真石漆自動(dòng)灌裝線設(shè)計(jì)研究

摘要：隨著房地產(chǎn)市場(chǎng)的興旺，住宅裝修材料的需求量也越來越大；高層住宅的外墻裝修在出于外觀及安全性的考慮，大部分已不再使用傳統(tǒng)的貼外墻磚而采用真石漆噴涂。真石漆生產(chǎn)設(shè)備也隨之迎來爆發(fā)性的發(fā)展，經(jīng)過這幾年的發(fā)展，生產(chǎn)真石漆的工廠已不在少數(shù)，但是生產(chǎn)過程大部分仍停留在依靠人力操作，自動(dòng)化程度不太高的方式上，隨著粗放式發(fā)展時(shí)代的過去，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)必然會(huì)越來越激烈，為進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，真石漆的生產(chǎn)必然越來越走向自動(dòng)化，故而本文以此為中心對(duì)真石漆的灌裝生產(chǎn)線進(jìn)行評(píng)析，對(duì)灌裝線的設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：真石漆生產(chǎn)線；自動(dòng)灌裝線；設(shè)計(jì)研究

真石漆的生產(chǎn)過程，首先是通過上料機(jī)構(gòu)將原材料輸送到攪拌機(jī)中，攪拌機(jī)將多種原料材按特定比例充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)，然后再通過出料口，將完成好的真石漆進(jìn)行灌裝，現(xiàn)時(shí)灌裝根據(jù)銷售方式最常用的有25kg的鐵筒和75kg的膠桶，在灌裝過程中需根據(jù)既定重量進(jìn)行稱重裝桶，并進(jìn)行裝蓋及封蓋，然后最后完成輸送，在生產(chǎn)過程中最占居人力的主要是灌裝過程，因而灌裝自動(dòng)化的的發(fā)展也是必不可少的。

一、真石漆自動(dòng)灌裝線設(shè)計(jì)的必要性

（一）傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的落后性

傳統(tǒng)的真石漆灌裝大多在電子秤臺(tái)上稱重，手動(dòng)控制碟閥進(jìn)行放料裝桶，裝完既定重量后，再手動(dòng)放蓋，并使用壓蓋裝置進(jìn)行夾緊密封，操作過程雖然費(fèi)力，但技術(shù)水平要求不高，其優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)技術(shù)水平不高的生產(chǎn)產(chǎn)家快速投產(chǎn)，快速實(shí)現(xiàn)貨品產(chǎn)量的輸出，但是隨著市場(chǎng)與技術(shù)的發(fā)展，這種生產(chǎn)方式的弊端也顯現(xiàn)出來，特別是對(duì)人工的依賴太大。

（二）技術(shù)水平的深入

隨著技術(shù)水平的提高，真石漆自動(dòng)灌裝線也在市場(chǎng)的需求下應(yīng)運(yùn)而生，其使用要求與乳膠漆的灌裝相類似，往往以使用25kg鐵桶進(jìn)行灌裝。自動(dòng)灌裝線主要以下面的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行：上桶—灌裝稱重—送桶—放蓋—送桶—壓蓋—送桶—碼垛，其中最重要的控制環(huán)節(jié)在灌裝稱重方面，自動(dòng)控制的灌裝稱重相比人手控制更為高效率及準(zhǔn)確。

二、真石漆灌裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的各環(huán)節(jié)重點(diǎn)控制

（一）上桶

在稱重前的送筒只為下工序裝料稱重作好準(zhǔn)備，具體需跟據(jù)客戶的需求進(jìn)行配置，大部分采用人手將桶放置于輸送線上，通上傳感器的位置檢測(cè)，將鐵桶逐個(gè)送入下工序的灌裝稱重中。此外也有特大產(chǎn)線需求，將整排桶置于分桶裝置中，裝置將鐵桶逐個(gè)放置到輸送線上，再進(jìn)行稱重灌裝。

（二）灌裝稱重

此環(huán)節(jié)為灌裝產(chǎn)線的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，也是產(chǎn)線的計(jì)量環(huán)節(jié)，通過閥門放料，稱重傳感器計(jì)量，實(shí)現(xiàn)真石漆的裝料稱重。此工序的控制需結(jié)合產(chǎn)品的工藝特性，真石漆由于密度相比水較大，密度往往在1.6～2.0kg/升之間，而真石漆的攪拌制作過程往往在臥式攪拌缸或立式攪拌缸里進(jìn)行，隨著缸體液面高度的不同，造成灌裝時(shí)出料口的漿壓也大不相同，以致在保證高效率狀態(tài)下，要達(dá)到良好的精度控制，需綜合考慮各方面的因素。并且由于真石漆材質(zhì)為帶粘性漿體，在放料稱重時(shí)，在閥口末端存在殘留的現(xiàn)象，這為精度及無人化自動(dòng)控制增加了變量的因素。

現(xiàn)時(shí)市場(chǎng)上商家出于成本的考慮，真石漆灌裝閥門用得最多是AT/GT氣動(dòng)碟閥，而口徑在DN100～DN125之間。但由于流量大，以致稱量精度仍然難控，于是為滿足效率及精度的需求，催生了多種非標(biāo)閥門，這類閥門主要實(shí)現(xiàn)放料時(shí)初期大流量后期小流量的控制功能。市面上主要為以下三種非標(biāo)的閥門結(jié)構(gòu)：

1）三段式執(zhí)行器碟閥，三段式執(zhí)行器是將普通執(zhí)行器的單個(gè)腔室，設(shè)計(jì)成左中右三個(gè)腔室，以實(shí)現(xiàn)閥板旋轉(zhuǎn)時(shí)，可停置于全開中間全關(guān)三種位置，以此實(shí)現(xiàn)閥門流量的分段控制，三段式執(zhí)行器主要結(jié)構(gòu)如下：

通過兩個(gè)電磁閥分別對(duì)CD和24進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)全開中間位置全關(guān)這三種狀態(tài)。

2）雙碟閥配合的閥門，此方式為兩個(gè)碟閥上下配合使用，上碟閥需調(diào)整其關(guān)閉狀態(tài)，令其關(guān)閉動(dòng)作后，仍保留一定通量間隙，運(yùn)作時(shí)通過PLC程序控制，實(shí)現(xiàn)雙立閥門全開關(guān)閉上碟閥關(guān)閥下碟閥，從而實(shí)現(xiàn)流量先大后小的變化，實(shí)現(xiàn)最終的流量控制。

3）兩段行程閘閥，此閘閥是在標(biāo)準(zhǔn)閘閥的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步改良，將普通氣缸改成多位置氣缸，通過PLC對(duì)電磁閥的控制，實(shí)現(xiàn)閥口分段大小變化來改變流量，以此實(shí)現(xiàn)預(yù)期的流量控制。現(xiàn)時(shí)已設(shè)計(jì)并量產(chǎn)的兩段行程閘閥結(jié)構(gòu)如下：

1.閘座上件；2.滑動(dòng)閘板；3.安裝基板；4.氣缸頂塊；5.氣缸安裝座；6.彎頭快接；7.多位置氣缸；8.電磁閥；9.平頭消聲器；10.堵頭；11.平墊圈4×0.8；12.彈性墊圈4×1.1；13.螺釘M4×30；14.螺釘M8×16。

在綜合設(shè)計(jì)及長(zhǎng)期測(cè)試的結(jié)果后，兩段行程閘閥更適合真石漆自動(dòng)灌裝稱重。

（三）送桶

真石漆灌裝線因?yàn)槭菨{體灌裝，因而考慮到清潔的需要，輸送時(shí)多設(shè)計(jì)為輥筒輸送，結(jié)合輸送的負(fù)載，鏈條傳動(dòng)時(shí)多采用4分鏈條傳動(dòng)。

（四）放蓋

真石漆灌裝稱重后，需作密封以便運(yùn)輸及儲(chǔ)存，因而需進(jìn)行封蓋，其中放蓋工序就是為后段壓蓋工序作準(zhǔn)備。放蓋工序是各工序中控制動(dòng)作較多的一個(gè)工序，以25kg鐵桶為例，放蓋時(shí)需將單獨(dú)的桶蓋從整疊桶蓋中分離出來，再放置于輸送線中的鐵桶上，因而首先需對(duì)輸送中的鐵筒進(jìn)行定位，才能進(jìn)行準(zhǔn)確放置，提取放置的方式多采用真空吸盤進(jìn)行，并結(jié)合各組氣缸的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制；為實(shí)現(xiàn)循環(huán)自動(dòng)放蓋，放蓋裝置還需加入翻轉(zhuǎn)等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。此工序的產(chǎn)能設(shè)計(jì)多為（4s/桶），常用六組以上電磁閥進(jìn)行配合控制，現(xiàn)已設(shè)計(jì)并投入量產(chǎn)的放蓋裝置結(jié)構(gòu)如下：

（五）壓蓋

此為真石漆灌裝的封蓋工序，在灌裝桶送到此工序后，通過氣缸進(jìn)行限位，壓蓋裝置在氣缸的工作下，對(duì)桶蓋進(jìn)行擠壓變形，實(shí)現(xiàn)封裝。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到工作現(xiàn)場(chǎng)氣壓的變化，壓蓋裝置使用的氣缸常采用100mm缸徑的普通氣缸，壓蓋使用氣壓在0.4～0.5MPa之間為適合。

（六）碼垛

碼垛工序?qū)荷w封裝好的一桶桶真石漆放置到木托上，此工位需結(jié)全整線產(chǎn)能進(jìn)行設(shè)計(jì)安排。以25kg鐵桶為例，灌裝稱重工序的單閥門產(chǎn)能往往是（7～9）秒/桶，自動(dòng)灌裝線常采用雙閥門的組合；放蓋工序的產(chǎn)能約為4秒/桶；壓蓋工序的產(chǎn)能也約為4秒/桶。因而碼垛時(shí)，為滿足產(chǎn)線產(chǎn)能的需求，往往以4桶為一單位進(jìn)行搬運(yùn)，一木托放三層，每層16桶。

碼垛機(jī)構(gòu)常采用串聯(lián)機(jī)器人或龍門架結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，串聯(lián)機(jī)器人通用性強(qiáng)，配合設(shè)計(jì)碼垛夾具，通過程序控制，快捷實(shí)現(xiàn)碼垛機(jī)構(gòu)，但成本相對(duì)高；龍門架結(jié)構(gòu)為非標(biāo)訂制設(shè)計(jì)，相對(duì)成本較低，常采用水平及豎直方向的兩軸移動(dòng)控制方式。

為配合碼垛機(jī)構(gòu)的自動(dòng)產(chǎn)線控制，往往需增加自動(dòng)上木托機(jī)構(gòu)，在碼垛完畢一木托后，自動(dòng)送出成品，并將新的空木托輸送至需碼垛的位置，進(jìn)行新一木托的碼垛。

三、真石漆自動(dòng)化灌裝線設(shè)計(jì)的意義

真石漆自動(dòng)灌裝線設(shè)計(jì)的意義首要是提升公司的效益，降低人力成本，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高灌裝產(chǎn)能；另一方面是提升灌裝質(zhì)量，避免灌裝稱重時(shí)的人為失誤，采用自動(dòng)化控制，確保計(jì)量的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。

四、小結(jié)

本文從現(xiàn)有真石漆灌裝產(chǎn)線出發(fā)，對(duì)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)與設(shè)計(jì)的意義進(jìn)行探究及總結(jié)；真石漆生產(chǎn)線的自動(dòng)化及智能化是市場(chǎng)發(fā)展的需求，是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在大數(shù)據(jù)時(shí)代，自動(dòng)化灌裝線也必將替代原有依賴高人力的生產(chǎn)模式。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹敦峰.油漆灌裝線的全自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)，2012.

作者簡(jiǎn)介：關(guān)世光（1978），男，漢族，廣東佛山人，本科，從事自動(dòng)化產(chǎn)線的設(shè)計(jì)研究。