专利名称：智能化全自动汽车洗车机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种智能化全自动汽车洗车机，能自动实现车身定位、喷水、清洗、擦干等工作，属于汽车洗车技术领域。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，汽车数量逐年增加，车主对洗车的速度和质量要求越来越高，目前，自动洗车装置得到广泛应用，其具有比人工洗车速度快、效率高的优点，主要分为无接触式自动洗车机和毛刷式自动洗车机，其中毛刷式自动洗车机包括龙门式和隧道式，存在的问题主要有一是无接触式自动洗车机需激光定位确定车辆位置和形状，产品造价高，且由于只靠水和洗涤液冲洗，洗涤效果不佳；二是毛刷式自动洗车机由于洗车部件不能根据车身进行实时调整，直接通过刷条的旋转对车身进行清洗，容易对车漆造成伤害，出现划痕。中国专利公开了一种《电脑记忆全自动洗车机》(专利号为201020502376. X)，其结构要点是在左右两纵向滑轨上设置有用第一电机带动在纵向滑轨上移动的横向滑轨，横向滑轨上设置有用第二电机带动在横向滑轨上移动的安装座，安装座上设置有用第三电机带动转动的侧部喷液架，侧部喷液架的上部通过升降气缸连接有顶部喷液架，侧部喷液架及顶部喷液架上分别设置有洗涤液喷嘴、水喷嘴及防碰撞传感器，其特征在于在横向滑轨上设置有车辆风干装置，所述的第一电机、第二电机、第三电机的转轴处分别设置有测量电机的转轴转动角度的编码器，在升降气缸上设置有测量升降气缸的活塞杆位移量的位移传感器，手动控制信号发出后，PLC可编程控制器接受防碰撞传感器、编码器及位移传感器传递的信号控制侧部喷液架及顶部喷液架沿被洗车辆第一圈进行喷洗涤液或不喷洗涤液，PLC可编程控制器记忆第一圈的控制信号并按记忆的控制信号控制洗车机的侧部喷液架、顶部喷液架、风干装置的移动、喷水和吹风或控制侧部喷液架、顶部喷液架、风干装置的移动、喷洗涤液、喷水和吹风。上述洗车机的缺点是结构复杂，尤其是它的车辆风干装置不但结构复杂，而且其体积庞大和笨重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有自动洗车技术的不足，提供一种智能化全自动汽车洗车机，能够根据不同车辆外形尺寸自动计算洗车路线，完成自动化喷水、清洗、擦干等系列规定动作，完全实现仿人工的洗车流程和动作，具有清洗流程优化、洗涤快速、洗涤效果好的优点，且不伤害车身。本发明采用如下技术方案
本发明包括PLC可编程控制器，其特征在于还包括设有汽车入口和出口的机架、右侧 清洗机构、左侧清洗机构、顶部清洗机构和受前轮控制的串联启动开关组；
所述右侧清洗机构由X轴行走机构、Y轴伸缩式平动机构、Z轴平动机构和清洗单元组成；
所述X轴行走机构由上下平行的两根X轴导轨、与每根X轴导轨滑动配合的滑块、固定在一根X轴导轨两端部的行程开关、固定在每根X轴导轨两端的链轮、链条和侧部电机组成；所述链条与其所对应的滑块的两侧面固定连接，所述侧部电机的输出轴与其中一个链轮固定连接；所述两根X轴导轨固定在所述机架的右侧壁的内侧中部；
所述右侧Y轴伸缩式平动机构包括上下平行的两个Y轴气缸；所述两个Y轴气缸分别通过相应的固定板与其所对应的滑块固定连接，所述两个Y轴气缸壁通过连接块固定连接在一起；所述两个Y轴气缸的活塞杆分别与各自的Y轴连杆固定连接；
所述Z轴平动机构由Z轴双向气缸和与其活塞杆两端固定连接的上立杆和下立杆组成；所述上立杆与倒车镜上部的车身侧面平行；所述Z轴双向气缸壁与所述两个Y轴连杆固定连接；
所述左侧清洗机构与右侧清洗机构的结构相同，并且对称地安装在机架的左侧壁的内侧中部;
所述清洗单元由与车身平面平行的水平支撑杆和依次固定在所述水平支撑杆上的喷水嘴、测距仪、洗涤液擦洗器以及擦干器组成；
所述洗涤液擦洗器包括擦洗器电机、空心轴、穿在所述空心轴中的输液管、固定在所述输液管顶端的水平圆柱海绵擦；在所述水平圆柱海绵擦与空心轴之间的输液管上套有压黃;
所述擦干器包括擦干器Y轴气缸、擦干器电机、锥齿轮传动箱、竖直圆柱海绵擦；所述擦干器电机的壳体固定在擦干器Y轴气缸的活塞杆的一端，在所述的擦干器电机的下侧面上设置有支耳，在所述支耳上设有导向孔，在所述擦干器Y轴气缸的下侧面上设有导向杆，所述导向杆的一端伸入所述导向孔；所述擦干器电机的输出轴与锥齿轮传动箱的输入轴固定连接，所述竖直圆柱海绵擦固定在锥齿轮传动箱的输出轴上；
在所述下立杆上均布有相互平行的3-4个清洗单元，所述清洗单元的水平支撑杆与车身平面平行，相邻两个清洗单元上的水平圆柱海绵擦相切，相邻的两个清洗单元上的竖直圆柱海绵擦的底面与顶面部分交叠；
在所述上立柱上安装有相互平行的2-3个清洗单元，所述清洗单元的水平支撑杆与车身平面平行，相邻两个清洗单元上的水平圆柱海绵擦相切，相邻的两个清洗单元上的竖直圆柱海绵擦的底面与顶面部分交叠；
所述顶部清洗机构包括顶部X轴行走机构、顶部Z轴伸缩式平动机构、顶部清洗单元和摆动机构；所述顶部X轴行走机构和顶部清洗单元的结构分别与右侧清洗机构中的X轴行走机构和清洗单元的结构相同；所述顶部Z轴伸缩式平动机构与右侧清洗机构中的Y轴伸缩式平动机构的结构相同，所述摆动机构由摆动电机、摆动链轮、摆动链条、摆动轴及两个摆动轴套组成；所述两个摆动轴套分别固定在两个顶部Z轴气缸活塞杆的下连杆的下端，所述摆动轴穿入两个摆动轴套中，在所述摆动轴上均布固定有4个清洗单元的水平支撑杆，其中中间两个水平支撑杆之间通过相互平行的链条拉杆固定连接，所述摆动电机固定在一个顶部Z轴气缸活塞杆的下连杆的侧壁上,所述摆动链轮固定在摆动电机的输出轴上，所述摆动链条的两端分别固定在所述链条拉杆的中部；
所述受前轮控制的串联启动开关组由升降式阻止杆开关和轮压开关组成；所述升降式阻止杆开关固定在所述汽车出口处的机架的底面上，所述轮压开关位于升降式阻止杆开关的内侧。所述喷水嘴为扇形水刀式喷水嘴，所述扇形水刀式喷水嘴喷出的高压扇形水柱与车身的夹角为锐角 。所述测距仪采用直线传感器，所述直线传感器的型号为KTM微型拉杆直线位移传感器,其通过碰触车身，实现车身定位。在本发明中，待洗车辆车身在X轴方向的坐标由升降式阻止杆开关和车身参数数据确定，在Y轴方向的坐标由测距仪和车身参数数据确定，在Z轴方向的坐标由地面和车身参数数据确定。Y轴伸缩式平动机构、Z轴平动机构的气缸可以由电缸(线性模组)替代。待洗车辆驶入机架后，由升降式阻止杆开关确定其停止位置，由串联启动开关组启动本装置工作。洗涤液擦洗器为与车身表面相切的水平圆柱海绵擦或毛刷，洗涤液通过输液管进入海绵擦或毛刷中。擦干器为与车身表面相切的竖直圆柱海绵擦，通过海绵擦的高速旋转带走车身上的水溃。测距仪时刻与车身保持接触，以使清洗单元和车身保持最佳距离。
本发明的积极效果如下
(I)本发明能够根据数据库中的车身参数和车身定位结果，针对不同品牌和型号的车身形状尺寸，由PLC可编程控制器计算相适应的清洗行走路线，具有较强的针对性，可以显著提高擦洗的效果。(2)清洗单元能够在机架内实现三维定位行走，实现智能化和精细化作业。(3)实现喷水和洗涤液擦洗配合，确保车身不留沙粒、泥粒，不划伤车身。(4)高速旋转的竖直圆柱海绵，具有甩干功能，擦干效果优于风干装置。(5)具有清洗流程优化，洗涤效果好、洗涤快速的特点。
图I为本发明的结构示意简图。图2为右侧清洗机构的结构示意图。图3为从安装在上立杆上的2个清洗单元的正前方看的正视图。图4为从安装在下立杆上的4个清洗单元的正前方看的正视图。图5为顶部清洗机构的结构示意简图。在图1-5中，I机架、2链轮、3链条、4 X轴导轨、5滑块、6固定板、7 Y轴气缸、8行程开关、9顶部电机、10侧部电机、11升降式阻止杆开关、12轮压开关、13 Z轴双向气缸、14 Y轴连杆、15上立杆、16下立杆、17连接块、18喷水嘴、19水平支撑杆、20测距仪、21输液管、22空心轴、23擦洗器电机、24擦干器Y轴气缸、25导向杆、26支耳、27擦干器电机、28锥齿轮传动箱、29竖直圆柱海绵擦、30水平圆柱海绵擦、31压簧、32顶部Z轴气缸、33顶部Z轴气缸活塞杆的下连杆、34摆动电机、35摆动轴、36链条拉杆、37摆动轴套、38摆动链条、39摆动链轮。
具体实施例方式由图1-5所示的实施例可知，它包括PLC可编程控制器，其特征在于还包括设有汽车入口和出口的机架I、右侧清洗机构、左侧清洗机构、顶部清洗机构和受前轮控制的串联启动开关组；
所述右侧清洗机构由X轴行走机构、Y轴伸缩式平动机构、Z轴平动机构和清洗单元组成；
所述X轴行走机构由上下平行的两根X轴导轨4、与每根X轴导轨4滑动配合的滑块
5、固定在每根X轴导轨4两端部的行程开关8、固定在每根X轴导轨4两端的链轮2、链条3和侧部电机10组成；所述链条2与其所对应的滑块5的两侧面固定连接，所述侧部电机10的输出轴与其中一个链轮固定连接；所述两根X轴导轨4固定在所述机架I的右侧壁的内侧中部；
所述右侧Y轴伸缩式平动机构包括上下平行的两个Y轴气缸7 ;所述两个Y轴气缸7分别通过相应的固定板6与其所对应的滑块5固定连接，所述两个Y轴气缸7通过连接块17固定连接在一起；所述两个Y轴气缸7的活塞杆分别与各自的Y轴连杆14固定连接；
所述Z轴平动机构由Z轴双向气缸13和与其活塞杆两端固定连接的上立杆15和下立杆16组成；所述上立杆15与倒车镜上部的车身侧面平行；所述Z轴双向气缸13壁与所述两个Y轴连杆14固定连接；
所述左侧清洗机构与右侧清洗机构的结构相同，并且对称地安装在机架I的左侧壁的内侧中部；
所述清洗单元由与车身平面平行的水平支撑杆19和依次固定在所述水平支撑杆19上的喷水嘴18、测距仪20、洗涤液擦洗器以及擦干器组成；
所述洗涤液擦洗器包括擦洗器电机23、空心轴22、穿在所述空心轴22中的输液管21、固定在所述输液管21顶端的水平圆柱海绵擦30 ;在所述水平圆柱海绵擦30与空心轴32之间的输液管21上套有压簧31 ；
所述擦干器包括擦干器Y轴气缸24、擦干器电机27、锥齿轮传动箱28、竖直圆柱海绵擦29 ;所述擦干器电机27的壳体固定在擦干器Y轴气缸24的活塞杆的一端,在所述的擦干器电机27的下侧面上设置有支耳26，在所述支耳26上设有导向孔，在所述擦干器Y轴气缸24的下侧面上设有导向杆25,所述导向杆25的一端伸入所述导向孔；所述擦干器电机27的输出轴与锥齿轮传动箱28的输入轴固定连接，所述竖直圆柱海绵擦29固定在锥齿轮传动箱28的输出轴上；
在所述下立杆16上均布有相互平行的3-4个清洗单元，所述清洗单元的水平支撑杆19与车身平面平行，相邻两个清洗单元上的水平圆柱海绵擦30相切，相邻的两个清洗单元上的竖直圆柱海绵擦29的底面与顶面部分交叠；
在所述上立柱15上安装有相互平行的2-3个清洗单元，所述清洗单元的水平支撑杆19与车身平面平行，相邻两个清洗单元上的水平圆柱海绵擦30相切，相邻的两个清洗单元上的竖直圆柱海绵擦29的底面与顶面部分交叠；
所述顶部清洗机构包括顶部X轴行走机构、顶部Z轴伸缩式平动机构、顶部清洗单元和摆动机构；所述顶部X轴行走机构和顶部清洗单元的结构分别与右侧清洗机构中的X轴行走机构和清洗单元的结构相同；所述顶部Z轴伸缩式平动机构与右侧清洗机构中的Y轴伸缩式平动机构的结构相同，所述摆动机构由摆动电机34、摆动链轮39、摆动链条38、摆动轴35及两个摆动轴套37组成；所述 两个摆动轴套37分别固定在两个顶部Z轴气缸活塞杆的下连杆33的下端，所述摆动轴35穿入两个摆动轴套37中，在所述摆动轴35上均布固定有4个清洗单元的水平支撑杆19，其中中间两个水平支撑杆19之间通过相互平行的链条拉杆36固定连接，所述摆动电机34固定在一个顶部Z轴气缸32活塞杆的下连杆33的侧壁上，所述摆动链轮39固定在摆动电机34的输出轴上，所述摆动链条38的两端分别固定在所述链条拉杆36的中部；
所述受前轮控制的串联启动开关组由升降式阻止杆开关11和轮压开关12组成；所述升降式阻止杆开关11固定在所述汽车出口处的机架I的底面上，所述轮压开关12位于升降式阻止杆开关11的内侧。所述喷水嘴为扇形水刀式喷水嘴，所述扇形水刀式喷水嘴喷出的高压扇形水柱与车身的夹角为锐角。所述测距仪20采用直线传感器，所述直线传感器的型号为KTM微型拉杆直线位移传感器。在本实施例中，所述PLC可编程控制器包括有显示器、输入设备、车身参数数据库和控制单元；车身参数数据库中存储有各种品牌汽车的型号，车身长、宽、高以及特征位置的特征参数；输入设备包括有键盘、测量各电机转轴转动角度的编码器以及测量各气缸活塞杆位移量的位移传感器。本实施例的工作过程如下
首先操作人员通过显示器选中待洗车辆的品牌和型号，PLC控制器就自动调出该车的车身参数数据，并将升降式阻止杆开关11升起，待洗车辆的前轮行驶至升降式阻止杆开关11时停止前进，此时前轮压下轮压开关12，从而启动X轴行走机构工作，根据车身长度参数，行走至车身尾部，这时，左、右清洗机构中的测距仪20缓慢向车身移动，待接触车身后停止，至此被洗车辆车身形状尺寸在机架I中的三维坐标已确定。PLC可编程控制器根据被洗车辆的车身参数数据，自动计算出各清洗机构的行走路线，以左、右清洗机构为例，主要包括Y轴的伸缩位移量和Z轴的上下位移量，左、右清洗单元与车身之间的距离通过测距仪20实时调整，测距仪20检测的数据返回至PLC可编程控制器，由PLC可编程控制器发出指令控制清洗单元工作。在第一遍行走过程中，擦干器在擦干器Y轴气缸24的作用下收缩，远离车身，X轴行走机构从车尾向车头运动，Y轴伸缩平移机构和Z轴平动机构根据车身参数及测距仪反馈的数据，在各自的气缸作用下做左右、上下运动，使左、右清洗机构与车身保持最佳距离，X轴行走机构在沿X轴方向运动的同时，喷水嘴18喷出高压扇形水柱，扇形水柱与车身夹角为锐角，通过振动和冲洗去除车身上大部分的泥土，随后水平圆柱海绵擦30旋转擦洗车身，洗涤液通过输液管21注入水平圆柱海绵擦30中，进行洗涤液清洗车身，当X轴行走机构行走到车头部分后，喷水嘴8和水平圆柱海绵擦30停止工作，通过第一遍行走，完成车辆的水冲洗和洗涤液清洗，位于上立杆15上的2-3个清洗单元清洗倒车镜上方的车身，位于下立杆16上的4个清洗单元清洗倒车镜下方的车身。然后Y轴伸缩式平移机构收缩，X轴行走机构原路返回至车尾。在第二遍行走过程中，擦干器在擦干器Y轴气缸24的作用下伸长，靠近车身，而水平圆柱海绵擦30不靠近车身，X轴行走机构从车尾向车头运动，同时，喷水嘴18喷出高压扇形水柱，去除洗涤液泡沫；并且擦干器开始工作，竖直圆柱海绵擦29进行高速旋转擦干车身上的水溃，在X轴行走机构行走到车头部位后，清洗单元停止工作，通过第二遍行走，完成车身的擦干。 然后Y轴伸缩式平移机构收缩，X轴行走机构按原路返回并触发行程开关8，各机构恢复到初始状态。顶部清洗机构的工作过程与左、右部清洗机构的工作过程相同。升降式阻止杆开关11自动降下，被洗车辆驶离，流程结束。
权利要求
1.一种智能化全自动汽车洗车机，包括PLC可编程控制器，其特征在于还包括设有汽车入口和出口的机架(1)、右侧清洗机构、左侧清洗机构、顶部清洗机构和受前轮控制的串联启动开关组； 所述右侧清洗机构由X轴行走机构、Y轴伸缩式平动机构、Z轴平动机构和清洗单元组成； 所述X轴行走机构由上下平行的两根X轴导轨(4)、与每根X轴导轨(4)滑动配合的滑块(5)、固定在一根X轴导轨(4)两端部的行程开关(8)、固定在每根X轴导轨(4)两端的链轮(2)、链条(3)和侧部电机(10)组成；所述链条(2)与其所对应的滑块(5)的两侧面固定连接，所述侧部电机(10)的输出轴与其中一个链轮固定连接；所述两根X轴导轨(4)固定在所述机架(I)的右侧壁的内侧中部； 所述右侧Y轴伸缩式平动机构包括上下平行的两个Y轴气缸(7);所述两个Y轴气缸(7)分别通过相应的固定板(6)与其所对应的滑块(5)固定连接，所述两个Y轴气缸(7)通过连接块(17)固定连接在一起；所述两个Y轴气缸(7)的活塞杆分别与各自的Y轴连杆(14)固定连接； 所述Z轴平动机构由Z轴双向气缸(13)和与其活塞杆两端固定连接的上立杆(15)和下立杆(16)组成；所述上立杆(15)与倒车镜上部的车身侧面平行；所述Z轴双向气缸(13)的侧壁与所述两个Y轴连杆(14)固定连接； 所述左侧清洗机构与右侧清洗机构的结构相同，并且对称地安装在机架(I)的左侧壁的内侧中部； 所述清洗单元由与车身平面平行的水平支撑杆(19)和依次固定在所述水平支撑杆(19)上的喷水嘴(18)、测距仪(20)、洗涤液擦洗器以及擦干器组成； 所述洗涤液擦洗器包括擦洗器电机(23 )、空心轴(22 )、穿在所述空心轴(22 )中的输液管(21)、固定在所述输液管(21)顶端的水平圆柱海绵擦(30);在所述水平圆柱海绵擦(30)与空心轴(32)之间的输液管(21)上套有压簧(31)； 所述擦干器包括擦干器Y轴气缸(24)、擦干器电机(27)、锥齿轮传动箱(28)、竖直圆柱海绵擦(29);所述擦干器电机(27)的壳体固定在擦干器Y轴气缸(24)的活塞杆的一端，在所述的擦干器电机(27)的下侧面上设置有支耳(26)，在所述支耳(26)上设有导向孔，在所述擦干器Y轴气缸(24)的下侧面上设有导向杆(25)，所述导向杆(25)的一端伸入所述导向孔；所述擦干器电机(27)的输出轴与锥齿轮传动箱(28)的输入轴固定连接，所述竖直圆柱海绵擦(29)固定在锥齿轮传动箱(28)的输出轴上； 在所述下立杆(16)上均布有相互平行的3-4个清洗单元，所述清洗单元的水平支撑杆(19)与车身平面平行，相邻两个清洗单元上的水平圆柱海绵擦(30)相切，相邻的两个清洗单元上的竖直圆柱海绵擦(29)的底面与顶面部分交叠； 在所述上立柱(15)上安装有相互平行的2-3个清洗单元，所述清洗单元的水平支撑杆(19)与车身平面平行，相邻两个清洗单元上的水平圆柱海绵擦(30)相切，相邻的两个清洗单元上的竖直圆柱海绵擦(29)的底面与顶面部分交叠； 所述顶部清洗机构包括顶部X轴行走机构、顶部Z轴伸缩式平动机构、顶部清洗单元和摆动机构；所述顶部X轴行走机构和顶部清洗单元的结构分别与右侧清洗机构中的X轴行走机构和清洗单元的结构相同；所述顶部Z轴伸缩式平动机构与右侧清洗机构中的Y轴伸缩式平动机构的结构相同，所述摆动机构由摆动电机(34)、摆动链轮(39)、摆动链条(38)、摆动轴(35)及两个摆动轴套(37)组成；所述两个摆动轴套(37)分别固定在两个顶部Z轴气缸活塞杆的下连杆(33)的下端，所述摆动轴(35)穿入两个摆动轴套(37)中，在所述摆动轴(35)上均布固定有4个清洗单元的水平支撑杆(19)，其中中间两个水平支撑杆(19)之间通过相互平行的链条拉杆(36)固定连接，所述摆动电机(34)固定在一个顶部Z轴气缸(32)活塞杆的下连杆(33)的侧壁上，所述摆动链轮(39)固定在摆动电机(34)的输出轴上，所述摆动链条(38)的两端分别固定在所述链条拉杆(36)的中部； 所述受前轮控制的串联启动开关组由升降式阻止杆开关(11)和轮压开关(12)组成；所述升降式阻止杆开关(11)固定在所述汽车出口处的机架(I)的底面上，所述轮压开关(12)位于升降式阻止杆开关(11)的内侧。
2.根据权利要求I所述的全自动汽车洗车机，其特征在于所述喷水嘴为扇形水刀式喷水嘴，所述扇形水刀式喷水嘴喷出的高压扇形水柱与车身的夹角为锐角。
3.根据权利要求I或2所述的全自动汽车洗车机，其特征在于所述测距仪(20)采用直线传感器，所述直线传感器的型号为KTM微型拉杆直线位移传感器。
全文摘要
本发明涉及一种智能化全自动汽车洗车机，它包括PLC可编程控制器、机架、右侧清洗机构、左侧清洗机构、顶部清洗机构和受前轮控制的串联启动开关组；右侧清洗机构由X轴行走机构、Y轴伸缩式平动机构、Z轴平动机构和清洗单元组成；左侧清洗机构与右侧清洗机构的结构相同，并且对称地安装在机架的左侧壁的内侧中部；所述清洗单元由与车身平面平行的水平支撑杆和依次固定在所述水平支撑杆上的喷水嘴、测距仪、洗涤液擦洗器以及擦干器组成。本发明能够根据不同车辆外形尺寸自动计算洗车路线，完成自动化喷水、清洗、擦干等系列规定动作，完全实现仿人工的洗车流程和动作，具有清洗流程优化、洗涤快速、洗涤效果好的优点，且不伤害车身。
文档编号B60S3/06GK102616214SQ20121011986
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者王晓晖 申请人:王晓晖