Автоматизированная бесконтактная автомобильная мойка и манипулятор, применяемый в ней
AUTOMATED CONTACTLESS CAR WASH AND MANIPULATOR USED IN IT

Группа изобретений относится к устройству автоматизированных бесконтактных автомобильных моек.
Известна установка для мойки автомобилей [патент на полезную модель №172936, опубл. 01.08.2017 г.], содержащая щит управления, который включает в себя: встроенный программируемый логический контроллер (ПЛК), частотные преобразователи, кабели и кабель-каналы, сенсорный пульт управления с сигнальными лампами и кнопками выбора предусмотренных программ мойки, а также управление отдельными блоками моечного комплекса. Содержит несущие продольные металлические направляющие, подвешенные к потолку или закрепленные на стене или установленные в пол, по которым перемещаются по сигналу со щита управления два модуля взад и вперед. Перемещение модулей взад и вперед осуществляется посредством серводвигателей (в примере исполнения), связанных кабелем со щитом управления. Серводвигатели имеют возможность задания нужной скорости вращения, имеют очень точный фиксированный шаг (что позволяет им при работе перемещаться в пространстве буквально с миллиметровой точностью), а некоторые из них имеют возможность задания своей собственной внутренней программы, которая будет запускаться в нужный момент. Модули выполнены с несущими поперечными металлическими направляющими для перемещения по сигналу со щита управления металлических коробов внутри модулей, по два металлических короба на один модуль. Внутри каждого короба установлены механизмы: серводвигатель перемещения короба по поперечным металлическим направляющим. Механизмы поворота с поворотной консолью несущих подвесок. Каждая несущая подвеска содержит моющие элементы - систему Г-образных трубопроводов с соплами. Трубопроводы состоят из жестко связанных между собой труб различных диаметров с соплами, расположенными под разными углами. Механизмы поворота поворачивают по сигналу со щита управления несущие подвески вместе с системой Г-образных трубопроводов с соплами. Также установка для мойки автомобилей содержит распределительные блоки, которые располагаются в технологическом помещении вместе с используемым стандартным автомоечным оборудованием и связаны с каждым моющим элементом. На каждом модуле расположен датчик эталонного расстояния, в котором значение, равное расстоянию от датчика до пола, рассматривается как эталонное. Кроме того, на Г-образных трубопроводах расположены боковые датчики таким образом, чтобы трубопроводы моющих элементов оставались на безопасном расстоянии от автомобиля, чтобы не соприкасаться с выступающими элементами кузова (боковые зеркала, антенны, наружные чехлы запасного колеса у внедорожников, кенгурин). В середине каждого модуля размещены два устройства, связанные кабелями со щитом управления и подающие команду на Г-образные трубопроводы и модули в обратном направлении - концевой выключатель. Работа всей установка для мойки автомобилей происходит по изначально заложенной программе. За исполнение программы отвечает программируемый логический контроллер в щите управления. Исполнительная система состоит из двух модулей, на каждом из которых расположено по два моющих элемента - Г-образные трубопроводы с соплами. Перед запуском программы модули располагаются рядом друг с другом в такой точке, чтобы въехавший на мойку автомобиль после остановки оказался под ними примерно посередине. На каждом модуле расположен датчик эталонного расстояния, в котором значение, равное расстоянию от датчика до пола, рассматривается как эталонное. Датчики расстояния располагаются не на самих модулях, а немного вынесены за их пределы. Когда автомобиль попадет под этот датчик, значение изменяется (становится меньше). Запускается пошаговая программа.
На первом шаге моющие элементы все четыре Г-образных трубопровода начинают сближение с автомобилем, пока боковые датчики на Г-образных трубопроводах не зафиксируют расстояние до него 40 см - 100 см, на случай если автомобиль расположен не ровно. Для достижения наилучшего результата мойки автомобиля подбирается оптимальное расстояние от моющих элементов до автомобиля. Чтобы струя из сопел покрывала всю поверхность, была достаточно мощной, чтобы убрать сильные загрязнения и в то же время моющие элементы оставались на безопасном расстоянии от автомобиля, чтобы не соприкасаться с выступающими элементами кузова (боковые зеркала, антенны, наружные чехлы запасного колеса у внедорожников, кенгурин). Работает серводвигатель, перемещающий металлические короба с моющими элементами по поперечным металлическим направляющим.
Недостатками известной мойки является высокая вероятность повреждения автомобиля из-за соприкосновения Г-образных трубопроводов с выступающими элементами кузова и их повреждение (зеркала, антенны и т.д.) в случае выхода из строя ультразвуковых датчиков определения длины и ширины автомобиля.
Технический результат заявляемой группы изобретений заключается в повышении функциональности мойки и снижении вероятности повреждения автомобиля.
Указанный технический результат в части мойки достигается за счет того, что автоматизированная бесконтактная автомобильная мойка включает
по меньшей мере один манипулятор, выполненный с возможностью перемещения, расположенный на раме и связанный с блоком управления перемещением манипулятора, который связан с
центральным блоком управления, соединенным с блоком управления подачей воды, с блоком смешения моющих растворов, блоком сушки автомобиля,
при этом манипулятор включает штангу Г-образной формы с распылительными форсунками, состоящую из верхнего горизонтального и нижнего элементов, при этом нижний элемент состоит из наклонной и вертикальной частей, наклонная часть установлена с возможностью поворота относительно верхнего горизонтального элемента,
причем манипулятор снабжен по меньшей мере одним датчиком положения нижнего элемента, связанным с центральным блоком управления.
Возможны варианты развития основного технического решения, заключающиеся в том, что:
- мойка снабжена по меньшей мере одним датчиком температуры, расположенным в помещении мойки и/или на улице и связанным с центральным блоком управления;
- мойка снабжена датчиками определения габаритов автомобиля, связанными с центральным блоком управления;
- датчик положения нижнего элемента представляет собой индуктивный, оптический, емкостной, акустический, магнитный датчик.
Указанный технический результат в части манипулятора достигается за счет того, что манипулятор, применяемый в автоматизированной бесконтактной автомобильной мойке включает
штангу Г-образной формы с распылительными форсунками, состоящую из верхнего горизонтального и нижнего элементов, при этом нижний элемент состоит из наклонной и вертикальной частей, наклонная часть установлена с возможностью поворота относительно верхнего горизонтального элемента,
причем штанга снабжена по меньшей мере одним датчиком положения нижнего элемента.
Таким образом, за счет совокупности существенных признаков удалось повысить функциональность мойки за счет добавления аварийной функции излома штанги манипулятора и благодаря этому снизить вероятность повреждения автомобиля, поскольку при изломе штанги исключено жесткое воздействие ее нижнего элемента на выступающие элементы автомобиля. Кроме того, связь датчика положения нижнего элемента с центральным блоком управления позволяет вовремя принять меры по обеспечению сохранности автомобиля даже при выходе из строя датчиков измерения габаритов автомобиля.
Сущность заявляемой группы изобретений поясняется фигурами и нижеследующим описанием.
На Фиг. 1 представлена схема расположения элементов мойки.
На Фиг. 2 представлена конструкция манипулятора.
На Фиг. 3 представлен вид А с Фиг. 2.
Автоматизированная бесконтактная автомобильная мойка (Фиг. 1) состоит из места для парковки автомобиля 1, перемещающейся рамы 2 с по меньшей мере одним манипулятором 3.
Манипулятор 3 выполнен с возможностью перемещения, расположен на раме 2 и связан с блоком 4 управления перемещением манипулятора, который связан с центральным блоком 5 управления, соединенным с блоком 6 подачей воды, с блоком 7 смешения моющих растворов, блоком 8 сушки автомобиля.
При этом манипулятор 3 (Фиг. 2, 3) включает штангу Г-образной формы с распылительными форсунками 9, состоящую из верхнего горизонтального элемента 10 и нижнего элемента.
При этом нижний элемент состоит из наклонной части 11 и вертикальной части 12. Наклонная часть 11 установлена с возможностью поворота относительно верхнего горизонтального элемента 10.
Крыша и боковые стекла автомобиля 1 имеют определенный угол относительно пола (угол скоса). Форма штанги манипулятора 3 призвана повторить этот угол и как можно ближе приблизить форсунки 9 к поверхности автомобиля 1.
Манипулятор 3 снабжен по меньшей мере одним датчиком 13 положения нижнего элемента, связанным с центральным блоком 5 управления.
Датчик 13 положения нижнего элемента может представлять собой индуктивный, или оптический, или емкостной, или акустический, или магнитный датчик и выполнен с возможностью определения угла отклонения нижнего элемента относительно верхнего горизонтального элемента 10.
Датчики 13 передают сигнал в центральный блок 5 управления, который инициирует ограничение дальнейшего перемещения штанги манипулятора 3 при возникновении аварийных ситуаций (наезд штанги на автомобиль 1 или его выступающие части). В результате наезда происходит отклонение нижнего элемента Г-образной штанги от вертикального положения на заданный угол. Данное отклонение вызывает срабатывание датчиков 13 (при наличии двух и более датчиков 13 они расположены диаметрально противоположно и взаимно резервируют друг друга). Срабатывание хотя бы одного из датчиков 13 приводит в действие алгоритм аварийного объезда препятствия. Датчики 13 установлены стационарно на поперечно-перемещающейся каретке. При отклонении нижнего элемента Г-образной штанги от вертикального положения на заданный угол срабатывает по меньшей мере один датчик 13. При срабатывании хотя бы одного датчика 13, движение манипулятора 3 прекращается. Центральный блок 5 управления инициализирует с помощью блока 4 управления реверсивное перемещение манипулятора 3 на предварительно заданное расстояние (диапазон 500…1000 мм). Далее моечная программа продолжается на максимально возможном расстоянии при движении по стороне столкновения с препятствием. При переходе на другие стороны периметра, расстояние до кузова автомобиля выдерживается в соответствии с заданной оператором установкой (диапазон 200…500 мм). При повторном столкновении Г-образной штанги с автомобилем или его выступающими частями, блок 5 управления прерывает режим мойки, выдаёт аварийное сообщение для оператора и переходит в режим ожидания действий от оператора.
Поворот наклонной части 11 относительно верхнего горизонтального элемента 10 может быть реализован с помощью любого механизма, обеспечивающего поворот элементов штанги относительно друг друга. Например, это может быть шарнирный механизм 14 (Фиг. 3) с поворотным устройством для излома штанги, датчики 13 установлены на перемещающейся поперек рамы 2 конструкции, металлическая мишень 15, имеющая линейное смещение вдоль оси поворотного механизма, механически связанная упором 16 с отклонением нижнего элемента от исходного положения. При возникновении излома штанги металлическая мишень 15 под воздействием упора 16 перемещается в зону обнаружения датчиками 13. В случае применения магнитного типа датчика 13 на мишени 15 должен быть установлен магнит.
Также поворот наклонной части 11 относительно верхнего горизонтального элемента 10 может быть реализован с помощью резьбового соединения (на чертеже не показано), т.е. наклонная часть 11 накручена по резьбе на горизонтальный элемент 10 и при наезде на препятствие просто поворачивается по резьбе. А под действием силы тяжести возвращается вниз.
Мойка может быть снабжена датчиками определения габаритов автомобиля, связанными с центральным блоком 5 управления. Это могут быть ультразвуковые датчики 17 и 18 определения длины автомобиля 1, расположенные на продольно перемещающейся каретке (на чертеже не показано) и ширины автомобиля 1, расположенные на раме 2 моечной машины.
Мойка может быть снабжена по меньшей мере одним датчиком 19 температуры, расположенным в помещении мойки и/или на улице и связанным с центральным блоком 5 управления.
Помимо зоны для размещения автомобиля 1 может быть предусмотрена зона 9 для мойки ковриков.
Центральный блок 5 управления выполнен в виде программно-аппаратного комплекса (шкафа управления) на базе централизованной системы управления, имеющей по меньше мере один контроллер управления, который управляет всеми блоками, входящими в состав моечной машины.
Блок 4 управления перемещением манипулятора 3 состоит из приводов (на чертеже не показано) перемещения, связанных с блоком 5 управления.
Блок 6 подачи воды высокого давления включает трубопроводы, соединенные с насосным оборудованием и с шаровым краном, и обеспечивает оптимальное функционирование гидравлической системы высокого давления. Центральный блок 5 управления при этом связан с приводом электронасоса высокого давления и приводом шарового крана.
Блок 7 смешения моющих растворов (рабочих жидкостей) выполнен с возможностью эффективного приготовления составов для очистки кузова автомобиля 1 от загрязнений различного рода и включает распределяющий коллектор (на чертеже не показано), клапаны (на чертеже не показано), насосное оборудование (на чертеже не показано) низкого давления и дозаторы (на чертеже не показано). Центральный блок 5 управления при этом связан с приводами электронасосов, дозаторов и катушками управления электромагнитных клапанов.
Блок 8 сушки автомобиля выполнен с возможностью удаления воды с поверхности неподвижного автомобиля 1 и включает вентиляторы (на чертеже не показано) сушки. Центральный блок 5 управления при этом связан с электроприводами вентиляторов.
Заявляемая мойка работает следующим образом:
1. В автоматическом или ручном режиме задается программа мойки.
2. Автомобиль 1 заезжает в моечный бокс.
3. Система позиционирования и определения габаритных параметров автомобиля 1, состоящая из датчиков 17 и 18, передает данные в центральный блок 5 управления.
4. Начинается программа мойки (в зависимости от выбранного рецепта), перемещение манипулятора 3 осуществляется согласно габаритным параметрам автомобиля 1.
Программа мойки может включать в себя следующие операции в любой последовательности и с неограниченным числом повторений (в зависимости от настроек, задаваемых оператором для каждой программы):
- мойка водой под высоким давлением (после выдачи соответствующего сигнала от центрального блока 5, блок 6 подачи воды подает воду под высоким давлением на манипулятор 3);
- нанесение моющих растворов (после выдачи соответствующего сигнала от центрального блока 5, блок 7 смешения моющих растворов подает приготовленный состав на устройства выдачи пены и эмульсии, в качестве которого могут применяться форсунки манипулятора 3, распределительный трубопровод, входящий в состав блока 7, и любые средства, применяющиеся для подачи растворов на кузов автомобиля 1, обеспечивающие дальнейшее нанесение составов на кузов автомобиля 1);
- нанесение воска (происходит аналогично нанесению моющих растворов);
- мойка ковриков;
- сушка (после выдачи соответствующего сигнала от центрального блока 5, включается блок 8 сушки автомобиля, при этом сушка может осуществляться как отдельная операция или комбинированная с нанесением осмоса для более эффективной очистки труднодоступных мест).
5. При возникновении аварийных ситуаций - наезд манипулятора 3 на автомобиль 1 или его выступающие части и отклонении нормального положения манипулятора 3 на заданный угол вызывает срабатывание датчиков 13 (оба датчика взаимно резервируют друг друга). При срабатывании хотя бы одного датчика, движение, вызвавшее излом Г-образной штанги, прекращается. Центральный блок 5 управления инициализирует реверсивное перемещение на предварительно заданное расстояние (диапазон 500…1000 мм). Далее моечная программа продолжается на максимально возможном расстоянии при движении по стороне столкновения с препятствием. При переходе на другие стороны периметра расстояние до кузова автомобиля выдерживается в соответствии с заданной оператором установкой (диапазон 200…500 мм). При повторном столкновении манипулятора 3 с автомобилем 1 или его выступающими частями, центральный блок 5 управления прерывает режим мойки, выдаёт аварийное сообщение для оператора и переходит в режим ожидания действий от оператора.