CN112719540A - 焊接装置及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于焊接环状角焊缝的焊接装置及焊接方法。焊接装置包括支撑机构、变位机构及焊接机器人。支撑机构包括固定块、与固定块固定连接的芯轴杆、套设于芯轴杆外周的套筒、多个连杆及多个筒体部；多个连杆沿芯轴杆的周向方向间隔设置，且各连杆的两端分别与套筒和筒体部内壁连接；多个筒体部沿芯轴杆的周向方向布置；套筒能够相对于芯轴杆沿轴线方向移动，使多个筒体部沿芯轴杆的径向方向同步移动而相对张开或相对合拢；变位机构包括机座、设置于机座上的回转组件和设置于回转组件上的夹持组件，夹持组件能够夹持固定块，回转组件能够驱动夹持组件回转；焊接机器人对应变位机构设置，用于焊接夹持组件夹持的支撑机构上的工件。

Description

焊接装置及焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种焊接装置及焊接方法。

背景技术

核磁共振成像(MRI)检查已经成为一种常见的影像检查方式，是继CT后医学影像学的又一重大进步。在医疗上用于核磁共振成像的仪器叫核磁共振仪。目前的核磁共振仪主要包括核磁共振发生器、成像设备和电脑。核磁共振发生器包括一筒体及设置于筒体外周的加强筋。

筒体与加强筋之间的角焊缝为环状角焊缝，在焊接时加强筋绕筒体的一周均需焊接，焊接时易产生焊接变形现象，导致焊接质量较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊接质量较高的焊接装置及焊接方法，以解决现有技术中焊接质量较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种焊接装置，用于焊接环状角焊缝，包括：支撑机构，用于支撑待焊接的工件；所述支撑机构包括固定块、与所述固定块固定连接的芯轴杆、套设于所述芯轴杆外周的套筒、多个连杆及多个筒体部；多个所述连杆沿所述芯轴杆的周向方向间隔设置，且各所述连杆的两端分别与所述套筒和所述筒体部内壁连接；多个所述筒体部沿所述芯轴杆的周向方向布置；所述套筒能够相对于所述芯轴杆沿轴线方向移动，使多个所述筒体部沿所述芯轴杆的径向方向同步移动而相对张开或相对合拢；变位机构，包括机座、设置于所述机座上的回转组件和设置于所述回转组件上的夹持组件，所述夹持组件能够夹持所述固定块，所述回转组件能够驱动所述夹持组件回转而带动所述支撑机构回转；焊接机器人，对应所述变位机构设置，用于焊接所述夹持组件所夹持的支撑机构上的工件。

在其中一实施方式中，所述套筒与所述芯轴杆之间通过驱动组件的驱动而相对移动；所述驱动组件包括：丝杠，位于所述套筒内，并沿所述轴向延伸；旋钮，设置于所述丝杠上相对于所述固定块的一端；轴承，其外圈与所述套筒的内壁连接固定，其内圈与所述旋钮连接固定；所述旋钮转动而带动所述丝杠相对于所述套筒转动，进而使所述套筒沿所述芯轴杆的轴线方向移动。

在其中一实施方式中，所述支撑筒还包括支撑板；所述支撑板连接于所述芯轴杆上相对于所述旋钮的另一端；所述支撑板上设有多个沿所述芯轴杆的径向方向延伸的径向导轨；各所述筒体部内壁设有滑块，所述滑块与所述径向导轨滑动配合，而使各所述筒体部沿所述芯轴杆的径向方向张开或合拢。

在其中一实施方式中，各所述筒体部上还开设有凹槽；所述凹槽开设于靠近所述支撑板的端部，所述凹槽与所述导轨对应设置，且所述凹槽允许所述导轨通过。

在其中一实施方式中，各所述筒体部的两侧均呈锯齿状，且相邻两所述筒体部的侧部相互咬合。

在其中一实施方式中，各所述筒体部均包括弧形板及设置于所述弧形板内周壁的加强筋；多个所述筒体部的弧形板相对合拢而形成一圆筒。

在其中一实施方式中，所述夹持组件包括成对设置的夹爪及夹持驱动件；所述夹持驱动件驱动成对的所述夹爪相向彼此靠近而夹持所述固定块进而夹持所述支撑机构。

在其中一实施方式中，所述变位机构的数量为多个；多个所述变位机构沿横向方向间隔设置，且多个所述变位机构相互平行；多个所述变位机构中，其中一个或多个所述变位机构处为组装工位，剩余所述变位机构处为焊接工位；所述焊接机构与所述焊接工位的所述变位机构对应设置；所述焊接装置还包括转移机构；所述转移机构能够承载所述支撑机构并带动所述支撑机构在所述组装工位和所述焊接工位之间移动。

在其中一实施方式中，所述转移机构包括：导轨，包括在水平面内设置的横向导轨和多组纵向导轨；所述横向导轨横向延伸并覆盖多个所述变位机构，多组所述纵向导轨纵向延伸并与多个所述变位机构一一对应设置，且各组所述纵向导轨与所述横向导轨十字交叉设置；转移车，其顶部具有承载所述支撑筒的承载面，底部具有与所述导轨移动配合的滚轮，进而带动所述支撑机构在所述组装工位和所述焊接工位之间移动。

在其中一实施方式中，所述转移车包括车体及驱动所述车体移动的驱动件；所述驱动件为能够蓄电的电瓶。

在其中一实施方式中，还包括：横梁，横向延伸，并位于所述变位机构的上方；所述横梁覆盖所述焊接工位的多个所述变位机构；至少一纵梁，与所述横梁垂直连接；所述纵梁可沿所述横梁的长度方向移动；所述焊接机器人与所述纵梁对应设置，且所述焊接机器人连接于所述纵梁的末端；驱动件，驱动各所述纵梁在所述横梁上移动进而带动所述焊接机器人沿横向方向移动。

在其中一实施方式中，相邻两所述焊接工位共用一所述焊接机器人。

在其中一实施方式中，所述变位机构还包括升降组件和设置于所述升降组件上的翻转组件；所述回转组件设置于所述翻转组件上，所述翻转组件能够驱动所述回转组件翻转，所述升降组件能够驱动所述翻转组件沿所述机座的高度方向移动。

在其中一实施方式中，所述焊接机器人包括焊枪和位于所述焊枪前端的激光跟踪器，所述激光跟踪器采集待焊接工件的角焊缝的实时位置信息并传递至所述焊枪。

本发明还提供一种焊接方法，包括以下步骤：

提供如上所述的用于焊接环状角焊缝的焊接装置；

将工件套设于所述支撑机构的外周，并调节多个所述筒体部沿所述芯轴杆的径向方向同步移动而绷紧所述工件；

所述变位机构的所述夹持组件夹持所述支撑机构的所述固定块；

所述变位机构的所述升降组件调节所述工件的高度；

所述变位机构的所述回转组件调节所述工件的角度，所述焊接机器人焊接所述工件。

在其中一实施方式中，在所述工件到达所述焊接工位时，所述激光追踪器将所检测的所述实时位置传递至所述焊枪；所述焊枪根据该工件的实时位置而同步追踪所述工件。

在其中一实施方式中，所述焊接机器人采用TIG焊接工艺焊接工件。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

本发明的焊接装置包括支撑机构、变位机构及焊接机器人。支撑机构包括支撑筒、芯轴杆、套筒和多个连杆。支撑机构包括固定块、与固定块固定连接的芯轴杆、套设于芯轴杆外周的套筒、多个连杆及多个筒体部。多个连杆沿芯轴杆的周向方向间隔设置，且各连杆的两端分别与套筒和筒体部内壁连接；多个筒体部沿芯轴杆的周向方向布置；套筒能够相对于芯轴杆沿轴线方向移动，使多个筒体部沿芯轴杆的径向方向同步移动而相对张开或相对合拢。该焊接装置在焊接时通过将工件支撑于多个筒体部的外周，并通过各筒体部的相对张开而将工件绷紧，实现工件在焊接过程中尺寸及形状的控制，并有效控制了焊接时工件的变形，进而提高了焊接质量。

本发明的焊接方法相对于手工焊接来说，保持了较高的焊接质量，同时提高了焊接效率。进一步地，本发明实现了TIG的自动焊接，与MIG焊相比，本发明的焊接方法无飞溅，并且具有较高的焊缝成型质量。

附图说明

图1是本发明角焊缝焊接装置其中一实施例的结构示意图；

图2是本发明支撑机构其中一实施的结构示意图；

图3是本发明图2中支撑机构的主视图；

图4是本发明图2中支撑机构的仰视图；

图5是本发明变位机构其中一实施的结构示意图；；

图6是本发明变位机构与支撑机构配合的结构示意图；

图7是本发明中图6其中一方向的结构示意图；

图8是本发明焊接机构的其中一实施的结构示意图。

附图标记说明如下：1、角焊缝焊接装置；11、支撑机构；111、固定块；112、芯轴杆；113、套筒；114、连杆；115、筒体部；1151、弧形板；1152、加强筋；1153、凹槽；116、支撑板；1171、旋钮；118、吊耳；119、增强筋；12、变位机构；121、机座；122、翻转臂；123、回转臂；124、圆盘；125、夹爪；131、转移车；132、横向导轨；133、纵向导轨；14、焊接机构；141、竖梁；142、横梁；143、纵梁；144、焊接机器人。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

本发明提供一种焊接装置，用于焊接工件的环状角焊缝。其中，工件包括第一部件和第二部件。第一部件呈筒状，第二部件设置于第一部件的外周，角焊缝形成于第一部件与第二部件之间。角焊缝为平直的角焊缝，且无遮挡。该工件的第一部件可为核磁共振仪中核磁共振发生器的筒体，第二部件为设置于筒体外周的加强筋。加强筋呈环状，套设于第一部件的外周。该工件还可以为其他行业的工件。

参阅图1，该焊接装置1包括支撑机构11、变位机构12、转移机构、焊接机构14及控制机构(图中未示出)。以下以工件的第一部件的截面呈圆形为例进行说明。

支撑机构11用于支撑待焊接的工件。参阅图2-图4，支撑机构11包括固定块111、芯轴杆112、套筒113、连杆114、筒体部115、驱动组件和支撑板116。

固定块111呈方形。

芯轴杆112与固定块111固定连接。具体地，芯轴杆112的一端与固定块111垂直连接，且芯轴杆112的两端均伸出固定块111。

套筒113套设于芯轴杆112的外周。具体地，套筒113与芯轴杆112同圆心，即套筒113的轴线与芯轴杆112的轴线位于同一直线上。

多个筒体部115沿芯轴杆112的周向方向布置。具体地，本实施例中，筒体部115的数量为三个，并沿芯轴杆112的周向对称分布，且三个筒体部115围合组成一圆筒。其他实施中，筒体部115的数量还可以为两个、四个或其他数量，可根据需要而设置。

具体地，各筒体部115均包括弧形板1151、设置于弧形板1151内周壁的加强筋1152及设置于弧形板1151内周壁的滑块。多个筒体部115的弧形板1151相对合拢而围合形成一圆筒，即多个弧形板1151位于同一圆周上。加强筋1152的作用是增加筒体部115的强度。

本实施例中，各弧形板1151的内周壁上设有两个滑块。其他实施例中，还可以依据实际而设置。

筒体部115的两侧均呈锯齿状，且相邻两筒体部115的侧部相互咬合。具体地，筒体部115的其中一侧设有凸起结构即沿轴线方向间隔设置有多个凸起，另一侧设有凹入结构即沿轴线方向间隔设有多个凹槽1153。其中，筒体部115一侧的多个凸起与相邻的筒体的多个凹槽1153对应设置，而使凸起能够卡入凹槽1153内。

各连杆114的两端分别与套筒113和筒体部115内壁连接。本实施例中，支撑筒与套筒113之间设有两组连杆114，两组连杆114沿套筒113的轴线间隔设置。每组连杆114中具有三个沿套筒113周向间隔设置的连杆114，即连杆114与筒体部115一一对应设置。其他实施例中，连杆114还可以设置三组或其他数量，每组中连杆114的数量也可以根据需要设置，例如各筒体部115均对应两个连杆114。

驱动组件包括丝杠、旋钮1171和轴承。丝杠设置于套筒113的内部。旋钮1171设置于丝杠的端部。轴承的外圈与套筒113的内壁连接固定，轴承的内圈与旋钮1171连接固。旋转旋钮1171，丝杠相对于套筒113转动，而使套筒113沿芯轴杆112的轴线方向移动，而使各述筒体部115沿径向方向张开或合拢。

本实施例中，丝杠设置于芯轴杆112的内部。其他实施例中，芯轴杆112可直接为丝杠的丝杠轴。

支撑板116连接于芯轴杆112上相对于旋钮1171的另一端即靠近固定块111的一端。支撑板116位于固定块111与旋钮1171之间，且支撑板116与固定块111之间具有间隔。芯轴杆112穿过支撑板116。支撑板116上设有多个沿芯轴杆112的径向方向延伸的径向导轨。多个径向导轨与多个筒体部115的滑块对应设置，且滑块与径向导轨滑动配合，而使各筒体部115严格的沿径向方向张开或合拢，而保证支撑工件时能保持工件的形状及尺寸。

各筒体部115靠近导轨的端部还开设有凹槽1153，各凹槽1153与导轨对应设置，且对应设置的凹槽1153与导轨位于同一径向上。各筒体部115在张开或合拢的过程中，各凹槽1153用于避让导轨。

支撑板116的外周还间隔设置有多个吊耳118，吊耳118用于与吊钩配合而实现支撑机构11的吊运，方便支撑机构11的检修。

请参阅图4，支撑板116靠近固定块111的表面还连接多个增强筋119，以增加支撑板116的强度。各加强条沿支撑筒的径向延伸。相邻加强条之间还连接有增强筋119。

工件套设于多个筒体部115的外周，并通过多个筒体部115的张开或合拢而将工件绷紧，实现工件的撑圆，进而保证工件在装配及焊接过程中的尺寸和形状，并控制焊接时的焊接变形量。

变位机构12的数量为三个，沿横向方向间隔设置，且变位机构12之间相互平行。本实施例中，沿横向方向，位于其中一端的变位机构12处为组装工位，另外两个变位机构12处均为焊接工位，并定义靠近组装工位的为第一焊接工位，远离组装工位的为第二焊接工位。在组装工位处，通过人工点焊组装工件的第一部件与第二部件。在焊接工位处，焊接组装后的工件，使第一部件与第二部件固定连接而形成呈一整体的工件。

其他实施例中，变位机构12的数量可根据需要而设置，组装工位和焊接工位的数量也可以根据需要而设置。

参阅图5，变位机构12包括机座121、升降组件、翻转组件、回转组件及夹持组件。升降组件沿底座高度方向升降进而带动翻转组件、回转组件及夹持组件升降，翻转组件翻转进而回转组件及夹持组件翻转，回转组件回转进而带动夹持组件回转。

机座121包括底座和竖立于底座上的立柱。底座包括两平行间隔设置的纵梁和连接两纵梁的横梁。立柱竖立于底座上，具体地，立柱同时与横梁及纵梁固定连接。

底座与立柱上还设有加强筋1152，以增强底座与立柱之间的连接强度。

本实施例中，底座通过螺栓固定于地面上。

升降组件包括升降滑道、升降滑板及升降动力件。升降滑道设置于立柱的一侧，且该升降滑道沿立柱的高度方向设置。升降滑板与升降滑道滑动配合。升降动力件包括升降驱动电机和沿立柱的高度方向延伸的升降螺杆，升降螺杆与升降滑板连接。升降驱动电机驱动升降螺杆转动进而带动升降滑板沿升降滑道移动，进而驱动支撑臂沿机座121的高度方向上下移动而调整支撑臂的高度。本实施例中，升降驱动电机设置于立柱的顶部。

翻转组件包括翻转臂122、翻转支承、翻转齿轮及翻转驱动件。翻转臂122与升降滑板固定连接而能能够随升降滑板的升降而升降。具体地，翻转臂122平行于底座的横梁。翻转臂122的翻转轴线平行于横向方向。翻转支承的外圈与翻转臂122固定连接。翻转齿轮与翻转支承的齿轮啮合。翻转驱动件与翻转齿轮连接并驱动翻转支承翻转而带动翻转臂122翻转。本实施例中，翻转驱动件为翻转电机，设立于翻转臂122上。

回转组件包括回转臂123、回转支承、回转齿轮、圆盘124及回转驱动件。回转臂123垂直连接于翻转臂122的一端，且回转臂123与翻转臂122固定连接而能够随着翻转臂122的翻转而翻转。具体地，回转臂123平行于底座的纵梁。回转支承的内圈与回转臂123固定连接，回转支承的外圈与圆盘124固定连接。回转齿轮与回转支承的齿轮啮合。回转驱动件与翻转齿轮连接并驱动回转支承翻转而带动圆盘124作回转运动。圆盘124的转轴平行于纵向方向。本实施例中，回转驱动件为回转电机，设立于回转臂123上。

夹持组件包括成对设置的夹爪125及夹持驱动件。本实施例中，夹爪125的数量为两个，沿平行于底座的纵梁的方向间隔设置。夹持驱动件驱动成对的夹爪125相向彼此靠近而夹持固定块111进而夹持支撑机构11。两夹爪125沿沿平行于底座的纵梁的方向运动。本实施例中，夹持驱动件为电机。

本实施例中，夹持组件还包括限位板，限位板平行于圆盘124设置。限位板中开设有限位孔，两夹爪125关于限位孔对称设置。该限位孔与芯轴杆112相匹配。在两夹爪125相互靠近而夹持固定块111时，伸出固定块111的芯轴杆112卡入该限位孔中，而限制固定块111与夹持组件的相对位置。

参阅图6和图7，变位机构12夹持住支撑机构11，因此支撑机构11能够升降进而调整高度，能够翻转而实现±180°翻身而调整工件的水平度，还能够回转而进行调整工件接受焊接的角度。

转移机构能够承载支撑机构11并带动支撑机构11在组装工位和焊接工位之间移动。具体地，转移机构包括导轨和转移车131。

导轨包括在水平面内设置的一横向导轨132和多个纵向导轨133。横向导轨132沿横向延伸，纵向导轨133纵向延伸，且各纵向导轨133与横向导轨132十字交叉设置。多个纵向导轨133与多个变位机构12一一对应设置。本实施例中，横向导轨132的数量为一组，纵向导轨133的数量对应变位机构12的数量设置，即纵向导轨133的数量为三组。其中，一组横向导轨132包括两平行间隔设置的轨道，一组纵向导轨133包括两平行间隔设置的轨道，且横向导轨132中两轨道之间的距离与纵向导轨133中两轨道之间的距离相等。

转移车131的顶部具有承载支撑机构11的承载面，底部具有与导轨移动配合的滚轮，进而带动支撑机构11在组装工位和焊接工位之间移动。

转移车131包括车体及驱动车体移动的驱动件。具体地，驱动件为能够蓄电的电瓶，减少了在使用时具有连接电源的电源线，使得转移车131在移动时交顺畅，降低了施工难度。

车体的顶部具有两平行间隔设置的限位块，两限位块沿车体的长度方向延伸，两限位块的顶部构成承载面。两限位块之间的距离小于支撑筒的直径。车体在承载支撑筒时，支撑筒的轴线水平延伸，并平行于车体的长度方向。

车体的四角均设有滚轮，且沿车体宽度方向的两滚轮与横向导轨132中的两轨道分别配合、沿车体宽度方向的两滚轮与纵向导轨133中的两轨道分别配合，而使转移车131能够沿横向导轨132及纵向导轨133移动，实现了转移车131的90°变轨功能。

因横向导轨132中两轨道之间的距离与纵向导轨133中两轨道之间的距离相等，且转移车131沿宽度方向的两滚轮之间的距离也与上述横向导轨132及纵向导轨133的距离相等，所以转移车131在移动至横向导轨132与纵向导轨133的交界处时，转移车131能够由横向转换为纵向或纵向转换为横向，实现转移车131的90°变轨功能。

焊接机构14与焊接工位的变位机构12对应设置，用于焊接夹持组件所夹持的支撑机构11上的工件。参阅图8，焊接机构14包括三竖梁141、横梁142、纵梁143、驱动件、焊接机器人144及激光跟踪器。

三竖梁141平行间隔设置。具体的，竖梁141竖立设置。本实施例中，三竖梁141等间距设置。

横梁142连接于三竖梁141的顶部。且横梁142覆盖焊接工位的两变位机构12。

横梁142的顶部具有沿其长度方向设置的轨道。

纵梁143与横梁142垂直连接。纵梁143的底部设有滑板，滑板与轨道滑动配合，而使纵梁143能够沿横梁142的长度方向移动。

驱动件与纵梁143的滑板连接，驱动滑板在横梁142的轨道上移动进而带动使纵梁143沿横梁142的长度方向移动。

焊接机器人144设置于纵梁143的末端，并位于纵梁143的下方。焊接机器人144包括焊枪和位于焊枪前端的激光追踪器。焊枪用于焊接工件。激光追踪器采集工件的角焊缝的实时位置信息并传递至焊枪，焊枪依据实时位置信息同步追踪工件，保证了焊接精度。

激光追踪器所检测的是位于焊枪前方待焊接区域的焊缝的位置信息。

具体地，焊接机器人144配备高性能数字直流焊机，而实现自动TIG填丝焊接，送丝机采用全自动带反馈功能的送丝机，实现自动可调节的送丝。焊枪采用大功率水冷焊枪，在配有专用水箱后，可以实现长时间大电流焊接。

焊接机构14还包括爬梯及防护栏。爬梯设置于横梁142的其中一端，方便操作人员上至横梁142顶部。防护栏设置于横梁142顶部相对于焊接机器人144的一侧，用于保护在横梁142顶部的工作人员。

本实施例中，两焊接工位共用一焊接机器人144，通过移动纵梁143进而带动焊接机器人144的移动而使焊接机器人144。

控制机构分别与升降组件、翻转组件、回转组件、激光器及焊枪电连接，依据激光器的实时位置信息控制升降组件、翻转组件、回转组件及焊枪的移动，实现了对工件的全位置的自动化焊接。

控制机构中设有引弧、收弧等指令(MOV C圆弧指令、MOV J关节指令、MOV L直线指令)。且控制机构依据激光追踪器的实时位置信息而控制焊枪的引弧及收弧，提高了焊接的精度，进而提高焊接质量。

控制机构接收回转组件中的回转速度信息，并依据该回转速度信息控制焊枪的移动进而同步追踪工件，而更好的焊接角焊缝。

在控制机构内的控制程序设定完成之后，对于相同尺寸相同要求的工件，均可以采用该控制程序进行自动焊接，即一次编程同时满足多个工件的焊接，简化了编程难度，节约了时间，提高了焊接效率。

本实施例中，焊接工位的数量为两个，相应的，支撑机构11和转移车131的数量均为两个，因此，在其中一转移车131承载着支撑机构11及工件位于焊接工位，且工件接受焊接的同时，另一转移车131能够承载着另一支撑机构11及另一待焊接的工件在组装工位进行组装，进而节约了等待的时间，提高了效率。

该焊接装置1的使用方法如下：

将工件的第一部分套设于支撑机构11的外周，并调节各连杆114使支撑机构11将工件张开呈紧绷状态，并将工件的第二部分套设于第一部分的外周。

将支撑有工件的支撑机构11一起放置于转移车131的承载面，并控制转移小车移动至组装工位。

位于组装工位处的变位机构12的夹持组件夹持支撑机构11的固定块111而夹持固定支撑机构11及工件。

通过人工点焊，完成工件的第二部件与第一部件的组装，在点焊时，通过变位机构12的升降组件调节支撑机构11及工件的高度，通过翻转组件翻转支撑机构11及工件而调节工件的水平度，通过回转组件调节工件的角度而方便点焊。

解除夹持组件对支撑机构11的夹持固定，并将支撑机构11及工件放置于转移车131上，转移车131移动至第一焊接工位。

位于第一焊接工位处的变位机构12的夹持组件夹持支撑机构11的固定块111而夹持固定支撑机构11及工件。

通过焊接机器人144完成工件的角焊缝的焊接，在焊接时，通过变位机构12的升降组件调节支撑机构11及工件的高度，通过翻转组件翻转支撑机构11及工件而调节工件的水平度，通过回转组件调节工件的角度而方便焊接。

具体地，焊接机器人在开始焊接前，激光追踪器检测焊枪前方带焊接角焊缝的实时位置，并将该实时位置信号发送至控制机构，控制机构将该位置信号与基准进行比较，比计算得到偏移量，并依据该偏移量实现程序的整体偏移而校正焊枪与工件之间位置的误差，实现焊枪对工件的追踪，更好地提升焊接质量。

其中，基准通过以下方式获得：

预先将示教工件放置于支撑机构上，并指定位于焊枪前方的待焊接的角焊缝的位置为基准。或者还可以通过模拟的方式获得该基准。

且焊枪采用TIG焊接工艺对工件的角焊缝进行焊接，实现了在核磁医疗器械行业内的首次使用TIG自动焊接工艺。采用TIG自动焊接工艺不仅保持了较高的焊接质量，同时提高了焊接效率。且与MIG焊相比，TIG焊接工艺无飞溅，并且具有较高的焊缝成型质量。

焊接后，等待工件冷却后，进行检测或补焊，待检测合格后，转移车131将该工件转移至下一工位。

在焊接机器人144在焊接的同时，另一转移车131将另一支撑机构11及另一待焊接工件运输至组装工位进行组装，组装后，转移车131将该支撑机构11及工件再转移至第二焊接工位，待焊接机器人144完成第一焊接工位的焊接工作后，焊接第二焊接工位的工件。

同样，在检测合格后，位于第二焊接工位的转移车131将支撑机构11及工件转移至下一工位。

焊接工位处进行焊接的时间大于组装工位处进行组装的时间，因此两转移车131及两支撑机构11配合两焊接工位，减少了等待工件组装的时间，进而提高了该角焊缝焊接装置1的效率。

其他实施例中，组装工位和焊接工位还可以为其他数量，例如两个组装工位搭配三个焊接工位，三个组装工位搭配五个焊接工位等。

该焊接装置1通过转移机构带动支撑机构11移动，进而带动工件由组装工位移动至焊接工位，再通过焊接机器人144对位于焊接工位的工件进行焊接，自动化程度较高，降低了劳动强度，节约人力资源，提高了焊接效率。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

本发明的焊接装置包括支撑机构、变位机构及焊接机器人。支撑机构包括支撑筒、芯轴杆、套筒和多个连杆。支撑机构包括固定块、与固定块固定连接的芯轴杆、套设于芯轴杆外周的套筒、多个连杆及多个筒体部。多个连杆沿芯轴杆的周向方向间隔设置，且各连杆的两端分别与套筒和筒体部内壁连接；多个筒体部沿芯轴杆的周向方向布置；套筒能够相对于芯轴杆沿轴线方向移动，使多个筒体部沿芯轴杆的径向方向同步移动而相对张开或相对合拢。该焊接装置在焊接时通过将工件支撑于多个筒体部的外周，并通过各筒体部的相对张开而将工件绷紧，实现工件在焊接过程中尺寸及形状的控制，并有效控制了焊接时工件的变形，进而提高了焊接质量。

本发明的焊接方法相对于手工焊接来说，保持了较高的焊接质量，同时提高了焊接效率。进一步地，本发明实现了TIG的自动焊接，与MIG焊相比，本发明的焊接方法无飞溅，并且具有较高的焊缝成型质量。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (17)

1.一种焊接装置，用于焊接环状角焊缝，其特征在于，包括：

支撑机构，用于支撑待焊接的工件；所述支撑机构包括固定块、与所述固定块固定连接的芯轴杆、套设于所述芯轴杆外周的套筒、多个连杆及多个筒体部；多个所述连杆沿所述芯轴杆的周向方向间隔设置，且各所述连杆的两端分别与所述套筒和所述筒体部内壁连接；多个所述筒体部沿所述芯轴杆的周向方向布置；所述套筒能够相对于所述芯轴杆沿轴线方向移动，使多个所述筒体部沿所述芯轴杆的径向方向同步移动而相对张开或相对合拢；

变位机构，包括机座、设置于所述机座上的回转组件和设置于所述回转组件上的夹持组件，所述夹持组件能够夹持所述固定块，所述回转组件能够驱动所述夹持组件回转而带动所述支撑机构回转；

焊接机器人，对应所述变位机构设置，用于焊接所述夹持组件所夹持的支撑机构上的工件。

2.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，所述套筒与所述芯轴杆之间通过驱动组件的驱动而相对移动；所述驱动组件包括：

丝杠，位于所述套筒内，并沿所述轴向延伸；

旋钮，设置于所述丝杠上相对于所述固定块的一端；

轴承，其外圈与所述套筒的内壁连接固定，其内圈与所述旋钮连接固定；

所述旋钮转动而带动所述丝杠相对于所述套筒转动，进而使所述套筒沿所述芯轴杆的轴线方向移动。

3.根据权利要求2所述的焊接装置，其特征在于，所述支撑筒还包括支撑板；所述支撑板连接于所述芯轴杆上相对于所述旋钮的另一端；所述支撑板上设有多个沿所述芯轴杆的径向方向延伸的径向导轨；

各所述筒体部内壁设有滑块，所述滑块与所述径向导轨滑动配合，而使各所述筒体部沿所述芯轴杆的径向方向张开或合拢。

4.根据权利要求3所述的焊接装置，其特征在于，各所述筒体部上还开设有凹槽；所述凹槽开设于靠近所述支撑板的端部，所述凹槽与所述导轨对应设置，且所述凹槽允许所述导轨通过。

5.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，各所述筒体部的两侧均呈锯齿状，且相邻两所述筒体部的侧部相互咬合。

6.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，各所述筒体部均包括弧形板及设置于所述弧形板内周壁的加强筋；

多个所述筒体部的弧形板相对合拢而形成一圆筒。

7.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，所述夹持组件包括成对设置的夹爪及夹持驱动件；所述夹持驱动件驱动成对的所述夹爪相向彼此靠近而夹持所述固定块进而夹持所述支撑机构。

8.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，所述变位机构的数量为多个；

多个所述变位机构沿横向方向间隔设置，且多个所述变位机构相互平行；多个所述变位机构中，其中一个或多个所述变位机构处为组装工位，剩余所述变位机构处为焊接工位；所述焊接机构与所述焊接工位的所述变位机构对应设置；

所述焊接装置还包括转移机构；所述转移机构能够承载所述支撑机构并带动所述支撑机构在所述组装工位和所述焊接工位之间移动。

9.根据权利要求8所述的焊接装置，其特征在于，所述转移机构包括：

导轨，包括在水平面内设置的横向导轨和多组纵向导轨；所述横向导轨横向延伸并覆盖多个所述变位机构，多组所述纵向导轨纵向延伸并与多个所述变位机构一一对应设置，且各组所述纵向导轨与所述横向导轨十字交叉设置；

转移车，其顶部具有承载所述支撑筒的承载面，底部具有与所述导轨移动配合的滚轮，进而带动所述支撑机构在所述组装工位和所述焊接工位之间移动。

10.根据权利要求9所述的角焊缝焊接装置，其特征在于，所述转移车包括车体及驱动所述车体移动的驱动件；所述驱动件为能够蓄电的电瓶。

11.根据权利要求8所述的角焊缝焊接装置，其特征在于，还包括：

横梁，横向延伸，并位于所述变位机构的上方；所述横梁覆盖所述焊接工位的多个所述变位机构；

至少一纵梁，与所述横梁垂直连接；所述纵梁可沿所述横梁的长度方向移动；所述焊接机器人与所述纵梁对应设置，且所述焊接机器人连接于所述纵梁的末端；

驱动件，驱动各所述纵梁在所述横梁上移动进而带动所述焊接机器人沿横向方向移动。

12.根据权利要求11所述的角焊缝焊接装置，其特征在于，相邻两所述焊接工位共用一所述焊接机器人。

13.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，所述变位机构还包括升降组件和设置于所述升降组件上的翻转组件；所述回转组件设置于所述翻转组件上，所述翻转组件能够驱动所述回转组件翻转，所述升降组件能够驱动所述翻转组件沿所述机座的高度方向移动。

14.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，所述焊接机器人包括焊枪和位于所述焊枪前端的激光跟踪器，所述激光跟踪器采集待焊接工件的角焊缝的实时位置信息并传递至所述焊枪。

15.一种焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供如权利要求1-14任一所述的用于焊接环状角焊缝的焊接装置；

将工件套设于所述支撑机构的外周，并调节多个所述筒体部沿所述芯轴杆的径向方向同步移动而绷紧所述工件；

所述变位机构的所述夹持组件夹持所述支撑机构的所述固定块；

所述变位机构的所述升降组件调节所述工件的高度；

所述变位机构的所述回转组件调节所述工件的角度，所述焊接机器人焊接所述工件。

16.根据权利要求15的焊接方法，其特征在于，

在所述工件到达所述焊接工位时，所述激光追踪器将所检测的所述实时位置传递至所述焊枪；所述焊枪根据该工件的实时位置而同步追踪所述工件。

17.根据权利要求15的焊接方法，其特征在于，所述焊接机器人采用TIG焊接工艺焊接工件。

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