新型自動貼瓷專用設備的設計與應用

胡興偉

（陜西博選科技有限公司，陜西 西安 710026）

0 引言

礦山及洗煤廠用的煤炭介質傳導管道內壁需要黏貼瓷片，以提高管道的耐磨性能與使用壽命[1]。目前管道內壁的瓷片黏貼一般采用人工作業，隨著洗煤廠管道需求更換量不斷增加，目前的作業方式已無法滿足現有需求，人工涂膠存在配比不均、膠量不勻、涂膠慢效率低等問題，同時人工黏貼還會出現管道狹窄操作不便、一致性差、生產成本高等問題[2]。因此該文設計了一種能夠自動完成瓷片黏貼作業的新型直管道自動貼瓷片專用設備。

1 自動貼瓷片專用設備的設計

該設備包括機架和混膠裝置，承托裝置和涂膠裝置并排設置于機架的上側，涂膠裝置安裝在機架的右端，機械臂的一端安裝在涂膠裝置的上側，另一端伸至承托裝置的上側。混膠裝置設置于涂膠裝置的右側，混膠裝置的輸出口與涂膠裝置相連通，并將混合后的膠體輸送至涂膠裝置內，如圖1 所示。

圖1 新型直管道自動貼瓷片專用設備圖

混膠裝置包括外殼、加熱銅管以及混膠罐，外殼的底部裝有萬向輪，各萬向輪均通過萬向輪支撐桿安裝于外殼的底部。萬向輪支撐桿豎向設置，其上端與外殼的底部固定連接，下端與對應的萬向輪相連，通過萬向輪方便移動混膠裝置。加熱銅管設置在外殼的下部，用于加熱混膠罐，以避免因溫度過低出現膠體黏度過小的問題。

外殼的左側設置有輸膠管。輸膠管為軟管，輸膠管的輸入口與混膠罐的輸出口連通，輸膠管的輸出口與涂膠裝置相連通，并將混合后的膠體送入涂膠裝置內，如圖2 所示。

圖2 混膠裝置的主視示意圖

外殼的前側設置了配電室拉門，通過配電室拉門可方便地對外殼內的電路進行檢修[3]。外殼的頂部前側裝有混膠器顯示面板和混膠器控制按鈕，混膠器顯示面板位于外殼的中部，混膠器控制按鈕設置在混膠器顯示面板的一側。

涂膠裝置包括涂膠架、膠槍以及儲膠罐。儲膠罐豎向安裝在涂膠架的頂部，為豎向設置，涂膠架的下部設置有散熱網。膠槍安裝在涂膠架的頂部，膠槍的一側設置有瓷片放置臺，瓷片放置臺設置在膠槍靠近承托裝置的一側。膠槍用于為瓷片涂膠，能夠保證涂膠均勻、穩定，涂膠后的瓷片暫存于瓷片放置臺上。膠槍的輸入口與儲膠罐相連通，并將儲膠罐內的膠體涂在瓷片上。并排且間隔設置的若干個儲膠罐能夠存儲多種膠體。涂膠架的頂部設置有機架支撐板，機械臂安裝在機架支撐板上，如圖3 所示。

圖3 涂膠裝置的立體示意圖

涂膠架的頂部后側裝有計量控制器。計量控制器包括計量控制按鈕和計量顯示器，通過計量控制器可方便控制瓷片的涂膠量。涂膠架的頂部前側裝有涂膠控制器，涂膠控制器包括涂膠控制器按鈕和涂膠顯示器，通過涂膠控制器可方便監控并控制瓷片的涂膠情況[4]。

機架的頂部還裝有軌道。軌道沿機架的長度方向設置，設置于涂膠架的左側并且分2 根對稱設置在機架兩側。承托裝置安裝在軌道上，并可滑動。

機械臂包括橫梁、平移裝置、吸取部升降裝置以及壓緊部升降裝置。橫梁的一端安裝在機架支撐板上，另一端伸至承托裝置的上側，平移裝置安裝在橫梁上。吸取部升降裝置和壓緊部升降裝置均安裝在平移裝置上且二者沿靠近承托裝置的方向依次設置，吸取部安裝在吸取部升降裝置的底部，壓緊部安裝在壓緊部升降裝置的底部，如圖4～圖6 所示。

圖4 機械臂的立體示意圖

圖5 圖4 中A 處的局部放大圖

圖6 圖4 中B 處的局部放大圖

橫梁的左端裝有紅外傳感器，通過紅外傳感器能夠實時檢測壓板滑座和吸盤滑座的位置。由于壓板滑座和吸盤滑座的間距移動，因此只檢測壓板滑座的位置即可。吸取部升降裝置包括吸盤升降氣缸，吸盤升降氣缸豎向安裝在吸盤滑座的前側，其活塞桿朝下設置。

吸取部包括吸盤、吸盤安裝板以及緩沖彈簧，吸盤安裝板水平安裝在吸盤升降氣缸的活塞桿上，并隨其同步升降。吸盤通過吸盤安裝桿安裝在吸盤安裝板上。吸盤安裝桿的下端與吸盤相連，上端可向上滑動穿過吸盤安裝板。吸盤安裝桿的上端螺紋連接了限位螺母，緩沖彈簧套設在吸盤安裝桿外。緩沖彈簧位于吸盤和吸盤安裝板之間，處于壓縮狀態時，緩沖彈簧的上端支撐在吸盤安裝板的底部，下端推動吸盤向下運動，既能夠保證吸盤與瓷片貼合可靠，又能夠避免壓壞瓷片。

吸盤滑座上還裝有真空泵，吸盤安裝桿上設置有貫穿其上的通孔。真空泵的進氣口同時與各吸盤安裝桿的上端連通，并通過吸盤安裝桿與各吸盤連通，即可通過吸盤實現瓷片的吸取。壓緊部升降裝置包括壓板升降氣缸。壓板升降氣缸豎向安裝在壓板滑座的前側，其活塞桿豎向設置，壓緊部安裝在壓板升降氣缸的活塞桿上。壓緊部包括壓板架和瓷片壓板。壓板架水平安裝在壓板升降氣缸的活塞桿上，并隨活塞桿升降。瓷片壓板豎向設置在壓板架的下側，瓷片壓板的頂部與壓板架的中部固定連接。壓板架與壓板升降氣缸的活塞桿相連，并隨其同步升降。

承托裝置包括承托架和托輥，承托架的底部裝有軌道輪，承托架通過軌道輪安裝在軌道上。任意一托輥均連接有托輥電機，通過托輥電機帶動托輥轉動，進而帶動托輥上承托的管道轉動，以調節管道的角度。承托架的前側中部設置有承托架控制面板，承托架控制面板能夠控制行走電機和托輥電機的啟停，如圖7 所示。

圖7 承托裝置的立體示意圖

各托輥的兩端均通過軸承座安裝在承托架上并可轉動，各軸承座與承托架之間均設置有復位裝置。在該設備上有且只有一組托輥連接托輥電機，該組托輥的2 個托輥均同軸連接了同步帶輪，2 個同步帶輪通過同步帶相連，使該組的2 個托輥同步轉動[5]。托輥電機的輸出軸上裝有齒輪，同步帶的外側設置了與齒輪相嚙合的外齒，齒輪間隔設置在同步帶的中部下側。當瓷片壓實氣缸推動瓷片壓板下降并壓實瓷片時，托輥向下運動，使同步帶的外齒與齒輪嚙合，此時托輥轉動，并帶動管道轉動，直至瓷片壓板與瓷片脫離。然后復位裝置推動托輥向上運動并復位，齒輪與同步帶的外側脫離，進而實現了對管道的自動調節且調節準確[6]，如圖8所示。

圖8 托輥的安裝示意圖

2 自動貼瓷片專用設備的工作方法

膠體在混膠罐內混合之后經輸膠管送入儲膠罐內。膠槍抽取儲膠罐內的膠體并涂在瓷片上。平移電機通過同步帶帶動吸盤滑座移動至膠槍上側，吸盤升降氣缸帶動吸盤下降，使吸盤與瓷片貼合并吸取瓷片，然后吸盤升降氣缸復位。平移電機通過同步帶帶動吸盤滑座移動至托輥上的管道內，壓板滑座也同步運動至管道內，托輥電機動作并調節管道的位置和角度，吸盤升降氣缸下降，并將吸盤上吸取的瓷片貼到管道內壁的指定位置，然后吸盤升降氣缸復位。平移電機通過同步帶帶動吸盤滑座和壓板滑座向管道外運動，當瓷片壓板與剛貼片的瓷片正對時，瓷片升降氣缸帶動瓷片壓板下降，并對瓷片壓實。壓實后瓷片升降氣缸帶動瓷片壓板復位，完成一塊瓷片的貼片。重復上述過程，即可完成管道內壁的瓷片貼片工作。

3 結語

該設備已投入生產使用，效果顯著，涂膠裝置能夠自動對瓷片進行涂膠，機械臂將涂膠后的瓷片貼在管道內壁上，實現了瓷片的自動貼片，解決了手工操作配比不準、生產效率低、一致性差以及成本高等問題。該設備的投入使用可以填補煤炭介質管道自動化生產設備技術領域的空缺[7]。