真石漆自动灌装线设计研究

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　　摘要：随着房地产市场的兴旺，住宅装修材料的需求量也越来越大；高层住宅的外墙装修在出于外观及安全性的考虑，大部分已不再使用传统的贴外墙砖而采用真石漆喷涂。真石漆生产设备也随之迎来爆发性的发展，经过这几年的发展，生产真石漆的工厂已不在少数，但是生产过程大部分仍停留在依靠人力操作，自动化程度不太高的方式上，随着粗放式发展时代的过去，市场竞争必然会越来越激烈，为进一步提高产品质量，提高生产效率，降低生产成本，真石漆的生产必然越来越走向自动化，故而本文以此为中心对真石漆的灌装生产线进行评析，对灌装线的设计进行论述。
　　关键词：真石漆生产线；自动灌装线；设计研究
　　真石漆的生产过程，首先是通过上料机构将原材料输送到搅拌机中，搅拌机将多种原料材按特定比例充分搅拌反应，然后再通过出料口，将完成好的真石漆进行灌装，现时灌装根据销售方式最常用的有25kg的铁筒和75kg的胶桶，在灌装过程中需根据既定重量进行称重装桶，并进行装盖及封盖，然后最后完成输送，在生产过程中最占居人力的主要是灌装过程，因而灌装自动化的的发展也是必不可少的。
　　一、真石漆自动灌装线设计的必要性
　　（一）传统生产方式的落后性
　　传统的真石漆灌装大多在电子秤台上称重，手动控制碟阀进行放料装桶，装完既定重量后，再手动放盖，并使用压盖装置进行夹紧密封，操作过程虽然费力，但技术水平要求不高，其优点是适应技术水平不高的生产产家快速投产，快速实现货品产量的输出，但是随着市场与技术的发展，这种生产方式的弊端也显现出来，特别是对人工的依赖太大。
　　（二）技术水平的深入
　　随着技术水平的提高，真石漆自动灌装线也在市场的需求下应运而生，其使用要求与乳胶漆的灌装相类似，往往以使用25kg铁桶进行灌装。自动灌装线主要以下面的设计流程进行：上桶—灌装称重—送桶—放盖—送桶—压盖—送桶—码垛，其中最重要的控制环节在灌装称重方面，自动控制的灌装称重相比人手控制更为高效率及准确。
　　二、真石漆灌装生产线设计的各环节重点控制
　　（一）上桶
　　在称重前的送筒只为下工序装料称重作好准备，具体需跟据客户的需求进行配置，大部分采用人手将桶放置于输送线上，通上传感器的位置检测，将铁桶逐个送入下工序的灌装称重中。此外也有特大产线需求，将整排桶置于分桶装置中，装置将铁桶逐个放置到输送线上，再进行称重灌装。
　　（二）灌装称重
　　此环节为灌装产线的重点环节，也是产线的计量环节，通过阀门放料，称重传感器计量，实现真石漆的装料称重。此工序的控制需结合产品的工艺特性，真石漆由于密度相比水较大，密度往往在1.6～2.0kg/升之间，而真石漆的搅拌制作过程往往在卧式搅拌缸或立式搅拌缸里进行，随着缸体液面高度的不同，造成灌装时出料口的浆压也大不相同，以致在保证高效率状态下，要达到良好的精度控制，需综合考虑各方面的因素。并且由于真石漆材质为带粘性浆体，在放料称重时，在阀口末端存在残留的现象，这为精度及无人化自动控制增加了变量的因素。
　　现时市场上商家出于成本的考虑，真石漆灌装阀门用得最多是AT/GT气动碟阀，而口径在DN100～DN125之间。但由于流量大，以致称量精度仍然难控，于是为满足效率及精度的需求，催生了多种非标阀门，这类阀门主要实现放料时初期大流量后期小流量的控制功能。市面上主要为以下三种非标的阀门结构：
　　1）三段式执行器碟阀，三段式执行器是将普通执行器的单个腔室，设计成左中右三个腔室，以实现阀板旋转时，可停置于全开中间全关三种位置，以此实现阀门流量的分段控制，三段式执行器主要结构如下：
　　通过两个电磁阀分别对CD和24进行控制，实现全开中间位置全关这三种状态。
　　2）雙碟阀配合的阀门，此方式为两个碟阀上下配合使用，上碟阀需调整其关闭状态，令其关闭动作后，仍保留一定通量间隙，运作时通过PLC程序控制，实现双立阀门全开关闭上碟阀关阀下碟阀，从而实现流量先大后小的变化，实现最终的流量控制。
　　3）两段行程闸阀，此闸阀是在标准闸阀的基础上作进一步改良，将普通气缸改成多位置气缸，通过PLC对电磁阀的控制，实现阀口分段大小变化来改变流量，以此实现预期的流量控制。现时已设计并量产的两段行程闸阀结构如下：
　　1.闸座上件；2.滑动闸板；3.安装基板；4.气缸顶块；5.气缸安装座；6.弯头快接；7.多位置气缸；8.电磁阀；9.平头消声器；10.堵头；11.平垫圈4×0.8；12.弹性垫圈4×1.1；13.螺钉M4×30；14.螺钉M8×16。
　　在综合设计及长期测试的结果后，两段行程闸阀更适合真石漆自动灌装称重。
　　（三）送桶
　　真石漆灌装线因为是浆体灌装，因而考虑到清洁的需要，输送时多设计为辊筒输送，结合输送的负载，链条传动时多采用4分链条传动。
　　（四）放盖
　　真石漆灌装称重后，需作密封以便运输及储存，因而需进行封盖，其中放盖工序就是为后段压盖工序作准备。放盖工序是各工序中控制动作较多的一个工序，以25kg铁桶为例，放盖时需将单独的桶盖从整叠桶盖中分离出来，再放置于输送线中的铁桶上，因而首先需对输送中的铁筒进行定位，才能进行准确放置，提取放置的方式多采用真空吸盘进行，并结合各组气缸的动作实现精准控制；为实现循环自动放盖，放盖装置还需加入翻转等传动机构。此工序的产能设计多为（4s/桶），常用六组以上电磁阀进行配合控制，现已设计并投入量产的放盖装置结构如下：
　　（五）压盖
　　此为真石漆灌装的封盖工序，在灌装桶送到此工序后，通过气缸进行限位，压盖装置在气缸的工作下，对桶盖进行挤压变形，实现封装。设计时考虑到工作现场气压的变化，压盖装置使用的气缸常采用100mm缸径的普通气缸，压盖使用气压在0.4～0.5MPa之间为适合。
　　（六）码垛
　　码垛工序将压盖封装好的一桶桶真石漆放置到木托上，此工位需结全整线产能进行设计安排。以25kg铁桶为例，灌装称重工序的单阀门产能往往是（7～9）秒/桶，自动灌装线常采用双阀门的组合；放盖工序的产能约为4秒/桶；压盖工序的产能也约为4秒/桶。因而码垛时，为满足产线产能的需求，往往以4桶为一单位进行搬运，一木托放三层，每层16桶。
　　码垛机构常采用串联机器人或龙门架结构来实现，串联机器人通用性强，配合设计码垛夹具，通过程序控制，快捷实现码垛机构，但成本相对高；龙门架结构为非标订制设计，相对成本较低，常采用水平及竖直方向的两轴移动控制方式。
　　为配合码垛机构的自动产线控制，往往需增加自动上木托机构，在码垛完毕一木托后，自动送出成品，并将新的空木托输送至需码垛的位置，进行新一木托的码垛。
　　三、真石漆自动化灌装线设计的意义
　　真石漆自动灌装线设计的意义首要是提升公司的效益，降低人力成本，降低劳动强度，提高灌装产能；另一方面是提升灌装质量，避免灌装称重时的人为失误，采用自动化控制，确保计量的准确性及稳定性。
　　四、小结
　　本文从现有真石漆灌装产线出发，对自动化设计的关键点与设计的意义进行探究及总结；真石漆生产线的自动化及智能化是市场发展的需求，是社会发展的必然趋势，在大数据时代，自动化灌装线也必将替代原有依赖高人力的生产模式。
　　参考文献：
　　[1]曹敦峰.油漆灌装线的全自动控制系统的研究与开发，2012.
　　作者简介：关世光（1978），男，汉族，广东佛山人，本科，从事自动化产线的设计研究。
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