一種混凝土預制構件標識噴印裝置

石雅松

(江蘇鎮江發電有限公司，江蘇 鎮江 212143)

目前，預制構件市場發展蓬勃，預制構件產品在各個領域的應用逐漸普及。為區分各類構件產品的規格型號批次等信息，構件產品在出廠前會對商標進行涂刷，內容包括生產企業的商標、產品名稱、規格、尺寸、執行標準、生產日期、產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，這也是行業凸顯的一個尖銳問題。在這種大環境的背景下，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，本文著重介紹了預制構件產品在產線上成功應用標識自動噴印系統的情況，通過近一年時間的運行，效果明顯。

1 傳統混凝土預制構件標識涂刷作業模式簡介

刷字工序是混凝土構件生產流程中一項重要的環節，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，部分產線產品規格單一，采用了手持式噴碼機進行噴字作業。傳統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)目前產品規格太多，以某構件公司為例，單個車間內各規格產品標識達到上萬種，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，并在生產線上世成功應用，并取得了較好的效果。

2 項目實施的內容簡介

2.1 系統設計框架思路

設備主要包含上游檢測設備(選配)、人機界面、控制系統、報警系統、執行機構、噴字設備、下游檢測設備等幾部分，可根據產品尺寸大小，自動調節噴頭位置，人工確認產品規格型號后，在系統內自動選擇產品的型號，確認無誤后發出噴字指令，設備實現自動噴字。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品的外形尺寸及型號，控制系統能夠根據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容，與控制系統發出的信息進行比對，比對錯誤說明可能打印錯誤，及時反饋信號提醒報警系統報警，如選用上游及下檢測設備，設備可實現無人化作業。

圖1 設備架構組成

2.2 研究的內容

2.2.1 墨水的研究

2.2.1.1 耐高溫、高壓、高濕環境測試

構件產品通過蒸汽養護后，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，直到考察出適合現場使用的產品；

2.2.1.2 耐久性測試

構件產品經過蒸壓后，會在堆場上進行存儲堆放，因此墨水在自然環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，作業人員能夠明顯分辨產品標識。

2.2.2 信息系統的測試

2.2.2.1 信息的收發準確性的論證

噴碼機作為最終的噴字執行端，是根據控制系統發送的信息內容進行噴涂，因此控制系統發送的信息必須準確，如出現發送信息存在錯誤，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機測試。

2.2.2.2 操作界面的設計

目前部分構件生產線雖然采用了手持式噴碼機，但是遇到規格頻繁變化時，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，達到選擇需要的產品規格，滿足各類產品信息快速選取噴涂的目的。

2.2.3 執行機構的設計

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時，流水線停止運行，執行機構控制懸空安裝在產品上方或側邊的噴頭下移或前進，噴頭與產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行機構之間的電氣聯鎖，防止構件將噴頭撞壞，執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 使用產品及效果

在單臺設備上可實現流水線上各種規格的各類產品，執行機構動作流程在20秒內完成，對生產效率無影響。

3.2 人員用工及改善作業環境

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

3.3 噴字準確性

控制系統與噴碼機之間設計信息校驗環節，實現“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系統的閉環控制，杜絕噴字信息錯誤的發生。

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一性和規范性，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的研發，可大大降低員工的勞動強度，改善現場的安全及工作環境，同時字板消耗、人工設計工作量大為減少。后續裝置與車間信息系統對接后，能夠實現車間的信息化管理，從而為車間達到工業4.0的時代能夠起到積極的意義。