CN111661595A - 一种管材上料设备及运用该设备的管材上料方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管材上料设备及运用该设备的管材上料方法。该方案包括机架，机架由后向前的方向依次设置有储料装置、管材平铺装置、单件管材输送装置、顶升装置夹持上料组件、姿态检测装置，姿态检测装置包括测宽装置以及测高装置，测宽装置包括测宽伸缩缸以及测宽直线位移传感器；夹持上料组件包括夹爪组件，夹爪组件包括夹头、上夹爪、下夹爪以及夹持驱动件，测高装置设置于夹头上。提出一种管材上料设备以及一种上料方法，对单件上料的管材进行水平方向以及竖直方向的尺寸测量，并对管材的夹持状态以及是否发生变形进行判断，以此为管材加工的后续决策作为参考，有利于提高管材加工的自动化程度。

Description

一种管材上料设备及运用该设备的管材上料方法
技术领域
本发明涉及自动化上料领域，具体涉及一种管材上料设备及运用该设备的管材上料方法。
背景技术
管材上料设备是激光切割管自动化过程中必不可少的组成部分。
目前，管材上料设备的主要功能为上料、分料，即主要包括储存管材的储料部分、将多个管材逐一分开排列，并向激光或者其他管材切割设备上料的上料部分。
现有技术中，申请号为201810949940.3的中国发明专利申请公开了一种管材送料装置，包括：储料装置、输送装置、限高装置、选料装置和送料装置，该管材送料装置通过将管材放置于储料装置上，储料装置将管材落入到输送装置内，输送装置带动管材移动，限高装置的设置将管材平铺于输送装置上，选料装置将输送装置上的管材进行筛分和定位，从而将管材输送到待加工区域内。
此外，申请号为201910341054.7的中国发明专利申请公开了一种管材上料装置，所述管材上料装置包括机架，设置在机架上用于输送管材的链条输送机构，用于将链条输送机构一端的管材顶起的举料机构，设置在链条传送机构上部用于限制举料机构上管材数量的勾推爪机构，以及设置在举料机构上部用于将举料机构上的管材夹起运输的送料夹爪机构，其通过勾推爪进行分料，控制向链条传送机构上输送的管材数量，举料机构将管材向上承托，最后通过送料夹爪机构对管材进行夹持从而完成上料。
再者，本申请人已申请的申请号为201720498512.4的中国实用新型专利公开了一种管材自动上料装置，包括有机架，所述机架的后端设有上料机构、前端设有送料机构，所述机架上设有限高架，所述限高架活动安装在机架的后方，所述机架中设有输送机构，所述输送机构自前往后包括有一级输送带与二级输送带，所述一级输送带的工作面低于二级输送带的工作面，所述一级输送带与二级输送带上均设有传感器，其通过上料机构进行上料，并通过输送机构将管材逐一向前输送，通过设置一级输送带与二级述送带，且在一级输送带以及二级输送带上均设置传感器，通过传感器检测到管材从二级输送带进入到一级输送带时，二级输送装置停止向前输送，然后一级输送带将单根管材向前输送，直到最后将该管材通过送料机构送走；二级输送带再继续向前输送，使得下一根管材进入到一级输送带去，如此往复操作，实现单根管材上料的过程。
以上管材上料装置均能实现管材的上料、分料过程，但是以上管材上料装置的使用工况均具有一定局限性，具体地，上述管材上料装置能适用于输送刚性较好的管材输送，而针对薄且长的管材，由于管材的刚性较弱，在储料过程中，可能存在相邻的两个管材发生缠绕、单个管材沿进行发生旋转的情形，需要对发生变形的管材进行筛除，此外，针对于截面为矩形的管材，其截面的长、宽不等的情况下，需要对管材的上料姿态进行判别，以满足在指定的长边或宽边的面上加工的加工要求，而现有技术公开的这些管材送料装置将无法满足需求。
因此，需要针对现有的管材上料的方案进行改进，以获得适用性更强的管材上料方式。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一目的在于提供一种管材上料设备，其包括储料装置、管材平铺装置、单件管材输送装置、顶升装置、夹持上料组件以及姿态检测装置，该管材上料设备能对上料的管材进行测宽和测高检测，对管材变形情况以及输送状态进行快速、准备判断，具有判别快速、结构简单的优点，有利于对管材进行筛选以及对管材进行精确定位上料。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种管材上料设备，包括机架，所述机架由后向前的方向依次设置有储料装置、管材平铺装置、单件管材输送装置、顶升装置以及夹持上料组件，还包括姿态检测装置，所述姿态检测装置包括测宽装置以及测高装置，所述顶升装置包括支撑架、驱动支撑架升降的升降驱动件、设置于支撑架上的水平承接部与竖向定位部；
所述测宽装置包括测宽伸缩缸以及测宽直线位移传感器，所述测宽伸缩缸沿水平方向设置，所述测宽伸缩缸的固定端与所述机架固定，其伸缩端朝所述竖向定位部伸缩，所述测宽直线位移传感器与所述测宽伸缩缸的伸缩端连接；
所述夹持上料组件包括夹爪组件，所述夹爪组件包括夹头、设置于夹头上的上夹爪、下夹爪以及驱动上夹爪、下夹爪靠近或远离的夹持驱动件，所述测高装置设置于所述夹头上，所述测高装置包括测高直线位移传感器，所述测高直线位移传感器与上夹爪或下夹爪连接。
通过这样设置，储料装置将管材向管材平铺装置上料，管材平铺装置将管材以单层的状态平铺，单件管材输送装置将管材逐件输送至顶升装置上，在夹持上料组件将管夹持进行上料前，通过测宽装置以及测高装置分别对管材沿水平方向、沿竖直方向的尺寸进行测量，以此判断管材的姿态以及是否发生变形，从而为后续的是否放弃上料的决策作为根据，对管材的姿态进行准确有效的识别有利于对管材的精准加工，定位方便快捷。
作为优选，所述上夹爪、所述下夹爪中，其中一夹爪为固定夹爪，另一夹爪为活动夹爪，所述活动夹爪沿竖直方向活动设置于所述夹头上，所述夹持驱动件为夹持伸缩缸，所述夹持伸缩缸的固定端与所述夹头固定，所述夹持伸缩缸的伸缩端与所述活动夹爪固定，所述测高直线位移传感器设置一个，且所述测高直线位移传感器与所述活动夹爪连接。
通过这样设置，上夹爪与下夹爪中其中一个为固定夹爪，另一个为活动夹爪，因上夹爪与下夹爪闭合时测高直线位移传感器为测量原点，测高直线位移传感器随上夹爪或下夹爪的移动而伸长，活动夹爪移动的间距即为管材沿竖直方向的尺寸。
作为优选，所述上夹爪、下夹爪均沿竖直方向活动设置于所述夹头上，所述夹持驱动件驱动所述上夹爪、下夹爪同时移动相互靠近或相互远离。
通过这样设置，上夹爪与下夹爪设置为同时由夹持驱动件驱动相互靠近或相互远离，从而夹持的效率更高。
作为优选，所述夹持驱动件包括一夹持伸缩缸、若干个驱动齿条以及一驱动齿轮，所述驱动齿条对应所述上夹爪、下夹爪各设置一个，所述驱动齿条均与所述驱动齿轮啮合，所述夹持伸缩缸的固定端与所述夹头固定，所述夹持伸缩缸的伸缩端与所述上夹爪或下夹爪固定。
通过这样设置，通过一伸缩缸直接驱动上夹爪或下夹爪移动，通过驱动齿条与驱动齿轮的啮合传动，带动另一夹爪(下夹爪或上夹爪)从动移动，最终达到使得上夹爪、下夹爪同步相互靠近或相互远离的目的。
作为优选，所述测高直线位移传感器设置一个，且所述测高直线位移传感器与所述上夹爪或下夹爪连接。
通过这样设置，仅设置一个测高直线位移传感器，并使其与上夹爪或下夹爪固定，上夹爪与下夹爪闭合时测高直线位移传感器为测量原点，测高直线位移传感器随上夹爪或下夹爪的移动而伸长，两倍的上夹爪或下夹爪移动的间距即为管材沿竖直方向的尺寸。
作为优选，所述单件管材输送装置包括链输送组件以及推送组件，所述链输送组件设置于所述管材平铺装置的下方，所述链输送组件一端与所述储料装置对接，另一端与所述推送组件对接，所述推送组件包括下沉板、限位板以及推板，所述下沉板与所述链输送组件上表面对接，且所述下沉板与水平面成一角度α，25°≤α≤35°，所述限位板包括承接面以及与承接面垂直的导向端面，所述承接面垂直于所述下沉板的板面设置，所述限位板沿平行于所述下沉板的板面方向活动设置，所述机架上设置有驱动所述限位板往返移动的限位驱动件，所述推板包括限位基准面以及与限位基准面垂直的抵接端面，所述限位基准面与所述承接面平行设置，所述推板沿平行于所述承接面的方向活动设置，所述机架上设置有驱动所述推板往复移动的推料驱动件。
通过这样设置，链输送组件承接管材并向下沉板输送，管材落于下沉板上后，限位驱动件驱动限位板沿平行与下沉板的板面的方向向靠近限位基准面的方向移动，在移动过程中，承接面与管材抵接并向上推动管材，直到承接面到限位基准面的距离d大于1倍的管材最小宽度且小于2倍的管材最小尺寸，限位板停止移动，推料驱动件驱动推板向靠近导向端面的方向向上推动管材，抵接端面与管材抵接后，由于承接面到限位基准面的距离d大于1倍的管材最小宽度且小于2倍的管材最小尺寸，因此，推板仅能将单根管材沿承接面上托，直到托板将管材顶托至导向端面之上，管材沿导向端面滑落至顶升装置上，进行后续的工序，实现了单件上料的目的。
作为优选，α为30°。
通过这样设置，使得管材单件上料的效果最佳。
作为优选，所述顶升装置还包括设置于所述支撑架侧面的辅助承托伸缩缸，所述辅助承托伸缩缸的固定端与所述支撑架固定，所述辅助承托伸缩缸的伸缩端朝上设置，所述辅助承托伸缩缸可伸长至与所述水平承接部的上表面平齐。
通过这样设置，辅助承托伸缩缸可对长度较长、刚性较差的管材提供额外的支撑力，减少管材的变形，并有利于提高上料的流畅性以及测量的准确性。
作为优选，所述管材平铺装置包括竖直限位件以及竖直驱动件，所述竖直限位件位于所述单件管材输送装置的上方，所述竖直限位件沿竖直方向活动设置于所述机架上，所述竖直驱动件驱动所述竖直限位件竖直升降，所述竖直限位件的下表面到所述单件管材输送装置上表面的间距为H；
若管材的截面为矩形，管材最小截面尺寸为A，管材的最大截面尺寸为B，A＜H＜B；
若管材截面尺寸为圆形，管材的直径为D，D＜H＜2D。
通过这样设置，竖直驱动件可对竖直限位件的高度位置进行调节，针对不同截面的管材，将竖直限位件调节到适合的高度位置，达到将管材平铺于单件管材输送装置的目的，避免了上料过程中的堆叠现象。
基于同一发明构思，本发明的第二目的在于提供一种运用上述上料设备的上料方法，其包括以下步骤：
S1：所述储料装置向所述管材平铺装置上料，将至少一根管材向所述管材平铺装置输送；
S2：所述管材平铺装置将管材进行平铺，使管材以单层水平状态进行输送；
S3：所述单件管材输送装置将平铺后的管材逐一地转移至所述顶升装置上，所述顶升装置的水平承接部承托管材，管材的侧面与所述顶升装置的竖向定位部的表面抵接；
S4：所述测宽装置工作：所述测宽伸缩缸的端部由原点伸长至与竖向定位部的表面的过程中移动的距离为一定值L0，所述测宽伸缩缸的伸缩端向靠近所述竖向定位部的伸缩，直到所述测宽伸缩缸的端部与管材背离所述竖向定位部的侧面抵接，所述测宽直线位移传感器记录所述测宽伸缩缸的伸缩端移动的距离L1，则管材沿水平方向的尺寸L2为L0-L1；
S5：所述顶升装置将管材抬升，直到将管材抬升至所述夹持上料组件的夹持范围内；
S6：所述测高装置工作，进行测高：夹持驱动件驱动上夹爪、下夹爪靠近以夹持管材，测高传感器记录上夹爪或下夹爪移动的间距，通过换算得到管材竖直方向的尺寸L3；
S7：对管材的姿态进行判断，若夹持管材的截面为圆形或方形，|L2-L3|≤△L(△L为预设允许误差值)时，则管材未发生变形，符合加工要求；若|L2-L3|＞△L，则管材已发生较大变形，可将其筛除进行校正后再使用；
若夹持的管材截面为长方形，L2-L3＞0，则管材截面的长边所在的面为水平状态、宽边所在的面为竖直状态；否则，管材截面的长边所在的面为竖直状态、宽边所在的面为水平状态；
S8：依据S7检测判断的结果对管材进行继续上料或弃料，且依据该检测判断结果，对管材进行精确定位。
通过这样设置，采用了上述上料设备，能对单件上料的管材进行水平方向以及竖直方向的尺寸测量，并对管材的夹持状态以及是否发生变形进行判断，以此为管材加工的后续决策作为参考，有利于提高管材加工的自动化程度。
优选地，在S6中，在对所述管材夹持并进行测高前，对所述管材的长度进行测量，并根据测得的管材长度调整夹爪组件对管材夹持的位置；
管材的长度通过设置于机架上的测长装置测量，所述夹爪组件设置至少两组，且其中一组夹爪组件沿垂直于所述管材的上料方向水平滑动设置于所述机架上，所述机架上还设置有驱动该夹爪组件移动的横向调节组件，通过所述横向调节组件调整夹爪组件在机架上的位置，进而调整夹爪组件夹持管材的位置。
通过这样设置，有利于为管材提供有效的承托，尤其在夹持刚性较弱的管材时，减少管材上料过程中由于自重发生刚性变形的情况发生，还有利于后续对管材的高度方向尺寸的测量。
相对于现有技术，本发明取得了有益的技术效果：
1、提出一种管材上料设备，通过测宽装置以及测高装置分别对管材沿水平方向、沿竖直方向的尺寸进行测量，以此判断管材的姿态以及是否发生变形，从而为后续的是否放弃上料的决策作为根据，对管材的姿态进行准确有效的识别有利于对管材的精准加工，定位方便快捷。
2、单件管材输送装置包括链输送组件以及推送组件，推送组件包括下沉板、限位板以及推板，实现对管材的单件上料。
3、设置辅助承托伸缩缸，对长度较长、刚性较差的管材提供额外的支撑力，减少管材的变形，并有利于提高上料的流畅性以及测量的准确性。
4、提出一种上料方法，对单件上料的管材进行水平方向以及竖直方向的尺寸测量，并对管材的夹持状态以及是否发生变形进行判断，以此为管材加工的后续决策作为参考，有利于提高管材加工的自动化程度。
附图说明
图1是本发明实施例一中的管材上料设备的侧视图；
图2是图1中M部的放大图；
图3是图1中N部的放大图；
图4是本发明实施例一中的管材上料设备的立体图；
图5是图4中P部的放大图；
图6是图4中Q部的放大图；
图7是本发明实施例一中测宽装置与机架的连接关系示意图；
图8是本发明实施例一中测宽装置对管材测量时的状态示意；
图9是本发明实施例一中测厚装置与夹爪、机架的连接关系示意图；
图10是本发明实施例一中测厚装置对管材测量时的状态示意；
图11是本发明实施例一中的管材上料设备另一视角的立体图；
图12是图11中R部的放大图；
图13是本发明实施例一中的管材上料设备的正视图。
其中，各附图标记所指代的技术特征如下：
1、机架；2、储料装置；201、储料架；202、储料带；203、拉料轮；3、管材平铺装置；301、竖直限位件；3011、辅助限位板；30111、辅助限位面；302、竖直驱动件；3021、第一齿条；3022、第一齿轮；4、单件管材输送装置；401、链输送组件；4011、输送链轮组；4012、输送链；402、推送组件；4021、下沉板；4022、限位板；40221、承接面；40222、导向端面；4023、推板；40231、限位基准面；40232、抵接端面；5、顶升装置；501、支撑架；502、升降驱动件；503、水平承接部；504、竖向定位部；505、辅助承托伸缩缸；6、夹持上料组件；601、夹爪组件；6011、夹头；60111、滑座；60112、固定座；6012、上夹爪；6013、下夹爪；6014、夹持驱动件；60141、夹持伸缩缸；60142、驱动齿条；60143、驱动齿轮；602、水平驱动件；701、测宽装置；7011、测宽伸缩缸；7012、测宽直线位移传感器；702、测高装置；7021、测高直线位移传感器；8、管材；9、限位驱动件；901、第二齿条；902、第二齿轮；9021、第一连杆；10、推料驱动件；1001、第三齿条；1002、第三齿轮；1003、第二连杆；11、横向调节组件；1101、驱动电机；1102、带传动组件；11021、传动带；11022、传动轮；12、测长装置；1201、活动推板；12011、测量伸缩缸；1202、固定感应板；13、第一空间；14、第二空间；15、第三空间；16、第四空间；17、第五空间；18、第六空间。
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，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。
实施例一
参考图1、图4以及图11，本实施例公开了一种管材上料设备，包括机架1，机架1由后向前的方向依次设置有储料装置2、管材平铺装置3、单件管材输送装置4、顶升装置5、夹持上料组件6以及姿态检测装置(图中未标注)，管材8由机架1的后侧向前侧输送(图3中箭头所指的方向)；
参考图1，本实施例中，储料装置2为带储料组件(图中未标注)，包括储料架201、储料带202以及拉料轮203，拉料轮203可转动地设置在机架1上，并在电机或其他转动驱动件的驱动下转动，储料架201上端的高度大于拉料轮203的高度，储料带202一端固定于储料架201的上端，另一端与拉料轮203固定，且储料带202卷绕于拉料轮203上，管材8存储于储料带202上。
参考图1、图2，本实施例中，管材平铺装置3包括竖直限位件301以及竖直驱动件302，竖直限位件301位于单件管材输送装置4的上方，具体地，单件管材输送装置4包括链输送组件401以及推送组件402，竖直限位件301位于链输送组件401的上方；
竖直限位件301沿竖直方向活动设置于机架1上，竖直限位件301可与机架1滑动连接，竖直驱动件302驱动竖直限位件301竖直升降，竖直驱动件302为第一电机(图中未示出)配合第一齿轮3022齿条驱动组件，第一齿轮3022齿条包括第一齿轮3022以及第一齿条3021，第一齿条3021与竖直限位件301固定，第一齿轮3022与第一齿条3021啮合，第一电机的转轴与第一齿轮3022同轴固定，第一电机设置驱动第一齿轮3022正反转以驱动竖直限位件301竖直升降，竖直限位件301的下表面到单件管材输送装置上表面的间距为H；
若管材8的截面为矩形，管材8最小截面尺寸为A，管材8的最大截面尺寸为B，A＜H＜B；若管材8的截面为方形，则A为管材8截面的边长，B为管材8截面的对角线长；若管材8的截面为长方形，则A为管材8截面的宽边长，B为管材8截面的对角线长；
若管材8截面尺寸为圆形，管材8的直径为D，D＜H＜2D。
参考图1、图3，链输送组件401一端与储料装置2对接，另一端与推送组件402对接，具体地，链输送组件401包括输送电机(图中未示出)、输送链轮组4011以及输送链4012，输送电机驱动输送链轮组4011转动，输送链4012水平设置，且输送链4012的上半部分在输送链轮组4011的带动下由机架1的后侧向前侧的方向移动，拉料轮203的上表面高于输送链4012的上半部分的上表面，以使管材8能从储料带202顺畅地转移至输送链4012上。
参考图1、图3、图6，推送组件402包括下沉板4021、限位板4022以及推板4023，下沉板4021与链输送组件401中输送链4012上半部分的上表面对接，且下沉板4021与水平面成一角度α，25°≤α≤35°，优选地，α为30°。
下沉板4021与机架1固定连接，限位板4022包括承接面40221以及与承接面40221垂直的导向端面40222，承接面40221垂直于下沉板4021的板面设置，限位板4022沿平行于下沉板4021的板面方向活动设置，机架1上设置有驱动限位板4022往返移动的限位驱动件9，本实施例中，限位驱动件9也为第二电机(图中未示出)与第二齿轮902齿条组件(图中未标注)的组合，第二齿轮902齿条组件包括第二齿轮902以及第二齿条901，第二齿条901固定在下沉板4021上且使第二齿条901与下沉板4021的板面平行，第二齿轮902转动地设置在机架1上，且第二齿轮902与第二电机的转轴同轴固定，第二齿轮902在第二电机(图中未示出)的驱动下转动，为适应长度较长的管材8输送，沿垂直于管材8输送的方向，设置多个限位板4022，对应每一限位板4022设置一限位驱动件9，所有的限位驱动件9的第二齿轮902通过一第一连杆9021固定连接，因此可通过一个第二电机能同步驱动所有的限位板4022移动。
参考图3、图11以及图12，推板4023包括限位基准面40231以及与限位基准面40231垂直的抵接端面40232，限位基准面40231与承接面40221平行设置，推板4023沿平行于承接面40221的方向活动设置，机架1上设置有驱动推板4023往复移动的推料驱动件10，本实施例中，推料驱动件10为第三电机(图中未示出)与第三齿轮1002齿条组件，第三齿轮1002齿条组件(图中未标注)包括第三齿轮1002以及第三齿条1001，第三齿条1001固定在推板4023上，且第三齿条1001沿垂直于下沉板4021的板面设置，第三齿轮1002可转动地设置在机架1上，且第三齿轮1002与电机的转轴固定连接，第三齿轮1002在第三电机(图中未示出)的驱动下转动，为适应长度较长的管材8输送，沿垂直于管材8输送的方向，设置多个推板4023，对应每一推板4023设置一推料驱动件10，所有的推料驱动件10的第三齿轮1002通过一第二连杆1003固定连接，因此可通过一个第三电机能同步驱动所有的推板4023移动。
参考图1、图3，竖直限位件301上还可固定设置有辅助限位板3011，辅助限位板3011上设置有与承接面40221平行的辅助限位面30111，辅助限位面30111与承接面40221之间保持间隙，供管材8通过。
单件推料时，限位驱动件9驱动限位板4022沿平行与下沉板4021的板面的方向向靠近限位基准面40231的方向移动，直到承接面40221到限位基准面40231的距离d，A＜d＜2A，若管材8为圆管时，D＜d＜2D。
参考图1、图11以及图12，顶升装置5设置设置至少两组，顶升装置5沿管材8的长度方向间隔设置，顶升装置5包括支撑架501、驱动支撑架501升降的升降驱动件502、设置于支撑架501上的水平承接部503与竖向定位部504，本实施例中，升降驱动件502为第四电机与第四齿轮齿条组件的组合，第四齿轮齿条包括第四齿轮与第四齿条，第四齿条与支撑架501固定连接且第四齿条沿竖直方向设置，第四齿轮可转动地设置于机架1上，第四齿轮与第四电机的转轴同轴固定连接，第四齿轮在第四电机的驱动下转动，从而第四电机驱动第四齿轮转动时，可带动支撑架501竖直升降；
水平承接部503与竖向定位部504均为转动辊，且水平承接部503的转动中心线与支撑架501的水平表面成一角度β，β为5°，使得管材8在自重作用下沿水平承接部503的表面滑动至与竖直定位部的表面接触，便于后续对管材8的定位与测量。
需要指出的是，水平承接部在最低位时，导向端面40222、抵接端面40232均可抬升至位于水平承接部的上方，便于使管材8顺畅地滑落至水平承接部上。
参考图7～图10，姿态检测装置包括测宽装置701以及测高装置702，测宽装置701包括测宽伸缩缸7011以及测宽直线位移传感器7012，测宽伸缩缸沿水平方向设置，测宽伸缩缸的固定端与机架1固定，其伸缩端朝竖向定位部504伸缩，测宽直线位移传感器7012与测宽伸缩缸的伸缩端连接。
参考图7、图8，测宽伸缩缸的端部由原点伸长至与竖向定位部504的表面的过程中移动的距离为一定值L0，测宽伸缩缸的伸缩端向靠近竖向定位部504的伸缩，直到测宽伸缩缸的端部与管材8背离竖向定位部504的侧面抵接，测宽直线位移传感器7012记录测宽伸缩缸的伸缩端移动的距离L1，则管材8沿水平方向的尺寸L2为L0-L1。
参考图1、图4以及图5，夹持上料组件6包括至少两组夹爪组件601，每一组夹爪组件601均包括夹头6011、设置于夹头6011上的上夹爪6012、下夹爪6013以及驱动上夹爪6012、下夹爪6013靠近或远离的夹持驱动件6014；
至少一组夹爪组件601设置为沿垂直于管材8的上料方向滑动设置于机架1上，该夹爪组件601的夹头6011设置于一滑座60111上，该滑座60111沿垂直于管材8的上料方向滑动设置于机架1上，夹头6011沿管材8的上料方向滑动设置于滑座60111上；
相对于机架1固定设置的夹爪组件601的夹头6011固定于一固定座60112上，固定座60112通过螺纹连接件(螺栓螺母组件或螺钉)紧固于机架1。
滑座60111或固定座60112上均设置有驱动夹头6011移动的水平驱动件602，水平驱动件602可是伸缩气缸、伸缩液压缸或者电机与齿轮齿条组件。
机架1上对应活动设置的夹爪组件601设置一横向调节组件11，横向调节组件11驱动滑座60111沿水平往复滑动，从而调整该夹爪组件601在机架1上位置，进而对夹持管材8的位置进行调节；
本实施例中，横向调节组件11为带驱动组件(图中未标注)，带驱动组件包括驱动电机1101以及带传动组件1102，带传动组件1102包括传动带11021以及传动轮11022，滑座60111与传动带11021固定，驱动电机1101固定于机架1上，传动轮11022有驱动电机1101的转轴连接，传动带11021绕于传动轮11022上，并在传动轮11022的带动下移动，从而带动滑座60111移动。
参考图13，机架1上还设置有测长装置12，测长装置12包括活动推板1201以及固定感应板1202，活动推板1201、固定感应板1202沿一直线设置于机架1上，且分别位于机架1上沿垂直于管材8上料方向的两端，活动推板1201与一测量伸缩缸12011连接，测量伸缩缸12011可以气动伸缩缸、液压伸缩缸以及电动伸缩缸，测量伸缩缸12011上设置有测长直线位移传感器(图中未示出)，固定感应板1202上设置有感应传感器(图中未示出)，感应传感器可以是行程传感器、点触开关，当管材8的端部与固定感应板1202抵接时，感应传感器触发，发出抵接信号。
对管材8的长度测量原理为：
活动推板1201初始位置与固定感应板1202的相距的距离为固定W0，测量伸缩缸12011动作，带动活动推板1201移动，活动推板1201与管材8的一端抵接后推动管材8朝靠近固定感应板1202的方向移动，直到管材8背离活动推板1201的端部与固定感应板1202抵接，测量伸缩缸12011停止运动，测长直线传感器记录测量伸缩缸12011伸长的距离，也即活动推板1201移动的距离W1，从而管材8的长度W2＝W0-W1。
根据管材8的长度W2，可通过横向调节组件11调整活动设置的夹爪组件601在机架1上位置，使夹爪组件601夹持管材8的位置分布位置合理，从而对刚性较差的管材8夹持后，能为管材8提供有效的支撑，有利于对管材8可靠、稳定地夹持。
测高装置702设置于夹头6011上，测高装置702包括测高直线位移传感器7021，测高直线位移传感器7021与上夹爪6012或下夹爪6013连接。
本实施例中，上夹爪6012、下夹爪6013均沿竖直方向活动设置于夹头6011上，夹持驱动件6014驱动上夹爪6012、下夹爪6013同时移动相互靠近或相互远离。
参考图5，夹持驱动件6014包括一夹持伸缩缸60141、若干个驱动齿条60142以及一驱动齿轮60143，驱动齿条60142对应上夹爪6012、下夹爪6013各设置一个，两个驱动齿条60142均与驱动齿轮60143啮合且分别位于驱动齿轮60143轴线的两侧，夹持伸缩缸60141的固定端与夹头6011固定，夹持伸缩缸60141的伸缩端与上夹爪6012或下夹爪6013固定，本实施例中，夹持伸缩缸60141与上夹爪6012固定。
参考图9、图10，测高直线位移传感器7021设置一个，且测高直线位移传感器7021与上或下夹爪6013连接，本实施例中，测高直线传感器与上夹爪6012固定。
参考图1、图12，顶升装置5还包括设置于支撑架501侧面的辅助承托伸缩缸505，辅助承托伸缩缸505的固定端与支撑架501固定，辅助承托伸缩缸505的伸缩端朝上设置，辅助承托伸缩缸505可伸长至与水平承接部的上表面平齐。
实施例二
本实施例公开了另一种管材上料设备，基于实施例一，本实施例与实施例一区别的地方在于：
在其中一个实施例中，上夹爪、下夹爪中，其中一夹爪为固定夹爪，另一夹爪为活动夹爪，活动夹爪沿竖直方向活动设置于夹头上，夹持驱动件为夹持伸缩缸，夹持伸缩缸的固定端与夹头固定，夹持伸缩缸的伸缩端与活动夹爪固定，测高直线位移传感器设置一个，且测高直线位移传感器与活动夹爪连接。
因上夹爪与下夹爪闭合时测高直线位移传感器为测量原点，测高直线位移传感器随上夹爪或下夹爪的移动而伸长，活动夹爪移动的间距即为管材沿竖直方向的尺寸。
实施例三
本实施例公开了一种管材上料方法，基于以上实施例的管材上料设备，包括以下上料步骤：
S1：储料装置向所述管材平铺装置上料，将至少一根管材向管材平铺装置输送，具体地，拉料轮转动对储料带进行收卷，使得储料带高度升高，从而将管材抬升，直到管材能落于输送链上，由输送链将管材向机架的前侧输送；
S2：管材平铺装置将管材进行平铺，使管材以单层水平状态进行输送；
S3：单件管材输送装置将平铺后的管材逐一地转移至顶升装置上，顶升装置的水平承接部承托管材，管材的侧面与顶升装置的竖向定位部的表面抵接，具体地，输送链将管材向下沉板输送，管材落于下沉板上后，限位驱动件驱动限位板沿平行与下沉板的板面的方向向靠近限位基准面的方向移动，在移动过程中，承接面与管材抵接并向上推动管材，直到承接面到限位基准面的距离d大于1倍的管材最小宽度且小于2倍的管材最小尺寸，限位板停止移动，推料驱动件驱动推板向靠近导向端面的方向向上推动管材，抵接端面与管材抵接后，由于承接面到限位基准面的距离d大于1倍的管材最小宽度且小于2倍的管材最小尺寸，因此，推板仅能将单根管材沿承接面上托，直到托板将管材顶托至导向端面之上，管材沿导向端面滑落至顶升装置的水平承接部上，由于水品承托部与水平面成一β夹角，从而管材在自重作用下与竖向定位部抵接；
S4：测宽装置工作：测宽伸缩缸伸长，直到其端部与管材表面抵接，因测宽伸缩缸的端部由原点伸长至与竖向定位部的表面的过程中移动的距离为一定值L0，测宽伸缩缸的伸缩端向靠近竖向定位部的伸缩，直到测宽伸缩缸的端部与管材背离竖向定位部的侧面抵接，测宽直线位移传感器记录测宽伸缩缸的伸缩端移动的距离L1，则管材沿水平方向的尺寸L2为L0-L1；
S5：顶升装置将管材抬升，直到将管材抬升至夹持上料组件的夹持范围内，水平驱动件驱动夹头移动，使管材位于上夹爪与下夹爪之间；
S6：测高装置工作，进行测高：夹持驱动件驱动上夹爪、下夹爪靠近以夹持管材，测高传感器记录上夹爪或下夹爪移动的间距，通过换算得到管材竖直方向的尺寸L3；
S7：对管材的姿态进行判断，若夹持管材的截面为圆形或方形，|L2-L3|≤△L(△L为预设允许误差值)时，则管材未发生变形，符合加工要求；若|L2-L3|＞△L，则管材已发生较大变形，可将其筛除进行校正后再使用；
若夹持的管材截面为长方形，L2-L3＞0，则管材截面的长边所在的面为水平状态、宽边所在的面为竖直状态；否则，管材截面的长边所在的面为竖直状态、宽边所在的面为水平状态；
S8：依据S7检测判断的结果对管材进行继续上料或弃料，且依据该检测判断结果，对管材进行精确定位。
优选地，在S6中，在夹持驱动件夹持管材前，通过测长装置对管材的长度进行测量，根据管材长度测量的数据调用夹爪组件的数量，并调整夹持驱动件中夹爪组件沿垂直于管材的输送方向的位置，也即沿管材长度方向的位置。
具体地，参考图13，以夹持4.2m～6.6m的管材为例，夹爪组件设置三组，将夹爪组件均调整至两个顶升装置5之间的夹持空间(图中未标注)中，夹持空间包括沿远离固定感应板1202的方向依次分布的第一空间13、第二空间14、第三空间15、第四空间16、第五空间17以及第六空间18，其中一夹爪组件601设置为沿垂直于管材的上料方向相对于机架可移动，另两组夹爪组件601则沿垂直于管材的上料方向相对于机架固定，测量管材厚度后，管材的其中一端与固定感应板抵接，固定感应板可起到定位的作用；
根据长度不同，调整活动设置的夹爪组件位于第三空间15、第四空间16、第五空间17或第六空间18，具体地，当管材的长度4200mm≤W2＜4890mm，则通过横向调节组件驱动该活动设置的夹爪组件移动至第三空间15中；当管材的长度4890mm≤W2＜5478mm，则通过横向调节组件驱动该活动设置的夹爪组件移动至第四空间16中；当管材的长度5478mm≤W2＜5980mm，则通过横向调节组件驱动该活动设置的夹爪组件移动至第五空间17中；当管材的长度5980mm≤W2≤6600mm，则通过横向调节组件驱动该活动设置的夹爪组件移动至第六空间18中，从而对不同长度的管材进行对夹爪组件夹持管材的位置进行调整，有利于为管材提供有效的承托，尤其适用于刚性较弱的管材夹持，减少管材上料过程中由于自重发生刚性变形的情况发生，还有利于后续对管材的高度方向尺寸的测量。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种管材上料设备，包括机架(1)，所述机架(1)由后向前的方向依次设置有储料装置(2)、管材平铺装置(3)、单件管材输送装置(4)、顶升装置(5)以及夹持上料组件(6)，其特征在于，还包括姿态检测装置，所述姿态检测装置包括测宽装置(701)以及测高装置(702)，所述顶升装置(5)包括支撑架(501)、驱动支撑架(501)升降的升降驱动件(502)、设置于支撑架(501)上的水平承接部(503)与竖向定位部(504)；
所述测宽装置(701)包括测宽伸缩缸(7011)以及测宽直线位移传感器(7012)，所述测宽伸缩缸(7011)沿水平方向设置，所述测宽伸缩缸(7011)的固定端与所述机架(1)固定，其伸缩端朝所述竖向定位部(504)伸缩，所述测宽直线位移传感器(7012)与所述测宽伸缩缸(7011)的伸缩端连接；
所述夹持上料组件(6)包括夹爪组件(601)，所述夹爪组件(601)包括夹头(6011)、设置于夹头(6011)上的上夹爪(6012)、下夹爪(6013)以及驱动上夹爪(6012)、下夹爪(6013)靠近或远离的夹持驱动件(6014)，所述测高装置(702)设置于所述夹头(6011)上，所述测高装置(702)包括测高直线位移传感器(7021)，所述测高直线位移传感器(7021)与上夹爪(6012)或下夹爪(6013)连接。
2.根据权利要求1所述的管材上料设备，其特征在于，所述上夹爪(6012)、所述下夹爪(6013)中，其中一夹爪为固定夹爪，另一夹爪为活动夹爪，所述活动夹爪沿竖直方向活动设置于所述夹头(6011)上，所述夹持驱动件(6014)为夹持伸缩缸(60141)，所述夹持伸缩缸(60141)的固定端与所述夹头(6011)固定，所述夹持伸缩缸(60141)的伸缩端与所述活动夹爪固定，所述测高直线位移传感器(7021)设置一个，且所述测高直线位移传感器(7021)与所述活动夹爪连接。
3.根据权利要求1所述的管材上料设备，其特征在于，所述上夹爪(6012)、下夹爪(6013)均沿竖直方向活动设置于所述夹头(6011)上，所述夹持驱动件(6014)驱动所述上夹爪(6012)、下夹爪(6013)同时移动相互靠近或相互远离。
4.根据权利要求3所述的管材上料设备，其特征在于，所述夹持驱动件(6014)包括一夹持伸缩缸(60141)、若干个驱动齿条(60142)以及一驱动齿轮(60143)，所述驱动齿条(60142)对应所述上夹爪(6012)、下夹爪(6013)各设置一个，所述驱动齿条(60142)均与所述驱动齿轮(60143)啮合，所述夹持伸缩缸(60141)的固定端与所述夹头(6011)固定，所述夹持伸缩缸(60141)的伸缩端与所述上夹爪(6012)或下夹爪(6013)固定。
5.根据权利要求4所述的管材上料设备，其特征在于，所述测高直线位移传感器(7021)设置一个，且所述测高直线位移传感器(7021)与所述上夹爪(6012)或下夹爪(6013)连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的管材上料设备，其特征在于，所述单件管材输送装置(4)包括链输送组件(401)以及推送组件(402)，所述链输送组件(401)设置于所述管材平铺装置(3)的下方，所述链输送组件(401)一端与所述储料装置(2)对接，另一端与所述推送组件(402)对接，所述推送组件(402)包括下沉板(4021)、限位板(4022)以及推板(4023)，所述下沉板(4021)与所述链输送组件(401)上表面对接，且所述下沉板(4021)与水平面成一角度α，25°≤α≤35°，所述限位板(4022)包括承接面(40221)以及与承接面(40221)垂直的导向端面(40222)，所述承接面(40221)垂直于所述下沉板(4021)的板面设置，所述限位板(4022)沿平行于所述下沉板(4021)的板面方向活动设置，所述机架(1)上设置有驱动所述限位板(4022)往返移动的限位驱动件(9)，所述推板(4023)包括限位基准面(40231)以及与限位基准面(40231)垂直的抵接端面(40232)，所述限位基准面(40231)与所述承接面(40221)平行设置，所述推板(4023)沿平行于所述承接面(40221)的方向活动设置，所述机架(1)上设置有驱动所述推板(4023)往复移动的推料驱动件(10)。
7.根据权利要求1、2、3、4或5所述的管材上料设备，其特征在于，所述顶升装置(5)还包括设置于所述支撑架(501)侧面的辅助承托伸缩缸(505)，所述辅助承托伸缩缸(505)的固定端与所述支撑架(501)固定，所述辅助承托伸缩缸(505)的伸缩端朝上设置，所述辅助承托伸缩缸(505)可伸长至与所述水平承接部的上表面平齐。
8.根据权利要求1、2、3、4或5所述的管材上料设备，其特征在于，所述管材平铺装置(3)包括竖直限位件(301)以及竖直驱动件(302)，所述竖直限位件(301)位于所述单件管材输送装置(4)的上方，所述竖直限位件(301)沿竖直方向活动设置于所述机架(1)上，所述竖直驱动件(302)驱动所述竖直限位件(301)竖直升降，所述竖直限位件(301)的下表面到所述单件管材输送装置上表面的间距为H；
若管材(8)的截面为矩形，管材(8)最小截面尺寸为A，管材(8)的最大截面尺寸为B，A＜H＜B；
若管材(8)截面尺寸为圆形，管材(8)的直径为D，D＜H＜2D。
9.一种管材上料方法，其特征在于，运用权利要求1-8任一项所述的管材上料设备，包括以下步骤：
S1：所述储料装置(2)向所述管材平铺装置(3)上料，将至少一根管材(8)向所述管材平铺装置(3)输送；
S2：所述管材平铺装置(3)将管材(8)进行平铺，使管材(8)以单层水平状态进行输送；
S3：所述单件管材输送装置(4)将平铺后的管材(8)逐一地转移至所述顶升装置(5)上，所述顶升装置(5)的水平承接部(503)承托管材(8)，管材(8)的侧面与所述顶升装置(5)的竖向定位部(504)的表面抵接；
S4：所述测宽装置(701)工作：所述测宽伸缩缸(7011)的端部由原点伸长至与竖向定位部(504)的表面的过程中移动的距离为一定值L0，所述测宽伸缩缸(7011)的伸缩端向靠近所述竖向定位部(504)的伸缩，直到所述测宽伸缩缸(7011)的端部与管材(8)背离所述竖向定位部(504)的侧面抵接，所述测宽直线位移传感器(7012)记录所述测宽伸缩缸(7011)的伸缩端移动的距离L1，则管材(8)沿水平方向的尺寸L2为L0-L1；
S5：所述顶升装置(5)将管材(8)抬升，直到将管材(8)抬升至所述夹持上料组件(6)的夹持范围内；
S6：所述测高装置(702)工作，进行测高：夹持驱动件(6014)驱动上夹爪(6012)、下夹爪(6013)靠近以夹持管材(8)，测高传感器记录上夹爪(6012)或下夹爪(6013)移动的间距，通过换算得到管材(8)竖直方向的尺寸L3；
S7：对管材(8)的姿态进行判断，若夹持管材(8)的截面为圆形或方形，|L2-L3|≤△L(△L为预设允许误差值)时，则管材(8)未发生变形，符合加工要求；若|L2-L3|＞△L，则管材(8)已发生较大变形，可将其筛除进行校正后再使用；
若夹持的管材(8)截面为长方形，L2-L3＞0，则管材(8)截面的长边所在的面为水平状态、宽边所在的面为竖直状态；否则，管材(8)截面的长边所在的面为竖直状态、宽边所在的面为水平状态；
S8：依据S7检测判断的结果对管材(8)进行继续上料或弃料，且依据该检测判断结果，对管材(8)进行精确定位。
10.根据权利要求9所述的管材上料方法，其特征在于，在S6中，在对所述管材(8)夹持并进行测高前，对所述管材(8)的长度进行测量，并根据测得的管材长度调整夹爪组件(601)对管(8)夹持的位置；
管材(8)的长度通过设置于机架(1)上的测长装置(12)测量，所述夹爪组件(601)设置至少两组，且其中一组夹爪组件(601)沿垂直于所述管材(8)的上料方向水平滑动设置于所述机架(1)上，所述机架(1)上还设置有驱动该夹爪组件(601)移动的横向调节组件(11)，通过所述横向调节组件(11)调整夹爪组件(601)在机架(1)上的位置，进而调整夹爪组件(601)夹持管材(8)的位置。
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