通體磚機械手數控布料系統的設計*

譚 亮 肖惠銀

(東莞市唯美陶瓷工業園有限公司 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品,因其接近天然石材的通體裝飾效果,推出后迅速占領原屬于拋釉磚和拋光磚的市場。通體拋釉類產品坯體顏色、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結構相對簡單,如圖1所示。

圖1 普通通體拋釉磚布料系統示意圖

該系統通過布料機構及擋料機構將不同顏色的坯體粉料布置在過渡皮帶上,通過控制布料機構的連續布料時間、停止布料時間、布料頻率來調整坯體中各種顏色所占的比例以及相應的紋理,但是這套布料系統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所示布料系統生產。采用此套布料系統生產的產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關系,尤其是石紋線紋理容易錯位,在經過倒邊、拉槽等深加工工序后產品從上到下的石紋紋理無法完全貫通,影響產品的通體質感。

1 設計改進

1.1 機械手數控布料系統

為了使通體拋釉類產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進行改進,設計了一套機械手數控布料系統(見圖2)。可布置片狀和線狀兩種圖案,該系統通過CAD 設計圖案軌跡輸入至布料設備PLC控制器中,機械手按設定的軌跡布料,精確控制機械手的布料位置,解決只有磚坯線條圖案能夠對位表面裝飾圖案的問題,實現磚坯線條紋理及顏色與表面裝飾圖案的一致性。

圖2 陶瓷機械手布料設備結構圖

該機械手布料設備包括6 組機械手布料裝置機構、基礎紋理布料機構、循環布料與輸送裝置、補料裝置機構,其沿循環皮帶方向依次設置順序為:機械手→基礎紋理布料機構→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

6組機械手布料裝置機構設計布料動作順序為:機械手一完成片塊狀圖案布置后,布料皮帶開始運行,基礎紋理圖案布料機構在布料皮帶上面完成料餅圖案布置,經循環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。

機械手布料設備的6組機械手布料裝置設計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紋理圖案布料模式。產品圖案按紋理位置分成6個部分,如圖3所示,機械手一對應完成大片塊狀圖案18的布置,其它5組機械手數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圖案示意圖

機械手數控布料裝置如圖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 設計圖案軌跡設定機械手數控布料圖案。下料口通過閘口的開關控制下料。下料口由2臺無級變速電機分別帶動,可以按照前后、左右設置軌跡移動。下料口可根據圖案粗細更換不同大小規格,大圖案對應口徑較大的下料口,相對應的小圖案使用對應的小口徑下料口。下料管設置三條,上端設置在系統二樓,分別連接線料中轉倉的三個接口。

圖4 機械手數控布料裝置示意圖

上述CAD 設計圖案軌跡設計與輸入流程見圖5所示。

圖5 機械手數控布料軌跡圖案設計與輸入流程圖

(1)根據產品的高清噴墨文件圖案提取設計CAD軌跡圖案;

(2)把CAD 軌跡圖案文件輸進機械手布料設備PLC控制器;

(3)機械手按設定軌跡完成布料動作;

(4)檢查布料圖案是否在預定設定位置以及是否達到布料要求;

(5)是,則返回步驟(3),重復完成布料動作;

(6)否,則返回步驟(1),根據效果繼續修改CAD軌跡圖案。

1.3 基礎紋理布料機構

機械手數控布料設備的基礎紋理布料機構2(見圖6),包括無級變速電機、下料管、混料罐、布料斗。設有3條下料管,可以同時落3種不同顏色的粉料到混料罐中。下料管的系統二樓上端分別設置一個無級變速電機,通過調整電機運行頻率控制下料管的下料配比。混料罐下方設置下料口連接布料斗,通過電機帶動能夠左右擺動下料。混料罐設置限位探針,限位探針利用電阻敏感元件原理進行工作,當混料罐粉料達到限位探針所設置的料位后,限位探針電路發生變化,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 基礎紋理布料機構示意圖

圖7 機械手布料控制信號反饋過程圖

1.4 循環輸送模塊以及補料模塊

循環輸送模塊及補料模塊,包括循環皮帶、格柵、補料裝置、布料平臺。循環皮帶連接壓機和布料皮帶,基礎紋理布料機構與機械手一完成料餅圖案布置后經布料皮帶3輸送到循環皮帶上面,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,經補料裝置后由布料平臺輸送進壓機模框完成布料動作。

1.5 產品實物效果

采用設計的機械手數控布料系統進行布料后壓制成型的坯體,經施釉、噴墨、燒成、拋光等工序后得到通體拋釉磚,最終通體產品的實物樣板圖如圖8所示,右側為局部放大圖,產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,實現了瓷磚從坯體到表面裝飾層紋理的無界線過渡,完美呈現天然石材的裝飾效果。

圖8 通體產品實物樣板圖

2 結語

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