直進式自動噴碼機在螺旋焊管噴碼中的應用

趙 藝

(新疆八鋼金屬制品有限公司)

前言

螺旋焊管噴碼是指在鋼管外壁或內壁噴印螺旋焊管生產標準、廠家名稱、特種設備制造許可證號、管徑、壁厚、材質、管號、檢驗狀態的一種標識，常見噴碼方式有兩種：一種是人工刻模噴印；一種是采用機器人自動噴印。

人工刻模噴印方式通常采用油漆噴印，字模為固定字模和數字字模結合，數字字模相當于活字印刷，用于管號數字變化的噴印，數字噴印時需要將模板放在噴印處，因不能準確定位噴印位置，經常出現噴印銜接不暢、高低不齊的情況，因此噴印質量不高，而且現場油漆味道比較大，噴印時漆霧對人體健康有損害；機器人自動噴印方式，機器人噴印設備每臺價格約為40余萬元，使用油墨噴印材料，噴印質量好、設備價格貴，一般只有中石油等經常生產燃氣管的廠家使用。

通過借鑒機器人噴碼設備裝置特點，結合烏魯木齊金圓螺旋焊管廠工藝狀況，利用生產現場成品檢查旋轉臺，對噴碼方式進行設計改進，實現了自動噴碼且效果良好。

1 直進式自動噴碼機設計改進思路

機器人自動噴碼機可以360°旋轉噴標，鋼管不動，機器人手臂旋轉噴標，螺旋焊管噴標要求管徑406mm以下噴在鋼管外部，管徑406mm以上噴在鋼管內部，噴標內容平行于鋼管軸線。針對螺旋焊管噴標的特點，設計了直進式自動噴碼機，螺旋焊管在成品檢查時需要旋轉，噴碼機可以固定，利用鋼管旋轉，噴碼機進入鋼管內部噴印，選擇合適的噴印速度噴印，可以完成自動噴印動作。

噴印字模大小要與人工噴印一致，太小無法辨識，需要一種大字符噴印機，實踐證明大字符噴印機用于機器人噴印可行。

因此實現直進式自動噴碼需要的條件：(1)鋼管旋轉；(2)自動噴碼機有直進機構；(3)大字符噴碼機；(4)油墨。

2 直進式自動噴碼機的改進及應用

2.1 關于鋼管旋轉

鋼管旋轉時利用旋轉托輥將鋼管頂起并轉動，螺旋焊管外焊縫高度為2.5～4mm，焊縫從旋轉托輥經過時會有竄動，影響噴碼質量。為解決該問題，使用了有聚氨酯膠皮的旋轉托輥，這樣焊縫經過托輥時不產生竄動，防止出現噴字時錯碼或疊字等問題。

2.2 自動噴碼機直進機構

自動噴碼機直進機構是制作一個十字機架，底座箱內安裝電氣部分，機構有4個轉向輪，可以根據噴印位置各方向移動設備，探臂長1.8m，行程1.5m，將噴印頭1安裝在探臂端部，探臂由電機驅動在固定架的滑槽內行走，行走到鋼管內壁指定位置后，旋轉鋼管，手動給噴碼機光電開關信號，噴碼機開始自動噴碼，噴碼時間3～5秒，噴碼結束，探臂自動回到原位，升降座有手輪，可以調節噴印頭高度。自動噴碼機直進機構見圖1。

1.噴印頭；2.探臂； 3.操作臺； 4.升降座； 5.探臂固定架

2.3 大字符噴碼機

大字符噴碼機采用溶劑型油墨噴印，具有導電性、界面張力、黏度的動作特性，油墨干后有一定的耐水性和耐摩擦性，廣泛用于電子計算機終端高速印字等方面。 噴碼機是一種通過軟件控制，使用非接觸方式在產品上進行標識的設備。電磁閥式噴碼機又稱大字符噴碼機，其噴頭由16組高精密智能微形閥門組成，共兩排，32位噴碼，可以同時噴印四行數字或字母，每個字高度25mm，漢字可以噴印兩排，字高50mm，在噴印時，要噴印的字符或圖形通過電腦主板的處理，通過輸出板輸出一連串的電信號給智能微形電磁閥，閥門迅速啟閉，墨水依靠內部恒定壓力成墨點噴出，墨點在運動的被噴印物表面形成字符或圖形。

生產現場存在螺旋焊管成品管噴印時管號不連續，無法使用流水碼噴印的問題，每次噴印后需修改管號，噴碼機主機屏數字很小，修改數字需要光標一步步挪到修改處，速度非常慢，不適合批量生產使用。為解決該問題，配置一臺電腦，設計軟件程序，將固定噴印模板導入電腦，波特率設為19200， 用軟件程序打開。設置對話框，調整波特率、串口、奇偶校驗，串口選為 COM4。通過在電腦中修改必要的參數(如管號等)，將油墨瓶和氣泵連接好，打開氣泵，鋼管噴印處用清漆刷涂，打開探臂行進開關，探臂前進至鋼管里面需要噴印的位置，旋轉鋼管，同時手給光電開關信號，噴印機開始噴印，數秒后噴印結束，探臂自動退出鋼管回到原位，鋼管同一批號只需更改管號，通常是一個到兩個數字，因此噴印過程操作簡單，每只鋼管噴印過程不超過兩分鐘，字跡清晰、美觀。噴印對比見圖2。

需要注意的是軟件程序和電腦配置必須要兼容，否則通電就會燒噴印頭的電磁閥。

人工噴涂標識

2.4 油墨

自動噴印采用的主要噴印材料是油墨，油墨是用于印刷的重要材料，通過噴繪將圖案、文字表現在承印物上。噴印用油墨經反復軋制而成為一種黏性膠狀流體。由連結料(樹脂)、顏料、填料、助劑和溶劑等組成。白墨比黑墨容易堵墨。

大字符噴碼機使用的油墨含有60%丁酮，所用的清洗液也含有丁酮成分，油墨和清洗劑配比為30∶1，油墨一般四天以上不使用會微堵墨。現場生產為連續作業，因此油墨噴印能適應規模工業生產，如超過四天不使用，需將油墨瓶中油墨換成清洗液，強噴清洗干凈即可。油墨和清洗液都是易燃品，屬于危化品，遇明火會燃燒，所以在使用過程中，要注意現場不能有火源。和常用的手工噴漆一樣，油墨中丁酮屬有毒溶劑,對人的呼吸道粘膜和神經系統有損害，因此在使用時要注意防護，佩戴好3M防護口罩。

3 使用中注意的問題

直進式自動噴碼機噴碼介質由油漆改為油墨，改變了噴碼介質，設備在調試和使用過程中出現的問題比較多，需要注意以下幾點：(1)大字符噴碼機的控制由電腦執行時，兩者一定要匹配、兼容，避免燒損噴印頭電磁閥。(2)噴印處提前用氣管吹干水、刷清漆再噴印，否則噴印油墨會瞬間散開，字體模糊。(3)選用油墨必須顆粒細小，可以選用小字符噴碼機油墨，避免堵墨。(4)油墨粘度在使用前需要用察恩杯測量，粘度范圍15～20s。(5)白墨在使用前必須用工具攪拌均勻，沒有肉眼可見的塊狀物和渣滓再使用，避免堵塞噴嘴。

4 結束語

使用直進式自動噴碼機后，無需再單獨人工刻標，解決了人工油漆噴碼時活動字和固定字模難以對齊帶來的噴印字碼高低不一致、噴印質量差的問題。通過在計算機上快速改變管號、批號、材質等常用信息，實現了噴碼字體高低一致，美觀大方。直進式自動噴碼機成本低，約為機器人噴印機的1/6，噴碼效果與機器人噴碼相同，噴印材料成本與原噴漆相當，噴印速度快，操作簡單方便，適應生產節奏的需要。