Установка для мойки автомобилей

Полезная модель относится к оборудованию для мойки струей высокого давления загрязненных поверхностей и может быть использована для гидроочистки и мойки транспортных средств.
Известен патент России на полезную модель №119307, опубликованный 26.09.2011 г. Установка для мойки автомобилей содержит несущий каркас для крепления направляющей и консоль, к металлическому каркасу прикреплен узел несущей подвески, содержащий несущий распределительный блок, конструктивно состоящий из нескольких цилиндров, соединенных между собой с возможностью вращения относительно центральной общей оси посредством шарикоподшипников, и имеющий вводы и выводы для раздельной подачи омывающей жидкости и химических реагентов в систему из двух Г-образных трубопроводов посредством рукавов высокого давления, а также консоль с роликовыми кронштейнами для возможности перемещения системы из двух Г-образных трубопроводов из жестко связанных между собой труб различных диаметров с соплами, расположенными под разными углами, при этом жестко закрепленные на трубопроводах опорные ролики, двигающиеся по эллипсовидной направляющей, совершают оборот в 360°, а система из двух Г-образных трубопроводов с соплами, вращаясь вокруг автомобиля по постоянной эллипсоидальной траектории, подает по заданному алгоритму на поверхность автомобиля омывающую жидкость и химические реагенты под давлением в автоматическом режиме.
Данная модель ограничена размерами постоянной эллипсоидальной траектории, по которой совершают движение два Г-образных трубопровода, т.е. если машина будет иметь больший размер, то помыть ее такой установкой уже не получится. Заявленная установка неэкономична во времени и недостаточно эффективна.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является «Бесконтактная автоматическая мойка автомобилей «Тайфун», опубликованная в Интернете 29.06.2016 г. на сайте www.g-p-a.ru, производства фирмы Гатчина Пром-Автоматика. Мойка "ТАЙФУН" работает по следующему принципу. Цикл мойки осуществляется одной передвижной штангой (одним несущим модулем в виде балки для крепления одного Г-образного трубопровода) по периметру автомобиля с подачей воды высокого давления, нанесение моющих и полирующих средств. На штанге установлен комплект датчиков для определения габаритных размеров автомобиля. Завершающий этап цикла - сушка автомобиля. Осуществляется сушильной балкой с регулируемой скоростью перемещения, на которой установлены три вентилятора (мощность одного 4кВт, производительность 5000 мi/мин).
Управляют процессом мойки со щита управления, который включает в себя: встроенный 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.
Наличие разработанных программ обеспечения процесса мойки, управления блоком подготовки воды и блоком очистки оборотной воды. Программы мойки настраиваются исходя из требований заказчика и химического состава воды. Время помывки автомобиля составляет от 5 до 15 минут.
Недостатками данной мойки являются недостаточная скорость и эффективность помывки автомобиля.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание бесконтактной автоматической установки для мойки автомобилей, обладающей высокой скоростью и эффективностью работы.
Технический результат заявляемого технического решения состоит в стабильно высоком качестве мойки без механического воздействия на лакокрасочную поверхность и снижении времени на гидроочистку.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для мойки автомобилей содержит 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, по крайней мере, один несущий модуль в виде балки для крепления, по крайней мере, одного Г-образного трубопровода с соплами и боковыми датчиками для определения габаритных размеров автомобиля, согласно полезной модели, установка содержит два модуля, на каждом из которых установлено по два Г-образных трубопровода с соплами и боковыми датчиками для определения габаритных размеров автомобиля, и в середине каждого модуля размещены датчик эталонного расстояния и два устройства по одному на каждый Г-образный трубопровод, связанные кабелями со щитом управления и подающие команду на движение Г-образных трубопроводов и модулей в обратном направлении.
За счет того, что установка содержит два модуля, на каждом из которых установлено по два Г-образных трубопровода с соплами и боковыми датчиками для определения габаритных размеров автомобиля, и в середине каждого модуля размещены датчик эталонного расстояния и два устройства по одному на каждый Г-образный трубопровод, связанные кабелями со щитом управления и подающие команду на движение Г-образных трубопроводов и модулей в обратном направлении, повышается в качество мойки без механического воздействия на лакокрасочную поверхность и снижается время на гидроочистку.
Заявляемая установка для мойки автомобилей обладает новизной, отличаясь от прототипа перечисленными выше признаками, и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем результата.
Заявляемая установка для мойки автомобилей может найти широкое применение для мойки струей высокого давления загрязненных поверхностей и может быть использована для гидроочистки и мойки транспортных средств, поэтому соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где представлены:
- на фиг. 1 - общий вид установки для мойки автомобилей, аксонометрия;
- на фиг. 2 - общий вид модуля с двумя Г-образными трубопроводами, аксонометрия;
- на фиг. 3 - общий вид Г-образного трубопровода с коробом, аксонометрия.
Предлагаемая установка для мойки автомобилей содержит щит 1 управления, который включает в себя: встроенный программируемый логический контроллер 2 (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 (на фиг. позиции не показаны). Содержит несущие продольные металлические направляющие 3, подвешенные к потолку или закрепленные на стене или установленные в пол, по которым перемещаются по сигналу со щита 1 управления два модуля 4 взад и вперед. Перемещение модулей 4 взад и вперед осуществляется посредством серводвигателей 5 (в примере исполнения), связанных кабелем (на фиг. 1 поз. не показана) со щитом 1 управления. Эти серводвигатели 5 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 4 выполнены с несущими поперечными металлическими направляющими 6 для перемещения по сигналу со щита 1 управления металлических коробов 7 внутри модулей 4, по два металлических короба 7 на один модуль 4. Внутри каждого короба 7 установлены следующие механизмы. Серводвигатель 8 перемещения короба 7 по поперечным металлическим направляющим 6. Механизмы 9 поворота с поворотной консолью 10 несущих подвесок 11. Каждая несущая подвеска 11 содержит моющие элементы - систему Г-образных трубопроводов 12 с соплами 13. Трубопроводы 12 состоят из жестко связанных между собой труб различных диаметров с соплами 13, расположенными под разными углами. Механизмы 9 поворота поворачивают по сигналу со щита 1 управления несущие подвески 11 вместе с системой Г-образных трубопроводов 12 с соплами 13.
Также установка для мойки автомобилей содержит распределительные блоки 14, которые располагаются в технологическом помещении вместе с используемым стандартным автомоечным оборудованием (на фиг. не показаны) и связаны с каждым моющим элементом. На каждом модуле 4 расположен датчик 15 эталонного расстояния, в котором значение, равное расстоянию от датчика до пола, рассматривается как эталонное. Кроме того, на Г-образных трубопроводах 12 расположены боковые датчики 16 таким образом, чтобы трубопроводы 12 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 4 размещены два устройства, связанные кабелями (на фиг. не показано) со щитом 1 управления и подающие команду на Г-образных трубопроводов 12 и модулей 4 в обратном направлении - концевой выключатель 17.
Установка для мойки автомобилей работает следующим образом.
Работа всей установка для мойки автомобилей происходит по изначально заложенной программе. За исполнение программы отвечает программируемый логический контроллер 2 в щите 1 управления.
Исполнительная система состоит из двух модулей 4, на каждом из которых расположено по два моющих элемента - Г-образные трубопроводы 12 с соплами 13. Перед запуском программы модули 4 располагаются рядом друг с другом в такой точке, чтобы въехавший на мойку автомобиль после остановки оказался под ними примерно посередине.
На каждом модуле 4 расположен датчик 15 эталонного расстояния, в котором значение, равное расстоянию от датчика до пола, рассматривается как эталонное. Датчики 15 расстояния располагаются не на самих модулях 4, а будут немного вынесены за их пределы. Когда автомобиль попадет под этот датчик 15, значение изменяется (становится меньше). Запускается пошаговая программа.
На первом шаге моющие элементы все четыре Г-образных трубопровода 12 начинают сближение с автомобилем, пока боковые датчики 16 на Г-образных трубопроводах 12 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 13 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 8, перемещающий металлические короба 7 с моющими элементами по поперечным металлическим направляющим 6.
На втором шаге включается первый цикл подачи воды, начинают работу серводвигатели 5, и модули начинают движение друг от друга по продольным металлическим направляющим 3 до тех пор, пока датчик 15 эталонного расстояния снова не зафиксирует эталонное значение (моющие элементы выдут за пределы габаритов автомобиля).
На третьем шаге, когда эталонное значение считано и удовлетворяет всем условиям, описанным выше в шаге 2, поступает команда для поворота моющих элементов на 90 градусов. Механизмы 9 поворота поворачивают моющие элементы Г-образные трубопроводы 12.
На четвертом шаге, после поворота моющие элементы начинают сближение до тех пор, пока каждый из них не достигнет середины модуля 4, т.е. в определенный момент моющие элементы должны оказаться рядом друг с другом. В середине каждого модуля 4 размещены два устройства - концевые выключатели, связанные кабелями (на фиг. не показано) со щитом 1 управления и подающие команду на Г-образные трубопроводы 12 и модули 4 в обратном направлении.
После завершения четвертого шага, все повторяется в обратной последовательности, до тех пор, пока моющие элементы и модули 4 не окажутся в положении соответствующему первому шагу.
Затем дается команда на подачу следующей жидкости и шаги повторяются. Полный цикл мойки будет выглядеть следующим образом:
- Запуск программы;
- Сближение моющих элементов;
- Подача воды, выполнение Шаг 1 - Шаг 2 - Шаг 3 - Шаг 4 - Шаг 3 - Шаг 2 - Шаг 1;
- Прекращение подачи воды;
- Подача пены, выполнение Шаг 1 - Шаг 2 - Шаг 3 - Шаг 4;
- Прекращение подачи пены;
- Подача воды, выполнение Шаг 4 - Шаг 3 - Шаг 2 - Шаг 1;
- Прекращение подачи воды;
- Подача воска, выполнение Шаг 1 - Шаг 2 - Шаг 3 - Шаг 4;
- Прекращение подачи воска;
- Подача воды, выполнение Шаг 4- Шаг 3 - Шаг 2 - Шаг 1 - Шаг 2 - Шаг 3 - Шаг 4;
- Прекращение подачи воды;
- Сушка, выполнение Шаг 4 - Шаг 3 - Шаг 2 - Шаг 1;
- Прекращение сушки возвращение моющих элементов в исходную позицию;
- Завершение программы.
Для достижения более качественного результата мойки автомобиля, первый и последний циклы подачи воды должен быть больше, чем циклы подачи пены и воска. Поэтому циклы подачи воды предполагается при выполнении шагов 1-2-3-4-3-2-1, в то время как подача остальных жидкостей предполагает только шаги 1-2-3-4, либо 4-3-2-1.
Благодаря многократной обработке поверхности достигается качество и, следовательно, высокая эффективность гидроочистки.
В результате выполнения конструкции мойки согласно вышеописанному предложенному техническому решению обеспечивается решение технической задачи - создание бесконтактной автоматической установки для мойки автомобилей, обладающей высокой эффективностью работы.
Таким образом, реализация устройства с использованием вращающейся вокруг автомобиля системы Г-образных трубопроводов 12 с соплами 13, подающей под давлением омывающую жидкость и химические реагенты, без использования человеческого труда, позволяет за один полный цикл вращения достигать высокой эффективности и качества моечного процесса без механического воздействия на лакокрасочное покрытие.
Для перемещения модулей 4 и коробов 7 внутри них предполагается использовать серводвигатели 8 СПШ 5. Особенностями данного сервопривода являются:
- реализованы режимы управления угловой позицией, скоростью, моментом;
- в базовой прошивке доступен режим плавного разгона/торможения с исключением двух диапазонов резонансных частот;
- точность позиционирования от 6 угловых минут до 8 угловых секунд;
- встроенный программируемый логический контроллер, дающий пользователю возможность создавать программы движения привода без применения внешних контроллеров;
- возможен режим синхронизации работы группы приводов (до 128 приводов на базе промышленной шины CAN);
- реализован режим работы «master-slave»
- наличие интерфейса Step/Dir для задания позиции вала двигателя;
- аналоговый интерфейс ±10 В для задания скорости двигателя;
- блок управления имеет 2 цифровых выхода, 4 электрически развязанных цифровых входа;
- привод имеет встроенную защиту от короткого замыкания, перегрева, повышенного и пониженного напряжения;
- настройка системы управления СПШ может осуществляться по более чем 50 параметрам, что позволяет оптимизировать рабочие характеристики привода для решения каждой конкретной задачи;
- в сервоприводе реализован режим осциллографа, позволяющий с высоким разрешением анализировать качество переходных процессов в приводе.
Также специально к этим двигателям разработаны блоки питания БП10-23/БП10-34 и БП30.
Сайт производителя: http://www.servotechnica.ru/
Поворот моющего элемента с Г-образными трубопроводами 12 может осуществляться несколькими способами. С помощью мотор-редуктора, серводвигателя, шагового двигателя по средствам ременной передачи, либо с помощью устройства открывания распашных дверей «ринго» фирмы Адор - механизма поворота 9 моющего элемента, которое используется в примере исполнения. Данное устройство обладает большим ресурсом, плавным ходом, обратимостью механизма (можно регулировать поворот элемента вручную), выполняет поворот распашной двери на 90 градусов.
Сайт производителя: http://ador.su/ru/products/povorotnye-privody/ringo
Подвижный узел моющего элемента реализуется за счет поворотной консоли 10, данный узел широко используется в автомойках, для вращения шлангов по которым подаются вода и технические жидкости на 360 градусов. На рынке представлен большим количеством модификаций и производителей.
Управление всеми механизмами и составляющими системы осуществляется за счет программируемого логического контроллера 2 (ПЛК SIMATIC S7-1500). ПЛК предназначен для автоматизированного управления процессами, приема вводных сигналов с датчиков и вывода сигналов на исполнительные механизмы, исполнение программ с большим количеством повторений циклов в режиме реального времени. Широко представлены на рынке разными производителями и модификациями. http://tehprivod.ru/katalog/kontrollery-siemens/simatic/s7-1500.html
Датчики 15 эталонного расстояния. Для определения наличия объекта между полом и модулем, стеной и модулем предполагается использовать оптический датчик расстояния Sick DS60 ObSB IR, спецификацию датчика которую дает производитель: датчик для определения присутствия и подсчета объектов в заданной лучом плоскости на заданном пользователем расстоянии, заданным параметром является расстояние от датчика до стены или пола, между которыми необходимо определить возникающие объекты. Ссылка на производителя, описание и характеристики датчика: http://www.sensorica.ru/docs/DS60.shtml
Для определения расстояния между моющим модулем и машиной можно использовать менее сложные датчики 16, например могут подойти обычные датчики парковки с повышенной точностью контроля расстояния до объектов, такие как PROLINE PR-ZJ22.
Либо можно использовать ультразвуковые датчики, например Pepperl Fuchs UCC3500, преимущество таких датчиков в том, что они цилиндрической формы, компактны, не имеют подвижных частей и поставляются в корпусе из высококачественной нержавеющей стали.
Характеристики производителя и описание датчика:
http://www.sensoren.ru/ultrazvukovie_datchiki_rasstoyaniya_pepperl_fuchs_ucc3500.html
В качестве распределительного блока 14 служат дозирующие насосы, смешивающие технологические жидкости и подающие их в общую магистраль. Они располагаются в технологическом помещении вместе с используемым стандартным автомоечным оборудованием.
Цифровой дозировочный насос Seko Tekna Evo TPG 603 предназначен для максимально точного дозирования с противодавлением до 20 бар. Из-за большого значения частоты хода насос Tekna TPG603/EVO имеет очень широкий диапазон работы, уменьшается дискретность дозирования и обеспечивается хорошая точность дозирования.
Насос имеет цифровое управление и оснащен подсвеченным жидкокристаллическим дисплеем с полной информацией, делающей управление насосом значительно легче. Насос поставляется в корпусе с классом пыле и водозащиты IP 65. В стандартном комплекте дозирующая головка и клапана насосов делаются из поливинилдифторида PVDF, что позволяет дозировать практически все жидкости, растворы перманганата калия, соляной кислоты, гипохлорида натрия и др.
Цифровой дозировочный насос с стабильной производительностью, регулируемой вручную, пропорциональной производительностью согласно внешнему аналоговому (4-20 мА), цифровому импульсному сигналу.
Данная цифровая модель TPG включает в себя дополнительные характеристики: функцию таймера, дозировку на миллион частей, статистику, пароль и дистанционный выключатель.
На ЖК-дисплее высвечивается значение регулировки расхода, режим работы (постоянный, пропорционально сигналу 0/4-20 мА, 20-0/4 мА или n:1) и аварийные сигналы.
Производительность от 4 до 8 л/ч
http://www.seko-group.com/page/standard/site.php?p=cm&o=vh&id=210
Остальные составляющие применяются от стандартных автомоек.
Процедуру запуска программы в обратном направлении можно реализовать с помощью бесконтактного концевого выключателя 17. Концевой выключатель предполагается использовать индуктивный бесконтактный, например модель ИВ21-NO производства СКБ «Индукция», данные концевые выключатели имеют цилиндрическую форму, алюминиевый корпус и малые габариты. Датчик срабатывает при внесении в индуктивную зону датчика металлического предмета в примере исполнения подвижных коробов 7, расстояние срабатывания датчика 1 см.
Сайт производителя: http://skbind.ru/beskontaktnye_vyklyuchateli
Полезная модель повышает качество мойки без механического воздействия на лакокрасочную поверхность и снижает время на гидроочистку, за счет того, что установка содержит два модуля, на каждом из которых установлено по два Г-образных трубопровода с соплами и боковыми датчиками для определения габаритных размеров автомобиля, и в середине каждого модуля размещены датчик эталонного расстояния и два устройства по одному на каждый Г-образный трубопровод, связанные кабелями со щитом управления и подающие команду на движение Г-образных трубопроводов и модулей в обратном направлении.