瓷坯噴釉自動(dòng)化生產(chǎn)線
1. 項(xiàng)目概述
此生產(chǎn)線主要完成瓷坯的加熱及噴釉工作。主要由瓷坯加熱檢測(cè)系統(tǒng)、三坐標(biāo)上料機(jī)械手、瓷坯噴涂系統(tǒng)、六工位旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、三坐標(biāo)取料機(jī)械手、出料輸送線、人工檢驗(yàn)工位及安全防護(hù)系統(tǒng)等構(gòu)成。主要工作流程：人工完成瓷坯的上料、智能檢測(cè)系統(tǒng)完成工件的辨識(shí)、而后進(jìn)入隧道加熱、出爐后智能識(shí)別溫度及瓷坯中心、通過(guò)三坐標(biāo)上料機(jī)械手完成工件的抓取及噴釉上料工作、由兩坐標(biāo)移動(dòng)機(jī)構(gòu)+一旋轉(zhuǎn)軸控制噴槍的位置和姿態(tài)完成工件的噴釉、通過(guò)三坐標(biāo)取料機(jī)械手完成工件的抓取及放置、然后由輸送線將噴釉完成的工件輸送到人工檢驗(yàn)工位、由人工完成工件的檢驗(yàn)。此生產(chǎn)線具有高效率、高自動(dòng)化、高智能化等優(yōu)點(diǎn)，能有效提高瓷坯噴涂的產(chǎn)能及噴涂質(zhì)量。
2. 產(chǎn)品規(guī)格
此生產(chǎn)線滿足以下規(guī)格瓷坯的自動(dòng)化噴釉工作：（總共40種）
1) 直徑：φ61~140.5mm
2) 厚度：4.3~17mm
3) 高度：23~160mm
4) 材質(zhì)：陶瓷體
注：需甲方確認(rèn)工件軸線垂直地面放置，不會(huì)對(duì)噴涂產(chǎn)生任何影響。
3. 設(shè)備布置圖及配置清單
1) 二維布局圖（示意）
瓷坯噴釉自動(dòng)化生產(chǎn)總體布置圖
2) 主要設(shè)備清單
二、 系統(tǒng)功能及設(shè)備功能簡(jiǎn)述
此生產(chǎn)線主要完成瓷坯的加熱及噴釉工作。主要由瓷坯加熱檢測(cè)系統(tǒng)、三坐標(biāo)上料機(jī)械手、瓷坯噴涂系統(tǒng)、六工位旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、三坐標(biāo)取料機(jī)械手、出料輸送線、人工檢驗(yàn)工位及安全防護(hù)系統(tǒng)等構(gòu)成。主要工作流程：人工完成瓷坯的上料、智能檢測(cè)系統(tǒng)完成工件的辨識(shí)、而后進(jìn)入隧道加熱、出爐后智能識(shí)別溫度及瓷坯中心、通過(guò)三坐標(biāo)上料機(jī)械手完成工件的抓取及噴釉上料工作、由兩坐標(biāo)移動(dòng)機(jī)構(gòu)+一旋轉(zhuǎn)軸控制噴槍的位置和姿態(tài)完成工件的噴釉、通過(guò)三坐標(biāo)取料機(jī)械手完成工件的抓取及放置、然后由輸送線將噴釉完成的工件輸送到人工檢驗(yàn)工位、由人工完成工件的檢驗(yàn)。此生產(chǎn)線具有高效率、高自動(dòng)化、高智能化等優(yōu)點(diǎn)，能有效提高瓷坯噴涂的產(chǎn)能及噴涂質(zhì)量。具體設(shè)備功能及簡(jiǎn)述如下：
1. 瓷坯加熱檢測(cè)系統(tǒng)
此系統(tǒng)主要完成工件的上料、檢測(cè)、加熱及輔助的溫度檢測(cè)、中心檢測(cè)工作，總體確保進(jìn)料工件準(zhǔn)確無(wú)誤，出料工件加溫到位；主要由上料工位、工件智能檢測(cè)系統(tǒng)、隧道式加熱爐、智能溫控系統(tǒng)、智能傳輸線、視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)等構(gòu)成；各部分相互配合，為上料抓手提供工件的準(zhǔn)確抓取中和高度，為噴涂工位提供溫度可控的工件。
1) 上料工位
此工位由瓷坯加熱系統(tǒng)的智能傳輸線部分構(gòu)成，由大約15個(gè)流動(dòng)料位組成；主要功能是為人工手動(dòng)上料提供操作空間。
2) 工件智能檢測(cè)系統(tǒng)
主要由檢測(cè)開關(guān)、氣缸、光幕、光幕運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及異樣工件堆放架等構(gòu)成；主要功能：一是通過(guò)檢測(cè)開關(guān)反饋信號(hào)，為上料人員發(fā)出上料警示；二是通過(guò)光幕及光幕運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，檢測(cè)每個(gè)工件外形尺寸，判斷是否為目前程序設(shè)定的生產(chǎn)的工件的，如果不是則由氣缸將其推入異樣工件堆放架，以待后續(xù)處理。
3) 隧道式加熱爐
功能是將瓷坯加熱到一定溫度。加熱爐采用遠(yuǎn)紅外加熱管加熱，采用足夠長(zhǎng)的通道式結(jié)構(gòu)保證每個(gè)工件都有足夠的加熱時(shí)間，確保每個(gè)工件的出爐溫度能達(dá)到使用要求。同時(shí)加熱爐爐膛尺寸設(shè)計(jì)滿足所有品種工件的加熱需求。
4) 智能溫控系統(tǒng)
根據(jù)整條線對(duì)隧道爐出爐效率及出爐溫度的要求，智能提高或降低加熱功率以適應(yīng)不同的工件出爐效率。同時(shí)在工件出爐后的抓取位置安裝有溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每件工件在抓取時(shí)的溫度，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)溫度的對(duì)比后，將信號(hào)反饋給加熱爐，實(shí)時(shí)智能調(diào)節(jié)加熱爐功率，及能對(duì)把控產(chǎn)品的質(zhì)量，又能節(jié)能減排。
5) 智能傳輸線
傳輸線為適應(yīng)不同外形尺寸工件的傳輸及加熱需求，采用統(tǒng)一規(guī)格（160×160）的承載板，使得在更換工件種類時(shí)無(wú)需更換承載板，同時(shí)為了配合不同工件、不同產(chǎn)能的需求，傳輸線配置變頻器智能調(diào)速，確保與加熱爐、噴涂工位的時(shí)間匹配。
6) 視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)
由于工件承載板規(guī)格統(tǒng)一，加之人工上料的隨機(jī)性，以及在輸送過(guò)程中工件可能存在的滑移，在輸送線的抓取位置，配置視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)，智能判斷工件的抓取中心，將中心坐標(biāo)反饋給上料三坐標(biāo)機(jī)械手，以便對(duì)其準(zhǔn)確抓取。
2. 三坐標(biāo)上料機(jī)械手
其主要功能是各軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)將工件從加熱爐輸送線精確搬運(yùn)到噴涂六工位轉(zhuǎn)盤；其由直線模組、伺服電機(jī)、抓手、比例閥等構(gòu)成。
1) 抓手
a) 由抓手氣缸及手指構(gòu)成。為了不損傷噴涂表面，工件抓取方式采用脹內(nèi)孔方式；同時(shí)手指采用高摩擦系數(shù)材料，能有效減小抓取正壓力，從而能有效避免抓取中對(duì)工件表面的損傷。
b) 為適應(yīng)四十種工件的抓取，抓手氣缸采用長(zhǎng)行程氣缸，能在適應(yīng)工件內(nèi)徑為φ50.4~φ122.8mm的抓取，但是限于手指長(zhǎng)度的限制，除23、54mm兩種工件外，其余工件在換型后都不需要更換抓手。
2) 比例閥：為適應(yīng)不同工件不同重量的抓取，需要調(diào)節(jié)每種工件抓手手指的正壓力；通過(guò)比例閥調(diào)節(jié)抓手氣缸的輸入氣壓，調(diào)節(jié)抓手氣缸的輸出壓力，間接調(diào)整抓手手指的正壓力，從而全面適應(yīng)各種工件的抓取需求。
3) 三坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：采用三坐標(biāo)龍門結(jié)構(gòu)，由?？浦本€模組搭建，驅(qū)動(dòng)采用臺(tái)達(dá)伺服電機(jī)。同時(shí)滿足兩套瓷坯噴涂系統(tǒng)的上料工作。此結(jié)構(gòu)具有高速度，高定重復(fù)定位精度等特點(diǎn)，無(wú)論在工作效率、還是在上料精度上都能完全滿足瓷坯噴油系統(tǒng)的上下料工作。
4) 氣路系統(tǒng)：主要由兩聯(lián)件、調(diào)壓閥、電磁閥、比例閥、管路及快插結(jié)構(gòu)等構(gòu)成，主要為抓手氣缸提供動(dòng)力源及控制抓手氣缸的輸出壓力。
5) ?？颇＝M具有如下特點(diǎn)：
3. 噴釉系統(tǒng)
瓷坯噴涂系統(tǒng)主要完成瓷坯的噴釉工作，同時(shí)兼顧對(duì)噴涂工藝蓋板的清洗及干燥工作。其主要由三坐標(biāo)上料機(jī)械手、噴釉系統(tǒng)、三軸噴涂機(jī)構(gòu)、噴涂護(hù)罩及抽風(fēng)系統(tǒng)、六工位旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、工件轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、噴涂護(hù)罩、清洗系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)等幾大部分組成。
其總體工作流程簡(jiǎn)述如下：（六個(gè)工位每個(gè)工位依次完成a）——i)步驟）
a) 三坐標(biāo)上料機(jī)械手將瓷坯從瓷坯加熱輸送線上抓取到噴釉上料工位；
b) 六工位旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)整體轉(zhuǎn)動(dòng)60°，瓷坯轉(zhuǎn)動(dòng)到噴釉工位；
c) 噴涂護(hù)罩上的抽風(fēng)系統(tǒng)抽取相對(duì)密封空間中的懸浮物，同時(shí)三軸噴涂機(jī)構(gòu)帶動(dòng)噴槍，配合釉料供漿系統(tǒng)完成對(duì)瓷坯的噴釉工作；
d) 噴釉完成，六工位旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)整體轉(zhuǎn)動(dòng)60°，瓷坯轉(zhuǎn)動(dòng)到取料工位；
e) 三坐標(biāo)取料機(jī)械手將成品工件從取料工位抓取到出料輸送線上，供人工檢驗(yàn)；
f) 取料完成，六工位旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)整體轉(zhuǎn)動(dòng)60°，進(jìn)入清洗系統(tǒng)工位對(duì)其蓋板及護(hù)罩進(jìn)行清洗；
g) 清洗完成，六工位旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)整體轉(zhuǎn)動(dòng)60°，進(jìn)入干燥工位對(duì)其蓋板及護(hù)罩進(jìn)行干燥；
h) 六工位旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)整體轉(zhuǎn)動(dòng)60°，進(jìn)入待干工位等待其蓋板及護(hù)罩水分蒸發(fā)；
i) 回到a）步驟；
1) 三軸噴涂機(jī)構(gòu)
? 其主要由一個(gè)水平移動(dòng)軸、一個(gè)垂直移動(dòng)軸和一個(gè)噴槍旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成。其中移動(dòng)軸采用?？浦本€模組搭建、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸采用伺服電機(jī)+減速機(jī)實(shí)現(xiàn)，噴槍裝在旋轉(zhuǎn)軸末端。
? 功能是適應(yīng)不同工件、不同噴涂距離及動(dòng)作的要求；水平移動(dòng)軸是適應(yīng)不同工件、不同距離的噴涂要求；垂直移動(dòng)軸是適應(yīng)不同工件、不同高度的噴涂要求；噴槍旋轉(zhuǎn)軸是適應(yīng)不同工件凹凸面法向跟隨的噴涂要求。三軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，可以適應(yīng)全系列產(chǎn)品的噴涂需求。
2) 噴涂護(hù)罩及抽風(fēng)系統(tǒng)
? 噴涂護(hù)罩為噴槍提供一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境，避免外來(lái)物對(duì)噴涂工序的影響。
? 噴涂護(hù)罩采用鈑金件拼接而成，內(nèi)壁采用定制Teflon材料噴涂，可以為使用后定期清理提供便利，因?yàn)門eflon材料的不粘性很好，故在清理時(shí)，噴涂沉積物可以很快被清理掉。
3) 釉料供漿系統(tǒng)：主要由釉料專用自動(dòng)噴槍、釉料輸送泵、釉料桶、自動(dòng)清洗氣動(dòng)毛刷機(jī)等構(gòu)成。該系統(tǒng)配置有液位開關(guān)、穩(wěn)壓裝置、自動(dòng)清洗裝置等，為瓷坯的噴涂提供全自動(dòng)、安全可靠的釉料供漿系統(tǒng)。
4. 六工位旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)
其重要功能是將瓷坯噴涂流程中的上料、噴涂、取料、清洗、干燥和待干六個(gè)工位設(shè)置在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)上，形成環(huán)形流水線，每個(gè)工位的總工作時(shí)間一定，由噴涂工位時(shí)間確定。他們的并列同時(shí)運(yùn)行將大大提高噴涂效率，縮短工作時(shí)間；六工位旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要由分割器、轉(zhuǎn)盤、氣電滑環(huán)、工件轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、噴涂護(hù)罩等構(gòu)成。
1) 分割器：采用臺(tái)灣櫻田鑫桌面型六工位凸輪分割器，其具有高負(fù)載、高旋轉(zhuǎn)定位精度等特點(diǎn)。其主要功能是為六工旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)提供精確分度及動(dòng)力源。
2) 氣電滑環(huán)：主要功能是將信號(hào)線、動(dòng)力線及壓縮空氣輸送到六工位旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)上，為其上的工件旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、氣缸等提供動(dòng)力源。
3) 工件轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)
? 為了滿足噴涂工藝對(duì)工件轉(zhuǎn)動(dòng)的要求，我們每個(gè)工位設(shè)置獨(dú)立的工件旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。其旋轉(zhuǎn)速度可以根據(jù)噴涂工藝的需求動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。
? 其主要由步進(jìn)電機(jī)、同步帶、同步輪、氣缸、蓋板等構(gòu)成。
? 工件蓋板根據(jù)每種工件定制，為了便于更換，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用快速接口與動(dòng)力頭連接，使得蓋板在很短時(shí)間能完成快換；蓋板表面噴涂特氟龍涂層，方便在清理工位對(duì)其順利清洗。
? 為完全保證瓷坯內(nèi)部不會(huì)殘生釉漿噴霧的附著，在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)時(shí)采用瓷坯內(nèi)部供低壓壓縮空氣，確保在噴涂過(guò)程中完全不會(huì)有釉漿噴霧附著到瓷坯內(nèi)部。
注：此系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，蓋板的更換為人工完成，預(yù)計(jì)每套機(jī)構(gòu)兩蓋板更換時(shí)間為15s（我們具有相當(dāng)成熟的工裝快換接口設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，所以能保證在短時(shí)間內(nèi)完成更換），之所以沒(méi)選擇自動(dòng)蓋板更換，原因有兩點(diǎn)：
一是設(shè)備投入量大，成本高，不能保證完全無(wú)人工干預(yù)；估計(jì)上料機(jī)構(gòu)有三個(gè)移動(dòng)軸、一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸、一個(gè)抓手氣缸，而且工件旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在接口設(shè)計(jì)時(shí)，還需要?jiǎng)恿A緊裝置，加上蓋板庫(kù)的設(shè)計(jì)上也不能完全容納所有蓋板的型號(hào)，還需要人工干預(yù)，加之各個(gè)機(jī)構(gòu)的配合、檢測(cè)傳感器的配合，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，程序復(fù)雜，導(dǎo)致不可控因素增加后，設(shè)備性能的可靠性整體下降。而且設(shè)備各方面成本投入巨大，經(jīng)濟(jì)效益不好。
二是效率跟不上。由于蓋板的更換是由取蓋板、放蓋板、取新蓋板、裝新蓋板等四個(gè)綜合動(dòng)作構(gòu)成的，即使每個(gè)動(dòng)作能在2s內(nèi)完成，那么每套機(jī)構(gòu)兩個(gè)蓋板的更換時(shí)間為：2套×4動(dòng)作×2秒=16s，也可能在15s中內(nèi)完成更換；加之每個(gè)動(dòng)作也不可能在2s內(nèi)完成。所以效率不如人工。
綜合考慮后我們選擇了人工更換蓋板的設(shè)計(jì)，如貴公司強(qiáng)烈要求，我們可以完成自動(dòng)更換蓋板設(shè)計(jì)工作。
4) 噴涂護(hù)罩
? 這里的噴涂護(hù)罩是指跟隨每個(gè)工位旋轉(zhuǎn)的護(hù)罩，其主要功能：一是與噴槍護(hù)罩結(jié)合形成一個(gè)封閉空間，為噴釉工作提供一個(gè)封閉干凈的噴涂環(huán)境；二是控制噴涂過(guò)程中釉漿的飛濺；三是方便噴涂后對(duì)內(nèi)壁的清洗。
? 其內(nèi)采用鈑金件拼接而成，內(nèi)壁噴涂防粘性極好的Teflon材料，方便后續(xù)清洗工藝對(duì)其內(nèi)壁的清洗。
注：Teflon材料特性
1、不粘性：幾乎所有物質(zhì)都不與Teflon涂膜粘合，很薄的膜也顯示出很好的不粘附性能。
2、耐熱性：Teflon涂膜具有優(yōu)良的耐熱和耐低溫特性，短時(shí)間可耐高溫到300℃，一般在240℃~260℃之間可連續(xù)使用，具有顯著的熱穩(wěn)定性，它可以在冷凍溫度下工作而不脆化，在高溫下不融化。
3、滑動(dòng)性：Teflon涂膜有較低的摩擦系數(shù)。負(fù)載滑動(dòng)時(shí)摩擦系數(shù)產(chǎn)生變化，但數(shù)值僅在0.05-0.15之間。
4、抗?jié)裥裕篢eflon涂膜表面不沾水和油質(zhì)，生產(chǎn)操作時(shí)也不易沾溶液，如粘有少量污垢，簡(jiǎn)單擦拭即可清除。停機(jī)時(shí)間短，節(jié)省工時(shí)并能提高工作效率。
5、耐磨損性：在高負(fù)載下，具有優(yōu)良的耐磨性能。在一定的負(fù)載下，具備耐磨損和不粘附的雙重優(yōu)點(diǎn)。
6、耐腐蝕性：Teflon幾乎不受藥品侵蝕，能夠承受除了熔融的堿金屬，氟化介質(zhì)以及高于300℃氫氧化鈉之外的所有強(qiáng)酸（包括王水）、強(qiáng)氧化劑、還原劑和各種有機(jī)溶劑的作用，可以保護(hù)零件免于遭受任何種類的化學(xué)腐蝕。
5. 清洗系統(tǒng)
清洗系統(tǒng)主要由蓋板及護(hù)罩清洗機(jī)構(gòu)、水循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成。主要功能是完成對(duì)噴涂后蓋板及護(hù)罩的清洗工作。
1) 蓋板及護(hù)罩清洗機(jī)構(gòu)
由于其內(nèi)表面均噴涂有防粘性極好的Teflon材料，所以我們采用高壓噴淋系統(tǒng)對(duì)其全面清洗，對(duì)清洗要求高的蓋板進(jìn)行重點(diǎn)噴淋，確保其附著的釉漿全面沖走（實(shí)驗(yàn)表明，釉漿噴涂到特氟龍涂層后，能夠輕易用自來(lái)水沖掉，而且無(wú)殘留）。
對(duì)于蓋板上的可能存在的干燥釉漿頑固附著物，采用軟毛刷對(duì)其帶水旋轉(zhuǎn)刷除，而后軟毛刷推出，并用水沖洗。（實(shí)驗(yàn)同時(shí)表明，附著在表面干燥后釉漿，見(jiàn)水后能很快溶解并能輕易沖掉）
噴淋系統(tǒng)由高壓泵、高壓管路及控制系統(tǒng)構(gòu)成。
2) 水循環(huán)系統(tǒng)
由于每噴涂一個(gè)瓷坯就需要對(duì)蓋板及護(hù)罩進(jìn)行清洗，故實(shí)際使用過(guò)程中對(duì)水的消耗量巨大，本著節(jié)約水資源，我們請(qǐng)專業(yè)環(huán)保公司設(shè)計(jì)污水處理回收利用系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有4m3/小時(shí)的污水處理量，能有效保證清洗用水的自循環(huán)，理論上保證沖洗水的零浪費(fèi)；能滿足兩套噴涂設(shè)備的污水的處理，同時(shí)能24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。
6. 干燥系統(tǒng)
1) 蓋板及護(hù)罩干燥機(jī)構(gòu)
對(duì)清洗完成的后的蓋板及護(hù)罩，采用高溫壓縮空氣對(duì)其全面加熱以保證清洗后水分的全面蒸發(fā)。其結(jié)構(gòu)采用多噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以保證對(duì)蓋板及護(hù)罩的全面干燥。
2) 熱空氣供給系統(tǒng)
其主要功能是加熱壓縮空氣，為干燥蓋板及護(hù)罩提供高溫壓縮空氣。其由專業(yè)熱交換廠家設(shè)計(jì)制造。能滿足兩套噴涂設(shè)備干燥壓縮空氣的供給。
7. 三坐標(biāo)取料機(jī)械手
其主要功能是各軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)將工件從六工位旋轉(zhuǎn)盤精確搬運(yùn)到出料輸送線；其由直線模組、伺服電機(jī)、抓手、比例閥等構(gòu)成。
1) 抓手
a) 由抓手氣缸及手指構(gòu)成。為了不損傷噴涂表面，工件抓取方式采用脹內(nèi)孔方式；同時(shí)手指采用高摩擦系數(shù)材料，能有效減小抓取正壓力，從而能有效避免抓取中對(duì)工件表面的損傷。
b) 為適應(yīng)四十種工件的抓取，抓手氣缸采用長(zhǎng)行程氣缸，能在適應(yīng)工件內(nèi)徑為φ50.4~φ122.8mm的抓取，但是限于手指長(zhǎng)度的限制，除23、54mm兩種工件外，其余工件在換型后都不需要更換抓手。
2) 比例閥：為適應(yīng)不同工件不同重量的抓取，需要調(diào)節(jié)每種工件抓手手指的正壓力；通過(guò)比例閥調(diào)節(jié)抓手氣缸的輸入氣壓，調(diào)節(jié)抓手氣缸的輸出壓力，間接調(diào)整抓手手指的正壓力，從而全面適應(yīng)各種工件的抓取需求。
3) 三坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：采用三坐標(biāo)龍門結(jié)構(gòu)，由?？浦本€模組搭建，驅(qū)動(dòng)采用臺(tái)大伺服電機(jī)。同時(shí)滿足兩套瓷坯噴涂系統(tǒng)的上料工作。此結(jié)構(gòu)具有高速度，高定重復(fù)定位精度等特點(diǎn)，無(wú)論在工作效率、還是在上料精度上都能完全滿足瓷坯噴油系統(tǒng)的上下料工作。
4) 氣路系統(tǒng)：主要由兩聯(lián)件、調(diào)壓閥、電磁閥、比例閥、管路及快插結(jié)構(gòu)等構(gòu)成，主要為抓手氣缸提供動(dòng)力源及控制抓手氣缸的輸出壓力。
8. 出料輸送線
出料輸送線其主要功能是將三坐標(biāo)取料機(jī)械手取下來(lái)的工件輸送到人工卸料檢測(cè)位，以便人工取件檢測(cè)。其主要由減速電機(jī)、傳輸帶、帶輪及鋁型材框架等構(gòu)成。其總體設(shè)有調(diào)速功能，能滿足不同工件、不同出料速的需求。參考圖片如下：
9. 安全防護(hù)系統(tǒng)
防護(hù)圍欄由型材搭建，輔以安全光幕，將所有運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)布置于內(nèi)，可以為上下料操作員及其他相關(guān)人員提供一個(gè)安全可靠的工作環(huán)境。防護(hù)圍欄與整套控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，在設(shè)備正常工作時(shí)，假如有人員闖入，將立即停止所有設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，確保人員安全。
三、 工藝過(guò)程簡(jiǎn)述
1. 瓷坯噴釉流程如下:
1) 人工將瓷坯碼放到加熱爐輸送線；
2) 輸送線將瓷坯送至檢測(cè)工位；
3) 檢測(cè)工位判斷是否為設(shè)定工件，如果不是則將瓷坯推出加熱爐輸送線，送入檢出工件堆放區(qū)，如果是則加熱爐輸送線繼續(xù)前進(jìn)；
4) 加熱爐輸送線將瓷坯送入隧道式加熱爐；
5) 加熱爐輸送線帶動(dòng)瓷坯運(yùn)動(dòng)的同時(shí)隧道式加熱爐對(duì)瓷坯加熱；
6) 加熱爐輸送線將瓷坯輸送到上料抓取位，同時(shí)溫度傳感器判斷其溫度是否合格，如果合格，則等待中心判斷和抓取機(jī)構(gòu)抓取。如果不合格則由輸送線將其帶回人工上料工位；
7) 視覺(jué)傳感器在抓取工位判斷瓷坯中心；
8) 三坐標(biāo)上料機(jī)械手通過(guò)氣動(dòng)抓手將瓷坯抓取到噴涂上料工位；
9) 噴涂六工位分度機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)60°，瓷坯進(jìn)入噴釉工位；
10) 三軸噴涂機(jī)構(gòu)帶動(dòng)噴槍對(duì)瓷坯噴釉；
11) 噴涂六工位分度機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)60°，瓷坯進(jìn)入取料工位；
a) 六工位分度機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)60°，進(jìn)入清洗工位清洗蓋板和護(hù)罩；
b) 六工位分度機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)60°，進(jìn)入干燥工位干燥蓋板和護(hù)罩；
c) 六工位分度機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)60°，進(jìn)入待干工位等待蓋板和護(hù)罩的干燥；
d) 六工位分度機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)60°，回到噴涂上料工位及步驟8）；
12) 三坐標(biāo)取料機(jī)械手將噴涂完成的瓷坯抓取到檢測(cè)輸送線；
13) 檢測(cè)輸送線將噴釉瓷坯送至人工檢測(cè)工位；
14) 人工檢測(cè)工位對(duì)噴釉瓷坯質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)判斷并碼放；
2. 節(jié)拍
關(guān)鍵步驟耗時(shí)如下：
1) 由于表可以看出耗時(shí)在噴涂時(shí)間；
2) 由于六工位旋轉(zhuǎn)耗時(shí)與噴涂耗時(shí)是串聯(lián)進(jìn)行，所以單件生產(chǎn)的總時(shí)間為20~24s；
3) 生產(chǎn)線單噴涂工位產(chǎn)能為1500~1800件/10小時(shí)；
4) 生產(chǎn)線雙噴涂工位產(chǎn)能為3000~3600件/10小時(shí)；
四、 關(guān)鍵問(wèn)題詳述
通過(guò)幾次與貴公司溝通，針對(duì)貴公司比較關(guān)心的幾個(gè)問(wèn)題做詳細(xì)介紹。
1. 生產(chǎn)線人員配置
1) 上料人員：1人；（兼顧產(chǎn)品切換時(shí)、對(duì)1號(hào)噴涂工位蓋板的更換）
2) 檢驗(yàn)人員：1人；（兼顧產(chǎn)品切換時(shí)、對(duì)2號(hào)噴涂工位蓋板的更換）
3) 生產(chǎn)線總使用人數(shù)：2人；
2. 自動(dòng)生產(chǎn)線運(yùn)作與控制
自動(dòng)線的運(yùn)作與控制主要用于保證線內(nèi)的加熱爐、工件傳送系統(tǒng)、工件抓取系統(tǒng)、供漿系統(tǒng)、噴涂系統(tǒng)、工件旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及輔助設(shè)備等按照規(guī)定的工作循環(huán)和聯(lián)鎖要求正常工作，并設(shè)有故障尋檢裝置和信號(hào)裝置。為適應(yīng)自動(dòng)線的調(diào)試和正常運(yùn)行的要求，控制系統(tǒng)有三種工作狀態(tài)：調(diào)整、半自動(dòng)和自動(dòng)。在調(diào)整狀態(tài)時(shí)可手動(dòng)操作和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備或系統(tǒng)的各個(gè)動(dòng)作；在半自動(dòng)狀態(tài)時(shí)可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備的單循環(huán)工作；在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)自動(dòng)線能連續(xù)工作。
自動(dòng)生產(chǎn)線的每個(gè)部分都是獨(dú)立運(yùn)作的，而又相互關(guān)聯(lián)的，每個(gè)部分或者動(dòng)作的實(shí)施都需要得到前面或相關(guān)位置的信號(hào)確認(rèn)；
比如說(shuō)在開始的上料工位就有檢測(cè)傳感器，確認(rèn)工件是否存在、是否正確、是否為目前程序設(shè)定的品種、如果都沒(méi)有問(wèn)題，生產(chǎn)線才會(huì)動(dòng)作，才會(huì)將瓷坯傳輸?shù)郊訜釥t加熱；如果有問(wèn)題，通過(guò)搬運(yùn)機(jī)構(gòu)將推出輸送線，等待處理，確保生產(chǎn)線的連續(xù)運(yùn)行。
再如隧道式加熱爐就只完成瓷坯的加熱工作，溫度傳感器就只檢測(cè)瓷坯的出爐溫度，他們都是獨(dú)立運(yùn)作的；但是如果溫度傳感器檢測(cè)到的瓷坯溫度接近設(shè)置較低值，那么其信號(hào)將反饋給隧道式加熱爐，隧道式加熱爐接收到信號(hào)后，自動(dòng)提高加熱功率，提高出爐瓷坯的溫度，所以他們又是相互關(guān)聯(lián)相互影響的；
瓷坯噴釉工藝對(duì)瓷坯出爐溫度、瓷坯旋轉(zhuǎn)速度、噴槍與瓷坯的距離、噴槍的移動(dòng)速度、噴槍噴涂次數(shù)、噴槍與瓷坯波紋表面的法向跟隨（噴槍出釉軸線與瓷坯表面垂直）、噴槍出釉速度、蓋板的潔凈度等要求都由生產(chǎn)線中的設(shè)備或系統(tǒng)予以保證，各設(shè)備或系統(tǒng)環(huán)環(huán)相扣相互協(xié)作共同確保生產(chǎn)線的連續(xù)、有序、高效、可靠的運(yùn)行，確保高質(zhì)量噴釉瓷坯穩(wěn)定、可靠、連續(xù)的產(chǎn)出。
3. 上下料抓手
同一品種瓷坯在噴涂前后上卸料，使用的是同一種抓手；不同瓷坯尺寸使用的抓手不一，所以在生產(chǎn)線更換瓷坯品種的同時(shí)需要更換抓手；鑒于提供的瓷坯品種達(dá)四十種之多，為了提高整條自動(dòng)生產(chǎn)線的換型效率，采用通用型抓手適應(yīng)全系列瓷坯品種，真正做到瓷坯更換，抓手不換，杜絕人工干預(yù)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，四十種瓷坯的內(nèi)徑為φ50.4~φ122.8mm，故選取行程為80mm的抓手氣缸，其收縮后抓手外徑小于φ50.4、伸長(zhǎng)后抓手外徑大于φ122.8；每次抓取工件前，抓手都收縮到較小，在抓取過(guò)程中，自動(dòng)伸長(zhǎng)適應(yīng)瓷坯的內(nèi)徑，無(wú)需調(diào)節(jié)抓手氣缸的伸出長(zhǎng)度；但是限于安裝于抓手氣缸上手指長(zhǎng)度的限制，除23、54mm兩種工件外，其余瓷坯在換型后都不需要更換抓手。
由于每種瓷坯的質(zhì)量不一，所需要的抓取力也不一樣，所以需要控制抓手氣缸的輸出壓力；抓手氣缸的動(dòng)力來(lái)源為壓縮空氣，輸出力的大小由壓縮空氣的壓力決定，故采電氣比例閥調(diào)節(jié)輸入抓手氣缸壓縮空氣的壓力即可。程序控制方面，每一種瓷坯對(duì)應(yīng)一種壓縮空氣壓力，每種壓縮空氣壓力對(duì)應(yīng)一種電氣比例閥輸入信號(hào)；也就是說(shuō)，切換到任意一種瓷坯后，程序都會(huì)調(diào)入與之對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，無(wú)需人工干預(yù)。
4. 蓋板清洗與更換
設(shè)計(jì)理念
鑒于目前瓷坯噴涂工藝對(duì)蓋板的要求，每一個(gè)瓷坯的噴涂需要使用兩個(gè)蓋板，而且需要蓋板潔凈，故在每次噴涂完成后需要對(duì)蓋板進(jìn)行清洗，以便重復(fù)利用；鑒于超聲波清洗技術(shù)要求蓋板必須脫離設(shè)備主體，所以蓋板的數(shù)量極其多，不便于自動(dòng)化生產(chǎn)的設(shè)計(jì)，加之四十種規(guī)格的瓷殼，使得蓋板總數(shù)量極其龐大，而且儲(chǔ)存不便；而且在噴涂換型時(shí)，如果采用人工更換蓋板，可以想象工作量之大，費(fèi)時(shí)、費(fèi)事兒，也影響效率；如果采用全自動(dòng)設(shè)備進(jìn)行蓋板更換，有幾大弊端：一是設(shè)備投入量大，蓋板的庫(kù)容量要求高；二是蓋板更換時(shí)間長(zhǎng)，由于蓋板數(shù)量大，需要對(duì)蓋板進(jìn)行一一更換后，方能進(jìn)行另一種瓷坯的噴涂；三是配合進(jìn)行蓋板裝卸的機(jī)械手增多，導(dǎo)致生產(chǎn)線整體預(yù)算增加，而且可靠性急劇下降。
由于超聲波清洗有諸多不便，所以我們采用全新的設(shè)計(jì)理念，將蓋板固定在設(shè)備上，噴涂完成后，立馬對(duì)蓋板進(jìn)行在線清洗和干燥，然后重復(fù)裝載瓷坯噴涂，使得每種工件的蓋板數(shù)量減少到12件，即便于儲(chǔ)存，也便于更換，整體上也縮小了自動(dòng)生產(chǎn)線的占地面積（去除了超聲波清洗設(shè)備的占地），同時(shí)減少了整體生產(chǎn)線的設(shè)備投入，增加了生產(chǎn)線的可靠性。為配合全新設(shè)計(jì)理念是實(shí)施，采用Teflon噴涂工藝，使得蓋板及護(hù)罩內(nèi)部非常易于清洗。示意圖如下：
蓋板清洗
由于瓷坯噴釉對(duì)蓋板的潔凈度要求高，故蓋板在每次使用后必須清洗，為了便于清洗，在其內(nèi)表面噴涂有防粘性極好的Teflon材料；實(shí)驗(yàn)表明，釉漿噴涂在具有Teflon涂層的表面時(shí)，不會(huì)成片附著，而是一團(tuán)一團(tuán)的（由于Teflon材料的疏水性好所致）；下圖是噴涂后釉漿干燥固化的結(jié)果。
同時(shí)實(shí)驗(yàn)也表面，在釉漿噴涂到特氟龍涂層后，不干的情況下，用自來(lái)水就能輕易沖掉，而且無(wú)殘留（這點(diǎn)，貴公司羅工親自陪同實(shí)驗(yàn)，可以證實(shí)）；所以我們采用高壓噴淋系統(tǒng)對(duì)其全面清洗，對(duì)清洗要求高的蓋板進(jìn)行重點(diǎn)噴淋，確保其附著的釉漿全面沖走。
對(duì)于極端情況下，蓋板在噴涂過(guò)程中會(huì)粘上釉漿，同時(shí)一百多度的瓷坯對(duì)其加熱后釉漿干燥固化物（如上圖所示），采用軟毛刷對(duì)其帶水沖洗旋轉(zhuǎn)刷除，而后軟毛刷退出，并用繼續(xù)用水沖洗，確保無(wú)任何殘留。實(shí)驗(yàn)同時(shí)表明，附著在表面干燥后釉漿，見(jiàn)水稍加外力后能很快脫離并能輕易沖掉。鑒于目前的設(shè)計(jì)和使用狀況，不會(huì)產(chǎn)生這種極端情況，故此段話是應(yīng)對(duì)項(xiàng)目具體實(shí)施后出現(xiàn)極端情況的解決方案。
蓋板更換
鑒于方案設(shè)計(jì)中使用的蓋板數(shù)量的相對(duì)較少，加之自動(dòng)更換蓋板設(shè)備眾多，而且效率不如人工，故蓋板的更換采用人工完成，預(yù)計(jì)每工位兩蓋板更換時(shí)間為15s；我們具有相當(dāng)成熟的工裝快換接口設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本人也具有相當(dāng)多的快速接口設(shè)計(jì)案列，所以能保證在短時(shí)間內(nèi)完成蓋板更換；之所以沒(méi)選擇自動(dòng)蓋板更換，主要原因有兩點(diǎn)：
一是設(shè)備投入量大，成本高，而且不能保證完全無(wú)人工干預(yù)；設(shè)計(jì)上，蓋板取放料機(jī)構(gòu)有三個(gè)移動(dòng)軸、一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸、一個(gè)抓手氣缸；為配合瓷坯選的旋轉(zhuǎn)，以及蓋板需要牢固在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，所以在接口設(shè)計(jì)時(shí)，還需要?jiǎng)恿A緊機(jī)構(gòu)；加上蓋板庫(kù)的設(shè)計(jì)上也不能完全容納所有蓋板的型號(hào)，還需要人工干預(yù)，加之各機(jī)構(gòu)的配合、檢測(cè)傳感器的配合，程序的邏輯控制，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜，程序復(fù)雜，導(dǎo)致不可控因素增加后，設(shè)備性能的可靠性整體下降，而且設(shè)備占地面積也不可低估；各方面成本投入巨大，經(jīng)濟(jì)效益不好，所以放棄蓋板的自動(dòng)更換。
二是效率跟不如人工。由于蓋板的更換是由取蓋板、放蓋板、取新蓋板、裝新蓋板等四個(gè)綜合動(dòng)作構(gòu)成的，即使每個(gè)動(dòng)作能在2s內(nèi)完成，那么每個(gè)工位中兩個(gè)蓋板的更換時(shí)間為：2套×4動(dòng)作×2秒=16s，也可能在15s中內(nèi)完成更換；加之每個(gè)綜合動(dòng)作也不可能在2s內(nèi)完成，原因是每個(gè)綜合動(dòng)作是由三個(gè)移動(dòng)軸+一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸+抓取氣缸構(gòu)成的，這里每個(gè)東動(dòng)作的時(shí)間至少1s，所以不可能在2秒內(nèi)完成。故自動(dòng)換蓋板的效率不如人工，放棄蓋板的自動(dòng)跟換。
綜合考慮后，蓋板的更換方式選擇人工更換，如貴公司覺(jué)得有必要，我們?cè)僮h。
5. 供漿噴釉系統(tǒng)
供漿
采用帶液位計(jì)和氣動(dòng)攪拌的不銹鋼釉料桶，功能上可以發(fā)出低液位報(bào)警，提示操作員加釉漿，避免噴涂過(guò)程中釉料的中斷，同時(shí)氣動(dòng)攪拌，可以使釉料使用保持均勻，避免長(zhǎng)期放置后釉料的沉積。
采用進(jìn)口釉料輸送泵，此泵帶有穩(wěn)壓系統(tǒng)，確保噴槍出釉壓力使用保持一致，從而確保瓷坯的噴涂質(zhì)量。
采用釉料專用自動(dòng)噴槍，可以遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)噴槍參數(shù)；并配氣動(dòng)毛刷機(jī)，噴涂完成后，對(duì)噴嘴進(jìn)行清洗，避免噴嘴堵塞。
噴涂
由于瓷坯噴涂工藝對(duì)噴槍與瓷坯表面的距離、噴槍垂直移動(dòng)的速度及高度、噴槍出料軸線與瓷坯表面的法向跟隨有要求，采用一個(gè)水平移動(dòng)軸、一個(gè)垂直移動(dòng)軸、一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，實(shí)現(xiàn)噴槍的所有動(dòng)作；鑒于每種瓷坯的參數(shù)不同，程序設(shè)置上將每一種瓷坯、噴槍動(dòng)作的程序打包，在切換不同品種時(shí)，自動(dòng)調(diào)取對(duì)應(yīng)的移動(dòng)程序，避免人為調(diào)節(jié)。
6. 水處理及循環(huán)系統(tǒng)
主選方案（為報(bào)價(jià)方案）
由于每件瓷坯的噴涂都涉及到蓋板的清洗，所以清洗工位對(duì)水的需求量巨大。設(shè)定每次清洗量用水5L，根據(jù)目前設(shè)計(jì)的產(chǎn)能3600件/10小時(shí)，則每小時(shí)的用水=3600件÷10小時(shí)×5升=1800升，而且沖洗后的污水無(wú)法直接排放，故設(shè)計(jì)成套污水處理設(shè)備，使得污水處理能力能與沖洗用水匹配，即能解決污水排放的問(wèn)題，又能節(jié)約用水，還能直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
該方案通過(guò)成套、成熟化的污水處理方式能絕對(duì)保證污水的處理效果，使得處理后清水達(dá)到或超過(guò)蓋板的清洗要求的水質(zhì)?？傮w處理工藝如下：
1.污水過(guò)來(lái)后進(jìn)入柵格，設(shè)置目的：用以去除污水中可能存在的軟性纏繞物、較大固顆粒雜物及漂浮物，從而保護(hù)后續(xù)工作水泵使用壽命并降低系統(tǒng)處理工作負(fù)荷。
2.經(jīng)過(guò)柵格后的污水進(jìn)入沉淀池。
3.在沉淀池里面加入絮凝劑，加速污水中釉漿成分及顆粒物的沉淀。
4.經(jīng)沉淀后的污水通過(guò)MBR膜處理剩余的懸浮和凈化水質(zhì)，理論上能到達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
污水處理設(shè)備總體設(shè)計(jì)處理能力大于3m3/小時(shí)，設(shè)備總體功耗在3kW左右。根據(jù)目前6.8元/噸的工業(yè)用水價(jià)格及2元/度的工業(yè)用電，每小時(shí)的經(jīng)濟(jì)效益=6.8×1.8噸-2元×3kW=6.24元。
根據(jù)目前貴公司瓷坯的噴涂工藝，無(wú)能選擇哪種自動(dòng)化生產(chǎn)線，不可避免的產(chǎn)生釉漿污水，而且即使采用目前手工噴涂的方式也會(huì)有釉漿污水產(chǎn)生，所以污水處理問(wèn)題應(yīng)該是公司層面解決的問(wèn)題。
目前我們選擇的成套污水處理公司是集科研、生產(chǎn)和服務(wù)于一體的高科技環(huán)保企業(yè)。公司以其雄厚的技術(shù)力量、精良的加工設(shè)備、專業(yè)的職業(yè)水準(zhǔn)，致力于環(huán)保技術(shù)、新型產(chǎn)品研究開發(fā)、生產(chǎn)制造；而且有著多年各種污水的處理經(jīng)驗(yàn)。
備選方案
針對(duì)貴公司提出的主選方案可能無(wú)法解決污水處理的問(wèn)題，我們有備選方案。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表面，釉漿與水的混合物，在靜止沉淀24小時(shí)候，水中的釉漿成分會(huì)完全沉淀。我們采用多級(jí)沉淀池的方式解決污水處理的問(wèn)題。
每件瓷坯噴涂完成后的沖洗設(shè)定用水量為5L，每天生產(chǎn)時(shí)間為20小時(shí)，根據(jù)設(shè)備的產(chǎn)量3600件/10小時(shí)，則總用水量=3600件÷10小時(shí)×20小時(shí)×5升=36000L。設(shè)計(jì)容量為50000L沉淀池，外形尺寸為2米×10米×7.5米、占地面積為20平米的三層沉淀池，其中兩層用于交替用于污水的沉淀，另外一層用于儲(chǔ)存沉淀后的清水，這樣就可保證污水的長(zhǎng)期循環(huán)使用。示意圖如下：
預(yù)研方案
經(jīng)調(diào)查，有廠家做個(gè)試驗(yàn)，能解決水與1~2μm顆粒物混合懸浮物的處理分離工作，該設(shè)備為一體式除泥器，具有占地小，處理能力大等特點(diǎn)，完全能滿足此方案的污水處理量。
川公網(wǎng)安備51012202001782