CN114571874A - 一种智能在线喷码装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能在线喷码装置，涉及喷码装置技术领域，包括工装外壳、旋转工装、工装升降机构、工装滑台、组件安装支架和喷头，工装滑台与工装外壳横向可滑动地设置，工装升降机构可升降地设置于工装滑台，旋转工装可转动地设置于工装升降机构，喷头可活动地设置于组件安装支架，喷头朝向旋转工装。旋转工装驱动工件旋转，通过工件旋转的方式实现匀速或变速的自动在线喷码，工装升降机构驱动工件升降运动，工装滑台驱动工件横向移动，通过工装升降机构和工装滑台驱动工件进行位置调整，实现工装自动位置调整，适合不同投影面积尺寸的圆柱形、圆锥形等回转体工件的喷印，由旋转工装、升降机构和工装滑台，大幅缩减了流水线设备的空间占用。

Description

一种智能在线喷码装置

技术领域

本发明涉及喷码装置技术领域，具体涉及一种智能在线喷码装置。

背景技术

现有的在线喷码系统均为流水线上快速打码的方式，根据线上工件大小、形状及喷码位置需求，在流水线上架设喷头，并安装各类支架、悬臂、底座等机构件，实现喷码。

流水线的在线喷码系统适合大批量的连续生产，流水线上的工件及喷码位置维持不变，当应用于方形工件的平面、圆柱或圆锥形工件的弧面，以及软质包装的不规则面时，在流水线上架设喷头的方式难以实现在线的个性定制生产需求，还使现有的流水线及辅助工装设备数量多、体积大、投资门槛高，无法普遍应用商用或民生场景。

发明内容

为此，本发明提供一种智能在线喷码装置，以解决现有流水线的在线喷码系统难以在圆柱或圆锥形工件的弧面上进行喷码的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能在线喷码装置，包括工装外壳、旋转工装、工装升降机构、工装滑台、组件安装支架和喷头，工装滑台与工装外壳横向可滑动地设置，工装升降机构可升降地设置于工装滑台，旋转工装可转动地设置于工装升降机构，喷头可活动地设置于组件安装支架，喷头朝向旋转工装。

进一步地，工装滑台设置在工装横移承板上侧，工装横移承板设有工装横移滑轨，工装横移承板和工装外壳通过工装横移滑轨可滑动地设置。

进一步地，还包括喷头底托和万向轴，喷头底托与组件安装支架滑动设置，喷头和喷头底托通过万向轴可转动连接。

进一步地，还包括喷头横移推杆电机和喷头角度推杆电机，喷头底托与喷头横移推杆电机传动连接，喷头角度推杆电机和喷头底托传动连接。

进一步地，还包括旋转电机、升降电机、工装承板推杆电机，工装滑台通过工装承板推杆电机与工装外壳传动连接，工装升降机构通过升降电机与工装滑台传动连接，旋转工装通过旋转电机与工装升降机构传动连接。

进一步地，旋转工装设有三爪定位机构，三爪定位机构包括三个夹爪和自动夹持弹簧，自动夹持弹簧一端连接夹爪，另一端连接旋转工装。

进一步地，还包括控制单元，喷头横移推杆电机、喷头角度推杆电机、旋转电机、升降电机、工装承板推杆电机分别与控制单元电连接。

进一步地，还包括光电传感器，光电传感器靠近旋转工装。

进一步地，还包括色标传感器，色标传感器靠近旋转工装上方的空间。

本发明具有如下优点：旋转工装驱动工件旋转，通过工件旋转的方式实现匀速或变速的自动在线喷码，工装升降机构驱动工件升降运动，工装滑台驱动工件横向移动，通过工装升降机构和工装滑台驱动工件进行位置调整，实现工装自动位置调整，适合不同投影面积尺寸的圆柱形、圆锥形等回转体工件的喷印，由旋转工装、升降机构和工装滑台，大幅缩减了流水线设备的空间占用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

图1为本发明具体实施方式提供的一种智能在线喷码装置的结构示意图。

图中：工件定位组件1；喷头夹持及自动调整组件2；自动喷墨机3；工装外壳1.1；钣金外壳2.1；组件安装承板2.2；组件安装支架2.3；连接件2.4；喷头横移推杆电机；喷头底托2.6；万向轴2.7；喷头角度推杆电机2.8；喷墨输送管2.9；喷头套管支架2.10；喷头2.11。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明具体实施方式提供了一种智能在线喷码装置由工件定位组件1、喷头夹持及自动调整组件2、自动喷墨机3组成。

工件定位组件1由工装外壳1.1、旋转工装、自动夹持弹簧、工装升降机构、旋转电机、工装升降滑台、升降电机、工装横移承板、工装横移滑轨、工装承板推杆电机、色标传感器、传感器支架、光电传感器以及控制单元1.15。

喷头夹持及自动调整组件2由钣金外壳2.1、组件安装承板2.2、组件安装支架2.3、连接件2.4、喷头横移推杆电机、喷头底托2.6、万向轴2.7、喷头角度推杆电机2.8、喷墨输送管2.9、喷头套管支架2.10，以及喷头2.11组成。

本发明可作为标准模块嵌入智能装备框架内使用，可作为流水线生产的一个独立喷码工作站，集成流水线上的机械手或龙门移载机的上下料方式。

本发明装置也可作为独立的装置设备进行独立的商业化推广，与主控电脑搭配使用，形成高效清晰的人机交互界面，实现人机配合喷码使用。

如图1所示，一种智能在线喷码装置包括工装外壳1.1、旋转工装、工装升降机构、工装滑台、组件安装支架2.3和喷头2.11，工装滑台与工装外壳1.1横向可滑动地设置，具体地，工装外壳1.1设有工装横移承板和工装横移滑轨，工装滑台设置在工装横移承板上侧，工装横移承板设有工装横移滑轨，工装横移承板和工装外壳1.1通过工装横移滑轨可滑动地设置，工装升降机构可升降地设置于工装滑台，旋转工装可转动地设置于工装升降机构，喷头2.11可活动地设置于组件安装支架2.3，喷头朝向旋转工装。

旋转工装驱动工件旋转，通过工件旋转的方式实现匀速或变速的自动在线喷码，由旋转工装，大幅缩减了流水线设备的空间占用，工装升降机构驱动工件升降运动，工装滑台驱动工件横向移动，通过工装升降机构和工装滑台驱动工件进行位置调整，实现工装自动位置调整，适合不同投影面积尺寸的圆柱形、圆锥形等回转体工件的喷印，藉由旋转工装，大幅缩减了流水线设备的空间占用。

如果工件的表面并非垂直面，是有斜率、圆锥度或不规则表面，则需启动旋转工装的横移电机，自动调整工件与喷头的距离；启动喷头的角度电机，自动调整喷头与工件需喷印位置形成垂直角度；如仍不能形成喷印条件，则需启动喷头横移电机，满足喷印条件。此动作目的在于确保喷印的文字、图形、条形码、二维码的品质，不出现歪斜、断墨、重叠等现象，确保标签内容的可读性及条形码、二维码的可解析性。

在一个可选的实施方案中，还包括喷头底托2.6和万向轴2.7，喷头底托2.6与组件安装支架2.3滑动设置，喷头2.11和喷头底托2.6通过万向轴2.7可转动连接。万向轴2.7可调整喷头的角度，喷头底托2.6调整喷头的位置，使喷头自动适应各种弧面、斜面或不规则面的喷印位置。

在一个可选的实施方案中，还包括喷头横移推杆电机和喷头角度推杆电机2.8，喷头底托2.6与喷头横移推杆电机传动连接，喷头角度推杆电机2.8和喷头底托2.6传动连接。喷头角度推杆电机2.8与喷头横移推杆电机调整喷头角度，驱动喷头运动到各个位置，以适应各种弧面、斜面或不规则面的喷印位置，自动调整喷头角度，与工件喷码位置的表面形成垂直角度，确保喷码的品质及可读性。

在一个可选的实施方案中，还包括旋转电机、升降电机、工装承板推杆电机，工装滑台通过工装承板推杆电机与工装外壳1.1传动连接，工装升降机构通过升降电机与工装滑台传动连接，旋转工装通过旋转电机与工装升降机构传动连接。

在一个可选的实施方案中，旋转工装设有三爪定位机构，三爪定位机构包括三个夹爪和自动夹持弹簧，自动夹持弹簧一端连接夹爪，另一端连接旋转工装，适合不同投影面积尺寸的圆柱形、圆锥形工件，无须气动或电动装置即可实现定位工装的自动调整、自动夹持、自动定位。

本装置旋转工装的自动夹持弹簧采用机械式的三爪定位设计，自适应不同尺寸，或者不同直径的工件，通过机械定位，夹紧工件底部，自动形成工件与工装的基准重合。旋转工装的基准通过高精度机加工的定位工装组件的底板锁固，形成旋转工装与定位工装组件的基准重合。定位工装组件与喷头夹持组件通过机加工的连接件锁固，形成喷头与定位工装的基准重合。即便旋转工装与喷头夹持机构进行横移定位，也能保持基准重合。

在一个可选的实施方案中，还包括控制单元1.15，喷头横移推杆电机、喷头角度推杆电机2.8、旋转电机、升降电机、工装承板推杆电机分别与控制单元电连接。控制单元由控制电路板、接插件及安装支架组成，是本发明装置的主控制，通过嵌入式程式控制旋转电机、升降电机、横移电机、传感器及喷头角度电机。喷墨机每结束一行内容喷印，反馈信号给控制电路板，控制电路板即刻驱动旋转工装的升降电机、横移电机，以及喷头的角度电机和横移电机，使喷头和工件同步移动至下一行喷印位置，喷头与工件喷印位置的表面形成垂直角度，然后启动第二行的旋转喷印。如此重复，完成整个产品标签多行内容的喷印。本系统的控制单元，兼容多种通讯协议，接收与转发喷码内容，同步驱动旋转工装的升降、横移、旋转，以及喷头夹持机构的横移及角度自动调整，完成一行喷码内容后，自动调整距离及角度，使工件的不规则表面与喷头形成有效精准的喷印条件，确保自动喷印的可行性与高品质。

本发明的自动化动作由喷墨模组控制电路板驱动，其中喷墨机触发接口与喷墨机通讯线相连，通过I/O、TCP等多种协议实现喷墨机的开机、喷印内容传输、启动喷印、喷印结束、关机、故障报警等信号的双向互通。喷墨模组控制电路板有RJ45网线接入交换机，再链接至主控电脑，可以实现一台主控电脑对多组喷墨模组的控制及数据交互。个性订单所产生的订单编号、产品名称、产品序列号、客户名称、生产日期、生产时间、生产地址、商品条形码、商品二维码、品牌或企业商标，以及其他图案，由主控电脑从客户智能终端、销售订单平台、生产执行系统的数据库中获取，按照既定版式或程控版式，通过通讯协议发至喷墨模组控制电路板，再由控制电路板以喷印版式单行内容的形式，发送至喷墨机。

本装置及控制系统实现一台主控电脑对应多组喷墨模组的喷码执行。主控电脑衔接客户智能终端，销售订单系统、生产执行系统等多种系统的数据库，获取订单编号、产品名称、产品序列号、客户名称、生产日期与时间、商品条形码、二维码、商标及其他图案的多种类喷印内容，通过交换机输出至喷墨模组控制电路板；再由控制电路板输出单行喷印电脑至喷墨机，同步驱动工装定位组件及喷头夹持组件的运动电机，完成喷码。

在一个可选的实施方案中，还包括光电传感器，光电传感器靠近旋转工装，目的在于检测旋转工装上是否有工件。

在一个可选的实施方案中，还包括色标传感器，色标传感器4靠近旋转工装上方的空间，并固定于传感器支架，色标传感器的功能在侦测及识别工件或工件包装的图案、色块等颜色特征，作为旋转工装的初始化原点，旋转电机自动调整至喷码初始位置，启动喷印。

使用色标传感器进行喷码初始定位，可适用于透明、半透明、不透明的工件或外包装；适用于带图案印刷的外包装，避免喷码信息喷印在外包装图案上，破坏产品包装的美观度，避免喷印于不恰当的位置，如凸起或凹陷面，造成喷码信息丢失或喷码变形。

具体地，由旋转电机驱动工装旋转，同时色标传感器开始侦测初始点位。当色标传感器侦测到标的图案或色块后，输送信号至控制电路板，控制电路板停止旋转电机。产品标签内容由上位机系统发送至控制电路板，控制电路板启动喷墨机自动喷印第一行标签内容。

色标传感器作为旋转工装喷码起始点的侦测及触发，可自适应任何角度的上料方式，无须加装CCD视觉辨识与定位系统，大幅节省成本。本系统的自动基准重合方式、喷码距离与角度的自动调整控制程式，突破了高速在线自动喷码系统仅适用于大规模量产的流水线使用场景，以轻巧的体积，低廉的成本，快速换线，操作简易，能自动适应不同工件的优势特点，完全适应个性订单的生产需求，满足大量商用、民生的应用场景。

本发明系统动作流程如下：

Step 1光电传感器检测工装上是否有工件，如无工件，反馈可接收并执行下一笔自动喷墨工令。如有工件，则向主控电脑反馈工装不可用。

Step 2当生产工单执行到喷墨赋码工序前，升降电机驱动工装升降滑台带动旋转工装上升至顶部。升降滑台顶部位置为旋转工装初始位置。此动作的设计使得工件可以从装置的不同方向放置旋转工装，不会受装置本体影响，限制工件的来料方向。

Step 3工件上线可以由机械手或龙门移载机夹持放置于旋转工装上，也可以由人工手动放置工件。当旋转工装处于初始位置，以及光电传感器检测到工装上无工件时，主控电脑驱动机械手或龙门移载机将工件传输至旋转工装上；或通过主控电脑人机界面通知人员可放置工件，启动自动喷码。旋转工装上的自动夹持弹簧是机械式的三爪定位设计，可自动加紧工件，确保工件中心与旋转工装中心重合，实现自动喷印的基准重合。弹簧式的三爪定位机构设计，可自适应不同尺寸的工件，无需气动、电动传动机构便可实现自动定位、基准重合和锁固，便捷高效。

Step 4工件在旋转工装上自动定位后，光电传感器反馈工装上有工件信号后，升降电机驱动工装升降滑台带动旋转工装下降至底部。

Step 5由旋转电机驱动工装旋转，同时色标传感器开始侦测初始点位。当色标传感器侦测到标的图案或色块后，输送信号至控制电路板，控制电路板停止旋转电机。产品标签内容由上位机系统发送至控制电路板，控制电路板启动喷墨机自动喷印第一行标签内容。在喷墨的同时，工装等速旋转，使喷头墨线与工件处于相对静止状态，完成一行文字、图案、数字、条形码或二维码的喷印。

Step 6当第一行喷印内容结束后，喷墨机向控制电路板反馈喷印结束信号。控制电路依照标签版式需求，驱动升降电机带动旋转工装上升，使喷头对应工件标签的第二行内容高度，随即启动第二行内容的喷印，同时旋转工装等速运动。

如果工件的表面并非垂直面，是有斜率、圆锥度或不规则表面，则需启动旋转工装的横移电机，自动调整工件与喷头的距离；启动喷头的角度电机，自动调整喷头与工件需喷印位置形成垂直角度；如仍不能形成喷印条件，则需启动喷头横移电机，满足喷印条件。此动作目的在于确保喷印的文字、图形、条形码、二维码的品质，不出现歪斜、断墨、重叠等现象，确保标签内容的可读性及条形码、二维码的可解析性。

重复Step 5–Step 6动作，直至完成标签多行内容的喷印。

Step 7内容喷印结束后，升降电机举升旋转工装至升降滑台顶部，恢复至旋转工装初始位置。

Step 8控制电路板反馈喷码工令执行完成信号至主控电脑，主控电脑驱动机械手或龙门移载机来取走喷码后的工件，或通过主控电脑人机界面通知人员取走喷码后工件。工件被取走后，光电传感器反馈空料信号。系统可接收并执行下一笔工单。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种智能在线喷码装置，其特征在于：包括工装外壳(1.1)、旋转工装、工装升降机构、工装滑台、组件安装支架(2.3)和喷头(2.11)，所述工装滑台与所述工装外壳(1.1)横向可滑动地设置，所述工装升降机构可升降地设置于所述工装滑台，所述旋转工装可转动地设置于所述工装升降机构，所述喷头(2.11)可活动地设置于组件安装支架(2.3)，所述喷头(2.11)朝向所述旋转工装。

2.根据权利要求1所述的智能在线喷码装置，其特征在于：所述工装滑台设置在工装横移承板上侧，所述工装横移承板设有工装横移滑轨，所述工装横移承板和所述工装外壳(1.1)通过所述工装横移滑轨可滑动地设置。

3.根据权利要求2所述的智能在线喷码装置，其特征在于：还包括喷头底托(2.6)和万向轴(2.7)，所述喷头底托(2.6)与组件安装支架(2.3)滑动设置，所述喷头(2.11)和所述喷头底托(2.6)通过所述万向轴(2.7)可转动连接。

4.根据权利要求3所述的智能在线喷码装置，其特征在于：还包括喷头横移推杆电机和喷头角度推杆电机(2.8)，所述喷头底托(2.6)与所述喷头横移推杆电机传动连接，所述喷头角度推杆电机(2.8)和所述喷头底托(2.6)传动连接。

5.根据权利要求4所述的智能在线喷码装置，其特征在于：还包括旋转电机、升降电机、工装承板推杆电机，所述工装滑台通过所述工装承板推杆电机与所述工装外壳(1.1)传动连接，所述工装升降机构通过所述升降电机与所述工装滑台传动连接，所述旋转工装通过所述旋转电机与所述工装升降机构传动连接。

6.根据权利要求1所述的智能在线喷码装置，其特征在于：所述旋转工装设有三爪定位机构，所述三爪定位机构包括三个夹爪和自动夹持弹簧，所述自动夹持弹簧一端连接所述夹爪，另一端连接所述旋转工装。

7.根据权利要求5所述的智能在线喷码装置，其特征在于：还包括控制单元(1.15)，所述喷头横移推杆电机、所述喷头角度推杆电机(2.8)、所述旋转电机、所述升降电机、所述工装承板推杆电机分别与所述控制单元电连接。

8.根据权利要求7所述的智能在线喷码装置，其特征在于：还包括光电传感器，所述光电传感器靠近所述旋转工装。

9.根据权利要求8所述的智能在线喷码装置，其特征在于：还包括色标传感器，所述色标传感器(4)靠近所述旋转工装上方的空间。

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