CN107378191A - 一种管件焊接装置、焊接系统及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种管件焊接装置、焊接系统及焊接方法。该机构的两组可旋转的工作台上下相对设置，两组工作台上各设有一组夹持组件，每组夹持组件上均设有用于夹持管件的夹持空间，各组的夹持空间与工作台之间、以及两组工作台之间均同轴设置，待焊接的两根管件分别相对的夹持在两组夹持空间内，并分别在两组工作台的带动下旋转，至少有一组夹持组件包括夹具和固定块，夹具和固定块分别相对的设在工作台上，且夹具和固定块之间形成夹持空间；焊接组件设置于两组夹持组件之间，用于对旋转中的两根管件之间的连接处进行焊接；并基于该机构提出了焊接系统及方法，能解决现有的铜管焊接主要靠人工操作，繁琐，不利于焊接的问题。

Description

一种管件焊接装置、焊接系统及焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种管件焊接装置、焊接系统及焊接方法。

背景技术

由于铜管具有导热性好、易加工且使用寿命长的优点，现在的动车组常会用到铜管，并且根据具体应用情况，需要对铜管进行各种加工，例如折弯、切割、焊接等；其中，焊接是管件加工中最常见的加工工艺之一。

目前，我国轨道车辆生产过程中，动车组铜管的焊接生产工序通常采用火焰钎焊工艺，该工艺中需要使用银基钎料，含银45％左右，并由工人手工焊接，而整个焊接工序需满足1.5天生产8辆车的需求，大约为每1.5天生产焊接176个铜管，整个工序的生产效率太低，生产成本过高。

另外，根据动车组零件的生产要求，对于铜管的装夹和拆卸的操作要比较便捷，而目前主要靠人工操作，繁琐，不利于焊接。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是现有的铜管焊接主要靠人工操作，繁琐，不利于焊接。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种管件焊接装置，该装置包括：

上下相对设置的两组可旋转的工作台，两组所述工作台上各设有一组夹持组件，每组所述夹持组件上均设有用于夹持管件的夹持空间，各组的所述夹持空间与所述工作台之间、以及两组所述工作台之间均同轴设置，待焊接的两根所述管件分别相对的夹持在两组所述夹持空间内，并分别在两组所述工作台的带动下旋转；

其中，至少有一组所述夹持组件包括夹具和固定块，所述夹具和所述固定块分别相对的设在所述工作台上，且所述夹具和所述固定块之间形成所述夹持空间；

焊接组件，设置于两组所述夹持组件之间，用于对旋转中的两根所述管件之间的连接处进行焊接。

优选的，两组的所述工作台的轴心处分别设有一通孔，两组的所述通孔旁分别相对的伸出有一支架，每组的所述夹具和所述固定块分别相对设置，且均与所述支架连接，以使每组的所述夹持空间与所述工作台之间留有一定距离。

优选的，所述固定块的一面固定在所述支架上，另一面设有凹槽，所述凹槽与所述夹具之间相对设置；所述夹具的端部设有开关器，以驱动所述夹具从所述凹槽上弹起或夹紧。

优选的，所述夹具为若干个由上至下顺序排列的夹子，每个所述夹子与所述凹槽之间均相对设置，每个所述夹子分别对应连接有一个所述开关器。

优选的，所述支架上分别设有横梁和升降机构，所述横梁用于安装所述固定块，所述升降机构用于驱动所述横梁沿支架竖直移动。

优选的，所述升降机构包括丝杠和横梁驱动单元，所述支架上竖直的固定有所述丝杠，所述横梁通过所述横梁驱动单元与所述丝杠连接，在所述横梁驱动单元的驱动下，所述横梁沿所述丝杠竖直移动。

优选的，所述工作台上设有导电柱。

优选的，所述导电柱通过弹簧机构压紧固定在下方的所述工作台的下表面。

优选的，一组所述夹持组件包括所述夹具和所述固定块，另一组所述夹持组件包括固定在所述工作台上的卡盘，所述卡盘的轴心处设有一所述夹持空间，所述夹持空间的周围分别设置至少三个卡爪；或者是

两组所述夹持组件均包括所述夹具和所述固定块。

优选的，其特征在于，所述焊接组件包括：

焊枪，设置在两组所述夹持组件之间，且所述焊枪的枪头指向两根所述管件的连接处；

送丝机构，与所述焊枪连接，以利用推丝送丝方式向所述焊枪提供焊丝。

优选的，所述送丝机构包括送丝软管、驱动电机、齿轮减速器、矫直单元和驱动单元，所述驱动电机通过齿轮减速器与驱动单元连接，所述驱动单元与送丝软管连接，所述送丝软管的端部与所述焊枪对应设置，在所述驱动单元的驱动作用下，所述送丝软管能在所述焊枪施焊时进行填丝，所述矫直单元设置于所述送丝软管上。

本发明还提供了一种管件焊接系统，该系统包括：

如上所述的管件焊接装置；

控制装置，分别与所述工作台和所述焊接组件连接，通过人机互动原理分别控制所述工作台的旋转、以及所述焊接组件的施焊。

优选的，所述控制装置包括：

工作台控制模块，用于控制工作台旋转；

焊枪控制模块，用于控制焊接组件施焊；

送丝控制模块，用于控制送丝机构为焊接填丝；

弧长跟踪模块，用于监控焊接组件的电弧长度；

数据处理模块，分别与工作台控制模块、焊枪控制模块、送丝控制模块、以及弧长跟踪模块连接，用于接收并处理焊接数据并形成数据分析报告。

优选的，所述弧长跟踪模块包括步进电机和PLC控制器，所述PLC控制器与步进电机连接，通过比例积分控制算法向所述步进电机输出控制量，所述步进电机用于调整焊枪位置。

本发明还提供了一种管件焊接方法，包括以下步骤：

分别将两根待焊接的管件夹持在各组夹持组件的夹持空间内，并使两根所述管件之间的连接处位于上下相对设置的两个工作台之间；

分别驱动两个所述工作台同步旋转，以分别带动两根所述管件同步旋转；

在两根所述管件同步旋转时，控制所述焊接组件对两根所述管件之间的连接处进行焊接；

其中，每个所述工作台上各设有一所述夹持组件，至少有一组所述夹持组件包括夹具和固定块，所述夹具和所述固定块分别相对的设在所述工作台上，且所述夹具和所述固定块之间形成所述夹持空间。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：

1、该焊接方法及焊接装置的焊接组件固定不动，利用工作台带动管件无限回转，避免了焊接时的线缆干扰，能够实现对管件的无障碍焊接；

2、利用固定块和夹具的快速装夹，能够解决现有的现有的主要靠人工操作，繁琐，不利于焊接的问题，，可以实现单人手工快速进行可靠性较高的管件装卸操作，还能实现装夹时自动管件自动对轴；

3、利用支架将管件的夹持位置与工作台之间隔开一定距离，从而能够有足够的夹持空间放置管件的弯折段；

4、工作台轴心的通孔使得过长的管件能够穿过工作台，为管件的夹持留出足够的放置夹持空间；

5、设置可升降的横梁能够灵活调整夹持组件的竖直位置，从而能够灵活选取管件的夹持位置；

6、导电柱通过动态摩擦导电的方式保证了夹持机构具有良好的导电性，从而当管件在无限回转时，也能保证管件的良好导通，以确保焊接的正常进行。

附图说明

图1为本发明实施例一的管件焊接装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的夹持组件的结构示意图；

图3为本发明实施例的管件焊接装置的焊接状态的俯视图；

图4为本发明实施例的管件焊接系统的结构示意图。

其中，1、机架；2、工作台；3、夹持组件；4、控制装置；5、焊接组件；6、控制台；7、支架；8、横梁；9、手动调节旋钮；10、导电柱；11、焊枪；12、管件；13、固定块；14、夹具；15、开关器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”和“若干个”的含义均为两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图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。

实施例一

如图1所示，本实施例一提供一种管件焊接装置，包括两组可旋转的工作台2和焊接组件5，利用两组可旋转的工作台2带动管件12无限回转，避免了焊接时的线缆干扰，能够实现对管件12的无障碍焊接。

本实施例一中，两组可旋转的工作台2上下相对设置，在这两组工作台2上各设有一组夹持组件3，每组夹持组件3上均设有用于夹持管件12的夹持空间，待焊接的管件12可以被可靠夹持固定在该夹持空间内，以便于后续的管件12焊接工序；各组的夹持空间与工作台2之间、以及两组工作台2之间均同轴设置，即是说，当两根待焊接的管件12分别夹持在两组夹持组件3上时，能够确保两根管件12同轴对齐，便于对连接处进行快速焊接，待焊接的两根管件12分别相对的夹持在两组夹持空间内，并分别在两组工作台2的带动下旋转，焊接组件5设置于两组夹持组件3之间，精确控制焊接组件5的焊枪11对准管件12连接处进行焊接，即可实现对旋转中的两根管件12之间的连接处进行焊接。

本装置的两组工作台2及其驱动机构能够避免线缆的干扰，分别采用单个电机通过减速器及齿轮的传动达到驱动工作台2转动的目的，可实现无限回转功能，被夹持的管件12能够随工作台2稳定转动，且旋转次数不受限制。

在本实施例一中，两组工作台2优选均为圆盘状，两组工作台2上设有的夹持组件3均包括夹具14和固定块13，夹具14和固定块13分别相对的设在工作台2上，且夹具14和固定块13之间形成夹持空间，夹具14可采用简易的弧形夹子，单手即可使其张开，从而将管件12放置在固定块13与夹具14之间的夹持空间内，由于夹具14和固定块13的紧密夹持作用，使得管件12被可靠的固定在夹持空间内。

具体的，优选在两组的工作台2的轴心处分别设有一通孔，以便将过长的管件12穿过通孔，防止工作台2在旋转中与管件12发生碰撞而影响焊接；在两组工作台2的通孔旁各自分别相对的伸出有一支架7，每组的夹具14和固定块13分别相对设置，且均连接在支架7上，以使每组的夹持空间与工作台2之间留有一定距离，在焊接具有弯管的管件12时，在夹持空间与工作台2之间的距离足够使弯管向外弯曲，防止工作台2在旋转中与管件12发生碰撞而影响焊接，为了便于调整工作台2和夹持空间之间的距离，优选在支架7上分别设有横梁8和升降机构，横梁8用于安装固定块13，升降机构用于驱动横梁8沿支架7竖直移动，工人只需要轻推部件便可实现其左右位置的任意移动，确定好位置后，可使用手工旋转定位螺栓的方式进行固定。

为了便于横梁8移动，优选升降机构包括丝杠和横梁驱动单元，支架7上竖直的固定有丝杠，横梁8通过横梁驱动单元与丝杠连接，在横梁驱动单元的驱动下，横梁8沿丝杠竖直移动，从而沿支架7竖直移动，使得横梁8能够带动夹持组件3灵活移动，从而灵活调整夹持组件3与工作台2之间的距离。

如图2所示，优选固定块13优选为V形块，其一面固定在支架7上，另一面设有凹槽，凹槽与夹具14之间相对设置，在V形凹槽和夹具14的弧形夹爪之间构成了夹持空间，在夹具14的端部设有开关器15，以驱动夹具14从凹槽上弹起或夹紧，这样操作者单手就能按动开关器15，从而使夹具14张开，以便于管件12的快速夹持，这样有利于复杂形状铜管的快速装夹、快速拆卸。根据动车组零件生产要求，装夹和拆卸铜管的操作要比较便捷，而常规的三爪卡盘这类夹具14需要铜管一端伸入甚至穿过卡盘，操作繁琐、可达性差，特别是对于一端或两端带有不规则接头不符合要求，而本装置的夹持组件3中，利用V形块和夹子配合的夹持组件3，可以使工人能够快速、方便地向下按下手柄、向上提起开关器15的手柄即可完成夹紧、松开的操作动作，工人依靠单人双手即可独立完成操作；此外由于动车组常用的铜管质量一般较小，利用本专利工人可以左手单手持有铜管，右手分别控制上下两组夹持组件3，以控制管件12的夹紧和松开，一人利用双手即可独立完成全部的装夹和拆卸动作，且该夹持组件3对管件12焊接位置以外的管件12尺寸和形状的要求较低，具有良好的普适性。

优选的，本实施例一的夹具14为若干个由上至下顺序排列的夹子，每个夹子与凹槽之间均相对设置，从而由上至下形成若干个顺序排列的夹持空间，以便将管件12的某一段位置可靠的夹持在夹持空间内，每个夹子分别对应连接有一个开关器15，即使有一个夹子出现故障，也还有其余的夹子继续夹持，以保证夹持可靠性。

具体的，以铜管焊接为例，优选上下设置的两组旋转工作台2具有不同的尺寸要求，其中，下方的旋转工作台2直径约900mm(根据实际情况可酌情增大或减小，范围可在800mm～1000mm之间调整)，并在该工作台2竖直固定左右两个支架7，用于支撑夹持组件3，高度约0.5m，支架7固定在通孔的旁边。需要指出的是，较大的工作台2直径允许铜管管件12下方的接头具备一定尺寸的弯曲，即其偏离铜管轴心的距离可达到0.4m左右，以不干涉支架7为原则；上方旋转工作台2的直径与上方工作台2保持一致，同样约为900mm，并具备一定尺寸的通孔，用于较长铜管的夹持(需要首先从上方穿出，然后利用上下两个夹具14进行夹持即可)。当对一根铜管进行焊接时，同时采用上下两组夹持组件3同时对该铜管的上下位置进行夹持；当对双直管插接进行焊接时，利用上下两组夹持组件3分别夹持两根待对接的铜管。

本装置为了能够确保管件12与两个工作台2分别同轴，即具备自动、快速定心功能，首先，固定块13的V形凹槽作为夹持空间的一个夹持面在夹持时与铜管或卡子相接触，该夹持空间能够与上下工作台2的表面均保持垂直，能够保证待焊接的管件12与两个工作台2轴线同轴；其次，上下工作台2与夹持机构均通过两侧的柱状轨道支架7相连接，根据目前动车组使用的水冷铜管的管径范围，在两侧柱状轨道支架7上的横梁8(厚度约为20mm)的中心线偏离工作台2的圆盘中心大约60mm，为V形固定块13及夹具14的预留空间，在此基础上，根据待焊铜管或卡子的实际直径，设计一系列的V形块与管件12的外径一一对应，则该夹持空间的直径范围为0mm～50mm，夹持时管件12外壁与固定块13的凹槽内三面均接触，另外一面则利用夹具14压紧即可实现稳定夹持；再次，本实施例的固定块13与横梁8的固定方式设计采用螺栓固定，可严格保证与横梁8的相对位置的固定；最后，由于固定块13针对管件12的外径设置，则每种固定块13与铜管夹持时，均能保证轴心与工作台2的中心的误差不超过0.05mm(较小误差可通过PLC控制器设定的弧长跟踪功能进行补偿)。

本装置为了保证焊接的管件12能够上下移动，上下夹持的距离可灵活调整，范围较宽，优选根据铜管类别，将夹持组件3设计为能够根据铜管长短或实际要求进行上下同时夹持或单方夹持的结构，如上述的固定块13与夹具14的配合设置；在对管件12进行上下同时夹持时，上下两个工作台2上的支架7之间的横梁8可由工人通过手动装置控制其沿设置于支架7上的丝杠上下移动，具备灵活调整距离的功能；此外，下工作台2的横梁8和上工作台2的横梁8同时相向突出，以避免在调整获得最小距离时对焊枪11造成干涉，并减小最小夹持距离。优选的，上下同时夹持管件12的位置距离范围为350mm～850mm，该距离范围可以视作上下两组夹持空间的位置距离范围，同时保证铜管能够从上方工作台2的轴心通孔中穿出，如若管件12上方为直管则不受最长距离的限制，且下方工作台2也优选设有通孔，其深度到地面为止，约500mm；进一步优选的，在支架7底部还设有手动调节旋钮9，利用该手动调节旋钮9可以手动调节横梁8相对于支架7的位置，从而调整夹持组件3的高度。

为了保证两组夹持组件3始终具有良好的导电性，优选的，工作台2上设有导电柱10，导电柱10与工作台2之间进行动态摩擦导电。一方面，导电柱10的一端通过电缆与焊接电源可靠连接，另外一方面，利用弹簧机构将导电柱10压紧在下方的工作台2的下表面，压紧力可通过调节弹簧调整。在焊接过程中，工作台2的旋转圆盘始终通过导电柱10与焊接电源可靠导通，导电范围约0～300A。导电柱10选用HPb63-3铅黄铜材料，具有耐磨性好、导电率高及价格低廉等优点，可长期使用。根据工艺需要，可增大导电柱10的直径，从而扩大接触面以拓展电流范围。此外，对圆盘表面进行“发黑”处理，以使圆盘表面形成一层致密的四氧化三铁氧化膜，在达到防锈和减少变形的目的的同时，也能有效提高其耐磨性。

本实施例的焊接组件5包括焊枪11、送丝机构、以及用于控制焊枪11移动的驱动机构，焊枪11设置在两组夹持组件3之间，且焊枪11的枪头指向两根管件12的连接处，通过驱动机构驱动焊枪11移动，以调整焊枪11的位置，保证其能准确对准待焊接位置，如图3所示；送丝机构与焊枪11连接，以利用推丝送丝方式向焊枪11提供焊丝。该焊接组件5根据铜管或卡子焊接工艺的特点，一般需要进行电弧预热360℃左右，该预热过程中不填丝，具体根据铜管规格进行调整，之后再进行365°的填丝和实际焊接。

具体的，送丝机构包括送丝软管、驱动电机、齿轮减速器、矫直单元和驱动单元，驱动电机通过齿轮减速器与驱动单元连接，驱动单元与送丝软管连接，送丝软管的端部与焊枪对应设置，在驱动单元的驱动作用下，送丝软管能在焊枪施焊时进行填丝，矫直单元设置于送丝软管上。

本装置在焊接过程中，通过送丝机构实现自动填丝，也可以保证送丝机构不运行，实现不填丝。优选的，采用聚四氟乙稀软管作为送丝机构的送丝软管，主要选用纯铜焊丝，质地较软，聚四氟乙稀软管的干磨擦系数约0.04左右，耐热温度也可达到230℃，可以满足焊接使用；优选的，以永磁有刷直流电机作为送丝系统的驱动电机，因为其体积小，重量轻，调速简单，可正反旋转，高输出功率和高效率的转矩，维护方便，性能完全能够满足送丝机构的要求，而且价格较为低廉，便于控制本系统的设备成本；优选的，送丝机构上设有齿轮减速器，齿轮减速器具有稳定的传动比，其传动效率高，且具有较长的寿命；优选的，送丝机构的送丝方式采用推丝式送丝模式；优选的，选用供小型设备使用的矫直机构；优选的，采用非常适合双向旋转的H桥电路的驱动方式，通过PLC控制器实现对送丝机构的实时控制，根据焊接工艺需求，在预热时不送丝、焊接时送丝，且具有焊后抽丝功能，避免粘丝现象；优选的，该送丝机构的调速方式采用脉宽调制方式(PWM)，脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，利用该调速方式能够实现项目对送丝电机较宽和较平滑的调速性能的需要，同时保持对噪声干扰的抵抗能力，让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小，同时也节省空间，能够满足本项目专机的实际需求。

实施例二

本实施例二提供的管件焊接装置的结构与实施例一基本相同，相同之处不必赘述，不同之处在于：该实施例二的装置中，两组夹持组件3中的一组与实施例一所述的夹持组件3结构相同，即夹持组件3包括夹具14和固定块13；而另一组夹持组件3包括固定在工作台2上的卡盘，卡盘的轴心处设有一夹持空间，夹持空间的周围分别设置至少三个卡爪，将待焊接的管件12穿设于各个卡爪之间的中心轴位置，通过卡爪从多个方向压紧，从而将管件12固定在夹持空间处，这样的设置是因为根据动车组铜管焊接工艺的需求，当对卡子与铜管之间进行焊接时，通常无法采用上下同时压紧夹持的方式，因此，为了解决上述问题，优选本装置的上下两横梁8上均设置用于安装卡盘的接口，可将卡盘采用螺栓固定在横梁8上，从而利用该卡盘固定卡子，待焊铜管则利用上方的V形块和快速夹具14进行固定。

实施例三

如图4所示，在上述的实施例一或实施例二的基础上，本实施例三提供的一种管件焊接系统，该系统的机架1上固定有控制装置4和如上所述的管件焊接装置，该系统利用控制装置4控制管件焊接装置的焊枪11对旋转中的管件12进行焊接，焊接组件5固定不动，利用工作台2带动管件12无限回转，避免了焊接时的线缆干扰，能够实现对管件12的无障碍焊接。

具体的，该系统的控制装置4分别与工作台2和焊接组件5连接，控制装置4内设有工作台2控制模块、焊枪11控制模块、送丝控制模块、弧长跟踪模块和数据处理模块。工作台2控制模块分别与两组可旋转的工作台2连接，能够控制工作台2旋转的速度和角度；焊枪11控制模块能够控制焊接组件5的焊枪11进行焊接工作，并通过控制驱动机构驱动焊枪11移动，以调整焊枪11的位置，便于准确焊接；送丝控制模块与焊接组件5的送丝机构连接，能够控制送丝机构为焊枪11焊接时进行送丝；弧长跟踪模块与焊枪11连接，能够自动控制焊枪11的电弧长度以实现钨极与铜管相对位置的自动跟踪，从而消除铜管自动定心产生的误差对焊接过程及质量的影响，并增强其稳定性和接头质量；数据处理模块分别与工作台2控制模块、焊枪11控制模块、送丝控制模块和弧长跟踪模块连接，以便准确收集焊接数据，从而形成最终的数据报告。

具体的，本实施例三的系统中，弧长跟踪的执行机构为步进电机，即通过PLC控制器输出控制量，从而调整该步进电机的旋转速度和旋转方向以控制焊枪11距离工件的远近，其控制算法采用比例积分控制。

控制装置4还设有具有控制面板的控制台6，控制台6的控制面板包括触摸屏和控制按钮两部分。利用自动TIG焊(钨极惰性气体保护焊)水冷焊枪11配合自动控制的送丝机构，对插接的铜管管件12的待焊焊缝进行施焊，能够实现对焊枪11位置及角度具备三维空间进行调整的功能，可借助十字滑块对焊枪11高度、倾斜角度、X轴偏移量等进行实时调节。

此外，本系统还设有机架1，优选机架1为框架结构，以实现对管件焊接装置的各部件的支撑，并配备可移动的轨道使得旋转工作台2和焊接组件5的位置可调；具体的，机架1可选用两根方钢作为支撑柱，另外选用多根方钢加载在两根支撑柱之间作为支撑梁，优选在两根支撑柱之间的中心位置设置一根支撑梁，以便安装焊接组件5，并在支撑梁的上下两侧间隔一定距离分别设置两根辅助梁，以固定两组工作台2，两根光杠分别固定在支撑梁的前侧和上方，以作为焊接组件5的各个部件的共同支撑。

实施例四

在上述的实施例三的基础上，本实施例四提供了一种管件焊接方法，该方法包括以下步骤：

S1、分别将两根待焊接的管件12夹持在各组夹持组件3的夹持空间内，并使两根管件12之间的连接处位于上下相对设置的两个工作台2之间。

其中，每个工作台2上各设有一夹持组件3，至少有一组夹持组件3包括夹具14和固定块13，夹具14和固定块13分别相对的设在工作台2上，且夹具14和固定块13之间形成夹持空间。

在进行管件夹持时，工人先根据铜管材质、尺寸及接头类型确定焊接工艺，如确定管-管插接接头的搭接长度、以及根据实际接头配合间隙确定是否需要点焊固定等；然后将待焊管件先穿过上方的工作台2，再通过下方的工作台2，并分别利用上下两组夹持组件3快速夹持；接着将焊接组件5的送丝机构和焊枪等部件分别移动到焊缝侧方，并控制焊枪运动至距焊缝适当距离处，根据焊缝形状确定焊枪倾斜角度，手动控制送丝机构，以精确确定焊枪、焊丝与焊缝的相对位置，最后，打开控制箱、焊接电源以及送丝机构的电源开关，通过控制箱触摸屏控制界面对焊接工艺参数进行设定，包括焊接电流、焊接速度(转换为铜管旋转线速度)、以及焊接时间等，以完成焊接夹持准备工序。

S2、分别驱动两个工作台2同步旋转，以分别带动两根管件12同步旋转。

S3、在两根管件12同步旋转时，控制焊接组件5对两根管件12之间的连接处进行焊接。

在焊接进行时，工人可以选择用肉眼(通过焊帽)直接观测焊接电弧、熔滴及熔池形态等，也可以通过控制箱触摸屏同步观察实时电流、电压信号。

该方法还包括最终的焊接完成工序：

S4、步骤S3完成焊接以后，将焊接好的工件分别自两组工作台2的夹持组件3上取下，肉眼观测是否满足成形要求，并重新准备下一组工件的焊接，即可。

综上所述，本实施例的焊接装置、焊接系统及焊接方法中，焊接组件5固定不动，利用工作台2带动管件12无限回转，避免了焊接时的线缆干扰，能够实现对管件12的无障碍焊接；利用固定块13和夹具14的快速装夹，能够解决现有的铜管焊接设备中，对于铜管的装夹拆卸不便，而导致的操作繁琐、可达性差的问题，可以实现单人手工快速进行可靠性较高的管件12装卸操作，还能实现装夹时自动管件12自动对轴；利用支架7将管件12的夹持位置与工作台2之间隔开一定距离，从而能够有足够的夹持空间放置管件12的弯折段；工作台2轴心的通孔使得过长的管件12能够穿过工作台2，为管件12的夹持留出足够的放置夹持空间；设置可升降的横梁8能够灵活调整夹持组件3的竖直位置，从而能够灵活选取管件12的夹持位置；导电柱10通过动态摩擦导电的方式保证了夹持机构具有良好的导电性，从而当管件12在无限回转时，也能保证管件12的良好导通，以确保焊接的正常进行。上述的装置、系统及方法能够有效解决现有的铜管焊接设备中，对于铜管的装夹拆卸不便，而导致的操作繁琐、可达性差的问题。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (15)

1.一种管件焊接装置，其特征在于，包括：

上下相对设置的两组可旋转的工作台，两组所述工作台上各设有一组夹持组件，每组所述夹持组件上均设有用于夹持管件的夹持空间，各组的所述夹持空间与所述工作台之间、以及两组所述工作台之间均同轴设置，待焊接的两根所述管件分别相对的夹持在两组所述夹持空间内，并分别在两组所述工作台的带动下旋转；

其中，至少有一组所述夹持组件包括夹具和固定块，所述夹具和所述固定块分别相对的设在所述工作台上，且所述夹具和所述固定块之间形成所述夹持空间；

焊接组件，设置于两组所述夹持组件之间，用于对旋转中的两根所述管件之间的连接处进行焊接。

2.根据权利要求1所述的管件焊接装置，其特征在于，两组的所述工作台的轴心处分别设有一通孔，两组的所述通孔旁分别相对的伸出有一支架，每组的所述夹具和所述固定块分别相对设置，且均与所述支架连接，以使每组的所述夹持空间与所述工作台之间留有一定距离。

3.根据权利要求2所述的管件焊接装置，其特征在于，所述固定块的一面固定在所述支架上，另一面设有凹槽，所述凹槽与所述夹具之间相对设置；所述夹具的端部设有开关器，以驱动所述夹具从所述凹槽上弹起或夹紧。

4.根据权利要求3所述的管件焊接装置，其特征在于，所述夹具为若干个由上至下顺序排列的夹子，每个所述夹子与所述凹槽之间均相对设置，每个所述夹子分别对应连接有一个所述开关器。

5.根据权利要求2所述的管件焊接装置，其特征在于，所述支架上分别设有横梁和升降机构，所述横梁用于安装所述固定块，所述升降机构用于驱动所述横梁沿支架竖直移动。

6.根据权利要求5所述的管件焊接装置，其特征在于，所述升降机构包括丝杠和横梁驱动单元，所述支架上竖直的固定有所述丝杠，所述横梁通过所述横梁驱动单元与所述丝杠连接，在所述横梁驱动单元的驱动下，所述横梁沿所述丝杠竖直移动。

7.根据权利要求1所述的管件焊接装置，其特征在于，所述工作台上设有导电柱。

8.根据权利要求7所述的管件焊接装置，其特征在于，所述导电柱通过弹簧机构压紧固定在下方的所述工作台的下表面。

9.根据权利要求1所述的管件焊接装置，其特征在于，一组所述夹持组件包括所述夹具和所述固定块，另一组所述夹持组件包括固定在所述工作台上的卡盘，所述卡盘的轴心处设有一所述夹持空间，所述夹持空间的周围分别设置至少三个卡爪；或者是

两组所述夹持组件均包括所述夹具和所述固定块。

10.根据权利要求1-9任一项所述的管件焊接装置，其特征在于，所述焊接组件包括：

焊枪，设置在两组所述夹持组件之间，且所述焊枪的枪头指向两根所述管件的连接处；

送丝机构，与所述焊枪连接，以利用推丝送丝方式向所述焊枪提供焊丝。

11.根据权利要求10所述的管件焊接装置，其特征在于，所述送丝机构包括送丝软管、驱动电机、齿轮减速器、矫直单元和驱动单元，所述驱动电机通过齿轮减速器与驱动单元连接，所述驱动单元与送丝软管连接，所述送丝软管的端部与所述焊枪对应设置，在所述驱动单元的驱动作用下，所述送丝软管能在所述焊枪施焊时进行填丝，所述矫直单元设置于所述送丝软管上。

12.一种管件焊接系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-11任一项所述的管件焊接装置；

控制装置，分别与所述工作台和所述焊接组件连接，通过人机互动原理分别控制所述工作台的旋转、以及所述焊接组件的施焊。

13.根据权利要求12所述的管件焊接系统，其特征在于，所述控制装置包括：

工作台控制模块，用于控制工作台旋转；

焊枪控制模块，用于控制焊接组件施焊；

送丝控制模块，用于控制送丝机构为焊接填丝；

弧长跟踪模块，用于监控焊接组件的电弧长度；

数据处理模块，分别与工作台控制模块、焊枪控制模块、送丝控制模块、以及弧长跟踪模块连接，用于接收并处理焊接数据并形成数据分析报告。

14.根据权利要求13所述的管件焊接系统，其特征在于，所述弧长跟踪模块包括步进电机和PLC控制器，所述PLC控制器与步进电机连接，通过比例积分控制算法向所述步进电机输出控制量，所述步进电机用于调整焊枪位置。

15.一种管件焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

分别将两根待焊接的管件夹持在各组夹持组件的夹持空间内，并使两根所述管件之间的连接处位于上下相对设置的两个工作台之间；

分别驱动两个所述工作台同步旋转，以分别带动两根所述管件同步旋转；

在两根所述管件同步旋转时，控制所述焊接组件对两根所述管件之间的连接处进行焊接；

其中，每个所述工作台上各设有一所述夹持组件，至少有一组所述夹持组件包括夹具和固定块，所述夹具和所述固定块分别相对的设在所述工作台上，且所述夹具和所述固定块之间形成所述夹持空间。