一種正壓機器人防爆系統及其控制方法與流程

2023-10-09 07:14:59 1

本發明涉及噴塗機器人安全技術領域，具體地說是一種機器人正壓防爆系統。

背景技術：

現有的正壓機器人防爆系統，設計一般較為複雜且內部壓力變化時，不能自動調整密封腔內壓力，使得防爆系統的成本昂貴，且須人工幹涉手動調整進氣壓力。

部分設計採用了多個壓力開關、控制閥、減壓閥、可燃氣體含量檢測裝置，例如中國專利公開了一種新型噴塗機器人正壓防爆系統，申請號：201510676671.4，申請日2015.10.19，整個系統包好一套可燃氣體含量檢測裝置，兩個防爆本安壓力開關，三個兩位三通換向閥，以及比例控制閥和流量開關等。其不足在於該系統沒有清洗循環，且系統原件眾多，成本昂貴且穩定性低。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是實現一種結構簡單，裝備成本低，使用安全，並能根據機器人密封腔內壓力變化而進行自動調節的噴塗機器人正壓防爆系統。

為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為：一種正壓機器人防爆系統，設有防爆控制櫃和機器人正壓腔體，主氣源通過設有供氣電磁閥的供氣管向密封的機器人正壓腔體內供氣，所述機器人正壓腔體內設有防爆電磁閥，所述防爆電磁閥的輸入端通過排氣管與機器人正壓腔體內連通，所述防爆電磁閥輸出端通過排氣管與機器人正壓腔體外連通，所述機器人正壓腔體內設有檢測管，所述檢測管連通壓力傳感器，所述壓力傳感器輸出壓力信號值plc控制器，所述控制器輸出控制信號至供氣電磁閥和防爆電磁閥。

所述供氣電磁閥、壓力傳感器和plc控制器安裝在防爆控制櫃內。

所述排氣管上設有流量計，所述流量計輸出流量信號至plc控制器。

所述plc控制器輸出控制信號至機器人本體的供電繼電器。

所述排氣管的排氣口設有消音器，所述機器人正壓腔體上安裝有安全閥。

所述供氣電磁閥為先導二位三通電磁閥，所述主氣源通過第一供氣管連接先導二位三通電磁閥的輸入端，所述先導二位三通電磁閥的其中一個輸出端通過第二供氣管連通機器人正壓腔體，所述先導二位三通電磁閥的另一個輸出端通過設有減壓閥的第三供氣管連通第一供氣管。

所述主氣源設有過濾減壓閥和油霧分離器。

基於所述正壓機器人防爆系統的控制方法：

清掃步驟：開啟供氣電磁閥和防爆電磁閥，讓機器人正壓腔體內的原有氣體排出；

供壓步驟：根據當前機器人正壓腔體內壓力大小，先後關閉供氣電磁閥和防爆電磁閥，使機器人正壓腔體內的壓力達到設定值；

保壓步驟：機器人本體工作的過程中實時獲取機器人正壓腔體內壓力大小，當檢測到壓力小於設定下限值時開啟供氣電磁閥，直至壓力大小達到設定值後關閉供氣電磁閥，若檢測到壓力小於設定下限值持續時間大於設定時間，則plc控制器對機器人本體進行斷電並報警。

所述清洗步驟中，通過流量計獲取排出氣體的體積，當排出氣體體積大於設定排氣量後執行供壓步驟。

本發明防爆系統採用潔淨壓縮空氣，在機器人通電之前首先對機器人密封腔體進行清洗，確保上電時密封腔體內空氣是安全的，並通過壓力傳感器，實時監控密封腔體內壓力，實現壓力閉環控制，通過plc來控制密封腔體內正壓氣體始終在可靠範圍內，此外該防爆系統結構簡單，運行穩定可靠。

附圖說明

下面對本發明說明書中每幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明：

圖1為防爆系統氣動原理圖；

圖2為防爆系統框架圖；

圖3為防爆系統控制流程圖；

上述圖中的標記均為：1、過濾減壓閥；2、油霧分離器；3、壓力傳感器；4、減壓閥；5、供氣電磁閥；6、安全閥；7、消音器；8、流量計；9、防爆電磁閥；10、plc控制器。

具體實施方式

機器人本體置於機器人正壓腔體內，正壓機器人防爆系統包括過濾減壓閥1，油霧分離器2，壓力傳感器3，減壓閥4，供氣電磁閥5，安全閥6，消音器7，流量計8，防爆電磁閥9和plc控制器10。

防爆系統控制潔淨的正壓空氣充入機器人封閉腔體內，實現對機器人封閉腔體內電氣元件的保護，使其與可爆炸氣源隔離，從而實現機器人的防爆功能。用於清潔的氣體由主氣源提供，主氣源由過濾減壓閥1和油霧分離器2組成，用於提供乾淨的壓縮空氣，主氣源通過設有供氣電磁閥5的供氣管向密封的機器人正壓腔體內供氣。

如圖1所示，供氣電磁閥5為先導二位三通電磁閥，主氣源通過第一供氣管連接先導二位三通電磁閥的輸入端，先導二位三通電磁閥的其中一個輸出端通過第二供氣管連通機器人正壓腔體，先導二位三通電磁閥的另一個輸出端通過設有減壓閥4的第三供氣管連通第一供氣管。減壓閥4用於調節潔淨空氣的壓力，先導兩位三通電磁閥用於控制向機器人本體充氣的通斷。

機器人正壓腔體內設有防爆電磁閥9，防爆電磁閥9用於密封腔體內空氣排出的通斷，防爆電磁閥9的輸入端通過排氣管與機器人正壓腔體內連通，防爆電磁閥9輸出端通過排氣管與機器人正壓腔體外連通，排氣管的排氣口設有消音器7，消音器7用於消除密封腔體排出氣體時的噪音。機器人正壓腔體上安裝有安全閥6，安全閥6安裝在機器人密封腔體壁上，當密封牆體內壓力超過設定值時，會打開洩壓，保證內部壓力不過高而導緻密封腔體內零件損壞。

為了控制清洗的氣體流量，排氣管上設有流量計8，流量計8輸出流量信號至plc控制器10。流量計8用於檢測清洗時從密封腔體內排出氣體的體積。

機器人正壓腔體內設有檢測管，檢測管連通壓力傳感器3，，機器人工作過程中，壓力傳感器3始終監控機器人本體內空氣壓力，並將壓力值傳遞給plc控制器10。

plc控制器10、減壓閥4、供氣電磁閥5，壓力傳感器3裝在防爆電控櫃內，位於安全區域，因此這些元器件可以採用非防爆電器元件，安全閥6、消音器7、流量計8、防爆電磁閥9安裝在機器人本體內，位於危險(防爆)區域。

基於上述正壓機器人防爆系統的控制方法：

清掃步驟：機器人開始工作時，必須先啟動防爆控制櫃，防爆櫃啟動後，首先開啟供氣電磁閥5，對機器人密封腔體充入潔淨空氣，同時開啟防爆電磁閥9，讓密封腔體內的原有氣體排出，此過程稱為清掃循壞，在次循環內，通過流量計8和壓力傳感器3檢測密封腔體內的壓力和排出氣體的體積。當排出氣體的體積大於密封腔體內容積的5倍以上時，認為清掃結束。

因清洗過程中，防爆電磁閥9和流量計8在空氣沒有清洗完成時就已經通電，因此這兩個部件使用的是本安型防爆電磁閥9和本安型流量計8。因供氣電磁閥5和壓力傳感器3安裝在防爆電控櫃內，位於安全區域，因此這兩個電器元件可使用非防爆電器元件。

供氣步驟：清掃循壞結束後，關閉供氣電磁閥5，停止對密封腔體的充氣，同時關閉防爆電磁閥9，讓密封腔體保持密封，維持密封腔體的壓力，此時防爆櫃內plc控制器10通過ka31繼電器給機器人本體上電，機器人開始運動進行作業。

保壓步驟：在機器人工作的過程中，通過壓力傳感器3實時監控機器人密封腔體內的壓力，當檢測到壓力小於設定下限值時，即開啟供氣電磁閥5，對機器人密封腔體進行補氣一定時間，如果檢測到封閉腔體內的壓力值一直低於設定下限值超過15秒，即認為機器人正壓防爆失敗，plc控制器10對機器人進行斷電並報警，確保噴塗機器人安全。

上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍之內。