用于工業(yè)機(jī)器人膜盒壓力表防護(hù)性能檢測系統(tǒng)，主要適用于檢測工業(yè)機(jī)器人本體外殼防護(hù)等級(jí)是否滿足國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 4208-2017 外殼防護(hù)等級(jí)（IP 代碼）中相應(yīng)的防護(hù)等級(jí)。本文所述工業(yè)機(jī)器人膜盒壓力表防護(hù)性能檢測系統(tǒng)主要通過檢測機(jī)器人本體的氣體密封性來替代實(shí)際使用環(huán)境中對(duì)液體、粉塵等密封性。檢測系統(tǒng)主要包括氣源、負(fù)壓檢測氣路和正壓檢測氣路。此檢測系統(tǒng)有利于機(jī)器人在批量生產(chǎn)過程中的過程質(zhì)量控制，對(duì)防護(hù)型工業(yè)機(jī)器人密封質(zhì)量有根本性的提高。

1 引言

隨著工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用場景的不斷深入，一些特殊的使用環(huán)境，如高濕環(huán)境、粉塵環(huán)境逐漸使用到工業(yè)機(jī)器人來代替人工進(jìn)行作業(yè)，如機(jī)床內(nèi)部上下料作業(yè)、清洗工件后取放料等。這樣特殊的應(yīng)用場景就需要工業(yè)機(jī)器人本體達(dá)到一定的防護(hù)等級(jí)。機(jī)器人四大家族：發(fā)那科、安川、KUKA、ABB以及一些國外機(jī)器人廠商如NACHI、史陶比爾都有相應(yīng)的機(jī)器人產(chǎn)品達(dá)到IP69K、IP67等級(jí)的防護(hù)性能。由于本體防護(hù)技術(shù)的先進(jìn)性，在這樣機(jī)器人細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域的市場份額大部分被以上機(jī)器人廠商所占有，很少有國產(chǎn)機(jī)器人進(jìn)入此細(xì)分市場。為了達(dá)到機(jī)器人使用場景的相應(yīng)防護(hù)等級(jí)，不僅要在機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要有技術(shù)創(chuàng)新，更要有相應(yīng)的膜盒壓力表檢測系統(tǒng)來保證機(jī)器人在生產(chǎn)制造過程中的質(zhì)量控制，來確保出貨的每臺(tái)機(jī)器人都要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。靈猴機(jī)器人為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體防護(hù)性能達(dá)到GB/T 4208-2017外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）IP68等級(jí)的要求，不僅在機(jī)器人自身本體結(jié)構(gòu)密封性設(shè)計(jì)上有較精細(xì)的設(shè)計(jì)，用時(shí)還開發(fā)出一套用于檢測機(jī)器人裝配后本體整體的密封性的檢測系統(tǒng)。此膜盒壓力表檢測系統(tǒng)檢測效率高，無需定制測試夾具工裝，非常適合于裝配產(chǎn)線進(jìn)行系統(tǒng)性檢測機(jī)器人本體裝配密封質(zhì)量。

2 膜盒壓力表檢測系統(tǒng)簡述

膜盒壓力表檢測系統(tǒng)主要包括氣源、負(fù)壓檢測氣路和正壓檢測氣路。

正壓檢測氣路：正壓檢測氣路包括依次連接的氣源、過濾減壓閥、精密減壓閥、電磁閥和機(jī)器人本體等。氣源與正壓檢測氣路連接，壓縮空氣通過氣源經(jīng)過過濾減壓閥、連接精密減壓閥，然后通過氣管與機(jī)器人本體內(nèi)部腔體相連接。過濾減壓閥主要作用是過濾壓縮空氣中的水汽和雜質(zhì)等；再通過調(diào)節(jié)精密減壓閥來控制進(jìn)入機(jī)器人本體內(nèi)部腔體的空氣壓力。電磁閥來通過控制開關(guān)控制進(jìn)入機(jī)器人本體內(nèi)部氣體的通斷。

負(fù)壓檢測氣路：負(fù)壓檢測氣路包括依次連接的真空電磁閥、真空發(fā)生器和負(fù)壓電磁閥，真空電磁閥設(shè)有負(fù)壓檢測氣路輸入接口，負(fù)壓電磁閥設(shè)有負(fù)壓檢測氣路輸出接口，負(fù)壓檢測氣路設(shè)有壓力表。其中負(fù)壓電磁閥通過控制開關(guān)控制負(fù)壓檢測氣路通斷。通過真空發(fā)生器來對(duì)機(jī)器人本體的內(nèi)腔進(jìn)行抽取真空操作，真空電磁閥來控制抽取本體腔體的負(fù)壓值的大小，負(fù)壓數(shù)顯壓力表來實(shí)時(shí)顯現(xiàn)機(jī)器人本體內(nèi)腔的負(fù)壓值。

檢測系統(tǒng)，通過以上正壓檢測氣路和負(fù)壓檢測氣路進(jìn)行相結(jié)合的檢測方法，來實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測的機(jī)器人產(chǎn)品密封性能的全面檢測，通過此膜盒壓力表檢測系統(tǒng)的方法進(jìn)行檢測的機(jī)器人產(chǎn)品，已經(jīng)通過相應(yīng)的專業(yè)機(jī)構(gòu)認(rèn)證通過，并獲得證書。

3 膜盒壓力表檢測系統(tǒng)實(shí)例分析

膜盒壓力表檢測系統(tǒng)主要適用于檢測具有滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4208-2017外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）中相應(yīng)的防護(hù)等級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的機(jī)器人產(chǎn)品。下面實(shí)際檢測的機(jī)器人（如圖1所示）為靈猴品牌的六軸機(jī)器人產(chǎn)品LR4-R560P，較大負(fù)載4kg，較大臂展560mm。機(jī)器人性能參數(shù)附表，設(shè)計(jì)本體外殼防護(hù)等級(jí)為IP68等級(jí)。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4208-2017外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）中相應(yīng)的防護(hù)等級(jí)要求，IP68等級(jí)要求為：（1）無灰塵進(jìn)入（在測試箱內(nèi)，加負(fù)壓，持續(xù)運(yùn)行24H,無粉塵進(jìn)入機(jī)器人殼體內(nèi)部）；（2）防持續(xù)潛水影響（在1m深水下，持續(xù)運(yùn)行24H，無液體進(jìn)入機(jī)器人殼體內(nèi)部）。

待機(jī)器人本體裝配完成后，使用本文表述的膜盒壓力表檢測系統(tǒng)，進(jìn)行檢測機(jī)器人本體的密封性，是否外殼防護(hù)達(dá)到IP68設(shè)計(jì)要求。在測試之前，需要計(jì)算出滿足達(dá)到IP68等級(jí)防護(hù)要求，測試氣路需要進(jìn)行正壓和負(fù)壓測試的具體的壓力值，若測試的壓力值沒有達(dá)到設(shè)計(jì)的機(jī)器人本體能夠承受的壓力值，則測試出來的產(chǎn)品，不一定能滿足設(shè)計(jì)要求。以下的實(shí)例給出的壓力值，僅僅是針對(duì)LR4-R560P機(jī)型的壓力值。

4 系統(tǒng)檢測作業(yè)

在進(jìn)行測試操作前，需要在機(jī)器人后面板處增加用于工業(yè)機(jī)器人氣密檢測接口7包括螺口結(jié)構(gòu)7-10、氣管接頭7-20及堵頭7-30，在測試時(shí)，通過氣管接頭7-20實(shí)現(xiàn)檢測氣路于機(jī)器人本體進(jìn)行連接，與正壓檢測氣路、負(fù)壓檢測氣路螺接密封；在檢測完成后，工業(yè)機(jī)器人氣密檢測接口7通過堵頭7-30進(jìn)行密封，在機(jī)器人使用過程中，也要始終使用堵頭7-30實(shí)現(xiàn)該螺接結(jié)構(gòu)的密封（如圖2所示）。

在-48KPa，則需要在之后的一段時(shí)間內(nèi)獲取數(shù)顯壓力表8顯示的壓力變化的速率；例如規(guī)定滿足氣密設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為3min內(nèi)壓力變化速率需要小于0.5KPa/min，但是3min后，壓力表的數(shù)值由-48KPa變?yōu)?45KPa，實(shí)際氣壓變化速度為1KPa/min，大于規(guī)定的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，則說明器人裝配過程中出現(xiàn)了密封問題，需要進(jìn)行尋找裝配時(shí)密封的問題點(diǎn)。機(jī)器人本體密封性測試，需要同時(shí)滿足正壓和負(fù)壓測試，以保證機(jī)器人整體的密封性能。在機(jī)器人測試過程中，出現(xiàn)的氣壓變化較大的情況，不允許流入下一工站進(jìn)行作業(yè)。通過此方法測試合格后的產(chǎn)品，將送給第三方膜盒壓力表檢測系統(tǒng)進(jìn)行第三方檢測并輸出相應(yīng)的測試報(bào)告，測試通過報(bào)告見（圖4所示）。通過報(bào)告，我們可以看到通過此測試系統(tǒng)測試合格后的產(chǎn)品通過第三方測試認(rèn)證，并獲得認(rèn)證證書，滿足IP68外殼防護(hù)等級(jí)。

5 小結(jié)

通過該密封性測試的系統(tǒng)應(yīng)用，在生產(chǎn)中可以使用該系統(tǒng)替代一些防護(hù)性測試設(shè)備，不僅僅可以使用在機(jī)器人產(chǎn)品的密封性測試上，也可以推廣到別的工業(yè)產(chǎn)品上，用于提高產(chǎn)品的批量生產(chǎn)效率。同時(shí)，該系統(tǒng)測試后的產(chǎn)品，不僅僅是滿足了IP68等級(jí)的測試，目前該機(jī)器人產(chǎn)品還持續(xù)在潛水運(yùn)行，持續(xù)運(yùn)行時(shí)間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于測試報(bào)告所表述的24H水下持續(xù)潛水（圖5所示）。通過此嚴(yán)格的密封測試，使得機(jī)器人完成能夠勝任在高濕，高粉塵環(huán)境中作業(yè)。