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基于机器人技术的砖窑自动化系统设计与分析
冯 原
（重庆机器人有限公司 重庆 双桥）
摘要：介绍了机器人砖窑自动化系统的构成、功能及其研究开发意叉，提出了设计指导思想和原则。对设计出的砖窑自动化系统切条装置、切砖钢丝快换装置、分砖合砖装置、翻砖装置、机器自动化码垛系统进行了设计分析，论述了其特点。关键词：机器人；自动化系统 1 机器人砖窑自动化系统概述
目前，国内大多数的砖窑都采用的人工制砖和码砖，部分采用的是半自动化制砖，但码砖依然是依靠人力。由于这种传统的制砖方式导致绝大多数砖窑处于低效率、高消耗的运行模式；另外由于手工作业的随意性和不稳定性导致码垛方式的不固定，由此进一步影响最后砖坯烧结的效果；并且砖窑生产环境及其恶劣，长期处于这种环境中的工人患病几率会提高。自动化系统实际上将生产过程中人为造成的不确定因素降到较低水平，并使工序间运作协调一致，整个自动化系统按一定节奏，连续不断地进行自动化生产，从而明显提高了生产效率和质量。
为了适应国内砖窑生产厂家的需求，研制开发了同时具备标准砖、非标砖生产能力的自动化生产线。它适用于一般砖窑行业中标准砖、非标砖的自动化生产，改变了传统的人工制砖码垛的生产方式，进而以高效、优质、敏捷的方式生产。并可降低物耗、降低成本、节约投资，消除了操作人员的不安全性、减轻劳动强度、改善作业环境。2 机器人砖窑自动化系统设计指导思想与原则
根据机器人砖窑自动化系统的功能要求及其作业的安全性和可靠性，并从当今国内外技术现状与市场发展的战略出发，提出指导思想与原则：
（1）研制具备国内领先水平的机器人砖窑自动化系统，满足机器人砖窑自动化系统的功能要求。
（2）在充分吸收当今国际、国内先进技术与产品的基础上，创新性的进行机器人砖窑自动化系统的集成与设计，并把机械系统与电控系统的品质与可靠性视为成功的关键。
（3）尽量采用现有成熟技术与零部件，提高产品零部件的标准化与通用性，并具有良好的工艺性与可靠性。做到产品功能与造型设计和谐、统一、美观。尽可能按定型产品、中小批量生产的要求进行模块化设计，以求尽早形成定型产品，并易于扩展与组合、维修，且以中小批量生产方式生产，提高品质，降低成本，缩短交货期。3 机器人砖窑自动化系统总体技术方案设计与分析
根据设计指导思想与原则，在充分吸收国内外砖窑自动化系统的优点的基础上，针对标准砖、非标砖的生产工艺要求与特点，创新设计出机器人砖窑自动化系统。3.1 切条装置设计与分析
切条装置位于机器人自动化系统的最前面，为使其具有可靠性高、生产效率高等优点，也为减少机构复杂性和针对不同砖型的快速适应能力，采用FESTO紧凑型气缸驱动的闭闸式切条机构和用于调整切条长度的可变位置挡块机构。
当砖条（标准砖或非标砖）由真空挤压成型机输送出来，推动挡块机构并触发接近开关，促使闭闸式切条机构动作。完成后，挡块由气缸推动并抬起一定高度，下方输送线加速并将切好的砖条输送至下一工位。如此循环运作，实现连续切条的工艺流程。3.2 切砖钢丝快换装置
当砖从切条机出来，进入切砖机，经过其加工便成为砖坯。切砖机是采用推板推动砖条，通过固定的钢丝切割成所需的大小。钢丝的间距是可调的，可以根据所需砖坯的尺寸进行调节。切砖机采用大功率的电机和连杆滑块机构实现推板的往复运动，但是传统的切砖机只有一套钢丝切砖装置。如果在生产过程中出现断钢丝的情况，将会导致这一工序无法正常完成，并影响整个系统的正常运行。
结合这些经验，我们设计采用了快换式的钢丝切砖装置，在出现断丝的情况下，可以快速的驱动该装置，换下断丝的切砖模组，换上新的切砖装置。如此，就可在不影响系统运作的前提下，快速高效的更换钢丝。3.3 分砖合砖装置 3.3.1分砖装置
主要是将空心砖均匀、平稳地推送到两旁的输送线上，为了避免在此过程中出现推板左右侧运动不一致导致的推板倾斜，设计采用
FESTO紧凑型加强活塞杆气缸和平行链轮的结构，有效的避免了由推板的倾斜产生的砖坯歪斜现象。3.3.2 合砖装置
考虑到后段工序的工艺性，在完成分砖和翻砖的步骤后，须将两旁输送线上的砖坯分别合拢到中间的输送线上。设计采用FESTO的紧凑型加强活塞杆气缸和双平行链轮的结构，相对于传统的连杆推板，有效的节省了空间，平行链轮的结构保证动作可靠、精确及足够的刚度。3.4 翻砖装置
在一般的砖窑生产中，空心砖在烧制码垛时须砖孔朝上。这样更有利于热量的传递，使砖与砖之间的温差减小到一个很低的水平，从而使烧制的过程更稳定，烧制出更优质的空心砖。基于这些工艺分析，设计了翻砖装置。
翻砖装置由转子和同步带输送线组成，转子和同步带输送线均由变频电机控制，使转子和输送线达到一定的速度比，以实现翻砖过程的连续、稳定、高效。
3.5 机器人自动化码垛系统
从自动切砖系统到移动平台采用了桥式抓坯和环形输送线的结构，环形输送线环绕整个砖窑布置，无论移动平台运行到哪个位置，都能保证砖坯的送达。桥式抓坯负责将切砖系统加工完成的砖坯放置到环形输送线上，同时在移动平台上布置的桥式抓坯可以将环形输送线上的砖坯抓到移动平台的布坯台。将两台YASKAWA的MOTOMAN-MPL800型码垛机器人布置在移动平台上，移动平台在环绕整个砖窑的轨道上运行。机器人上安装相应的夹具，完成抓取砖坯到码垛的工序。4 机器人砖窑自动化系统的特点
(1)由于系统切砖钢丝快换装置、分砖合砖装置、翻砖装置、机器自动化码垛系统协同作业，缩小各自运动范围和作业内容，并采用连续切条装置，从而提高了生产节拍，可以完全胜任标准砖和非标砖的生产，机器人的使用颠覆了传统制砖模式，提高了系统的效率，设计生产能力可以达到每小时45000块标准砖。
(2)由于砖机各部分充分考虑对不同型号相似零件的可适应性．易于实现近似柔性作业生产，并以高效、优质、敏捷的方式生产：(3)机器人砖窑自动化系统可进行自动监控处理和报警；(4)可靠性好，自动与手动两种作业方式易变更。5 结论
机器人砖窑自动化系统是砖窑自动化发展的必然趋势。近几年，我国在这方面提高了国际认识。此系统即将投入生产。由于机器人砖窑自动化系统的关键元器件采用进口优质产品，充分发挥国内技术与服务等综合优势，即保证了系统品质与可靠性，又降低了成本，有很强的市场竞争力。
