通体砖机械手数控布料系统的设计*

2022-08-19肖惠银

陶瓷 2022年8期

谭亮肖惠银

(东莞市唯美陶瓷工业园有限公司广东东莞 523000)

天然石材的装饰效果一直是陶瓷地砖的模仿对象,目前市场上流行的通体抛釉类产品,因其接近天然石材的通体装饰效果,推出后迅速占领原属于抛釉砖和抛光砖的市场。通体抛釉类产品坯体颜色、纹理与表面装饰图案相接近,主要是由于其布料系统借鉴了抛光砖的布料方式,使用不同颜色的坯体粉料布置成具有通体纹理的坯体,在此坯体上经装饰烧成、抛光等工序后得到通体抛釉砖。

普通通体抛釉砖的布料系统结构相对简单,如图1所示。

图1 普通通体抛釉砖布料系统示意图

该系统通过布料机构及挡料机构将不同颜色的坯体粉料布置在过渡皮带上,通过控制布料机构的连续布料时间、停止布料时间、布料频率来调整坯体中各种颜色所占的比例以及相应的纹理,但是这套布料系统只能布置简单的图案且图案有较大的随机变化。目前市场上的通体抛釉砖基本采用图1所示布料系统生产。采用此套布料系统生产的产品虽然坯体的颜色与表面图案基本一致,但是表面装饰图案与坯体纹理之间没有对应关系,尤其是石纹线纹理容易错位,在经过倒边、拉槽等深加工工序后产品从上到下的石纹纹理无法完全贯通,影响产品的通体质感。

1 设计改进

1.1 机械手数控布料系统

为了使通体抛釉类产品具有与天然石材相媲美的通体感,笔者所在单位对普通通体抛釉砖布料系统进行改进,设计了一套机械手数控布料系统(见图2)。可布置片状和线状两种图案,该系统通过CAD 设计图案轨迹输入至布料设备PLC控制器中,机械手按设定的轨迹布料,精确控制机械手的布料位置,解决只有砖坯线条图案能够对位表面装饰图案的问题,实现砖坯线条纹理及颜色与表面装饰图案的一致性。

图2 陶瓷机械手布料设备结构图

该机械手布料设备包括6 组机械手布料装置机构、基础纹理布料机构、循环布料与输送装置、补料装置机构,其沿循环皮带方向依次设置顺序为:机械手→基础纹理布料机构→布料皮带→机械手二→机械手三→机械手四→机械手五→机械手六→格栅→补料装置→布料平台→压砖机。

1.2 6组机械手布料装置机构

6组机械手布料装置机构设计布料动作顺序为:机械手一完成片块状图案布置后,布料皮带开始运行,基础纹理图案布料机构在布料皮带上面完成料饼图案布置,经循环输送模块移动至机械手二、机械手三、机械手四、机械手五、机械手六布料装置机构下方,完成线状图案布置动作,最后由输送模块送至压机成形。

机械手布料设备的6组机械手布料装置设计2种模式,一组完成具有片块状图案的布料模式,其它5组进行线状图案的布置完成基础纹理图案布料模式。产品图案按纹理位置分成6个部分,如图3所示,机械手一对应完成大片块状图案18的布置,其它5组机械手数控布料装置配合完成线状图案的布置。

图3 机械手布料装置对应图案示意图

机械手数控布料装置如图4所示。机械手装置通过下料管下料至储料腔,由摆臂带动连接储料腔的下料口,按照CAD 设计图案轨迹设定机械手数控布料图案。下料口通过闸口的开关控制下料。下料口由2台无级变速电机分别带动,可以按照前后、左右设置轨迹移动。下料口可根据图案粗细更换不同大小规格,大图案对应口径较大的下料口,相对应的小图案使用对应的小口径下料口。下料管设置三条,上端设置在系统二楼,分别连接线料中转仓的三个接口。

图4 机械手数控布料装置示意图

上述CAD 设计图案轨迹设计与输入流程见图5所示。

图5 机械手数控布料轨迹图案设计与输入流程图

(1)根据产品的高清喷墨文件图案提取设计CAD轨迹图案;

(2)把CAD 轨迹图案文件输进机械手布料设备PLC控制器;

(3)机械手按设定轨迹完成布料动作;

(4)检查布料图案是否在预定设定位置以及是否达到布料要求;

(5)是,则返回步骤(3),重复完成布料动作;

(6)否,则返回步骤(1),根据效果继续修改CAD轨迹图案。

1.3 基础纹理布料机构

机械手数控布料设备的基础纹理布料机构2(见图6),包括无级变速电机、下料管、混料罐、布料斗。设有3条下料管,可以同时落3种不同颜色的粉料到混料罐中。下料管的系统二楼上端分别设置一个无级变速电机,通过调整电机运行频率控制下料管的下料配比。混料罐下方设置下料口连接布料斗,通过电机带动能够左右摆动下料。混料罐设置限位探针,限位探针利用电阻敏感元件原理进行工作,当混料罐粉料达到限位探针所设置的料位后,限位探针电路发生变化,并把此信号反馈至所述的无级变速电机使其停止运行,控制实际下料高度。信号反馈过程(见图7)。