CN102357715B - 用于自动焊接装置的控制方法和控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于自动焊接装置的控制方法和控制器。控制方法包括：在焊接过程中根据控制参数控制所述焊接机头(2)驱动所述焊枪(1)以在三维方向上调节焊枪(1)的焊接位置和调节焊枪(1)的焊接角度。该控制方法可以调节焊枪(1)在三维方向上的位置和焊接角度。

Description

用于自动焊接装置的控制方法和控制器

技术领域

本发明属于管件焊接设备领域，具体地，涉及一种焊枪调节装置以及用于自动焊接装置的控制方法和控制器。

背景技术

桁架结构常见于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。其中，有些桁架臂是由圆管状的弦杆在两端与耳铰或支座组合焊接而形成，所述组合焊接的焊缝为圆周焊缝。由于桁架结构的受力特性，桁架臂上焊接后形成的焊缝在连接强度等方面要求较高，因而圆周焊缝要求结实并具有一定的截面尺寸，而且考虑到弦杆的壁厚和圆整度，所形成的圆周焊缝应具有较大的宽度和厚度。因而在焊接时，在弦杆的壁厚方向上需要分多层焊接，在每层的弦杆轴线方向又进行多道焊接，从而形成多层多道的圆周焊缝。

在进行上述多层多道的圆周焊缝焊接时，若采用管件旋转而焊枪相对不动的焊接方式，则在每层每道焊接中焊枪的焊接位置甚至焊接角度都需要相应地调整，因而焊枪在三维方向上的焊接位置需要能够连续地进行微调。常见的焊机中，通常只由摆动器带动焊枪进行直线或弧线摆动，或者如中国专利申请公告号为CN2495404Y的专利中所公开的，在焊接机头内设置十字滑板以调节焊枪的上、下位置和左、右位置。在此类焊机的诸如摆动器或十字滑板等焊接位置调节机构中，难以在三维方向上进行连续精准地焊接位置调节，并且有的焊接位置调节机构是通过调节焊接机头的位置以间接地调节焊枪的位置，但这容易影响焊接位置调节的精度且难以进行焊接位置的微调控制，此外，很多焊接位置调节机构的自动化程度也低，多为手工调节。因而，在进行所述的多层多道的圆周焊缝焊接时，有必要设计一种简单、实用、不需要复杂控制程序即能实现三维方向上焊接位置调节的自动焊接装置、用于该自动焊接装置的控制方法以及控制器，以适于所述多层多道的圆周焊缝的焊接。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于自动焊接装置的控制方法和控制器，能够有效地调节焊枪在三维方向上的焊接位置和焊接角度。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种用于自动焊接装置的控制方法，该自动焊接装置包括焊枪调节装置，该焊枪调节装置包括焊接机头和该焊接机头上安装的焊枪，所述焊接机头能够驱使所述焊枪实现在三维方向上的焊接位置调节和焊接角度调节，所述控制方法包括：在焊接过程中根据控制参数控制所述焊接机头驱动所述焊枪以在三维方向上调节焊枪的焊接位置和调节焊枪的焊接角度。

根据本发明的另一个方面，本发明还提出了一种用于自动焊接装置的控制器，该自动焊接装置包括焊枪调节装置，该焊枪调节装置包括焊接机头和该焊接机头上安装的焊枪，所述焊接机头能够驱使所述焊枪实现在三维方向上的焊接位置调节和焊接角度调节，所述控制器包括：焊接位置调节模块，被配置成根据控制参数生成并发送用于在焊接过程中控制所述焊接机头驱动所述焊枪以在三维方向上调节焊枪的焊接位置的焊接位置调节信号；以及焊接角度调节模块，被配置成根据控制参数生成并发送用于在焊接过程中控制所述焊接机头驱动所述焊枪以调节焊枪的焊接角度的焊接角度调节信号。

通过本发明的控制方法和控制器，焊接机头内集成配置了三维方向上的焊接位置调节机构以及焊接角度调节机构，使得在焊接过程中，可以控制焊接机头带动焊枪实现在三维方向上的焊接位置调节和焊接角度调节，并且焊枪调节装置的结构简单、实用，而且成本低，适合于大型圆管工件的多层多道的圆周焊缝焊接。

附图说明

图1为根据本发明一种实施方式的自动焊接装置的主视图；

图2为根据本发明一种实施方式的自动焊接装置的前视立体图；

图3为图2中自动焊接装置的后视立体图。

附图标记说明

1    焊枪         2      焊接机头      3    压杆

4    滚动压轮     5      张紧机构      6    连接板

211  第一滑座     212    第一滑块      213  第一丝杆

214  第一驱动机构 221    第二滑座      222  第二滑块

224  第二驱动机构 231    第三滑座      232  第三滑块

234  第三驱动机构 24     立柱          241  升降导轨

242  第四滑块     244    第四驱动装置  25   旋转轴

254  第五驱动机构 7      圆管工件      8    工件回转驱动装置

9    固定支撑板   OO’   轴线

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“上部”、“向下”、“下部”和“竖直方向”等通常都是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。文中的术语“焊接位置”即焊枪枪头在焊接时所述的位置，“焊接角度”即焊枪在焊接点的中心位置上偏离竖直方向(或水平方向)的倾斜角度，也就是在摆动焊接时焊枪的摆动中心线与竖直方向(或水平方向)之间的倾角。

如图1至图3所示，本发明提供了一种自动焊接装置，该自动焊接装置包括焊枪调节装置，该焊枪调节装置包括焊枪1和焊接机头2，焊枪1安装在焊接机头2上，所述焊接机头2能够驱使所述焊枪1实现在三维方向上的焊接位置调节和焊接角度调节。因而，不同于常见的摆动器上安装的焊枪或者其它的焊枪调节装置，只能带动焊枪做摆动或上下左右移动等二维平面的移动，或者通过驱动焊接机头2，使焊接机头2带动焊枪1移动，从而间接地调节焊枪1的焊接位置，本发明的所述焊接机头2能直接地驱动焊枪1，使所述焊枪1实现在三维方向上的焊接位置调节和焊接角度调节。

为使所述焊枪调节装置具有三维方向上的焊接位置调节功能，如图1至图3所示，所述焊接机头2在三维方向上均设有焊接位置调节机构，即图中的滑块滑座装置。所述焊接机头2包括分别布置在三维方向上并形成滑动配合的第一滑座211和第一滑块212、第二滑座221和第二滑块222以及第三滑座231和第三滑块232。其中，所述焊枪1固定连接于所述第一滑块212，所述第一滑座211和第二滑座221分别与所述第二滑块222和第三滑块232固定连接或一体形成。也就是说，焊接机头2上具有三组滑块滑座装置，所述三组滑块滑座装置中，不同组的滑块和滑座可分别固定连接并形成开环式的连接结构(相对于不同组的滑块和滑座全部分别固定连接所形成的闭环式连接结构)。可见，由于本发明的所述焊接机头2包括三维方向上的焊接位置调节机构，即本实施方式中的滑块滑座装置，从而具有三维方向的焊接位置调节功能。因而在对圆管工件7进行焊接时，所述焊接机头2能够方便的驱使焊枪1调节焊接位置，以完成多层多道的焊缝焊接。而且，相较于结构和控制非常复杂的机器人焊接装置，本发明的结构简单、实用，制造成本低，易于自动控制。并且焊接机头2内集中配置了三维方向上的焊接位置调节机构，集成度好，而且各个焊接位置调节机构的运动行程相不干涉，协调联动性好，焊接机头2直接驱使焊枪以实现三维方向上的焊接位置调节的方式，也优于通过驱动焊接机头以间接地调节焊枪的焊接位置的方式。

如图1至图3所示，在本实施方式中，所述焊枪1跟随第一滑块212可在第一滑座211上沿圆管工件7的水平径向方向移动，而第一滑座211与第二滑块222固定连接，因而通过第二滑块222的滑动，焊枪1可被驱动沿圆管工件7的竖直径向方向上移动，由于第二滑座221与第三滑块232固定连接，同样地，第三滑块232的滑动导致所述焊枪1可沿圆管工件7的轴线OO’方向上移动。从而通过调节独立运动并互不干涉的所述第一滑块212、第二滑块222和第三滑块232，可有效地实现焊枪1在三维方向上的焊接位置调节。

在本实施方式中，以形成桁架臂的组合焊接为例，所述圆管工件7为尺寸和所占空间均较大的经过所述组合焊接的桁架臂，通过焊接使弦杆与耳铰或支座更牢靠地接合而形成最终形态的桁架臂。相应地，所述焊枪调节装置的尺寸与重量也较大。因而，优选地，使用行程可控、具有强锁紧力的丝杆作为直接驱动所述第一滑块212、第二滑块222和第三滑块232滑移的驱动件。因而，所述第一滑座211、第二滑座221和第三滑座231内分别安装有第一丝杆213、第二丝杆(未显示)和第三丝杆(未显示)，所述第一丝杆213、第二丝杆和第三丝杆分别驱动所述第一滑块212、第二滑块222和第三滑块232。相应地，所述第一丝杆213、第二丝杆和第三丝杆上优选地分别连接安装有第一驱动机构214、第二驱动机构224和第三驱动机构234。其中所述的驱动机构可以是任何结构或形式的驱动机构，如电机等。

优选地，在本实施方式中所述第一驱动机构214为手动驱动机构，该手动驱动机构包括连接于所述第一丝杆213的一端的手动摇柄，通过该手动摇柄可将焊枪1移动到圆管工件7轴线OO’的正上方。相应地，其余的所述第二驱动机构224和第三驱动机构234可以是电机驱动机构、液压驱动机构、气动驱动机构或手动驱动机构。

在圆管工件7的焊接时，在焊缝的截面宽度较大情况下进行多层多道焊接时，焊枪在各层或各道之间的焊接角度可能大不相同，因此在焊接过程中有可能需要相应地调节焊枪1的焊接角度。因此，本发明的焊枪调节装置中的所述焊接机头2还包括焊接角度调节机构，该焊接角度调节机构包括旋转轴25和驱动该旋转轴25转动的第五驱动机构254，所述旋转轴25的一端可拆卸地安装有所述焊枪1，另一端连接所述第一滑块212。具体地，如图1至图3所示，所述第五驱动机构254固定安装在第一滑块212上，旋转轴25呈“Z”型，焊枪1可拆卸地安装于所述“Z”型的一端，该“Z”型的另一端连接所述第五驱动机构254并由该第五驱动机构254驱动旋转，从而带动焊枪1产生偏转，可有效地调节焊枪1的焊接角度。并且在焊接时，所述焊接角度调节机构可作为摆动器带动焊枪1进行摆动焊接，即所述焊枪1以该焊枪1处于所述焊接角度的位置状态为中心线进行左右摆动焊接。

此外，由于焊接机头2中的滑块行程均有限，或者说焊接机头2内的焊接位置调节机构主要用于焊枪1的位置微调，因而还需要有能够大幅度的移动焊接机头2的装置。因此，本发明还设置了可较大行程地调节焊接机头2的高度位置的焊接机头高度调节机构。如图1和图3所示，本实施方式中的焊枪调节装置还优选地包括立柱24和第四滑块242，所述立柱24上设有升降导轨241和第四丝杆(未显示)，该第四丝杆驱动所述第四滑块242在所述升降导轨241上滑动，并且所述第四滑块242与所述第三滑座231固定连接。从而，所述第四滑块242通过第三滑座231可带动焊接机头2在升降导轨241上进行升降滑动。当具体运用于焊接过程时，在将圆管工件7安装到位之前，先调节第四滑块242使得焊接机头2处于较高的高度位置，腾出空间便于圆管工件7安装定位于所述焊接机头2下方。当圆管工件7安装定位后，再调节第四滑块242使得焊接机头2接近圆管工件7，使焊枪1接近或位于焊接时的焊枪初始位置。同样地，所述第四丝杆连接有第四驱动装置244，如图1至图3所示，第四驱动装置244优选为大功率的电机驱动机构。

另外，本发明的焊枪调节装置还优选地包括焊枪跟踪机构，如图2或图3所示，该焊枪跟踪机构包括压杆3和滚动压轮4，所述滚动压轮4可旋转地固定安装于所述压杆3的一端，所述压杆3的另一端与焊接机头2固定连接，具体地，如图1所示，该压杆3的另一端与所述第三滑座231固定连接。这样，所述焊枪跟踪机构与焊接机头2固定连接并进而与第四滑块242固定连接，而焊枪1与滚动压轮4的位置相对固定。优选地，所述压杆3上安装有所述滚动压轮4的一端斜向下弯曲。这样，当焊接机头2带动焊枪1向下移动时，滚动压轮4可方便地接触并紧压在圆管工件7上，此时通过焊接机头2再将焊枪1微调至初始焊接位置。在焊接过程中，保持滚动压轮4紧压在圆管工件7上，若圆管工件7上具有凸凹不平处，则焊枪1能跟随滚动压轮4做出相应的位置调整，实现焊枪1的精准定位。采用滚动压轮4与圆管工件7接触，能减少摩擦，保护圆管工件7表面，使圆管工件7顺利滚动，以便进行圆周焊接。

其中，如图1所示，所述焊枪跟踪机构优选地还包括张紧机构5，该张紧机构5两端分别连接于所述第四滑块242和所述压杆3。张紧机构5可对压杆3施加张紧力，使得滚动压轮4受力而紧压于圆管工件7上。张紧机构5同样可以是各种驱动装置，比如气动驱动装置、螺杆驱动装置或液压驱动装置等。

如图3所示，优选地，本实施方式中的焊枪调节装置还可包括连接板6，所述压杆3和第三滑座231固定连接于所述连接板6并通过该连接板6铰接于所述第四滑块242。具体地，如图3所示，所述第四滑块242水平延伸出固定支撑板9，因而所述连接板6铰接于所述第四滑块242上水平伸出的固定支撑板9上，该固定支撑板9与第四滑块242固定连接。优选地，所述固定支撑板9与第四滑块242可以是一体成型结构。从而整个焊接机头2和焊枪跟踪机构通过连接板6铰接于所述第四滑块242，并能跟随所述第四滑块242进行升降滑动。而当张紧机构5对压杆3施加张紧力时，焊接机头2也跟随压杆3围绕所述连接板6的铰接点向下偏移。相对于焊接机头2与第四滑块242的固定连接方式，采取铰接方式更方便滚动压轮4压紧圆管工件7并有利于焊枪1的位置调整。其中，张紧机构5不仅用于支撑焊枪跟踪机构，还用于支撑焊接机头2。因此，优选地，所述连接板6铰接于所述第四滑块242的上部，所述张紧机构5铰接于所述第四滑块242的下部。同样地，所述铰接点也是设置于所述第四滑块242上水平伸出的固定支撑板9上。

此外，本发明的自动焊接装置还可以包括工件回转驱动装置8。所述工件回转驱动装置8例如可以包括至少两个转动辊和用于驱动该转动辊转动的驱动电机。圆管工件7被安放在至少两个转动辊之间，并跟随转动混一起转动。虽然本发明以示例的方式公开了采用转动辊来使圆管工件7转动，但本发明的范围并不限于此。本领域技术人员在本发明的启示下可以想到的任何方式都属于本发明的范围。例如，可以采用可转动的卡盘来代替转动辊的功能。

本发明的自动焊接装置还可以包括加电装置(未示出)。所述加电装置可以是在本领域中常用的用于起弧的装置。例如，根据本发明的一个实施方式，加电装置可以包括导电刷、用于驱动导电刷运动的气缸以及接触开关。气缸的活塞杆可以与导电刷连接，用于带动导电刷向圆管工件7运动并压紧该圆管工件7，当导电刷压紧该圆管工件7时会通过该导电刷给该圆管工件7通入电流(例如来自电源的电流)，同时还会触发接触开关，接触开关被触发后使气缸的活塞杆停止运动，导电刷保持在压紧圆管工件7的状态。当圆管工件7通以电流之后可以进行起焊。

另外，加电装置还可以包括另一个接触开关。当焊接过程完成以后，气缸可以驱动导电刷与圆管工件7脱离，当气缸的活塞杆运动到触发另一个接触开关的位置时，该另一个接触开关被触发，使得气缸停止运动。

所述接触开关可以是本领域中常用的接触开关，例如磁感应开关。

本发明的自动焊接装置还可以包括预热装置。预热装置可以是本领域常用的给焊接部位进行预热的任何装置。例如，预热装置可以包括预热线圈、驱动预热线圈运动的气缸以及接触开关。气缸的活塞杆可以与预热线圈连接，用于驱动预热线圈运动到需要圆管工件7上需要预热的部位。此外，当预热线圈运动到需要预热的部位时，活塞杆触发接触开关，接触开关被触发后可以使得活塞杆停止运动。

可以设定预热时间，当给需要预热的部位加热了该预定时间后，气缸动作，使得活塞杆带动预热线圈退回到其初始位置。

可替换地，预热装置还可以包括温度传感器，用于检测预热部位的温度(例如焊缝以及周围一定范围)，当检测到的温度达到预定值时，预热线圈停止加热，并且气缸动作，使得活塞杆带动预热线圈退回到其初始位置。优选地，当检测到的温度达到预定值后，可以延迟一段时间后预热线圈才停止加热。

当预热线圈停止加热或者气缸动作带动预热线圈退回时，可以触发上述起弧操作。

本发明的另一个方面还相应地提供了用于控制上述自动焊接装置的控制方法，该控制方法可以包括：

在焊接过程中根据控制参数控制所述焊接机头2驱动所述焊枪1以在三维方向上调节焊枪1的焊接位置和调节焊枪1的焊接角度。

优选地，控制所述焊接机头2驱动所述焊枪1以在三维方向上调节焊枪1的焊接位置包括：

操作所述第一驱动机构214驱动所述第一丝杆213动作，使得所述第一滑块212沿三维方向中的第一方向运动；

操作所述第二驱动机构224驱动所述第二丝杆动作，使得所述第二滑块222沿三维方向中的第二方向运动；以及

操作所述第三驱动机构234驱动所述第三丝杆动作，使得所述第三滑块232沿三维方向中的第三方向运动。

优选地，控制所述焊接机头2驱动所述焊枪1以调节焊枪1的焊接角度包括：操作所述第五驱动机构254驱动所述旋转轴25转动，从而调节所述焊枪1的焊接角度。

可以根据需求控制所述自动焊接装置来实现各种焊接过程。其中，在焊接过程中，通过自动调节所述焊枪1相对于所述圆管工件7的轴向位置，实现圆周焊缝的分道焊接。

其中，在所述分道焊接过程中：

在完成一道焊缝的焊接后，操作所述第三驱动机构234驱动所述第三丝杆动作以使得所述第三滑块232沿三维方向中的第三方向运动，由此所述焊枪1沿所述圆管工件7轴向移动到下一道焊缝的焊接位置并调节好焊接角度，以完成下一道焊缝的焊接。

可替换地或者进一步地，在焊接过程中，通过自动调节所述焊枪1相对于所述圆管工件7的径向位置，实现圆周焊缝的分层焊接。

而在所述分层焊接过程中：

在完成一层焊缝的焊接后，操作所述第二驱动机构224驱动所述第二丝杆动作以使得所述第二滑块222沿三维方向中的第二方向运动，由此所述焊枪1沿所述圆管工件7径向移动到下一层焊缝的第一道焊缝的焊接位置，并调节好焊接角度，以完成下一层焊缝的焊接。

在本发明的优选实施方式中，所述控制方法还可以包括通过工件回转驱动装置8来驱动所述圆管工件7旋转。

在本发明的优选实施方式中，该控制方法还可以包括在开始焊接时进行起弧。其中，可以通过控制加电装置给所述圆管工件7加电来实现所述起弧。

优选地，可以在起弧以后驱动所述圆管工件7旋转。

在本发明的优选实施方式中，所述控制方法还可以包括在所述起弧之前通过预热装置对所述圆管工件7的焊接部位进行预热。

优选地，可以在预热结束后触发所述起弧操作。

另外，所述控制方法还可以包括：

操作所述第四驱动装置244驱动所述第四丝杆动作，使得所述第四滑块242在所述升降导轨241上滑动，从而将所述焊枪1移至焊接时的焊枪初始位置。

在本发明的一个优选实施方式中，将所述焊枪1移至焊接时的焊枪初始位置可以包括：

操作所述第四驱动装置244驱动所述第四丝杆动作，使得所述第四滑块242在所述升降导轨241上滑动，由此所述混动压轮4压向所述圆管工件7；

在所述滚动压轮4压到所述圆管工件7后，通过操作所述焊接机头2来将所述焊枪1调节至所述焊枪初始位置。

上述控制方法的步骤的全部或一部分可以通过控制器来执行。通过用户输入界面可以给控制器输入特定的控制参数和/或者控制器中可以预先存储控制参数，控制器可以根据这些控制参数并按照预定的程序来执行上述控制方法的至少一部分，从而实现各种焊接过程，例如单层单道焊接、单层多道焊接、多层单道焊接以及多层多道焊接等。

与上述控制方法相关联的控制参数可以例如包括但不限于：

圆管工件7旋转速度；

提枪速度；

焊接层数；

每一个焊接层的焊接道数；

提枪高度，用于指示跳层时焊枪1沿圆管工件7径向移动的距离；

平移长度：跳道时焊枪1沿圆管工件7轴向移动的距离；

圆管工件7直径；

引弧时间和停弧时间：焊接时焊枪1点火和停火时间；以及

搭接时间：焊接结束时搭接焊道的时间。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于执行上述控制方法的用于上述自动焊接装置的控制器。该控制器可以包括：

焊接位置调节模块，被配置成根据控制参数生成并发送用于在焊接过程中控制所述焊接机头2驱动所述焊枪1以在三维方向上调节焊枪1的焊接位置的焊接位置调节信号；以及

焊接角度调节模块，被配置成根据控制参数生成并发送用于在焊接过程中控制所述焊接机头2驱动所述焊枪1以调节焊枪1的焊接角度的焊接角度调节信号。

在本发明的实施方式中，所述焊接位置调节信号可以包括：

用于控制所述第一驱动机构214驱动所述第一丝杆213动作以使得所述第一滑块212沿三维方向中的第一方向运动的第一焊接位置调节信号；

用于控制所述第二驱动机构224驱动所述第二丝杆动作以使得所述第二滑块222沿三维方向中的第二方向运动的第二焊接位置调节信号；和/或

用于控制所述第三驱动机构234驱动所述第三丝杆动作以使得所述第三滑块232沿三维方向中的第三方向运动的第三焊接位置调节信号。

此外，所述焊接位置调节信号还可以包括：用于控制所述第四驱动装置244驱动所述第四丝杆动作以使得所述第四滑块242在所述升降导轨241上滑动的第四焊接位置调节信号。

所述焊接角度调节信号可以为用于控制所述第五驱动机构254驱动所述旋转轴25转动从而调节所述焊枪1的焊接角度的信号。

在分道焊接过程中，在完成一道焊缝的焊接后，所述焊接位置调节模块可以向所述第三驱动机构234发送所述第三焊接位置调节信号(例如，与平移长度参数相关联)以控制该第三驱动机构234驱动所述第三丝杆动作以使得所述第三滑块232沿三维方向中的第三方向运动，由此所述焊枪1沿所述圆管工件7轴向移动到下一道焊缝的焊接位置，并且所述焊接角度调节模块可以向所述第五驱动机构254发送所述焊接角度调节信号以控制该第五驱动机构254驱动所述旋转轴25转动从而调节所述焊枪1的焊接角度，以完成下一道焊缝的焊接。

在分层焊接过程中，在完成一层焊缝的焊接后，所述焊接位置调节模块可以向所述第二驱动机构224发送所述第二焊接位置调节信号(例如，与提枪高度参数相关联)以控制该第二驱动机构224驱动所述第二丝杆动作以使得所述第二滑块222沿三维方向中的第二方向运动，由此所述焊枪1沿所述圆管工件7径向移动到下一层焊缝的第一道焊缝的焊接位置，并且所述焊接角度调节模块可以向所述第五驱动机构254发送所述焊接角度调节信号以控制该第五驱动机构254驱动所述旋转轴25转动从而调节所述焊枪1的焊接角度，以完成下一层焊缝的焊接。

在本发明的优选实施方式中，控制器还可以包括旋转驱动模块，被配置成发送旋转驱动信号(例如，与旋转速度参数相关联)给该工件回转驱动装置8以控制该工件回转驱动装置8驱动所述圆管工件7旋转。

在本发明的优选实施方式中，控制器还可以包括起/停弧控制模块，被配置成在开始焊接时发送起弧信号给该加电装置以控制该加电装置给所述圆管工件7加电来进行起弧。

例如，在开始焊接时，起/停弧控制模块可以发送起弧信号到上述加电装置的气缸的控制电路，控制电路接收到该起弧信号后，控制气缸的活塞杆带动导电刷压向圆管工件7。当导电刷压到圆管工件7时会触发接触开关。接触开关的触发可以使控制电路不再使活塞杆运动，由此导电刷保持在压紧圆管工件7的状态，由此电源可以通过导电刷向圆管工件7提供电流，从而实现起弧。

当要进行停弧时，起/停弧控制模块可以向控制电路发送停弧信号，控制电路接收到停弧信号后，控制活塞杆返回到初始位置，导电刷与圆管工件7分离，不再向圆管工件7提供电流，从而实现停弧。

优选地，旋转驱动模块可以在起弧后向工件回转驱动装置8发送旋转驱动信号。例如，起/停弧控制模块可以在发出起弧信号的预定时间后向旋转驱动模块发送信号，用于指示该旋转驱动模块可以发送旋转驱动信号。

在本发明的优选实施方式中，控制器还可以包括预热控制模块，被配置成在所述起弧之前发送预热信号给预热装置以控制该预热装置对所述圆管工件7的焊接部位进行预热。

例如，在需要预热时，预热控制模块发送预热信号给预热装置的气缸的控制电路，控制电路接收到该预热信号后，控制活塞杆带动预热线圈向圆管工件7的需要预热的部位(例如焊缝)移动。当预热线圈移动到需要预热的部位时，接触开关被触发。接触开关的触发可以使得控制电路停止活塞杆移动，由此预热线圈保持在需要预热的部位。

温度传感器可以用于检测预热的部位的温度，并将温度信号发送到预热控制模块，当检测到的温度达到预定值时，预热控制模块可以向控制电路发送预热结束信号，控制电路接收到该信号后，控制活塞杆退回到初始位置，预热完成。

可替换地，当检测到的温度达到预定值时，预热控制模块可以延迟一段时间再向控制电路发送预热结束信号。

可选地，上述预热结束可以触发起弧操作。例如，在预热控制模块发出预热结束信号的同时或之后的一预定时间可以向起/停弧控制模块发送信号，用于指示该起/停弧控制模块可以发送起弧信号。

所述控制器还可以包括用户输入模块，用于提供可供使用者进行操作和/或设置参数的用户平台。用户可以通过该用户输入模块输入上述控制参数，控制器中的其他各个模块可以根据输入的控制参数来控制自动焊接装置以完成各种焊接过程。

所述控制器还可以包括存储模块，用于存储输入的控制参数或预先设定的程序。

以多层多道焊接为例，在校准焊枪1的初始位置之后，可以对圆管工件7的焊缝进行预热，预热之后焊枪1起弧，圆管工件7旋转，焊枪1在焊接机头2的带动下进行摆动。焊接完当前道后焊枪1平移到另一道继续焊接。焊接完当前层后焊枪1提到下一层进行多道焊接。在焊接完设定的层数和道数后，搭接。圆管工件7停止旋转，焊枪1停止摆动，焊枪1退回到非工作状态时的位置，焊接完成。

虽然以示例的方式详细阐述了本发明，但是其仅仅是说明性的，而非限制性的，在本发明所公开的范围之内，本领域普通技术人员容易想到其他多种变形或替代方式。

需要说明的是，以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型或替换，这些简单变型或替换均属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种用于自动焊接装置的控制方法，该自动焊接装置包括焊枪调节装置，该焊枪调节装置包括焊接机头（2）和该焊接机头（2）上安装的焊枪（1），所述焊接机头（2）能够驱使所述焊枪（1）实现在三维方向上的焊接位置调节和焊接角度调节，所述控制方法包括：

在焊接过程中根据控制参数控制所述焊接机头（2）驱动所述焊枪（1）以在三维方向上调节焊枪（1）的焊接位置和调节焊枪（1）的焊接角度；

其中，所述焊接机头（2）包括分别布置在三维方向上并滑动配合的第一滑座（211）和第一滑块（212）、第二滑座（221）和第二滑块（222）以及第三滑座（231）和第三滑块（232），所述焊枪（1）固定连接于所述第一滑块（212），所述第一滑座（211）和第二滑座（221）分别与所述第二滑块（222）和第三滑块（232）固定连接或一体形成，所述第一滑座（211）、第二滑座（221）和第三滑座（231）内分别安装有第一丝杆（213）、第二丝杆和第三丝杆，所述第一丝杆（213）、第二丝杆和第三丝杆分别驱动所述第一滑块（212）、第二滑块（222）和第三滑块（232），所述第一丝杆（213）、第二丝杆和第三丝杆上分别连接安装有第一驱动机构（214）、第二驱动机构（224）和第三驱动机构（234），控制所述焊接机头（2）驱动所述焊枪（1）以在三维方向上调节焊枪（1）的焊接位置包括：

操作所述第一驱动机构（214）驱动所述第一丝杆（213）动作，使得所述第一滑块（212）沿三维方向中的第一方向运动；

操作所述第二驱动机构（224）驱动所述第二丝杆动作，使得所述第二滑块（222）沿三维方向中的第二方向运动；以及

操作所述第三驱动机构（234）驱动所述第三丝杆动作，使得所述第三滑块（232）沿三维方向中的第三方向运动；以及

其中，所述焊接机头（2）还包括旋转轴（25）和驱动该旋转轴（25）转动的第五驱动机构（254），所述旋转轴（25）的一端可拆卸地安装有所述焊枪（1），另一端连接所述第一滑块（212），控制所述焊接机头（2）驱动所述焊枪（1）以调节焊枪（1）的焊接角度包括：操作所述第五驱动机构（254）驱动所述旋转轴（25）转动，从而调节所述焊枪（1）的焊接角度；

其中，所述焊枪调节装置还包括立柱（24）和第四滑块（242），所述立柱（24）上设有升降导轨（241）和第四丝杆，该第四丝杆驱动所述第四滑块（242）在所述升降导轨（241）上滑动，并且所述第四滑块（242）与所述第三滑座（231）固定连接，所述第四丝杆连接有第四驱动装置（244），所述控制方法还包括：

操作所述第四驱动装置（244）驱动所述第四丝杆动作，使得所述第四滑块（242）在所述升降导轨（241）上滑动，从而将所述焊枪（1）移至焊接时的焊枪初始位置。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，在焊接过程中，通过自动调节所述焊枪（1）相对于圆管工件（7）的轴向位置，实现圆周焊缝的分道焊接。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其中，在所述分道焊接过程中：

在完成一道焊缝的焊接后，操作所述第三驱动机构（234）驱动所述第三丝杆动作以使得所述第三滑块（232）沿三维方向中的第三方向运动，由此所述焊枪（1）沿所述圆管工件（7）轴向移动到下一道焊缝的焊接位置并调节好焊接角度，以完成下一道焊缝的焊接。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其中，在焊接过程中，通过自动调节所述焊枪（1）相对于圆管工件（7）的径向位置，实现圆周焊缝的分层焊接。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其中，在所述分层焊接过程中：

在完成一层焊缝的焊接后，操作所述第二驱动机构（224）驱动所述第二丝杆动作以使得所述第二滑块（222）沿三维方向中的第二方向运动，由此所述焊枪（1）沿所述圆管工件（7）径向移动到下一层焊缝的第一道焊缝的焊接位置，并调节好焊接角度，以完成下一层焊缝的焊接。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的控制方法，其中，该控制方法还包括在开始焊接时进行起弧。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其中，所述自动焊接装置还包括加电装置，通过控制该加电装置给圆管工件（7）加电来实现所述起弧。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其中，所述自动焊接装置还包括工件回转驱动装置（8），该控制方法还包括通过该工件回转驱动装置（8）来驱动圆管工件（7）旋转。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，所述自动焊接装置还包括预热装置，该控制方法还包括在所述起弧之前通过该预热装置对所述圆管工件（7）的焊接部位进行预热。

10.根据权利要求1所述的控制方法，其中，该焊枪调节装置还包括焊枪跟踪机构，该焊枪跟踪机构包括压杆（3）和滚动压轮（4），所述滚动压轮（4）可旋转地固定安装于所述压杆（3）的一端，所述压杆（3）的另一端与所述第三滑座（231）固定连接；将所述焊枪（1）移至焊接时的焊枪初始位置包括：

操作所述第四驱动装置（244）驱动所述第四丝杆动作，使得所述第四滑块（242）在所述升降导轨（241）上滑动，由此所述滚动压轮（4）压向圆管工件（7）；

在所述滚动压轮（4）压到所述圆管工件（7）后，通过操作所述焊接机头（2）来将所述焊枪（1）调节至所述焊枪初始位置。

11.一种用于自动焊接装置的控制器，该自动焊接装置包括焊枪调节装置，该焊枪调节装置包括焊接机头（2）和该焊接机头（2）上安装的焊枪（1），所述焊接机头（2）能够驱使所述焊枪（1）实现在三维方向上的焊接位置调节和焊接角度调节，所述控制器包括：

焊接位置调节模块，被配置成根据控制参数生成并发送用于在焊接过程中控制所述焊接机头（2）驱动所述焊枪（1）以在三维方向上调节焊枪（1）的焊接位置的焊接位置调节信号；以及

焊接角度调节模块，被配置成根据控制参数生成并发送用于在焊接过程中控制所述焊接机头（2）驱动所述焊枪（1）以调节焊枪（1）的焊接角度的焊接角度调节信号；

其中，所述焊接机头（2）包括分别布置在三维方向上并滑动配合的第一滑座（211）和第一滑块（212）、第二滑座（221）和第二滑块（222）以及第三滑座（231）和第三滑块（232），所述焊枪（1）固定连接于所述第一滑块（212），所述第一滑座（211）和第二滑座（221）分别与所述第二滑块（222）和第三滑块（232）固定连接或一体形成，所述第一滑座（211）、第二滑座（221）和第三滑座（231）内分别安装有第一丝杆（213）、第二丝杆和第三丝杆，所述第一丝杆（213）、第二丝杆和第三丝杆分别驱动所述第一滑块（212）、第二滑块（222）和第三滑块（232），所述第一丝杆（213）、第二丝杆和第三丝杆上分别连接安装有第一驱动机构（214）、第二驱动机构（224）和第三驱动机构（234），所述焊接位置调节信号包括：

用于控制所述第一驱动机构（214）驱动所述第一丝杆（213）动作以使得所述第一滑块（212）沿三维方向中的第一方向运动的第一焊接位置调节信号；

用于控制所述第二驱动机构（224）驱动所述第二丝杆动作以使得所述第二滑块（222）沿三维方向中的第二方向运动的第二焊接位置调节信号；和/或

用于控制所述第三驱动机构（234）驱动所述第三丝杆动作以使得所述第三滑块（232）沿三维方向中的第三方向运动的第三焊接位置调节信号；

其中，所述焊枪调节装置还包括立柱（24）和第四滑块（242），所述立柱（24）上设有升降导轨（241）和第四丝杆，该第四丝杆驱动所述第四滑块（242）在所述升降导轨（241）上滑动，并且所述第四滑块（242）与所述第三滑座（231）固定连接，所述第四丝杆连接有第四驱动装置（244），所述焊接位置调节信号还包括：

用于控制所述第四驱动装置（244）驱动所述第四丝杆动作以使得所述第四滑块（242）在所述升降导轨（241）上滑动的第四焊接位置调节信号。

12.根据权利要求11所述的控制器，其中，所述焊接机头（2）还包括旋转轴（25）和驱动该旋转轴（25）转动的第五驱动机构（254），所述旋转轴（25）的一端可拆卸地安装有所述焊枪（1），另一端连接所述第一滑块（212），所述焊接角度调节信号为用于控制所述第五驱动机构（254）驱动所述旋转轴（25）转动从而调节所述焊枪（1）的焊接角度的信号。

13.根据权利要求12所述的控制器，其中，所述焊接过程包括分道焊接过程，在所述分道焊接过程中：

在完成一道焊缝的焊接后，所述焊接位置调节模块向所述第三驱动机构（234）发送所述第三焊接位置调节信号以控制该第三驱动机构（234）驱动所述第三丝杆动作以使得所述第三滑块（232）沿三维方向中的第三方向运动，由此所述焊枪（1）沿圆管工件（7）轴向移动到下一道焊缝的焊接位置，并且所述焊接角度调节模块向所述第五驱动机构（254）发送所述焊接角度调节信号以控制该第五驱动机构（254）驱动所述旋转轴（25）转动从而调节所述焊枪（1）的焊接角度，以完成下一道焊缝的焊接。

14.根据权利要求12所述的控制器，其中，所述焊接过程包括分层焊接过程，在所述分层焊接过程中：

在完成一层焊缝的焊接后，所述焊接位置调节模块向所述第二驱动机构（224）发送所述第二焊接位置调节信号以控制该第二驱动机构（224）驱动所述第二丝杆动作以使得所述第二滑块（222）沿三维方向中的第二方向运动，由此所述焊枪（1）沿圆管工件（7）径向移动到下一层焊缝的第一道焊缝的焊接位置，并且所述焊接角度调节模块向所述第五驱动机构（254）发送所述焊接角度调节信号以控制该第五驱动机构（254）驱动所述旋转轴（25）转动从而调节所述焊枪（1）的焊接角度，以完成下一层焊缝的焊接。

15.根据权利要求11-14中任意一项所述的控制器，其中，所述自动焊接装置还包括加电装置，该控制器还包括起/停弧控制模块，被配置成在开始焊接时发送起弧信号给该加电装置以控制该加电装置给圆管工件（7）加电来进行起弧。

16.根据权利要求15所述的控制器，其中，所述自动焊接装置还包括工件回转驱动装置（8），该控制器还包括旋转驱动模块，被配置成发送旋转驱动信号给该工件回转驱动装置（8）以控制该工件回转驱动装置（8）驱动所述圆管工件（7）旋转。

17.根据权利要求15所述的控制器，其中，所述自动焊接装置还包括预热装置，该控制器还包括预热控制模块，被配置成在所述起弧之前发送预热信号给预热装置以控制该预热装置对所述圆管工件（7）的焊接部位进行预热。

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