鋼桶表面自動(dòng)除銹噴漆生產(chǎn)線的研制

文/儀群

一、概述

為了改變我國200L舊鋼桶的修復(fù)涂覆作業(yè)用手工操作的落后狀況，我廠投產(chǎn)了海軍后勤油料部某部研制的鋼桶表面自動(dòng)除銹噴漆生產(chǎn)線成套設(shè)備。該生產(chǎn)線采用了噴砂除銹、高壓靜電吸附油漆工藝和數(shù)字電路自動(dòng)程序控制新技術(shù)，使鋼桶的修復(fù)涂覆工序基本實(shí)現(xiàn)了連續(xù)自動(dòng)作業(yè)。該套工藝設(shè)備由除銹機(jī)、噴漆機(jī)及控制臺(tái)三大部分和空壓機(jī)、鋼桶傳輸機(jī)構(gòu)、提砂機(jī)、貯砂罐和消塵器等輔助裝置組成（圖1、圖2）。

圖1

圖2

1-去右噴頭；2-去上噴頭；3-去左噴頭

通過幾年來的使用證明，該生產(chǎn)線的自動(dòng)噴砂除銹、高壓靜電噴漆的涂覆質(zhì)量好，速度快，解決了修復(fù)鋼桶凸凹不平和除銹涂覆不凈不勻等老大難問題，與手工作業(yè)相比，改善了勞動(dòng)條件，節(jié)約了大量的人力和物耗，提高工效15倍，節(jié)約保修經(jīng)費(fèi)可達(dá)50%。這套工藝設(shè)備適用于油料儲(chǔ)運(yùn)基地以及廠礦企業(yè)油庫的大批量鋼桶的集中修復(fù)涂覆作業(yè)，有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

二、工藝流程和工作原理

200L鋼桶表面自動(dòng)除銹、噴漆生產(chǎn)線工藝流程為：鋼桶由提桶機(jī)用氣動(dòng)機(jī)構(gòu)從地面提起，送到傳桶機(jī)構(gòu)，發(fā)出信號(hào)，通過控制臺(tái)指令，將除銹機(jī)的進(jìn)桶門打開，鋼桶滾進(jìn)除銹機(jī)后，關(guān)閉進(jìn)桶門，鋼桶在封閉的除銹機(jī)內(nèi)噴砂除銹。當(dāng)達(dá)到指令要求的時(shí)間時(shí)，出桶門自動(dòng)打開，鋼桶由中間傳輸機(jī)構(gòu)送入噴漆機(jī)內(nèi)，并把信號(hào)傳至控制臺(tái)，啟動(dòng)噴漆機(jī)噴漆，噴好漆的鋼桶送至接桶架上，完成了整個(gè)鋼桶的修復(fù)涂覆過程。所需時(shí)間為3~5分鐘?？諌簷C(jī)及其管路是為噴砂機(jī)提供壓縮空氣，提砂機(jī)的作用是將已噴用后的砂粒再用。
為說明各部分的作用原理，詳述如下：

1、除銹系統(tǒng)

除銹系統(tǒng)由除銹機(jī)、空壓機(jī)、提砂機(jī)和消塵器、貯砂罐等裝置組成。對(duì)鋼桶表面的除銹作業(yè)由控制臺(tái)自動(dòng)控制，其工作程序?yàn)椋河煽諌簷C(jī)將0.35~0.4MPa的壓縮空氣通至貯砂罐下部管道，把從罐體內(nèi)流入管道中的砂粒，由分流管分成三路，吹向除銹機(jī)中處于不同位置的三只噴砂槍中。從噴砂槍（口徑為小6mm或8mm的陶瓷噴嘴）噴出的高速砂氣混合束流，分別噴射在鋼桶的外圓面及兩側(cè)面上，使舊鋼桶表面的廢舊漆層和銹蝕斑點(diǎn)快速地被除掉，同時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使鋼桶轉(zhuǎn)動(dòng)，噴砂槍來回移動(dòng)，以完成整個(gè)鋼桶表面的除銹工作（圖3）。

圖3 除銹機(jī)示意圖

1-進(jìn)桶門；2-推桶撥叉；3-除銹鋼桶；4-驅(qū)動(dòng)絲桿罩；5-除銹機(jī)架；6-排塵管；7-噴砂槍；8-噴砂膠管；9-出桶門；10-驅(qū)動(dòng)滾輪

鋼桶由輸送機(jī)構(gòu)按預(yù)定的節(jié)拍送入除銹機(jī)內(nèi)進(jìn)行除銹。除銹時(shí)被除掉的大量銹物、灰塵及砂粒由引風(fēng)機(jī)吸入重力沉積濕式除塵器內(nèi)進(jìn)行除塵處理，其除塵效率可達(dá)85%以上，污物沉淀于除塵器底部，適時(shí)清理。

除塵處理后的砂粒通過提砂機(jī)送回貯砂罐內(nèi)再次使用。提砂機(jī)是在寬125mm的平皮帶上裝有12只小砂斗，由電機(jī)通過蝸輪減速器后傳動(dòng)的。

貯砂罐接收貯藏提砂機(jī)送來的砂粒，它須承受0.4~0.6MPa的壓力。另外，在貯砂罐高約1.7m處開設(shè)有一加壓口，目的在于除靠砂粒自重外，增加砂粒向下流的力量，達(dá)到要求的送砂量。在貯砂罐頂部裝有一只氣缸，當(dāng)噴完一定數(shù)量鋼桶，貯砂罐內(nèi)基本無砂時(shí)，由控制臺(tái)自動(dòng)控制除銹機(jī)、噴漆機(jī)停止工作，開啟該氣缸，帶動(dòng)貯砂罐蓋子開啟，并開動(dòng)提砂機(jī)提砂，完成加砂任務(wù)。在正常工作時(shí)，為確保安全，防止貯砂罐開啟出現(xiàn)進(jìn)砂口倒噴砂的現(xiàn)象，在罐體進(jìn)氣管上裝有壓力繼電器，只有待罐體內(nèi)壓力低于0.01MPa后，才能打開進(jìn)砂口的封閉蓋進(jìn)行加砂。其貯砂量可在觀察口處測(cè)得。

除銹時(shí)可預(yù)先根據(jù)鋼桶的不同銹蝕情況，選擇除銹次數(shù)和強(qiáng)度。除銹完畢除銹機(jī)自動(dòng)停止出砂，噴槍噴出氣流對(duì)鋼桶表面灰塵進(jìn)行吹掃，然后出桶門打開，推桶撥叉將桶推入中間傳輸機(jī)構(gòu)架上，送入噴漆機(jī)內(nèi)，同時(shí)關(guān)閉出桶門，打開進(jìn)桶門，為下一只鋼桶的除銹作好準(zhǔn)備。

2、噴漆系統(tǒng)

噴漆系統(tǒng)由噴漆機(jī)、高壓靜電發(fā)生器、傳輸機(jī)構(gòu)等部件組成，其運(yùn)行由控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)程序控制。

當(dāng)鋼桶送入噴漆機(jī)時(shí)，行程開關(guān)閉合使噴漆機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，同時(shí)停止輸桶運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)油漆箱內(nèi)輸入0.05~0.1MPa的壓縮空氣后，將油漆壓入油漆分配泵內(nèi)，經(jīng)四根輸漆管分別送入噴漆機(jī)的四只噴漆槍進(jìn)行噴涂，目前采用的是GDD-100B型固定電動(dòng)旋杯式靜電噴涂設(shè)備。噴漆時(shí)問由時(shí)間繼電器控制，一般定為40~45秒。時(shí)間一到，噴槍停止噴漆，鋼桶由推桶撥叉推出，起動(dòng)中間傳桶機(jī)構(gòu)，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

三、電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)由可控硅調(diào)速電路、觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字程序電路及配電柜組成。

1、可控硅脈沖調(diào)速裝置

該裝置用以對(duì)主噴砂槍的移動(dòng)速度進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，以達(dá)到在桶面損傷最小時(shí)獲得較好的除銹效果。

噴砂槍由一臺(tái)220W并激式直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿-拖板而往返移動(dòng)的?？煽毓枵髌鬏敵?~30V直流電壓，通過調(diào)壓器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制噴槍移動(dòng)速度。為噴砂槍往返移動(dòng)的次數(shù)與給定次數(shù)一致時(shí)，繼電器的觸點(diǎn)斷開，輸出電壓回零，電機(jī)即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，噴砂槍也停止噴砂，至此除銹完畢。

2、觸發(fā)訊號(hào)轉(zhuǎn)換電路

程序控制中的觸發(fā)訊號(hào)，是由除銹機(jī)上的主噴砂槍給出噴次訊號(hào)和本電路設(shè)定的程序控制訊號(hào)產(chǎn)生的，如圖4所示。當(dāng)噴砂槍每往復(fù)移動(dòng)一次，電阻6R2上產(chǎn)生一個(gè)訊號(hào)，經(jīng)過繼電器J5的常閉觸點(diǎn)J502送入計(jì)算器進(jìn)行觸發(fā)。當(dāng)計(jì)數(shù)器觸發(fā)后，顯示的數(shù)值與噴次選擇開關(guān)的選定值相符時(shí)，繼電器J4動(dòng)作，使可控硅調(diào)速電路無輸出電流，這時(shí)噴砂槍便停止移動(dòng)。同時(shí)給出關(guān)閉供砂閥的訊號(hào)。當(dāng)完成以上程序后，由電路中的多諧振蕩器給出觸發(fā)脈沖，經(jīng)繼電器J5的常開觸點(diǎn)J501送入計(jì)算器，每給一個(gè)脈沖，使計(jì)算器觸發(fā)顯示一個(gè)數(shù)碼，再經(jīng)譯碼器譯成驅(qū)動(dòng)進(jìn)桶、出桶、開門、關(guān)門等各部分、的程序信息，去指令執(zhí)行電路動(dòng)作，當(dāng)整個(gè)程序完成后，電路又一次轉(zhuǎn)換為除銹過程，等待由噴砂槍給出訊號(hào)，如此周而復(fù)始。

圖4 訊號(hào)轉(zhuǎn)換觸發(fā)電路圖

3、數(shù)字程序控制電路

數(shù)字程序電路是由數(shù)字電路、驅(qū)動(dòng)譯碼和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行等三部分組成，共同實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)作業(yè)功能。

數(shù)字電路由四塊84211編碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路組成。其個(gè)位數(shù)控制除銹機(jī)的各部分程序，十位數(shù)和百位數(shù)顯示保養(yǎng)的鋼桶數(shù)量，千位數(shù)控制貯砂罐各部分程序，其工作方框圖如圖5所示。

圖5控制方框圖

十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路是由4對(duì)雙穩(wěn)態(tài)電路組合而成，并將原電路的16進(jìn)制變成十進(jìn)制。當(dāng)觸發(fā)訊號(hào)轉(zhuǎn)換電路的噴次訊號(hào)和控制程序訊號(hào)送入計(jì)數(shù)輸入端時(shí)，便改變了各級(jí)雙穩(wěn)態(tài)的集電極所處的電位，并從集電極取出這些電位差訊號(hào)，經(jīng)顯示譯碼和驅(qū)動(dòng)譯碼譯成十進(jìn)制數(shù)字信息去推動(dòng)數(shù)碼管進(jìn)行顯示和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，實(shí)行各程序動(dòng)作。

4、靜電噴漆機(jī)電路控制原理

靜電噴漆機(jī)的控制電路由靜電發(fā)生器和時(shí)控電路組成。靜龜發(fā)生器產(chǎn)生100kV左右的高壓靜電送到噴漆槍上，使油漆微粒按預(yù)定方向傳送到鋼桶表面，從而達(dá)到無氣噴漆的目的。

噴漆的自動(dòng)控制采用定時(shí)電路（圖6）。當(dāng)鋼桶從除銹機(jī)內(nèi)傳出后，便自動(dòng)送至輸桶架和噴漆機(jī)。在進(jìn)入噴漆機(jī)前3秒，鋼桶壓動(dòng)輸桶架上的行程開關(guān)XK，發(fā)出進(jìn)桶訊號(hào)，使鋼桶轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)D2和噴槍電機(jī)起動(dòng)并供漆，與此同時(shí)，停止輸桶電機(jī)D1。噴漆延續(xù)時(shí)向由繼電器J5計(jì)時(shí)，一般定值為40~45秒。噴漆時(shí)間一到，時(shí)間繼電器Js1即觸發(fā)控制繼電器J1，使電磁閥動(dòng)作，將鋼桶推出。同時(shí)繼電器J1，使電機(jī)D2和噴槍電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，供漆停止，輸桶電機(jī)D1啟動(dòng)，下一只鋼桶噴漆過程開始。噴漆控制電路實(shí)際是獨(dú)立電路，平時(shí)處于停機(jī)等待狀態(tài)，只有在收到進(jìn)桶訊號(hào)后，才開始工作，這樣就能與除銹機(jī)配合，實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)化作業(yè)。

圖6 噴漆機(jī)電路控制原理圖

四、總結(jié)

該系統(tǒng)研制投產(chǎn)后，曾供多家部隊(duì)單位使用，投產(chǎn)實(shí)用證明，該系統(tǒng)性能優(yōu)良，除銹、噴漆質(zhì)量高，速度快，省工節(jié)能，物耗低，無污染，操作簡單，安個(gè)可靠，綜合效益顯著，具有推廣價(jià)值。