專利名稱：一種管體內表面噴印裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及冶金噴印技術，尤其涉及一種管體內表面軸向或圓周方向噴印裝置。
背景技術：
冶金產品的在線噴印標記是冶金過程中物流管理的關鍵環(huán)節(jié)，它利用介質或外力在產品表面上標記鋼種、規(guī)格等信息，用于用戶與后道工序的識別?，F有的管內噴印標記技術一般可分成二類一類是以機器人為執(zhí)行載體的管內噴印裝置，依托機器人靈活、空間任務適應強等特點可完成管內軸向與圓周方向的標記任務；另一類為結合需求設計的專用設備，該類裝置適應性差，針對性強，但無法適應噴印作業(yè)任務的變更或拓展。
現有的管內噴印裝置有如下三種1.美國專利US5119109，提出了一種安裝在管內或其它曲面內的點陣涂料或墨水噴印頭，該噴印頭通過傳動機構移動，在沿著軸線移動過程中噴印字符點陣。噴印機構與鋼管的外表面接觸測距導引從當前位置噴印到下一個字符。傳動機構在作業(yè)過程中攜帶噴印頭完成噴印作業(yè)，可通過鋼管回轉進行多行噴印。它通過手動調節(jié)裝置來適應鋼管規(guī)格的變化，無管內圓周方向的噴印與管外噴印的功能。該裝置的端部裝有機械式行程開關，用于避免裝置伸入管內部時噴印裝置與管端部撞擊。
2.美國專利US4682182，利用機器人執(zhí)行機構，攜帶噴頭進行鋼管管內圓周方向的噴印作業(yè)。該專利針對固定管內徑(或從上位機獲取規(guī)格尺寸)設定機器人末端路徑，通過光電傳感器確定噴印起始位置，進行管內圓周方向單行字的噴印作業(yè)。該專利無管體位置和結構尺寸的檢測裝置，且未充分利用機器人特點，進行噴印作業(yè)及其路徑規(guī)劃，導致其裝置局限性較大，靈活性與適應性差。該專利噴印頭前端設計了包括擋板和傳感器的防撞裝置，以避免裝置伸入管內部時與鋼管端部的碰撞。但該裝置沒有考慮在管體內部進行空間作業(yè)時如何避免噴印裝置與管體內表面碰撞干涉。
3.奧地利NUMTek Interstahl公司管內噴印產品，是以標準的工業(yè)機器人為執(zhí)行載體，具備管外直徑檢測與頭部防撞檢測，可執(zhí)行管內圓周方向多行噴印與管外軸線方向噴印的功能。該裝置通過噴印頭上安裝的驅動電機將噴頭在水平面上旋轉90°以實現圓周方向與軸線方向的噴印。該設備端部防撞檢測無法檢測在圓周方向上與管體內表面的碰撞；其鋼管外徑檢測器件安裝在靠近機器人末端執(zhí)行器一端，其檢測無法消除管內噴印區(qū)段誤差，易導致噴印部件與管壁干涉。
上述的管體內表面噴印的防撞技術存在的局限性主要體現在以下二點1.在管體內噴印作業(yè)中，有二種誤差對作業(yè)影響很大，一種是管徑圓度誤差，它可達±1.75％(對1000mm規(guī)格的鋼管，其直徑偏差為±17.5mm)；第二種是管體在輥道上存在水平面與垂直面兩個方向的位置偏差。這二種誤差在L長的管體上將產生累積誤差。一般涂料噴槍的有效噴印范圍在25mm～30mm之間，如果累積誤差超出或接近噴槍的有效噴印射程，將無法保證噴印質量或避免噴槍撞上管內壁。管體位置及其尺寸檢測不準確也將放大該累積誤差，在這種情況下難于確保噴印裝置安全，噴印裝置可能與內管壁碰撞，噴印效果差或噴印作業(yè)無法完成。
2.防撞措施欠缺，由于執(zhí)行管內的作業(yè)，而且機器人攜帶噴印裝置執(zhí)行的是空間作業(yè)(6個自由度，三個位置與三個姿態(tài))，僅通過端部軸向的防撞措施無法避免與管壁其它方向干涉，難于確保設備的安全。奧地利NUMTek Interstahl公司管內噴印設備是通過與管體碰撞后，機器人的過流過載來停止作業(yè)。

發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種管體內表面噴印裝置，該噴印裝置通過在噴印裝置圓周方向設置傳感器，可防止噴印裝置碰撞管體內壁，提高設備安全性。
本實用新型是這樣實現的一種管體內表面噴印裝置，包括噴印頭、支架、傳感器、攝像頭，噴印頭和攝像頭裝在支架上，在支架前端部裝有防撞傳感器和圓盤擋板，其特征是在支架上沿周向布置有數個傳感器，在管體內壁壓靠其中任意二個傳感器時，噴印裝置端面輪廓與管體內壁不干涉。
所述噴印裝置最大截面應小于最小規(guī)格管體的內徑，傳感器為五個徑向防撞傳感器，且位于同一圓周上均布，在噴印頭噴印方向有一個徑向防撞和檢測傳感器，在噴印頭的兩側面有兩個徑向防撞傳感器，在噴印頭的對面?zhèn)扔卸€徑向防撞傳感器。
所述噴印裝置的端面輪廓周長小于五個防撞傳感器最外端點構成的圓周；所述圓盤擋板直徑小于由五個防撞傳感器最外端點構成的圓的直徑。
本實用新型是通過噴印裝置圓周方向與端部的傳感器合理布置，避免噴印裝置與管體內部碰撞，這些傳感器既可防撞報警又可用于位置形狀檢測，其功能復用?？朔爽F有管體內表面噴印裝置僅僅采用端部防撞檢測，其它方向的保護則是通過碰撞沖擊引起機器人過載過流而停止作業(yè)，從而引起噴印裝置與機器人本體的損壞與作業(yè)精度喪失的缺陷。本實用新型噴印裝置通過在噴印裝置圓周方向設置傳感器，可確保在作業(yè)過程中防止噴印裝置碰撞管體內壁，提高設備安全性。



以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。
圖1為噴印裝置結構主視圖；圖2為噴印裝置結構側視圖；圖3為噴印裝置結構俯視圖；圖4為圖1中A-A向剖視示意圖；圖5為噴印裝置立體示意圖；圖6為噴印裝置在圓周方向防碰撞原理示意圖。
圖中1噴印頭，2傳感器(壓輪)，3最小管徑鋼管，4最大管徑鋼管；12支架，13光電傳感器，14面陣CCD攝像頭，15圓盤擋板，16端部檢測及防撞傳感器，21徑向檢測及防撞傳感器(輪1)，22、23、24、25徑向防撞傳感器(輪2、輪3、輪4，輪5)。
具體實施方式
一種管體內表面噴印裝置的作業(yè)空間為三維，噴印裝置與管體內表面的干涉包括二方面(1)與管體圓周方向的干涉；(2)噴印裝置端部與管體的干涉。
參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，本實用新型的一種管體內表面噴印裝置，是在與機器人末端法蘭連接的噴印裝置最大截面的圓周方向上布置數個傳感器2，在管壁3、4壓靠其中任意二個傳感器2或接受到任意二個傳感器信號時，噴印裝置端面輪廓與任意規(guī)格的管壁不干涉；在噴印裝置前端部設置端部檢測及防撞傳感器16和一個圓盤擋板15，用于保護來自軸線方向的碰撞干涉。在作業(yè)過程中，如果管體內壁與傳感器2碰撞時，噴印裝置即停止作業(yè)。
(1)與管體圓周方向的干涉參見圖6、圖5，在已知管體極限規(guī)格的最大、最小內徑4、3條件下，噴印頭1結構尺寸在滿足功能的前提下盡可能小，噴印頭1最大截面必須小于最小規(guī)格管體3的內徑。本實施例確定防撞傳感器2的數量為五個徑向防撞傳感器21、22、23、24、25，該五個徑向防撞傳感器帶有壓輪，且位于同一圓周上均布，該五個防撞傳感器21、22、23、24、25被布置在矩形支架12上構成一個圓周。在噴印頭1噴印方向有一個徑向防撞和檢測傳感器21，在噴印頭1的兩側面有兩個徑向防撞傳感器22、25，在噴印頭1的對面?zhèn)扔卸€徑向防撞傳感器23、24。噴印頭1旁還有光電傳感器13和面陣CCD據攝像頭14，用于對噴印區(qū)域進行檢測。噴印裝置的端面輪廓周長小于五個防撞傳感器21、22、23、24、25最外端點構成的圓周，使得最大直徑管體4內壁與任意兩個防撞傳感器2相接觸時，管體4內壁與噴印裝置端面不會相交，保證了管體內壁與噴印裝置碰撞之前先與防撞傳感器2接觸。
(2)噴印裝置端部與管體的干涉。
參見圖1、圖5，在軸向上的噴印裝置前端面裝有端部檢測及防撞傳感器16和圓盤擋板15，圓盤擋板15直徑小于由五個防撞傳感器21、22、23、24、25最外端點構成的圓的直徑，圓盤擋板15最大直徑Dtop確定步驟為參見圖6，1)用大管內壁直徑Dmax依次與第一防撞傳感器壓輪21、第二防撞傳感器壓輪22、第三防撞傳感器壓輪23、第四防撞傳感器壓輪24、第五防撞傳感器壓輪25中相鄰二個傳感器相切；2)用以上形成的Dmax圓弧，作內切圓，該內切圓直徑為D；3)圓盤擋板15最大直徑Dtop不大于D。
本實用新型的管體內表面噴印裝置采用在噴印裝置最大截面的圓周方向上布置五個傳感器2，在噴印裝置前端部設置防撞傳感器16和圓盤擋板15，避免噴印裝置與管體內壁碰撞，這些傳感器2既可防撞報警又可用于位置形狀檢測，可確保在作業(yè)過程中防止噴印裝置碰撞管體內壁，提高設備安全性。
本實用新型可適用于管體外表面的噴印作業(yè)，以及帶卷內外表面噴印作業(yè)。
以上借助較佳實施例描述了本實用新型的具體實施方式
，但是應該理解的是，這里具體的描述不應理解為對本實用新型的實質和范圍的限定，本領域內的普通技術人員在閱讀本說明書后對上述實施例作出的各種修改，都屬于本實用新型所保護的范圍。
權利要求1.一種管體內表面噴印裝置，包括噴印頭、支架、傳感器、攝像頭，噴印頭和攝像頭裝在支架上，在支架前端部裝有防撞傳感器和圓盤擋板，其特征是在支架上沿周向布置有數個傳感器，在管體內壁壓靠其中任意二個傳感器時，噴印裝置端面輪廓與管體內壁不干涉。
2.根據權利要求1所述的管體內表面噴印裝置，其特征是所述噴印裝置最大截面應小于最小規(guī)格管體的內徑，傳感器為五個徑向防撞傳感器，且位于同一圓周上均布，在噴印頭噴印方向有一個徑向防撞和檢測傳感器，在噴印頭的兩側面有兩個徑向防撞傳感器，在噴印頭的對面?zhèn)扔卸€徑向防撞傳感器。
3.根據權利要求1或2所述的管體內表面噴印裝置，其特征是噴印裝置的端面輪廓周長小于五個防撞傳感器最外端點構成的圓周。
4.根據權利要求1或2所述的管體內表面噴印裝置，其特征是圓盤擋板直徑小于由五個防撞傳感器最外端點構成的圓的直徑。
專利摘要本實用新型涉及冶金噴印技術，尤其涉及一種管體內表面軸向或圓周方向噴印裝置。一種管體內表面噴印裝置，包括噴印頭、支架、傳感器、攝像頭，噴印頭和攝像頭裝在支架上，在支架前端部裝有防撞傳感器和圓盤擋板，其特征是在支架上沿周向布置有數個傳感器，在管體內壁壓靠其中任意二個傳感器時，噴印裝置端面輪廓與管體內壁不干涉。本實用新型通過在噴印裝置圓周方向設置傳感器，可確保在作業(yè)過程中防止噴印裝置碰撞管體內壁，提高設備安全性。
文檔編號B25J5/00GK2897650SQ20062004061
公開日2007年5月9日 申請日期2006年3月29日 優(yōu)先權日2006年3月29日
發(fā)明者吳瑞珉, 潘勝波, 金成國, 呂常青 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司