摘要：本文介紹一種機器人衛(wèi)生潔具施釉系統(tǒng)的構成和系統(tǒng)中主要組件的結構特點及工作原理。
關鍵詞：機器人;衛(wèi)生潔具;噴涂施釉
引言：
施釉是陶瓷產品生產過程的一個重要工序。施釉方法有噴釉、浸釉、澆釉、涂刷釉等。其中噴釉是利用壓縮空氣將釉漿通過噴槍噴涂到產品坯體上。噴釉產生的釉層厚度比較均勻，便于操作，尤其適合衛(wèi)生潔具這類體型較大、形狀復雜的產品施釉。噴釉時噴槍與坯體的距離、角度、噴槍移動速度等決定了施釉的質量，這就對操作工人提出了很高的要求，另外噴涂粉塵對操作工人也十分有害。所以采用機器人代替人工噴釉是個很好的選擇，不僅能保證施釉質量，還可大大提高工作效率，減輕工人勞動強度，保障工人身體安全。
近年來機器人施釉已越來越多的被生產企業(yè)所采用，本文是以我公司為某生產企業(yè)開發(fā)和實施的衛(wèi)生潔具機器人施釉系統(tǒng)的工程實例為背景，介紹和闡述一種典型的機器人施釉系統(tǒng)。
1工程的實施背景
目前，國內有200多家衛(wèi)生潔具生產企業(yè)，其施釉作業(yè)普遍采用人工方式，工人勞動強度大，工效低，產品質量不穩(wěn)定。而在國外機器人施釉已是比較成熟的技術，已被廣泛使用。國內也有企業(yè)從國外引進機器人施釉系統(tǒng)，但成本很高且作業(yè)方式不太適合國情。
我公司利用自己的機器人系統(tǒng)結合國內唐山、北京等衛(wèi)生潔具生產企業(yè)實際需要開發(fā)研制的機器人施釉系統(tǒng)已被廣泛使用。
2系統(tǒng)構成和主要機構的結構特點及工作原理
機器人施釉系統(tǒng)主要由一臺機器人、兩套轉臂及轉臺、一套收釉裝置、一套工作間、一套噴釉系統(tǒng)及一套電氣控制系統(tǒng)組成，如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)構成示意圖
1操作盤A 2操作盤B 3轉臂及轉臺B 4收釉裝置
5工作間 6機器人HP20D 7機器人基座 8 PLC控制柜
9變壓器 10機器人控制柜DX100 11轉臂及轉臺A
該系統(tǒng)設有A、B兩個工位。每個工位設置有一套轉臂及轉臺，兩套轉臂及轉臺對稱設置。每個轉臺通過轉臂動作可轉到噴涂施釉工位和裝卸件工位。當一個轉臺轉到噴涂施釉工位，機器人對該轉臺上工件進行噴涂工作時，另一轉臺可以轉出工作間、轉到裝卸件工位，并在人工卸下噴涂好的工件、換上新的待噴涂工件后再轉回到工作間內的噴涂工位，等機器人噴涂完前一轉臺上工件后，馬上對該轉臺上的工件進行噴涂。機器人如此交叉作業(yè)，可以提高機器人的使用效率。
下面結合工程實例詳細介紹該系統(tǒng)各部分主要組件的結構特點及工作原理。
2.1機器人系統(tǒng)的構成和結構特點
本系統(tǒng)所選用的Motoman-HP20D機器人，是日本株式會社安川電機當前最先進的機器人，包括機器人本體、機器人控制柜(YASNAC DX100)、示教盒(P.P)三部分及供電電纜。
Motoman-HP20D機器人采用的新型交流伺服電機，具有結構緊湊、高輸出、響應快、高可靠性等特點。因此，使HP20機器人本體更緊湊、更靈活。同時，具有了更大的運動空間和更好的穩(wěn)定性，以及可以適應各種工藝姿態(tài)的卓越性能。
機器人本體為全軸防塵、防水型。
機器人控制柜YASNAC DX100的基本功能是控制機器人本體的六個軸，而在本系統(tǒng)中增加了對兩個外部軸的控制。
2.2轉臂及轉臺的結構特點及工作原理
轉臂及轉臺主要由轉臂基座(3)、轉臂(2)、轉臺(1)、轉臂驅動氣缸(1)及轉臂緩沖器(5)等組成。如圖2所示。轉臂采用氣缸驅動，通過電磁閥組件控制，在轉臂的兩個極限位置上設有緩沖裝置、定位塊和極限開關。轉臂的轉速由氣缸調速閥調節(jié)。
圖2轉臂及轉臺示意圖
1轉臺 2轉臂 3轉臂基座 4轉臂驅動氣缸
5轉臂緩沖器 6密封板 7擋板
轉臂用于支承轉臺并使轉臺在裝卸工位和噴涂工位之間轉換。如圖3所示：轉臂回轉角度約60度;轉臺轉到裝卸工位時，人工在轉臺上裝卸工件;轉臺轉到噴涂工位時，機器人對轉臺上的工件進行噴涂施釉工作。
圖3 轉臂及轉臺工作示意圖
1工作間 2室內收釉漏斗 3轉臂及轉臺
4轉臂護罩5室外收釉漏斗
轉臺用于支撐工件并使工件在水平面上回轉，便于機器人對其圓周各面均勻噴釉。轉臺驅動方式采用1.3kw伺服電機，并作為機器人外部軸由機器人統(tǒng)一控制，所以在機器人施釉同時，轉臺可以很完美的配合機器人的噴涂動作，達到較高的施釉質量。伺服電機和RV減速機采用直聯(lián)方式，以減小轉臺的外型尺寸。轉臺最大承載約60Kg。
轉臺在設計上充分考慮了防塵、防水，除了選用防護等級較高的電機和減速機外，還在結構上做了防飛濺防護。另外轉臺除通過轉臂內部通到工作間外的電纜通道外，自身完全封閉，所有聯(lián)接處都設置了密封膠圈。
2.3工作間的構成和結構特點
工作間主體分為兩部分。前半部分為噴釉部分，全部為不銹鋼結構;后半部分為機器人部分，采用型鋼焊接框架貼有機玻璃板結構。工作室外形尺寸為：長3200mm×寬4200mm×高2500mm。
工作間后部開有兩扇維護門，用于人員進入工作間對機器人系統(tǒng)和噴釉系統(tǒng)進行維護，也用于將室內收釉小車拉出工作間。維護門設有安全鎖，用于工作間進出門的安全防范，當操作人員打開安全鎖進入工作室時，機器人會停止工作，保證操作人員的安全。
工作間前側設有兩個工件進出口，并設有一氣缸驅動的推拉門。每個工件進出口設置一套轉臂轉臺，轉臂轉到工作間內轉臺對應的為噴涂施釉工位，轉到工作間外轉臺對應的工件裝卸工位，如圖3所示。哪個進出口的轉臺轉到噴涂工位，推拉門就擋住哪個進出口，同時另一進出口打開。兩個噴涂工位間設有工位隔板。工位隔板、推拉門和側墻在停留在噴涂工位的轉臺周圍構成一個較封閉的空間，對噴涂施釉工作進行防護，防止釉漿、粉塵飛濺。機器人在封閉工位進行噴涂作業(yè)的同時，另一轉臺可以轉出工作間，轉到裝卸件工位，以便人工卸下噴涂好的工件并換上新的待噴涂工件。
圖4 工作間結構圖
1工作間主體 2維護門 3轉臂護罩 4轉臂及轉臺
5機器人及其基座 6工位隔板 7推拉門
8推拉門驅動氣缸 9除塵管道接口
工作間內每個工位的兩側墻上都設有除塵窗口，噴釉作業(yè)時釉漿霧化的粉塵可以通過除塵窗口被除塵設備吸走，以免其飄散在空氣中污染工作環(huán)境。除塵設備可以單獨配套也可以使用客戶現(xiàn)有車間除塵設備。工作間頂部設有除塵管道接口，如圖4所示。
2.4收釉裝置的構成和結構特點
噴釉時會有很大一部分釉漿沒有噴到或沒有附著在工件上，所以釉漿回收裝置是系統(tǒng)必須設置的。
收釉裝置由兩套室內收釉漏斗(6)、兩輛室內收釉小車(5)、一套室外收釉漏斗(3)、一輛室外收釉小車(4)和工位隔板(7)、側墻板等構成。
圖5 回收裝置結構圖
1除塵管道接口 2除塵窗板 3室外收釉漏斗 4室外收釉小車
5室內收釉小車 6室內收釉漏斗 7工位隔板
室內收釉漏斗設置在噴釉工位下方，室內收釉小車放置在漏斗下方。小車采用萬向輪，可通過工作間的維護門拉出工作間進行釉料回收。
室外收釉漏斗設置在工作間推拉門和居裝卸件工位轉臺的下方，以回收推拉門和轉臺上滴落的釉漿。室外收釉小車回收室外收釉漏斗接存的釉料。
2.5噴釉系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)簡介
噴釉系統(tǒng)由噴槍、供釉管路和釉罐等組成。噴釉系統(tǒng)一般由生產企業(yè)根據(jù)自己的實際情況確定。噴槍和釉路采用電磁閥壓縮空氣控制。
電氣控制系統(tǒng)硬件部分主要由系統(tǒng)控制柜(PLC)、系統(tǒng)操作盒及機器人控制柜(DX100)等組成。采用集中控制方式，通過系統(tǒng)控制柜(PLC)實現(xiàn)控制。通過操作盒可進行系統(tǒng)的啟動、停止以及暫停、急停等運轉方式的操作。此外，系統(tǒng)運行狀態(tài)及報警可在操作盒上顯示。操作盒上采用可中、英文切換的操作系統(tǒng)及提示。
3結束語：
機器人施釉系統(tǒng)的應用極大減輕了衛(wèi)生潔具施釉工序上工人的勞動強度，提高了產品質量和企業(yè)的工作效率?，F(xiàn)在正被越來越多的衛(wèi)生潔具企業(yè)所采用，并已經過適當改造后用在了陶瓷生產的其它行業(yè)。
另外，機器人施釉系統(tǒng)的開發(fā)研制，也為工業(yè)機器人的廣泛使用提供了一個很好的例證。
（轉載）
