CN105499305B - 一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统，包括机器人机构、抓手机构、用于放置加热棒的工装、上下料工位、浸搪工位、烧结工位和冷却工位，上下料工位、浸搪工位和烧结工位以机器人机构为中心呈圆周分布，冷却工位放置于烧结工位与机器人机构之间，抓手机构设于机器人机构上，抓手机构抓取上下料工位处的上料后的工装，机器人机构带动抓手机构，使得工装依次经过浸搪工位的加热棒浸搪、烧结工位的加热棒烧结和冷却工位的加热棒冷却后回到上下料工位进行下料。与现有技术相比，本发明实现加热棒的表面搪瓷、表干烧结、冷却这三道工艺和加热棒的上下料，具有提高生产效率、降低劳动强度、通用性强等优点。

Description

一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统

技术领域

本发明涉及自动化生产技术领域，尤其是涉及一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统。

背景技术

合金管加热棒广泛地应用在家用电热水器上，其安装在电水器的内胆中，是电热水器产品中的关键零部件，其工作环境为水、水中游离的各种金属离子、水圬以及电加热产生的高温环境为一体，工作环境相当恶劣。同时，合金管加热棒还要求严格地绝缘，高温和常温条件不允许导电，确保使用时的人身安全。所以，合金管加热棒的制造质量直接关系到电热水器的使用寿命以及使用安全。

合金管加热棒因其特殊的工作环境，故有着特别的加工工艺方法。合金管加热棒的工艺过程为：1)切割成型：由3米长的原材料合金管按图纸尺寸进行切割成N段短的合金管A；2)电阻丝安装：合金管A中穿过电阻丝，两端由端盖扣住，电阻丝不易脱落，形成组件合金管B；3)弯管成型：合金管B通过火焰加热，并由数控弯管机按图纸尺寸进行弯曲成型，与堵头紧配合扣压，形成半成品合金管C；4)内部绝缘处理：向合金管C中采用高压充入陶瓷粉细小颗粒，使用其均匀分布在合金管司内壁，电阻丝的外壁，形成合金管D；5)表面搪瓷：合金管D外表面均匀涂层搪瓷料和水按比例勾兑的混合物，形成合金管E；6)烧结表干：合金管E通过其内部的电阻丝通电加热，将涂满搪瓷料的表面热干；7)冷却：合金管E通过风冷冷却，再进行空气自然冷却，形成成品合金管加热棒。

关于表面搪瓷、表干烧结、冷却这三道工艺，其过程控制比较困难，要求形成成品后，合金管加热棒表面不允许有裂纹，搪瓷不均匀等缺陷。现场的为人工上料，将合金管D放置在专机上，由专机进行表面搪瓷，形成合金管E；再由人工将合金管E放置在电加热平台上，通过其内部的电阻丝通电加热，进行表干烧结；人工将表干烧结后的合金管E由风扇进行风冷，再进行空气自然冷却。此三道工艺过程人为的动作比较单一，生产节拍为5秒/件，且人的工作环境较为恶劣，一边为电加热有限时间内产生的400℃高温，一边为大功率风扇进行冷却。由于人的作业不稳定现象，经常会出现因合金管加热棒表面有裂纹，搪瓷不均匀等缺陷而导致返修的质量事故。由于搪瓷料浆为粉尘与水的混合物，且作业节拍相当高，对人的健康带来安全隐患。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统，实现表面搪瓷、表干烧结、冷却的加热棒搪瓷烧结自动化生产线，具有提高生产效率、降低劳动强度、通用性强等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统包括机器人机构、抓手机构、用于放置加热棒的工装、上下料工位、浸搪工位、烧结工位和冷却工位，所述上下料工位、浸搪工位和烧结工位以机器人机构为中心呈圆周分布，所述冷却工位放置于烧结工位与机器人机构之间，所述抓手机构设于机器人机构上，抓手机构抓取上下料工位处的上料后的工装，机器人机构带动抓手机构，使得工装依次经过浸搪工位的加热棒浸搪、烧结工位的加热棒烧结和冷却工位的加热棒冷却后回到上下料工位进行下料，所述烧结工位和冷却工位均至少设置有一个。

所述抓手机构包括型材框架，以及分别设于型材框架上的联接法兰和驱动夹紧装置，所述联接法兰联接机器人机构，所述驱动夹紧装置闭合时夹紧工装。

所述机器人机构采用六轴机器人。

所述工装包括工装架、两个折弯板和两个连接板，所述两个折弯板对称设于工装架的两侧，所述两个连接板对称设于工装架的两端，每个折弯板上均设有多个用于固定加热棒的定位孔，所述抓手机构通过夹紧两个连接板来抓取工装。

所述上下料工位包括两个上下料子工位，每个上下料子工位均包括活动支架、直线导轨和直线驱动装置，所述直线导轨朝向机器人机构设置，所述活动支架通过直线驱动装置与直线导轨滑动连接，在一个上下料子工位进行上下料时，机器人机构在另一个上下料工位抓取或放置工装。

所述浸搪工位包括两个浸搪子工位，每个浸搪子工位均包括轨道、移载小车和料桶，所述轨道朝向机器人机构设置，所述移载小车与轨道滑动连接，所述料桶设于移载小车上，所述料桶盛装拌搪瓷料浆，在一个浸搪子工位上进行加热棒浸搪时，对另一个浸搪子工位进行拌搪瓷料浆的搅拌。

所述烧结工位包括烧结框架、保温罩、通电装置、散热装置和门升降驱动机，所述保温罩设于烧结框架上，保温罩设有活动门，所述门升降驱动机连接活动门，所述通电装置设于保温罩内，所述散热装置设于保温罩上，工装上的加热棒与通电装置连接后，门升降驱动机驱动活动门关闭，通电装置通电，进行加热棒烧结。

所述冷却工位包括用于放置工装的冷却支架和用于对工装上的加热棒进行风冷的风扇。

所述工装设有第一定位销套和第二定位销套，所述抓手机构上设有与第一定位销套配合定位的第一定位销，所述上下料工位、烧结工位和冷却工位上分别设有与第二定位销套配合定位的第二定位销。

所述加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统的闭环工作方法为：

1)设置n个烧结工位和与各烧结工位一一对应的冷却工位，n≥2，用S_i表示第i个烧结工位，用L_i表示与烧结工位S_i对应的第i个冷却工位，1≤i≤n；

2)设置2n+1套工装，上下料工位上放置两套工装，各冷却工位上放置一套工装，烧结工位S₁上预留空位，其余烧结工位上各放置一套工装；

3)n个烧结工位依次顺序循环烧结，n个冷却工位依次顺序循环冷却，在第q次加热棒搪瓷烧结中，q＞n，机器人机构运行方式为：

a：机器人机构通过抓手机构抓取上下料工位上的已放置好加热棒的工装，并将已放置好加热棒的工装移至浸搪工位进行加热棒浸搪；

b：机器人机构通过抓手机构将已放置好加热棒的工装移至空位的烧结工位S_j进行加热棒烧结，

c：机器人机构通过抓手机构将冷却工位L_j上放置的已冷却的工装移至上下料工位上进行下料；

d：机器人机构通过抓手机构将烧结工位S_m上已烧结的工装移至冷却工位L_j上进行冷却，烧结工位S_m上形成空位。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、现有加工工艺中表面搪瓷、表干烧结、冷却这三道工艺完全由人工来完成，平均每件金管加热棒时间为5秒。改进后，现场只需上下料工位的两个人工来完成，平均每件金管加热棒时间为3.5秒，甚至还可以有更短的加工时间，在省去表面搪瓷、表干烧结、冷却的人工的基础上，生产效率提升了近30％。

2、现场的烧结工位温度可达400℃，人工上料，下料作业温度环境相当恶劣，改进后，人工作业区域只是在上下料工位，此时的工件均属于常温状态，降低了人工的劳动强度。

3、上下料工位设置双工位，机器人在一工位抓取工装和放置工装的同时，人工在另一工位下料和上料，提高了生产效率，且人工上下料的位置是固定不变的，不用人工来回走动或搬动工件，降低了劳动强度。

4、浸搪工位设置双工位，机器人在一工位浸搪工件的同时，人工在另一工位定期进行搅拌搪瓷料浆或加料，提高了生产效率，保证浸搪的顺利进行。

5、工装采用一面两销定位原理，工装的第一定位销套与抓手机构的第一定位销配合固定，工装的第二定位销套与上下料工位、烧结工位和冷却工位上的第二定位销配合定位，从而实现工装在各工位上定位以及各工位之间的拿放，便于形成自动生产线。

6、工装上设置有多个定位孔，两排设置，便于上下料，且可以同时加工多个加热棒，提高生产效率。

7、机器人机构采用六轴机器人，可以实现上下、左右、前后六个轴上的转动，配合均布在机器人机构周围的工位，由一个机器人机构即可实现加热棒所有工艺之间的顺序加工，现场空间合理分布，占地面积小。

8、抓手机构利用联接法兰配合机器人机构，由驱动夹紧装置实现工装的拿放，联接法兰实现可可拆卸式连接，保证工装稳定地在各工位之间移动。

9、烧结工位利用保温罩和门升降驱动机形成烧结空间，通电装置放置工装，并对工装上的加热棒进行通电烧结，散热装置配合烧结过程中的初步散热过程，从而实现自动烧结。

10、冷却工位紧密配合烧结工位设置，节省从冷却工位到烧结工位的工装移动时间，冷却工位可实现烧结后加热棒风冷和自然冷却，使得上下料工位的人工操作更加安全。

11、烧结工位、冷却工位还可以设置多个，烧结、冷却时间相比上下料、冷却时间长，若一直等待烧结、冷却会浪费很多时间，因此，在烧结时间、冷却时间内，机器人移动工装不停止，直接进行下一次的上下料和浸搪，合理分配各工位之间的加工时间，大大提高生产效率。

12、上下料工位、冷却工位上均放置有工装，同时在一个烧结工位上预留一个空位，其余烧结工位上也放置有工装，工作时不同工位之间工装交替移位，实现工装一个紧接一个的闭环加工，生产节奏快。

13、上下料工位的直线驱动装置采用伺服电机驱动，可实现无极调速，伺服电机设置有编码器，形成控制闭环，提高了控制精度，且两个上下料子工位高低错开设置，确保机器人抓取或放置工装时，不会出现干涉情况。

14、通用性强，只需更换工装上与定位孔对应的定位板，便可通用其它型号的合金加热棒的浸搪烧结工作。

附图说明

图1为一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统整体结构示意图；

图2为机器人机构的结构示意图；

图3为抓手机构的结构示意图；

其中，(3a)为抓手机构的主视图，(3b)为抓手机构的俯视图，(3c)为图(3a)中的B-B剖视图，(3d)为抓手机构的右视图；

图4为工装的结构示意图；

其中，(4a)为工装的主视图，(4b)为工装的俯视图，(4c)为工装的仰视图，(4d)为工装安装好加热棒的轴测图；

图5为上下料工位的结构示意图；

其中，(5a)为上下料工位的俯视图，(5b)为图(5a)中的A-A剖视图，(5c)为图(5b)中的B-B剖视图；

图6为浸搪工位的结构示意图；

其中，(6a)为浸搪工位的主视图，(6b)为浸搪工位的俯视图，(6c)为浸搪工位的左视图；

图7为烧结工位的结构示意图；

其中，(7a)为烧结工位的轴测图，(7b)为烧结工位的主视图，(7c)为图(7b)中的A-A剖视图，；

图8为冷却工位的结构示意图；

其中，(8a)为冷却工位的主视图，(8b)为冷却工位的俯视图，(8c)为冷却工位的左视图；

图9为显示屏组件的结构示意图；

其中，(9a)为显示屏组件的主视图，(9b)为显示屏组件的左视图；

图10为手控盒组件的结构示意图；

其中，(10a)为手控盒组件的主视图，(10b)为手控盒组件的左视图。

图中：1、机器人机构，2、抓手机构，3、工装，4、上下料工位，5、浸搪工位，6、烧结工位，7、冷却工位，8、显示屏组件，9、手控盒组件，10、安全围栏，11、机器人控制柜，12、机器人本体，13、机器人底座，15、型材框架，16、圆柱定位销，17、弹簧锁紧装置，18、驱动夹紧装置，19、联接法兰，20、工装架，21、合页，22、折弯板，23、圆孔定位销套，24、腰形孔定位销套，25、连接板，26、第一定位板，27、防呆板，28、上下料固定支架，29、活动支架，30、滚珠丝杆，31、伺服电机，32、直线导轨，33、盖板，34、轨道，35、料桶，36、移载小车，37、行程开关装置，38、脚踏式刹车装置，39、搅拌机悬挂装置，40、液面传感器，41、烧结框架，42、保温罩，43、通电装置，44、散热风机，45、门升降气缸，46、冷却支架，47、冷却定位销，48、风扇，49、显示支架，50、显示屏，51、手控盒支架，52、触摸屏。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统包括机器人机构1、抓手机构2、用于放置加热棒的工装3、上下料工位4、浸搪工位5、烧结工位6、冷却工位7、显示屏组件8和手控盒组件9，上下料工位4、浸搪工位5和烧结工位6以机器人机构1为中心依次呈圆周分布，冷却工位7放置于烧结工位6与机器人机构1之间，抓手机构2设于机器人机构1上，抓手机构2抓取上下料工位4处的上料后的工装3，机器人机构1带动抓手机构2，使得工装3依次经过浸搪工位5的加热棒浸搪、烧结工位6的加热棒烧结和冷却工位7的加热棒冷却后回到上下料工位4进行下料，烧结工位6和冷却工位7均至少设置有一个，显示屏组件8用于显示整个生产线系统上生产的相关信息，手控盒组件9用于手动选定机器人机构1运行的程序，对自动运行模式下的生产线系统安全监控，以及对生产线统故障的手动排除。

如图2所示，机器人机构1采用六轴机器人，包括机器人本体12、机器人底座13和机器人控制柜11，机器人本体12设于机器人底座13上，机器人控制柜11分别连接机器人本体12、手控盒组件9和显示屏组件8。本实施例中，机器人本体12为六轴机器人手臂，六轴机器人手臂的第六轴末端承载210Kg，作业半径为2700mm。机器人本体12的1～6轴旋转角度依次为水平平面±185°，垂直平面－5°～－140°，垂直平面+155°～－120°，垂直平面±350°，垂直平面±125°，垂直平面±350°，从而实现机器人机构1将工装3依次移至不同工位进行加工。

如图4所示，工装3包括工装架20、合页21、两个折弯板22、两个连接板25、第一定位板26和防呆板27，工装架20的形状为等腰梯形体，两个折弯板22通过合页21对称设于工装架20的两侧，两个连接板25对称设于工装架20的两端，且连接板25呈折弯状，每个折弯板22上均设有多个定位孔，定位孔上对应设置有用于固定加热棒端部的第一定位板26和用于限制加热棒安装方法的防呆板27，利用一面两销定位原理，两个连接板25上均设有用于与抓手机构2定位的第一定位销套，两个定位销套中一个是圆孔定位销套23，另一个是腰形孔定位销套24，工装架20的两端处分别设有用于与上下料工位4、烧结工位6和冷却工位7定位的第二定位销套，两个第二定位销套中一个是圆孔定位销套23，另一个是腰形孔定位销套24，腰形孔定位销套24和圆孔定位销套23配合，便于定位。

如图3所示，抓手机构2包括型材框架15、联接法兰19、两个驱动夹紧装置18、两个圆柱定位销16和四个弹簧锁紧装置17，联接法兰19设于型材框架15的中部，用于与六轴机器人手臂的第六轴末端配合连接，两个驱动夹紧装置18对称设置于型材框架15上，每个驱动夹紧装置18均包括上下设置的固定折弯件和活动折弯件，以及连接活动折弯件的夹紧驱动机，夹紧驱动机可采用气动夹紧驱动机，固定折弯件与活动折弯件在水平折弯处形成夹紧工装3上连接板25的空间，夹紧驱动机驱动活动折弯件沿竖直折弯向上下运动，从而实现夹紧连接板25，固定折弯件的水平折弯处设有用于与第一定位销套配合的第一定位销，第一定位销采用圆柱定位销16，夹紧连接板25时，两个圆柱定位销16分别和圆孔定位销套23、腰形孔定位销套24配合定位，固定折弯件的水平折弯处还设有V形件，两个V形件相对设置，V形件的两端部分别设置一弹簧锁紧装置17，夹紧连接板25时，四个弹簧锁紧装置17分别压紧两个折弯板22的两端，不仅夹紧固定工装3的两端，还稳定固定工装3的两侧。工作时，机器人本体12的第六轴末端安装抓手机构2，通过抓手机构2完成对工装3进行定位、夹紧，从而实现对工装3的抓取。

如图5所示，上下料工位4设置有双工位，包括分别设于上下料固定支架28上的两个上下料子工位，一个上下料子工位用于人工上下料时，另一个上下料子工位用于机器人抓取上料好的工装3，每个上下料子工位均包括活动支架29、直线导轨32和直线驱动装置，直线驱动装置包括滚珠丝杆30和伺服电机31，直线导轨32朝向机器人机构1设置，滚珠丝杆30设于直线导轨32内并与活动支架29的底部配合连接，伺服电机31连接滚珠丝杠，伺服电机31驱动滚珠丝杠，使得活动支架29在直线导轨32内滑动，将上料好的上下料子工位移动到近机器人机构1的一端，将机器人抓取回的冷却好的工装3运回进行下料和上料，实现两个活动支架29的双工位切换。上下料工位4采用两组直线导轨32高低设置，使得抓手机构2抓取工装3时安全操作空间大，抓取时不易被其它设备干涉。直线导轨32的两侧设有盖板33，盖板33向内折弯使得活动支架29的底部限定在直线导轨32内运动。

如图6所示，浸搪工位5设置有双工位，包括两个浸搪子工位，一个浸搪子工位用于人工搅拌搪瓷料浆时，另一个浸搪子工位用于机器人机构1对加热棒浸搪，每个浸搪子工位均包括轨道34、移载小车36、料桶35、行程开关装置37和脚踏式刹车装置38，轨道34朝向机器人机构1设置，移载小车36与轨道34滑动连接，料桶35设于移载小车36上，料桶35盛装拌搪瓷料浆并设有液面传感器40，液面传感器40连接显示屏组件8，行程开关装置37设于轨道34上近机器人机构1的一端处，并连接机器人控制柜11，用于为料桶35到位后给机器人控制柜11传输信号，确认料桶35到位后，机器人本体12才带着抓取的工装3来到到位后的料桶35处进行加热棒的表面浸搪瓷料浆。两个轨道34上远机器人机构1的一端处设置有用于存放搅拌机的搅拌机悬挂装置39，搅拌机悬挂装置39包括悬臂杆和设于悬臂杆上的挂钩，挂钩用于倒挂搅拌机的线缆，不让线缆影响料桶35内的料浆纯度，即搅拌机完成搅拌后，放置在搅拌机悬挂装置39设置的挂钩上。移载小车36上还设有脚踏式刹车装置38，料桶35进行搅拌前需利用脚踏式刹车装置38固定好移载小车36的位置。

如图7所示，烧结工位6包括烧结框架41、保温罩42、通电装置43、散热装置和门升降驱动机45，保温罩42设于烧结框架41上，保温罩42设有活动门，活动门与机器人机构1相对，门升降驱动机45连接活动门，通电装置43设于保温罩42内，散热装置设于保温罩42上，工装3上的加热棒与通电装置43连接后，门升降驱动机45驱动活动门关闭，通电装置43通电，进行加热棒烧结。其中，门升降驱动机45采用门升降气缸，散热装置包括散热通道和设于散热通道内的散热风机44，通电装置43包括通电定位板、通电电源开关、多个电极、多个压缩弹簧和多个绝缘板，通电定位板设于保温罩42内，通电定位板上设有与工装3上定位孔对应的绝缘板，通电定位板上还设有与第二定位销套配合定位的第二定位销，每个绝缘板上设置两个电极，每两个电极的一端通过线缆连接通电电源开关的正负极，对应另一端通过压缩弹簧的压缩变形所产生的反力，紧贴加热棒的两个导电极，通电后构成电流回路。烧结工位6设置为多个时，一个烧结工位6在上下料，其余烧结工位6在烧结或保温状态，还可以再设置一个烧结工位6用于故障时的备用。

如图8所示，冷却工位7包括用于放置工装3的冷却支架46和用于对工装3上的加热棒进行风冷的风扇48，冷却支架46的顶部呈矩形框状，且设有两个对称的冷却定位销47，该冷却定位销47为与第二定位销套配合的第二定位销。

工装3设有第一定位销套和第二定位销套，抓手机构2上设有与第一定位销套配合定位的第一定位销，上下料工位4、烧结工位6和冷却工位7上分别设有与第二定位销套配合定位的第二定位销。

如图9所示，显示屏组件8包括显示支架49和设于显示支架49上的显示屏50，显示屏50上显示整个系统生产的相关信息。

如图10所示，手控盒组件9包括手控盒支架51和设于手控盒支架51上的触摸屏52。

整个系统由安全围栏10围绕设置，烧结工位6、冷却工位7、机器人机构1全部在安全围栏10内，显示屏组件8贴着安全围栏10的内侧设置，机器人控制柜11、手控盒组件9设置在安全围栏10外，上下料工位4和浸搪工位5的一部分在安全围栏10内用于与机器人机构1配合，另一部分在安全围栏10外用于人工操作。系统工作时，由手控盒组件9的控制系统向各个工位以及机器人机构1输入启动信号或脉冲数量，即可实现整个系统的自动运行。

整个系统的控制核心在PLC，PLC衔接机器人信号、上位机以及烧结工位6、上下料工位4的控制，PLC还衔接整个系统的信号交换处理。系统各执行部件均能通过触摸屏52来控制。

触摸屏52的控制界面如下：

控制界面主要分为两种控制模式，分别为自动模式和手动模式，自动模式主要是供设备自动运行时使用，手动模式主要是供设备调试和维修时使用，包括急停、启动、停止等按钮，系统除了具有两种控制模式外，系统还具有报警显示界面和参数配方界面，报警界面为操作人员和维修人员提供便利，可以实时快速的了解系统的工作状况以及报警具体故障点，参数配方界面方便工艺调试人员调试工艺，将工艺调试好后，后续生产产品是无需再次调试和参数的输入，只需要打开参数配方选择相应的产品工艺即可。

为了合理利用烧结时间和冷却时间，加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统的闭环工作方法为：

1)设置n个烧结工位6和与各烧结工位6一一对应的冷却工位7，n≥2，用S_i表示第i个烧结工位6，用L_i表示与烧结工位S_i对应的第i个冷却工位7，1≤i≤n；

2)设置2n+1套工装3，上下料工位4上放置两套工装3，各冷却工位7上放置一套工装3，烧结工位S₁上预留空位，其余烧结工位6上各放置一套工装3；

3)n个烧结工位6依次顺序循环烧结加热棒，n个冷却工位7依次顺序循环冷却加热棒，在第q次加热棒搪瓷烧结中，q＞n，机器人机构1运行方式为：

a：机器人机构1通过抓手机构2抓取上下料工位4上的已放置好加热棒的工装3，并将已放置好加热棒的工装3移至浸搪工位5进行加热棒浸搪；

b：机器人机构1通过抓手机构2将已放置好加热棒的工装3移至空位的烧结工位S_j进行加热棒烧结，％表示取余运算；

c：机器人机构1通过抓手机构2将冷却工位L_j上放置的已冷却的工装3移至上下料工位4上进行下料；

d：机器人机构1通过抓手机构2将烧结工位S_m上已烧结的工装3移至冷却工位L_j上进行冷却，烧结工位S_m上形成空位。

烧结工位6和冷却工位7的具体数目根据工艺要求设计，当烧结工位6和冷却工位7均为一个时，机器人机构1通过抓手机构2抓取工装3依次经过上下料工位4、浸搪工位5、烧结工位6、冷却工位7和上下料工位4，可实现一次的加热棒搪瓷烧结加工，当烧结工位6和冷却工位7均为多个时，例如：2、3、4、5等等，整个系统采用连续加工的闭环式工作方式。

本实施例中，工装3上设置24个定位孔，可定位装夹2排共24件加热棒，一人同时上料或下料一套工装3上的24件金管加热棒的时间为36秒，即上料与下料时间需72秒，记为两人上下料工位4时间T1＝36秒。浸搪工位5处机器人本体12完成时间记为T2＝10秒。机器人本体12依次完成抓取、行走、放置一个循环的节拍时间为T3＝19秒。根据产品工艺规定，加热棒在烧结工位6上的表面干燥时间、烧结时间、保温时间和在冷却工位7的风冷冷却时间共需T4＝220秒，且浸搪工位5中的搪瓷料浆需要定期进行搅拌，防止其沉淀。假设客户要求加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统的生产节拍为每件时间不大于T＝3.5秒。根据这一要求，T4/T＝62.9，故工装3一次上料数量为24件，并设置三个烧结工位6，三个冷却工位7，上下料工位4为双工位，浸搪工位5为双工位，可满足上述节拍要求：T4/24/3＝3.05≤3.5秒，而T1≤T4/3＝73.3，T2≤T4/3＝73.3，总节拍可不计T1、T2的时间。同时根据故障备用的原则，烧结工位6应增加备用工位，三个烧结工位6中有一个在维修时，不能影响整个生产线的正常运行，故采用四个烧结工位6和四个冷却工位7。

三个工作的烧结工位6分别用A、B、C顺序标号，三个工作的冷却工位7也对应顺序标号，两个上下料子工位分别用A、B标记，两个浸搪子工位分别用A、B标记，则本实施例中采用连续加工的闭环式工作方式，加热棒搪瓷烧结自动化生产线装置动作流程为：

(1)机器人本体12通过抓手机构2抓取上下料工位4(记为上下料子工位A)上的工装3(人工已放置好24件加热棒)，运行至浸搪工位5(记为浸搪子工位A)，将加热棒待搪瓷表面全部浸入料桶35中的搪瓷料浆中，同时水平抖动1秒，确保金管加热棒待搪瓷表面的搪瓷料浆饱满；

(2)机器人本体12将工装3移出至料桶35正上方的安全位置，垂直平面内快速抖动5次，让多余的搪瓷料浆随重力惯性滴落在料桶35内；

(3)机器人本体12将工装3沿水平平面翻转180°，使工装3处于倒立状态，静立2秒，使粘在加热棒表面的搪瓷料浆沿其长度方向上均匀；

(4)机器人本体12将倒置的工装3移载至预留有空位的烧结工位6(即为烧结工位A)上；

(5)机器人本体12通过抓手抓取其对应正方向的冷却工位7(即为冷却工位A)上的已冷却的工装3，并移载至上下料工位4上的空位(即为上下料子工位A)上，上下料子工位A进行下料和上料，上下料子工位B处已准备好下一轮的需抓取的加热棒；

同时烧结工位A上的保温罩42的活动门下降，启动通电程序，工装3的加热棒通电20秒，然后断电5秒，使其表面的搪瓷料浆初步干燥，再通电120秒，使搪瓷料浆烧结。

(6)机器人本体12通过抓手抓取烧结工位6(即为烧结工位B)上已烧结完成的工装3，将其放置在冷却工位A上，烧结工位B形成空位，同时，冷却工位A的风扇48通电对工装3的加热棒进行通风冷却60秒。

(7)同理按步骤(1)～(6)依次对烧结工位B、冷却工位B、烧结工位C、冷却工位C进行上下料，上下料子工位A和上下料子工位B交替进行上下料，浸搪子工位A和浸搪子工位B交替配合机器人机构1进行浸搪。

Claims (10)

1.一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统，其特征在于，包括机器人机构(1)、抓手机构(2)、用于放置加热棒的工装(3)、上下料工位(4)、浸搪工位(5)、烧结工位(6)和冷却工位(7)，所述上下料工位(4)、浸搪工位(5)和烧结工位(6)以机器人机构(1)为中心呈圆周分布，所述冷却工位(7)放置于烧结工位(6)与机器人机构(1)之间，所述抓手机构(2)设于机器人机构(1)上，抓手机构(2)抓取上下料工位(4)处的上料后的工装(3)，机器人机构(1)带动抓手机构(2)，使得工装(3)依次经过浸搪工位(5)的加热棒浸搪、烧结工位(6)的加热棒烧结和冷却工位(7)的加热棒冷却后回到上下料工位(4)进行下料，所述烧结工位(6)和冷却工位(7)均至少设置有一个。

2.根据权利要求1所述的一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统，其特征在于，所述抓手机构(2)包括型材框架(15)，以及分别设于型材框架(15)上的联接法兰(19)和驱动夹紧装置(18)，所述联接法兰(19)联接机器人机构(1)，所述驱动夹紧装置(18)闭合时夹紧工装(3)。

3.根据权利要求1所述的一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统，其特征在于，所述机器人机构(1)采用六轴机器人。

4.根据权利要求1所述的一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统，其特征在于，所述工装(3)包括工装架(20)、两个折弯板(22)和两个连接板(25)，所述两个折弯板(22)对称设于工装架(20)的两侧，所述两个连接板(25)对称设于工装架(20)的两端，每个折弯板(22)上均设有多个用于固定加热棒的定位孔，所述抓手机构(2)通过夹紧两个连接板(25)来抓取工装(3)。

5.根据权利要求1所述的一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统，其特征在于，所述上下料工位(4)包括两个上下料子工位，每个上下料子工位均包括活动支架(29)、直线导轨(32)和直线驱动装置，所述直线导轨(32)朝向机器人机构(1)设置，所述活动支架(29)通过直线驱动装置与直线导轨(32)滑动连接。

6.根据权利要求1所述的一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统，其特征在于，所述浸搪工位(5)包括两个浸搪子工位，每个浸搪子工位均包括轨道(34)、移载小车(36)和料桶(35)，所述轨道(34)朝向机器人机构(1)设置，所述移载小车(36)与轨道(34)滑动连接，所述料桶(35)设于移载小车(36)上，所述料桶(35)盛装拌搪瓷料浆。

7.根据权利要求1所述的一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统，其特征在于，所述烧结工位(6)包括烧结框架(41)、保温罩(42)、通电装置(43)、散热装置和门升降驱动机(45)，所述保温罩(42)设于烧结框架(41)上，保温罩(42)设有活动门，所述门升降驱动机(45)连接活动门，所述通电装置(43)设于保温罩(42)内，所述散热装置设于保温罩(42)上，工装(3)上的加热棒与通电装置(43)连接后，门升降驱动机(45)驱动活动门关闭，通电装置(43)通电，进行加热棒烧结。

8.根据权利要求1所述的一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统，其特征在于，所述冷却工位(7)包括用于放置工装(3)的冷却支架(46)和用于对工装(3)上的加热棒进行风冷的风扇(48)。

9.根据权利要求1所述的一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统，其特征在于，所述工装(3)设有第一定位销套和第二定位销套，所述抓手机构(2)上设有与第一定位销套配合定位的第一定位销，所述上下料工位(4)、烧结工位(6)和冷却工位(7)上分别设有与第二定位销套配合定位的第二定位销。

10.根据权利要求1所述的一种加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统，其特征在于，所述加热棒搪瓷烧结自动化生产线系统的闭环工作方法为：

1)设置n个烧结工位(6)和与各烧结工位(6)一一对应的冷却工位(7)，n≥2，用S_i表示第i个烧结工位(6)，用L_i表示与烧结工位S_i对应的第i个冷却工位(7)，1≤i≤n；

2)设置2n+1套工装(3)，上下料工位(4)上放置两套工装(3)，各冷却工位(7)上放置一套工装(3)，烧结工位S₁上预留空位，其余烧结工位(6)上各放置一套工装(3)；

3)n个烧结工位(6)依次顺序循环烧结，n个冷却工位(7)依次顺序循环冷却，在第q次加热棒搪瓷烧结中，q＞n，机器人机构(1)运行方式为：

a：机器人机构(1)通过抓手机构(2)抓取上下料工位(4)上的已放置好加热棒的工装(3)，并将已放置好加热棒的工装(3)移至浸搪工位(5)进行加热棒浸搪；

b：机器人机构(1)通过抓手机构(2)将已放置好加热棒的工装(3)移至空位的烧结工位S_j进行加热棒烧结，

c：机器人机构(1)通过抓手机构(2)将冷却工位L_j上放置的已冷却的工装(3)移至上下料工位(4)上进行下料；

d：机器人机构(1)通过抓手机构(2)将烧结工位S_m上已烧结的工装(3)移至冷却工位L_j上进行冷却，烧结工位S_m上形成空位。