復(fù)合門木質(zhì)龍骨自動(dòng)貼碼機(jī)的設(shè)計(jì)與研究

謝重, 王均暉, 張靜潔, 吳廷威

（臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，浙江臺(tái)州 318000）

0 引言

隨著科技的迅速發(fā)展和社會(huì)生活的不斷進(jìn)步，家具市場(chǎng)發(fā)生了根本變化，個(gè)性化和多樣化需求的家具制造面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1]。為了提高家具企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，信息化和工業(yè)化將成為家具制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)[2]。因此，家具制造企業(yè)應(yīng)加快觀念和知識(shí)更新，結(jié)合自身的資源條件，走現(xiàn)代的工業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)之路，使我國(guó)的家具行業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)中更具競(jìng)爭(zhēng)力[3-4]。

目前，市場(chǎng)中貼碼機(jī)種類多樣，但針對(duì)家具這種木質(zhì)材料且能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、批量化貼標(biāo)的貼碼設(shè)備比較少見。針對(duì)市場(chǎng)中常用的復(fù)合門木質(zhì)龍骨材料，課題組設(shè)計(jì)了一款通用性強(qiáng)的自動(dòng)貼碼機(jī)構(gòu)，基于PLC控制算法能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打印條碼、自動(dòng)剝離條碼、準(zhǔn)確快速貼碼，并具有物料編碼記錄功能，對(duì)加工數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤，極大地提高了復(fù)合門木質(zhì)龍骨的貼碼效率。

1 貼碼機(jī)的原理及技術(shù)要求

復(fù)合門是由兩種或兩種以上主要材料做成的門,其通用結(jié)構(gòu)是內(nèi)框架+門芯+飾面板，制作復(fù)合門的第一道工序即是制作門的龍骨架，圖1所示為完成木質(zhì)龍骨從下料、鋸料到貼碼的完整裝置圖。貼碼機(jī)（如圖2）是對(duì)按規(guī)定長(zhǎng)度切割后的木質(zhì)龍骨進(jìn)行貼碼，且在貼碼動(dòng)作前要完成條碼打印、條碼檢測(cè)和條碼剝離。貼碼機(jī)安裝在出料口，通過(guò)2組氣缸的推動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)貼碼動(dòng)作。

圖1 龍骨物料加工總裝圖

圖2 貼碼機(jī)構(gòu)圖

針對(duì)復(fù)合門木質(zhì)龍骨貼碼產(chǎn)線中存在的問(wèn)題，結(jié)合市場(chǎng)需求，提出以下技術(shù)要求：1）為提高生產(chǎn)效率、保持工序間流暢，應(yīng)合理安排各工藝順序；2）為保證貼碼平整且貼碼位置準(zhǔn)確，要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行動(dòng)作準(zhǔn)確、可靠；3）整機(jī)布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行平穩(wěn)。

2 貼碼機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 貼碼機(jī)剝碼機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)條碼[5]通過(guò)打印機(jī)（型號(hào)為TSC TTP2410MU）打印出來(lái)后，條碼進(jìn)入剝離模塊，剝離模塊[6]由支撐帶、剝離平臺(tái)、輔助銅管等組成，如圖3所示。條碼剝離后，條碼粘貼面不能與剝離平臺(tái)大面積接觸，所以剝離后的條碼附著在剝離平臺(tái)凸起的支撐帶（一定間距）。同時(shí)，剝離平臺(tái)上還布置了輔助銅管，銅管上有均勻間距分布的直徑為1 mm的氣孔，通過(guò)真空發(fā)生器產(chǎn)生吸力，使條碼吸住。當(dāng)進(jìn)行貼碼動(dòng)作時(shí)，橫向氣缸到達(dá)剝離平臺(tái)上方，此時(shí)銅管上的氣孔吹出氣體，使條碼順利離開剝離平臺(tái)。

圖3 條碼剝離機(jī)構(gòu)

2.2 貼碼機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

貼碼機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)如圖4所示，條碼被剝離后，通過(guò)上下氣缸端部上的吸頭將條碼吸起，同時(shí)吸頭上覆有一層薄海綿以增加吸頭與條碼非粘貼面的接觸面積。條碼成功吸起后，橫向氣缸將條碼轉(zhuǎn)移至貼碼位置，最后通過(guò)上下氣缸的位移完成貼碼，此動(dòng)作保持1 s左右，以確保條碼的附著質(zhì)量良好。同時(shí)，上下氣缸端部的吸頭上安裝了光纖感應(yīng)器，檢測(cè)條碼是否成功吸到和在轉(zhuǎn)移條碼至貼碼位置時(shí)是否發(fā)生脫落。

圖4 貼碼機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

3 貼碼機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

貼碼機(jī)的硬件系統(tǒng)[7]主要包括XC1-24T-E的信捷PLC、電磁閥、光纖感應(yīng)器、人機(jī)界面、開關(guān)按鈕等，具體的設(shè)計(jì)框圖如圖5所示。

圖5 貼碼機(jī)硬件系統(tǒng)框圖

3.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

貼碼機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括PLC流程圖（如圖6）、I/O地址表（如表1）和PLC主要程序（如圖7）等。

圖6 PLC 流程圖

圖7 PLC 主要程序

表1 I/O地址表

3.3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

人機(jī)界面（human machine interaction，HMI），又稱用戶界面或使用者界面，是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對(duì)話接口[8]。復(fù)合門木質(zhì)龍骨自動(dòng)貼碼機(jī)的人機(jī)界面使用CUSN品牌15 in電阻式觸摸屏，屏幕的分辨率為1024×768 dpi，采用USB接口連接進(jìn)行程序下載。與PLC連接的通信端口為COM1:RS232/RS485，其主要可以完成包括參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)監(jiān)控、報(bào)警顯示視等功能。人機(jī)界面的畫面設(shè)計(jì)框圖如圖8所示，參數(shù)設(shè)置界面設(shè)計(jì)如圖9所示。

圖8 人機(jī)界面整體設(shè)計(jì)框圖

圖9 參數(shù)設(shè)置界面設(shè)計(jì)

4 貼碼機(jī)的主要參數(shù)與測(cè)試結(jié)果

4.1 貼碼機(jī)主要參數(shù)

所設(shè)計(jì)的復(fù)合門木質(zhì)龍骨自動(dòng)貼碼機(jī)的主要參數(shù)如表2所示。

表2 貼碼機(jī)主要參數(shù)

4.2 測(cè)試結(jié)果

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，具體調(diào)試如下：1） 通過(guò)PLC程序控制，銅管的吹氣先于條碼上下氣缸提前開啟；2）同時(shí)保證條碼上下氣缸工作完畢后延時(shí)1 s左右返回。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：調(diào)試完畢后，可防止氣缸提升過(guò)快導(dǎo)致條碼沒(méi)有完全下落，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輸出與條碼粘貼作業(yè)完美對(duì)接，保證條碼內(nèi)容的準(zhǔn)確性，粘貼的敷貼性，動(dòng)作的可靠性。部分測(cè)試效果如圖10所示。

圖10 實(shí)際效果圖

5 結(jié)語(yǔ)

該復(fù)合門木質(zhì)龍骨自動(dòng)貼碼機(jī)的運(yùn)用，有效地提升了目前市場(chǎng)上用于木質(zhì)龍骨自動(dòng)上下料貼碼的數(shù)據(jù)跟蹤能力，且可運(yùn)用于需要進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定的的工序中；通過(guò)搭載工控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)條碼補(bǔ)貼，為設(shè)備連入MES系統(tǒng)和設(shè)備數(shù)據(jù)互通提供了基礎(chǔ)。同時(shí)，該復(fù)合門木質(zhì)龍骨自動(dòng)貼碼機(jī)具有較強(qiáng)的適用性，可適用于不同型號(hào)和尺寸的木質(zhì)龍骨的貼碼，極大地提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。