［關(guān)鍵詞］號(hào)頭機(jī)；雙面號(hào)頭硬件與軟件；自動(dòng)雙面打印

［中圖分類號(hào)］TM615 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）11–0151–03

號(hào)頭機(jī)又名“打號(hào)機(jī)”或“線號(hào)機(jī)”，是一種工業(yè)打印機(jī)，主要用于在套管材料上打印字符，一般用于電控、配電設(shè)備二次電纜號(hào)頭標(biāo)識(shí)。通過(guò)號(hào)頭對(duì)電纜進(jìn)行標(biāo)識(shí)，能夠使電纜標(biāo)識(shí)、安全防范等各種標(biāo)識(shí)更加清晰明了。隨著能源行業(yè)的不斷發(fā)展以及二次電纜編號(hào)標(biāo)識(shí)要求越來(lái)越高，在大量發(fā)電廠及變電站二次設(shè)備新建與改造時(shí)，對(duì)于雙面號(hào)頭的需求也越來(lái)越大。文章設(shè)計(jì)了一種新型的自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)，該號(hào)頭機(jī)可實(shí)現(xiàn)在PVC 套管正反面打印字符時(shí)自動(dòng)對(duì)齊、劃線、半切、全切等功能，從而達(dá)到提高雙面號(hào)頭打印效率，降低人力資源成本的目的。

1號(hào)頭機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

目前，市場(chǎng)上在售號(hào)頭機(jī)，總體分為進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)兩種，進(jìn)口號(hào)頭機(jī)品牌主要有佳能、美克斯、兄弟等，國(guó)產(chǎn)號(hào)頭機(jī)品牌有碩方、力碼、普貼、貼博士等。國(guó)內(nèi)外在售的號(hào)頭機(jī)均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)單面號(hào)頭批量打印，且均基本具備單面號(hào)頭打印效率高、質(zhì)量好的特點(diǎn)。但國(guó)產(chǎn)號(hào)頭機(jī)在使用的便捷性、軟件界面的友好性方面高于進(jìn)口號(hào)頭機(jī)?，F(xiàn)有號(hào)頭機(jī)實(shí)現(xiàn)雙面號(hào)頭打印的方式基本分為以下3 個(gè)步驟。

（1）先批量打印號(hào)頭正面信息。

（2）將步驟1 打印的號(hào)頭管手動(dòng)調(diào)整后裝入打印機(jī)。

（3）在步驟2 的基礎(chǔ)上批量打印號(hào)頭反面信息[1]。

但是此種雙面號(hào)頭打印方式存在著很多不足，具體如下。

（1）便捷程度較低。每次雙面打印均手動(dòng)裝入號(hào)頭管打印反面號(hào)頭信息，人力資源需求量大。

（2）效率低。因不具備自動(dòng)雙面對(duì)齊功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大批量雙面號(hào)頭打印，且隨著號(hào)頭打印數(shù)量的增多，反面號(hào)頭對(duì)齊的誤差會(huì)不斷積累，最終導(dǎo)致雙面號(hào)頭信息完全錯(cuò)位，打印的號(hào)頭不能使用。

（3）人力資源要求高。手動(dòng)雙面號(hào)頭打印，對(duì)號(hào)頭打印人員熟練度要求高。文章提出的自動(dòng)雙面號(hào)頭能很好的解決這些問(wèn)題，具有很大的研究?jī)r(jià)值與工程應(yīng)用價(jià)值。

2自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)關(guān)鍵技術(shù)原理涵蓋兩套打印單元的硬件設(shè)計(jì)和自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)軟件應(yīng)用兩個(gè)方面。自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)硬件設(shè)計(jì)需要在一塊金屬芯板上安裝正反向兩套打印單元，兩套打印單元通過(guò)采集、輸出電路主板上的處理芯片發(fā)送待打印數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)雙面號(hào)頭正反面同時(shí)自動(dòng)打印。為確保打印過(guò)程中雙面號(hào)頭正反面自動(dòng)居中對(duì)齊，保證打印質(zhì)量及打印的便捷性，雙面號(hào)頭機(jī)軟件應(yīng)用需實(shí)現(xiàn)同步輸入輸出號(hào)頭正反面信息、號(hào)頭管打印位置前后調(diào)整設(shè)置、字符打印位置上下調(diào)整等功能[2]。

2.1自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)硬件設(shè)計(jì)

自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)主要包含金屬芯板、打印單元、控制單元、自動(dòng)全半切裝置、收卷及送管傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制電機(jī)等部分。其中，兩套打印單元共享一套自動(dòng)全半切裝置，正反面打印的兩套收卷及送管傳動(dòng)機(jī)構(gòu)共用一個(gè)控制單元。正面打印的自動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)由一個(gè)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)，反面打印的壓緊及自動(dòng)全、半切傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由另一個(gè)獨(dú)立的控制電機(jī)控制。此外，為確保同步性，正面打印單元中的輔助進(jìn)管機(jī)構(gòu)為手動(dòng)控制，但其動(dòng)力和送管傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與一個(gè)電機(jī)共用。在自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)實(shí)現(xiàn)雙面打印的過(guò)程中，具有兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：①如何提高走管穩(wěn)定性；②如何保障位置控制精度。

為提升走管穩(wěn)定性與位置控制精度，文章設(shè)計(jì)提出以下解決方案：

（1）通過(guò)兩個(gè)打印機(jī)構(gòu)的相對(duì)設(shè)置，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)一次裝入完成套管正反面同時(shí)打印的效果，同時(shí)通過(guò)S形通道設(shè)置，形成對(duì)套管包角的限定，更好地保證套管走管時(shí)處于壓扁狀態(tài)，保證走管不扭轉(zhuǎn)走管穩(wěn)定。

（2）通過(guò)限定反面打印機(jī)構(gòu)的膠輥直徑大于正面打印機(jī)構(gòu)的膠輥直徑，依靠線速度差保證套管走管時(shí)被張緊不堆管，處于壓扁狀態(tài)，進(jìn)一步促進(jìn)走管平穩(wěn)，提升正反面打印對(duì)正效果。

（3）通過(guò)包角輔助輥的設(shè)置，進(jìn)一步限定套管包角，為最終套管打印效果提供更有效的保證。

（4）通過(guò)將正面打印擺臂與砧板組在全半切動(dòng)力機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，保證打印過(guò)程中自動(dòng)實(shí)現(xiàn)半切，打印結(jié)束后自動(dòng)實(shí)現(xiàn)全切，實(shí)現(xiàn)批量雙面精確打印及打印后自動(dòng)半切和全切動(dòng)作，操作省時(shí)省力、浪費(fèi)少，大幅提升打印效率和打印質(zhì)量[3]。

（5）通過(guò)將反面打印機(jī)構(gòu)中反面送管機(jī)構(gòu)與正面打印機(jī)構(gòu)中的正面送管機(jī)構(gòu)相嚙合，實(shí)現(xiàn)正反兩個(gè)打印機(jī)構(gòu)由一個(gè)正面電機(jī)帶動(dòng)的效果，保證雙面打印的同步性，進(jìn)一步提升打印效果。

（6）制作一種新型套管限位機(jī)構(gòu)，利用靜態(tài)時(shí)滑動(dòng)調(diào)節(jié)板在固定軸上的自由滑動(dòng)，以及通過(guò)調(diào)節(jié)動(dòng)力機(jī)構(gòu)對(duì)調(diào)節(jié)頂板和調(diào)節(jié)底板的相互錯(cuò)位作用，使滑動(dòng)調(diào)節(jié)板能固定在固定軸上的任意位置，且方便拆裝，滿足不同高度調(diào)節(jié)的目的，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便快捷。

（7）通過(guò)帶錐面螺釘?shù)脑O(shè)置，使其與兩個(gè)靜態(tài)不同心的調(diào)節(jié)孔相互作用，使其在趨于同心的基礎(chǔ)上導(dǎo)致調(diào)節(jié)頂板和調(diào)節(jié)底板的相互錯(cuò)位，達(dá)到固定滑動(dòng)調(diào)節(jié)板的目的，操作方便，簡(jiǎn)單實(shí)用。

（8）通過(guò)將所述套管限位機(jī)構(gòu)用于雙面號(hào)頭機(jī)，使其安裝在走管通道上，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同直徑管的壓制，壓力科學(xué)合理，保證走管平穩(wěn)，避免管竄動(dòng)，提升號(hào)頭打印機(jī)的打印效果。

此種解決方案具有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

（1）走管穩(wěn)定性高。號(hào)頭管在自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)中始終保持勻速走管是確保雙面號(hào)頭自動(dòng)對(duì)齊的關(guān)鍵，此種設(shè)計(jì)可確保套管在走管過(guò)程中保持被張緊且不堆管的狀態(tài)，同時(shí)使其時(shí)刻處于壓扁狀態(tài)，以保證走管不扭轉(zhuǎn)且穩(wěn)定。

（2）位置控制精度高。號(hào)頭管在走管過(guò)程中可能出現(xiàn)上下竄動(dòng)現(xiàn)象，為避免其位置變化導(dǎo)致打印位置不準(zhǔn)確，從而影響打印效果，采用限位和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，可提高號(hào)頭管在走管過(guò)程中的位置精度。

2.2自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)軟件應(yīng)用

為達(dá)到自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)高效批量打印和使用便捷的特點(diǎn)，且在大批量號(hào)頭自動(dòng)雙面打印的同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)半剪切，并確保對(duì)齊精度，本方案開(kāi)發(fā)了基于Win10/Win11/國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)等主流操作系統(tǒng)的PC機(jī)及手機(jī)APP輔助軟件。此軟件界面友好，操作簡(jiǎn)便，能夠批量導(dǎo)入號(hào)頭正反面信息，批量設(shè)置字體大小及號(hào)頭管長(zhǎng)度以及批量設(shè)置剪切方式等功能。該雙面號(hào)頭機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3試驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析

（1）自動(dòng)雙面線號(hào)打印機(jī)的特征包括相對(duì)設(shè)置的正面打印機(jī)構(gòu)和反面打印機(jī)構(gòu)，正面打印機(jī)構(gòu)的套管輸出端連通反面打印機(jī)構(gòu)的套管輸入端，依次實(shí)現(xiàn)對(duì)套管的正面和反面打印。

（2）自動(dòng)雙面線號(hào)打印機(jī)連通正面打印機(jī)構(gòu)和反面打印機(jī)構(gòu)的走管通道，設(shè)置成S 形通道，S 形通道使套管經(jīng)過(guò)正面打印機(jī)構(gòu)的膠輥時(shí)包角大于90°，且使套管經(jīng)過(guò)反面打印機(jī)構(gòu)的膠輥時(shí)包角大于30°。

（3）正面打印機(jī)構(gòu)的膠輥旁邊設(shè)有包角輔助輥，其使套管經(jīng)過(guò)正面打印機(jī)構(gòu)的膠輥時(shí)包角大于180°。

（4）反面打印機(jī)構(gòu)的膠輥直徑大于正面打印機(jī)構(gòu)的膠輥直徑。

（5）正面打印機(jī)構(gòu)的膠輥與反面打印機(jī)構(gòu)的膠輥之間間距為2～50 mm。

（6）自動(dòng)全半切機(jī)構(gòu)包括切刀組、與切刀組配合的砧板組以及帶動(dòng)所述砧板組轉(zhuǎn)換半切位和全切位的全半切動(dòng)力機(jī)構(gòu)，切刀組和砧板組的配合空間設(shè)置在反面打印機(jī)構(gòu)的套管輸出端外側(cè)。

正面打印機(jī)構(gòu)（圖2）包括正面打印擺臂，其采用第一Z形桿結(jié)構(gòu)，即該桿結(jié)構(gòu)的一端通過(guò)轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在芯板上，其中間位置連接有正面打印單元，另一端可活動(dòng)設(shè)置在芯板上，并與全半切動(dòng)力機(jī)構(gòu)連接，正面打印擺臂和砧板組在全半切動(dòng)力機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，正面打印擺臂處于松開(kāi)位置時(shí)砧板組處于全切位，正面打印擺臂處于壓緊位置時(shí)砧板組處于半切位。

設(shè)計(jì)的自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)實(shí)物如圖3所示。試驗(yàn)通過(guò)自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)與普通號(hào)頭機(jī)在打印相同數(shù)量及內(nèi)容的雙面號(hào)頭時(shí)，對(duì)不同號(hào)頭機(jī)在軟件設(shè)置時(shí)長(zhǎng)、耗材消耗情況、雙面號(hào)頭打印時(shí)長(zhǎng)等方面做了統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)軟件設(shè)置時(shí)長(zhǎng)約為普通號(hào)頭機(jī)1/2，耗材消耗情況約為普通號(hào)頭機(jī)的1/3，雙面號(hào)頭打印時(shí)長(zhǎng)約為普通號(hào)頭機(jī)的1/4。通過(guò)該試驗(yàn)，驗(yàn)證了該自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)在打印雙面號(hào)頭時(shí)，具有便捷性高、耗材消耗少、打印效率高的優(yōu)點(diǎn)。

4結(jié)束語(yǔ)

文章研究了一種新型的自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)，解決了普通號(hào)頭機(jī)打印雙面號(hào)頭效率低、便捷程度較低、人力資源要求高等問(wèn)題。這種新型的自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)用于雙面號(hào)頭打印時(shí)，可大幅提高雙面號(hào)頭打印效率，并有效減少人力資源消耗。自動(dòng)雙面號(hào)頭機(jī)可推廣應(yīng)用于電力行業(yè)設(shè)備改造時(shí)二次線纜雙面號(hào)頭打印，推進(jìn)電力行業(yè)施工技術(shù)進(jìn)步，提高全行業(yè)電氣二次建設(shè)施工工作效率。