CN216231242U - 一种喷码机及其喷头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种喷码机及其喷头，该喷头包括依次设置的供墨管道、墨水温度调节装置以及喷嘴装置；墨水温度调节装置包括导热件、设于导热件内的至少一墨水导流通道、以及分别设于导热件上的加热件和温度传感器；加热件用于通过导热件的传热而对墨水导流通道内的墨水进行加热；温度传感器用于对导热件的温度进行检测；墨水导流通道的进口端与供墨管道相连接，墨水导流通道的出口端与喷嘴装置相连接。本实用新型能够调节喷头墨水温度，在环境温度变化时也能保持恒定，使得墨线断裂晶振调制值的有效范围也基本保持恒定，从而保证喷码机可以长时间无故障连续正常喷印。

Description

一种喷码机及其喷头

技术领域

本实用新型涉及喷码机技术领域，尤其涉及一种喷码机及其喷头。

背景技术

CIJ小字符喷码具有非接触、喷印速度快、喷印后墨水干燥快且附着力强、大部分材质(金属、玻璃、陶瓷、塑料、纸质等)都可以喷印、产品是平面/凹面/凸面/曲面都能喷印等优点，已成为各行各业中对产品进行连续在线喷码的首选标识设备。

好用的喷码机可长时间无故障连续喷印，一般1个月或更长时间喷印都能保持良好的喷印质量，也不会出现开机堵喷嘴、或者长时间不间断连续喷印回收槽也不积墨，正高压偏转板也不挂墨丝，无需人工干预，从而提高生产效率，降低维护成本。而不好用的CIJ小字符喷码机不能长时间无故障连续喷印，降低了生产效率，增加维护成本。此类喷码机每二、三天或更短时间就会发生开机时堵喷嘴，需要人工反复多次清洗喷嘴后才能正常工作。或者连续喷印一段时间后出现回收槽积墨、正高压偏转板挂墨丝等现象，导致喷印质量大幅下降甚至花掉。这时需要暂停生产线，对喷码机进行人工干预，如关闭墨线并将回收槽和高压偏转板清洗干净，然后再开机，调整墨线断裂晶振调制值，才能恢复正常喷印。

每台喷码机都有一个保证喷码机能正常喷印的墨线断裂晶振调制值的有效范围，即最大值和最小值，这两个值与墨水温度相关。不同的压电晶体振荡器和喷嘴的组合体，墨线断裂晶振调制值的有效范围也不同，出厂时设定值都会设定在有效范围的中值。当墨水温度升高时，最大值和最小值也会随之升高，反之亦然。有效晶振调制倍数等于墨线断裂晶振调制值的最大值除于最小值，该参数是衡量喷嘴组合体性能好坏的一个重要指标，也是反映喷码机对墨水温度可自适应波动范围的一个重要参数，该参数要大于2，最好在3以上。

喷码机连续喷印一段时间后，出现诸如回收槽积墨、正高压偏转板挂墨丝或者喷印花掉等现象，主要原因是墨线在充电槽断裂位置过早或过晚，或者断裂后每个正常墨滴后面跟着一个微小的墨滴，例如卫星墨滴。造成上述原因的主要因素是墨水温度的波动。当墨水温度过高或过低时，墨线断裂晶振调制值的有效范围也会跟着变动，导致当前墨线断裂晶振调制设定值偏出变动后墨线断裂晶振调制值的有效范围，此时需要通过人工调整该设定值来适应新的墨水温度，以便使墨线在充电槽断裂位置合适，并消除卫星墨滴，从而恢复正常喷印。

喷码机工作环境在一天内不同时段或者不同季节环境温度变化很大，会使得墨线断裂晶振调制值的有效范围波动也很大，连续喷印过程中随时都有可能出现故障停机或喷印异常的现象，降低了喷码机运行的稳定性和可靠性。为了保证喷码机长时间无故障连续喷印，用户需要根据不同的环境温度调整不同的晶振调制值，给用户使用带来很大的不便。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的至少一个缺陷，提供一种喷码机及其喷头。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种喷码机的喷头，包括依次设置的供墨管道、墨水温度调节装置以及喷嘴装置；

所述墨水温度调节装置包括导热件、设于所述导热件内的至少一墨水导流通道、以及分别设于所述导热件上的加热件和温度传感器；

所述加热件用于通过所述导热件的传热而对所述墨水导流通道内的墨水进行加热；所述温度传感器用于对所述导热件的温度进行检测；

所述墨水导流通道的进口端与所述供墨管道相连接，所述墨水导流通道的出口端与所述喷嘴装置相连接。

优选地，在本实用新型所述的喷码机的喷头中，所述墨水导流通道为弯曲状。

优选地，在本实用新型所述的喷码机的喷头中，所述墨水温度调节装置还包括用于开关所述墨水导流通道的供墨阀。

优选地，在本实用新型所述的喷码机的喷头中，所述喷头还包括连接所述墨水导流通道出口端和所述喷嘴装置的出墨管道。

优选地，在本实用新型所述的喷码机的喷头中，所述喷头还包括清洗管道、第一回流管道以及回收管道；

所述墨水温度调节装置还包括设于所述导热件内的至少一清洗导流通道和至少一回流导流通道；

所述清洗导流通道的进口端与所述清洗管道相连接，所述清洗导流通道的出口端与所述出墨管道相连接；

所述回流导流通道的进口端通过所述第一回流管道与所述喷嘴装置相连接，所述回流导流通道的出口端与所述回收管道相连接；

所述墨水温度调节装置还包括用于开关所述清洗导流通道的清洗阀以及用于开关所述回流导流通道并在所述回流导流通道内形成负压的回流阀；

所述喷头还包括用于开关所述回收管道的回收阀。

优选地，在本实用新型所述的喷码机的喷头中，所述喷头还包括设于所述喷头出口端的回收槽以及连接所述回收槽和所述回收管道的第二回流管道。

优选地，在本实用新型所述的喷码机的喷头中，所述导热件包括导热基体和导热片；

所述导热基体上开设有贯穿所述导热基体两端的凹槽；所述导热片设于所述导热基体上并封闭所述凹槽开口，以形成所述墨水导流通道、所述清洗导流通道和所述回流导流通道。

优选地，在本实用新型所述的喷码机的喷头中，所述墨水温度调节装置还包括用于墨水隔离和电气隔离的隔离板；所述导热件设于所述隔离板上。

优选地，在本实用新型所述的喷码机的喷头中，所述加热件和所述温度传感器分别设于所述导热件的第一面；

所述供墨阀、所述清洗阀、所述回收阀以及所述回流阀分别插接于所述导热件的第二面。

本实用新型还公开了一种喷码机，包括主机，还包括上述任一项所述的喷头；

所述主机包括与所述加热件和所述温度传感器电连接的控制器；所述控制器用于根据所述导热件温度来控制所述加热件的启停，以维持所述墨水导流通道内的墨水温度在预设值。

通过实施本实用新型，具有以下有益效果：

本实用新型在喷嘴装置前安装了一个墨水温度调节装置，通过温度传感器来对导热件的温度进行检测，通过加热件对导热件上的墨水导流通道内的墨水进行加热，从而调节喷头墨水温度，在环境温度变化时也能保持恒定，使得墨线断裂晶振调制值的有效范围也基本保持恒定，从而保证喷码机可以长时间无故障连续正常喷印。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型墨水温度调节装置的示意图；

图2是本实用新型导热件第一面的示意图；

图3是本实用新型导热件第二面的示意图；

图4是本实用新型的温度采样电路；

图5是本实用新型的加热件控制电路；

图6是本实用新型控制加热件启停的流程图；

图7是本实用新型输出PWM控制信号的示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

以下描述中，需要理解的是，文中等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。

CIJ小字符喷码机采用连续喷墨技术，其基本工作原理是：混合缸中的墨水经供墨泵以恒定压力加压后进入供墨管道1，流经装有压电晶体振荡器和直径为60um喷嘴的喷嘴装置形成一条很细的墨线，墨线在压电晶体振荡器以一定振荡频率的机械振动下，在流入充电槽时断裂成一串连续、等距且大小相同的墨滴流，而墨滴断裂处到喷嘴下边缘的距离可以通过加在压电晶体振荡器的正弦波的幅值来进行调节，从而使墨线在充电槽生产断裂的位置最佳。充电控制器给充电槽加上与压电晶体振荡器频率相同的脉冲充电正电压，墨滴被充电槽充电后，会带上与充电电压极性相反的负电荷。从充电槽出来后进入一个由高压偏转电场，带有负电荷的墨滴就会发生偏转，墨滴的偏转角度与其所带电荷量成正相关性。充电电压越大，墨滴的偏转角度也越大，其飞行距离也就越远。墨滴经过偏转飞行后最终落到在喷头垂直方向移动的物体表面。充电控制器将要喷印的字符或图案分解成点阵列，然后按点阵列给相应的墨滴流进行充电，即可将字符或图案喷印在移动的物体表面上，完成非接触字符或图案的喷印。而未被充电的墨滴在流经高压电场时不会发生偏转，直接回流到混合缸循环使用。

为了解决因不同时段或者不同季节环境温度大幅引起的墨线断裂晶振调制值的有效范围的大波动，本实用新型在喷嘴装置前安装了一个墨水温度调节装置4，用来调节喷头墨水温度，在环境温度变化时也能保持恒定，使得墨线断裂晶振调制值的有效范围也基本保持恒定，从而保证喷码机可以长时间无故障连续正常喷印。

具体地，本实用新型公开了一种喷码机的喷头，包括依次设置的供墨管道1、墨水温度调节装置4以及喷嘴装置，即在喷嘴装置前安装了一个墨水温度调节装置4。

其中，如图1-3所示，墨水温度调节装置4包括导热件42、设于导热件42内的至少一墨水导流通道421、以及分别设于导热件42上的加热件43和温度传感器44。加热件43用于通过导热件42的传热而对墨水导流通道421内的墨水进行加热。温度传感器44用于对导热件42的温度进行检测。墨水导流通道421的进口端与供墨管道1相连接，墨水导流通道421的出口端与喷嘴装置相连接。由于导热件42的导热性能良好，因此温度传感器44检测到的导热件温度可以视为墨水导流通道421内的墨水温度。

完整地，加热件43和温度传感器44分别与外部的控制器电连接，例如喷码机主机上的控制器。控制器用于根据导热件42温度来控制加热件43的启停，以维持墨水导流通道421内的墨水温度在预设值。在一些实施例中，如图1所示，加热件43和温度传感器44分别设于导热件42的第一面。优选地，加热件43和温度传感器44分别与导热件42中的墨水导流通道421对应设置，并且加热件43为加热片。加热件43和温度传感器44的连接端分别设于电路板49上，通过引线连接至外部的控制器。

如图1所示，该墨水温度调节装置4还包括用于墨水隔离和电气隔离的隔离板41，例如玻纤板。而导热件42设于隔离板41上。并且优选地，导热件42的第二面与隔离板41上相对，并覆盖隔离板4150％-80％的面积。可通过加长喷头的长度来加大隔离板41的面积，继而加大导热件42的面积，从而增加对喷头墨水的热传导，减小墨水温度在调节时的波动性。

如图2所示，为了令墨水可以在墨水导流通道421中滞留一段时间，通过加热件43对墨水导流通道421中的墨水进行充分加热，该墨水导流通道421为弯曲状，例如S形等。

如图3所示，该墨水温度调节装置4还包括用于开关墨水导流通道421的供墨阀45。该喷头还包括连接墨水导流通道421出口端和喷嘴装置的出墨管道。

而为了对喷嘴装置中的喷嘴进行清洗，该喷头还包括清洗管道2、第一回流管道以及回收管道3。该墨水温度调节装置4还包括设于导热件42内的至少一清洗导流通道422和至少一回流导流通道423。在一些实施例中，如图2所示，清洗导流通道422和回流导流通道423也为弯曲状，例如S形等。

其中，清洗导流通道422的进口端与清洗管道2相连接，清洗导流通道422的出口端与出墨管道相连接。回流导流通道423的进口端通过第一回流管道与喷嘴装置相连接，回流导流通道423的出口端与回收管道3相连接，而回收管道3连接至混合缸。并且，相应地，该墨水温度调节装置4还包括用于开关清洗导流通道422的清洗阀46以及用于开关回流导流通道423并在回流导流通道423内形成负压的回流阀48。该喷头还包括用于开关回收管道3的回收阀47。

并且，该喷头还包括设于喷头出口端的回收槽以及连接回收槽和回收管道3的第二回流管道。

完整地，当喷头工作时，关闭清洗阀46和回流阀48，打开供墨阀45和回收阀47，混合缸中的墨水经供墨泵以恒定压力从喷头的供墨管道1进入导热件42的墨水导流通道421，经加热件43加热到用户设定的喷头墨水温度后，接着进入喷嘴装置，经喷嘴装置后进入充电槽断裂成墨滴并充电，然后进入高压偏转电场，有充电的墨滴会发生偏转最后落到物体表面，完成字符或图案的喷印。未充电的墨滴流入喷头最下部的回收槽，经过回收管道3流回混合缸。

当喷头不工作时，关闭供墨阀45，打开清洗阀46、回流阀48和回收阀47，清水经清洗管道2进入导热件42的清洗导流通道422，接着进入喷嘴装置，对喷嘴装置中的喷嘴进行清洗，由于打开了回流阀48，导热件42中的回流导流通道423形成负压，会通过第一回流管道抽吸喷嘴中的水，经回收管道3进行回收。

在一些实施例中，导热件42上设有与供墨管道1和墨水导流通道421相连接的供墨连接口、与清洗管道2和清洗导流通道422相连接的清洗连接口、与回收管和回流导流通道423相连接的回收连接口、与墨水导流通道421和出墨管道相连接的出墨连接口、与回流导流通道423和第一回流管道相连接的回流连接口。

在一些实施例中，供墨阀45、清洗阀46、回收阀47以及回流阀48为电磁阀，优选为pico电磁阀。供墨阀45、清洗阀46、回收阀47以及回流阀48由原来的电气连接方式改为插接方式，插接在导热件42的第二面上，省去导线连接，喷头外观更简洁、美观，组装和维修也更简单方便。

在一些实施例中，该导热件42包括导热基体和导热片。导热基体上开设有贯穿导热基体两端的凹槽。导热片设于导热基体上并封闭凹槽开口，以形成墨水导流通道421、清洗导流通道422和回流导流通道423。在一些实施例中，该导热件42为金属件，例如不锈钢。相应地导热基体为开设由凹槽的不锈钢压铸件，导热片为不锈钢薄片。其不锈钢压铸件采用不锈钢粉压铸成型，然后使用激光在不锈钢压铸件正面焊接一个不锈钢薄片，从而完成导热件42的加工。不锈钢导热件42对压铸和焊接工艺要求很高，加工好的不锈钢导热件42要彻底清洗干净，确保墨水导流通道421、清洗导流通道422和回流导流通道423内没有残留金属屑，否则残留的金属屑容易随墨水流入到导热件42下面的喷嘴装置里，导致喷嘴堵塞。

在一些实施例中，图4为温度采样电路，温度传感器44信号Temp_Sensor经过一个放大器进行放大后再接到ADC模/数转换器件，外部控制器对导热件42温度进行实时采样以获取导热件42温度。图5为加热件控制电路，外部控制器通过控制MOS管Q1的栅极来打开或关闭加热件43。控制信号Heter_IO置为高电平时Q1导通，加热件43开始加热，Heter_IO置为低电平时Q1截止，加热件43停止加热。其中，对加热件43采用MOS管进行控制，优点是MOS管没有开关次数寿命限制，而且可以采用脉宽调制PWM进行无级控制加热件43，从而避免超调引起温度波动过大。

在本实施例中，用于用户根据生产车间环境温度来设定导热件温度设定值，该设定值一般要大于20℃且比生产车间环境温度高2度以上，该设定值默认值为35℃。如图6所示，墨线开启时，主控器实时采样导热件42温度，墨线关闭时关闭加热件43。当墨线开启后，判断采样温度值是否小于等于导热件温度设定值，若是，则根据温度插值采用如图7所示的PWM方式对加热件43进行控制，若否，则关闭加热件43。其中，图7的A示出了墨线未开启或采样温度值大于导热件温度设定值时，关闭PWM控制信号；B示出了墨线已开启且采样温度值小于导热件温度设定值且插值>4℃时，将PWM控制信号设置为高电平；C示出了墨线已开启且采样温度值小于导热件温度设定值时，根据温度差自动调整PWM控制信号的正脉宽时间。

为了验证该喷头墨水恒温控制方案的实施效果，可将5台有效晶振调制倍数都大于2.5且小于3.0，并安装了本实施例喷头的喷码机放入恒温恒湿室，将其环境温度设为5～42℃，此环境温度范围的平均温度是23.5℃，先将恒温恒湿室的环境温度设为23.5℃，湿度设为60％，等恒温恒湿室达到设定的温度和湿度后，分别测试5台喷码机的墨线断裂晶振调制值有效范围，然后将每台喷码机的墨线断裂晶振调制值设置在其有效范围的中值。接着模拟24小时不同时段将恒温恒湿室环境温度设为5～42℃之间的某个温度，当环境温度＜20℃、20℃≤环境温度＜35℃和35℃≤环境温度＜42℃时喷头温度设定值分别设为30℃、35℃和44℃，让喷码机连续24小时喷印，每隔半个小时检查导热件42实际温度是否控制在设定温度±1℃，以及喷印质量是否良好。经过24小时连续不间断喷印测试，5台喷码机的导热件42实际温度都在设定温度±1℃范围内，喷印质量也良好，说明本次设计的喷头墨水恒温控制方案取得了较好的效果。

本实用新型还公开了一种喷码机，包括主机，还包括上述任一项实施例所述的喷头，在此不再赘述；

主机包括与加热件43和温度传感器44电连接的控制器；控制器用于根据导热件42温度来控制加热件43的启停，以维持墨水导流通道421内的墨水温度在预设值。

通过实施本实用新型，具有以下有益效果：

本实用新型在喷嘴装置前安装了一个墨水温度调节装置，通过温度传感器来对导热件的温度进行检测，通过加热件对导热件上的墨水导流通道内的墨水进行加热，从而调节喷头墨水温度，在环境温度变化时也能保持恒定，使得墨线断裂晶振调制值的有效范围也基本保持恒定，从而保证喷码机可以长时间无故障连续正常喷印。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种喷码机的喷头，其特征在于，包括依次设置的供墨管道(1)、墨水温度调节装置(4)以及喷嘴装置；

所述墨水温度调节装置(4)包括导热件(42)、设于所述导热件(42)内的至少一墨水导流通道(421)、以及分别设于所述导热件(42)上的加热件(43)和温度传感器(44)；

所述加热件(43)用于通过所述导热件(42)的传热而对所述墨水导流通道(421)内的墨水进行加热；所述温度传感器(44)用于对所述导热件(42)的温度进行检测；

所述墨水导流通道(421)的进口端与所述供墨管道(1)相连接，所述墨水导流通道(421)的出口端与所述喷嘴装置相连接。

2.根据权利要求1所述的喷码机的喷头，其特征在于，所述墨水导流通道(421)为弯曲状。

3.根据权利要求1所述的喷码机的喷头，其特征在于，所述墨水温度调节装置(4)还包括用于开关所述墨水导流通道(421)的供墨阀(45)。

4.根据权利要求3所述的喷码机的喷头，其特征在于，所述喷头还包括连接所述墨水导流通道(421)出口端和所述喷嘴装置的出墨管道。

5.根据权利要求4所述的喷码机的喷头，其特征在于，所述喷头还包括清洗管道(2)、第一回流管道以及回收管道(3)；

所述墨水温度调节装置(4)还包括设于所述导热件(42)内的至少一清洗导流通道(422)和至少一回流导流通道(423)；

所述清洗导流通道(422)的进口端与所述清洗管道(2)相连接，所述清洗导流通道(422)的出口端与所述出墨管道相连接；

所述回流导流通道(423)的进口端通过所述第一回流管道与所述喷嘴装置相连接，所述回流导流通道(423)的出口端与所述回收管道(3)相连接；

所述墨水温度调节装置(4)还包括用于开关所述清洗导流通道(422)的清洗阀(46)以及用于开关所述回流导流通道(423)并在所述回流导流通道(423)内形成负压的回流阀(48)；

所述喷头还包括用于开关所述回收管道(3)的回收阀(47)。

6.根据权利要求5所述的喷码机的喷头，其特征在于，所述喷头还包括设于所述喷头出口端的回收槽以及连接所述回收槽和所述回收管道(3)的第二回流管道。

7.根据权利要求5所述的喷码机的喷头，其特征在于，所述导热件(42)包括导热基体和导热片；

所述导热基体上开设有贯穿所述导热基体两端的凹槽；所述导热片设于所述导热基体上并封闭所述凹槽开口，以形成所述墨水导流通道(421)、所述清洗导流通道(422)和所述回流导流通道(423)。

8.根据权利要求5所述的喷码机的喷头，其特征在于，所述墨水温度调节装置(4)还包括用于墨水隔离和电气隔离的隔离板(41)；所述导热件(42)设于所述隔离板(41)上。

9.根据权利要求5所述的喷码机的喷头，其特征在于，所述加热件(43)和所述温度传感器(44)分别设于所述导热件(42)的第一面；

所述供墨阀(45)、所述清洗阀(46)、所述回收阀(47)以及所述回流阀(48)分别插接于所述导热件(42)的第二面。

10.一种喷码机，包括主机，其特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的喷头；

所述主机包括与所述加热件(43)和所述温度传感器(44)电连接的控制器；所述控制器用于根据所述导热件(42)温度来控制所述加热件(43)的启停，以维持所述墨水导流通道(421)内的墨水温度在预设值。

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