CN105711254B - 一种钢管喷码装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及喷码设备，具体地说是一种钢管喷码装置及其控制方法，装置中的水平运动滚珠丝杠转动安装在支撑板上，与水平运动伺服电机相连，水平运动底板通过螺母与水平运动滚珠丝杠相连；垂直运动伺服电机通过电机支架安装在水平运动底板上，输出端连接有垂直运动滚珠丝杠，喷漆枪及喷码枪分别位于垂直运动滚珠丝杠的两侧，并分别通过螺母套与垂直运动滚珠丝杠相啮合，两螺母套的运动方向相反；方法为：水平、垂直运动伺服电机分别与主控制部件电连接，实现水平及垂直方向的位置移动；与喷漆枪连接的管路上设置了电磁阀，喷码枪通过管路与喷码机相连，电磁阀及喷码机与主控制部件电连接，进行喷漆或喷码。本发明结构简单，方法操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及喷码设备，具体地说是一种钢管喷码装置及其控制方法。
背景技术
流体输送的钢管在生产和生活上有着广泛的应用。钢管的生产要经过一系列的工序，这些生产工序中包括加工和检验工序，为了实现钢管生产和使用过程的可追朔性，需要在钢管上做永久标识。目前传统的标识方式还是采用人工在钢管本体上涂写、喷印的方式进行标识。这种传统的方式效率低、一致性差、易磨损，且对工人的身体健康有损害。在工业生产自动化程度不断提升的情况下，这种落后的标识方式不再适应生产的需要，需要一种自动的钢管标识方式。
发明内容
针对人工在钢管上涂写、喷印存在的上述不足之处，本发明的目的在于提供一种钢管喷码装置及其控制方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的喷码装置包括水平运动伺服电机、支撑板、水平运动底板、水平运动滚珠丝杠、喷漆枪、喷码枪、垂直运动滚珠丝杠、电机支架、垂直运动伺服电机、螺母及螺母套，其中水平运动滚珠丝杠转动安装在支撑板上，且与安装在所述支撑板上的水平运动伺服电机相连，由该水平运动伺服电机驱动旋转，所述水平运动底板通过螺母与水平运动滚珠丝杠相连，通过所述螺母与水平运动滚珠丝杠之间的转动副实现沿水平运动滚珠丝杠轴向移动；所述垂直运动伺服电机通过电机支架安装在水平运动底板上，该垂直运动伺服电机的输出端连接有垂直运动滚珠丝杠，所述喷漆枪及喷码枪分别位于垂直运动滚珠丝杠的两侧，并分别通过所述螺母套与所述垂直运动滚珠丝杠相啮合，所述喷漆枪及喷码枪连接的两螺母套的运动方向相反；所述喷漆枪及喷码枪通过垂直运动伺服电机的驱动沿垂直方向反向运动，并随所述水平运动底板通过水平运动伺服电机的驱动沿水平方向运动。
其中：所述支撑板上安装有将所述喷码装置整体固定在钢管外表面上的电磁铁；所述电机支架通过肋板支架安装在水平运动底板上，所述垂直运动滚珠丝杠的两侧分别设有安装在电机支架上的导杆，所述喷漆枪及喷码枪连接的两螺母套分别套设在两侧的所述导杆，通过所述垂直运动伺服电机的驱动沿导杆往复运动；所述喷漆枪通过喷漆枪固定架与其中一个螺母套相连，所述喷码枪通过喷码枪固定架与另一个螺母套相连；所述水平运动底板两端的下方分别设有安装在所述支撑板上的导轨，所述水平运动底板两端的下表面分别设有套在导轨上的导轨连接件，所述水平运动底板通过水平运动伺服电机的驱动沿所述导轨往复运动。
本发明钢管喷码装置的控制方法为：
所述水平运动伺服电机及垂直运动伺服电机分别与主控制部件电连接，由该主控制部件控制工作，实现所述喷码装置的水平方向及垂直方向的位置移动，并通过水平运动伺服电机及垂直运动伺服电机上配置的绝对位置编码器，实现伺服的位置控制；与所述喷漆枪连接的管路上设置了电磁阀，所述喷码枪通过管路与喷码机相连，所述电磁阀及喷码机与所述主控制部件电连接，由该主控制部件控制开关，进行喷漆或喷码。
具体步骤为：
开始，启动自检程序，参数、机构初始化；
由人工操作通过助力机械臂将所述喷码装置放置到钢管的设定位置；
由外部信号判断是否开始执行喷码操作，外部信号为由操作人员给出的使能信号；如执行喷码，则开始执行喷码动作；
所述支撑板上安装有电磁铁，首先对该电磁铁通电，将整套喷码装置固定在钢管的外表面上；
主控制部件控制水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机将水平运动底板及与其固定的部件移动到喷漆起始位置处；
主控制部件控制垂直伺服驱动器驱动垂直运动伺服电机将喷漆枪移动到喷漆枪喷漆位置处；
由所述主控制部件控制电磁阀打开进行喷漆，同时通过水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机驱动水平运动底板向喷漆结束位置进行移动；当到达喷漆结束位置时，由所述主控制部件控制电磁阀停止喷漆操作，并通过水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机使水平运动底板停止移动；
主控制部件控制水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机将水平运动底板及与其固定的部件移动到喷码起始位置处；
主控制部件控制垂直伺服驱动器驱动垂直运动伺服电机将喷码枪移动到喷码枪喷码位置处，同时喷漆枪也被抬起；
由所述主控制部件控制喷码机进行喷码，同时通过水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机驱动水平运动底板向喷码结束位置进行移动；当到达喷码结束位置时，通过水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机使水平运动底板停止移动；
所述电磁铁失电，整套喷码装置由操作人员借助助力机械臂取下放置到安全位置；
等待下一次执行喷漆喷码操作。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明喷码装置结构新颖，包括水平运动机构、升降机构，喷漆喷码机构，过程简单，衔接可靠。
2.由于采用简单的电、气、液配合，整个喷码过程可控制在30秒以内，实现了快速可靠的喷码。
3.本发明除机械结构外，还包括完善的电气控制程序，保证整个喷漆喷码过程可靠高效。
附图说明
图1为本发明的结构主视图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的右视图；
图4为本发明控制方法的程序流程图；
其中：1为水平运动伺服电机，2为支撑板，3为电磁铁，4为导轨，5为水平运动底板，6为水平运动滚珠丝杠，7为喷漆枪，8为喷码枪，9为导轨连接件，10为垂直运动滚珠丝杠，11为电机支架，12为垂直运动伺服电机，13为肋板支架，14为螺母，15为喷漆枪固定架，16为喷码枪固定架，17为螺母套，18为导杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～3所示，本发明的喷码装置包括水平运动伺服电机1、支撑板2、电磁铁3、导轨4、水平运动底板5、水平运动滚珠丝杠6、喷漆枪7、喷码枪8、导轨连接件9、垂直运动滚珠丝杠10、电机支架11、垂直运动伺服电机12、肋板支架13、螺母14、喷漆枪固定架15、喷码枪固定架16、螺母套17及导杆18，其中水平运动滚珠丝杠6的两端通过轴承转动安装在两个相平行的支撑板2上，任一端与固接在该端支撑板2上的水平运动伺服电机1通过联轴器相连，由该水平运动伺服电机1驱动旋转。在两个支撑板2的下端各设有两个(共计四个)电磁铁3，当电磁铁3通电时，可将喷码装置整体固定在钢管上。水平运动底板5通过“T”形的螺母14与水平运动滚珠丝杠6相连，并通过螺母14与水平运动滚珠丝杠6之间的转动副实现沿水平运动滚珠丝杠6轴向移动。在水平运动底板5两端的下方各设有一根圆柱形的导轨4，两根导轨4相平行、且共面，分别位于水平运动滚珠丝杠6的两侧，每根导轨4的两端均固接在两支撑板2上。水平运动底板5两端的下表面分别设有套在导轨4上的导轨连接件9，水平运动底板5通过水平运动伺服电机1的驱动沿导轨4往复运动。
垂直运动滚珠丝杠10的两端分别转动安装在电机支架11上，垂直运动滚珠丝杠10的上端与固定在电机支架11上的垂直运动伺服电机12相连，由该垂直运动伺服电机12驱动旋转。电机支架11固定在肋板支架13上，肋板支架13固定在水平运动底板5上。垂直运动滚珠丝杠10的两侧分别设有固定在电机支架11上的半圆形导杆18。用于喷白色底漆的喷漆枪7和用于喷印条形码的喷码枪8分别位于垂直运动滚珠丝杠10的两侧，喷漆枪7固定在喷漆枪固定架15上，喷码枪8固定在喷码枪固定架16上，喷漆枪固定架15和喷码枪固定架16固定在两个螺母套17上，两个螺母套17分别套在一个导杆18上，并分别与垂直运动滚珠丝杠10相啮合，且运动方向反向。喷漆枪7及喷码枪8通过垂直运动伺服电机12的驱动沿垂直方向反向运动，并随水平运动底板5通过水平运动伺服电机1的驱动沿水平方向运动。
本发明喷码装置的控制方法为：
本发明的喷码装置可以手动控制，也可以通过控制装置实现自动控制。本实施例以自动控制为例：
为了实现喷漆喷码的自动控制，还需要以下控制装置：
用于钢管喷码装置空间移动的助力机械臂；用于控制伺服电机的伺服驱动器；用于控制喷漆操作的电磁阀及操作喷码操作的喷码机。
本实施例采用西门子PLC-300控制器做主控制部件，配套两台伺服驱动器用以驱动水平运动伺服电机1和垂直运动伺服电机12。水平运动伺服电机1和垂直运动伺服电机12都配有绝对位置编码器，用于实现伺服的位置控制。用于控制喷漆操作的电磁阀及操作喷码操作的喷码机。
本实施例以在大口径(直径为1米)钢管上喷条形码为例。
如图4所示，本发明钢管喷码装置的控制方法步骤如下：
开始，启动自检程序，参数、机构初始化；参数包括：喷漆起始位置0mm、喷漆结束位置200mm、喷码起始位置180mm，喷码结束位置0mm、喷漆枪喷漆位置50mm,喷码枪喷码位置0mm，喷漆速度50mm/s，喷码速度100mm/s；
由人工操作通过助力机械臂将喷码装置放置到钢管的合适的设定位置；
由外部信号判断是否开始执行喷码操作，外部信号为由操作人员给出的使能信号；如执行喷码，则开始执行喷码的一系列动作；
首先对电磁铁3通电，将整套喷码装置固定在钢管的外表面上；
主控制部件控制水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机1将水平运动底板5及与其固定的部件移动到喷漆起始位置0mm处；
主控制部件控制垂直伺服驱动器驱动垂直运动伺服电机12将喷漆枪7移动到喷漆枪喷漆位置50mm处；
由主控制部件控制喷漆电磁阀打开进行喷漆，同时水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机1以喷漆速度50mm/s的速度驱动水平运动底板5向喷漆结束位置进行移动。当到达喷漆结束位置200mm的位置时，由主控制部件控制喷漆电磁阀停止喷漆操作，并由水平伺服驱动器控制水平运动伺服电机1使水平运动底板5停止移动；
由主控制部件控制水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机1将水平运动底板5及与其固定部件移动到喷码起始位置180mm处；
主控制部件控制垂直伺服驱动器驱动垂直运动伺服电机12将喷码枪8移动到喷码枪喷码位置0mm处，同时喷漆枪也被抬起；
由主控制部件控制喷码机进行喷码，同时水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机1以喷码速度100mm/s的速度驱动水平运动底板5向喷码结束位置进行移动。当到达喷码结束位置200mm的位置时，由水平伺服驱动器控制水平运动伺服电机1使水平运动底板5停止移动；
电磁铁3失电，整套喷码装置由操作人员借助助力机械臂取下放置到安全位置；
等待下一次执行喷漆喷码操作。
Claims (4)
1.一种钢管喷码装置，其特征在于：包括水平运动伺服电机(1)、支撑板(2)、水平运动底板(5)、水平运动滚珠丝杠(6)、喷漆枪(7)、喷码枪(8)、垂直运动滚珠丝杠(10)、电机支架(11)、垂直运动伺服电机(12)、螺母(14)及螺母套(17)，其中水平运动滚珠丝杠(6)转动安装在支撑板(2)上，且与安装在所述支撑板(2)上的水平运动伺服电机(1)相连，由该水平运动伺服电机(1)驱动旋转，所述水平运动底板(5)通过螺母(14)与水平运动滚珠丝杠(6)相连，通过所述螺母(14)与水平运动滚珠丝杠(6)之间的转动副实现沿水平运动滚珠丝杠(6)轴向移动；所述垂直运动伺服电机(12)通过电机支架(11)安装在水平运动底板(5)上，该垂直运动伺服电机(12)的输出端连接有垂直运动滚珠丝杠(10)，所述喷漆枪(7)及喷码枪(8)分别位于垂直运动滚珠丝杠(10)的两侧，并分别通过所述螺母套(17)与所述垂直运动滚珠丝杠(10)相啮合，所述喷漆枪(7)及喷码枪(8)连接的两螺母套(17)的运动方向相反；所述喷漆枪(7)及喷码枪(8)通过垂直运动伺服电机(12)的驱动沿垂直方向反向运动，并随所述水平运动底板(5)通过水平运动伺服电机(1)的驱动沿水平方向运动；
所述支撑板(2)上安装有将所述喷码装置整体固定在钢管外表面上的电磁铁(3)；
所述电机支架(11)通过肋板支架(13)安装在水平运动底板(5)上，所述垂直运动滚珠丝杠(10)的两侧分别设有安装在电机支架(11)上的导杆(18)，所述喷漆枪(7)及喷码枪(8)连接的两螺母套(17)分别套设在两侧的所述导杆(18)上，通过所述垂直运动伺服电机(12)的驱动沿导杆(18)往复运动；
所述水平运动伺服电机(1)及垂直运动伺服电机(12)分别与主控制部件电连接，由该主控制部件控制工作，实现所述喷码装置的水平方向及垂直方向的位置移动，并通过水平运动伺服电机(1)及垂直运动伺服电机(12)上配置的绝对位置编码器，实现伺服的位置控制；与所述喷漆枪(7)连接的管路上设置了电磁阀，所述喷码枪(8)通过管路与喷码机相连，所述电磁阀及喷码机与所述主控制部件电连接，由该主控制部件控制开关，进行喷漆或喷码。
2.按权利要求1所述的钢管喷码装置，其特征在于：所述喷漆枪(7)通过喷漆枪固定架(15)与其中一个螺母套(17)相连，所述喷码枪(8)通过喷码枪固定架(16)与另一个螺母套(17)相连。
3.按权利要求1所述的钢管喷码装置，其特征在于：所述水平运动底板(5)两端的下方分别设有安装在所述支撑板(2)上的导轨(4)，所述水平运动底板(5)两端的下表面分别设有套在导轨(4)上的导轨连接件(9)，所述水平运动底板(5)通过水平运动伺服电机(1)的驱动沿所述导轨(4)往复运动。
4.按权利要求1所述的钢管喷码装置的控制方法，其特征在于：具体步骤为：
开始，启动自检程序，参数、机构初始化；
由人工操作通过助力机械臂将所述喷码装置放置到钢管的设定位置；
由外部信号判断是否开始执行喷码操作，外部信号为由操作人员给出的使能信号；如执行喷码，则开始执行喷码动作；
所述支撑板(2)上安装有电磁铁(3)，首先对该电磁铁(3)通电，将整套喷码装置固定在钢管的外表面上；
主控制部件控制水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机(1)将水平运动底板(5)及与其固定的部件移动到喷漆起始位置处；
主控制部件控制垂直伺服驱动器驱动垂直运动伺服电机(12)将喷漆枪(7)移动到喷漆枪喷漆位置处；
由所述主控制部件控制电磁阀打开进行喷漆，同时通过水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机(1)驱动水平运动底板(5)向喷漆结束位置进行移动；当到达喷漆结束位置时，由所述主控制部件控制电磁阀停止喷漆操作，并通过水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机(1)使水平运动底板(5)停止移动；
主控制部件控制水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机(1)将水平运动底板(5)及与其固定的部件移动到喷码起始位置处；
主控制部件控制垂直伺服驱动器驱动垂直运动伺服电机(12)将喷码枪(8)移动到喷码枪喷码位置处，同时喷漆枪(7)也被抬起；
由所述主控制部件控制喷码机进行喷码，同时通过水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机(1)驱动水平运动底板(5)向喷码结束位置进行移动；当到达喷码结束位置时，通过水平伺服驱动器驱动水平运动伺服电机(1)使水平运动底板(5)停止移动；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170825 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |