一種混凝土預(yù)制構(gòu)件標(biāo)識(shí)噴印裝置

石雅松

(江蘇鎮(zhèn)江發(fā)電有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212143)

目前，預(yù)制構(gòu)件市場(chǎng)發(fā)展蓬勃，預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸普及。為區(qū)分各類構(gòu)件產(chǎn)品的規(guī)格型號(hào)批次等信息，構(gòu)件產(chǎn)品在出廠前會(huì)對(duì)商標(biāo)進(jìn)行涂刷，內(nèi)容包括生產(chǎn)企業(yè)的商標(biāo)、產(chǎn)品名稱、規(guī)格、尺寸、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)日期、產(chǎn)地代碼及班組號(hào)等信息，人工采用刷字板涂刷容易出錯(cuò)。同時(shí)因?yàn)樗⒆止ば蛉藛T需要頻繁在構(gòu)件產(chǎn)品間穿插走動(dòng)和避讓起重機(jī)吊運(yùn)的重物，勞動(dòng)強(qiáng)度大，因此人員流失率高，招工困難，這也是行業(yè)凸顯的一個(gè)尖銳問題。在這種大環(huán)境的背景下，為了解決以上的問題，研究了混凝土預(yù)制構(gòu)件標(biāo)識(shí)自動(dòng)噴印系統(tǒng)，本文著重介紹了預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品在產(chǎn)線上成功應(yīng)用標(biāo)識(shí)自動(dòng)噴印系統(tǒng)的情況，通過近一年時(shí)間的運(yùn)行，效果明顯。

1 傳統(tǒng)混凝土預(yù)制構(gòu)件標(biāo)識(shí)涂刷作業(yè)模式簡介

刷字工序是混凝土構(gòu)件生產(chǎn)流程中一項(xiàng)重要的環(huán)節(jié)，目前，各個(gè)混凝土預(yù)制構(gòu)件公司的刷字工序，幾乎都是由人工手持蘸有墨汁的毛刷，在鏤空的刷字板涂刷完成，部分產(chǎn)線產(chǎn)品規(guī)格單一，采用了手持式噴碼機(jī)進(jìn)行噴字作業(yè)。傳統(tǒng)刷字方式主要存在的問題：

(1)刷字員工穿梭于預(yù)制構(gòu)件之間，同時(shí)需要避讓起重機(jī)，工作強(qiáng)度大，且存在安全隱患；

(2)為提高字板的通用性，員工在刷字時(shí)需要頻繁移動(dòng)字板，容易出錯(cuò)；

(3)目前產(chǎn)品規(guī)格太多，以某構(gòu)件公司為例，單個(gè)車間內(nèi)各規(guī)格產(chǎn)品標(biāo)識(shí)達(dá)到上萬種，每月更換的字板超過100張，一方面增加了成本，另一方面也增加了字板設(shè)計(jì)人員的工作量。

針對(duì)以上情況，開始進(jìn)行該項(xiàng)目研發(fā)的技術(shù)準(zhǔn)備工作，并進(jìn)行了相應(yīng)的墨水試驗(yàn)、設(shè)備試用等試驗(yàn)；通過多次的項(xiàng)目試驗(yàn)論證，設(shè)計(jì)完成管樁在流水線上輸送模式的設(shè)備圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，并在生產(chǎn)線上世成功應(yīng)用，并取得了較好的效果。

2 項(xiàng)目實(shí)施的內(nèi)容簡介

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架思路

設(shè)備主要包含上游檢測(cè)設(shè)備(選配)、人機(jī)界面、控制系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、噴字設(shè)備、下游檢測(cè)設(shè)備等幾部分，可根據(jù)產(chǎn)品尺寸大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)噴頭位置，人工確認(rèn)產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)后，在系統(tǒng)內(nèi)自動(dòng)選擇產(chǎn)品的型號(hào)，確認(rèn)無誤后發(fā)出噴字指令，設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴字。上游檢測(cè)設(shè)備與下游檢測(cè)設(shè)備為選配，上游檢測(cè)設(shè)備為檢測(cè)構(gòu)件產(chǎn)品的外形尺寸及型號(hào)，控制系統(tǒng)能夠根據(jù)其提供的信息自動(dòng)判斷打印標(biāo)準(zhǔn)，下游檢測(cè)設(shè)備可識(shí)別打印完成的內(nèi)容，與控制系統(tǒng)發(fā)出的信息進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)錯(cuò)誤說明可能打印錯(cuò)誤，及時(shí)反饋信號(hào)提醒報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警，如選用上游及下檢測(cè)設(shè)備，設(shè)備可實(shí)現(xiàn)無人化作業(yè)。

圖1 設(shè)備架構(gòu)組成

2.2 研究的內(nèi)容

2.2.1 墨水的研究

2.2.1.1 耐高溫、高壓、高濕環(huán)境測(cè)試

構(gòu)件產(chǎn)品通過蒸汽養(yǎng)護(hù)后，凝固成型，此時(shí)便于在表面涂刷標(biāo)識(shí)，下一道工序?yàn)檎魤汗ば?，蒸壓工序工況較為惡劣，墨水需要承受180℃、1MPa壓力、95%濕度條件，長達(dá)8小時(shí)的考驗(yàn)，這就需要對(duì)不同品種的墨水進(jìn)行試驗(yàn)，直到考察出適合現(xiàn)場(chǎng)使用的產(chǎn)品；

2.2.1.2 耐久性測(cè)試

構(gòu)件產(chǎn)品經(jīng)過蒸壓后，會(huì)在堆場(chǎng)上進(jìn)行存儲(chǔ)堆放，因此墨水在自然環(huán)境下至少需耐受不少于180天的耐久性試驗(yàn)，標(biāo)識(shí)字跡不應(yīng)明顯變色，作業(yè)人員能夠明顯分辨產(chǎn)品標(biāo)識(shí)。

2.2.2 信息系統(tǒng)的測(cè)試

2.2.2.1 信息的收發(fā)準(zhǔn)確性的論證

噴碼機(jī)作為最終的噴字執(zhí)行端，是根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)送的信息內(nèi)容進(jìn)行噴涂，因此控制系統(tǒng)發(fā)送的信息必須準(zhǔn)確，如出現(xiàn)發(fā)送信息存在錯(cuò)誤，噴碼機(jī)要求能夠識(shí)別并拒絕噴印，這需要與噴碼機(jī)廠商進(jìn)行溝通并進(jìn)行多次的聯(lián)機(jī)測(cè)試。

2.2.2.2 操作界面的設(shè)計(jì)

目前部分構(gòu)件生產(chǎn)線雖然采用了手持式噴碼機(jī)，但是遇到規(guī)格頻繁變化時(shí)，就需要輸入逐個(gè)字母，單條信息需要輸入40～60個(gè)字符，操作極為不便。因此在設(shè)計(jì)操作界面的時(shí)，必須需考慮人機(jī)交互要友好，盡可能的減少員工的工作量。實(shí)際操作可通過下拉菜單選擇的方式，能夠通過最少的操作次數(shù)，達(dá)到選擇需要的產(chǎn)品規(guī)格，滿足各類產(chǎn)品信息快速選取噴涂的目的。

2.2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

因各種預(yù)制構(gòu)件的形狀尺寸重量各異，加上輸送線的精度差會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件在流水線上不規(guī)則的晃動(dòng)。因此通過噴頭固定，構(gòu)件在流水線上邊移動(dòng)邊噴字的方案不可行。先考慮的方案是構(gòu)件到達(dá)噴字區(qū)時(shí)，流水線停止運(yùn)行，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制懸空安裝在產(chǎn)品上方或側(cè)邊的噴頭下移或前進(jìn)，噴頭與產(chǎn)品相對(duì)移動(dòng)同時(shí)刷字，完成刷字工序后，流水線重新運(yùn)行，將噴涂完商標(biāo)的構(gòu)件運(yùn)走，同時(shí)將下一件構(gòu)件輸送過來，周而復(fù)始。設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮流水線與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的電氣聯(lián)鎖，防止構(gòu)件將噴頭撞壞，執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

1-機(jī)架；2-噴頭平移機(jī)構(gòu)；3-噴頭升降機(jī)構(gòu)；4-噴頭

2.3 動(dòng)作流程

設(shè)備動(dòng)作流程見圖3。

圖3 設(shè)備動(dòng)作流程

3 改造成果

3.1 使用產(chǎn)品及效果

在單臺(tái)設(shè)備上可實(shí)現(xiàn)流水線上各種規(guī)格的各類產(chǎn)品，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作流程在20秒內(nèi)完成，對(duì)生產(chǎn)效率無影響。

3.2 人員用工及改善作業(yè)環(huán)境

單臺(tái)設(shè)備1人操作確認(rèn)產(chǎn)品規(guī)格，且勞動(dòng)強(qiáng)度低(選配上、下游檢測(cè)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)無人化操作)，實(shí)現(xiàn)人員定點(diǎn)作業(yè)，避免人員在車間來回走動(dòng)避讓起重機(jī)吊運(yùn)重物，作業(yè)安全環(huán)境大為改善，同時(shí)降低了員工的工作量，間接的穩(wěn)定了員工隊(duì)伍，降低了人員流失率。

3.3 噴字準(zhǔn)確性

控制系統(tǒng)與噴碼機(jī)之間設(shè)計(jì)信息校驗(yàn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)“所見即所得”的打印效果，如選配上、下游檢測(cè)設(shè)備可真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制，杜絕噴字信息錯(cuò)誤的發(fā)生。

3.4 噴字效果

設(shè)備打印字跡清晰，標(biāo)識(shí)明顯，且設(shè)備噴字保證了標(biāo)識(shí)的統(tǒng)一性和規(guī)范性，通過蒸壓工序和耐久性的測(cè)試，證明最終選用的墨水能夠滿足生產(chǎn)使用的要求。

圖4 噴字效果

3.5 通用性

本裝置可應(yīng)用于混凝土管樁、方樁、屋面板、預(yù)制樓梯、管涵等各類可通過流水線輸送的混凝土預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品，極大的提高了裝置的通用性。

4 結(jié)語

混凝土預(yù)制構(gòu)件噴字系統(tǒng)的研發(fā)，可大大降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善現(xiàn)場(chǎng)的安全及工作環(huán)境，同時(shí)字板消耗、人工設(shè)計(jì)工作量大為減少。后續(xù)裝置與車間信息系統(tǒng)對(duì)接后，能夠?qū)崿F(xiàn)車間的信息化管理，從而為車間達(dá)到工業(yè)4.0的時(shí)代能夠起到積極的意義。