通體磚機械手數(shù)控布料系統(tǒng)的設(shè)計*

譚 亮 肖惠銀

(東莞市唯美陶瓷工業(yè)園有限公司 廣東 東莞 523000)

天然石材的裝飾效果一直是陶瓷地磚的模仿對象,目前市場上流行的通體拋釉類產(chǎn)品,因其接近天然石材的通體裝飾效果,推出后迅速占領(lǐng)原屬于拋釉磚和拋光磚的市場。通體拋釉類產(chǎn)品坯體顏色、紋理與表面裝飾圖案相接近,主要是由于其布料系統(tǒng)借鑒了拋光磚的布料方式,使用不同顏色的坯體粉料布置成具有通體紋理的坯體,在此坯體上經(jīng)裝飾燒成、拋光等工序后得到通體拋釉磚。

普通通體拋釉磚的布料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單,如圖1所示。

圖1 普通通體拋釉磚布料系統(tǒng)示意圖

該系統(tǒng)通過布料機構(gòu)及擋料機構(gòu)將不同顏色的坯體粉料布置在過渡皮帶上,通過控制布料機構(gòu)的連續(xù)布料時間、停止布料時間、布料頻率來調(diào)整坯體中各種顏色所占的比例以及相應(yīng)的紋理,但是這套布料系統(tǒng)只能布置簡單的圖案且圖案有較大的隨機變化。目前市場上的通體拋釉磚基本采用圖1所示布料系統(tǒng)生產(chǎn)。采用此套布料系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品雖然坯體的顏色與表面圖案基本一致,但是表面裝飾圖案與坯體紋理之間沒有對應(yīng)關(guān)系,尤其是石紋線紋理容易錯位,在經(jīng)過倒邊、拉槽等深加工工序后產(chǎn)品從上到下的石紋紋理無法完全貫通,影響產(chǎn)品的通體質(zhì)感。

1 設(shè)計改進

1.1 機械手數(shù)控布料系統(tǒng)

為了使通體拋釉類產(chǎn)品具有與天然石材相媲美的通體感,筆者所在單位對普通通體拋釉磚布料系統(tǒng)進行改進,設(shè)計了一套機械手數(shù)控布料系統(tǒng)(見圖2)?？刹贾闷瑺詈途€狀兩種圖案,該系統(tǒng)通過CAD 設(shè)計圖案軌跡輸入至布料設(shè)備PLC控制器中,機械手按設(shè)定的軌跡布料,精確控制機械手的布料位置,解決只有磚坯線條圖案能夠?qū)ξ槐砻嫜b飾圖案的問題,實現(xiàn)磚坯線條紋理及顏色與表面裝飾圖案的一致性。

圖2 陶瓷機械手布料設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

該機械手布料設(shè)備包括6 組機械手布料裝置機構(gòu)、基礎(chǔ)紋理布料機構(gòu)、循環(huán)布料與輸送裝置、補料裝置機構(gòu),其沿循環(huán)皮帶方向依次設(shè)置順序為:機械手→基礎(chǔ)紋理布料機構(gòu)→布料皮帶→機械手二→機械手三→機械手四→機械手五→機械手六→格柵→補料裝置→布料平臺→壓磚機。

1.2 6組機械手布料裝置機構(gòu)

6組機械手布料裝置機構(gòu)設(shè)計布料動作順序為:機械手一完成片塊狀圖案布置后,布料皮帶開始運行,基礎(chǔ)紋理圖案布料機構(gòu)在布料皮帶上面完成料餅圖案布置,經(jīng)循環(huán)輸送模塊移動至機械手二、機械手三、機械手四、機械手五、機械手六布料裝置機構(gòu)下方,完成線狀圖案布置動作,最后由輸送模塊送至壓機成形。

機械手布料設(shè)備的6組機械手布料裝置設(shè)計2種模式,一組完成具有片塊狀圖案的布料模式,其它5組進行線狀圖案的布置完成基礎(chǔ)紋理圖案布料模式。產(chǎn)品圖案按紋理位置分成6個部分,如圖3所示,機械手一對應(yīng)完成大片塊狀圖案18的布置,其它5組機械手數(shù)控布料裝置配合完成線狀圖案的布置。

圖3 機械手布料裝置對應(yīng)圖案示意圖

機械手數(shù)控布料裝置如圖4所示。機械手裝置通過下料管下料至儲料腔,由擺臂帶動連接儲料腔的下料口,按照CAD 設(shè)計圖案軌跡設(shè)定機械手數(shù)控布料圖案。下料口通過閘口的開關(guān)控制下料。下料口由2臺無級變速電機分別帶動,可以按照前后、左右設(shè)置軌跡移動。下料口可根據(jù)圖案粗細更換不同大小規(guī)格,大圖案對應(yīng)口徑較大的下料口,相對應(yīng)的小圖案使用對應(yīng)的小口徑下料口。下料管設(shè)置三條,上端設(shè)置在系統(tǒng)二樓,分別連接線料中轉(zhuǎn)倉的三個接口。

圖4 機械手數(shù)控布料裝置示意圖

上述CAD 設(shè)計圖案軌跡設(shè)計與輸入流程見圖5所示。

圖5 機械手數(shù)控布料軌跡圖案設(shè)計與輸入流程圖

(1)根據(jù)產(chǎn)品的高清噴墨文件圖案提取設(shè)計CAD軌跡圖案;

(2)把CAD 軌跡圖案文件輸進機械手布料設(shè)備PLC控制器;

(3)機械手按設(shè)定軌跡完成布料動作;

(4)檢查布料圖案是否在預(yù)定設(shè)定位置以及是否達到布料要求;

(5)是,則返回步驟(3),重復(fù)完成布料動作;

(6)否,則返回步驟(1),根據(jù)效果繼續(xù)修改CAD軌跡圖案。

1.3 基礎(chǔ)紋理布料機構(gòu)

機械手數(shù)控布料設(shè)備的基礎(chǔ)紋理布料機構(gòu)2(見圖6),包括無級變速電機、下料管、混料罐、布料斗。設(shè)有3條下料管,可以同時落3種不同顏色的粉料到混料罐中。下料管的系統(tǒng)二樓上端分別設(shè)置一個無級變速電機,通過調(diào)整電機運行頻率控制下料管的下料配比。混料罐下方設(shè)置下料口連接布料斗,通過電機帶動能夠左右擺動下料。混料罐設(shè)置限位探針,限位探針利用電阻敏感元件原理進行工作,當(dāng)混料罐粉料達到限位探針?biāo)O(shè)置的料位后,限位探針電路發(fā)生變化,并把此信號反饋至所述的無級變速電機使其停止運行,控制實際下料高度。信號反饋過程(見圖7)。

圖6 基礎(chǔ)紋理布料機構(gòu)示意圖

圖7 機械手布料控制信號反饋過程圖

1.4 循環(huán)輸送模塊以及補料模塊

循環(huán)輸送模塊及補料模塊,包括循環(huán)皮帶、格柵、補料裝置、布料平臺。循環(huán)皮帶連接壓機和布料皮帶,基礎(chǔ)紋理布料機構(gòu)與機械手一完成料餅圖案布置后經(jīng)布料皮帶3輸送到循環(huán)皮帶上面,通過機械手二、機械手三、機械手四、機械手五、機械手六布置完成通體線條后,經(jīng)補料裝置后由布料平臺輸送進壓機?？蛲瓿刹剂蟿幼?。

1.5 產(chǎn)品實物效果

采用設(shè)計的機械手數(shù)控布料系統(tǒng)進行布料后壓制成型的坯體,經(jīng)施釉、噴墨、燒成、拋光等工序后得到通體拋釉磚,最終通體產(chǎn)品的實物樣板圖如圖8所示,右側(cè)為局部放大圖,產(chǎn)品從坯體到表面裝飾圖案的顏色及線條狀紋理完全保持一致,實現(xiàn)了瓷磚從坯體到表面裝飾層紋理的無界線過渡,完美呈現(xiàn)天然石材的裝飾效果。

圖8 通體產(chǎn)品實物樣板圖

2 結(jié)語

通過設(shè)計一套機械手數(shù)控布料系統(tǒng),能夠精確控制機械手的布料位置,實現(xiàn)陶瓷磚表面圖案和坯體石紋紋理完全對應(yīng),可以根據(jù)電腦設(shè)計隨意變換坯體紋理圖案。