CN114227384A - 一种钢管智能加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢管加工设备技术领域，具体涉及一种钢管智能加工设备及钢管加工方法。该设备包括控制系统以及依次设置的伺服上料装置、尾料长度判断装置、切断装置、冲压装置、外圆加工装置和自动捡料装置。尾料长度判断装置内设有用于识别钢管长度情况的对射开关；冲压装置包括第一翻转机构、第二翻转机构以及位于二者间的立式移载组件，第一翻转机构将切断装置传来的钢管由卧位转为立位，第二翻转机构将冲压装置传出的钢管由立位转为卧位，立式移载组件抓取并夹持呈立位状态的钢管进行传送。本发明解决了现有钢管在冲压送料过程中传送状态不稳、钢管换型需手动调整定位和尾料浪费的问题，实现钢管加工的全数字化控制和一键换型，提高生产效率。

Description

一种钢管智能加工设备

技术领域

本发明属于钢管加工机械设备技术领域，具体涉及一种钢管智能加工设备。

背景技术

钢管产品的加工过程主要分为三个工序，分别是切断内孔加工、椎体冲压和外圆加工。现有钢管产品通常采用三个工序分开加工的生产方式，因而造成工序库存量大，产品周转率低；另外，因钢管的型号众多，生产时需要频繁的调整型号，而现有钢管加工设备的智能化程度低，生产换型时需要手动调整，费时费力且调机不良品多，严重影响生产效率。

中国专利CN110961935A公开了一种钢管加工一体设备、控制系统及控制方法，将上料装置、切断装置、冲压装置、外圆加工装置和自动捡料装置结合到一起，并通过控制系统对整体设备进行控制，实现钢管产品的自动化加工，改善产品合格率，提高加工效率和设备数字化程度。然而，该钢管加工一体设备还存在以下问题：

1)钢管半成品通过移载组件在冲压送料机构的各工位间进行传送，移载组件为平行设置的两根传送杆，即钢管半成品仅由两根传送杆承托，在冲压滑动件和升降组件的作用下进行传送；因而钢管半成品在冲压送料过程中的传送状态不甚稳定，可能会在移载组件上发生滑动甚至脱落；另外，钢管换型时，因其产品中心或重心发生变化，需要针对不同的产品手动调整和确定钢管半成品于移载组件上的置放位，以维持不同产品于传送杆上的相对平衡放置，因而降低了该钢管加工一体设备的自动化程度，降低了生产效率；

2)因钢管原料的供货长度不完全一致，所以加工时通常会产生尾料，而该设备不能对尾料情况进行预判，造成尾料内孔加工完成后才识别出其长度不满足产品所需，因而导致对尾料的冗余加工以及尾料的浪费，还有可能导致各工序间加工信息传输混乱、产品计数错误等问题，因而降低了该钢管加工一体设备的智能化程度，且造成了尾料的浪费。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种钢管智能加工设备，包括控制系统以及依次设置的伺服上料装置、尾料长度判断装置、切断装置、冲压装置、外圆加工装置以及自动捡料装置；伺服上料装置、尾料长度判断装置和切断装置上钢管的传送方向一致、均为第一传送方向，冲压装置上钢管的传送方向为第二传送方向，外圆加工装置上钢管的传送方向为第三传送方向；第一传送方向和第三传送方向均与第二传送方向垂直，且第一传送方向和第三传送方向呈反向平行设置；

控制系统分别与伺服上料装置、尾料长度判断装置、切断装置、冲压装置、外圆加工装置以及自动捡料装置电连接；

尾料长度判断装置包括沿第一传送方向设置的多个对射开关，用以识别尾料长度判断装置内的钢管的长度情况；

冲压装置包括第一翻转机构、第二翻转机构以及设置于二者之间的立式移载组件；第一翻转机构设置于冲压装置靠近切断装置的一侧，以抓取切断装置传送来的钢管并将其由卧位翻转为立位；第二翻转机构设置于冲压装置靠近外圆加工装置的一侧，以抓取冲压装置传送出的钢管并将其由立位翻转为卧位；立式移载组件包括沿第二传送方向排列的多个可移动的抓手，以直接抓取并夹持呈立位状态的钢管于冲压装置内进行传送。

上述技术方案通过尾料长度判断装置的设置，解决了现有钢管一体加工设备无法预判尾料情况而导致的尾料冗余加工的问题，避免了尾料的浪费，降低生产成本，同时避免可能出现的加工信息传输混乱、产品计数错误等情况，确保产品数量的准确计量；通过第一翻转机构、第二翻转机构和立式移载组件中抓手的设置，解决了现有钢管加工一体设备中钢管在冲压送料过程中传送状态不稳、钢管换型需手动调整定位的问题，确保不同型号的钢管均能稳定传送且不必人工介入，实现了钢管加工的一键换型，提高了钢管加工的自动化智能化程度；同时，本技术方案实现了钢管加工的全数字化控制，缩短了产品的加工周期，提高了生产效率。

在其中一些实施例中，尾料长度判断装置还包括进料架，进料架位于第一传送方向的两端分别设有一导向头，钢管穿过两个导向头后传送到切断装置内；多个对射开关安装于进料架垂直于第一传送方向的两侧面上。该技术方案通过两个导向头的设置，对钢管进行定位，以将钢管准确传送至切断装置内；通过两侧多个对射开关的设置，准确识别尾料长度判断装置内的钢管的长度情况。

在其中一些实施例中，伺服上料装置包括上料框架以及用于将钢管推入尾料长度判断装置内的顶料板；顶料板滑动连接于上料框架背离尾料长度判断装置的一端，顶料板还与一上料推送机构连接，上料推送机构驱动顶料板向靠近尾料长度判断装置的方向移动，以将钢管顶推入尾料长度判断装置内。该技术方案通过顶料板和上料推送机构的设置，实现从钢管原料的一端顶推整根钢管使其进入尾料长度判断装置内。

在其中一些实施例中，冲压装置还包括沿第一传送方向设置的横梁以及用于抓取切断装置处钢管的夹取机构，夹取机构连接于横梁上并沿第一传送方向滑动，以在切断装置和第一翻转机构间往复移动；冲压装置还包括设于夹取机构和第一翻转机构之间的卧式送料机构，卧式送料机构包括送料架以及活动安装于送料架内的升降板，送料架的顶面沿第二传送方向依次开设有三条位于升降板上方的定位槽，定位槽依次为第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽；升降板上抬时，将位于第一定位槽和第二定位槽上的钢管分别传送至下一相邻定位槽上。该技术方案通过夹取机构和卧式送料机构的设置，实现钢管于切断装置和第一翻转机构之间的自动化传送。

在其中一些实施例中，卧式送料机构还包括与升降板连接的升降组件，升降组件位于升降板的下方，用于推动升降板上下移动；升降板的顶面对应第一定位槽和第二定位槽处分别设有第一导向面，第一导向面为斜面且沿第二传送方向呈向下倾斜设置；位于相邻两个定位槽之间的送料架的顶面设有第二导向面，第二导向面为斜面且沿第二传送方向呈向下倾斜设置；升降板上抬以使第一导向面托起钢管离开定位槽沿第一导向面下滑，升降板回落以使钢管落于第二导向面上并沿第二导向面下滑至下一相邻定位槽上。该技术方案通过升降板上第一导向面和送料架上第二导向面的匹配设置以及升降组件对升降板的驱动，实现钢管于卧式送料机构上各定位槽之间的顺畅传送。

在其中一些实施例中，冲压装置还包括除铁屑机构、测量机构和冲压打油机构；除铁屑机构位于第一定位槽长度方向的一侧，以对钢管进行吹气除铁屑；测量机构正对第二定位槽长度方向的一侧，且沿钢管的长度方向设置，以对钢管的长度进行测量；冲压打油机构正对第三定位槽长度方向的一侧，且朝向钢管的长度方向滑动，以对钢管进行打油；第三定位槽长度方向的另一侧的端面上安装有升降块。

在其中一些实施例中，冲压装置还包括位于第一翻转机构和第二翻转机构之间的立式工位组件；

立式工位组件包括沿第二传送方向依次等距排列的四个工位座，工位座依次为第一待移载工位座、预冲压工位座、后冲压工位座和第二待移载工位座；每一工位座的一侧还设有夹持爪，夹持爪依次对应为第一夹持爪、预冲压夹持爪、后冲压夹持爪和第二夹持爪，每一夹持爪用于夹持其对应的工作座上的呈立位状态的钢管；冲压装置还包括伺服冲压机构，伺服冲压机构包括位于预冲压工位座正上方的预冲压组件和位于后冲压工位座正上方的后冲压组件；

立式移载组件中的多个可移动的抓手沿第二传送方向依次等距排列，抓手依次为第一抓手、第二抓手和第三抓手，工位座的间距与抓手的间距一致；立式移载组件还包括移载底座、连接于移载底座上并相对于移载底座沿第二传送方向往复移动的第一滑动件、连接于第一滑动件上并相对于第一滑动件沿第一传送方向往复移动的第二滑动件、连接于第二滑动件上并相对于第二滑动件沿上下高度方向往复移动的三个第三滑动件；三个抓手与三个第三滑动件一一对应连接。

上述技术方案通过立式工位组件和立式移载组件的匹配设置，以直接抓取并夹持钢管的方式实现钢管于冲压装置内各工位间的稳定传送和定位，提高了钢管加工的自动化程度和生产效率，满足钢管加工生产中一键换型式的加工需要。

在其中一些实施例中，第一翻转机构和第二翻转机构均包括主旋转气缸、次旋转气缸、调高气缸以及翻转抓手；其中，调高气缸为立式设置，主旋转气缸滑动连接于调高气缸上，以通过调高气缸驱动主旋转气缸上下移动，主旋转气缸的旋转轴轴向与第一传送方向一致；次旋转气缸转动连接于主旋转气缸上且二者的旋转轴轴向相互垂直，主旋转气缸驱动次旋转气缸绕主旋转气缸的旋转轴转动；翻转抓手转动连接于次旋转气缸上，且翻转抓手的伸出方向与次旋转气缸的旋转轴轴向一致，次旋转气缸驱动翻转抓手绕次旋转气缸的旋转轴转动。

在其中一些实施例中，测量机构包括测量臂，测量臂上安装有光栅尺，光栅尺的一端与测量臂相连接，其另一端伸向钢管的长度方向，且光栅尺的测量方向平行于第一传送方向，实现对钢管长度的测量。该技术方案实现对钢管长度的在线测量，进而及时筛除不合格产品，提高产品尺寸的精确度。

在其中一些实施例中，夹取机构包括夹取驱动气缸和移动臂，夹取驱动气缸伸向切断装置处，移动臂设于夹取驱动气缸的动力输出端部，移动臂的端部设有用于夹紧钢管的机械夹。

在其中一些实施例中，外圆加工装置包括外圆伺服给料定位机构、外圆永磁电机主轴箱、外圆数控加工机构和外圆落料缓冲机构，外圆永磁电机主轴箱位于外圆伺服给料定位机构及外圆数控加工机构之间；外圆落料缓冲机构与外圆数控加工机构相接，外圆落料缓冲机构包括滑槽、缓冲台和缓冲传送带，滑槽的一端与外圆数控加工机构相接，其另一端与缓冲台相接，缓冲台向下倾斜并与缓冲传送带相接，缓冲传送带与自动捡料装置相接。

在其中一些实施例中，外圆加工装置和冲压装置之间设有滚料传送机构，滚料传送机构包括支架、连接于支架靠近冲压装置的一侧并相对于支架沿上下高度方向往复移动的承载台，支架的顶面与一滚料台相接，滚料台沿第二传送方向向下倾斜并与外圆加工装置的外圆伺服给料定位机构相接；承载台的顶面用于放置经第二翻转机构传送来的钢管，且承载台的顶面沿第二传送方向向下倾斜，承载台上抬时，使其上的钢管经支架顶面和滚料台滚落至外圆加工装置的外圆伺服给料定位机构处。

在其中一些实施例中，自动捡料装置包括捡料传送机构、存储机构和捡取机构；捡料传送机构与存储机构相接，捡料传送机构末端的外侧设有推送机构，且推送机构的推送方向与捡料传送机构的传送方向相互垂直；存储机构的一侧设有承载车，捡取机构位于存储机构和承载车的上方。

在其中一些实施例中，捡取机构包括捡取框架和移取抓手，捡取框架上设有移取滑轨，移取滑轨由存储机构的上方延伸至承载车的上方，且移取滑轨上设有抓料提升组件，抓料提升组件能沿移取滑轨的长度方向来回滑动，且抓料提升组件上设有动力源，动力源的动力输出端与移取抓手相连接，移取抓手上设有磁力吸盘，且能够朝存储机构和承载车的方向处移动。

在其中一些实施例中，控制系统包括远程控制系统、信息控制系统和MES管理系统；远程控制系统包括无线发射模块，信息控制系统包括无线接收模块，远程控制系统和信息控制系统通过无线网络进行数据通信；信息控制系统和MES管理系统电连接，MES管理系统分别与伺服上料装置、尾料长度判断装置、切断装置、冲压装置、外圆加工装置以及自动捡料装置电连接；信息控制系统还包括与伺服上料装置电连接的上料信息控制器、与尾料长度判断装置电连接的尾料信息控制器、与切断装置电连接的切断信息控制器、与冲压装置电连接的冲压信息控制器、与外圆加工装置电连接的外圆加工信息控制器、与自动捡料装置电连接的自动捡料信息控制器。该技术方案实现了钢管加工过程中参数的实时反馈，实现了钢管加工的全数字化控制，进而提高了产品质量的稳定性。

本发明还提供一种钢管加工方法，适用于上述的钢管智能加工设备，包括如下步骤：

用户通过远程控制系统输入上料参数、切断参数、冲压参数、外圆加工参数和自动捡料参数，远程控制系统通过无线发射模块将输入的参数发送至信息控制系统；

上料信息控制器通过无线接收模块接收到上料参数信息后，控制伺服上料装置将钢管传送至尾料长度判断装置的进料端；

尾料信息控制器通过对射开关识别尾料长度判断装置内的钢管的长度情况并反馈给远程控制系统以判断尾料情况，然后远程控制系统将尾料信号发送至切断信息控制器；

切断信息控制器根据输入的切断参数和接收到的尾料信号，控制切断装置进行钢管的内孔加工和切断，并反馈信号给远程控制系统，然后远程控制系统将该信号发送至冲压信息控制器；

冲压信息控制器接收到信号后，控制夹取机构将钢管夹取至冲压装置的卧式送料机构上，控制除铁屑机构、测量机构和冲压打油机构分别对钢管进行除铁屑、测量和打油，在此期间钢管通过升降组件于各机构间进行传送；然后控制第一翻转机构将钢管传送至冲压装置的立式工位组件，控制伺服冲压机构对钢管进行冲压，在此期间钢管通过立式移载组件于各工位间进行传送；然后控制第二翻转机构将钢管传送至外圆加工装置处；

外圆加工信息控制器根据输入的外圆加工参数，控制外圆加工装置对钢管进行外圆加工，然后将钢管传送至自动捡料装置处；

自动捡料信息控制器根据输入的自动捡料参数，控制自动捡料装置对外圆加工装置传送来的钢管进行传送和存储。

上述技术方案，实现了钢管的完全自动化连续加工，即全自动化完成上料、尾料长度判断、内孔加工及切断、冲压、外圆加工以及钢管的自动存储及捡料，因而提高了钢管的生产效率。

基于上述技术方案，本发明实施例中的钢管智能加工设备及钢管加工方法，解决了现有钢管加工一体设备中钢管传送状态不稳、钢管换型需手动调整定位以及尾料浪费的问题，实现了钢管加工的一键换型，提高了钢管加工的自动化智能化程度，降低了生产成本；同时，实现了钢管加工的全数字化控制，提高了产品质量的稳定性，缩短了产品的加工周期，提高了生产效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的钢管智能加工设备的整体结构示意一；

图2为本发明的钢管智能加工设备的整体结构示意二(未显示伺服上料机构、控制柜、悬臂上位机)；

图3为本发明中尾料长度判断装置、切断装置及夹取机构的结构示意图；

图4为本发明中冲压装置的结构示意图；

图5为本发明中冲压装置的俯视图(未显示夹取机构、第一翻转机构、第二翻转机构及伺服冲压机构)；

图6为本发明中卧式送料机构的结构示意图；

图7为本发明中翻转机构的结构示意图；

图8为本发明中外圆加工装置的局部结构示意图；

图9为本发明中自动捡料装置的结构示意图；

图10为本发明中滚料传送机构的结构示意图；

图11为本发明控制系统的框图；

图12为本发明钢管加工方法的流程图。

图中：

1、伺服上料装置；11、上料框架；12、顶料板；13、上料推送机构；14、伺服电机；15、上料滑轨；16、原料架；

2、尾料长度判断装置；21、支撑台；22、进料架；23、对射开关；24、导向头；

3、切断装置；31、切断永磁电机主轴箱；311、切断辅助夹紧机构；312、切断永磁电机；313、切断夹紧夹头；32、刀具机构；321、导向槽；

4、冲压装置；41、横梁；42、夹取机构；421、夹取驱动气缸；422、上下移动气缸；423、机械夹；424、夹紧气缸；43、卧式送料机构；431、送料架；4311、第一定位槽；4312、第二定位槽；4313、第三定位槽；4314、第二导向面；4315、第一挡板；4316；第二挡板；432、升降板；4321、第一导向面；433、升降组件；4331、升降气缸；4332、升降底座；434、除铁屑机构；435、测量机构；4351、光栅尺；4352、测量臂；4353、限位块；436、冲压打油机构；4361、顶板；4362、油嘴；4363、升降块；44、第一翻转机构；441、主旋转气缸；442、次旋转气缸；443、调高气缸；444、调高滑轨；445、滑动底座；446、主旋底座；447、次旋底座；448、翻转抓手；45、第二翻转机构；46、立式工位组件；461、第一待移载工位座；462、第一夹持爪；463、预冲压工位座；464、预冲压夹持爪；465、后冲压工位座；466、后冲压夹持爪；467、第二待移载工位座；468、第二夹持爪；47、立式移载组件；471、第一抓手；472、第二抓手；473、第三抓手；474、第一气缸；475、第一滑轨；476、第二气缸；477、第二滑轨；478、第三气缸；479、第三滑轨；470、移载底座；48、伺服冲压机构；481、预冲压组件；482、后冲压组件；483、伺服压缸；

5、外圆加工装置；51、滚料传送机构；511、支架；512、承载台；513、滚料气缸；514、滚料台；515、挡料板；52、外圆伺服给料定位机构；521、外圆传送定位杆；53、外圆永磁电机主轴箱；531、外圆辅助夹紧机构；532、外圆永磁电机；533、外圆夹紧夹头；54、挡料机构；541、摆动臂；542、挡头；543、挡料气缸；55、外圆数控加工机构；56、滑槽；57、缓冲台；58、缓冲传送带；

6、自动捡料装置；61、捡料传送机构；611、捡料传送带；62、推送机构；63、存储机构；631、存储缓冲件；632、对齐组件；633、存储托盘；64、捡取机构；641、捡取框架；642、抓料提升组件；643、移取抓手；644、移取滑轨；645、第四气缸；646、第五气缸；647、光轴；648、齿条；649、承载车；7、控制柜；8、悬臂上位机；9、钢管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“横”、“竖”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供了一种钢管智能加工设备，包括控制系统以及依次设置的伺服上料装置1、尾料长度判断装置2、切断装置3、冲压装置4、外圆加工装置5以及自动捡料装置6。待加工的钢管由伺服上料装置1传送以进入尾料长度判断装置2内，然后传送至切断装置3进行内孔加工及切断，再传送至冲压装置4进行冲压，后传送至外圆加工装置5进行外圆加工，最后输送至自动捡料装置6对钢管进行顺次排好以便装载。以上由伺服上料装置1至自动捡料装置6的方向为钢管加工的整体流转方向；具体而言，伺服上料装置1、尾料长度判断装置2和切断装置3上钢管的传送方向一致、均为第一传送方向，冲压装置4上钢管的传送方向为第二传送方向，外圆加工装置5上钢管的传送方向为第三传送方向。第一传送方向和第三传送方向均与第二传送方向垂直，且第一传送方向和第三传送方向呈反向平行设置。

控制系统分别与伺服上料装置1、尾料长度判断装置2、切断装置3、冲压装置4、外圆加工装置5以及自动捡料装置6电连接。另外，该智能加工设备配备有控制柜7和悬臂上位机8，控制系统的线缆等集中连接于控制柜7内，悬臂上位机8用于读取或输入加工信息、显示加工情况等。

如图2、图3所示，尾料长度判断装置2包括沿第一传送方向设置的多个对射开关23，用以识别尾料长度判断装置2内的钢管的长度情况。进一步地，对射开关23通过光电感应来识别尾料长度判断装置2内的钢管长度，并将识别结果反馈给控制系统；控制系统据此计算尾料长度判断装置2内的钢管长度所能加工出的产品数量，以控制切断装置3的工作，即对钢管进行正常的内孔加工及切断或是对尾料不做加工直接排掉；同时，控制系统根据对射开关23识别的钢管长度情况，及时通知伺服上料装置1进行下一次送料。

如图1、图2所示，冲压装置4包括第一翻转机构44、第二翻转机构45以及设置于二者之间的立式移载组件47。第一翻转机构44设置于冲压装置4靠近切断装置3的一侧，以抓取切断装置3传送来的钢管并将其由卧位翻转为立位。第二翻转机构45设置于冲压装置4靠近外圆加工装置5的一侧，以抓取冲压装置4传送出的钢管并将其由立位翻转为卧位。立式移载组件47包括沿第二传送方向排列的多个可移动的抓手，以直接抓取夹持呈立位状态的钢管并于冲压装置4内进行传送；这种抓手直接抓取夹持并传送钢管的方式，使得钢管被抓手可靠夹紧，避免了钢管在传送过程中滑动或脱落情况的出现，而且不受钢管换型的影响，因而不需要人工介入，满足钢管加工生产中一键换型式的加工需要。

可以理解的是，钢管于伺服上料装置1、尾料长度判断装置2和切断装置3内均以卧位状态沿第一传送方向进行传送加工，钢管于冲压装置4的第一翻转机构44和第二翻转机构45之间则翻转为立位状态沿第二传送方向进行传送加工，钢管于外圆加工装置5内则又恢复为卧位状态沿第三传送方向进行传送加工。

上述示意性实施例，通过尾料长度判断装置2的设置，解决了现有钢管一体加工设备无法预判尾料情况而导致的尾料冗余加工的问题，避免了尾料的浪费，降低生产成本，同时避免可能出现的加工信息传输混乱、产品计数错误等情况，确保产品数量的准确计量；通过第一翻转机构44、第二翻转机构45和立式移载组件47的设置，解决了现有钢管加工一体设备中钢管在冲压送料过程中传送状态不稳、钢管换型需手动调整定位的问题，确保不同型号的钢管均能稳定传送而不必人工介入，实现了钢管加工的一键换型，提高了钢管加工的自动化智能化程度；同时，本技术方案实现了钢管加工的全数字化控制，缩短了产品的加工周期，提高了生产效率。

如图2、图3所示，在一些实施例中，尾料长度判断装置2还包括支撑台21以及安装于支撑台21上的进料架22。进料架22位于第一传送方向的两端分别设有一导向头24，来自伺服上料装置1的钢管穿过两个导向头24后传送到切断装置3内。多个对射开关23安装于进料架22垂直于第一传送方向的两侧面上，以沿第一传送方向对钢管长度情况进行精确识别。该示意性实施例通过两个导向头24的设置，对钢管进行定位，以将钢管准确传送至切断装置3内；通过两侧多个对射开关23的设置，准确识别尾料长度判断装置2内的钢管的长度情况，进而反馈至控制系统。

如图1所示，在一些实施例中，伺服上料装置1包括上料框架11以及用于将钢管推入尾料长度判断装置2内的顶料板12。顶料板12滑动连接于上料框架11背离尾料长度判断装置2的一端；进一步地，上料框架11上设有上料滑轨15，顶料板12滑动连接于上料滑轨15上。顶料板12还与一上料推送机构13连接，上料推送机构13驱动顶料板12向靠近尾料长度判断装置2的方向移动，以将钢管顶推入尾料长度判断装置2内。进一步地，上料推送机构13包括动力件和传动组件，顶料板12与传动组件连接；动力件驱动传动组件运转，进而传动组件带动顶料板12沿上料滑轨15移动。需要说明的是，动力件包括但不限于伺服电机14，传动组件包括但不限于齿轮齿条传动结构。另外，伺服上料装置1上还设有原料架16，用于待加工的钢管原料的顺序堆放；原料架16具有一定斜度，便于钢管原料滚落至上料区域。

需要说明的是，现有技术中的钢管加工一体设备，其上料装置上料时，因钢管原料长度很长而上料装置长度有限，上料装置通常需要往复作动好多次才能完成对整根钢管原料的送料加工，而且因尚未进入上料装置内的钢管悬置于外，上料装置受钢管重量影响，可能会因单侧受压较大而出现传送卡顿、上料导向头24局部磨损情况的出现。而本示意性实施例中的伺服上料装置1，通过顶料板12和上料推送机构13的设置，实现从钢管原料的一端顶推整根钢管使其进入尾料长度判断装置2内，避免出现上述现有技术中的问题。

如图1-图3所示，在一些实施例中，切断装置3包括切断永磁电机主轴箱31和刀具机构32。切断永磁电机主轴箱31设置于尾料长度判断装置2与刀具机构32之间。冲压装置4还包括沿第一传送方向设置的横梁41以及用于抓取切断装置3处钢管9的夹取机构42。夹取机构42连接于横梁41上并沿第一传送方向在切断装置3和第一翻转机构44间往复移动。

进一步地，切断永磁电机主轴箱31沿第一传送方向同轴线依次设置有切断辅助夹紧机构311、切断永磁电机312和切断夹紧夹头313。切断辅助夹紧机构311的进料端对接尾料长度判断装置2的出料端，来自尾料长度判断装置2的钢管传送至切断辅助夹紧机构311处，切断辅助夹紧机构311夹紧钢管，通过切断永磁电机312将钢管传送至切断夹紧夹头313处，然后经刀具机构32对钢管进行平头切割处理。

进一步地，夹取机构42包括夹取驱动气缸421和移动臂，移动臂进一步包括上下移动气缸422和夹紧气缸424。夹取驱动气缸421伸向切断装置3处，且夹取驱动气缸421的动力输出端部与移动臂的上下移动气缸422相连接，上下移动气缸422的动力输出端连接有夹紧气缸424，夹紧气缸424的端部设有机械夹423，机械夹423的两个夹爪上相对安装有两对轴承，两对轴承之间形成钢管9的夹持空间，以使机械夹423可靠夹紧钢管9；由此夹取驱动气缸421推动上下移动气缸422沿第一传送方向往复移动，且上下移动气缸422能够推动夹紧气缸424上下移动，然后在夹紧气缸424的作用下使机械夹423夹紧钢管9。

进一步地，刀具机构32包括刀台，刀台的下端面设有刀具滑动件，刀台能够随着刀具滑动件进行前后左右的滑动；刀台上端面安装有刀座，刀座朝向切断夹紧夹头313的出料端安装有刀头，刀头与切断夹紧夹头313位于同一水平面上。钢管平头切割后，刀台进行相应的滑动，使得刀座能够准确地对准钢管所需加工位置，对其进行内孔加工。钢管内孔加工完成后，切断辅助夹紧机构311夹紧钢管，通过控制系统控制切断辅助夹紧机构311向切断夹紧夹头313输送实际所需要的钢管长度；然后，夹取机构42运行，驱动机械夹423抓取并夹持待切断的钢管9，接着刀台移动到相应的的切断位置，对钢管进行切断，完成切断下料工序；最后，夹取机构42在控制系统的控制下对钢管进行下一步的传送。

需要说明的是，因尾料长度判断装置2已提前识别不满足加工尺寸所需的尾料，因而在控制系统的控制下，切断装置3不会对尾料进行任何加工，夹取机构42也不会对尾料进行抓取和夹持，尾料将被直接传送出切断装置3之外，直接落入刀台上的导向槽321内进而滚落入尾料收集箱内，避免尾料冗余加工的同时也利于尾料的回收再利用。

上述示意性实施例，使得钢管能够完全自动化完成内孔加工及切断，并且通过导向槽321和尾料收集箱的设置，使得钢管在加工的过程中有序的完成尾料分拣和收集。

如图2-6所示，在一些实施例中，冲压装置4还包括设于夹取机构42和第一翻转机构44之间的卧式送料机构43，卧式送料机构43包括送料架431以及活动安装于送料架431内的升降板432，送料架431的顶面沿第二传送方向依次开设有三条位于升降板432上方的定位槽，三条定位槽依次为第一定位槽4311、第二定位槽4312和第三定位槽4313；升降板432上抬时，将位于第一定位槽4311和第二定位槽4312上的钢管9分别传送至下一相邻定位槽上。需要说明的是，夹取机构42将经切断装置3加工后的钢管9放置于冲压装置4中的卧式送料机构43上，实现了钢管9于切断装置3和卧式送料机构43之间的自动化传送。

进一步地，如图4-6所示，在卧式送料机构43中，送料架431顶面的三条定位槽用来放置钢管9；可以理解的是，夹取机构42传送来的钢管9放置于第一定位槽4311上，然后在升降板432的作用下依次传送到第二定位槽4312、第三定位槽4313上。需要说明的是，定位槽为半开放式的槽状结构，每一条定位槽均跨越了送料架431的整个顶面，以适应不同长度钢管9的放置需求；升降板432的数量不限于一个，沿每一定位槽的长度方向上均匀布设，以适应不同长度钢管9的承托需要。升降板432上抬时，将位于第一定位槽4311和第二定位槽4312上的钢管9向上抬升至脱离送料板；升降板432回落后，位于第一定位槽4311和第二定位槽4312上的钢管9被分别传送第二定位槽4312和第三定位槽4313上。可以理解的是，升降板432刚上抬完成时，第三定位槽4313上的钢管9已被第一翻转机构44取走，第三定位槽4313上没有钢管9，因而第二定位槽4312上的钢管9直接传送到第三定位槽4313上；升降板432刚回落结束时，第一定位槽4311上的钢管9已被传送到第二定位槽4312上，第一定位槽4311上没有钢管9，因而夹取机构42直接将切断装置3已加工完成的下一钢管9夹取到第一定位槽4311上。由此，实现钢管9于夹取机构42和第一翻转机构44之间的自动化传送。

进一步地，如图5、图6所示，冲压装置4还包括除铁屑机构434、测量机构435和冲压打油机构436。除铁屑机构434位于第一定位槽4311长度方向的一侧，当钢管9被夹取到第一定位槽4311上时，首先由除铁屑机构434对钢管9进行吹气，清理铁屑。铁屑清理完成后，升降板432上抬，将钢管9传送到第二定位槽4312上，升降板432回落。测量机构435正对第二定位槽4312长度方向的一侧且沿钢管9的长度方向设置。测量机构435包括测量臂4352，测量臂4352上安装有光栅尺4351，光栅尺4351的一端与测量臂4352相连接，其另一端伸向钢管9的长度方向，且光栅尺4351的测量方向平行于第一传送方向，以实现对钢管9长度的测量。具体地，测量臂4352上设有气缸，气缸的运动方向平行于第一传送方向；气缸的两侧设有轴件，以对气缸的运动起到限位的作用，防止气缸运动出现偏差，影响测量数据；气缸的端头安装有同时与两侧轴件相连接的读数工装。光栅尺4351包括读数头，读数头与气缸处的工装相连接；气缸推动工装和读数头朝向第二定位槽4312上的钢管9的长度方向运动，使读数头与钢管9的一端相接触，且将钢管9的另一端顶推至送料架431上对应第二定位槽4312处的限位块4353上。钢管9对齐后，光栅尺4351和读数头对钢管9长度进行在线测量，并将测量结果反馈给控制系统。测量完成后，测量机构435复位，待下一根钢管9测长。钢管9长度测量完成后，升降板432上抬，将钢管9传送到第三定位槽4313上，升降板432回落。冲压打油机构436正对第三定位槽4313长度方向的一侧且朝向钢管9的长度方向滑动，以对钢管9进行打油；送料架431上对应第三定位槽4313长度方向的另一侧的端面上安装有升降块4363。具体地，当控制系统判断钢管9长度合格时，升降块4363呈上升状态，冲压打油机构436运转，气缸带动顶板4361和油嘴4362朝向第三定位槽4313上的钢管9的长度方向移动，顶板4361将钢管9顶推至升降块4363上，然后油嘴4362对钢管9进行打油。当控制系统判断钢管9长度不合格时，升降块4363呈下降状态，冲压打油机构436运转，气缸带动顶板4361推动钢管9前进，因无升降块4363的阻挡，钢管9被顶推至掉落于废料槽内，由此筛除长度不合格的产品，实现了钢管长度的在线控制，提高了钢管长度尺寸的精确度，保证了后期产品的质量。

如图5、图6所示，在一些实施例中，卧式送料机构43还包括与升降板432连接的升降组件433，升降组件433位于升降板432的下方，用于推动升降板432上下移动。升降组件433进一步包括升降气缸4331和升降底座4332；升降板432安装于升降底座4332的顶面，升降气缸4331安装于升降底座4332的底面；升降气缸4331带动升降底座4332移动以推动升降板432上下移动。可以理解的是，升降气缸4331的数量不限于一个。每一升降板432的顶面对应第一定位槽4311和第二定位槽4312处分别设有第一导向面4321，第一导向面4321为斜面且沿第二传送方向呈向下倾斜设置。位于相邻两个定位槽之间的送料架431的顶面设有第二导向面4314，第二导向面4314为斜面且沿第二传送方向呈向下倾斜设置。升降板432上抬，使第一导向面4321托起钢管9离开定位槽沿第一导向面4321下滑；升降板432回落，使钢管9落于第二导向面4314上并沿第二导向面4314下滑至下一相邻定位槽上。进一步地，送料架431的侧面设有第一挡板4315和第二挡板4316，避免钢管9从卧式送料机构43上滑落。该示意性实施例通过升降板432上第一导向面4321和送料架431上第二导向面4314的匹配设置以及升降组件433对升降板432的驱动，实现钢管9于卧式送料机构43上各定位槽之间的顺畅传送。

如图2、图4、图5所示，在一些实施例中，冲压装置4还包括位于第一翻转机构44和第二翻转机构45之间的立式工位组件46。立式工位组件46包括沿第二传送方向依次等距排列的四个工位座，四个工位座依次为第一待移载工位座461、预冲压工位座463、后冲压工位座465和第二待移载工位座467。每一工位座的一侧还设有夹持爪，四个夹持爪依次对应为第一夹持爪462、预冲压夹持爪464、后冲压夹持爪466和第二夹持爪468。每一夹持爪用于夹持其对应的工位座上的呈立位状态的钢管9，以此实现对钢管9的可靠夹持。冲压装置4还包括伺服冲压机构48，伺服冲压机构48进一步包括位于预冲压工位座463正上方的预冲压组件481、位于后冲压工位座465正上方的后冲压组件482以及伺服压缸483，伺服压缸483带动预冲压组件481和后冲压组件482向下运动，分别对预冲压工位座463和后冲压工位座465上呈立位状态的钢管9进行预冲压和后冲压。需要说明的是，该伺服冲压机构48采用伺服油压控制系统，重复精度可达±0.01mm，显著提高产品的加工精度；另外，钢管9进行上述两次分段式冲压的目的在于防止一次冲压使钢管9受力过大而造成损坏。

立式移载组件47中的多个可移动的抓手沿第二传送方向依次等距排列，依次为第一抓手471、第二抓手472和第三抓手473，工位座的间距与抓手的间距一致。

立式移载组件47还包括移载底座470、第一滑动件、第二滑动件以及三个第三滑动件；其中，第一滑动件连接于移载底座470上并相对于移载底座470沿第二传送方向往复移动，第二滑动件连接于第一滑动件上并相对于第一滑动件沿第一传送方向往复移动，三个第三滑动件连接于第二滑动件上并相对于第二滑动件沿上下高度方向往复移动；三个抓手与三个第三滑动件一一对应连接。进一步说明，移载底座470上安装有沿第二传送方向布设的第一滑轨475，一第一气缸474与第一滑动件连接，第一气缸474驱动第一滑动件相对于移载底座470沿第一滑轨475也即第二传送方向往复移动；第一滑动件上安装有设有沿第一传送方向布设的第二滑轨477，一第二气缸476与第二滑动件连接，第二气缸476驱动第二滑动件相对于第一滑动件沿第二滑轨477也即第一传送方向往复移动；第二滑动件朝向立式工位组件46的一侧安装有沿上下高度方向布设的第三滑轨479，一第三气缸478与第三滑动件连接，第三气缸478驱动第三滑动件相对于第二滑动件沿上下高度方向往复移动，进而使钢管9的底端贴靠于工位座的顶面上。因此，三个抓手在第一气缸474、第二气缸476和第三气缸478的驱动下，将其抓取的第一待移载工位座461、预冲压工位座463和后冲压工位座465上呈立位状态的钢管9分别移载至下一相邻工位座上。

上述示意性实施例通过立式工位组件46和立式移载组件47的匹配设置，以直接抓取并夹持钢管9的方式实现钢管于冲压装置4内各工位间的稳定传送和定位，提高了钢管加工的自动化程度和生产效率，满足钢管加工生产中一键换型式的加工需要。

如图2、图4、图7所示，在一些实施例中，第一翻转机构44和第二翻转机构45均包括主旋转气缸441、次旋转气缸442、调高气缸443以及翻转抓手448。其中，调高气缸443为立式设置，主旋转气缸441安装于滑动底座445上，滑动底座445通过调高滑轨444与调高气缸443滑动连接，调高气缸443驱动主旋转气缸441上下移动。主旋转气缸441的旋转轴轴向与第一传送方向一致，次旋转气缸442安装于主旋底座446上，主旋底座446转动连接于主旋转气缸441上，主旋转气缸441和次旋转气缸442的旋转轴轴向相互垂直，主旋转气缸441驱动次旋转气缸442绕主旋转气缸441的旋转轴转动。翻转抓手448安装于次旋底座447上，次旋底座447转动连接于次旋转气缸442上，且翻转抓手448的伸出方向与次旋转气缸442的旋转轴轴向一致，次旋转气缸442驱动翻转抓手448绕次旋转气缸442的旋转轴转动。因此，翻转抓手448在调高气缸443、主旋转气缸441和次旋转气缸442的驱动下，改变其所抓取的钢管的位置和方向。

如图2、图10所示，在一些实施例中，冲压装置4和外圆加工装置5之间设有滚料传送机构51，滚料传送机构51进一步包括支架511、连接于支架511靠近冲压装置4的一侧并相对于支架511沿上下高度方向往复移动的承载台512，支架511的顶面与一滚料台514相接，滚料台514沿第二传送方向向下倾斜并与外圆加工装置5相接。承载台512的顶面用于放置经第二翻转机构45传送出的钢管，且承载台512的顶面沿第二传送方向向下倾斜，承载台512上抬时，使其上的钢管经支架511顶面和滚料台514滚落至外圆加工装置5处。具体地，承载台512与一滚料气缸513相连接，滚料气缸513位于承载台512下方且安装于支架511上，滚料气缸513驱动承载台512上下移动以传送钢管；承载台512于钢管长度方向的两端设有挡料板515，避免钢管从承载台512上滑落；承载台512可由多个承载板排列组合而成。进一步说明，钢管于冲压装置4内冲压完成后，由第二翻转机构45将钢管由立位翻转为卧位，并将其传送至滚料传送机构51的承载台512上，承载台512在滚料气缸513的驱动下上抬，以使钢管超出支架511的顶面，钢管在重力作用下，沿支架511顶面和滚料台514滚落至外圆加工装置5；可以理解的是，承载台512上抬，其目的在于使滚料传送机构51的进料端和出料端之间形成高度差，以使钢管顺利滚入外圆加工装置5处，实现钢管于冲压装置4和外圆加工装置5之间的自动化传送。

如图2、图8所示，在一些实施例中，外圆加工装置5的进料端与滚料传送机构的出料端对接，外圆加工装置5的出料端与自动捡料装置6对接。外圆加工装置5包括外圆伺服给料定位机构52、外圆永磁电机主轴箱53、外圆数控加工机构55和外圆落料缓冲机构，外圆永磁电机主轴箱53位于外圆伺服给料定位机构52及外圆数控加工机构55之间；外圆落料缓冲机构与外圆数控加工机构55相接，外圆落料缓冲机构包括滑槽56、缓冲台57和缓冲传送带58，滑槽56的一端与外圆数控加工机构55相接，其另一端与缓冲台57相接，缓冲台57向下倾斜并与缓冲传送带58相接，缓冲传送带58与自动捡料装置6相接。

具体的，外圆伺服给料定位机构52包括外圆传送定位杆521，外圆伺服给料定位机构52的进料端与滚料传送机构51的出料端相接，由此钢管由滚料传送机构51滚送至外圆伺服给料定位机构52上，然后在外圆传送定位杆521的作用下将钢管传送至外圆永磁电机主轴箱53的进料端。外圆永磁电机主轴箱53包括外圆永磁电机532，外圆永磁电机532的一端连有外圆辅助夹紧机构531，另一端连有外圆夹紧夹头533。外圆永磁电机532上端面还安装有挡料机构54，挡料机构54包括固定架、摆动臂541、挡头542和挡料气缸543；固定架固定于外圆永磁电机532的上端面，气缸的一端与固定架转动连接，气缸的动力输出端与摆动臂541的一端相连接，摆动臂541的另一端连接有挡头542，且摆动臂541的中部与固定架转动连接。挡料机构54沿着外圆永磁电机532传动的方向延伸至外圆永磁电机532的前端，当外圆传送定位杆521将钢管传送至外圆辅助夹紧机构531时，外圆辅助夹紧机构531夹紧钢管送入永磁电机主轴箱内，在外圆永磁电机532的作用下向前传送至外圆夹紧夹头533处；当控制系统控制外圆永磁电机532停止转动时，钢管由于惯性会继续向前传送，使得钢管输出的长度超出实际所需要时，此时外圆永磁电机532上端的挡料机构54在挡料气缸543的带动下开始运作，使得摆动臂541带动挡头542将钢管挡在适合外圆加工的相应位置。然后由外圆数控加工机构55对钢管进行外圆加工，且外圆数控加工机构55下方设置有料渣槽，外圆加工所产生的铁屑掉入料渣槽中排走。钢管加工完毕后，由滑槽56滚入缓冲台57上，并顺着缓冲台57下滚至缓冲传送带58，缓冲传送带58上设有缓冲块，由于在钢管下滚时会发生歪斜时，所以将缓冲块抬升，将钢管挡住，确保钢管受到缓冲且位置摆正后，缓冲块下降，钢管平稳滚至自动捡料装置6中的捡料传送机构61处。

如图2、图9所示，在一些实施例中，自动捡料装置6包括捡料传送机构61、存储机构63和捡取机构64；捡料传送机构61与存储机构63相接，捡料传送机构61末端的外侧设有推送机构62，且推送机构62的推送方向与捡料传送机构61的传送方向相互垂直；存储机构63的一侧设有承载车649，捡取机构64位于存储机构63和承载车649的上方。具体地，钢管由外圆落料缓冲机构处平稳滚至捡料传送机构61处，钢管沿着传送方向滑动至捡料传送带611的末端，捡料传送带611的末端设有推送机构62，推送机构62位于捡料传送带611的外侧，其推送方向与捡料传送带611的传送方向相互垂直。存储机构63包括存储托盘633，其位于捡料传送带611的内侧，且沿着推送机构62的推送方向设置；当钢管传送到捡料传送带611的末端时，推送机构62则将钢管推入存储机构63上。存储机构63上还设有存储缓冲件631，主要是将钢管缓冲且移动位置方向摆正；同时，存储机构63的一侧设有对齐组件632，主要是将钢管的一端推送至存储机构63的侧边，确保所有钢管对齐排好。

捡取机构64包括捡料框架641、抓料提升组件642、移取抓手643，捡料框架641顶部设有移取滑轨644，移取滑轨644由存储机构63的上方延伸至承载车649的上方，且抓料提升组件642设置于移取滑轨644上，且移取滑轨644上设有第四气缸645，第四气缸645的动力输出端与抓料提升组件642相连接，并在第四气缸645的作用下，使得抓料提升组件642能够沿移取滑轨644的延伸方向来回滑动。

抓料提升组件642包括第五气缸646、光轴647、齿条648，光轴647为两根，且分别设置于第五气缸646的两侧，使得气缸的运动更加稳定。同时第五气缸646的动力输出端与移取抓手643相接，且移取抓手643上设有磁力吸盘，在第五气缸646的推动作用下，使得移取抓手643的磁力吸盘与钢管与紧密贴合，并将钢管移送至承载车649内，且第五气缸646能够自动识别高度位置，带动移取抓手643吸取钢管，并将钢管一层一层整齐堆叠至承载车649内。

以上结构在外圆加工装置5与自动捡料装置6之间设有外圆落料缓冲机构，通过外圆落料缓冲机构的连接使得外圆加工完成的钢管由外圆加工装置5处自动进入自动捡料装置6处，通过捡料传送机构61进行传送，以及末端推送机构62对钢管的推送，使得钢管进入存储机构63，最后通过捡取机构64将钢管移入承载车649内，最终完成钢管的自动化加工，提高了钢管的加工效率，降低了成本，缩小了占地空间，避免了工序库存。

如图11所示，在一些实施例中，控制系统包括远程控制系统、信息控制系统和MES管理系统。远程控制系统包括无线发射模块，信息控制系统包括无线接收模块，远程控制系统和信息控制系统通过无线网络进行数据通信；信息控制系统和MES管理系统电连接。信息控制系统包括与伺服上料装置1电连接的上料信息控制器、与尾料长度判断装置2电连接的尾料信息控制器、与切断装置3电连接的切断信息控制器、与冲压装置4电连接的冲压信息控制器、与外圆加工装置5电连接的外圆加工信息控制器、与自动捡料装置6电连接的自动捡料信息控制器。具体的，远程控制系统的订单信息包含了订单号、钢管明细、切断长度和切断数量等信息，这些信息通过无线网络将传递到信息控制系统，信息控制系统将接收到的订单信息传递到MES管理系统，工作人员通过MES管理系统，查看订单信息，并通过MES管理系统控制加工系统的工作。

本实施例中通过远程控制系统和信息控制系统通过无线网络进行数据通信、信息控制系统和MES管理系统之间电连接的关系，实现了上料信息控制器对伺服上料装置1的控制、尾料信息控制器对尾料长度判断装置2的控制、切断信息控制器对切断装置3的控制，使得钢管能够自动连续化完成上料及切断工序；通过冲压信息控制器的控制，将钢管由切断装置3处移送至冲压装置4处，完成对钢管的冲压操作，并将钢管移送至外圆加工装置5处；通过外圆加工信息控制器的控制，完成对钢管的外圆加工，并将钢管传送至自动捡料装置6处；通过自动捡料信息控制器的控制，对已完成加工的钢管进行有序的存放与移取，由此通过上述各信息控制器对相应装置的连续化控制，实现了钢管的完全自动化连续加工，降低了废品率，提高了钢管的加工效率，降低了成本，解决了现有技术中钢管加工效率低的问题，同时信息控制系统与MES管理系统对接，实现了产品制造过程参数的实时反馈，提高了设备数字化程度，进而提高了产品质量的稳定性。

如图12所示，本发明还提供一种钢管加工方法，适用于上述的钢管智能加工设备，包括如下步骤：

S1、用户通过远程控制系统输入上料参数、切断参数、冲压参数、外圆加工参数和自动捡料参数，远程控制系统通过无线发射模块将输入的参数发送至信息控制系统；

S2、上料信息控制器通过无线接收模块接收到上料参数信息后，控制伺服上料装置1将钢管传送至尾料长度判断装置2的进料端；

S3、尾料信息控制器通过对射开关23识别尾料长度判断装置2内的钢管的长度情况并反馈给远程控制系统以判断尾料情况，然后远程控制系统将尾料信号发送至切断信息控制器；

S4、切断信息控制器根据输入的切断参数和接收到的尾料信号，控制切断装置3进行钢管的内孔加工和切断，切断时钢管被直接夹持于夹取机构42上；切断加工完成后，反馈信号给远程控制系统，然后远程控制系统将该信号发送至冲压信息控制器；

S5、冲压信息控制器接收到信号后，控制夹取机构42将夹持的钢管9至冲压装置4的卧式送料机构43上，且控制取料时间在下一钢管加工内孔工作的时间内完成，然后控制除铁屑机构434、测量机构435和冲压打油机构436分别对钢管进行除铁屑、测量和打油，在此期间钢管通过升降组件433于各机构间进行传送；然后控制第一翻转机构44将钢管传送至冲压装置4的立式工位组件46，控制伺服冲压机构48对钢管进行冲压，在此期间钢管通过立式移载组件47于各工位间进行传送；然后控制第二翻转机构45将钢管传送至滚料传送机构51上，钢管由滚料传送机构51滚入外圆加工装置5的外圆伺服给料定位机构52上；

S6、外圆加工信息控制器根据输入的外圆加工参数，控制外圆伺服给料定位机构52将钢管传送至外圆永磁电机主轴箱53处，并传送至相应长度，然后控制外圆数控加工机构55对钢管进行外圆加工；加工后的钢管通过外圆落料缓冲机构传送至自动捡料装置6的捡料传送机构61处；

S7、自动捡料信息控制器根据输入的自动捡料参数，控制捡料传送机构61对钢管进行传送，当钢管传送至捡料传送机构61的末端时，自动捡料信息控制器控制推送机构62对钢管施加垂直于传送方向的推力，使钢管移至存储机构63，通过远程控制系统发送的钢管存储数量参数，当钢管数量达到输入值时，自动捡料信息控制器控制捡取机构64将所存储的钢管移至承载车649内。

本实施例通过上述钢管加工的控制方法，使得钢管能够完全自动化连续加工，即可以全自动化完成上料，尾料长度判断、内孔加工及切断、冲压、外圆加工以及钢管的自动存储和捡料，由此提高了钢管的加工效率，降低了生产成本。

为了更清楚地说明本申请，下面结合图1-图12，进一步说明使用本发明的钢管智能加工设备加工钢管的操作方法：

1)上料工序

钢管原料放入伺服上料装置1的上料框架11上，上料推送机构13通过顶料板12将钢管原料顶推入尾料长度判断装置2内；

2)尾料长度判断工序

钢管原料进入尾料长度判断装置2后，多个对射开关23识别尾料长度判断装置2内的钢管的长度情况，并将识别结果反馈给控制系统，控制系统据此计算尾料长度判断装置2内的钢管长度所能加工出的产品数量，并将尾料信号发送给切断信息控制器，以控制切断装置3的工作，即对钢管进行正常的内孔加工及切断或是对尾料不做加工直接排出回收；同时，控制系统根据对射开关23识别的钢管长度情况，及时通知伺服上料装置1进行下一次送料；

3)内孔加工/切断工序

来自尾料长度判断装置2的钢管传送至切断辅助夹紧机构311处，切断辅助夹紧机构311夹紧钢管，通过切断永磁电机312将钢管传送至切断夹紧夹头313处；然后切断信息控制器首先控制刀具机构32移动，对钢管进行平头切割处理，切割掉的料头掉落到切断装置3下方的料渣槽中；当切断信息控制器接收到控制系统发送的尾料信号，则控制切断装置3不对尾料进行加工，而是将其直接传送出切断装置3之外、使其落入尾料槽中；

钢管平头后，刀具机构32移动到车内孔工作位置，对钢管进行内孔加工；内孔加工完成后，切断辅助夹紧机构311夹紧钢管，向切断夹紧夹头313输送相应长度的钢管，此长度与在远程控制系统内输入的切断参数相一致，即远程控制系统将钢管切断长度信息发送至切断信息控制器，以控制切断永磁电机312向切断夹紧夹头313输送相应的钢管原料长度；

钢管输送到相应长度后，夹取机构42运行，驱动机械夹423移动以抓取并夹持待切断的钢管9，刀台移动到切断工作位置，对钢管进行切断下料工序；切断下料完成后，反馈信号给远程控制系统，刀具机构32移动到车内孔工作位置，对下一根钢管重复内孔加工及切断工序，循环运作；

4)取料/除铁屑/测长/打油工序

冲压信息控制器接收到远程控制系统发出的信号后，冲压信息控制器控制夹取机构42移动，在切断装置3加工第二根钢管内孔的同时，将切断装置已加工好的钢管9放置于卧式送料机构43中送料架431的第一定位槽4311上；

冲压信息控制器控制除铁屑机构434对第一定位槽4311上的钢管进行吹气，清理铁屑；铁屑清理完毕后，冲压信息控制器接收信号，升降气缸4331驱动升降板432运作，将第一定位槽4311上的钢管抬起传送至第二定位槽4312上，升降板432回落复位；冲压信息控制器控制光栅尺4351开始对钢管测长，气缸推动读数头移动，将钢管一侧顶到限位块4353上对齐，然后进行长度测量，此测长工序也确保在加工内孔工序时间内完成；测量后，光栅尺4351读数头工装复位；测长后，冲压信息控制器接收信号，升降气缸4331驱动升降板432运作，将第二定位槽4312上的钢管抬起传送至第三定位槽4313上，升降板432回落复位；当钢管测长合格时，第三定位槽4313处的升降块4363呈上升状态，冲压打油机构436运作，气缸带动顶板4361和油嘴4362工装移动，将钢管顶至升降块4363处对齐，进行打油；当钢管测量不合格时，升降块4363呈下降状态，冲压打油机构436运作，气缸带动顶板4361推动钢管前进，因无升降块4363的阻挡，钢管被顶推至掉落于废料槽内，由此筛除长度不合格的产品，实现了钢管长度的在线控制；

可以理解的，第一根钢管传送到第二定位槽4312上测长时，夹取机构42将切断装置3已加工的下一根钢管放置于第一定位槽4311上；第一根钢管继续传送到第三定位槽4313上打油时，下一根钢管传送到第二定位槽4312上测长，以此类推，各工序依次循环运作；

5)立式冲压工序

打油工序完成后，冲压信息控制器接收信号，控制第一翻转机构44的翻转抓手448抓取第三定位槽4313上的钢管，将钢管由卧位翻转为立位并传送至立式工位组件46的第一待移载工位座461上，第一夹持爪462夹持第一待移载工位座461上的呈立位状态的钢管；冲压信息控制器控制立式移载组件47运作，使第一抓手471在第一气缸474、第二气缸476和第三气缸478的驱动下，抓取第一待移载工位座461上的钢管将其传送至预冲压工位座463上，并使钢管的底端贴靠于预冲压工位座463的顶面，预冲压夹持爪464夹持钢管，立式移载组件47复位，同时第一翻转机构44将下一钢管传送至第一待移载工位座461上；

然后，冲压信息控制器控制伺服冲压机构48运作，伺服压缸483带动预冲压组件481对预冲压工位座463上的钢管进行预冲压；预冲压完成后，伺服压缸483复位，冲压信息控制器控制立式移载组件47运作，使第一抓手471和第二抓手472在第一气缸474、第二气缸476和第三气缸478的驱动下，分别抓取第一待移载工位座461和预冲压工位座463上的钢管，分别将其传送至下一工位座上，即预冲压工位座463和后冲压工位座465上，并使钢管的底端贴靠于相应工位座的顶面，预冲压夹持爪464和后冲压夹持爪466分别夹持对应工位座上的钢管，立式移载组件47复位，同时第一翻转机构44将再一钢管传送至第一待移载工位座461上；

然后，冲压信息控制器控制伺服冲压机构48运作，伺服压缸483带动预冲压组件481和后冲压组件482分别对预冲压工位座463和后冲压工位座465上的钢管进行预冲压；完成后，伺服压缸483复位，冲压信息控制器控制立式移载组件47运作，使第一抓手471、第二抓手472和第三抓手473在第一气缸474、第二气缸476和第三气缸478的驱动下，分别抓取第一待移载工位座461、预冲压工位座463、后冲压工位座465上的钢管，分别将其传送至下一工位座上，即预冲压工位座463、后冲压工位座465和第二待移载工位座467上，并使钢管的底端贴靠于相应工位座的顶面，预冲压夹持爪464、后冲压夹持爪466和第二夹持爪468分别夹持对应工位座上的钢管，立式移载组件47复位；

然后，冲压信息控制器控制第二翻转机构45抓取第二待移载工位座467上的钢管，将钢管由立位翻转为卧位并将钢管放置于滚料传送机构51的承载台512上，承载台512在滚料气缸513的驱动下上抬，以使钢管沿支架511顶面和滚料台514滚落至外圆加工装置5处；可以理解的是，上述钢管于各工位间的传送及相关加工依次循环运作；

6)外圆加工工序

已冲压完成的钢管经滚料传送机构51滚落至外圆加工装置5的外圆伺服给料定位机构52处，外圆加工信息控制器控制外圆传送定位杆521运作，将钢管送进外圆辅助夹紧机构531处，在外圆永磁电机532的作用下向前传送至外圆夹紧夹头533处。此时，挡料机构54运作，挡料气缸543推动摆动臂541运动，摆动臂541带动挡头542将钢管挡在适合外圆加工的尺寸位置；外圆数控加工机构55运作，对钢管进行外圆加工，铁屑顺料渣槽排走；

7)自动捡料工序

钢管加工完毕后，由滑槽56滚入缓冲台57上，并顺着缓冲台57下落至缓冲传送带58；由于钢管下滚时可能发生歪斜，此时缓冲块抬升，将钢管挡住，确保钢管受到缓冲且位置摆正后，缓冲块下降，钢管平稳滚入缓冲传送带58后，传送至捡料传送机构61处；

钢管传送至捡料传送机构61的末端时，推送机构62感应到钢管，并将钢管推入存储机构63，且沿存储机构63向下倾斜的坡度滚动，此时存储缓冲件631上升，将钢管缓冲且位置方向摆正后，存储缓冲件631下降，则钢管继续行动，依次平稳排列在存储机构63的托盘中；

当依次排列在存储机构63托盘中的钢管达到控制系统中设置的数量时，通过顶靠对齐组件632将钢管的一端推送至存储托盘633的侧边，确保所有钢管对齐排好，此时存储托盘633上方的捡取机构64开始运作。抓料提升组件642上的气缸按照气缸内感应器带动移取抓手643的磁力吸盘下降至感应位置，与钢管紧密接触，停止一段时间，磁力通电打开，确保钢管与磁力吸盘紧密贴合。当移取抓手643的磁力吸盘将所有钢管吸住后，抓料提升组件642上的第五气缸646带动移取抓手643的磁力吸盘上升至一定位置后，移取滑轨644上设有第四气缸645开始运作，带动抓料提升组件642，则带动移取抓手643移动至承载车649内的上方后，抓料提升组件642上的第五气缸646开始运作，在气缸内感应器的作用下，第五气缸646带动移取抓手643的磁力吸盘下降至承载车649内处，停止一段时间，将钢管平稳安放至承载车649内，则磁力吸盘断电，钢管整齐排好留在承载车649内；

然后抓料提升组件642的第五气缸646开始运作，带动移取抓手643的磁力吸盘上升至一定位置后，抓料提升组件642与移取抓手643沿移取滑轨644复位至存储机构63的上方，等待下一轮钢管摆齐，反复运作。移取抓手643按照气缸传感器感应下落位置，确保磁力吸盘可以准确吸取钢管；同时确保承载车649内钢管一层一层堆放整齐。

通过对本发明的钢管智能加工设备及钢管加工方法的多个实施例的说明，可以看到本发明至少具有以下一种或多种优点：

1、通过尾料长度判断装置2的设置，解决了现有钢管一体加工设备无法预判尾料情况而导致的尾料冗余加工的问题，避免了尾料的浪费，降低生产成本，同时避免可能出现的加工信息传输混乱、产品计数错误等情况，确保产品数量的准确计量；

2、通过第一翻转机构44、第二翻转机构45和立式移载组件47的设置，解决了现有钢管加工一体设备中钢管在冲压送料过程中传送状态不稳、钢管换型需手动调整定位的问题，确保不同型号的钢管均能稳定传送而不必人工介入，实现了钢管加工的一键换型，提高了钢管加工的自动化智能化程度；同时，本发明实现了钢管加工的全数字化控制，缩短了产品的加工周期，提高了生产效率；

3、通过伺服上料装置1中顶料板12和上料推送机构13的设置，实现从钢管原料的一端顶推整根钢管使其进入尾料长度判断装置2内，避免现有钢管加工一体设备上料时部分钢管悬置于外可能导致上料装置单侧受压磨损的情况；

4、通过将伺服上料装置1、尾料长度判断装置2、切断装置3、冲压装置4、外圆加工装置5和自动捡料装置6结合到一起，并通过控制系统对整体设备进行控制，实现了钢管的完全自动化连续加工，无需人工操作，且与MES管理系统对接，实现了产品加工过程参数的实时反馈，提高了设备的数字化程度，实现钢管加工的一键换型，提高了生产效率和产品质量的稳定性，降低了生产成本。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种钢管智能加工设备，其特征在于，包括控制系统以及依次设置的伺服上料装置、尾料长度判断装置、切断装置、冲压装置、外圆加工装置以及自动捡料装置；所述伺服上料装置、尾料长度判断装置和切断装置上钢管的传送方向一致、均为第一传送方向，所述冲压装置上钢管的传送方向为第二传送方向，所述外圆加工装置上钢管的传送方向为第三传送方向；所述第一传送方向和第三传送方向均与第二传送方向垂直，且所述第一传送方向和第三传送方向呈反向平行设置；

所述控制系统分别与伺服上料装置、尾料长度判断装置、切断装置、冲压装置、外圆加工装置以及自动捡料装置电连接；

所述尾料长度判断装置包括沿第一传送方向设置的多个对射开关，用以识别所述尾料长度判断装置内的钢管的长度情况；

所述冲压装置包括第一翻转机构、第二翻转机构以及设置于二者之间的立式移载组件；所述第一翻转机构设置于冲压装置靠近切断装置的一侧，以抓取所述切断装置传送来的钢管并将其由卧位翻转为立位；所述第二翻转机构设置于冲压装置靠近外圆加工装置的一侧，以抓取所述冲压装置传送出的钢管并将其由立位翻转为卧位；所述立式移载组件包括沿第二传送方向排列的多个可移动的抓手，以直接抓取并夹持呈立位状态的钢管于所述冲压装置内进行传送。

2.根据权利要求1所述的钢管智能加工设备，其特征在于，所述尾料长度判断装置还包括进料架，所述进料架位于第一传送方向的两端分别设有一导向头，钢管穿过两个导向头后传送到所述切断装置内；多个所述对射开关安装于进料架垂直于第一传送方向的两侧面上。

3.根据权利要求1所述的钢管智能加工设备，其特征在于，所述伺服上料装置包括上料框架以及用于将钢管推入尾料长度判断装置内的顶料板；所述顶料板滑动连接于上料框架背离尾料长度判断装置的一端，所述顶料板还与一上料推送机构连接，所述上料推送机构驱动顶料板向靠近尾料长度判断装置的方向移动，以将钢管顶推入尾料长度判断装置内。

4.根据权利要求1所述的钢管智能加工设备，其特征在于，所述冲压装置还包括沿第一传送方向设置的横梁以及用于抓取切断装置处钢管的夹取机构，所述夹取机构连接于横梁上并沿第一传送方向滑动，以在所述切断装置和第一翻转机构间往复移动；所述冲压装置还包括设于夹取机构和第一翻转机构之间的卧式送料机构，所述卧式送料机构包括送料架以及活动安装于送料架内的升降板，所述送料架的顶面沿第二传送方向依次开设有三条位于升降板上方的定位槽，所述定位槽依次为第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽；所述升降板上抬时，将位于所述第一定位槽和第二定位槽上的钢管分别传送至下一相邻定位槽上。

5.根据权利要求4所述的钢管智能加工设备，其特征在于，所述卧式送料机构还包括与升降板连接的升降组件，所述升降组件位于升降板的下方，用于推动所述升降板上下移动；所述升降板的顶面对应第一定位槽和第二定位槽处分别设有第一导向面，所述第一导向面为斜面且沿第二传送方向呈向下倾斜设置；位于相邻两个所述定位槽之间的送料架的顶面设有第二导向面，所述第二导向面为斜面且沿第二传送方向呈向下倾斜设置；所述升降板上抬以使第一导向面托起钢管离开定位槽沿第一导向面下滑，所述升降板回落以使钢管落于第二导向面上并沿第二导向面下滑至下一相邻定位槽上。

6.根据权利要求4所述的钢管智能加工设备，其特征在于，所述冲压装置还包括除铁屑机构、测量机构和冲压打油机构；所述除铁屑机构位于第一定位槽长度方向的一侧，以对钢管进行吹气除铁屑；所述测量机构正对第二定位槽长度方向的一侧，且沿钢管的长度方向设置，以对钢管的长度进行测量；所述冲压打油机构正对第三定位槽长度方向的一侧，且朝向钢管的长度方向滑动，以对钢管进行打油；所述第三定位槽长度方向的另一侧的端面上安装有升降块。

7.根据权利要求1所述的钢管智能加工设备，其特征在于，所述冲压装置还包括位于第一翻转机构和第二翻转机构之间的立式工位组件；

所述立式工位组件包括沿第二传送方向依次等距排列的四个工位座，所述工位座依次为第一待移载工位座、预冲压工位座、后冲压工位座和第二待移载工位座；每一所述工位座的一侧还设有夹持爪，所述夹持爪依次对应为第一夹持爪、预冲压夹持爪、后冲压夹持爪和第二夹持爪，每一所述夹持爪用于夹持其对应的工位座上的呈立位状态的钢管；所述冲压装置还包括伺服冲压机构，所述伺服冲压机构包括位于预冲压工位座正上方的预冲压组件和位于后冲压工位座正上方的后冲压组件；

所述立式移载组件中的多个可移动的所述抓手沿第二传送方向依次等距排列，所述抓手依次为第一抓手、第二抓手和第三抓手，所述工位座的间距与抓手的间距一致；所述立式移载组件还包括移载底座、连接于所述移载底座上并相对于移载底座沿第二传送方向往复移动的第一滑动件、连接于所述第一滑动件上并相对于第一滑动件沿第一传送方向往复移动的第二滑动件、连接于所述第二滑动件上并相对于第二滑动件沿上下高度方向往复移动的三个第三滑动件；三个所述抓手与三个第三滑动件一一对应连接。

8.根据权利要求1所述的钢管智能加工设备，其特征在于，所述第一翻转机构和第二翻转机构均包括主旋转气缸、次旋转气缸、调高气缸以及翻转抓手；其中，所述调高气缸为立式设置，所述主旋转气缸滑动连接于调高气缸上，以通过所述调高气缸驱动主旋转气缸上下移动，所述主旋转气缸的旋转轴轴向与第一传送方向一致；所述次旋转气缸转动连接于主旋转气缸上且二者的旋转轴轴向相互垂直，所述主旋转气缸驱动次旋转气缸绕主旋转气缸的旋转轴转动；所述翻转抓手转动连接于次旋转气缸上，且所述翻转抓手的伸出方向与次旋转气缸的旋转轴轴向一致，所述次旋转气缸驱动翻转抓手绕次旋转气缸的旋转轴转动。

9.根据权利要求1所述的钢管智能加工设备，其特征在于，所述控制系统包括远程控制系统、信息控制系统和MES管理系统；所述远程控制系统包括无线发射模块，所述信息控制系统包括无线接收模块，所述远程控制系统和信息控制系统通过无线网络进行数据通信；所述信息控制系统和MES管理系统电连接，所述MES管理系统分别与伺服上料装置、尾料长度判断装置、切断装置、冲压装置、外圆加工装置以及自动捡料装置电连接；所述信息控制系统还包括与伺服上料装置电连接的上料信息控制器、与尾料长度判断装置电连接的尾料信息控制器、与切断装置电连接的切断信息控制器、与冲压装置电连接的冲压信息控制器、与外圆加工装置电连接的外圆加工信息控制器、与自动捡料装置电连接的自动捡料信息控制器。

10.一种钢管加工方法，适用于如权利要求1-9任一项所述的钢管智能加工设备，其特征在于，包括如下步骤：

用户通过远程控制系统输入上料参数、切断参数、冲压参数、外圆加工参数和自动捡料参数，远程控制系统通过无线发射模块将输入的参数发送至信息控制系统；

上料信息控制器通过无线接收模块接收到上料参数信息后，控制伺服上料装置将钢管传送至尾料长度判断装置的进料端；

尾料信息控制器通过对射开关识别尾料长度判断装置内的钢管的长度情况并反馈给远程控制系统以判断尾料情况，然后远程控制系统将尾料信号发送至切断信息控制器；

切断信息控制器根据输入的切断参数和接收到的尾料信号，控制切断装置对钢管进行内孔加工和切断，并反馈信号给远程控制系统，然后远程控制系统将该信号发送至冲压信息控制器；

冲压信息控制器接收到信号后，控制夹取机构将钢管夹取至冲压装置的卧式送料机构上，控制除铁屑机构、测量机构和冲压打油机构分别对钢管进行除铁屑、测量和打油，在此期间钢管通过升降组件于各机构间进行传送；然后控制第一翻转机构将钢管传送至冲压装置的立式工位组件，控制伺服冲压机构对钢管进行冲压，在此期间钢管通过立式移载组件于各工位间进行传送；然后控制第二翻转机构将钢管传送至外圆加工装置处；

外圆加工信息控制器根据输入的外圆加工参数，控制外圆加工装置对钢管进行外圆加工，然后将钢管传送至自动捡料装置处；

自动捡料信息控制器根据输入的自动捡料参数，控制自动捡料装置对外圆加工装置传送来的钢管进行传送和存储。

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