一种正压机器人防爆系统及其控制方法与流程

本发明涉及喷涂机器人安全技术领域，具体地说是一种机器人正压防爆系统。

背景技术：

现有的正压机器人防爆系统，设计一般较为复杂且内部压力变化时，不能自动调整密封腔内压力，使得防爆系统的成本昂贵，且须人工干涉手动调整进气压力。

部分设计采用了多个压力开关、控制阀、减压阀、可燃气体含量检测装置，例如中国专利公开了一种新型喷涂机器人正压防爆系统，申请号：201510676671.4，申请日2015.10.19，整个系统包好一套可燃气体含量检测装置，两个防爆本安压力开关，三个两位三通换向阀，以及比例控制阀和流量开关等。其不足在于该系统没有清洗循环，且系统原件众多，成本昂贵且稳定性低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是实现一种结构简单，装备成本低，使用安全，并能根据机器人密封腔内压力变化而进行自动调节的喷涂机器人正压防爆系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种正压机器人防爆系统，设有防爆控制柜和机器人正压腔体，主气源通过设有供气电磁阀的供气管向密封的机器人正压腔体内供气，所述机器人正压腔体内设有防爆电磁阀，所述防爆电磁阀的输入端通过排气管与机器人正压腔体内连通，所述防爆电磁阀输出端通过排气管与机器人正压腔体外连通，所述机器人正压腔体内设有检测管，所述检测管连通压力传感器，所述压力传感器输出压力信号值plc控制器，所述控制器输出控制信号至供气电磁阀和防爆电磁阀。

所述供气电磁阀、压力传感器和plc控制器安装在防爆控制柜内。

所述排气管上设有流量计，所述流量计输出流量信号至plc控制器。

所述plc控制器输出控制信号至机器人本体的供电继电器。

所述排气管的排气口设有消音器，所述机器人正压腔体上安装有安全阀。

所述供气电磁阀为先导二位三通电磁阀，所述主气源通过第一供气管连接先导二位三通电磁阀的输入端，所述先导二位三通电磁阀的其中一个输出端通过第二供气管连通机器人正压腔体，所述先导二位三通电磁阀的另一个输出端通过设有减压阀的第三供气管连通第一供气管。

所述主气源设有过滤减压阀和油雾分离器。

基于所述正压机器人防爆系统的控制方法：

清扫步骤：开启供气电磁阀和防爆电磁阀，让机器人正压腔体内的原有气体排出；

供压步骤：根据当前机器人正压腔体内压力大小，先后关闭供气电磁阀和防爆电磁阀，使机器人正压腔体内的压力达到设定值；

保压步骤：机器人本体工作的过程中实时获取机器人正压腔体内压力大小，当检测到压力小于设定下限值时开启供气电磁阀，直至压力大小达到设定值后关闭供气电磁阀，若检测到压力小于设定下限值持续时间大于设定时间，则plc控制器对机器人本体进行断电并报警。

所述清洗步骤中，通过流量计获取排出气体的体积，当排出气体体积大于设定排气量后执行供压步骤。

本发明防爆系统采用洁净压缩空气，在机器人通电之前首先对机器人密封腔体进行清洗，确保上电时密封腔体内空气是安全的，并通过压力传感器，实时监控密封腔体内压力，实现压力闭环控制，通过plc来控制密封腔体内正压气体始终在可靠范围内，此外该防爆系统结构简单，运行稳定可靠。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为防爆系统气动原理图；

图2为防爆系统框架图；

图3为防爆系统控制流程图；

上述图中的标记均为：1、过滤减压阀；2、油雾分离器；3、压力传感器；4、减压阀；5、供气电磁阀；6、安全阀；7、消音器；8、流量计；9、防爆电磁阀；10、plc控制器。

具体实施方式

机器人本体置于机器人正压腔体内，正压机器人防爆系统包括过滤减压阀1，油雾分离器2，压力传感器3，减压阀4，供气电磁阀5，安全阀6，消音器7，流量计8，防爆电磁阀9和plc控制器10。

防爆系统控制洁净的正压空气充入机器人封闭腔体内，实现对机器人封闭腔体内电气元件的保护，使其与可爆炸气源隔离，从而实现机器人的防爆功能。用于清洁的气体由主气源提供，主气源由过滤减压阀1和油雾分离器2组成，用于提供干净的压缩空气，主气源通过设有供气电磁阀5的供气管向密封的机器人正压腔体内供气。

如图1所示，供气电磁阀5为先导二位三通电磁阀，主气源通过第一供气管连接先导二位三通电磁阀的输入端，先导二位三通电磁阀的其中一个输出端通过第二供气管连通机器人正压腔体，先导二位三通电磁阀的另一个输出端通过设有减压阀4的第三供气管连通第一供气管。减压阀4用于调节洁净空气的压力，先导两位三通电磁阀用于控制向机器人本体充气的通断。

机器人正压腔体内设有防爆电磁阀9，防爆电磁阀9用于密封腔体内空气排出的通断，防爆电磁阀9的输入端通过排气管与机器人正压腔体内连通，防爆电磁阀9输出端通过排气管与机器人正压腔体外连通，排气管的排气口设有消音器7，消音器7用于消除密封腔体排出气体时的噪音。机器人正压腔体上安装有安全阀6，安全阀6安装在机器人密封腔体壁上，当密封墙体内压力超过设定值时，会打开泄压，保证内部压力不过高而导致密封腔体内零件损坏。

为了控制清洗的气体流量，排气管上设有流量计8，流量计8输出流量信号至plc控制器10。流量计8用于检测清洗时从密封腔体内排出气体的体积。

机器人正压腔体内设有检测管，检测管连通压力传感器3，，机器人工作过程中，压力传感器3始终监控机器人本体内空气压力，并将压力值传递给plc控制器10。

plc控制器10、减压阀4、供气电磁阀5，压力传感器3装在防爆电控柜内，位于安全区域，因此这些元器件可以采用非防爆电器元件，安全阀6、消音器7、流量计8、防爆电磁阀9安装在机器人本体内，位于危险(防爆)区域。

基于上述正压机器人防爆系统的控制方法：

清扫步骤：机器人开始工作时，必须先启动防爆控制柜，防爆柜启动后，首先开启供气电磁阀5，对机器人密封腔体充入洁净空气，同时开启防爆电磁阀9，让密封腔体内的原有气体排出，此过程称为清扫循坏，在次循环内，通过流量计8和压力传感器3检测密封腔体内的压力和排出气体的体积。当排出气体的体积大于密封腔体内容积的5倍以上时，认为清扫结束。

因清洗过程中，防爆电磁阀9和流量计8在空气没有清洗完成时就已经通电，因此这两个部件使用的是本安型防爆电磁阀9和本安型流量计8。因供气电磁阀5和压力传感器3安装在防爆电控柜内，位于安全区域，因此这两个电器元件可使用非防爆电器元件。

供气步骤：清扫循坏结束后，关闭供气电磁阀5，停止对密封腔体的充气，同时关闭防爆电磁阀9，让密封腔体保持密封，维持密封腔体的压力，此时防爆柜内plc控制器10通过ka31继电器给机器人本体上电，机器人开始运动进行作业。

保压步骤：在机器人工作的过程中，通过压力传感器3实时监控机器人密封腔体内的压力，当检测到压力小于设定下限值时，即开启供气电磁阀5，对机器人密封腔体进行补气一定时间，如果检测到封闭腔体内的压力值一直低于设定下限值超过15秒，即认为机器人正压防爆失败，plc控制器10对机器人进行断电并报警，确保喷涂机器人安全。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。