CN104369551A - 钢板在线自动喷标机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钢板在线自动喷标机，包括有设备基础机架，在所述的设备基础机架上安装有三维坐标定位机构，该三维坐标定位机构上设有与计算机连接的交流伺服装置，通过计算机控制交流伺服装置实现三维坐标定位机构的三维运动定位；在所述三维坐标定位机构上安装有束流装置。与现有技术相比，它可以解决现有喷标设备庞大，占地面积多，对钢板表面进行标识时，有特定的温度要求，喷印质量差，与企业现有的设备不兼容，需全套进口造成成本高，喷涂机构无束流装置，作业现场环境恶劣的问题。

Description

钢板在线自动喷标机

技术领域

本发明涉及产品标识标注设备技术领域，尤其是一种应用于钢铁行业的热轧中厚板的表面产品标识喷注的钢板在线自动喷标机。

技术背景

目前，我国的绝大多数中厚板生产企业，对钢板产品的表面标识工作，基本上都是采用人工喷字模的作业方式，即利用一个手动涂料喷枪，将一块事先排好缕空字模的模板，放置在钢板表面，进行来回往复的喷涂，从而，显示出产品的出厂信息，不仅职工劳动强度大、作业环境恶劣、生产节奏快、精神紧张、易出错，而且现场噪音和弥漫在空气中的雾化涂料粉尘，对职工的身心健康，也造成了一定的危害，且所标识的字符或图案，也不均与、美观。所以，多年来，热轧钢板的表面自动标识设备，一直以来，都是中厚板生产企业急需解决的重大技术装备。

随着近几年，冶金企业的高速发展，一些中厚板生产企业陆续引进了国外的自动标识表面喷印设备，这些从国外进口的钢板表面标识设备价格极为昂贵，并且后续的维护和运行费用高，同时其设备本身也存在有技术缺陷，具体表现为：

1、设备结构庞大、复杂，占地面积大，需专用设备基础；

2、采用点阵喷涂方式，对字符或图案的表现较为简单，且其大小和格式相对固定，基本上没有可扩展和调整的余地，特别是对于商标等图案的标识，不仅表现形式极为有限，而且须预先排定、固化；

3、点阵喷涂所用的阀控组件，不仅流路和控制复杂，而且修复和维护困难，且每次喷涂完成后的清洗，是使用涂料专用有机溶剂进行，其所含有的化学成分，也很难避免对环境和人身产生的危害；

4、由于热轧中厚板在进行标识时，其表面温度的变化范围很大，而进口标识设备所用的涂料，在低温时，很难固化，而在温度超过270℃时，其表面附着性又急剧降低，所以，进口设备在对钢板表面进行标识时，有着特定的温度要求；

5、由多个喷嘴组成的阀控组件，由于很难保证每个喷嘴的工作状态的一致性，这就使得所喷出的喷点，在大小、边缘、形状等方面，产生较大差异，甚或毛刺和喷点的缺失，从而，严重影响了产品标识的外观；

6、进口设备所配置的计算机系统，在软件功能和界面上，很难与企业的计算机系统很好地兼容和功能扩展；

7、由于在进行产品标识作业时，雾化的涂料弥漫在整个作业现场，对职工的身心健康和环境，也构成了较大危害；

8、再考虑到各个中厚板生产企业，在装备水平、生产流程、现场布局、轧制节奏、钢板表面标识温度及标识内容等方面的不同，现有或进口的中厚板表面标识设备，很难全面满足企业的实际标识要求，特别是其在对企业商标或图案方面的表现能力严重不足，也制约了这些设备的有效应用。

发明内容

本发明提供一种钢板在线自动喷标机，它可以解决现有喷标设备庞大，占地面积多，对钢板表面进行标识时，有特定的温度要求，喷印质量差，与企业现有的设备不兼容，需全套进口造成成本高，喷涂机构无束流装置，作业现场环境恶劣的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括基础机架、三维运动定位机构、喷涂管路系统、安装于三维运动定位机构的定位端的涂料喷嘴和束流装置，所述的的三维运动定位机构包括X轴、Y轴、Z轴，所述的X轴、Y轴、Z轴相互叠加连接，其中X轴与基础机架固定，Y轴固定在X轴的直线模组上与X轴为交叉连接， Z轴固定在Y轴的直线模组上与Y轴为交叉连接；所述的束流装置是固定于Z轴的下端；在X轴的直线模组、Y轴的直线模组和Z轴的直线模组分别安装有各自的伺服电机和同轴减速机。

进一步的：所述的束流装置位于涂料喷嘴下方，具有带下凹的束流板，在束流板下凹处与涂料喷嘴相对处开有引流管，束流板下凹处开有负压连接孔，所述的负压连接孔连接到喷涂管路系统中的负压产生装置，对处于束流板下凹处的多余涂料施加负压进行回收。

进一步的：在引流管的出口处设置有负压腔，所述的负压腔与引流管的出口相对处有负压孔；所述的负压孔连接到喷涂管路系统中的负压产生装置，对引流管出口端多余涂料施加负压进行回收。

进一步的：所述束流装置的负压腔由束流板下表面的凹孔与盖在凹孔表面的孔板相连形成负压腔。

进一步的：所述涂料喷嘴的流束中心线与引流管的中心线相重合。

进一步的：所述的基础机架为立式框架结构，所述的三维运动定位机构的X轴是固定在基础框架上， Z轴位于基础框架外侧。

本发明的喷涂管路系统包括：

（1）、涂料阀，所述的涂料阀与涂料桶连通，其涂料输出端连通涂料喷嘴，用于向涂料喷嘴提供涂料；

（2）、清洗水阀，所述的清洗水阀与清水管路连通，其清洗水出口端连通涂料喷嘴，用于向涂料喷嘴提供清洗水；

（3）、涂料抽取泵，所述的涂料抽取泵的抽取端连通束流装置，利用负压对多余的涂料进行抽取回收。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、由于整个设备采用设备基础机架和三维运动定位机构是采用逐件叠加安装积木式结构，因此可以根据现场实际和热轧钢板标识要求，进行灵活的裁剪、组合并逐件安装，不仅结构轻巧、方便运输、占地小，也无需设备基础，而且也大大缩短了现场的安装调试时间，也大大节省了基础设施的设计、施工费用。

2、由于三维坐标定位机构通过伺服装置与计算机连接，对热轧钢板的标识作业，喷印单元与钢板表面是非接触的，因此具有喷印距离自动检测和保护功能，提高了设备运行的可靠性，可以自动喷印各种字体和图案，可以在高温热轧钢板表面标识中文，而且可以使得将整个机架和喷印单元设计的更为精巧。

3、由于与计算机连接，因此对字符和图案的表现能力超强，用户可以任意设计自己的LOGO、商标或特征字符，也可任意改变字体的大小、字形和排列方式，且标识内容清晰、美观，在AUTOCAD或系统自带的屏幕显示软件上，可做到所见即所得。

3、适用于各种需要进行直线高温标识的冶金产品， 可在常温到1200℃温度范围内，可靠地进行标识，且保证高附着性、快干性和耐候性；

4、使得国产水性涂料的使用成为可能，且对涂料的技术要求较之进口设备大为降低，而且水性涂料无毒、环保，对各喷涂元件的清洗只需清水进行冲洗即可，大大降低了设备的运行费用，改善了环境状况；

5、整个装置的各种设备，可以采用不同生产厂家的同类设备，不仅极大地节省了设备投资费用，而且也保证了备件供应的渠道和及时；

6、系统软件功能强大，全中文界面，既可完成自动或手动标识，又可对所标识的记录进行存储、管理，并可作为企业ERP或MES系统中的一环，若应用企业拥有生产管理网络系统，则该装置通过与位置检测信号联锁，可实现无人值守的全自动喷印作业，最大限度地提高了产品标识的工作效率和标识内容的准确性、可追溯性。

7、在喷头部位设置束流装置，不仅限定了标识轨迹或笔画的粗细，使得所标识的字符或图案的边缘更加清晰、漂亮，而且经负压孔回收的涂料，既可二次利用，减少涂料耗费，又有效减少了雾化涂料在空气中的弥散，改善了喷涂作业环境；

8、所有元器件可最大限度地实现国产化。

附图说明

图1是本发明的结构示意；

图2图1的俯视图； 图3本发明的束流装置的结构剖视图；

图4是本发明的控制系统示意图；

图5是本发明的喷涂管路系统原理图；

图6本发明的三维运动定位机构的结构示意图。

具体实施方式

本发明的附图明细如下：1-加强型角件；2-立柱；3-支撑脚；4-连接柱1；5-Y轴直线模组；6-X轴伺服电机；7-X轴直线模组；8-X轴同步杆；9-阀组箱；10-Z轴直线模组； 11-喷嘴连接件；12-喷嘴座；13-束流装置；14-安装底板；15-固定块；16-工作梁；17-横梁；18-Y轴伺服电机；19-Z轴伺服电机；20-Y轴同步杆；21-涂料喷嘴；22喷嘴固定螺丝；23-喷嘴固定座；24-固定螺丝；25-固定底板；26-调节板；27-固定螺丝；28-固定螺栓、螺母；29-螺丝；30-孔板；31-密封垫；32-束流板；33-引流孔；34－负压孔；35-计算机；36-伺服控制卡；37-端子板；38-伺服控制器；39-交流伺服电机；40-手动球阀；41-空气过滤器；42-调压阀；43-雾化气电磁阀； 44-清洗水阀；45-涂料阀；46-清洗水阀控制电磁阀；47-涂料阀控制电磁阀；48-水过滤器；49-手动阀；50-涂料循环泵；51-调压阀；52-涂料桶；53-涂料抽取泵控制电磁阀；54-调压阀；55-涂料抽取泵；56-涂料回收桶； 57-清水管路；58-空气管路；59-涂料管路；60-共用管路；61-X轴运动滑块；62-X轴同步轮；63-Y轴运动滑块；64-Y轴同步轮；65-Z轴同步轮，66-X轴联轴器+减速机；67-Y轴联轴器+减速机；68-Z轴联轴器+减速机。

本发明包括基础机架、三维运动定位机构、喷涂管路系统、安装于三维运动定位机构的定位端的涂料喷嘴21和束流装置13，所述的的三维运动定位机构包括X轴、Y轴、Z轴，所述的X轴、Y轴、Z轴相互叠加连接，其中X轴与基础机架固定，Y轴固定在X轴的直线模组上与X轴为交叉连接， Z轴固定在Y轴的直线模组上与Y轴为交叉连接；所述的束流装置13是固定于Z轴的下端；在X轴的直线模组、Y轴的直线模组和Z轴的直线模组分别安装有各自的伺服电机和同轴减速机。

所述的束流装置13位于涂料喷嘴21下方，具有带下凹的束流板32，在束流板32下凹处与涂料喷嘴21相对处开有引流管33，束流板32下凹处开有负压连接孔，所述的负压连接孔连接到喷涂管路系统中的负压产生装置，对处于束流板32下凹处的多余涂料施加负压进行回收，涂料喷嘴21是采用单个喷雾喷嘴。

在引流管33的出口处设置有负压腔，所述的负压腔与引流管33的出口相对处有负压孔34；所述的负压孔34连接到喷涂管路系统中的负压产生装置，对引流管33出口端多余涂料施加负压进行回收。

所述束流装置13的负压腔由束流板32下表面的凹孔与盖在凹孔表面的孔板30相连形成负压腔。

所述涂料喷嘴21的流束中心线与引流管33的中心线相重合。

所述的基础机架为立式框架结构，所述的三维运动定位机构的X轴是固定在基础框架上， Z轴位于基础框架外侧。

本发明的喷涂管路系统包括：

（1）、涂料阀45，所述的涂料阀45与涂料桶52连通，其涂料输出端连通涂料喷嘴21，用于向涂料喷嘴21提供涂料；

（2）、清洗水阀44，所述的清洗水阀44与清水管路连通，其清洗水出口端连通涂料喷嘴21，用于向涂料喷嘴21提供清洗水；

（3）、涂料抽取泵55，所述的涂料抽取泵55的抽取端连通束流装置13，利用负压对多余的涂料进行抽取回收。

以下结合附图实例对本发明作进一步详述：

如图1、图2和图6所示的实施例，本发明包括有设备基础机架，设备基础机架是由多根采用矩形铝合金异型材制成的立柱2、连接柱4、工作梁16以及横梁17通过螺栓相互连接构成的立体矩形框架，在设备基础机架的底部连接有支撑脚3，在各柱体和梁体相连处设有加强角件1，各部件之间通过螺栓连接。在设备基础机架上安装有三维坐标定位机构，三维坐标定位机构由X轴、Y轴和Z轴构成，在设备基础机架的工作梁16上设有直线模组安装底板14，三维坐标定位机构的X轴由两根相同的X轴直线模组7通过固定块15安装在直线模组安装底板14上构成，在X轴上设有可以沿X轴滑动的X轴运动滑块61；三维定位机构的Y轴由两根相同的Y轴直线模组5构成，并安装在X轴运动滑块61上，在Y轴上设有可以沿Y轴滑动的Y轴运动滑块63；所述三维定位机构的Z轴为一根Z轴直线模组，其安装在Y轴运动滑块63上，在的X轴、Y轴、Z轴的两端分别安装有限位开关。上述的设备基础机架和三维坐标定位机构采用的是积木式逐件叠加安装的结构，在应用时可以根据现场实际和热轧钢板标识要求，进行灵活的裁剪、组合并逐件安装，不仅结构轻巧、方便运输、占地小，也无需设备基础，而且也大大缩短了现场的安装调试时间，也大大节省了基础设施的设计、施工费用。

在图4、图6中，三维坐标定位机构上设有交流伺服控制装置，该交流伺服控制装置包括有分别安装在所述三维坐标定位机构的X轴、Y轴和Z轴上的三台交流伺服电机39，其中X轴的伺服电机6及同轴减速机通过X轴X轴同步杆与X轴同步轮62相连，Y轴的伺服电机18及同轴减速机通过Y轴同步杆20与Y轴的同步轮64相连，Z轴伺服电机19及同轴减速机通过Z轴联轴器68与Z轴的同步轮65相连；所述的三台交流伺服电机39的输入端与伺服控制器38的输出端连接，伺服控制器38与端子板37连接，端子板37与安装在计算机35主板的PCI插槽上的嵌入式伺服控制卡连接，通过在计算机35输入的数据和控制要求，控制各伺服电机的正反转和各电磁阀的开启。在别的实施方式中伺服控制器也可以是通过以太网与计算机连接。

在三维坐标定位机构上连接有由喷涂管路系统和束流装置13构成的喷涂机构，喷涂管路系统是由喷涂控制部分、喷头清洗部分和涂料回收部分构成，其中喷涂控制部分包括有通过管路相互连接的涂料桶52，涂料阀45，压缩空气手动球阀40，空气过滤器41，空气调压器51，涂料循环阀50；所述的喷头清洗部分是由喷嘴21，清洗水阀44，清洗水阀控制电磁阀46，调压阀42，雾化器电磁阀43，水过滤器48，手动阀49通过管路连接构成，所述的手动阀49连通清水管路57；所述的涂料回收部分是由涂料回收桶56，涂料抽取泵55，调压阀54，涂料抽取泵控制电磁阀53构成；所述的涂料阀45、清洗水阀44、清洗水控制电磁阀58和涂料阀控制电磁阀59集成安装在一个托架上，并与Y轴运动滑块63连接；所述的束流装置13通过固定底板25安装在Z轴的下端，由固定在喷嘴固定座23上的涂料喷嘴21，调节板26，安装在调节板26上的束流板32，安装在所述束流板32上的引流孔33以及负压孔34构成，所述的负压孔34通过残料回收管路与所述的涂料回收桶56连通。喷涂管路系统的各个部件之间采用耐高温的软管连接，涂料抽取泵55可以采用气动隔膜泵，它与相应的调压阀54、涂料抽取泵控制电磁阀53构成涂料回路，用于涂料的输送、循环和回收。涂料桶52用于存储涂料，在涂料桶内设有搅拌器用于将桶内的涂料进行均匀搅拌，以防止涂料的沉淀和凝结。清水管路57连通自来水管作为清洗水，经手动阀49及相应的水过滤器48、清洗水阀控制电磁阀46、雾化气电磁阀43，构成对喷嘴21等元件的清洗回路。压缩空气，经手动球阀40分流，一路经相应电磁阀47、调压阀51，控制喷嘴21的涂料雾化，一路经相应的涂料抽取泵控制电磁阀53、调压阀54，控制涂料抽取泵55和涂料的回收，一路经调压阀42，控制涂料循环的压力大小。

所述的束流装置，由自动喷嘴所喷出的雾化涂料，其流束中心经束流装置的引流孔喷出，同时，多余的涂料，经束流装置的负压孔和气动隔膜泵回收到涂料回收桶内。

本发明的工作过程为：

1、系统待命状态：     压缩空气，经手动球阀40、调压阀51，给涂料循环泵50提供动力，涂料循环泵50连续往复运动，将涂料经涂料管路59、涂料桶52，进行循环流动、过滤，同时，每隔特定的时间，计算机系统，会通过伺服控制卡36发出控制信号，启动清洗水阀控制电磁阀46、雾化气电磁阀43，使得清洗水路，经手动阀49、水过滤器48、清洗水阀44、共用管路60，对喷嘴21，进行清洗；以保持喷嘴的清洁和畅通。

2、手动标识状态：

当待标识钢板到达喷印位置后，操作人员，将所需喷印的内容，通过计算机键盘，分别输入到软件界面上的各文本框当中，输入完成后，点击软件界面上的“打印开始”模拟按钮，自动标识装置会自动到达设定的起始位置，三维坐标机器人根据由计算机软件生成的标识轨迹，开始运行，而喷涂机构，则会根据计算机所发出的对雾化气电磁阀43、涂料阀控制电磁阀47的信号，控制涂料阀45的开启和关闭，以形成所标识的字符或图案，并实现对钢板的表面的自动喷印，直至完成后回到初始位置，在每次标识作业完成后，计算机系统将自动完成对各喷涂元件的清洗，并等待下一次的喷印数据和指令。

3、自动标识状态：

当系统设为自动工况时，当钢板进入标识区域，安装在钢板运行线路上的位置检测装置，会产生相应的动作信号，自动噴标机的计算机软件系统，会根据检测逻辑来自动判断这块钢板是否已到达指定待标识位置，一旦钢板到达特定的标识位置，计算机系统将发出与钢板输送装置进行联锁的控制信号，使钢板停止运行，经设定的时间延迟，计算机系统通过网络自动获取应用企业的待标识数据，并进行自动喷印标识。     标识完成后，噴标机的计算机系统自动解除与钢板输送装置的联锁信号，并存储被标识钢板的标识数据，同时在计算机屏幕上显示标识完成提示，以便于钢板自动或人工输送到下一个生产工序。     整个标识作业过程，自动流水进行，无需人工干预。

Claims (7)

1.一种钢板在线自动喷标机，包括基础机架、三维运动定位机构、喷涂管路系统、安装于三维运动定位机构的定位端的束流装置（13），其特征在于：所述的的三维运动定位机构包括X轴、Y轴、Z轴，所述的X轴、Y轴、Z轴相互叠加连接，其中X轴与基础机架固定，Y轴固定在X轴的直线模组上与X轴为交叉连接， Z轴固定在Y轴的直线模组上与Y轴为交叉连接；所述的束流装置（13）是固定于Z轴的下端；在X轴的直线模组、Y轴的直线模组和Z轴的直线模组分别安装有各自的伺服电机和同轴减速机。

2.根据权利要求1所述的钢板在线自动喷标机，其特征在于：所述的束流装置（13）位于涂料喷嘴（21）下方，具有带下凹的束流板（32），在束流板（32）下凹处与涂料喷嘴（21）相对处开有引流管（33），束流板（32）下凹处开有负压连接孔，所述的负压连接孔连接到喷涂管路系统中的负压产生装置，对处于束流板（32）下凹处的多余涂料施加负压进行回收。

3.根据权利要求2所述的钢板在线自动喷标机，其特征在于：在引流管（33）的出口处设置有负压腔，所述的负压腔与引流管（33）的出口相对处有负压孔（34）；所述的负压孔（34）连接到喷涂管路系统中的负压产生装置，对引流管（33）出口端多余涂料施加负压进行回收。

4.根据权利要求3所述的钢板在线自动喷标机，其特征在于：所述束流装置（13）的负压腔由束流板（32）下表面的凹孔与盖在凹孔表面的孔板（30）相连形成负压腔。

5.根据权利要求4所述的钢板在线自动喷标机，其特征在于：所述涂料喷嘴（21）的流束中心线与引流管（33）的中心线相重合。

6.根据权利要求1所述的钢板在线自动喷标机，其特征在于：所述的基础机架为立式框架结构，所述的三维运动定位机构的X轴是固定在基础框架上， Z轴位于基础框架外侧。

7.一种对权利要求1所述的钢板在线自动喷标机进行喷涂的喷涂管路系统，其特征在于所述的喷涂管路系统包括：

（1）、涂料阀（45），所述的涂料阀（45）与涂料桶（52）连通，其涂料输出端连通涂料喷嘴（21），用于向涂料喷嘴（21）提供涂料；

（2）、清洗水阀（44），所述的清洗水阀（44）与清水管路连通，其清洗水出口端连通涂料喷嘴（21），用于向涂料喷嘴（21）提供清洗水；

（3）、涂料抽取泵（55），所述的涂料抽取泵（55）的抽取端连通束流装置（13），利用负压对多余的涂料进行抽取回收。