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真石漆自動灌裝線設計研究,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
2019年06月08日    閱讀量:350    新聞來源:中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站  |  投稿

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 鐵桶進行灌裝中國機械網okmao.com。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:

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通過兩個電磁閥分別對 C-D 和 2-4 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:

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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:

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( 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。


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