摘 要 简要介绍了现有的陶瓷生产线的工艺流程，以及机械手打包线中由于采用气动阀控制吸盘导致瓷砖在放置过程中冲击力大、不平稳的问题，其主要原因在于气动阀放气时产生的瞬间冲击力。为解决此问题，我们设计了一种可提高吸放平稳性的气道辅助装置，将该装置安装在机械手吸盘气路上，在保持持续吸气的同时，通过气缸控制气路的开合可实现对瓷砖的吸放，闭合时实现对瓷砖的吸取，打开时可释放气管内的负压，实现被吸取陶瓷的自然释放，解决了传统气动阀控制时气流产生的瞬间冲击力问题，提高了瓷砖放置平稳性。生产实践表明，该方法能有效减少对瓷砖的破坏，进而提高了企业的效率。
关键词 机械手 陶瓷 平稳 气动
大面积陶瓷如超薄大面积陶瓷，由于超薄瓷砖的优点是其生产相同面积的瓷砖要比常规规格的瓷砖节约原料一半左右，生产消耗的电能也相应减少25%～30%，且可减少废料和污染排放[1～3]。但是超薄瓷砖很脆弱，不同于传统的常规瓷砖，其在打包装卸过程中很容易受到冲击而破损。目前常用的大面积陶瓷打包线是采用真空吸盘并结合机械手，将陶瓷砖从生产线上吸取并码垛然后进入通过纸箱包装的工序[4]。现有常规的陶瓷码垛设备中吸取陶瓷所用的真空泵都采用的是气动换向阀控制， 而气动换向阀控制会产生气路的瞬间冲击力[5～6]。在卸砖或码垛过程中这种冲击力会导致瓷砖在放置过程中的产生硬性碰撞，对于常规尺寸瓷砖而言，由于其强度足，放置过程中通过控制机械手的高度可减少或避免对瓷砖的破坏，对于大面积或超薄陶瓷砖而言，很容易出现破损，断裂的情况。虽然采用技术更加先进的进口设备或通过设备升级可解决该问题，但提高了设备成本，而且其维护费用高，因此，如何在现有设备的基础上加以改进，通过控制吸盘的气流提高机械手放置的平稳性变的实际而又有必要，针对这个问题，我们设计了一种气道辅助装置。
1 结构设计
由于电磁气动阀将瓷砖放置在打包输送线或码垛台时，电磁阀的换向将真空抽气改为快速放气，进而导致瓷砖从强力吸附状态变换为推力状态。其根本原因在于气流的剧烈变化而导致其平稳性降低，为解决此问题，我们从气流控制方面研究，采用取消换向阀的结构，由气缸控制气路内的气压大小，在保持持续吸气的同时通过控制气流的气压来控制吸盘对瓷砖吸附力，实现在瓷砖放置平稳功能，避免使用换向阀产生的冲击力破坏瓷砖。针对以上的研究，我们有针对性的设计了稳定的气道辅助装置。该装置能在保持气流持续吸气的同时，通过在原有气路上增加进气通道，达到降低吸附气压功能，依靠陶瓷本身的重力以及吸附力实现将瓷砖平稳降落在输送带上，该装置有效的降低了瓷砖的破损率，其结构设计图如图1所示。
1-进风管接口 2-进风管 3-箱体 4-前支架 5-前气缸 6-前风盖 7-后支架 8-后气缸 9-后风盖 10-吸风管 11-吸风管接口
图1 气道辅助装置结构示意简图
该装置的原理是：为了达到控制瓷砖放置的平稳性。将该装置安装在风机气路上，进风管和吸风管分别与气管连接，在机械手吸取瓷砖时保持前风盖和后风盖的关闭状态，其前后两端的气流相同，如图1中的虚线箭头所示。当机械手需要卸砖瓷时，前气缸和后气缸分别将前风盖和后风盖向上抬起，气管内的气流路径发生改变，其箱体内的内压得到了释放，其示意图如图2所示，大部分气流从箱体上方的两个开口处进入，进风管处的内压减小，瓷砖在重力以及进风管处部分吸附力作用下平稳释放在打包输送线上，该结构相对传统的气流省去了换向阀，在持续吸附瓷砖的同时，通过在气路上设计可以开合的通道口，达到气流分流的功能，进而控制对瓷砖的吸附力，实现机械手卸载时的平稳放置功能，避免了硬性冲击，减少了产品在包装线上的废品率。另外该装置结构简单，设备的维护成本低，其打开前风盖和后风盖后该装置气路结构示意图如图2所示，其中虚线箭头表示气流方向。
图2 气道辅助装置打开时箱体内气路示意简图
由图2可知，当机械手将瓷砖运到打包线上的固定位置时，气缸将前风盖和后风盖打开后，在吸风管吸力的作用下，气体大部分从箱体上方吸入，这样进风管处的吸力将大大减少，瓷砖在自身重力作用下放置完成卸载任务，保持打开状态，机械手将吸盘移动至生产线上的瓷砖后，关闭前风盖和后风盖，增大吸风管的吸力，实现瓷砖的吸附功能，在整个过程中，机械手的气流是持续保持相同方向，并没有采用换向阀，仅依靠控制吸风管的吸力实现瓷砖的装卸功能。
2 结语
针对现有的瓷砖装卸设备中在放置瓷砖时存在冲击力问题进行了深入的分析，其主要原因是换向阀导致气流的急剧变化。为解决此问题，笔者提出并设计了这种无换向阀新的结构，并给出了具体的结构设计方案，将该装置安装在机械手吸盘气路上能在一定程度上解决瓷砖放置时的平稳性问题。经过实际运行我们发现该结构能增加瓷砖放置打包线过程中的平稳性，同时该装置不仅局限于大面积瓷砖，对于其他行业的码垛或装卸过程都具有一定的参考应用价值，能有效降低产品的废品率，提高企业的生产效率。
参考文献
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