本發(fā)明涉及金屬管型材表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在金屬管型材表面處理線中，根據(jù)處理制程要求將金屬物料放入各種處理槽內(nèi)進行化學(xué)處理。在一定的化學(xué)處理工序如酸洗完成后，常常需要用水對物料表面進行沖洗，以除去固態(tài)的殘留物，否則將對后繼工序的質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響。物料的內(nèi)腔的潔凈程度為管型材質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

管型材有通管和盲管之分，并有各種口徑及堆放方式，其內(nèi)腔沖洗方式也不相同。內(nèi)腔沖洗裝置必須能根據(jù)處理線的工藝需要選定滿足某種沖洗方式的設(shè)計，或者具備智能化識別和控制功能根據(jù)管材信息靈活調(diào)整沖洗方式，以滿足工業(yè)化大批量生產(chǎn)的效率需求。

目前通行的內(nèi)腔沖洗方式僅為人工沖洗，需人工通過操作噴水沖洗槍對準物料內(nèi)腔逐根沖洗，存在工作環(huán)境惡劣、勞動強度大的問題，而且表面質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性存在嚴重隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提出一種自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置及控制系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置，采用全封閉防水耐腐蝕的沖洗車，并通過車輪在兩根平行敷設(shè)的齒條上行走，以調(diào)整噴頭與物料端口的距離；同時噴頭組件可采用多個噴嘴，可用于沖洗時噴頭旋轉(zhuǎn)以強化沖洗效果，并由兩臺伺服電動機驅(qū)動，作上下左右二維運動。

本發(fā)明還提供了一種自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置控制系統(tǒng)，通過計算機和PLC控制器與各連接模塊之間通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳送信息，為機電一體設(shè)備，實現(xiàn)了該自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置的全自動化沖洗。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明第一個方面是提供一種自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置，其包括：

沖洗車；

噴頭組件，其位于所述沖洗車前端，并通過軟管與高壓清洗源連接用于對所述管型材的內(nèi)腔進行沖洗；和

移行組件，其固定設(shè)置于所述沖洗車上，與所述噴頭組件連接用于控制所述噴頭組件進行移動。

進一步地，所述沖洗車采用全封閉防水耐腐蝕外殼，其底部設(shè)有車輪。

進一步地，所述沖洗車前端設(shè)有防水活動面板，所述噴頭組件安裝于所述防水活動面板上。

進一步地，所述噴頭組件包括噴頭、旋轉(zhuǎn)異步電動機，所述旋轉(zhuǎn)異步電動機通過支座與所述移行組件連接，所述旋轉(zhuǎn)異步電動機與噴頭連接用于控制噴頭進行旋轉(zhuǎn)。

進一步地，所述移行組件由分別配設(shè)有伺服電機的水平絲桿和垂直絲桿組成，其用于控制所述噴頭組件在豎直面上移動。

進一步地，還包括設(shè)置于所述沖洗車前端的超聲波傳感器，所述超聲波傳感器用于探測所述沖洗車與所述管型材的間距。

進一步地，還包括設(shè)置于所述沖洗車前端上方位置的光學(xué)攝像頭，所述光學(xué)攝像頭與控制系統(tǒng)遠程連接用于遠程實時監(jiān)測所述管型材的形狀及其內(nèi)腔的沖洗情況。

本發(fā)明的第二個方面是提供一種上述自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置的控制系統(tǒng)，包括計算機，與計算機連接的PLC控制器，以及與所述PLC控制器并聯(lián)設(shè)置的行走驅(qū)動模塊、噴頭移行驅(qū)動模塊、噴頭旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊、行走編碼器模塊和超聲波傳感器模塊；其中，

計算機，用于控制所述PLC控制器、行走驅(qū)動模塊、噴頭移行驅(qū)動模塊、噴頭旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊、行走編碼器模塊和超聲波傳感器模塊工作；

PLC控制器，用于接收或處理所述行走驅(qū)動模塊、噴頭移行驅(qū)動模塊、噴頭旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊、行走編碼器模塊和超聲波傳感器模塊反饋的信號或數(shù)據(jù)；

行走驅(qū)動模塊，其通過設(shè)置于所述沖洗車上的行走異步電動機經(jīng)第一變頻器與所述PLC控制器串聯(lián)，用于控制所述沖洗車移行；

噴頭移行驅(qū)動模塊，其通過設(shè)置于所移行組件上伺服電機經(jīng)伺服控制器與所述PLC控制器串聯(lián)，用于控制所述噴頭組件進行移動；

噴頭旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊其通過設(shè)置于所述噴頭組件上的旋轉(zhuǎn)異步電動機經(jīng)第二變頻器與所述PLC控制器串聯(lián)，用于控制噴頭旋轉(zhuǎn)；

行走編碼器模塊，用于對所述沖洗車的行走位置進行檢測，并傳送到所述PLC控制器控制沖洗車的位置。

進一步地，所述噴頭移行驅(qū)動模塊由水平移行模塊和垂直移行模塊組成，分別用于控制所述噴頭組件進行上下或左右移動。

進一步地，該控制系統(tǒng)還包括光學(xué)攝像頭模塊，所述光學(xué)攝像頭模塊與所述計算機連接用于實時監(jiān)測所述管型材的形狀及其內(nèi)腔的沖洗情況。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

本發(fā)明的自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置為機電一體化裝置，可根據(jù)管材的信息實現(xiàn)智能化識別和控制功能靈活調(diào)整沖洗方式，適用于不同型式、不同口徑管型材內(nèi)腔的沖洗，適用范圍廣，滿足了工業(yè)化大批量生產(chǎn)的效率需求；解決了現(xiàn)有人工逐根沖洗方式所存在的工作環(huán)境惡劣、勞動強度大以及表面質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性存在嚴重隱患的問題；本發(fā)明裝置以較低的設(shè)備投資成本，實現(xiàn)了高效和可靠的全自動金屬管型材表面處理，有效提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性；同時采用相應(yīng)的控制系統(tǒng)使得該沖洗裝置操作方便，節(jié)省了人力成本，實現(xiàn)了智能化控制和生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置的控制系統(tǒng)的電氣控制示意圖；

圖3為本發(fā)明一種自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置的噴頭運行軌跡示意圖；

其中，1-管料，2-管料支架，3-沖洗車，4-車輪，5-軌道，6-垂直絲桿，7-水平絲桿，8-噴頭，9-旋轉(zhuǎn)異步電動機，10-防水活動面板，11-軟管，12-清洗源，13-超聲波傳感器，14-光學(xué)攝像頭。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明進行詳細和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實施例并不限制本發(fā)明范圍。

實施例1 如圖1所示，本實施例提供一種自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置，其包括：沖洗車3；位于沖洗車3前端的噴頭組件，該噴頭組件通過軟管11與高壓清洗源12連接用于對管型材堆積形成的管料1的內(nèi)腔進行沖洗；和固定設(shè)置于沖洗車3上的移行組件，其用于控制噴頭組件進行移動沖洗。軟管采用柔性水管或柔性鋼管；清洗源根據(jù)實際清洗需要選擇水或其他化學(xué)清洗液。

該沖洗車3采用全封閉防水耐腐蝕外殼制成，其底部設(shè)有車輪4。該沖洗車在兩根平行鋪設(shè)的軌道5上行走，以調(diào)整噴頭組件的噴頭與置放于管料支架2上的料管1待沖洗端口的距離。沖洗車3前端設(shè)有防水活動面板10，噴頭組件安裝于防水活動面板10上。

該裝置中的噴頭組件包括噴頭8和旋轉(zhuǎn)異步電動機9，旋轉(zhuǎn)異步電動機9通過支座與移行組件連接，該旋轉(zhuǎn)異步電動機9與噴頭8連接用于控制噴頭8進行旋轉(zhuǎn)沖洗。優(yōu)選地，該噴頭8上設(shè)置有多個噴嘴，沖洗時由旋轉(zhuǎn)異步電動機9控制噴頭8旋轉(zhuǎn)以強化沖洗效果。移行組件由分別安裝有伺服電機的水平絲桿7和垂直絲桿6組成，其用于控制噴頭組件上的噴頭在豎直面上移動。優(yōu)選地，水平絲桿7和垂直絲桿6采用滑動絲桿或滾珠絲桿；更優(yōu)選地，該移行組件采用三維移動平臺。

實施例2 如圖1所示，本實施例提供一種自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置，其包括：沖洗車3；位于沖洗車3前端的噴頭組件，該噴頭組件通過軟管11與高壓清洗源12連接用于對管型材堆積形成的管料1的內(nèi)腔進行沖洗；和固定設(shè)置于沖洗車3上的移行組件，其用于控制噴頭組件進行移動沖洗。軟管采用柔性水管或柔性鋼管；清洗源根據(jù)實際清洗需要選擇水或其他化學(xué)清洗液。

與上述實施例1不同的是，該沖洗裝置還包括設(shè)置于沖洗車3前端的超聲波傳感器13，超聲波傳感器13用于探測沖洗車3與管型材料管1之間的間距。此外，還包括設(shè)置于沖洗車3前端上方位置的光學(xué)攝像頭14，該光學(xué)攝像頭14上安裝有照明裝置和雨刮，光學(xué)攝像頭14與控制系統(tǒng)遠程連接用于遠程實時監(jiān)測管型材的形狀及其內(nèi)腔的沖洗情況，可以在計算機上實現(xiàn)遠程人工觀察沖洗情況。如生產(chǎn)工藝需要，光學(xué)攝像頭14亦可以用于機器視覺自動判斷料管1的形狀，或通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳送形狀信息，實現(xiàn)自動化控制。

實施例3 如圖2所示，本實施例提供一種上述自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置的控制系統(tǒng)，包括計算機，與計算機連接的PLC控制器，與PLC控制器并聯(lián)設(shè)置的行走驅(qū)動模塊、噴頭移行驅(qū)動模塊、噴頭旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊、行走編碼器模塊和超聲波傳感器模塊；其中，

計算機，用于控制PLC控制器、行走驅(qū)動模塊、噴頭移行驅(qū)動模塊、噴頭旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊、行走編碼器模塊和超聲波傳感器模塊工作；

PLC控制器，用于接收或處理行走驅(qū)動模塊、噴頭移行驅(qū)動模塊、噴頭旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊、行走編碼器模塊和超聲波傳感器模塊反饋的信號或數(shù)據(jù)；

行走驅(qū)動模塊，其通過設(shè)置于沖洗車上的行走異步電動機經(jīng)第一變頻器與PLC控制器串聯(lián)，用于控制沖洗車移行；

噴頭移行驅(qū)動模塊，由兩組滑動絲桿和伺服，其通過設(shè)置于所移行組件上伺服電機經(jīng)伺服控制器與PLC控制器串聯(lián)，用于控制噴頭組件進行移動；

噴頭旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊，其通過設(shè)置于噴頭組件上的旋轉(zhuǎn)異步電動機經(jīng)第二變頻器與PLC控制器串聯(lián)，用于控制噴頭旋轉(zhuǎn)；

行走編碼器模塊，用于對所述沖洗車的行走位置進行檢測，并傳送到所述PLC控制器控制沖洗車的位置。

本實施例的控制系統(tǒng)，通過計算機和PLC控制器遠程控制行走驅(qū)動模塊、噴頭移行驅(qū)動模塊、噴頭旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊、行走編碼器模塊和超聲波傳感器模塊工作，以實現(xiàn)該沖洗裝置中沖洗車3在軌道5上行走靠近管料1，以及通過噴頭移行驅(qū)動模塊控制移行組件上的垂直絲桿或水平絲桿帶動噴頭組件上的噴頭移動調(diào)整沖洗的位置。該控制系統(tǒng)各連接模塊之間通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳送信息，為機電一體設(shè)備，實現(xiàn)全自動化沖洗。

優(yōu)選地，該噴頭移行驅(qū)動模塊由水平移行模塊和垂直移行模塊組成，分別用于控制噴頭組件進行上下或左右移動。水平移行模塊由水平伺服電機和水平伺服控制器組成，用于控制水平絲桿移行；垂直移行模塊由垂直伺服電機和垂直伺服控制器組成，用于控制垂直絲桿移行。從而控制噴頭組件在豎直面上移行，即噴頭的運行軌跡，同時通過噴頭旋轉(zhuǎn)驅(qū)動模塊控制旋轉(zhuǎn)異步電動機進一步噴頭旋轉(zhuǎn)以強化沖洗效果噴頭8旋轉(zhuǎn)，如圖3中3a、3b和3c所示，為噴頭8的三種運行軌跡，并可根據(jù)不同的管料形狀，噴頭運行軌跡通過軟件做相應(yīng)調(diào)整以確保最佳沖洗效果。

作為本實施例的一個優(yōu)選，該控制系統(tǒng)還包括光學(xué)攝像頭模塊，該光學(xué)攝像頭模塊與計算機連接用于實時監(jiān)測管型材的形狀及其內(nèi)腔的沖洗情況?？梢栽谟嬎銠C上實現(xiàn)遠程人工觀察沖洗情況。如生產(chǎn)工藝需要，攝像頭亦可以用于機器視覺自動判斷物料形狀，或通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳送形狀信息。

實施例4 如圖1-3所示，本實施例提供了自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置和其控制系統(tǒng)，沖洗車3采用全封閉防水耐腐蝕外殼，該裝置在兩根平行敷設(shè)的軌道5上行走，以調(diào)整噴頭8與置放于料管支架2上的料管1端口的距離。噴頭8可設(shè)上有多個噴嘴，沖洗時噴頭8旋轉(zhuǎn)以強化沖洗效果。噴頭組件安裝在移行組件(垂直絲桿7和水平絲桿6)由兩臺伺服電動機驅(qū)動，可以做上下左右二維運動，即在豎直面上做二維運行。

優(yōu)選地，可在該沖洗裝置前方安裝有超聲波傳感器13，用于探測沖洗車3與管料1的距離。還可在該沖洗裝置前上方安裝有帶照明和雨刮的光學(xué)攝像頭14，以在計算機上實現(xiàn)遠程人工觀察沖洗情況，如生產(chǎn)工藝需要，光學(xué)攝像頭14亦可以用于機器視覺自動判斷管料1的形狀，或通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳送形狀信息。

該自動管型材內(nèi)腔沖洗裝置的工作原理如下：結(jié)合圖1和2，安裝在沖洗車3平臺上的行走電動機被第一變頻器驅(qū)動，即行走驅(qū)動模塊；行走電動機通過齒輪箱帶動車輪4旋轉(zhuǎn)使其在軌道5上行走。行走編碼器模塊向PLC控制器反饋沖洗車3的行走位置；超聲波傳感器模塊檢測沖洗車3與管料1的距離，并將數(shù)據(jù)傳送給PLC控制器。在實際生應(yīng)用過程中，在沖洗車3與管料1的間距為10-40厘米(可人工設(shè)置)時，沖洗車3停止。

計算機根據(jù)管料1的形狀向PLC控制器發(fā)送噴頭8的運行軌跡坐標數(shù)據(jù)，噴頭組件在水平絲桿6和垂直絲桿7的帶動下從原點出發(fā)，PLC控制器通過噴頭移行驅(qū)動模塊控制水平伺服控制器和垂直伺服控制使噴頭組件上的噴頭8精確地沿著預(yù)設(shè)軌跡運行，如圖3所示。

安裝在移行組件上的帶有支座上的旋轉(zhuǎn)異步電機帶動噴頭8旋轉(zhuǎn)。光學(xué)攝像頭14打開，將實時圖像通過網(wǎng)絡(luò)傳送至計算機。沖洗任務(wù)完成后，噴頭組件自動返回原點，同時沖洗車3也行駛至原點。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。