工业机器人技术在异形玻璃磨边加工中的应用

    摘 要：在传统玻璃加工中，异形玻璃磨边技术大量使用手工操作，生产费工费力而且还不能够保证产品质量，部分企业采用专用机械进行玻璃磨边，当生产工艺发生变化，专用设备就需要进行改造与调整。如使用工业机器人对玻璃磨边进行加工，利用工业机器人重复定位精度高，自由度高，柔性好的特点，可以有效解决好上面的问题，因此利用工业机器人打磨玻璃是一个值得研究的课题。

    关键词：工业机器人;异形玻璃;磨边加工

    0 前言

    随着“中国制造”2025相关工作的不断开展，用户对产品的要求不断提高，这就要求生产厂家不断调整生产工艺。尤其在异型玻璃磨边行业，玻璃的造型越来越复杂，生产过程越来越向定制化发展，原有的手工打磨和玻璃磨边专用机械已经很难满足企业生产的需求，这就需要采用新手段，新技术开发出一种适用于现代生产需求的玻璃磨边设备。

    1 磨边机发展现状

    玻璃磨边机是玻璃深加工行业的常见设备，它通过直磨、斜磨等方式，将玻璃制品磨出不同形状的外轮廓。由于玻璃属于脆性材料，其打磨技术与金属打磨、塑料打磨有很大区别，国内还未完全掌握玻璃打磨机的生产技术，高档的磨边机的生产与销售，仍被欧美的几个大型企业所垄断 。国内玻璃深加工企业为保证生产利润，多数使用国产的中低端磨边机，少数企业购置了昂贵的国外设备，其产品利润也被大大的降低。

    1.1 国外玻璃磨边加工的手段

    在玻璃深加工行业中知名的ALBAT+WIRSAM公司，主要开发玻璃排样软件和玻璃加工软件，其软件是一种基于WINDOWS平台的建模软件，通过图形建模，数据处理，后置加工程序生成等步骤，最终生成玻璃磨边程序并传输到加工设备进行加工。

    意大利的INTERMAC公司主要生产玻璃加工设备，其生产的CNC磨边机、雕刻机可完成磨边、写字、抛光、刻花等复杂的异型玻璃加工。其采用真空吸盘对玻璃进行定位与夹紧，利用数控机床的高速高精加工，完成玻璃雕刻与打磨。

    1.2 我国磨边机发展现状

    我国在自动化磨边机发展上比先进国家较晚，同时在生产机器的质量也有很多的有差异，这些主要表现在机器使用的寿命较短、生产效率不高、加工精度不够等。玻璃磨边加工多采用靠模加工的方式进行，不同的玻璃外形都需要制作相对应的加工模板，这种加工方式柔性差，加工效率低，工人劳动强度大，产品质量不稳定。

    我国的日通玻璃机械有限公司是国内著名的玻璃异型磨边机器生产企业，型号为 PTTM1321的玻璃磨边机器在对玻璃异型斜边磨边过程中，需要加装碗型磨轮，还需要把磨轮向后倾斜。对倾斜角度要合理调整，使用端面加工方法进行切削。

    伦教弘泰玻璃机械厂生产的型号为YXM1异型磨边机，主要使用在圆形、椭圆型平板玻璃成形周边和斜边抛光;也可以使用在其它不规则形状平板玻璃成形周边和斜边抛光。

    仙桃市三槐机械厂生产的磨边机的型号是BM-1，这种设备加工范围较宽，主要使用在一些有着鸭嘴形状的异型边型玻璃的打磨，而且这款机械不会受到玻璃外形长宽圆尺寸的影响。

    广东盈钢机械有限公司生产的磨边机械，其主要的型号是YXM1型号，这种机械主要使用在不规则形状平板玻璃成形周边和斜边抛光，还可以使用在圆形平板玻璃成形周边和斜边抛光，也可以使用在特异性平板玻璃成形周边和斜边抛光。

    2 工业机器人技术在异型玻璃磨边加工中的应用

    2.1 机器人技术在玻璃加工中应用

    机器人是一种有着高重复精度、高柔性的机电系统。工业机器人技术在汽车行业的在打磨和抛光领域有广泛的应用，但是在玻璃深加工行业使用的较少。我国对于机器人使用在玻璃的消磨系统研究方面，还在起步阶段，尤其是在一些高精度的消磨机器人方面的研究，只有极少数企业在进行。

    沈阳新松机械人股份有限公司研发的打磨抛光机械人系统，采用五轴框架式工业机器人结构，配合高精度伺服转台，实现高质量、高精度的研磨抛光，并利用智能力矩传感器检测机器人末端执行器所受负载力矩，用以调整机器人运行状态，达到保护工件和提高质量的目的。其工作过程为，先将力矩传感器安装到工业机器人腕部关节，用来测量打磨过程中磨头的受力情况，再进行玻璃打磨路径规划，确定工业机器人移动路径、切入点、切出点等信息，再将完整的运动信息、点位信息、开关量控制信息送给机器人控制器，控制器驱动机器人运动进行玻璃打磨，打磨过程中磨头的受力情况由传感器检测，并传给机器人控制器用以调整工业机器人运行状态，保证磨具与加工件之间力的稳定。

    2.2 机器人技术在异型玻璃磨边加工中的意义

    使用机器人技术在异型玻璃加工中，主要有著这些方面的特点：由于工业机器人具有高自由度、高运动控制精度，高运行速度等特性，所以其在玻璃深加工中能适应绝大多数工作要求，尤其适用于异型玻璃磨边加工。由于其柔性好，所以当企业生产工艺发生改变时，能方便快捷的修改机器人控制程序以适应新工艺的要求，满足企业产品更新换代快的需求。同时还可以有效解决企业员工人员流动大，生产节拍不易管理，生产周期不易确定等管理难题。因此，深入开展工业机器人在玻璃磨边行业的应用，具有现实意义。

    3 结束语

    综上所述，工业机器人在对异型玻璃边打磨抛光方面，我国还处于起步阶段，需要继续加大这个方面的研究。使用工业机器人进行异型玻璃抛光加工，可大幅提高玻璃深加工企业的自动化程度，提高生产效率，提高产品质量，为企业转型升级提供保障，为企业实现智能制造奠定基础。

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    作者简介：卢彦林（1982-），男，山西太原人，工程硕士，讲师，研究方向：工业机器人技术。