本发明涉及方管焊接领域，尤其涉及一种方管自动焊接装置及自动焊接方法。
背景技术：
在工业、建筑等行业上，对长的方管有着一定的需求，但直接生产一根较长的方管并不方便。现有技术中一般采用多根短方管焊接为一根长方管的方法。焊接方管时，需要放置并对齐方管、再转动方管并焊接、最后打磨焊缝，整体操作流程不便，生产效率低。为了解放劳动力，提高生产效率，需要对方管焊接的自动化工序提出要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种方管自动焊接装置及自动焊接方法，从而解决现有技术中的上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种方管自动焊接装置，包括运输单元(5)，运输单元(5)上依次连接有自动上料单元(1)、自动焊接单元(2)和自动打磨单元(3)，运输单元(5)用于运输方管进入不同工序，运输单元(5)还包括若干个自动对中机构(4)和若干个方管翻转机，若干个自动对中机构(4)与运输单元(5)连接，自动打磨单元(3)用于对焊缝进行打磨并提高方管的平整度。
运输单元(5)通过运输方管向前或向后移动从而使方管进入不同工序，自动对中机构(4)的间距和数量可根据实际情况进行增加或减少，自动对中机构(4)能够防止方管在运输单元中发生位置偏移，使得方管能够对中进入各个单元。
进一步的，自动焊接单元(2)包括焊接机器人(2.2)和位于运输单元(5)下面的翻转机底座(2.3)；翻转机底座(2.3)上设有两个穿过运输单元(5)并相对设置的方管翻转机(2.1)，翻转机底座(2.3)上的两个方管翻转机(2.1)用于焊接时对方管进行翻转；焊接机器人(2.2)位于运输单元(5)的一侧，焊接机器人(2.2)与翻转机底座(2.3)相邻设置。
进一步的，自动上料单元(1)包括物料垛(1.1)和上料臂(1.2)，物料垛(1.1)和上料臂(1.2)分别相对设置在运输单元(5)的两侧；物料垛(1.1)包括物料架(1.1.4)，物料架(1.1.4)上设有若干个不同长度的方管；物料垛(1.1)位于上料臂(1.2)可抓取的范围内。
进一步的，上料臂(1.2)包括立柱(1.2.1)、悬臂梁(1.2.2)、直线运动模组(1.2.3)、升降臂(1.2.4)、取料臂(1.2.5)和吸盘式电磁铁(1.2.6)，立柱(1.2.1)位于运输单元(5)的一侧，悬臂梁(1.2.2)与立柱(1.2.1)连接，悬臂梁(1.2.2)和升降臂(1.2.4)分别与直线运动模组(1.2.3)相连；取料臂(1.2.5)的上部与升降臂(1.2.4)的下部连接，吸盘式电磁铁(1.2.6)与取料臂(1.2.5)的下部相连。
立柱(1.2.1)安装在运输单元(5)一侧，悬臂梁(1.2.2)的侧面通过第一螺栓与立柱(1.2.1)连接，直线运动模组(1.2.3)为一组能够在水平方向和竖直方向滑动的滑台，直线运动模组(1.2.3)通过第二螺栓安装在悬臂梁(1.2.2)上，直线运动模组(1.2.3)还通过第三螺栓与升降臂(1.2.4)连接，升降臂(1.2.4)相对于直线运动模组(1.2.3)能够进行竖直方向移动，直线运动模组(1.2.3)相对于悬臂梁(1.2.2)能够进行水平方向上的移动，通过控制水平方向和竖直方向上的移动，从而控制吸盘式电磁铁(1.2.6)吸取物料垛(1.1)中的方管，并水平移动到运输单元(5)上，然后通过竖直方向上的移动将方管放置到运输单元(5)。吸盘式电磁铁(1.2.6)为至少1个，根据方管的长度以重量可以设置多个吸盘式电磁铁(1.2.6)，从而更好地吸取物料垛(1.1)中的方管。
进一步的，方管翻转机(2.1)包括翻转底座(2.1.1)、轴承座(2.1.4)、转盘轴承(2.1.5)和油缸座(2.1.6)，油缸座(2.1.6)上设有夹紧油缸(2.1.7)；翻转底座(2.1.1)的底部与运输单元(5)连接，翻转底座(2.1.1)设有提升油缸(2.1.2)和升降导柱(2.1.3)；提升油缸(2.1.2)和升降导柱(2.1.3)用于竖直方向提升方管；轴承座(2.1.4)设有转盘轴承(2.1.5)；油缸座(2.1.6)与转盘轴承(2.1.5)连接。
夹紧油缸(2.1.7)有四个，四个夹紧油缸(2.1.7)以十字方向分别安装在油缸座(2.1.6)上，四个夹紧油缸(2.1.7)配合使用夹紧方管并实现方管0°～270°翻转。
进一步的，自动对中机构(4)包括导向辊底板(4.1)、双螺旋丝杠(4.2)、导向导轨(4.3)和两个导向辊移动座(4.4)；导向辊底板(4.1)与运输单元(5)连接，双螺旋丝杠(4.2)和导向导轨(4.3)分别与导向辊底板(4.1)螺栓连接；两个导向辊移动座(4.4)包括第一导向辊移动座和第二导向辊移动座；双螺旋丝杠(4.2)一端和导向导轨(4.3)的一端分别与第一导向辊移动座连接，双螺旋丝杠(4.2)的另一端和导向导轨(4.3)的另一端分别与第二导向辊移动座连接；两个导向辊移动座(4.4)的上部分别连接有两个导向辊(4.5)。
双螺旋丝杠(4.2)转动，从而带动导向辊底板(4.1)向中间对称运动，其中导向导轨(4.3)在这个向中间对称运动的过程中起导向作用，导向辊底板(4.1)上的导向辊(4.5)使方管在运输单元(5)上位置对中，自动对中机构的间距和数量可根据实际情况进行增加或减少。
一种方管自动焊接方法，包括以下步骤：
s1)通过自动上料单元(1)的直线运动模组(1.2.3)带动上料臂(1.2)移动，使取料臂(1.2.5)移动到物料垛(1.1)上方管的正上方，吸盘式电磁铁(1.2.6)通电吸取方管；
s2)使取料臂(1.2.5)移动到运输单元(5)的上方，吸盘式电磁铁(1.2.6)断电，将方管放置到运输单元(5)，判断方管是否需要进行焊接，若否，则进入步骤s9)；若是，则进入步骤s3)；
s3)通过自动对中机构(4)使放置在运输单元(5)的待焊接方管对中；
s4)通过运输单元(5)将方管运输至自动焊接单元(2)，通过翻转机底座(2.3)上的一个方管翻转机的夹紧油缸将待焊接方管夹紧；
s5)重复步骤s1)至步骤s4)，将第二根方管上料并运输至自动焊接单元(5)，使翻转机底座(2.3)上的另一个方管翻转机的夹紧油缸把第二根方管夹紧；
s6)利用焊接机器人(2.2)对两根方管进行焊接；
s7)判断两根方管是否焊接完成，若否，则通过翻转机底座(2.3)上的两个方管翻转机对方管进行预设角度的翻转，返回步骤s6)；若是，则进入步骤s8)；
s8)使方管翻转机(2.1)的夹紧油缸(2.1.7)松开已焊接完的方管，将已焊接完的方管放置回运输单元(5)上；
s9)运输单元(5)将方管移动到自动打磨单元(3)，利用自动打磨单元(3)对方管的各个面的焊缝进行全自动打磨。
在步骤s3)中使自动对中机构(4)的双螺旋丝杠(4.2)转动，从而带动两个导向辊移动座(4.4)上的导向辊(4.5)对称向中间移动，使放置在运输单元(5)的待焊接方管对中。通过焊接、方管翻转、再焊接、方管再翻转的重复步骤，可实现两根方管不同侧面全部完成焊接。当打磨完成后，即完成了对方管自动焊接的整个过程，若需要再焊接一根方管，则重复上述步骤继续上料、焊接、打磨焊缝，若不需要焊接，运输单元(5)能够将方管直接移动到自动打磨单元(3)，自动打磨单元(3)不仅可以对已焊接完成的方管的焊缝进行打磨，还可以对不需要焊接的方管的形变量进行矫直。
本发明的有益效果是：能够实现方管上料的自动化；能够完成方管不同侧面的自动焊接工作；能够实现方管各个侧面焊缝的自动化打磨；能够通过自动焊接加工多种长度的钢管，可拓展性高；能够使整个加工过程方管都能保持对中，方便加工；自动化程度高，节省人工，工作效率高。
附图说明
图1为本实施例一的一种方管自动焊接装置示意图。
图2为本实施例一的自动上料单元示意图。
图3为本实施例一的物料垛示意图。
图4为本实施例一的上料臂示意图。
图5为本实施例一的自动焊接单元示意图。
图6为本实施例一的方管翻转机示意图。
图7为本实施例一的自动对中机构示意图。
1、自动上料单元，1.1、物料垛，1.1.1、长为6米的方管，1.1.2、长为4米的方管，1.1.3、长为3米的方管，1.2、上料臂，1.2.1、立柱，1.2.2、悬臂梁，1.2.3、直线运动模组，1.2.4、升降臂，1.2.5、取料臂，1.2.6、吸盘式电磁铁，2、自动焊接单元，2.1、方管翻转机，2.1.1、翻转底座，2.1.2、提升油缸，2.1.3、升降导柱，2.1.4、轴承座，2.1.5、转盘轴承，2.1.6、油缸座，2.1.7、夹紧油缸，2.2、焊接机器人，2.3、翻转机底座，3、自动打磨单元，4、自动对中机构，4.1、导向辊底板，4.2、双螺旋丝杠，4.3、导向导轨，4.4、导向辊移动座，4.5、导向辊，5、运输单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一，一种方管自动焊接装置，如图1所示，包括运输单元5，运输单元5上依次连接有自动上料单元1、自动焊接单元2和自动打磨单元3。运输单元5用于运输方管进入不同工序，运输单元5还包括若干个自动对中机构4和若干个方管翻转机，若干个自动对中机构4与运输单元5连接，自动打磨单元包括方管焊缝自动打磨机，方管焊缝自动打磨机能够对方管各个侧面的焊缝全自动打磨并提高方管的平整度。
运输单元5通过运输方管向前或向后移动从而使方管进入不同工序，自动对中机构4的间距和数量可根据实际情况进行增加或减少，自动对中机构4能够防止方管在运输单元中发生位置偏移，使得方管能够对中进入各个单元。运输单元5上设置的若干个方管翻转机可用于自动打磨单元3对方管进行打磨时翻转方管。
自动焊接单元2包括焊接机器人2.2和位于运输单元5下面的翻转机底座2.3(见图5)。焊接机器人2.2位于运输单元5的一侧，焊接机器人2.2与翻转机底座2.3的安装位置对齐，翻转机底座2.3上设有两个穿过运输单元5并相对设置的方管翻转机2.1，翻转机底座2.3上的两个方管翻转机2.1用于焊接时实现对方管进行翻转；焊接机器人2.2位于运输单元5的一侧，焊接机器人2.2与翻转机底座2.3相邻设置。
如图2所示，自动上料单元1包括物料垛1.1和上料臂1.2。物料垛1.1和上料臂1.2分别相对设置在运输单元5的两侧。物料垛1.1包括物料架1.1.4，物料垛1.1位于上料臂1.2可抓取的范围内。物料架1.1.4上设有若干个不同长度的方管，若干个不同长度的方管分别为长为6米的方管1.1.1、长为4米的方管1.1.2以及长为3米的方管1.1.3(见图3)。上料臂1.2包括立柱1.2.1、悬臂梁1.2.2、直线运动模组1.2.3、升降臂1.2.4、取料臂1.2.5和吸盘式电磁铁1.2.6(见图4)。立柱1.2.1位于运输单元5的一侧，悬臂梁1.2.2与立柱1.2.1连接，悬臂梁1.2.2和升降臂1.2.4分别与直线运动模组1.2.3相连；取料臂1.2.5的上部与升降臂1.2.4的下部连接，吸盘式电磁铁1.2.6与取料臂1.2.5的下部相连。每次吸取的方管长度由所需的方管长度决定，比如：若需要长16米的方管，则分别吸取长度为6米、6米、4米的方管；若需要长15米的方管，则分别吸取长度为6米、6米、3米的方管。根据实际情况吸取不同的方管至运输单元中。
立柱1.2.1安装在运输单元5一侧，悬臂梁1.2.2的侧面通过第一螺栓与立柱1.2.1连接，直线运动模组1.2.3为一组能够在水平方向和竖直方向滑动的滑台，直线运动模组1.2.3通过第二螺栓安装在悬臂梁1.2.2上，直线运动模组1.2.3还通过第三螺栓与升降臂1.2.4连接，升降臂1.2.4相对于直线运动模组1.2.3能够进行竖直方向移动，直线运动模组1.2.3相对于悬臂梁1.2.2能够进行水平方向上的移动，通过控制水平方向和竖直方向上的移动，从而控制吸盘式电磁铁1.2.6吸取物料垛1.1中的方管，并将方管水平移动到运输单元5上，然后通过竖直方向上的移动将方管放置到运输单元5。吸盘式电磁铁1.2.6为至少1个，根据方管的长度以重量可以设置多个吸盘式电磁铁1.2.6，从而更好地吸取物料垛1.1中的方管。本实施例一中设置的吸盘式电磁铁1.2.6为两个，分别安装在取料臂1.2.5下部的两侧，从而实现对方管的吸取。
方管翻转机2.1包括翻转底座2.1.1、轴承座2.1.4、转盘轴承2.1.5和油缸座2.1.6(见图6)。油缸座2.1.6上设有夹紧油缸2.1.7；翻转底座2.1.1的底部与运输单元5螺栓连接，翻转底座2.1.1螺栓安装有提升油缸2.1.2和两个升降导柱2.1.3；提升油缸2.1.2和升降导柱2.1.3用于竖直方向提升方管翻转机中被夹紧的方管，防止方管旋转时与运输单元5发生碰撞，其中升降导柱对方管翻转机的提升起导向作用。轴承座2.1.4设有转盘轴承2.1.5，油缸座2.1.6与转盘轴承2.1.5螺栓连接。夹紧油缸2.1.7有四个，四个夹紧油缸2.1.7以十字方向分别螺栓连接在油缸座2.1.6上，四个夹紧油缸2.1.7配合使用夹紧方管并实现方管预设角度的翻转。本实施例一中可将方管旋转90度，实现4个侧面的旋转，如果是其他形状的管材，可以根据实际情况在0°～270°范围内进行选择。
自动对中机构4包括导向辊底板4.1、双螺旋丝杠4.2、两个导向导轨4.3和两个导向辊移动座4.4(见图7)。导向辊底板4.1与运输单元5连接，双螺旋丝杠4.2和导向导轨4.3分别与导向辊底板4.1螺栓连接；两个导向辊移动座4.4包括第一导向辊移动座和第二导向辊移动座；双螺旋丝杠4.2一端和导向导轨4.3的一端分别与第一导向辊移动座连接，双螺旋丝杠4.2的另一端和导向导轨4.3的另一端分别与第二导向辊移动座连接；两个导向辊移动座4.4的上部分别连接有两个导向辊4.5。
双螺旋丝杠4.2转动，从而带动导向辊底板4.1向中间对称运动，其中导向导轨4.3在这个向中间对称运动的过程中起导向作用，导向辊底板4.1上的导向辊4.5使方管在运输单元5上位置对中，自动对中机构的间距和数量可根据实际情况进行增加或减少。
一种方管自动焊接方法，包括以下步骤：
s1)通过自动上料单元1的直线运动模组1.2.3带动上料臂1.2移动，使取料臂1.2.5移动到物料垛1.1的方管的正上方，吸盘式电磁铁1.2.6通电吸取方管；
s2)使取料臂1.2.5移动到运输单元5的上方，吸盘式电磁铁1.2.6断电，将方管放置到运输单元5，判断方管是否需要进行焊接，若否，则进入步骤s9)；若是，则进入步骤s3)；
s3)通过自动对中机构4使放置在运输单元5的待焊接方管对中；
s4)通过运输单元5将方管运输至自动焊接单元2，通过翻转机底座2.3上的一个方管翻转机的夹紧油缸将待焊接方管夹紧；
s5)重复步骤s1)至步骤s4)，将第二根方管上料并运输至自动焊接单元5，使翻转机底座2.3上的另一个方管翻转机的夹紧油缸把第二根方管夹紧；
s6)利用焊接机器人2.2对两根方管进行焊接；
s7)判断两根方管是否焊接完成，若否，则通过翻转机底座2.3上的两个方管翻转机对方管进行预设角度的翻转，返回步骤s6)；若是，则进入步骤s8)；
s8)使方管翻转机2.1的夹紧油缸2.1.7松开已焊接完的方管，将已焊接完的方管放置回运输单元5上；
s9)运输单元5将方管移动到自动打磨单元3，利用自动打磨单元3对方管的各个面的焊缝进行全自动打磨。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明能够实现方管上料的自动化；能够完成方管各个侧面的自动焊接工作；能够实现方管不同侧面焊缝的自动化打磨；能够通过自动焊接加工多种长度的钢管，可拓展性高；能够使整个加工过程方管都能保持对中，方便加工；自动化程度高，节省人工，工作效率高。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
1.一种方管自动焊接装置，其特征在于，包括运输单元(5)，所述运输单元(5)上依次连接有自动上料单元(1)、自动焊接单元(2)和自动打磨单元(3)，所述运输单元(5)用于运输方管进入不同工序，所述运输单元(5)还包括若干个自动对中机构(4)和若干个方管翻转机，所述若干个自动对中机构(4)与所述运输单元(5)连接，所述自动打磨单元(3)用于对焊缝进行打磨并提高方管的平整度。
2.根据权利要求1所述的方管自动焊接装置，其特征在于，所述自动焊接单元(2)包括焊接机器人(2.2)和位于所述运输单元(5)下面的翻转机底座(2.3)；所述翻转机底座(2.3)上设有两个穿过所述运输单元(5)并相对设置的方管翻转机(2.1)，所述翻转机底座(2.3)上的两个方管翻转机(2.1)用于焊接时对方管进行翻转；所述焊接机器人(2.2)位于所述运输单元(5)的一侧，所述焊接机器人(2.2)与所述翻转机底座(2.3)相邻设置。
3.根据权利要求1或2所述的方管自动焊接装置，其特征在于，所述自动上料单元(1)包括物料垛(1.1)和上料臂(1.2)，所述物料垛(1.1)和所述上料臂(1.2)分别相对设置在所述运输单元(5)的两侧；所述物料垛(1.1)包括物料架(1.1.4)，所述物料架(1.1.4)上设有若干个不同长度的方管；所述物料垛(1.1)位于所述上料臂(1.2)可抓取的范围内。
4.根据权利要求3所述的方管自动焊接装置，其特征在于，所述上料臂(1.2)包括立柱(1.2.1)、悬臂梁(1.2.2)、直线运动模组(1.2.3)、升降臂(1.2.4)、取料臂(1.2.5)和吸盘式电磁铁(1.2.6)，所述立柱(1.2.1)位于所述运输单元(5)的一侧，所述悬臂梁(1.2.2)与所述立柱(1.2.1)连接，所述悬臂梁(1.2.2)和所述升降臂(1.2.4)分别与所述直线运动模组(1.2.3)相连；所述取料臂(1.2.5)的上部与所述升降臂(1.2.4)的下部连接，所述吸盘式电磁铁(1.2.6)与所述取料臂(1.2.5)的下部相连。
5.根据权利要求1或4所述的方管自动焊接装置，其特征在于，所述方管翻转机(2.1)包括翻转底座(2.1.1)、轴承座(2.1.4)、转盘轴承(2.1.5)和油缸座(2.1.6)，所述油缸座(2.1.6)上设有夹紧油缸(2.1.7)；所述翻转底座(2.1.1)的底部与所述运输单元(5)连接，所述翻转底座(2.1.1)设有提升油缸(2.1.2)和升降导柱(2.1.3)；所述提升油缸(2.1.2)和升降导柱(2.1.3)用于竖直方向提升方管；所述轴承座(2.1.4)设有转盘轴承(2.1.5)；所述油缸座(2.1.6)与所述转盘轴承(2.1.5)连接。
6.根据权利要求5所述的方管自动焊接装置，其特征在于，所述自动对中机构(4)包括导向辊底板(4.1)、双螺旋丝杠(4.2)、导向导轨(4.3)和两个导向辊移动座(4.4)；所述导向辊底板(4.1)与所述运输单元(5)连接，所述导向辊底板(4.1)设有双螺旋丝杠(4.2)和导向导轨(4.3)，所述双螺旋丝杠(4.2)和所述导向导轨(4.3)分别与所述导向辊底板(4.1)螺栓连接；所述两个导向辊移动座(4.4)包括第一导向辊移动座和第二导向辊移动座；所述双螺旋丝杠(4.2)一端和所述导向导轨(4.3)的一端分别与所述第一导向辊移动座连接，所述双螺旋丝杠(4.2)的另一端和所述导向导轨(4.3)的另一端分别与所述第二导向辊移动座连接；所述两个导向辊移动座(4.4)的上部分别连接有两个导向辊(4.5)。
7.一种方管自动焊接方法，适用于如权利要求1至6任一项所述的方管自动焊接装置，其特征在于，包括以下步骤：
s1)通过自动上料单元(1)的直线运动模组(1.2.3)带动上料臂(1.2)移动，使取料臂(1.2.5)移动到物料垛(1.1)的方管的正上方，吸盘式电磁铁(1.2.6)通电吸取方管；
s2)使取料臂(1.2.5)移动到运输单元(5)的上方，吸盘式电磁铁(1.2.6)断电，将方管放置到运输单元(5)，判断方管是否需要进行焊接，若否，则进入步骤s9)；若是，则进入步骤s3)；
s3)通过自动对中机构(4)使放置在运输单元(5)的待焊接方管对中；
s4)通过运输单元(5)将方管运输至自动焊接单元(2)，通过翻转机底座(2.3)上的一个方管翻转机的夹紧油缸将待焊接方管夹紧；
s5)重复步骤s1)至步骤s4)，将第二根方管上料并运输至自动焊接单元(5)，使翻转机底座(2.3)上的另一个方管翻转机的夹紧油缸把第二根方管夹紧；
s6)利用焊接机器人(2.2)对两根方管进行焊接；
s7)判断两根方管是否焊接完成，若否，则通过翻转机底座(2.3)上的两个方管翻转机对方管进行预设角度的翻转，返回步骤s6)；若是，则进入步骤s8)；
s8)使方管翻转机的夹紧油缸松开已焊接完的方管，将已焊接完的方管放置回运输单元(5)上；
s9)运输单元(5)将方管移动到自动打磨单元(3)，利用自动打磨单元(3)对方管的各个面的焊缝进行全自动打磨。
技术总结