智能墻體抹灰機研究

劉維忠，謝守勇，王靖

（1重慶建工集團總工辦 重慶 401122 2西南大學工程技術學院 重慶 400716）

1 引言

隨著建筑商品化的發展，加快施工進度，縮短工程周期，提高投資效益，已成為建筑商品化的中心環節。在建筑施工中，建筑墻體抹灰工程不僅工程量大，占用勞動力多，而且機械化程度最低，嚴重影響了工程工期。為降低勞動強度，節省工期，智能墻體抹灰機械在建筑業存在極大的需求空間。目前市場上已有一些墻體抹灰機械，但不能實現自動抹灰、找平等功能，存在著大量的問題，為此對墻體智能抹灰機械進行研究很有必要。

2 墻體抹灰機械的現狀及存在問題

2.1 墻體抹灰機械的研究現狀

目前，國內對墻體抹灰機械研究較多，而且有一些產品。這些產品中有采用液壓調整裝置，對升降和抹灰力度進行調整的[1]；也有采用氣動裝置，實現抹灰機升降的[2]；還有采用遙控方式對抹灰機的行走、升降等進行控制的[3]。國外對抹灰機研究成果也有一些，如加拿大、美國、英國等，有的采用砂漿噴射方式進行抹灰，有的也是采用液壓或氣動方式進行升降、行走等運動。

2.2 墻體抹灰機械存在的問題

縱觀國內外抹灰機研究現狀，目前抹灰機存在如下一些問題:

（1）大面積抹灰適用，局部抹灰欠缺

目前的抹灰機對廠房大面積抹灰比較適用，比人工抹灰速度快10多倍，可大大降低勞動強度，提高工作成效。但是，對于一些細部，如陰角、陽角、墻裙等由于機構原因，很難進行抹灰，因此這些部位還需要人工進行補灰，有的還得需要搭設腳手架等工序，造成生產效率降低。

（2）前后次抹灰銜接處理不足

現在的抹灰機在進行墻面抹灰時，是分次平移進行，即前一次上下抹灰完成，再左右平移一定距離進行下一次上下抹灰，在兩次抹灰交替處會出現抹灰間隙和抹灰重疊現象，目前采用人工補抹方式進行處理，降低了勞動效率。

（3）機構傳動方式問題

目前，抹灰機在機械結構傳動方式上普遍采用液壓和氣動方式，液壓傳動裝置結構復雜，要求加工精度較高，體積較大，而且在使用過程中，對環境要求較嚴，維護工作量較大，氣動方式附屬設備較多，因此給抹灰機的推廣使用帶來了一定的困難和限制。

（4）機械行走控制方式問題

抹灰機的行走是一個非常關鍵的運動，直接關系到抹灰的質量和效率，但是在現有的一些抹灰機中，其行走采用軌道式和人工推移方式。軌道式移動，需要安裝軌道，造成額外的輔助工作量；人工推移方式不能很好地保證抹灰機行走的直線性，對抹灰質量中的平整性具有較大影響，這也是造成抹灰機不能很好推廣的原因之一。

3 智能墻體抹灰機研究

3.1 智能墻體抹灰機需要實現的目標

通過工程調研發現，要實現建筑墻面的智能抹灰，抹灰機設計必須科學合理、運作高效，所設計出來的智能抹灰機械必須實現以下功能:可自動上灰、自動升降、厚薄可調，使操作后的墻面垂直度、平整度、光潔度均可達施工質量驗收標準。抹灰機要節約勞動力、提高效率，必須克服傳統抹灰作業墻面找平、貼餅、補空、填平、刮去多余部分、回收落地灰、搭架子、苦臟累等不利因素的影響。為提高工效，節約勞動力，抹灰機不僅要體積小、重量輕，還要便于操作、使用安全，拆裝方便。只有做到省力、省工、省料，施工質量好且投資少，抹灰機才適合在建筑業推廣使用。

3.2 墻體智能抹灰的研究

要實現墻體智能抹灰的目標，必須對抹灰機械的抹灰機構、進料裝置、行走裝置、控制系統等進行研究[4]。

（1）抹灰機構研究

抹灰機就是將水泥砂漿經過一定的壓力涂抹在墻上，其中大面積抹灰比較容易實現，對于一些特殊部位，如陰角、陽角以及墻裙等部位采用機械抹灰實現起來較為困難。因此需要對抹灰機構進行研究，旨在研究出一種能夠滿足多種部位抹灰需要的功能。本項目研究具體就是將原來平板式的抹灰板設計成自由組合式、帶有伸縮功能的抹灰機構，以實現陽角、陰角以及墻裙抹灰。

（2）抹灰厚度和平整檢測研究

抹灰厚度關系到抹灰質量，因此本項目研究針對抹灰厚度可調性進行研究，對抹灰時的正壓力進行在線調整，以實現抹灰厚度的調整和增加水泥砂漿在墻上的附著力。由于抹灰厚度對抹灰層的平整性具有一定的作用，因此在抹灰過程中需要對抹灰層的平整性進行檢測。本項目在對抹灰層的厚度以及平整性檢測方面均采用無損檢測模式，即利用超聲波檢測技術實現厚度檢測和利用機器視覺技術實現平整性檢測，提高檢測速度和檢測精度，以提高抹灰速度和質量。

（3）進料裝置研究

針對現有抹灰機進料采用一次性進料方式，而使得機械設備結構過于笨重的問題，本項目對進料裝置進行研究，擬采用快速離散進料、二次涂抹方式，以降低機器重量。具體就是采用斗式間歇式提升，將水泥砂漿提升到抹灰裝置，抹灰裝置中的砂漿在兩個涂抹機構的分次交替作用下，將砂漿涂抹到相應的墻面上，并且通過兩次交替涂抹使抹灰層的光潔度和平整性得到提高。

（4）行走裝置研究

根據抹灰場所環境條件，進行參照物選取，采用傳感器進行檢測，確定行走路線，保證行走路線為直線或者特定的曲線。整個行走裝置采用自行走方式，無需導軌，可以進行人工干預和控制。

（5）控制系統研究

為了實現本研究項目中的抹灰機具有一定智能，能夠進行學習和訓練功能，本項目需對抹灰機的控制系統進行研究。其控制系統研究分為硬件研究和軟件研究，硬件采用ARM9處理芯片，可以實現數據采集與處理；軟件采用嵌入式控制系統。通過硬件和軟件的有機結合實現對抹灰層厚度檢測、平整度檢測、行走路線確定、以及進料、提升、涂抹等功能，做到具有較好的人機界面和操作簡單方便。

3.3 墻體智能抹灰機的設計

為滿足墻體智能抹灰，按照智能抹灰的目標，設計了墻體智能抹灰機（圖1），這款機械由:灰漿推進裝置 、刮板裝置、穩定裝置、升降裝置、高度調節裝置和支撐加強裝置等六部分組成。其中灰漿推進裝置采用了簡單的推進方式，即直接將電機的旋轉運動通過鋼絲繩轉化為直線運動，驅動推板運動將灰漿箱中的灰漿推送至刮板口再由刮板完成抹灰的任務。而刮板采用了柔性設計，這樣利于鋼板自身的柔性自動調節壓力，不僅能保證抹灰質量，同時還能使抹灰平面光潔，無需二次處理。通過步進電機帶動鋼絲繩運動，從而牽引刮板運動。在裝置上設置了螺旋機構并通過步進電機直接驅動，不僅滿足了刮板的運動需要，提高了整體的穩定性。同時在實際操作中還能在不改變抹灰機整體位置的前提下，調節抹灰厚度。

圖1 智能墻體抹灰機

4 結語

本文針對目前抹灰機存在的問題，進行了一種智能的建筑墻面抹灰機研究，使該機械不僅具有自動實現抹灰工藝的功能，且在該機械的設計中，擬通過全電子操作實現機械的智能化，解決墻壁、墻裙、邊角的抹灰問題，實現無落地灰、不需腳手架的墻面抹灰，保證抹灰砂漿的物理力學性能，達到方便、靈活，提高工作效率，降低綜合成本和操作工人的勞動強度的最終目的。

[1]薛奎.新型半自動多功能抹灰機[J].建筑機械化.2002（04）

[2]張金譽.機械抹灰及施工工藝[J].建筑機械.1995（02）

[3]楊振宇，鞏傳根，劉芝霞，武愛華.新型抹灰機的設計[J].建筑機械.2008（15）

[4]薛奎，桑吉旺.抹灰機的結構設計[J].建筑機械.2001(10)