木门智能喷涂机械的设计与推广

2019-10-21卢长春

中国电气工程学报 2019年6期

卢长春

摘要：涂装是现代木门制造工艺中的重要环节，是一个系统工程。在网络科技高速发达的智能化时代，涂装领域自动化应用技术受到高度重视。为满足智能化机械在木门行业的快速发展，智能喷涂机械的创新设计，将引领行业高端技术的推广应用。

关键词：木门智能喷涂机械创新设计推广应用

1 前言

木门智能喷涂机械，是一种专用于门扇表面涂装作业的典型高端装备。是结合涂装工艺、机械传动及智能控制等核心技术的应用革新方案。是集自动化、标准化、环保化、智能化、柔性化及集约化为一体的高新产品。具有较高的生产效率和稳定的涂饰品质，有助木门企业环保转型升级。

2 木门喷涂技术现状

2.1 自动喷涂技术

涂装是木门制造后期，一道非常重要的工序，它的优劣直接影响木门的最终品质和生产效率。涂装方式呈现多样化发展，其主流方式分手工喷涂和自动喷涂，自动喷涂是代替手工喷涂的一种机械，适于大批量标准化生产，涂饰质量稳定。

2.2 喷涂技术发展趋势

目前，木门专用自动喷涂主要体现在往复式喷涂和数控喷涂，一般采用单工位作业模式，可在2至3分钟内完成1扇木门的涂装作业，涂饰效率偏低。随着木门行业的环保升级，随着信息技术在涂装领域的应用，自动化机械智能发展是必然趋势。

3 智能喷涂机械设计

3.1 典型喷涂方案

本文介绍的典型喷涂方案，是分解木门的常规喷涂方式，结合涂料特性，采用面、边、面同步喷涂，匹配喷涂机械各功能模块结构，集成智能控制系统的一项高新技术。由衔接传输机械、同步喷涂机械、自动喷涂系统、过滤净化系统及智能控制系统组成。其特征，与前工序输送机械衔接，直接进行自动传输喷涂作业;与后工序输送机械衔接，将喷涂后的门扇自动送入烘干机械;或直接采用人工上、下门扇。

3.2 衔接传输机械

一种木门智能喷涂方案的衔接传输机械，划分七大职能工位，主要承担门扇的喷涂传送，由对中输送机、往复式机械手、往复式传输机、喷涂工位悬挂调节装置及悬挂翻转装置组成。其控制特征如下：

1）对中输送机，主要负责工位一和工位二的门扇传输，将门扇置放在工位一，由对中输送机定位，将其传送至工位二。

2）往复式机械手，主要负责工位二和工位三的门扇传输，智能检测模块在工位二对门扇规格尺寸進行检测，将数据信息反馈控制器，调节机械手挂取门扇传送至工位三。

3）往复式传输机，主要负责工位三、工位四、工位五、工位六及工位七的门扇传输，其中工位四、工位五、工位六承担喷涂职能，工位七承担卸料职能，其传输机托架可根据门扇规格自动调节。

4）喷涂区域工位四和工位六的悬挂调节装置，主要负责吊挂门扇进行喷涂作业，其挂具可根据门扇规格自动调节。

5）喷涂区域工位五的悬挂翻转装置，主要负责吊挂和翻转门扇进行喷边作业，其挂具可根据门扇规格自动调节。

3.3 同步喷涂机械

一种木门智能涂装方案的同步喷涂机械，主要承担门扇的喷涂作业，由往复式传输机、十字轴喷漆机、四轴喷漆机、悬挂调节装置、悬挂翻转装置、漆雾过滤净化装置及风压喷涂室组成。其控制特征如下：

1）往复式传输机将工位三的门扇传送至工位四，控制工位四的悬挂调节装置挂取门扇，传输机托架退停至工位三与工位四之间，控制十字轴喷漆机的喷枪对门扇正面及前后侧边进行自动喷涂。此工位喷涂作业完成，继续控制传输机托架托取门扇。

2）往复式传输机将工位四的门扇传送至工位五，控制工位五的悬挂翻转装置挂取门扇，传输机托架退停至工位四与工位五之间。控制四轴喷漆机的喷枪对门扇左右侧边进行自动喷涂;喷完一侧后控制悬挂翻转装置将门扇翻面，继续喷另一侧。此工位喷涂作业完成，继续控制传输机托架托取门扇。

3）往复式传输机将工位五的门扇传送至工位六，工位六的悬挂调节装置挂取门扇，传输机托架退停至工位五与工位六之间，控制十字轴喷漆机的喷枪对门扇反面及前后侧边进行自动喷涂。此工位喷涂作业完成，继续控制传输机托架托取门扇。

4）往复式传输机将工位六的门扇传送至工位七，门扇喷涂作业完成，可在工位七的后方安装衔接机械手，将喷涂后的门扇自动传送至后工序的烘干装备。或直接在工位七进行人工卸门，并将其置放到烘干架进行自然晾干。

5）门扇喷涂过程中，必须启动风压喷涂室的进风装置与漆雾过滤净化装置，以此保证喷涂室的漆雾流速均恒稳定，不影响涂装质量。过喷漆雾通过过滤净化装置后外排废气，可保证外排气体达到国家的环保要求。

3.4 自动喷涂系统

一种木门智能涂装方案的自动喷涂系统，由涂料混合装置与供给装置组成，负责控制喷漆机的喷枪对门扇进行自动喷涂作业。其控制特征如下：

1）自定义涂装工艺配方，优化不同的涂料混合工艺，自动匹配喷涂方式，满足不同的涂装效果。

2）控制涂料混合装置，将涂料及其辅料搅拌均匀;在冬天如涂料的使用温度达不到应用需求，可启动此装置的加热机构将其升温，并搅拌均匀。

3）控制涂料供给装置，利用该装置的分配器，将混合搅拌后的涂料分送至喷漆机的喷枪，该装置设流量监控机构，可自动调节每把枪的流量，保证喷涂扇幅均衡稳定。启动该装置的换色机构，可快速清洁自动喷涂系统的管道及喷枪，随意替换不同的涂料进行喷涂作业。

3.5 智能控制系统

一种木门智能涂装方案的智能控制系统，指在无人干预的情况下自主驱动功能模块的控制方式。由控制器、被控功能模块、功能执行模块、智能检测模块及人机交互模块组成。其关键特征体现如下：

1）采用智能化控制技术及分布控制方式，优化喷涂过程，针对不同功能模块实施集中监视、分散控制，可满足木门喷涂机械的快速性、连续性、功能同步性及配套性。

2）控制系统采用智能化检测技术，将数据检测、信息处理、自动喷涂及智能监控等功能融为一体。应用传感器检测门扇的传输位置、规格尺寸及传动限位等数据信息，自动反馈控制器，合理配置、优化执行功能。

3）采用智能故障诊断技术，预设逻辑自动监视并诊断故障信息，提升机械功能的安全性和可靠性，保证健康运行。

4）采用一体化操控技术，集成智能涂装机械的功能模块，连接MES/ERP系统与云数据库，实现信息资源共享，生成图报实施高效管理，有助于现代企业的智能化发展。

5）应用网络通讯技术，互换数据信息，实时提供在线维护或系统升级;通过远程终端连接，集成办公网络。

4 智能喷涂技术推广

4.1 门企转型升级

目前，随着城镇化建设水平的加快，精装房的推广，木门行业进入了旺盛的发展期。在国家环保政策的引导下，传统油漆涂装工艺向新型环保涂装工艺发展，手工涂装作业向自动化涂装作业的转变，是大势所趋。推广智能化制造技术，对木门行业的产业升级将产生积极影响，未来环保智能自动化涂装作业的应用将持续为整个产业创造不可估量的价值。

4.2 技术方案推广

本文介绍的木门智能喷涂方案，阐述的是一种革新技术推广方式，具有下述关键特征。

1）针对衔接传输机械，将木门置放、位移、检测、衔接、挂取、翻转及抬取等简单繁复的传输工序，集成自动传输作业，降低劳动强度及劳动力，避免人工搬运造成碰、划伤。

2）针对智能检测模块，自动检测木门规格尺寸，各衔接工位自动调节托架或挂具功能尺寸，挂取或托取门扇。

3）根据检测模块反馈数据，控制器监控喷枪自動调节喷涂区域，以适应不同规格的木门喷涂，特别适应中空门扇的喷涂作业。

4）针对同步喷涂机械，将木门的正面、侧边、反面喷涂工序，分解为同步喷涂功能，快速、准确、高质的完成木门涂装作业。

5）针对过滤净化系统，对喷室内自动喷涂产生的过喷漆雾，利用多层过滤净化器的分离作用，将废气与漆渣分离外排，达到绿色环保的目的。

4.3 高新技术应用

木门智能喷涂机械，作为当前木门涂装领域，典型的智能自动化高新机械产品，具有下述关键特征。

1）采用智能检测技术，识别不同规格的门扇（识别宽度700-1100mm，长度1800-2400mm），并将数据信息反馈控制器，匹配喷涂工艺参数，可实现定制或标准木门的智能化喷涂作业，适用于规格繁杂的大批量生产。

2）采用衔接传输技术，应用对中输送机、往复式机械手、往复式传输机、悬挂调节装置及悬挂翻转装置等自动衔接机械，实现木门的全自动上下料和传输过程，解放人工。

3）采用自动同步喷涂技术，一次性连续同步喷涂木门的正反面+四边，涂饰质量高;经测试30S可实现一扇木门的喷涂作业，比常规的自动喷涂快120-150S，产能提升约70%;同时减少涂料损耗，节省成本。