對本實用新型作進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

如圖1-2所示，本實用新型的擦凈機器人包括地裝式機器人或者外加行走軸式機器人21，安裝在機器人21的末端軸端部法蘭上的清潔除塵除靜電設(shè)備劍刷22，以及向所述的劍刷供給清潔劑的溶液供給控制系統(tǒng)。其中，地裝式機器人是指將機器人基座固定在特定的地面基礎(chǔ)之上，外加行走軸式機器人是指在地面基礎(chǔ)之上安裝與機運方向平行的固定直線導(dǎo)軌20，將機器人基座安裝于直線導(dǎo)軌的滑塊之上，機器人即可在直線導(dǎo)軌上沿著與機運平行方向往復(fù)移動，能夠?qū)崟r跟蹤工件的移動，提高作業(yè)效率。擦凈機器人在直線導(dǎo)軌上移動也能夠保證較高的重復(fù)定位精度。如此即可為機器人的姿態(tài)調(diào)整及控制增加一個自由度，即增加一個外部軸。一般地，所述的機器人為6軸多關(guān)節(jié)通用機器人。

其中，所述擦凈機器人的劍刷為保證自身刷毛的清潔度，采用濕擦工藝，使用霧化器在劍刷刷毛上噴灑經(jīng)壓縮空氣霧化的清潔劑，如此即可在刷毛上附著一層極薄的防靜電清潔劑，能夠有效清除非常細小的灰塵顆粒和纖維等雜質(zhì)的同時，還能保持工件表面干燥狀態(tài)，加濕后的刷毛也起到消除摩擦靜電的作用。

所述的溶液供給控制系統(tǒng)包括儲液罐30、一級泵柜和包含溶液緩存罐31的二級泵柜，一級泵柜用以將儲液罐內(nèi)清潔劑將溶液輸送至二級泵柜內(nèi)的溶液緩存罐，二級泵柜用以將溶液緩存罐31中的清潔劑通過清潔劑管路32輸送至劍刷霧化器，清潔劑經(jīng)過霧化處理后加濕劍刷。開啟清潔劑供給特定時間后使刷毛達到基本的濕潤狀態(tài)，擦凈機器人即可開始擦凈工作；其中，具體來說，所述的一級泵柜和二級泵柜的動力源為氣動泵或者電動泵。采用兩級泵柜的機構(gòu)形式可以保證劍刷清潔劑供給的連續(xù)性。工作原理如下：溶液緩存罐設(shè)置有溢出檢測傳感器、正常液位傳感器和最低液位檢測傳感器，如果溢出檢測傳感器檢測到溶液或者最低液位檢測傳感器檢測到?jīng)]有溶液，系統(tǒng)報警，給出故障提示。如果正常液位傳感器檢測不到溶液，一級泵柜開始工作，向緩存罐輸送溶液，待正常液位傳感器再次檢測到溶液時，一級泵柜停止工作。一級泵柜的啟動和停止之間需間隔設(shè)定時間，即通過液位傳感結(jié)合時間差控制避免一級泵柜的頻繁啟動和停止并保證液位正常。如果儲液罐中的清潔劑消耗殆盡時，溶液緩存罐中的溶液供給時間可以保證更換新的裝滿溶液的儲液罐，保證劍刷工作的連續(xù)性。

為便于清除刷毛上附著的顆粒灰塵等雜質(zhì)，劍刷刷毛具有自我清潔功能。具體來說，劍刷于靠近其安裝法蘭的末端，在刷毛的上下兩側(cè)各有一個籠式旋轉(zhuǎn)刮刀，所述的籠式旋轉(zhuǎn)刮刀包括受驅(qū)旋轉(zhuǎn)的刮刀架，軸向延伸地且呈圓形均勻間隔設(shè)置在所述的刮刀架上的多個，如三個刮刀，所述的刮刀架兩側(cè)對應(yīng)地設(shè)置有與氣源通過壓縮空氣管路40連通的且用以吹掃所述的刮刀的壓縮空氣噴嘴和經(jīng)排風(fēng)管41連通至抽吸過濾器42的排風(fēng)口。其中，籠式旋轉(zhuǎn)刮刀在圓皮帶的帶動下以相對劍刷刷毛轉(zhuǎn)動相反的方向轉(zhuǎn)動，籠式旋轉(zhuǎn)刮刀的刮刀相對刷毛橫向設(shè)置并將附著在刷毛上的雜質(zhì)刮出刷毛，被刮下的雜質(zhì)在壓縮空氣的作用之下脫離刮刀并被吹向劍刷的排風(fēng)口，即，采用籠式結(jié)構(gòu)，首先旋轉(zhuǎn)的三個刮刀依次與刷毛切割式接觸并將雜質(zhì)刮除，將雜質(zhì)刮落或者粘附在刮刀上，同時，刮刀架上形成吹掃氣流，將脫離與刷毛接觸的雜質(zhì)以及刮刀上的雜質(zhì)吹落并收集，實現(xiàn)循環(huán)式自清潔效果。

為有效將吹向劍刷排風(fēng)口的顆?；覊m等雜質(zhì)過濾并收集，劍刷設(shè)置有自我排風(fēng)功能。在劍刷末端的排風(fēng)口處設(shè)置振動膜片，有效防止顆粒灰塵等雜質(zhì)粘接沉積，對于具有粘性的雜質(zhì)顆粒同樣能夠起到防堆積粘結(jié)作用。被吹向劍刷的排風(fēng)口的顆粒灰塵等雜質(zhì)，在抽吸過濾器42的作用下，順著排風(fēng)管41進入抽吸過濾器，抽吸過濾器設(shè)置有雜質(zhì)過濾裝置，過濾掉顆?；覊m等雜質(zhì)，并排風(fēng)至室體外部。

擦凈機器人工作一定的時間之后，劍刷本體及安裝在劍刷之上的線纜、通訊模塊和接頭等電子元器件，會沉積顆?；覊m等雜質(zhì)，擦凈機器人劍刷本體的自我除塵功能即可解決此問題。擦凈機器人采用旋風(fēng)噴頭，安裝在擦凈工位的預(yù)定位置，依靠壓縮空氣，可定期清除附著在劍刷本體支撐結(jié)構(gòu)、外圍線纜接頭、通訊模塊和傳感器等部件之上附著的顆?；覊m等雜質(zhì)。同時劍刷安裝有刷毛壓力緩沖氣囊、碰撞傳感器和速度傳感器。壓力緩沖氣囊用于抵消劍刷刷毛的下壓阻力，碰撞傳感器實時檢測潛在碰撞風(fēng)險，速度傳感器用于檢測劍刷刷毛的轉(zhuǎn)動速度。

本實用新型中的涂裝工藝的步進式車體擦凈系統(tǒng)包括車體機械運輸設(shè)備，如車體輸送滾床或輸送鏈條等；控制器、分別設(shè)置在所述的車體機械運輸設(shè)備兩側(cè)的擦凈機器人，所述的車體機械運輸設(shè)備上設(shè)置有氣動限位結(jié)構(gòu)。同時，為提高其實用性，還包括設(shè)置在所述的車體上的身份識別卡，以及可讀取所述的身份識別卡并與所述的控制器通訊連接的身份讀取機構(gòu)?？刂破骺筛鶕?jù)身份信息直接識別車型，根據(jù)識別的車型，執(zhí)行與車型相適應(yīng)的擦凈程序。

本實用新型的車體擦凈系統(tǒng)，能夠自動識別不同車型，執(zhí)行相應(yīng)的擦凈程序，且能夠適應(yīng)擦凈表面形狀復(fù)雜的車型，實現(xiàn)智能化和柔性化生產(chǎn)。清潔劑同時兼有除靜電功能，與鴕鳥毛擦凈機相比，不需設(shè)置單獨的電離站。在涂裝車間使用中涂擦凈機器人，因為本實用新型的擦凈機器人，能夠?qū)λ⒌牟羶袈窂胶筒羶糇藨B(tài)進行靈活精確控制，可以規(guī)避車體的涂膠部位，與鴕鳥毛擦凈機相比，無需設(shè)計涂膠段和中涂噴漆之間的烘干爐段，節(jié)省設(shè)備成本，較小設(shè)備占地面積和能源消耗等。使用面漆擦凈機器人，可節(jié)省人工勞動，提高作業(yè)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。

如圖2所示，將車體的待擦凈表面分割成前蓋51、前翼子板52、前門53、后門54、側(cè)圍55、車頂56、后蓋57、A柱58、B柱59、C柱60等，將車體劃分區(qū)域使得擦凈效率高、擦凈效果好、擦凈路線簡單，當(dāng)然，針對不同的車型，根據(jù)車體表面的復(fù)雜情況，適當(dāng)增加或減少擦凈工藝的區(qū)域劃分。

具體來說，采用所述的步進式車體擦凈系統(tǒng)的擦凈方法，包括以下步驟，

1)打磨后待擦凈的車體在車體機械運輸設(shè)備輸送下直接進入擦凈工位，氣動限位機構(gòu)將車體限定在預(yù)定位置，

2)左側(cè)的車體擦凈機器人首先啟動，依次對車體前蓋左側(cè)部分、左側(cè)A柱、車頂左側(cè)部分、后蓋頂面左側(cè)部分，以及整個后蓋后側(cè)面、左側(cè)C柱、左側(cè)C柱側(cè)圍、左前翼子板、左前門、左B柱、左后門進行擦凈，

3)右側(cè)的車體擦凈機器人在左側(cè)車體擦凈機器人啟動特定時間后啟動，并依次對車體前蓋右側(cè)部分、右側(cè)A柱、車頂右側(cè)部分、后蓋頂面右側(cè)部分，右側(cè)C柱、右側(cè)C柱側(cè)圍、右前翼子板、右前門、右B柱、右后門進行擦凈；

其中，在擦凈過程中，劍刷的刷毛保持與待擦凈區(qū)域表面垂直。已擦凈區(qū)域不能重復(fù)執(zhí)行擦凈工作，根據(jù)擦凈表面的平整情況，劍刷刷毛在擦凈表面下壓深度需控制在設(shè)定范圍之內(nèi)。

針對車體前蓋存在凹槽曲線的情況，車體前蓋和A柱的擦拭過程包括以下子步驟；

a)劍刷自前窗擦向車體前蓋前部，

b)然后劍刷姿態(tài)調(diào)整至與發(fā)動機前蓋的溝槽相平行方向，自內(nèi)而外、自前而后將溝槽凹面曲線部分擦凈；即，溝槽曲線內(nèi)側(cè)的車體，即前蓋中部采用自后往前一下擦凈，對于溝槽凹槽曲線及其外側(cè)的部分采用自內(nèi)而外擦凈，這樣進一步適應(yīng)前車蓋的曲面特性，尤其是車體前蓋兩側(cè)的曲面設(shè)計，保證擦凈效果。

c)車體前蓋擦凈后自下而上擦凈A柱以進一步擦凈車頂。

針對某款轎車，假定該車型擦凈總面積為S。

左側(cè)擦凈機器人擦凈路徑和時間規(guī)劃，如圖3至圖5所示，

(1)前蓋

左側(cè)車體擦凈機構(gòu)前蓋作業(yè)需要a1，其中調(diào)整姿態(tài)時間a11，擦凈工作時間a12。由于前蓋兩側(cè)的溝槽的影響，左側(cè)車體擦凈機構(gòu)擦前蓋分為3步。先從車前窗擦向發(fā)動機蓋前部，返回至溝槽方向，擦凈軌跡沿著從溝槽曲線到前蓋側(cè)邊。溝槽的擦凈路徑一般需要路徑2和路徑3兩步完成。

(2)A柱

擦完前蓋，調(diào)整左側(cè)車體擦凈機構(gòu)到合適的姿態(tài)，開始執(zhí)行A柱的擦凈作業(yè)。A柱路徑簡單，表面積較小，使用劍刷中部，一次路徑4即可完成。擦凈所需時間為a2，其中調(diào)整姿態(tài)時間a21，擦凈工作時間a22。

(3)車頂

擦完A柱之后，簡單調(diào)整姿態(tài)即可進行車頂?shù)牟羶糇鳂I(yè)。一次路徑5即可完成，所需時間為a3，其中調(diào)整姿態(tài)時間a31，擦凈工作時間a32。

(4)后蓋

后蓋的擦凈包括兩部分，后蓋的頂面和側(cè)面。為了避免在擦車前蓋時的干涉，左側(cè)車體擦凈機構(gòu)的啟動時間是先于右側(cè)機器人的啟動時間，所以在擦后蓋時，左側(cè)車體擦凈機構(gòu)有時間完成更多的動作，可以執(zhí)行更多的后蓋擦凈動作。后蓋的擦凈按照先后順序分為路徑6、路徑7和路徑8，所需時間為a4，其中調(diào)整姿態(tài)時間a41，擦凈工作時間a42。

(5)C柱

C柱的擦凈路徑9即可完成，所需時間為a5，其中調(diào)整姿態(tài)時間a51，擦凈工作時間a52。

(6)C柱側(cè)圍，即側(cè)圍55

C柱側(cè)圍的擦凈由路徑10和路徑11完成，所需時間為a6，其中調(diào)整姿態(tài)時間a61，擦凈工作時間a62。

(7)左前翼子板

從C柱側(cè)圍過渡到前翼子板，左側(cè)車體擦凈機器人有一個姿態(tài)翻轉(zhuǎn)的過程，劍刷從車體的側(cè)后方過渡到側(cè)前方。前翼子板的擦凈由路徑12和路徑13完成，所需時間為a7，其中調(diào)整姿態(tài)時間a71，擦凈工作時間a72。

(8)前門、后門

擦完前翼子板，即可擦前門、后門。前門、后門的擦凈由路徑13和路徑14完成，所需時間為a8，其中調(diào)整姿態(tài)時間a81，擦凈工作時間a82。

對于左側(cè)車體擦凈機構(gòu)，擦完后蓋過渡至C柱姿態(tài)的調(diào)整時間較長，這是由于左側(cè)機器人執(zhí)行了后蓋大部分的擦凈動作，包括后蓋的一部分水平表面和全部的后側(cè)表面，在擦后蓋側(cè)表面時，機器人第七軸的位置相對于右側(cè)機器人更靠近車體的后側(cè)，所以在調(diào)整至C柱的姿態(tài)過程中需消耗較多時間，在此步驟之后兩側(cè)的劍刷不存在干涉可能，而此時充分利用了其超前啟動時間，執(zhí)行更多的后蓋擦凈動作，為最終兩側(cè)機器人的同步完成奠定基礎(chǔ)。

右側(cè)機器人擦凈路徑規(guī)劃

為了避免在擦前蓋時左右兩側(cè)機器人的碰撞風(fēng)險，右側(cè)擦凈機器人比左側(cè)擦凈機器人延遲特定的時間啟動。擦凈路徑和擦凈過程與左側(cè)擦凈機器人相比，僅是缺少后蓋的后側(cè)面部分，在此不再贅述。由于右側(cè)機器人延時啟動，左側(cè)擦凈機器人就有足夠的時間承擔(dān)較多的后蓋擦凈作業(yè)，以保持左右兩側(cè)機器人擦凈作業(yè)結(jié)束時間的同步。

在本實施例所介紹的步進擦凈模式下，右側(cè)擦凈機器人比左側(cè)擦凈機器人結(jié)束動作時間略有滯后，基本保證同步完成?；谟覀?cè)擦凈機器人相對左側(cè)延遲啟動b1，擦凈作業(yè)總消耗時間a＝a1+a2+a3……+a8，結(jié)束時間滯后b2，所以本車型單車的擦凈總時間為T＝b1+a+b2。擦凈時間與擦凈面積的比例系數(shù)為T/S。該擦凈比例系數(shù)即可為給定的車型計算擦凈時間提供參考，該比例系數(shù)可根據(jù)車型擦凈表面面積和表面復(fù)雜程度適當(dāng)調(diào)整。提高擦凈效率也應(yīng)著重優(yōu)化不同擦凈區(qū)域之間機器人的移動軌跡，減少調(diào)整姿態(tài)的時間。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。