真石漆自動灌裝線設計研究

摘要：隨著房地產市場的興旺，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的貼外墻磚而采用真石漆噴涂。真石漆生產設備也隨之迎來爆發性的發展，經過這幾年的發展，生產真石漆的工廠已不在少數，但是生產過程大部分仍停留在依靠人力操作，自動化程度不太高的方式上，隨著粗放式發展時代的過去，市場競爭必然會越來越激烈，為進一步提高產品質量，提高生產效率，降低生產成本，真石漆的生產必然越來越走向自動化，故而本文以此為中心對真石漆的灌裝生產線進行評析，對灌裝線的設計進行論述。

關鍵詞：真石漆生產線；自動灌裝線；設計研究

真石漆的生產過程，首先是通過上料機構將原材料輸送到攪拌機中，攪拌機將多種原料材按特定比例充分攪拌反應，然后再通過出料口，將完成好的真石漆進行灌裝，現時灌裝根據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既定重量進行稱重裝桶，并進行裝蓋及封蓋，然后最后完成輸送，在生產過程中最占居人力的主要是灌裝過程，因而灌裝自動化的的發展也是必不可少的。

一、真石漆自動灌裝線設計的必要性

（一）傳統生產方式的落后性

傳統的真石漆灌裝大多在電子秤臺上稱重，手動控制碟閥進行放料裝桶，裝完既定重量后，再手動放蓋，并使用壓蓋裝置進行夾緊密封，操作過程雖然費力，但技術水平要求不高，其優點是適應技術水平不高的生產產家快速投產，快速實現貨品產量的輸出，但是隨著市場與技術的發展，這種生產方式的弊端也顯現出來，特別是對人工的依賴太大。

（二）技術水平的深入

隨著技術水平的提高，真石漆自動灌裝線也在市場的需求下應運而生，其使用要求與乳膠漆的灌裝相類似，往往以使用25kg鐵桶進行灌裝。自動灌裝線主要以下面的設計流程進行：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節在灌裝稱重方面，自動控制的灌裝稱重相比人手控制更為高效率及準確。

二、真石漆灌裝生產線設計的各環節重點控制

（一）上桶

在稱重前的送筒只為下工序裝料稱重作好準備，具體需跟據客戶的需求進行配置，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，將鐵桶逐個送入下工序的灌裝稱重中。此外也有特大產線需求，將整排桶置于分桶裝置中，裝置將鐵桶逐個放置到輸送線上，再進行稱重灌裝。

（二）灌裝稱重

此環節為灌裝產線的重點環節，也是產線的計量環節，通過閥門放料，稱重傳感器計量，實現真石漆的裝料稱重。此工序的控制需結合產品的工藝特性，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行，隨著缸體液面高度的不同，造成灌裝時出料口的漿壓也大不相同，以致在保證高效率狀態下，要達到良好的精度控制，需綜合考慮各方面的因素。并且由于真石漆材質為帶粘性漿體，在放料稱重時，在閥口末端存在殘留的現象，這為精度及無人化自動控制增加了變量的因素。

現時市場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，催生了多種非標閥門，這類閥門主要實現放料時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的閥門結構：

1）三段式執行器碟閥，三段式執行器是將普通執行器的單個腔室，設計成左中右三個腔室，以實現閥板旋轉時，可停置于全開中間全關三種位置，以此實現閥門流量的分段控制，三段式執行器主要結構如下：

通過兩個電磁閥分別對CD和24進行控制，實現全開中間位置全關這三種狀態。

2）雙碟閥配合的閥門，此方式為兩個碟閥上下配合使用，上碟閥需調整其關閉狀態，令其關閉動作后，仍保留一定通量間隙，運作時通過PLC程序控制，實現雙立閥門全開關閉上碟閥關閥下碟閥，從而實現流量先大后小的變化，實現最終的流量控制。

3）兩段行程閘閥，此閘閥是在標準閘閥的基礎上作進一步改良，將普通氣缸改成多位置氣缸，通過PLC對電磁閥的控制，實現閥口分段大小變化來改變流量，以此實現預期的流量控制。現時已設計并量產的兩段行程閘閥結構如下：

1.閘座上件；2.滑動閘板；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。

在綜合設計及長期測試的結果后，兩段行程閘閥更適合真石漆自動灌裝稱重。

（三）送桶

真石漆灌裝線因為是漿體灌裝，因而考慮到清潔的需要，輸送時多設計為輥筒輸送，結合輸送的負載，鏈條傳動時多采用4分鏈條傳動。

（四）放蓋

真石漆灌裝稱重后，需作密封以便運輸及儲存，因而需進行封蓋，其中放蓋工序就是為后段壓蓋工序作準備。放蓋工序是各工序中控制動作較多的一個工序，以25kg鐵桶為例，放蓋時需將單獨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，因而首先需對輸送中的鐵筒進行定位，才能進行準確放置，提取放置的方式多采用真空吸盤進行，并結合各組氣缸的動作實現精準控制；為實現循環自動放蓋，放蓋裝置還需加入翻轉等傳動機構。此工序的產能設計多為（4s/桶），常用六組以上電磁閥進行配合控制，現已設計并投入量產的放蓋裝置結構如下：

（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，通過氣缸進行限位，壓蓋裝置在氣缸的工作下，對桶蓋進行擠壓變形，實現封裝。設計時考慮到工作現場氣壓的變化，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

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

碼垛機構常采用串聯機器人或龍門架結構來實現，串聯機器人通用性強，配合設計碼垛夾具，通過程序控制，快捷實現碼垛機構，但成本相對高；龍門架結構為非標訂制設計，相對成本較低，常采用水平及豎直方向的兩軸移動控制方式。

為配合碼垛機構的自動產線控制，往往需增加自動上木托機構，在碼垛完畢一木托后，自動送出成品，并將新的空木托輸送至需碼垛的位置，進行新一木托的碼垛。

三、真石漆自動化灌裝線設計的意義

真石漆自動灌裝線設計的意義首要是提升公司的效益，降低人力成本，降低勞動強度，提高灌裝產能；另一方面是提升灌裝質量，避免灌裝稱重時的人為失誤，采用自動化控制，確保計量的準確性及穩定性。

四、小結

本文從現有真石漆灌裝產線出發，對自動化設計的關鍵點與設計的意義進行探究及總結；真石漆生產線的自動化及智能化是市場發展的需求，是社會發展的必然趨勢，在大數據時代，自動化灌裝線也必將替代原有依賴高人力的生產模式。

參考文獻：

[1]曹敦峰.油漆灌裝線的全自動控制系統的研究與開發，2012.

作者簡介：關世光（1978），男，漢族，廣東佛山人，本科，從事自動化產線的設計研究。