季炜
青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司 山东青岛 266111
摘要
自动喷砂罐作为抛丸机器人喷砂系统的核心部件，同时也是故障几率较高的部件。本文介绍了自动喷砂罐的主要结构，并详细阐述了自动喷砂和自动加砂的工作流程，给出了常见故障的诊断方法和解决方案，并提出了改善措施，对自动喷砂罐维修工作有一定的指导意义。
关键词：自动喷砂罐；抛丸机器人；故障诊断。
1.绪论
随着人们生活水平的不断提高，动车或高铁已成为了人们出行首选。在动车制造行业，在涂装之前需要对整个车体表面进行抛丸处理，使之达到一个较高标准的粗糙度[1]。使用人工喷砂的粗糙度难以控制，均匀度难以保证。另外，抛丸过程环境恶劣，工人长期处于高粉尘，高噪音的环境中，容易诱发工伤和疾病[2]。通过使用机器人打砂来代替人工打砂，不仅提高了产品质量，也把操作者从恶劣的工作环境中解放出来，大大降低了劳动强度。
自动喷砂罐作为自动抛丸系统的核心部件，同时也是故障几率较高的部件。本文介绍了自动喷砂罐的主要结构，阐述了自动喷砂和自动加砂的工作流程，给出了常见故障的诊断方法，并提出了改善措施。
2.自动喷砂罐结构
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图1 自动喷砂罐的结构示意图
图1是自动喷砂罐的结构示意图，喷砂罐内设有两个舱以实现连续工作。下舱用于喷砂，上舱用于丸料补给。喷砂罐带有不同的阀门和丸料传感器以实现正常操作。下面分别简要介绍一下各个部件的功能：
1.丸料阀(1Y6)。丸料阀是比例阀，在丸料补给打开，平时处于关闭状态；
2.过滤网。用于过滤丸料中磁选装置不能过滤的杂质，例如玻璃，铝屑等；
3.上舱进气排气阀(1Y1)。该阀为气动控制阀，通过外部电磁阀进行控制。阀门关闭时，进气打开，排气关闭；。阀门打开时，进气关闭，排气打开；
4.上舱进气单向阀。
5.下舱进气排气阀(1Y4)。该阀为气动控制阀，通过外部电磁阀进行控制。阀门关闭时，进气打开，排气关闭；阀门打开时，进气关闭，排气打开；
6.下舱进气单向阀。
7.主阀门(1Y5)。该阀门为电磁阀，为喷砂罐提供压缩空气；
8.压力选择阀(1Y7)。喷砂过程中打开，仅喷空气过程中关闭；
9.减压阀。仅喷空气过程中，压缩空气经过减压阀实现空气压力的调节；
10.丸料输送空气阀(1Y3)。该阀为气动控制阀，通过外部电磁阀进行控制。
11.丸料阀(1Y2)。该阀为气动控制阀，通过外部电磁阀进行控制。手动调节阀门旋钮可调节丸料流量；
12.检修阀。维修时可将此阀关闭，防止砂从喷砂罐中流出；
13.丸料位传感器(1B2)。检测下舱的丸料是否不足；
14.丸料位传感器(1B1)。检测上舱的丸料是否已满；
15.弹出式阀门。用于密封上下舱。
3.正常喷砂工作流程
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图2正常喷砂工作流程图
如图2所示，当喷砂开始时，主阀门(1Y5)打开为喷砂罐提供压缩空气，下舱进气排气阀(1Y4)关闭，下舱开始进气加压。当下舱加压时，上下舱间的弹出式阀门关闭，下舱形成一个密闭舱。然后，丸料输送空气阀(1Y3)打开，丸料阀(1Y2)和压力选择阀(1Y7)打开。此时喷砂处于稳定运行中，直到下舱的丸料位传感器(1B2)得到丸料不足的信号。丸料自动补给在得到此信号后开始。
4.丸料补给工作流程
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图3丸料补给工作流程图
如图3所示，当丸料位传感器(1B2)收到丸料不足信号。丸料阀(1Y6)打开，丸料落入上舱。当上舱的丸料位传感器(IB1)被触发，给出上舱已满的信号，收到信号后丸料阀(1Y6)关闭。此时上舱已满，可以开始加压。上舱进气排气阀(1Y1)打开，上舱开始进气加压。加压时会关闭上舱的排气通道和弹出式阀门。加压结束后，两舱间的弹出式阀门会自动打开，上舱的丸料会自动调到下舱中。丸料流量计时1分钟后，上舱进气排气阀(1Y1)关闭，上舱排气通道打开，进气通道关闭，上舱开始减压。减压式上下舱之间的弹出式阀门又重新关闭，下舱恢复正常喷砂，丸料补给过程结束。
5.常见故障诊断
5.1打砂正常却无法自动加砂
出现该故障的原因有如下几点：
1. 上舱进气排气阀无法打开，进气通道无法打开，排气通道又无法关闭，而导致上舱的压力达不到要求；
2. 上舱进气通道的单向阀损坏。单向阀损坏会导致上舱无法进气，导致上舱无法完成加压动作。
3. 检查上舱的丸料位传感器(IB1)，若未给出上舱已满的信号，则可能是丸料阀(1Y6损坏，或者中间的过滤网堵死。
5.2 只出砂不出空气。
由于喷枪可以出砂，证明主阀门(1Y5)能够正常工作，并完成了对下舱的加压。我们需要重点检查压缩空气通道的压力选择阀门(1Y7)和丸料输送空气阀(1Y3)。压力选择阀门(1Y7)是电磁阀，检查是否动作正常。丸料输送空气阀(1Y3)，由外部电磁阀控制，需检查电磁阀是否动作正常。若动作不正常，需清理电磁阀阀芯或者更换电磁阀。
5.3出砂不连续
出砂不连续主要有以下两点原因：
1.丸料阀(1Y2)阀芯有异物。当阀芯有异物时，会导致出砂流量忽大忽小，从而引起出砂不连续现象。可打开阀门端盖，清理阀芯中的异物，或者更换丸料阀(1Y2)。
2.压力选择阀(1Y7)损坏。当压力选择阀(1Y7)损坏时，压缩空气通过减压阀进入砂管，会造成压力不足，也会导致出砂不连续。
6.改善措施
由于压缩空气直接通入到喷砂罐中，因此压缩空气管路中不可避免存在一些粉尘。长此以往，这些粉尘会堵塞电磁阀的阀芯，使得被控元件不能正确动作，导致喷砂中断。针对该问题，我们发现电磁阀组前自带的过滤器过滤等级不高，并不能有效的过滤压缩空气中的粉尘，我们又在此之前增加了一个更高过滤等级的过滤器，大大降低了故障几率。
7.结论
本文介绍了自动喷砂罐的主要结构，并详细阐述了自动喷砂和自动加砂的工作流程，给出了常见故障的诊断方法和解决方案，并提出了改善措施，对自动喷砂罐维修工作有一定的指导意义。
参考文献
1.蒲洪彬，许阳钊等.基于机器人的抛丸机自动化生产线改造.机床与液压.2010(24):7-9
2.张萍. 取代手工喷丸清理的机器人.国外机车车辆工艺.2000(16):16-17