直進(jìn)式自動(dòng)噴碼機(jī)在螺旋焊管噴碼中的應(yīng)用

趙 藝

(新疆八鋼金屬制品有限公司)

前言

螺旋焊管噴碼是指在鋼管外壁或內(nèi)壁噴印螺旋焊管生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、廠家名稱、特種設(shè)備制造許可證號(hào)、管徑、壁厚、材質(zhì)、管號(hào)、檢驗(yàn)狀態(tài)的一種標(biāo)識(shí)，常見噴碼方式有兩種：一種是人工刻模噴??；一種是采用機(jī)器人自動(dòng)噴印。

人工刻模噴印方式通常采用油漆噴印，字模為固定字模和數(shù)字字模結(jié)合，數(shù)字字模相當(dāng)于活字印刷，用于管號(hào)數(shù)字變化的噴印，數(shù)字噴印時(shí)需要將模板放在噴印處，因不能準(zhǔn)確定位噴印位置，經(jīng)常出現(xiàn)噴印銜接不暢、高低不齊的情況，因此噴印質(zhì)量不高，而且現(xiàn)場油漆味道比較大，噴印時(shí)漆霧對人體健康有損害；機(jī)器人自動(dòng)噴印方式，機(jī)器人噴印設(shè)備每臺(tái)價(jià)格約為40余萬元，使用油墨噴印材料，噴印質(zhì)量好、設(shè)備價(jià)格貴，一般只有中石油等經(jīng)常生產(chǎn)燃?xì)夤艿膹S家使用。

通過借鑒機(jī)器人噴碼設(shè)備裝置特點(diǎn)，結(jié)合烏魯木齊金圓螺旋焊管廠工藝狀況，利用生產(chǎn)現(xiàn)場成品檢查旋轉(zhuǎn)臺(tái)，對噴碼方式進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)噴碼且效果良好。

1 直進(jìn)式自動(dòng)噴碼機(jī)設(shè)計(jì)改進(jìn)思路

機(jī)器人自動(dòng)噴碼機(jī)可以360°旋轉(zhuǎn)噴標(biāo)，鋼管不動(dòng)，機(jī)器人手臂旋轉(zhuǎn)噴標(biāo)，螺旋焊管噴標(biāo)要求管徑406mm以下噴在鋼管外部，管徑406mm以上噴在鋼管內(nèi)部，噴標(biāo)內(nèi)容平行于鋼管軸線。針對螺旋焊管噴標(biāo)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了直進(jìn)式自動(dòng)噴碼機(jī)，螺旋焊管在成品檢查時(shí)需要旋轉(zhuǎn)，噴碼機(jī)可以固定，利用鋼管旋轉(zhuǎn)，噴碼機(jī)進(jìn)入鋼管內(nèi)部噴印，選擇合適的噴印速度噴印，可以完成自動(dòng)噴印動(dòng)作。

噴印字模大小要與人工噴印一致，太小無法辨識(shí)，需要一種大字符噴印機(jī)，實(shí)踐證明大字符噴印機(jī)用于機(jī)器人噴印可行。

因此實(shí)現(xiàn)直進(jìn)式自動(dòng)噴碼需要的條件：(1)鋼管旋轉(zhuǎn)；(2)自動(dòng)噴碼機(jī)有直進(jìn)機(jī)構(gòu)；(3)大字符噴碼機(jī)；(4)油墨。

2 直進(jìn)式自動(dòng)噴碼機(jī)的改進(jìn)及應(yīng)用

2.1 關(guān)于鋼管旋轉(zhuǎn)

鋼管旋轉(zhuǎn)時(shí)利用旋轉(zhuǎn)托輥將鋼管頂起并轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋焊管外焊縫高度為2.5～4mm，焊縫從旋轉(zhuǎn)托輥經(jīng)過時(shí)會(huì)有竄動(dòng)，影響噴碼質(zhì)量。為解決該問題，使用了有聚氨酯膠皮的旋轉(zhuǎn)托輥，這樣焊縫經(jīng)過托輥時(shí)不產(chǎn)生竄動(dòng)，防止出現(xiàn)噴字時(shí)錯(cuò)碼或疊字等問題。

2.2 自動(dòng)噴碼機(jī)直進(jìn)機(jī)構(gòu)

自動(dòng)噴碼機(jī)直進(jìn)機(jī)構(gòu)是制作一個(gè)十字機(jī)架，底座箱內(nèi)安裝電氣部分，機(jī)構(gòu)有4個(gè)轉(zhuǎn)向輪，可以根據(jù)噴印位置各方向移動(dòng)設(shè)備，探臂長1.8m，行程1.5m，將噴印頭1安裝在探臂端部，探臂由電機(jī)驅(qū)動(dòng)在固定架的滑槽內(nèi)行走，行走到鋼管內(nèi)壁指定位置后，旋轉(zhuǎn)鋼管，手動(dòng)給噴碼機(jī)光電開關(guān)信號(hào)，噴碼機(jī)開始自動(dòng)噴碼，噴碼時(shí)間3～5秒，噴碼結(jié)束，探臂自動(dòng)回到原位，升降座有手輪，可以調(diào)節(jié)噴印頭高度。自動(dòng)噴碼機(jī)直進(jìn)機(jī)構(gòu)見圖1。

1.噴印頭；2.探臂； 3.操作臺(tái)； 4.升降座； 5.探臂固定架

2.3 大字符噴碼機(jī)

大字符噴碼機(jī)采用溶劑型油墨噴印，具有導(dǎo)電性、界面張力、黏度的動(dòng)作特性，油墨干后有一定的耐水性和耐摩擦性，廣泛用于電子計(jì)算機(jī)終端高速印字等方面。 噴碼機(jī)是一種通過軟件控制，使用非接觸方式在產(chǎn)品上進(jìn)行標(biāo)識(shí)的設(shè)備。電磁閥式噴碼機(jī)又稱大字符噴碼機(jī)，其噴頭由16組高精密智能微形閥門組成，共兩排，32位噴碼，可以同時(shí)噴印四行數(shù)字或字母，每個(gè)字高度25mm，漢字可以噴印兩排，字高50mm，在噴印時(shí)，要噴印的字符或圖形通過電腦主板的處理，通過輸出板輸出一連串的電信號(hào)給智能微形電磁閥，閥門迅速啟閉，墨水依靠內(nèi)部恒定壓力成墨點(diǎn)噴出，墨點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)的被噴印物表面形成字符或圖形。

生產(chǎn)現(xiàn)場存在螺旋焊管成品管噴印時(shí)管號(hào)不連續(xù)，無法使用流水碼噴印的問題，每次噴印后需修改管號(hào)，噴碼機(jī)主機(jī)屏數(shù)字很小，修改數(shù)字需要光標(biāo)一步步挪到修改處，速度非常慢，不適合批量生產(chǎn)使用。為解決該問題，配置一臺(tái)電腦，設(shè)計(jì)軟件程序，將固定噴印模板導(dǎo)入電腦，波特率設(shè)為19200， 用軟件程序打開。設(shè)置對話框，調(diào)整波特率、串口、奇偶校驗(yàn)，串口選為 COM4。通過在電腦中修改必要的參數(shù)(如管號(hào)等)，將油墨瓶和氣泵連接好，打開氣泵，鋼管噴印處用清漆刷涂，打開探臂行進(jìn)開關(guān)，探臂前進(jìn)至鋼管里面需要噴印的位置，旋轉(zhuǎn)鋼管，同時(shí)手給光電開關(guān)信號(hào)，噴印機(jī)開始噴印，數(shù)秒后噴印結(jié)束，探臂自動(dòng)退出鋼管回到原位，鋼管同一批號(hào)只需更改管號(hào)，通常是一個(gè)到兩個(gè)數(shù)字，因此噴印過程操作簡單，每只鋼管噴印過程不超過兩分鐘，字跡清晰、美觀。噴印對比見圖2。

需要注意的是軟件程序和電腦配置必須要兼容，否則通電就會(huì)燒噴印頭的電磁閥。

人工噴涂標(biāo)識(shí)

2.4 油墨

自動(dòng)噴印采用的主要噴印材料是油墨，油墨是用于印刷的重要材料，通過噴繪將圖案、文字表現(xiàn)在承印物上。噴印用油墨經(jīng)反復(fù)軋制而成為一種黏性膠狀流體。由連結(jié)料(樹脂)、顏料、填料、助劑和溶劑等組成。白墨比黑墨容易堵墨。

大字符噴碼機(jī)使用的油墨含有60%丁酮，所用的清洗液也含有丁酮成分，油墨和清洗劑配比為30∶1，油墨一般四天以上不使用會(huì)微堵墨。現(xiàn)場生產(chǎn)為連續(xù)作業(yè)，因此油墨噴印能適應(yīng)規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，如超過四天不使用，需將油墨瓶中油墨換成清洗液，強(qiáng)噴清洗干凈即可。油墨和清洗液都是易燃品，屬于?；罚雒骰饡?huì)燃燒，所以在使用過程中，要注意現(xiàn)場不能有火源。和常用的手工噴漆一樣，油墨中丁酮屬有毒溶劑,對人的呼吸道粘膜和神經(jīng)系統(tǒng)有損害，因此在使用時(shí)要注意防護(hù)，佩戴好3M防護(hù)口罩。

3 使用中注意的問題

直進(jìn)式自動(dòng)噴碼機(jī)噴碼介質(zhì)由油漆改為油墨，改變了噴碼介質(zhì)，設(shè)備在調(diào)試和使用過程中出現(xiàn)的問題比較多，需要注意以下幾點(diǎn)：(1)大字符噴碼機(jī)的控制由電腦執(zhí)行時(shí)，兩者一定要匹配、兼容，避免燒損噴印頭電磁閥。(2)噴印處提前用氣管吹干水、刷清漆再噴印，否則噴印油墨會(huì)瞬間散開，字體模糊。(3)選用油墨必須顆粒細(xì)小，可以選用小字符噴碼機(jī)油墨，避免堵墨。(4)油墨粘度在使用前需要用察恩杯測量，粘度范圍15～20s。(5)白墨在使用前必須用工具攪拌均勻，沒有肉眼可見的塊狀物和渣滓再使用，避免堵塞噴嘴。

4 結(jié)束語

使用直進(jìn)式自動(dòng)噴碼機(jī)后，無需再單獨(dú)人工刻標(biāo)，解決了人工油漆噴碼時(shí)活動(dòng)字和固定字模難以對齊帶來的噴印字碼高低不一致、噴印質(zhì)量差的問題。通過在計(jì)算機(jī)上快速改變管號(hào)、批號(hào)、材質(zhì)等常用信息，實(shí)現(xiàn)了噴碼字體高低一致，美觀大方。直進(jìn)式自動(dòng)噴碼機(jī)成本低，約為機(jī)器人噴印機(jī)的1/6，噴碼效果與機(jī)器人噴碼相同，噴印材料成本與原噴漆相當(dāng)，噴印速度快，操作簡單方便，適應(yīng)生產(chǎn)節(jié)奏的需要。