本发明涉及一种在线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨装置及修磨方法，属于螺旋焊管焊缝修磨。
背景技术：
1、螺旋焊管的生产为对卷板进行沿螺旋线连续弯曲成型及焊接的连续性生产，螺旋焊管生产时通常会产生内外两条焊缝；将在线连续生产的钢管按一定的管长在生产线上进行切断，继而产出一根根单独的钢管。
2、螺旋焊管焊后需要对其外焊缝进行全焊缝自动修磨，修磨的意义在于：
3、1、对外焊缝余高进行修磨有利于管线服役。螺旋焊管焊缝越高会造成焊缝处应力越集中，因此过高的焊缝高度会影响管线使用寿命和服役安全。
4、2、螺旋焊管焊缝的降低可有效降低后续钢管3pe外防腐层厚度，大大降低外防腐材料的使用量，节约资源，增强产品竞争力。螺旋焊管的3pe外防腐标准要求为：焊缝区域的外防腐层厚度不小于管体要求厚度的80%。在进行3pe外防腐时，3pe防腐层是在软化状态下等厚度按螺旋线缠绕在钢管上，然后经过一系列压辊及不断冷却，在钢管上形成最终为硬化状态的3pe防腐层。软化状态的防腐层同时缠绕在管体和焊缝上，那么压辊对管体和焊缝上的防腐层则同时进行挤压减薄。由于外焊缝高出管体，则压辊对外焊缝处减薄效应比对管体处要更加强烈。当外焊缝高度越高、焊缝表观状态越差，外焊缝处防腐层相比于管体的减薄程度越大。故此有效降低外焊缝高度、改善外焊缝表观状态，在满足焊缝处防腐层厚度的同时，将有效减少管体外防腐材料的消耗，继而达到大大节约外防腐材料使用量的目的。从试验的结果来看，焊缝修磨后，缠绕每百万平的3pe外防腐层至少可实现两百万元以上的外防腐材料的节约。而一般的防腐公司外防腐材料的年产量至少在几十万到几百万平，故经济效益显著。
5、对于螺旋焊管的外焊缝全焊缝自动修磨而言，目前尚无设备进行离线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨，而在线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨设备的研制目前各厂家都处在摸索试验阶段。在线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨的意义在于：
6、1、离线螺旋焊管外焊缝的全焊缝自动修磨具有很大的实现难度：
7、第一、每根钢管的管径和焊缝状态都是随机变化的，因此每根钢管的修磨都需要调试；
8、第二、要完成钢管进出修磨设备的运输，需要设置平台、专用辊道或专用小车；
9、第三、要实现修磨设备直线行走与钢管同步旋转时，砂带修磨位置与螺旋焊缝进行精确吻合；或砂带修磨位置固定，钢管同时完成行走和旋转，实现螺旋焊缝与修磨位置的精确吻合；这两种方式都需要对螺旋焊缝进行精确跟踪、反馈，继而完成修磨设备与钢管的实时匹配调整，才能实现修磨点与螺旋焊缝的精确吻合；
10、第四、修磨设备应能适应管径变化、螺距的微量变化及其累积、管体与焊缝在径向上相对位置的变化，以及修磨高度的精确控制，防止修磨时伤及母材，每根钢管全焊缝的启停方式等；
11、以上诸多原因造成这种大惯量的离线螺旋焊管外焊缝自动修磨设备的结构设计难度剧增、控制实现困难、设备庞大、造价昂贵，至今尚无成功的离线螺旋焊管外焊缝的自动修磨设备开发使用。
12、2、在线螺旋焊缝外焊缝全焊缝修磨具有几个先天优势：
13、第一、对于每种规格钢管可以选择在固定的位置进行修磨：根据螺旋焊管生产工艺特性，当管径、板厚和工作宽度确定时，钢管的螺距、螺旋线长度以及任一螺距位置的焊缝相对于内外焊焊点的距离就可以确定，并且是固定的数值，那么修磨焊缝的位置就可以固定；
14、第二、根据螺旋焊管生产的成型工艺，通过合理的设备功能设计使消除各种影响因素成为可能；
15、第三、由于设备在钢管未切断前进行修磨，故一次调整到位后，就可实现连续自动修磨。
技术实现思路
1、根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种在线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨装置及修磨方法，可针对不同直径、板厚及工作板宽的螺旋焊管外焊缝的全焊缝实现连续在线自动修磨，延长螺旋焊管的使用寿命，保证螺旋焊管的服役安全，降低螺旋焊管外防腐材料的使用量，节约成本。
2、本发明所述的在线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨装置，包括底座，底座上设有轴向移位滑道，轴向移位滑道沿螺旋焊管轴向设置；还包括升降机构、径向调整机构、气缸组合机构、角度调整机构和顶杆限位机构；升降机构设于轴向移位滑道上，升降机构可沿轴向移位滑道移动；径向调整机构设于升降机构上方，径向调整机构用于实现本装置在螺旋焊管径向较大距离的移位，以适应管径的变化；气缸组合机构设于径向调整机构上方，气缸组合机构可带动其上方的机构移动；气缸组合机构上方设有角度调整机构和顶杆限位机构；气缸组合机构上方还设有十字滑台，十字滑台上方安装有打磨机构；所述的打磨机构为砂带机；十字滑台可沿螺旋焊管径向及轴向细微调节打磨机构的位置，顶杆限位机构可进行独立伸缩调整，以有效控制修磨后的焊缝高度；角度调整机构用于打磨机构的砂带前端与钢管外壁平行度的调整，从而调整修磨后焊缝剩余高度的均匀性。
3、优选的，所述的径向调整机构包括径向调整支架和径向调整压板，径向调整压板对称设置于径向调整支架的两侧，径向调整压板固定于升降机构的顶板上，两侧的径向调整压板包围形成活动槽，径向调整支架的底部可在活动槽中移动；径向调整支架与径向调整丝杠组件传动连接；径向调整丝杠组件的轴承座固定于升降机构的顶板上；转动径向调整丝杠组件的手轮可驱动径向调整支架在活动槽中移动；所述的径向调整压板上还设有径向锁紧把手。
4、优选的，所述的气缸组合机构包括气缸组合机构下安装板，气缸组合机构下安装板与径向调整支架螺纹连接，气缸组合机构下安装板一端固定有气缸固定板，气缸尾端与气缸固定板固定连接，气缸首端与前端立板固定连接，前端立板与气缸组合机构上安装板固定连接，气缸组合机构上安装板通过导轨滑块组件与气缸组合机构下安装板滑动连接，气缸可带动气缸组合机构上安装板沿螺旋焊管径向移动；
5、所述的气缸组合机构下安装板两侧设有若干移动顶块，移动顶块通过螺栓与气缸组合机构下安装板连接，移动顶块中心螺纹连接顶升滚珠；需要调节时，可拆除气缸组合机构下安装板与径向调整支架之间的螺栓，通过调节顶升滚珠将气缸组合机构下安装板顶起，以便于人工进行较大范围的径向移位调整。
6、优选的，所述的十字滑台包括角度调节板、轴向燕尾座、转接座和径向燕尾座；角度调节板通过旋转轴与气缸组合机构上安装板转动连接，并在转动到位后与气缸组合机构上安装板进行位置锁定；角度调节板上方固定连接轴向燕尾座，轴向燕尾座上方设置转接座，轴向燕尾座通过转接座底部的燕尾槽与转接座滑动连接；轴向燕尾座上还安装有轴向微调丝杠机构，并通过轴向微调丝杠机构与转接座传动连接；通过轴向微调丝杠机构可实现对焊缝修磨的精确轴向位置调整和对正，同时可使砂带宽度方向上未参与磨削的砂带部分进入磨削位置，以实现对砂带的充分利用；
7、转接座顶部通过燕尾槽滑动连接径向燕尾座，径向燕尾座通过径向微调丝杠机构与转接座传动连接；通过调整径向微调丝杠机构、轴向微调丝杠机构的手轮可对打磨机构的径向、轴向位置进行微调。
8、优选的，所述的角度调整机构包括固定轴、内螺纹套筒和旋转块；固定轴与气缸组合机构上安装板固定连接，固定轴上套设有关节轴承，关节轴承与内螺纹套筒螺纹连接，内螺纹套筒与旋转块转动连接，旋转块底部转动连接角度调整连接板，角度调整连接板与角度调节板固定连接；角度调节板上设有用于调节的圆弧槽口；内螺纹套筒端部安装有角度调节手轮，转动角度调节手轮，可带动内螺纹套筒旋转，借助关节轴承的反作用力推动角度调节板绕旋转轴旋转，角度调整后采用可锁紧螺丝快速锁紧。
9、优选的，所述的顶杆限位机构包括限位机构安装架，限位机构安装架上安装有限位杆，限位杆首端固定有限位牛眼轴承；限位杆在限位机构安装架上的位置可调整。
10、优选的，所述的升降机构下方四角设有顶升牛眼轴承，通过调节顶升牛眼轴承可使升降机构底面脱离轴向移位滑道，以便于推动升降机构移动，使打磨机构的砂带对准待修磨焊缝，并且可适用于不同螺距的螺旋焊管以及避免生产线上现有设备的干涉；调整好位置后，可通过螺栓将升降机构与轴向移位滑道锁紧。
11、优选的，所述的在线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨装置还包括集尘装置，集尘装置包括组合调整集尘罩和集尘箱，组合调整集尘罩铰接于打磨机构下方，组合调整集尘罩可根据不同管径的要求进行伸缩集尘，将扇面喷射的飞溅物有效收集在集尘箱内；集尘箱位于组合调整集尘罩下方，集尘箱底部设有便于移动的滚轮；气缸组合机构下安装板靠近螺旋焊管的一侧安装有组合调整集尘罩支撑辊，组合调整集尘罩支撑辊的位置可沿螺旋焊管径向调整，气缸回缩和伸出时，组合调整集尘罩支撑辊滚动支撑组合调整集尘罩，稳定控制铰接角度，进而调节组合调整集尘罩的收集角度，保证粉尘的收集效率。
12、本发明所述的在线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨方法，包括两套结构相同的在线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨装置，两套装置分布于螺旋焊管的两侧；两套装置互为主辅，一套装置设为主设备，另一套装置设为辅设备，辅设备的主要作用是完成主设备更换砂带期间其未修磨的那段外焊缝的修磨，具体包括以下步骤：
13、s1、打磨机构的位置调试，具体包括以下步骤：
14、s11、根据螺距的不同以及避免生产线上现有设备的干涉，调整升降机构在轴向移位滑道上的位置，使打磨机构的砂带对准待修磨焊缝；调整两套自动修磨装置在螺旋焊管轴向间隔0.5倍螺距；
15、s12、调节升降机构，使打磨机构磨削轮的轴线与螺旋焊管的轴线等高；
16、s13、调整打磨机构沿螺旋焊管径向的位置：在气缸回退状态下，调整限位牛眼轴承的位置，使限位牛眼轴承前端与螺旋焊管的3点钟或9点钟位置外壁相隔一定距离，该距离小于气缸行程；然后单独调整十字滑台的径向微调丝杠机构，使打磨机构向螺旋焊管方向移动，直至砂带前端接近限位牛眼轴承前端；之后启动打磨机构并联动气缸伸出，带动打磨机构与限位牛眼轴承整体向前推进，气缸使限位牛眼轴承前端以稳定的压力压在螺旋焊管外壁上；继续单独调整十字滑台径向水平移位，使砂带逐步接近钢管焊缝，进入修磨状态，直至修磨到期望的焊缝剩余高度；
17、s14、调整角度调整机构，可进行砂带前端与钢管外壁平行度的调整，从而调整修磨后焊缝剩余高度的均匀性，调整后进行角度锁定；
18、s2、进行螺旋焊管焊缝修磨；螺旋生产主机启动，卷板沿螺旋线卷曲递送，内外焊均同时启动进行定点焊接，形成螺旋焊缝；螺旋生产主机生产时具有实时检测焊接长度的功能；两套在线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨装置的控制程序设有两种控制模式：自动控制模式或者手动控制模式，控制程序具有读取焊接长度的功能；
19、自动控制模式不需要考虑主设备和辅设备哪个更靠近螺旋焊管外焊位置，设备结构的设计可以保证第二台设备的重复修磨不会对已修磨焊缝高度产生较大影响，自动控制模式具体包括以下步骤：
20、s2a-1、将控制程序切换为自动控制模式，此时通过控制程序将两套在线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨装置与螺旋生产主机联机启停；
21、s2a-2、螺旋生产主机开机，主设备的打磨机构启动，此时联动气缸向前推动，气缸带动打磨机构前移，直至限位牛眼轴承顶在螺旋焊管外壁上，砂带开始对焊缝进行修磨；数秒后，卷板沿螺旋线递送，内外焊焊接开始，与此同时，控制程序开始累计记录主机焊缝焊接长度；
22、s2a-3、当控制程序读取的焊接长度达到设定的砂带修磨焊缝极限长度时，自动启动辅设备开始修磨；当辅设备修磨焊缝长度超过0.75倍螺距的螺旋焊缝长度时，主设备停止焊缝修磨，此时打磨机构停止并联动气缸回退，带动打磨机构回退，同时控制程序停止累计焊接长度，可以更换主设备砂带；
23、s2a-4、人工更换主设备的砂带后，重新启动主设备修磨，控制程序重新开始进行砂带修磨长度累计；当主设备修磨焊缝长度超过0.75倍螺距螺旋焊缝长度时，辅设备自动停止焊缝修磨；
24、s2a-5、在生产过程中，螺旋生产主机需要临时停机时，螺旋生产主机启动停机响铃，数秒后，螺旋生产主机停止内外焊，此时主设备停止焊缝修磨，控制程序自动保存累计修磨长度；
25、s2a-6、当螺旋生产主机再次启动时，主设备再次启动修磨；控制程序继续进行焊缝修磨长度累计，直至主设备修磨长度达到设定的砂带修磨焊缝极限长度；如此往复循环；辅设备的砂带可在辅设备不工作期间随时更换；
26、手动控制模式具体包括以下步骤：
27、s2b-1、将控制程序切换为手动控制模式，此时两套在线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨装置的启动和停止不受螺旋生产主机的开机和停机的影响；
28、s2b-2、当需要更换主设备的砂带时，若辅设备比主设备更靠近外焊位置，先手动启动辅设备进行自动修磨，待已修磨的焊缝经过主设备后，可随时停止主设备并更换砂带，更换主设备砂带后，即可停止辅设备的自动修磨；
29、s2b-3、若主设备比辅设备更靠近外焊位置，启动辅设备进行自动修磨后，可随时停止主设备更换砂带，更换主设备砂带后，即可停止辅设备的自动修磨；
30、s2b-4、辅设备的砂带只要不参与作业时随时可以更换；通过上述的交替作业，即可实现在线外焊缝的全焊缝自动修磨；
31、s3、控制程序中还设有在线管端外焊缝自动修磨模式，采用该模式时，在线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨装置不与螺旋生产主机的启停联机，而是通过两个感应开关进行控制，仅采用一套在线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨装置，沿螺旋焊管出管方向，在打磨机构修磨位置后方，距离等于定尺钢管长度m处，向前和向后各间隔待修磨长度n的位置分别设置一个感应开关，具体包括以下步骤：
32、s31、切换为在线管端外焊缝自动修磨模式；
33、s32、当螺旋焊管前端被靠近的第一个感应开关检测到，则在线螺旋焊管外焊缝全焊缝自动修磨装置启动，开始进行外焊缝修磨，当第二个感应开关检测到螺旋焊管时，则焊缝修磨自动停止；当钢管按定尺切断后，前一根钢管的后端管端外焊缝、后一根钢管前端管端外焊缝修磨即已完成。
34、本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
35、1、本发明通过在螺旋焊管的两侧设置两套结构相同的修磨装置，两套修磨装置互为主辅，交替修磨，可实现对钢管的连续在线自动修磨；
36、2、通过设置多套可沿螺旋焊管轴向、径向、高度方向以及角度调节的机构，对打磨机构的位置进行调节，可针对不同直径、板厚及工作板宽的螺旋焊管外焊缝的全焊缝进行修磨，并配合顶杆限位机构实现稳定控制修磨后焊缝剩余高度，以保证修磨后焊缝剩余高度的一致性和外观形状的一致性；
37、3、本发明设有自动控制模式和手动控制模式，同时具备在线管端外焊缝自动修磨功能，使用方便快捷。