新型噴碼機架的設計與應用

李長峰

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

?

新型噴碼機架的設計與應用

李長峰

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

分析了滾輪式打碼機與手持噴碼機的不足之處，并結合生產現場的實際情況設計一款新型噴碼機架，將噴頭固定噴碼機架上從而實現對純堿大袋的自動噴碼。

噴碼機架；平行四邊形；設計；運動分析

1 噴碼機架的研究背景

我公司大袋純堿包裝袋噴碼最初為滾輪印刷式，后改為手持碼機。這兩種形式的噴碼均存在一定的弊端。

滾輪印刷式是將滾輪調至所需的日期，再蘸取油墨進行打碼。該打碼形式不能將具體的精確的時、分打印上，且油墨印跡不能速干，文字清晰度差，費時費力，生產效率低，而且產品的品質因印刷質量不高而丟失越來越多的客戶和消費者，使生產企業蒙受損失。

手持噴碼機的滑動是通過噴頭上下兩端的兩個滾輪滾動來完成，也就是需要同步器來配合噴碼機完成噴印工作。這就決定了對被打印物要求較高，平面度、光滑度均有要求。我公司生產的大袋產品為750 kg與1 000 kg居多，由于純堿自身重力與編織袋的作用力使得包裝袋外表面不能完全達到手持噴碼機所需的平面度與光滑度，導致噴印效果不理想。并且手持噴碼機購置費用較高，耗材較大，油墨也必需使用與之配套的專用墨盒，一定程度上增加了成本。

2 新型噴碼機架的設計及應用

根據噴頭對噴涂目標的最佳噴印距離為1～3 mm，并且考慮到大袋在輸出皮帶上的運行情況。我公司生產的大袋純堿種類較多，包裝袋的類型也不同，并且純堿為松散物質使得每個包裝袋不規整，均有一定的傾斜，導致包裝袋在輸出皮帶的位置不完全一致。若將噴頭固定，距離噴頭較遠的大袋可能噴涂不清甚至漏噴，而距離較近的大袋可能造成對噴頭的刮碰，損壞噴碼機。

為保證以上幾點要求，設計一款可以移動的噴碼機架，將噴頭與光電傳感器固定于噴碼機架上，光電傳感器檢測來袋信號再傳輸給噴碼機，從而實現對大袋自動噴碼。

該噴碼機架設計原理為平面連桿機構，該機構具有如下顯著的優點：(1)構件間是面接觸，單位面積承受壓力小，可承載大載荷，且便于潤滑，故磨損小;(2)構件間接觸面是圓柱或平面，加工制造容易，易獲得較高精度；(3)構件間接觸可以靠本身幾何封閉來實現，實施比較簡便；(4)能夠較好的實現多種運動規律和運動軌跡的要求。平行四邊形機構是應用最廣泛的一種平面連桿機構。它除了具有上述平面連桿機構所具有的優點外，還具有特有的運動特點，即輸出桿和輸入桿以相同的角速度同時轉動，且連桿只能做平行移動。

根據以上設計理念，經過反復試驗，最終設計一款平行四邊形噴碼機架，如圖1。

圖1 平行四邊形噴碼機架

該機架一端面固定于輸出皮帶架的一端，另一端可以左右移動，為了保證該機架能夠自動回位，軸B、軸C位置安裝了兩個彈簧折頁，軸A、軸D為兩個普通轉動軸。并且彈簧折頁設定了限位裝置，保證噴碼機架左右側面回位后始終與輸出皮帶的運動方向保持60°夾角。噴頭與光電傳感器固定在機架的另一端上。

3 機架的運動分析

圖2為該機架簡化圖。圖中AC=BD，AB=CD，是一個以桿AC、BD為曲柄的典型的平行四邊形機構。根據平行四邊形機構的特點可得出以下結論：兩曲柄AC、BD的角位移、角速度始終相等方向相同。

包裝袋在皮帶上輸送時，當剛好接觸噴碼機架側邊AC時(位置1),包裝袋作用于AC曲柄形成相對于旋轉副A的力矩M帶動平行四邊形機構運動，在此運動過程中連桿CD始終做平移運動。包裝袋繼續向前運輸到位置2時，此時包裝袋側面與光電傳感器接觸，光電傳感器就會檢測到來袋信號并傳輸給噴碼機，包裝袋繼續向前運輸，經過手編器設定延時，可精準的按照設定時間進行噴涂。在噴涂完成后，根據彈簧折頁的轉矩作用復位至最初設定的位置，復位可靠性好，可滿足使用要求。

圖2 機架簡化圖

該機架的主要創新點在于機架側面始終與包裝袋側面平行接觸，這樣就可以使固定在機架上的噴頭始終與包裝袋側面距離保持不變，并始終可以垂直噴涂，達到最佳噴涂效果。

4 結 語

此設計在現場生產中已投用，避免了客戶對大袋包裝標識清晰度的投訴，并且噴碼機運行穩定、故障率小，既降低了成本消耗又省去了人工噴碼環節，提高了工作效率，滿足了生產需求。

[1] 孟憲源．現代機構手冊[M]．北京：機械工業出版社，1994

TQ114.15

B

1005-8370(2016)03-47-02

2016-05-03

李長峰(1986—)，本科，助理工程師，唐山三友化工股份有限公司成品車間技術員。