一種混凝土預制構件標識噴印裝置

石雅松

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

目前，預制構件市場發(fā)展蓬勃，預制構件產(chǎn)品在各個領域的應用逐漸普及。為區(qū)分各類構件產(chǎn)品的規(guī)格型號批次等信息，構件產(chǎn)品在出廠前會對商標進行涂刷，內(nèi)容包括生產(chǎn)企業(yè)的商標、產(chǎn)品名稱、規(guī)格、尺寸、執(zhí)行標準、生產(chǎn)日期、產(chǎn)地代碼及班組號等信息，人工采用刷字板涂刷容易出錯。同時因為刷字工序人員需要頻繁在構件產(chǎn)品間穿插走動和避讓起重機吊運的重物，勞動強度大，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，研究了混凝土預制構件標識自動噴印系統(tǒng)，本文著重介紹了預制構件產(chǎn)品在產(chǎn)線上成功應用標識自動噴印系統(tǒng)的情況，通過近一年時間的運行，效果明顯。

1 傳統(tǒng)混凝土預制構件標識涂刷作業(yè)模式簡介

刷字工序是混凝土構件生產(chǎn)流程中一項重要的環(huán)節(jié)，目前，各個混凝土預制構件公司的刷字工序，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進行噴字作業(yè)。傳統(tǒng)刷字方式主要存在的問題：

(1)刷字員工穿梭于預制構件之間，同時需要避讓起重機，工作強度大，且存在安全隱患；

(2)為提高字板的通用性，員工在刷字時需要頻繁移動字板，容易出錯；

(3)目前產(chǎn)品規(guī)格太多，以某構件公司為例，單個車間內(nèi)各規(guī)格產(chǎn)品標識達到上萬種，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計人員的工作量。

針對以上情況，開始進行該項目研發(fā)的技術準備工作，并進行了相應的墨水試驗、設備試用等試驗；通過多次的項目試驗論證，設計完成管樁在流水線上輸送模式的設備圖紙設計，并在生產(chǎn)線上世成功應用，并取得了較好的效果。

2 項目實施的內(nèi)容簡介

2.1 系統(tǒng)設計框架思路

設備主要包含上游檢測設備(選配)、人機界面、控制系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、執(zhí)行機構、噴字設備、下游檢測設備等幾部分，可根據(jù)產(chǎn)品尺寸大小，自動調(diào)節(jié)噴頭位置，人工確認產(chǎn)品規(guī)格型號后，在系統(tǒng)內(nèi)自動選擇產(chǎn)品的型號，確認無誤后發(fā)出噴字指令，設備實現(xiàn)自動噴字。上游檢測設備與下游檢測設備為選配，上游檢測設備為檢測構件產(chǎn)品的外形尺寸及型號，控制系統(tǒng)能夠根據(jù)其提供的信息自動判斷打印標準，下游檢測設備可識別打印完成的內(nèi)容，與控制系統(tǒng)發(fā)出的信息進行比對，比對錯誤說明可能打印錯誤，及時反饋信號提醒報警系統(tǒng)報警，如選用上游及下檢測設備，設備可實現(xiàn)無人化作業(yè)。

圖1 設備架構組成

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)境測試

構件產(chǎn)品通過蒸汽養(yǎng)護后，凝固成型，此時便于在表面涂刷標識，下一道工序為蒸壓工序，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8小時的考驗，這就需要對不同品種的墨水進行試驗，直到考察出適合現(xiàn)場使用的產(chǎn)品；

2.2.1.2 耐久性測試

構件產(chǎn)品經(jīng)過蒸壓后，會在堆場上進行存儲堆放，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，標識字跡不應明顯變色，作業(yè)人員能夠明顯分辨產(chǎn)品標識。

2.2.2 信息系統(tǒng)的測試

2.2.2.1 信息的收發(fā)準確性的論證

噴碼機作為最終的噴字執(zhí)行端，是根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)送的信息內(nèi)容進行噴涂，因此控制系統(tǒng)發(fā)送的信息必須準確，如出現(xiàn)發(fā)送信息存在錯誤，噴碼機要求能夠識別并拒絕噴印，這需要與噴碼機廠商進行溝通并進行多次的聯(lián)機測試。

2.2.2.2 操作界面的設計

目前部分構件生產(chǎn)線雖然采用了手持式噴碼機，但是遇到規(guī)格頻繁變化時，就需要輸入逐個字母，單條信息需要輸入40～60個字符，操作極為不便。因此在設計操作界面的時，必須需考慮人機交互要友好，盡可能的減少員工的工作量。實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)行機構的設計

因各種預制構件的形狀尺寸重量各異，加上輸送線的精度差會導致構件在流水線上不規(guī)則的晃動。因此通過噴頭固定，構件在流水線上邊移動邊噴字的方案不可行。先考慮的方案是構件到達噴字區(qū)時，流水線停止運行，執(zhí)行機構控制懸空安裝在產(chǎn)品上方或側(cè)邊的噴頭下移或前進，噴頭與產(chǎn)品相對移動同時刷字，完成刷字工序后，流水線重新運行，將噴涂完商標的構件運走，同時將下一件構件輸送過來，周而復始。設計時必須考慮流水線與執(zhí)行機構之間的電氣聯(lián)鎖，防止構件將噴頭撞壞，執(zhí)行機構結構示意圖見圖2。

1-機架；2-噴頭平移機構；3-噴頭升降機構；4-噴頭

2.3 動作流程

設備動作流程見圖3。

圖3 設備動作流程

3 改造成果

3.1 使用產(chǎn)品及效果

在單臺設備上可實現(xiàn)流水線上各種規(guī)格的各類產(chǎn)品，執(zhí)行機構動作流程在20秒內(nèi)完成，對生產(chǎn)效率無影響。

3.2 人員用工及改善作業(yè)環(huán)境

單臺設備1人操作確認產(chǎn)品規(guī)格，且勞動強度低(選配上、下游檢測設備可實現(xiàn)無人化操作)，實現(xiàn)人員定點作業(yè)，避免人員在車間來回走動避讓起重機吊運重物，作業(yè)安全環(huán)境大為改善，同時降低了員工的工作量，間接的穩(wěn)定了員工隊伍，降低了人員流失率。

3.3 噴字準確性

控制系統(tǒng)與噴碼機之間設計信息校驗環(huán)節(jié)，實現(xiàn)“所見即所得”的打印效果，如選配上、下游檢測設備可真正實現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制，杜絕噴字信息錯誤的發(fā)生。

3.4 噴字效果

設備打印字跡清晰，標識明顯，且設備噴字保證了標識的統(tǒng)一性和規(guī)范性，通過蒸壓工序和耐久性的測試，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

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

4 結語

混凝土預制構件噴字系統(tǒng)的研發(fā)，可大大降低員工的勞動強度，改善現(xiàn)場的安全及工作環(huán)境，同時字板消耗、人工設計工作量大為減少。后續(xù)裝置與車間信息系統(tǒng)對接后，能夠?qū)崿F(xiàn)車間的信息化管理，從而為車間達到工業(yè)4.0的時代能夠起到積極的意義。