瓷坯噴釉自動化生產(chǎn)線
1. 項目概述
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系統(tǒng)、三坐標上料機械手、瓷坯噴涂系統(tǒng)、六工位旋轉系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、三坐標取料機械手、出料輸送線、人工檢驗工位及安全防護系統(tǒng)等構成。主要工作流程：人工完成瓷坯的上料、智能檢測系統(tǒng)完成工件的辨識、而后進入隧道加熱、出爐后智能識別溫度及瓷坯中心、通過三坐標上料機械手完成工件的抓取及噴釉上料工作、由兩坐標移動機構+一旋轉軸控制噴槍的位置和姿態(tài)完成工件的噴釉、通過三坐標取料機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工位、由人工完成工件的檢驗。此生產(chǎn)線具有高效率、高自動化、高智能化等優(yōu)點，能有效提高瓷坯噴涂的產(chǎn)能及噴涂質量。
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：陶瓷體
注：需甲方確認工件軸線垂直地面放置，不會對噴涂產(chǎn)生任何影響。
3. 設備布置圖及配置清單
1) 二維布局圖（示意）
瓷坯噴釉自動化生產(chǎn)總體布置圖
2) 主要設備清單
二、 系統(tǒng)功能及設備功能簡述
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系統(tǒng)、三坐標上料機械手、瓷坯噴涂系統(tǒng)、六工位旋轉系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、三坐標取料機械手、出料輸送線、人工檢驗工位及安全防護系統(tǒng)等構成。主要工作流程：人工完成瓷坯的上料、智能檢測系統(tǒng)完成工件的辨識、而后進入隧道加熱、出爐后智能識別溫度及瓷坯中心、通過三坐標上料機械手完成工件的抓取及噴釉上料工作、由兩坐標移動機構+一旋轉軸控制噴槍的位置和姿態(tài)完成工件的噴釉、通過三坐標取料機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工位、由人工完成工件的檢驗。此生產(chǎn)線具有高效率、高自動化、高智能化等優(yōu)點，能有效提高瓷坯噴涂的產(chǎn)能及噴涂質量。具體設備功能及簡述如下：
1. 瓷坯加熱檢測系統(tǒng)
此系統(tǒng)主要完成工件的上料、檢測、加熱及輔助的溫度檢測、中心檢測工作，總體確保進料工件準確無誤，出料工件加溫到位；主要由上料工位、工件智能檢測系統(tǒng)、隧道式加熱爐、智能溫控系統(tǒng)、智能傳輸線、視覺識別系統(tǒng)等構成；各部分相互配合，為上料抓手提供工件的準確抓取中和高度，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成，由大約15個流動料位組成；主要功能是為人工手動上料提供操作空間。
2) 工件智能檢測系統(tǒng)
主要由檢測開關、氣缸、光幕、光幕運動機構及異樣工件堆放架等構成；主要功能：一是通過檢測開關反饋信號，為上料人員發(fā)出上料警示；二是通過光幕及光幕運動機構，檢測每個工件外形尺寸，判斷是否為目前程序設定的生產(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。加熱爐采用遠紅外加熱管加熱，采用足夠長的通道式結構保證每個工件都有足夠的加熱時間，確保每個工件的出爐溫度能達到使用要求。同時加熱爐爐膛尺寸設計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不同的工件出爐效率。同時在工件出爐后的抓取位置安裝有溫度傳感器，實時監(jiān)測每件工件在抓取時的溫度，通過與標準溫度的對比后，將信號反饋給加熱爐，實時智能調節(jié)加熱爐功率，及能對把控產(chǎn)品的質量，又能節(jié)能減排。
5) 智能傳輸線
傳輸線為適應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無需更換承載板，同時為了配合不同工件、不同產(chǎn)能的需求，傳輸線配置變頻器智能調速，確保與加熱爐、噴涂工位的時間匹配。
6) 視覺識別系統(tǒng)
由于工件承載板規(guī)格統(tǒng)一，加之人工上料的隨機性，以及在輸送過程中工件可能存在的滑移，在輸送線的抓取位置，配置視覺識別系統(tǒng)，智能判斷工件的抓取中心，將中心坐標反饋給上料三坐標機械手，以便對其準確抓取。
2. 三坐標上料機械手
其主要功能是各軸協(xié)調運動將工件從加熱爐輸送線精確搬運到噴涂六工位轉盤；其由直線模組、伺服電機、抓手、比例閥等構成。
1) 抓手
a) 由抓手氣缸及手指構成。為了不損傷噴涂表面，工件抓取方式采用脹內孔方式；同時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工件表面的損傷。
b) 為適應四十種工件的抓取，抓手氣缸采用長行程氣缸，能在適應工件內徑為φ50.4~φ122.8mm的抓取，但是限于手指長度的限制，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：為適應不同工件不同重量的抓取，需要調節(jié)每種工件抓手手指的正壓力；通過比例閥調節(jié)抓手氣缸的輸入氣壓，調節(jié)抓手氣缸的輸出壓力，間接調整抓手手指的正壓力，從而全面適應各種工件的抓取需求。
3) 三坐標運動機構：采用三坐標龍門結構，由?？浦本€模組搭建，驅動采用臺達伺服電機。同時滿足兩套瓷坯噴涂系統(tǒng)的上料工作。此結構具有高速度，高定重復定位精度等特點，無論在工作效率、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、調壓閥、電磁閥、比例閥、管路及快插結構等構成，主要為抓手氣缸提供動力源及控制抓手氣缸的輸出壓力。
5) ?？颇＝M具有如下特點：
3. 噴釉系統(tǒng)
瓷坯噴涂系統(tǒng)主要完成瓷坯的噴釉工作，同時兼顧對噴涂工藝蓋板的清洗及干燥工作。其主要由三坐標上料機械手、噴釉系統(tǒng)、三軸噴涂機構、噴涂護罩及抽風系統(tǒng)、六工位旋轉系統(tǒng)、工件轉動機構、噴涂護罩、清洗系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)等幾大部分組成。
其總體工作流程簡述如下：（六個工位每個工位依次完成a）——i)步驟）
a) 三坐標上料機械手將瓷坯從瓷坯加熱輸送線上抓取到噴釉上料工位；
b) 六工位旋轉系統(tǒng)整體轉動60°，瓷坯轉動到噴釉工位；
c) 噴涂護罩上的抽風系統(tǒng)抽取相對密封空間中的懸浮物，同時三軸噴涂機構帶動噴槍，配合釉料供漿系統(tǒng)完成對瓷坯的噴釉工作；
d) 噴釉完成，六工位旋轉系統(tǒng)整體轉動60°，瓷坯轉動到取料工位；
e) 三坐標取料機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；
f) 取料完成，六工位旋轉系統(tǒng)整體轉動60°，進入清洗系統(tǒng)工位對其蓋板及護罩進行清洗；
g) 清洗完成，六工位旋轉系統(tǒng)整體轉動60°，進入干燥工位對其蓋板及護罩進行干燥；
h) 六工位旋轉系統(tǒng)整體轉動60°，進入待干工位等待其蓋板及護罩水分蒸發(fā)；
i) 回到a）步驟；
1) 三軸噴涂機構
? 其主要由一個水平移動軸、一個垂直移動軸和一個噴槍旋轉軸構成。其中移動軸采用?？浦本€模組搭建、伺服電機驅動，旋轉軸采用伺服電機+減速機實現(xiàn)，噴槍裝在旋轉軸末端。
? 功能是適應不同工件、不同噴涂距離及動作的要求；水平移動軸是適應不同工件、不同距離的噴涂要求；垂直移動軸是適應不同工件、不同高度的噴涂要求；噴槍旋轉軸是適應不同工件凹凸面法向跟隨的噴涂要求。三軸協(xié)調運動，可以適應全系列產(chǎn)品的噴涂需求。
2) 噴涂護罩及抽風系統(tǒng)
? 噴涂護罩為噴槍提供一個相對封閉的環(huán)境，避免外來物對噴涂工序的影響。
? 噴涂護罩采用鈑金件拼接而成，內壁采用定制Teflon材料噴涂，可以為使用后定期清理提供便利，因為Teflon材料的不粘性很好，故在清理時，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噴槍、釉料輸送泵、釉料桶、自動清洗氣動毛刷機等構成。該系統(tǒng)配置有液位開關、穩(wěn)壓裝置、自動清洗裝置等，為瓷坯的噴涂提供全自動、安全可靠的釉料供漿系統(tǒng)。
4. 六工位旋轉系統(tǒng)
其重要功能是將瓷坯噴涂流程中的上料、噴涂、取料、清洗、干燥和待干六個工位設置在旋轉系統(tǒng)上，形成環(huán)形流水線，每個工位的總工作時間一定，由噴涂工位時間確定。他們的并列同時運行將大大提高噴涂效率，縮短工作時間；六工位旋轉系統(tǒng)主要由分割器、轉盤、氣電滑環(huán)、工件轉動機構、噴涂護罩等構成。
1) 分割器：采用臺灣櫻田鑫桌面型六工位凸輪分割器，其具有高負載、高旋轉定位精度等特點。其主要功能是為六工旋轉系統(tǒng)提供精確分度及動力源。
2) 氣電滑環(huán)：主要功能是將信號線、動力線及壓縮空氣輸送到六工位旋轉系統(tǒng)上，為其上的工件旋轉機構、氣缸等提供動力源。
3) 工件轉動機構
? 為了滿足噴涂工藝對工件轉動的要求，我們每個工位設置獨立的工件旋轉機構。其旋轉速度可以根據(jù)噴涂工藝的需求動態(tài)調節(jié)。
? 其主要由步進電機、同步帶、同步輪、氣缸、蓋板等構成。
? 工件蓋板根據(jù)每種工件定制，為了便于更換，在結構設計時采用快速接口與動力頭連接，使得蓋板在很短時間能完成快換；蓋板表面噴涂特氟龍涂層，方便在清理工位對其順利清洗。
? 為完全保證瓷坯內部不會殘生釉漿噴霧的附著，在旋轉機構總體設計時采用瓷坯內部供低壓壓縮空氣，確保在噴涂過程中完全不會有釉漿噴霧附著到瓷坯內部。
注：此系統(tǒng)設計時，蓋板的更換為人工完成，預計每套機構兩蓋板更換時間為15s（我們具有相當成熟的工裝快換接口設計經(jīng)驗，所以能保證在短時間內完成更換），之所以沒選擇自動蓋板更換，原因有兩點：
一是設備投入量大，成本高，不能保證完全無人工干預；估計上料機構有三個移動軸、一個旋轉軸、一個抓手氣缸，而且工件旋轉機構在接口設計時，還需要動力夾緊裝置，加上蓋板庫的設計上也不能完全容納所有蓋板的型號，還需要人工干預，加之各個機構的配合、檢測傳感器的配合，結構復雜，程序復雜，導致不可控因素增加后，設備性能的可靠性整體下降。而且設備各方面成本投入巨大，經(jīng)濟效益不好。
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、裝新蓋板等四個綜合動作構成的，即使每個動作能在2s內完成，那么每套機構兩個蓋板的更換時間為：2套×4動作×2秒=16s，也可能在15s中內完成更換；加之每個動作也不可能在2s內完成。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計，如貴公司強烈要求，我們可以完成自動更換蓋板設計工作。
4) 噴涂護罩
? 這里的噴涂護罩是指跟隨每個工位旋轉的護罩，其主要功能：一是與噴槍護罩結合形成一個封閉空間，為噴釉工作提供一個封閉干凈的噴涂環(huán)境；二是控制噴涂過程中釉漿的飛濺；三是方便噴涂后對內壁的清洗。
? 其內采用鈑金件拼接而成，內壁噴涂防粘性極好的Teflon材料，方便后續(xù)清洗工藝對其內壁的清洗。
注：Teflon材料特性
1、不粘性：幾乎所有物質都不與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、滑動性：Teflon涂膜有較低的摩擦系數(shù)。負載滑動時摩擦系數(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，生產(chǎn)操作時也不易沾溶液，如粘有少量污垢，簡單擦拭即可清除。停機時間短，節(jié)省工時并能提高工作效率。
5、耐磨損性：在高負載下，具有優(yōu)良的耐磨性能。在一定的負載下，具備耐磨損和不粘附的雙重優(yōu)點。
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，氟化介質以及高于300℃氫氧化鈉之外的所有強酸（包括王水）、強氧化劑、還原劑和各種有機溶劑的作用，可以保護零件免于遭受任何種類的化學腐蝕。
5. 清洗系統(tǒng)
清洗系統(tǒng)主要由蓋板及護罩清洗機構、水循環(huán)系統(tǒng)構成。主要功能是完成對噴涂后蓋板及護罩的清洗工作。
1) 蓋板及護罩清洗機構
由于其內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)對其全面清洗，對清洗要求高的蓋板進行重點噴淋，確保其附著的釉漿全面沖走（實驗表明，釉漿噴涂到特氟龍涂層后，能夠輕易用自來水沖掉，而且無殘留）。
對于蓋板上的可能存在的干燥釉漿頑固附著物，采用軟毛刷對其帶水旋轉刷除，而后軟毛刷推出，并用水沖洗。（實驗同時表明，附著在表面干燥后釉漿，見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)構成。
2) 水循環(huán)系統(tǒng)
由于每噴涂一個瓷坯就需要對蓋板及護罩進行清洗，故實際使用過程中對水的消耗量巨大，本著節(jié)約水資源，我們請專業(yè)環(huán)保公司設計污水處理回收利用系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有4m3/小時的污水處理量，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；能滿足兩套噴涂設備的污水的處理，同時能24小時連續(xù)運行。
6. 干燥系統(tǒng)
1) 蓋板及護罩干燥機構
對清洗完成的后的蓋板及護罩，采用高溫壓縮空氣對其全面加熱以保證清洗后水分的全面蒸發(fā)。其結構采用多噴嘴結構設計，可以保證對蓋板及護罩的全面干燥。
2) 熱空氣供給系統(tǒng)
其主要功能是加熱壓縮空氣，為干燥蓋板及護罩提供高溫壓縮空氣。其由專業(yè)熱交換廠家設計制造。能滿足兩套噴涂設備干燥壓縮空氣的供給。
7. 三坐標取料機械手
其主要功能是各軸協(xié)調運動將工件從六工位旋轉盤精確搬運到出料輸送線；其由直線模組、伺服電機、抓手、比例閥等構成。
1) 抓手
a) 由抓手氣缸及手指構成。為了不損傷噴涂表面，工件抓取方式采用脹內孔方式；同時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工件表面的損傷。
b) 為適應四十種工件的抓取，抓手氣缸采用長行程氣缸，能在適應工件內徑為φ50.4~φ122.8mm的抓取，但是限于手指長度的限制，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：為適應不同工件不同重量的抓取，需要調節(jié)每種工件抓手手指的正壓力；通過比例閥調節(jié)抓手氣缸的輸入氣壓，調節(jié)抓手氣缸的輸出壓力，間接調整抓手手指的正壓力，從而全面適應各種工件的抓取需求。
3) 三坐標運動機構：采用三坐標龍門結構，由?？浦本€模組搭建，驅動采用臺大伺服電機。同時滿足兩套瓷坯噴涂系統(tǒng)的上料工作。此結構具有高速度，高定重復定位精度等特點，無論在工作效率、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、調壓閥、電磁閥、比例閥、管路及快插結構等構成，主要為抓手氣缸提供動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取料機械手取下來的工件輸送到人工卸料檢測位，以便人工取件檢測。其主要由減速電機、傳輸帶、帶輪及鋁型材框架等構成。其總體設有調速功能，能滿足不同工件、不同出料速的需求。參考圖片如下：
9. 安全防護系統(tǒng)
防護圍欄由型材搭建，輔以安全光幕，將所有運動設計布置于內，可以為上下料操作員及其他相關人員提供一個安全可靠的工作環(huán)境。防護圍欄與整套控制系統(tǒng)聯(lián)動，在設備正常工作時，假如有人員闖入，將立即停止所有設備的運轉，確保人員安全。
三、 工藝過程簡述
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工位；
3) 檢測工位判斷是否為設定工件，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；
4) 加熱爐輸送線將瓷坯送入隧道式加熱爐；
5) 加熱爐輸送線帶動瓷坯運動的同時隧道式加熱爐對瓷坯加熱；
6) 加熱爐輸送線將瓷坯輸送到上料抓取位，同時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構抓取。如果不合格則由輸送線將其帶回人工上料工位；
7) 視覺傳感器在抓取工位判斷瓷坯中心；
8) 三坐標上料機械手通過氣動抓手將瓷坯抓取到噴涂上料工位；
9) 噴涂六工位分度機構旋轉60°，瓷坯進入噴釉工位；
10) 三軸噴涂機構帶動噴槍對瓷坯噴釉；
11) 噴涂六工位分度機構旋轉60°，瓷坯進入取料工位；
a) 六工位分度機構旋轉60°，進入清洗工位清洗蓋板和護罩；
b) 六工位分度機構旋轉60°，進入干燥工位干燥蓋板和護罩；
c) 六工位分度機構旋轉60°，進入待干工位等待蓋板和護罩的干燥；
d) 六工位分度機構旋轉60°，回到噴涂上料工位及步驟8）；
12) 三坐標取料機械手將噴涂完成的瓷坯抓取到檢測輸送線；
13) 檢測輸送線將噴釉瓷坯送至人工檢測工位；
14) 人工檢測工位對噴釉瓷坯質量進行檢測判斷并碼放；
2. 節(jié)拍
關鍵步驟耗時如下：
1) 由于表可以看出耗時在噴涂時間；
2) 由于六工位旋轉耗時與噴涂耗時是串聯(lián)進行，所以單件生產(chǎn)的總時間為20~24s；
3) 生產(chǎn)線單噴涂工位產(chǎn)能為1500~1800件/10小時；
4) 生產(chǎn)線雙噴涂工位產(chǎn)能為3000~3600件/10小時；
四、 關鍵問題詳述
通過幾次與貴公司溝通，針對貴公司比較關心的幾個問題做詳細介紹。
1. 生產(chǎn)線人員配置
1) 上料人員：1人；（兼顧產(chǎn)品切換時、對1號噴涂工位蓋板的更換）
2) 檢驗人員：1人；（兼顧產(chǎn)品切換時、對2號噴涂工位蓋板的更換）
3) 生產(chǎn)線總使用人數(shù)：2人；
2. 自動生產(chǎn)線運作與控制
自動線的運作與控制主要用于保證線內的加熱爐、工件傳送系統(tǒng)、工件抓取系統(tǒng)、供漿系統(tǒng)、噴涂系統(tǒng)、工件旋轉系統(tǒng)以及輔助設備等按照規(guī)定的工作循環(huán)和聯(lián)鎖要求正常工作，并設有故障尋檢裝置和信號裝置。為適應自動線的調試和正常運行的要求，控制系統(tǒng)有三種工作狀態(tài)：調整、半自動和自動。在調整狀態(tài)時可手動操作和調整，實現(xiàn)單臺設備或系統(tǒng)的各個動作；在半自動狀態(tài)時可實現(xiàn)單臺設備的單循環(huán)工作；在自動狀態(tài)時自動線能連續(xù)工作。
自動生產(chǎn)線的每個部分都是獨立運作的，而又相互關聯(lián)的，每個部分或者動作的實施都需要得到前面或相關位置的信號確認；
比如說在開始的上料工位就有檢測傳感器，確認工件是否存在、是否正確、是否為目前程序設定的品種、如果都沒有問題，生產(chǎn)線才會動作，才會將瓷坯傳輸?shù)郊訜釥t加熱；如果有問題，通過搬運機構將推出輸送線，等待處理，確保生產(chǎn)線的連續(xù)運行。
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瓷坯的出爐溫度，他們都是獨立運作的；但是如果溫度傳感器檢測到的瓷坯溫度接近設置較低值，那么其信號將反饋給隧道式加熱爐，隧道式加熱爐接收到信號后，自動提高加熱功率，提高出爐瓷坯的溫度，所以他們又是相互關聯(lián)相互影響的；
瓷坯噴釉工藝對瓷坯出爐溫度、瓷坯旋轉速度、噴槍與瓷坯的距離、噴槍的移動速度、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)線中的設備或系統(tǒng)予以保證，各設備或系統(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、可靠的運行，確保高質量噴釉瓷坯穩(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需要更換抓手；鑒于提供的瓷坯品種達四十種之多，為了提高整條自動生產(chǎn)線的換型效率，采用通用型抓手適應全系列瓷坯品種，真正做到瓷坯更換，抓手不換，杜絕人工干預。
據(jù)統(tǒng)計，四十種瓷坯的內徑為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，在抓取過程中，自動伸長適應瓷坯的內徑，無需調節(jié)抓手氣缸的伸出長度；但是限于安裝于抓手氣缸上手指長度的限制，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；抓手氣缸的動力來源為壓縮空氣，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，每一種瓷坯對應一種壓縮空氣壓力，每種壓縮空氣壓力對應一種電氣比例閥輸入信號；也就是說，切換到任意一種瓷坯后，程序都會調入與之對應的控制信號，無需人工干預。
4. 蓋板清洗與更換
設計理念
鑒于目前瓷坯噴涂工藝對蓋板的要求，每一個瓷坯的噴涂需要使用兩個蓋板，而且需要蓋板潔凈，故在每次噴涂完成后需要對蓋板進行清洗，以便重復利用；鑒于超聲波清洗技術要求蓋板必須脫離設備主體，所以蓋板的數(shù)量極其多，不便于自動化生產(chǎn)的設計，加之四十種規(guī)格的瓷殼，使得蓋板總數(shù)量極其龐大，而且儲存不便；而且在噴涂換型時，如果采用人工更換蓋板，可以想象工作量之大，費時、費事兒，也影響效率；如果采用全自動設備進行蓋板更換，有幾大弊端：一是設備投入量大，蓋板的庫容量要求高；二是蓋板更換時間長，由于蓋板數(shù)量大，需要對蓋板進行一一更換后，方能進行另一種瓷坯的噴涂；三是配合進行蓋板裝卸的機械手增多，導致生產(chǎn)線整體預算增加，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計理念，將蓋板固定在設備上，噴涂完成后，立馬對蓋板進行在線清洗和干燥，然后重復裝載瓷坯噴涂，使得每種工件的蓋板數(shù)量減少到12件，即便于儲存，也便于更換，整體上也縮小了自動生產(chǎn)線的占地面積（去除了超聲波清洗設備的占地），同時減少了整體生產(chǎn)線的設備投入，增加了生產(chǎn)線的可靠性。為配合全新設計理念是實施，采用Teflon噴涂工藝，使得蓋板及護罩內部非常易于清洗。示意圖如下：
蓋板清洗
由于瓷坯噴釉對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，在其內表面噴涂有防粘性極好的Teflon材料；實驗表明，釉漿噴涂在具有Teflon涂層的表面時，不會成片附著，而是一團一團的（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果。
同時實驗也表面，在釉漿噴涂到特氟龍涂層后，不干的情況下，用自來水就能輕易沖掉，而且無殘留（這點，貴公司羅工親自陪同實驗，可以證實）；所以我們采用高壓噴淋系統(tǒng)對其全面清洗，對清洗要求高的蓋板進行重點噴淋，確保其附著的釉漿全面沖走。
對于極端情況下，蓋板在噴涂過程中會粘上釉漿，同時一百多度的瓷坯對其加熱后釉漿干燥固化物（如上圖所示），采用軟毛刷對其帶水沖洗旋轉刷除，而后軟毛刷退出，并用繼續(xù)用水沖洗，確保無任何殘留。實驗同時表明，附著在表面干燥后釉漿，見水稍加外力后能很快脫離并能輕易沖掉。鑒于目前的設計和使用狀況，不會產(chǎn)生這種極端情況，故此段話是應對項目具體實施后出現(xiàn)極端情況的解決方案。
蓋板更換
鑒于方案設計中使用的蓋板數(shù)量的相對較少，加之自動更換蓋板設備眾多，而且效率不如人工，故蓋板的更換采用人工完成，預計每工位兩蓋板更換時間為15s；我們具有相當成熟的工裝快換接口設計經(jīng)驗，本人也具有相當多的快速接口設計案列，所以能保證在短時間內完成蓋板更換；之所以沒選擇自動蓋板更換，主要原因有兩點：
一是設備投入量大，成本高，而且不能保證完全無人工干預；設計上，蓋板取放料機構有三個移動軸、一個旋轉軸、一個抓手氣缸；為配合瓷坯選的旋轉，以及蓋板需要牢固在旋轉機構上，所以在接口設計時，還需要動力夾緊機構；加上蓋板庫的設計上也不能完全容納所有蓋板的型號，還需要人工干預，加之各機構的配合、檢測傳感器的配合，程序的邏輯控制，導致結構復雜，程序復雜，導致不可控因素增加后，設備性能的可靠性整體下降，而且設備占地面積也不可低估；各方面成本投入巨大，經(jīng)濟效益不好，所以放棄蓋板的自動更換。
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、裝新蓋板等四個綜合動作構成的，即使每個動作能在2s內完成，那么每個工位中兩個蓋板的更換時間為：2套×4動作×2秒=16s，也可能在15s中內完成更換；加之每個綜合動作也不可能在2s內完成，原因是每個綜合動作是由三個移動軸+一個旋轉軸+抓取氣缸構成的，這里每個東動作的時間至少1s，所以不可能在2秒內完成。故自動換蓋板的效率不如人工，放棄蓋板的自動跟換。
綜合考慮后，蓋板的更換方式選擇人工更換，如貴公司覺得有必要，我們再議。
5. 供漿噴釉系統(tǒng)
供漿
采用帶液位計和氣動攪拌的不銹鋼釉料桶，功能上可以發(fā)出低液位報警，提示操作員加釉漿，避免噴涂過程中釉料的中斷，同時氣動攪拌，可以使釉料使用保持均勻，避免長期放置后釉料的沉積。
采用進口釉料輸送泵，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量。
采用釉料專用自動噴槍，可以遠程調節(jié)噴槍參數(shù)；并配氣動毛刷機，噴涂完成后，對噴嘴進行清洗，避免噴嘴堵塞。
噴涂
由于瓷坯噴涂工藝對噴槍與瓷坯表面的距離、噴槍垂直移動的速度及高度、噴槍出料軸線與瓷坯表面的法向跟隨有要求，采用一個水平移動軸、一個垂直移動軸、一個旋轉軸，實現(xiàn)噴槍的所有動作；鑒于每種瓷坯的參數(shù)不同，程序設置上將每一種瓷坯、噴槍動作的程序打包，在切換不同品種時，自動調取對應的移動程序，避免人為調節(jié)。
6. 水處理及循環(huán)系統(tǒng)
主選方案（為報價方案）
由于每件瓷坯的噴涂都涉及到蓋板的清洗，所以清洗工位對水的需求量巨大。設定每次清洗量用水5L，根據(jù)目前設計的產(chǎn)能3600件/10小時，則每小時的用水=3600件÷10小時×5升=1800升，而且沖洗后的污水無法直接排放，故設計成套污水處理設備，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題，又能節(jié)約用水，還能直接產(chǎn)生經(jīng)濟效益。
該方案通過成套、成熟化的污水處理方式能絕對保證污水的處理效果，使得處理后清水達到或超過蓋板的清洗要求的水質。總體處理工藝如下：
1.污水過來后進入柵格，設置目的：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，從而保護后續(xù)工作水泵使用壽命并降低系統(tǒng)處理工作負荷。
2.經(jīng)過柵格后的污水進入沉淀池。
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MBR膜處理剩余的懸浮和凈化水質，理論上能到達到飲用水標準。
污水處理設備總體設計處理能力大于3m3/小時，設備總體功耗在3kW左右。根據(jù)目前6.8元/噸的工業(yè)用水價格及2元/度的工業(yè)用電，每小時的經(jīng)濟效益=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，無能選擇哪種自動化生產(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有釉漿污水產(chǎn)生，所以污水處理問題應該是公司層面解決的問題。
目前我們選擇的成套污水處理公司是集科研、生產(chǎn)和服務于一體的高科技環(huán)保企業(yè)。公司以其雄厚的技術力量、精良的加工設備、專業(yè)的職業(yè)水準，致力于環(huán)保技術、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。
備選方案
針對貴公司提出的主選方案可能無法解決污水處理的問題，我們有備選方案。通過實驗表面，釉漿與水的混合物，在靜止沉淀24小時候，水中的釉漿成分會完全沉淀。我們采用多級沉淀池的方式解決污水處理的問題。
每件瓷坯噴涂完成后的沖洗設定用水量為5L，每天生產(chǎn)時間為20小時，根據(jù)設備的產(chǎn)量3600件/10小時，則總用水量=3600件÷10小時×20小時×5升=36000L。設計容量為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，另外一層用于儲存沉淀后的清水，這樣就可保證污水的長期循環(huán)使用。示意圖如下：
預研方案
經(jīng)調查，有廠家做個試驗，能解決水與1~2μm顆粒物混合懸浮物的處理分離工作，該設備為一體式除泥器，具有占地小，處理能力大等特點，完全能滿足此方案的污水處理量。
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