李長(zhǎng)峰

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

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新型噴碼機(jī)架的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李長(zhǎng)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(jī)與手持噴碼機(jī)的不足之處，并結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)一款新型噴碼機(jī)架，將噴頭固定噴碼機(jī)架上從而實(shí)現(xiàn)對(duì)純堿大袋的自動(dòng)噴碼。

噴碼機(jī)架；平行四邊形；設(shè)計(jì)；運(yùn)動(dòng)分析

1 噴碼機(jī)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(jī)。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(diào)至所需的日期，再蘸取油墨進(jìn)行打碼。該打碼形式不能將具體的精確的時(shí)、分打印上，且油墨印跡不能速干，文字清晰度差，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，生產(chǎn)效率低，而且產(chǎn)品的品質(zhì)因印刷質(zhì)量不高而丟失越來(lái)越多的客戶和消費(fèi)者，使生產(chǎn)企業(yè)蒙受損失。

手持噴碼機(jī)的滑動(dòng)是通過(guò)噴頭上下兩端的兩個(gè)滾輪滾動(dòng)來(lái)完成，也就是需要同步器來(lái)配合噴碼機(jī)完成噴印工作。這就決定了對(duì)被打印物要求較高，平面度、光滑度均有要求。我公司生產(chǎn)的大袋產(chǎn)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(dá)到手持噴碼機(jī)所需的平面度與光滑度，導(dǎo)致噴印效果不理想。并且手持噴碼機(jī)購(gòu)置費(fèi)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(jī)架的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

根據(jù)噴頭對(duì)噴涂目標(biāo)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(yùn)行情況。我公司生產(chǎn)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(zhì)使得每個(gè)包裝袋不規(guī)整，均有一定的傾斜，導(dǎo)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(yuǎn)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(duì)噴頭的刮碰，損壞噴碼機(jī)。

為保證以上幾點(diǎn)要求，設(shè)計(jì)一款可以移動(dòng)的噴碼機(jī)架，將噴頭與光電傳感器固定于噴碼機(jī)架上，光電傳感器檢測(cè)來(lái)袋信號(hào)再傳輸給噴碼機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大袋自動(dòng)噴碼。

該噴碼機(jī)架設(shè)計(jì)原理為平面連桿機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有如下顯著的優(yōu)點(diǎn)：(1)構(gòu)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(rùn)滑，故磨損小;(2)構(gòu)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(gòu)件間接觸可以靠本身幾何封閉來(lái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)施比較簡(jiǎn)便；(4)能夠較好的實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡的要求。平行四邊形機(jī)構(gòu)是應(yīng)用最廣泛的一種平面連桿機(jī)構(gòu)。它除了具有上述平面連桿機(jī)構(gòu)所具有的優(yōu)點(diǎn)外，還具有特有的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，即輸出桿和輸入桿以相同的角速度同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，且連桿只能做平行移動(dòng)。

根據(jù)以上設(shè)計(jì)理念，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，最終設(shè)計(jì)一款平行四邊形噴碼機(jī)架，如圖1。

圖1 平行四邊形噴碼機(jī)架

該機(jī)架一端面固定于輸出皮帶架的一端，另一端可以左右移動(dòng)，為了保證該機(jī)架能夠自動(dòng)回位，軸B、軸C位置安裝了兩個(gè)彈簧折頁(yè)，軸A、軸D為兩個(gè)普通轉(zhuǎn)動(dòng)軸。并且彈簧折頁(yè)設(shè)定了限位裝置，保證噴碼機(jī)架左右側(cè)面回位后始終與輸出皮帶的運(yùn)動(dòng)方向保持60°夾角。噴頭與光電傳感器固定在機(jī)架的另一端上。

3 機(jī)架的運(yùn)動(dòng)分析

圖2為該機(jī)架簡(jiǎn)化圖。圖中AC=BD，AB=CD，是一個(gè)以桿AC、BD為曲柄的典型的平行四邊形機(jī)構(gòu)。根據(jù)平行四邊形機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)可得出以下結(jié)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(shí)，當(dāng)剛好接觸噴碼機(jī)架側(cè)邊AC時(shí)(位置1),包裝袋作用于AC曲柄形成相對(duì)于旋轉(zhuǎn)副A的力矩M帶動(dòng)平行四邊形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中連桿CD始終做平移運(yùn)動(dòng)。包裝袋繼續(xù)向前運(yùn)輸?shù)轿恢?時(shí)，此時(shí)包裝袋側(cè)面與光電傳感器接觸，光電傳感器就會(huì)檢測(cè)到來(lái)袋信號(hào)并傳輸給噴碼機(jī)，包裝袋繼續(xù)向前運(yùn)輸，經(jīng)過(guò)手編器設(shè)定延時(shí)，可精準(zhǔn)的按照設(shè)定時(shí)間進(jìn)行噴涂。在噴涂完成后，根據(jù)彈簧折頁(yè)的轉(zhuǎn)矩作用復(fù)位至最初設(shè)定的位置，復(fù)位可靠性好，可滿足使用要求。

圖2 機(jī)架簡(jiǎn)化圖

該機(jī)架的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于機(jī)架側(cè)面始終與包裝袋側(cè)面平行接觸，這樣就可以使固定在機(jī)架上的噴頭始終與包裝袋側(cè)面距離保持不變，并始終可以垂直噴涂，達(dá)到最佳噴涂效果。

4 結(jié) 語(yǔ)

此設(shè)計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中已投用，避免了客戶對(duì)大袋包裝標(biāo)識(shí)清晰度的投訴，并且噴碼機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定、故障率小，既降低了成本消耗又省去了人工噴碼環(huán)節(jié)，提高了工作效率，滿足了生產(chǎn)需求。

[1] 孟憲源．現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994

TQ114.15

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1005-8370(2016)03-47-02

2016-05-03

李長(zhǎng)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(shù)員。