一种室内腻子喷涂装置的设计

刘国浩 李 栋

（聊城大学 东昌学院，聊城 252000）

喷涂机以其喷涂范围广、施工效率高、可操控性强等优点，广泛应用于各行业喷涂作业中[1]。建筑行业中室内刮腻子，以人工作业为主，工人劳动强度大，施工效率低[2-3]。少部分以喷涂机作业，工人手持喷涂杆，控制喷涂的位置和厚度，工人操作的随意性较大，熟练程度不同，喷涂质量参差不齐，给后续刮平腻子造成较大困难。本文研究一种基于喷涂机的腻子喷涂装置，其施工效率高，喷涂厚度可控，喷涂质量可靠，而且能够减少后续腻子刮平工作，节省人力，降低作业难度。

1 腻子喷涂装置的工作原理

本文研究的腻子喷涂装置主要包含移动底座、腻子搅拌器、喷涂机、自动绕管器、丝杠传送机构和喷涂机构。在使用时，首先根据所需喷涂的高度，选取合适的丝杠传送机构，然后将喷涂机构与丝杠传送机构组装在一起，最后将丝杠传送机构安装在移动底座上，完整的腻子喷涂装置结构如图1所示。

图1 腻子喷涂装置结构

本文研究的腻子喷涂装置的工作原理是，首先使用腻子搅拌器将腻子粉和水按照一定比例搅拌均匀，确保符合喷涂机使用的黏稠度；喷涂机吸取腻子搅拌器中腻子浆，通过隔膜泵增压送到喷嘴（喷嘴与室内墙面垂直）形成雾状黏附在内墙上，可以通过手动开关控制喷涂机出料口的通断；丝杠传送机构可以控制喷涂机构的高度；自动绕管器随时控制高压管的长度，确保喷涂机构能够跟随丝杠传送机构自由上下运动；喷涂机构可以调节喷嘴的喷射角度，当喷涂机构运行至丝杠传送机构最低端时，喷嘴向下方旋转一定角度，使腻子喷涂至室内墙面根部，然后反方向旋转至与室内墙面垂直的方向；当喷涂机构运行至丝杠传送机构最顶端时，喷嘴向上旋转一定角度，使腻子喷涂至室内墙面顶部，然后反向旋转至室内墙面垂直的方向；移动底座可以实现喷涂装置的左右移动，实现腻子喷涂的连续作业。

2 腻子喷涂装置的关键部件设计

根据腻子喷涂装置的工作原理，结合实际喷涂作业需求，搅拌均匀的腻子浆经过喷嘴形成雾状黏附在墙面上，要求使用的喷涂机必须能够产生足够的压力值。同时，为了保证施工效率，喷涂流量应该满足实际使用要求。根据相关要求选取某型号喷涂机，其关键参数如表1所示。

表1 喷涂机关键参数

在施工过程中，喷嘴跟随喷涂机构将沿丝杠上下运动，高压管的布置是一个值得考虑的问题。合理的高压管收放装置是安全施工的重要保证，结合室内墙面喷涂的一般高度为2.8m，确定高压管可移动长度不超过10m，选取合适的自动绕管器。

腻子搅拌器采用通用的18L油漆桶作为腻子浆储存装置，基本尺寸为：直径350mm，高度480mm，配备一个简易自动搅拌机，即可实现腻子与水按比例充分融合。

丝杠传送机构主要完成喷涂机构的上下运动，由两根带有滑道的立柱、一根中心丝杠及顶部固定板组成，具体高度由室内喷涂高度和移动底座高度决定（常用楼房层高2.8m），使用时需固定在移动底座上，并由移动底座上固定电机驱动丝杠旋转。

移动底座由支架、两个转向轮及两个定向轮组成，主要用于固定喷涂机、自动绕管器、腻子搅拌器、丝杠传动机构以及驱动电机和控制器，可以实现喷涂装置的左右移动。

喷涂机构采用直角钢板左右两侧分别固定两个高压喷嘴，并在一侧安装步进电机控制喷嘴的喷射方向，两个喷嘴通过一个三通阀经高压管直接连接到喷涂机出料口。喷嘴选用喷幅为300～350mm，喷射角度为60°。由于喷涂高度较高，喷涂机构应尽可能接近丝杠传动机构，以减少丝杠因受力产生的弯曲变形。增加高压管导向杆，使高压管按规定线路布置，减少高压管对丝杠传动机构造成干扰。喷涂机构如图2所示。

3 腻子喷涂装置的三维设计

本文结合选用设备的相关参数以及相关结构的设计参数，使用UG NX软件实现腻子喷涂装置各部件的三维建模，通过其装配模块，添加装配约束关系，实现腻子喷涂装置三维装配，其结果如图3所示。

图2 喷涂机构示意图

图3 喷涂装置三维模型

4 结论

本文设计的腻子喷涂装置能够完成建筑室内垂直墙面的腻子喷涂工作，且喷涂厚度可控、喷涂均匀、施工作业效率高，减少后期腻子刮平、打磨工作量。通过调节丝杠传动机构安装形式，人们可以实现喷涂高度的自动调节；通过添加位移传感器，可以实现门窗位置的自动检测；通过优化移动底座运动轨迹算法，可以实现腻子喷涂装置的自动转向；通过优化喷涂机构结构，可以实现室内顶部墙面的喷涂作业；通过增加视觉传感器及其相应控制算法，可以实现腻子喷涂装置喷涂空间三维识别与自动喷涂。