一种钢管定位结构及其定位方法与流程

本发明涉及钢管定位，具体涉及一种钢管定位结构及其定位方法。

背景技术：

1、钢管厂的制管生产线上，钢管从钢板原材料开始，到最后制造一根合格的钢管，需要经过多个工序。一个设备完成一道工序，钢管从一个设备到下一个设备，通过输送辊道输送及横移车转运，完成钢管在生产线上的流动。对应于某特定的设备，钢管来到该设备或者该工序的辊道入口后停止，等待横移车将钢管送到设备加工位置。横移车将钢管送到设备规定位置。等到该道工序加工完成，横移车再将钢管送往出口辊道。出口辊道转动，将钢管按照工艺流向，将钢管送往下道工序位置。因此，对于制管生产线，输送钢管有辊道的纵向输送和横移车的横向输送，两者互为承接。

2、横移车上液压托架将钢管托起，横移车前进，将钢管送往约定位置。横移车车体大致为3.1米×1.84米，钢管长度一般8米-15米。所以，横移车托起钢管之后，要求横移车两侧托架上的钢管，突出于托架之外的钢管长度不允许相差太多，否则偏重太多，使得横移车两侧的液压缸承重不均，造成两侧液压缸升起高度不同，而致托起的钢管倾斜甚至造成脱落。

3、因此，钢管在输送辊道上的停止位置需要与横移车的沟道中心线对准，对准后的钢管两端与横移车沟道中心线的距离之差，越小越好，最大不超过1.5米。

4、目前，本领域常用的定位方法为在辊道输送钢管的前进方向的合适位置安装传感器，设置该点为前进方向的停止位置。该位置确定原则为：以横移车沟道中心为基准，两侧钢管长度基本或者接近相等。这种方法适用于生产钢管的长度不变，一直为同一规格。如，生产钢管长度12米，则，传感器安装位于横移车沟道中心6米处且为钢管在辊道前进方向一侧。这种方案仅仅适用于只生产一种长度规格的钢管，且需要根据生产钢管长度，调节传感器的安装位置。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明要解决的技术问题之一是提供一种钢管定位结构，其可以适用于长度在一定范围内的钢管定位，且操作简单；本发明要解决的技术问题之二是提供一种钢管定位方法，其可以提高钢管和横移车的定位精度。

2、为解决上述技术问题之一，本发明提供了一种钢管定位结构，应用于钢管输送系统，该钢管输送系统包括纵向输送辊道和横向输送的横移车，所述纵向输送辊道包括多个间隔分布的输送辊，在所述纵向输送辊道上沿远离所述横移车中心线的方向依次设置有测长机构和传感器，且所述测长机构相对于所述传感器位于钢管输送方向的前方；所述测长机构包括安装件和连接在该安装件上的滚轮和编码器，所述滚轮同轴套接在所述编码器的转轴的外周，使得所述滚轮和所述编码器的转轴能同步转动，所述滚轮的外径大于所述编码器的外径；所述测长机构位于钢管输送轨迹的下方，使得所述滚轮能与钢管的底部抵接，且所述滚轮的轴线方向与所述钢管的输送方向相互垂直；所述传感器的中心线和所述编码器的中心线之间的距离为x，所述编码器的中心线与所述横移车中心线之间的距离为y，所述钢管的长度l的取值范围为：a≤l≤b，则，x+y≥b/2，且y≤a/2。

3、本发明采用传感器和编码器配合实现钢管的精准定位，输送时，钢管沿纵向输送辊道运行，在钢管的首端到达传感器的检测区域后，传感器发出信号，控制器接收到传感器反馈的信号后，控制编码器清零；随后，钢管继续前进，在钢管的首端到达测长机构的位置时，钢管的底部与滚轮接触，滚轮在其与钢管的摩擦力的带动下转动，进而带动编码器同步转动，此时，编码器开始计数，该时刻记为t1；根据编码器的读数、滚轮的半径r和编码器每转动一周产生的脉冲数值n，可以计算获得滚轮滚过单位长度编码器产生的脉冲数为n/2πr；在钢管尾端离开传感器检测区域时，传感器发出信号，控制器接收到信号后获取编码器在此时的读数n1，该时刻记为t2，可以计算得到t1至t2时间段内钢管走过的距离z＝2πrn1/n，则钢管的长度l＝x+z。控制器根据钢管的长度，计算获得钢管移动到最终位置(钢管在长度方向的中间位置和横移车的中心线对准)还需要走过的距离，该距离为s＝y+(x-z)/2，并计算获得走过该距离编码器对应的转数增量δn＝sn/2πr，则在编码器的读数n2＝n1+δn时，控制器控制纵向输送辊道停止工作，此时，钢管的长度方向的中间位置正好与横移车的中心线对准。由此可见，本发明通过编码器和传感器的配合，可以实现对长度在一定范围内的钢管进行定位，且成本较低，便于控制。

4、优选地，所述传感器为对射式光电开关，该对射式光电开关的发射器和接收器分别位于所述钢管的输送方向的两侧。

5、优选地，所述测长机构还包括支架和连接在该支架上的安装座，所述安装座与所述安装件连接，且在所述滚轮与所述钢管的底部抵接时，所述安装座能向所述安装件提供一竖直向上的反作用力，使得所述滚轮与所述钢管紧密抵接；且在所述滚轮与所述钢管分离时，所述安装件能在所述反作用力的作用下复位至初始位置，使得所述滚轮的顶部高于所述钢管的底部，且所述滚轮的中心线低于所述钢管的底部。采用这种设计，可以使得滚轮和钢管接触紧密，防止出现因滚轮和钢管脱离而导致的编码器计数不准的情况。

6、优选地，所述安装座包括与所述支架连接的固定件和与所述安装件连接的活动件，所述活动件能在竖直方向上相对于所述固定件作伸缩运动，所述活动件和所述固定件之间压缩抵接有弹性件，且在所述活动件相对于所述固定件位于最大伸出位置时，所述安装件位于其初始位置。采用这种结构，在钢管通过测长机构时，钢管自身较大的重量可以向滚轮施加一作用力，弹性件在该作用力的作用下压缩，使得滚轮与钢管的底部接触，此时，压缩的弹性件会向滚轮施加一反作用力，使得滚轮与钢管紧密接触。

7、优选地，所述安装座为气缸，该气缸的缸杆端与所述安装件固定连接，所述气缸的缸筒端与所述支架连接。采用这种结构，在钢管通过测长机构时，钢管自身较大的重量可以向滚轮施加一作用力，气缸的缸杆端在该作用力的作用下回缩，使得滚轮与钢管的底部接触，同时，回缩的缸杆端会存在一个伸出的趋势，即缸杆端会向滚轮施加一反作用力，使得滚轮与钢管紧密接触。

8、优选地，所述支架包括立板和安装板，所述安装板与所述安装座连接，且在所述立板和所述安装板之间设置有高度调节结构，该高度调节结构用于调节所述安装板在竖直方向的位置。采用这种设计，可以便于调节滚轮的安装高度，以满足不同直径的钢管的输送要求。

9、为解决上述技术问题之二，本发明提供一种钢管定位方法，包括上述的钢管定位结构，还包括控制器和如下步骤：

10、步骤1：钢管在所述纵向输送辊道上向所述横移车方向前行，在所述钢管首端到达所述传感器检测区域时，所述传感器发出信号，所述控制器控制所述编码器清零；

11、步骤2：钢管继续前进，在钢管的首端到达所述编码器时，钢管的底部与所述滚轮接触，所述编码器开始计数；

12、步骤3：在钢管尾端离开传感器检测区域时，所述传感器发出信号，所述控制器获取所述编码器的读数n1，并根据下式计算获得钢管的长度l，

13、l＝x+2πrn1/n

14、式中，r为所述滚轮的半径，n为所述编码器每转动一周产生的脉冲数值；

15、步骤4：在所述控制器获取到所述编码器的读数为n2时，控制所述纵向输送辊道停止运行，其中，n2由下式计算获得：

16、n2＝(y+l/2)n/2πr。