[发明专利]一种非回转轴环缝焊接设备及焊接方法

权利要求书

1.一种非回转轴环缝焊接设备，包括焊枪，焊枪连接在焊枪移动装置上，所述的焊枪移动装置至少包括X、Y、Z三轴直线平移系统，其特征在于：还包括二轴回转数控精密变位机，在二轴回转数控精密变位机的第二轴上固定连接有夹具，工件直接或间接安装夹紧在夹具上，焊接时，焊枪位于环缝上方。

2.根据权利要求1所述的一种非回转轴环缝焊接设备，其特征在于：所述的焊枪移动装置还包括焊枪旋转机构、焊枪前倾机构、焊枪摆动驱动机构，所述的焊枪摆动机构包括焊枪夹，焊枪夹连接在摆动电机的输出上，摆动电机连接在送丝机构的安装板上，通过摆动电机正反转使焊枪在环形焊缝平面的法线方向上往复摆动；所述的焊枪前倾机构包括前倾电机，安装板连接在前倾电机输出轴上，前倾电机转动使焊枪前倾，所述的焊枪旋转机构包括旋转电机，旋转电机连接在X、Y、Z三轴直线平移系统的末端滑块或法兰上，旋转电机的输出轴的轴线方向为竖直方向，旋转电机的输出轴上固定连接有安装架，前倾电机固定连接在安装架上，前倾电机的轴线与旋转电机的输出轴的轴线及摆动电机的轴线方向均垂直。

3.一种非回转轴环缝焊接方法，采用权利要求1或权利要求2所述的焊接设备，其特征在于：包括以下步骤：

A：将工件通过点焊的方法先连接上，再将其安装固定在变位机的夹具上；

B：通过二轴回转数控精密变位机以及焊枪移动装置上的各轴采集环缝周向上至少三个点得到所在的圆平面的空间位置信息；具体子步骤如下：

B1：在二轴回转数控精密变位机停止的情况下，将焊枪通过焊枪移动装置移动到焊缝处，使焊枪端部接触焊缝，根据二轴回转数控精密变位机上的两个轴的角度数据以及焊枪移动装置中X、Y、Z三轴的数据得到焊缝的第一个点的空间位置信息；

B2：根据所要采集的第二个点的位置，控制二轴回转数控精密变位机保持一个轴不动、另一个轴旋转一定角度后停止或者两个轴都发生转动后停止，将焊枪通过焊枪移动装置移动到焊缝处，使焊枪端部接触第二个点，根据二轴回转数控精密变位机上的两个轴的角度数据以及焊枪移动装置中X、Y、Z轴的数据得到焊缝的第二个点的空间位置信息；

B3：根据所要采集的第三个点的位置，控制二轴回转数控精密变位机保持一个轴不动、另一个轴旋转一定角度后停止或者两个轴都发生转动后停止，将焊枪通过焊枪移动装置移动到焊缝处，使焊枪端部接触第三个点，根据二轴回转数控精密变位机上的两个轴的角度数据以及焊枪移动装置中X、Y、Z三轴的数据得到焊缝的第三个点的空间位置信息；

B4：根据B1、B2、B3得到的环缝上的三个点的信息可得到环缝所在的圆平面的空间位置信息；

C：将焊枪移动到环缝正上方的焊接位置，这时焊枪与焊缝之间的距离为L；

D：开启二轴回转数控精密变位机，开启焊枪，焊接的同时二轴回转数控精密变位机带动工件变位旋转，在旋转的运动的过程中根据步骤B得到环缝所在的圆平面的空间位置信息，计算得到工件旋转过程中需要焊接的环缝的位置信息，根据位置信息选择通过二轴回转数控精密变位机的第一轴、第二轴、X、Y、Z轴全部联动或部分联动或单个动作使焊枪位于相应位置的上方，使焊枪与焊缝之间的距离保持不变；完成环缝的焊接。

4.根据权利要求3所述的一种非回转轴环缝焊接方法，其特征在于：在所述的焊枪移动装置还包括焊枪旋转机构、焊枪前倾机构、焊枪摆动驱动机构的情况下，步骤B1、步骤B2、步骤B3中确定第一个点、第二个点、第三个点的位置信息时采集计入焊枪旋转机构、焊枪前倾机构、焊枪摆动驱动机构动作使焊枪发生的位置变化信息数据。

5.根据权利要求3所述的一种非回转轴环缝焊接方法，其特征在于：步骤B1中采集第一个点时，环缝及第二轴的轴线均位于水平面上。

6.根据权利要求3所述的一种非回转轴环缝焊接方法，其特征在于：步骤B采集的环缝周向上至少三个点在圆周上位于均分点的±15度内。

7.根据权利要求3所述的一种非回转轴环缝焊接方法，其特征在于：步骤C中环缝及第二轴的轴线均位于水平面上。

8.根据权利要求3所述的一种非回转轴环缝焊接方法，其特征在于：在所述的焊枪移动装置还包括焊枪旋转机构、焊枪前倾机构、焊枪摆动驱动机构的情况下，根据焊缝的焊接需要使焊枪旋转机构与焊枪摆动驱动机构联动使焊枪沿环形焊缝平面的法线方向上往复摆动，焊接即将闭合熄弧时，焊枪前倾机构驱动焊枪前倾。