CN113182663B - 焊接机头装置及焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焊接机头装置及焊接设备。该焊接机头装置中，竖梁适于装配在动龙门上，并能沿动龙门的横向和高度方向移动；机头组件装配于竖梁朝向焊接区域的一端。机头组件中，焊接头朝向焊接区域设置，摆动驱动机构与焊接头连接、并通过旋转驱动机构可旋转的连接于竖梁。旋转驱动机构能驱动机头组件围绕动龙门的纵向旋转，以驱动焊接头相对于竖梁左右旋转；摆动驱动机构能驱动焊接头沿动龙门的纵向摆动，以驱动焊接头相对于竖梁前后摆动。可见，该焊接机头装置能实现焊接头相对于竖梁的角度调节，提高焊接头对工件受力的均匀性和焊接位置的灵活调控，有效降低焊后变形，甚至能够使焊后的工件达到免调修的质量。

Description

焊接机头装置及焊接设备

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊接机头装置及焊接设备。

背景技术

焊接，也称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。搅拌摩擦焊作为一种新型焊接工艺，其与传统弧焊相比，具有接头性能好、焊接变形小、无弧光、无烟尘污染及节能环保等优点。现有的搅拌摩擦焊的焊接设备通常为单机头设备，即仅依靠单个焊接机头对工件进行搅拌摩擦焊；并且该焊接过程对工件的装配尺寸具有极高的要求。

并且，搅拌摩擦焊的焊接过程需要人工实时控制焊接头的***量，操作不易；而且，焊接产品的焊缝容易出现飞边及毛刺多的不良情况，且焊后需要打磨。

由此可见，现有的单机头的搅拌摩擦焊的焊接过程容易造成工件受力不均匀，焊后变形较大需要调修的问题；并且，存在焊接效率低、焊接安全性差、自动化程度低的问题。

发明内容

本发明提供一种焊接机头装置，用以解决现有技术中搅拌摩擦焊的焊接过程容易造成工件受力不均匀，焊后变形较大需要调修的问题。

本发明还提供一种焊接设备。

本发明提供一种焊接机头装置，包括：

竖梁，适于装配在动龙门上，并能沿所述动龙门的横向和高度方向移动；

机头组件，装配于所述竖梁朝向焊接区域的一端，所述机头组件包括焊接头、旋转驱动机构和摆动驱动机构，所述焊接头朝向所述焊接区域设置，所述摆动驱动机构与所述焊接头连接、并通过旋转驱动机构可旋转的连接于所述竖梁，所述旋转驱动机构用于驱动所述机头组件围绕所述动龙门的纵向旋转，所述摆动驱动机构用于驱动所述焊接头沿所述动龙门的纵向摆动。

根据本发明提供的一种焊接机头装置，所述旋转驱动机构包括：

第一转轴，一端活动装配于所述竖梁朝向所述焊接区域的端部，所述第一转轴沿所述动龙门的纵向设置；

连接板，一面连接于所述第一转轴的另一端，所述连接板的另一面通过所述摆动驱动机构连接所述机头组件；

旋转电机，动力输出轴啮合于所述第一转轴的外侧，以驱动所述第一转轴旋转。

根据本发明提供的一种焊接机头装置，所述摆动驱动机构包括：

连接座，连接于所述连接板朝向所述机头组件的一面，所述连接座朝向所述焊接区域的端部装有第二转轴，所述第二转轴活动连接于所述机头组件设有所述焊接头的一端；

摆动丝杠，一端连接于所述连接板远离所述焊接区域的端部，所述摆动丝杠沿所述动龙门的纵向设置；

摆动螺母，固接于所述机头组件远离所述焊接头的一端，并活动啮合于所述摆动丝杠。

根据本发明提供的一种焊接机头装置，所述摆动驱动机构还包括摆动限位组件，所述摆动限位组件包括：

第三转轴，可旋转的安装于所述连接板远离所述焊接区域的端部，并位于所述连接座的上方，所述第三转轴上铰接有第一安装座，所述第一安装座连接于所述摆动丝杠的端部；

第四转轴，可旋转的安装于所述机头组件远离所述焊接头的一端，所述第四转轴上铰接有第二安装座，所述第二安装座连接于所述摆动螺母；

摆动滑轨，并列设置于所述摆动丝杠的一侧，所述摆动滑轨的一端铰接于所述第三转轴；

摆动滑块，连接于所述第二安装座，并滑动装配于所述摆动滑轨中。

根据本发明提供的一种焊接机头装置，所述机头组件包括：

安装板，通过所述摆动驱动机构连接于所述连接板；

主轴，竖向安装于所述安装板上，所述主轴朝向所述焊接区域的一端设有所述焊接头，所述主轴能驱动所述焊接头旋转；

驱动缸，并列设置于所述主轴的一侧，所述驱动缸的伸缩端通过连接块连接于所述主轴。

根据本发明提供的一种焊接机头装置，所述机头组件还包括垂向限位机构，所述垂向限位机构连接于所述主轴和安装板之间。

根据本发明提供的一种焊接机头装置，所述垂向限位机构包括：

垂向滑轨，竖向安装于所述安装板上，并且与所述主轴并列设置；

至少一对垂向滑块，分别连接于所述驱动缸的缸体两端，并且分别能滑动装配于所述垂向滑轨中。

根据本发明提供的一种焊接机头装置，所述机头组件还包括恒压力控制机构和恒位移控制机构，所述恒压力控制机构和所述恒位移控制机构分别与所述驱动缸连接。

根据本发明提供的一种焊接机头装置，所述机头组件还包括随焊压紧机构，所述随焊压紧机构包括压紧轮和压紧连接架，所述压紧轮可滚动的装配于所述压紧连接架上并位于所述焊接头的前方，所述压紧连接架连接于所述主轴并能沿所述主轴的轴向移动。

根据本发明提供的一种焊接机头装置，还包括：

激光传感器，设有激光感应区域，所述激光感应区域覆盖所述焊接头；

视频监控器，包括至少一对摄像头，每对所述摄像头对称的设置于所述焊接头的两侧；

温度传感器，设有温度感应区域，所述温度感应区域覆盖所述焊接头。

本发明还提供一种焊接设备，包括如上所述的焊接机头装置。

本发明提供一种焊接机头装置，包括竖梁和机头组件。竖梁适于装配在动龙门上，并能沿动龙门的横向和高度方向移动；机头组件装配于竖梁朝向焊接区域的一端。机头组件中，焊接头朝向焊接区域设置，摆动驱动机构与焊接头连接、并通过旋转驱动机构可旋转的连接于竖梁。旋转驱动机构能驱动机头组件围绕动龙门的纵向旋转，以驱动焊接头相对于竖梁左右旋转；摆动驱动机构能驱动焊接头沿动龙门的纵向摆动，以驱动焊接头相对于竖梁前后摆动。可见，该焊接机头装置能实现焊接头相对于竖梁的角度调节，提高焊接头对工件受力的均匀性和焊接位置的灵活调控，有效降低焊后变形，甚至能够使焊后的工件达到免调修的质量。并且还能进一步提高焊接效率和焊接过程的而灵活性，特别能够实现针对较长较大的工件进行高效、高质量的搅拌摩擦焊，并且焊接过程节能环保。

进一步的，该焊接机头装置能够成功应用于高速动车组和城轨铝合金车体中大部件的搅拌摩擦焊的焊接。

本发明还提供一种焊接设备，包括如上所述的焊接机头装置。通过设置该焊接机头装置，使得该焊接设备具备上述焊接机头装置的全部优点，具体在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的龙门式焊接设备的结构示意图之一；

图2是本发明提供的龙门式焊接设备的结构示意图之二；

图3是本发明提供的龙门式焊接设备建立的坐标系示意图；

图4是本发明提供的焊接机头组件的结构示意图；

图5是本发明提供的焊接机头组件的正视图。

图6是本发明提供的行车机构的结构示意图；

图7是本发明提供的行车驱动组件的结构示意图之一；

图8是本发明提供的行车驱动组件的结构示意图之二。

附图标记：

100：焊接机头装置； 110：竖梁； 111：连接梁；

112：第一转轴； 113：连接板； 114：连接座；

115：第二转轴； 116：安装板； 117：连接块；

118：焊接头； 119：压紧轮； 120：压紧连接架；

121：摄像头； 122：激光传感器； 123：主轴；

124：传动带； 125：驱动缸； 126：比例阀；

127：主驱动电机； 128：垂向滑轨； 129：垂向滑块；

130：旋转驱动机构； 1301：旋转电机； 131：第三转轴；

132：第一安装座； 133：第四转轴； 134：摆动滑轨；

135：摆动滑块； 136：摆动螺母； 137：摆动电机；

138：摆动丝杠； 139：第二安装座； 210：立柱组；

211：立柱体； 212：支撑梁； 220：行走机构；

221：行走本体； 222：行走轮； 223：安装平台；

224：行走驱动电机； 225：调节滑块； 226：调节滑轨；

227：主动齿轮； 2271：从动轮； 2272：行走通道；

228：张紧机构； 229：防倾翻机构； 230：横梁；

231：垂向驱动机构； 232：线缆端； 233：线缆槽；

240：保护机构； 241：保护围栏； 242：爬梯；

251：横移机构； 252：第一横向滑轨； 253：第二横向滑轨；

310：主控台； 311：安全缓冲器； 320：操作平台；

400：轨道； 500：焊接区域； 600：控制柜。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图X描述本发明的

下面结合图1至图8描述本发明的龙门式焊接设备(本发明实施例中可简称为“焊接设备”)。

如图1至图3所示，该焊接设备包括动龙门、以及至少两个焊接机头装置100。其中，动龙门适于可移动的装配在焊接区域500的上方，并且能够实现沿焊接区域500中预设的焊接方向移动，即动龙门的移动区域能够覆盖整个焊接区域500。如图3所示，基于动龙门的移动方向建立直角坐标系，具体的：以动龙门的整体移动方向为该直角坐标系的X轴，且以动龙门的整体前进方向为X轴正向，动龙门的整体后退方向为X轴的负向；则直角坐标系的Y轴设置为动龙门的横向，即动龙门的横向垂直于动龙门的移动方向；动龙门的高度方向为直角坐标系的Z轴。

该焊接设备中所述的至少两个焊接机头装置100均装配于动龙门。并且，每个焊接机头装置100均能分别沿动龙门的横向和高度方向移动。其中，动龙门设有位于焊接区域500上方的至少一条横移通道，每条横移通道内装配有至少一个焊接机头装置100。

可理解的，如图1和图2所示，动龙门设有一条横移通道，横移通道内装配有至少两个焊接机头装置100，各个焊接机头装置100在同一横移通道中移动，从而实现焊接区域500中X轴坐标相同且Y轴坐标不同的多个待焊位置进行同步或分步或交叉焊接，提高焊接效率和自动化控制程度。

可理解的，动龙门还可以设有两条或两条以上的横移通道，各条横移通道成间隔的并列设置，且每条横移通道内分别装配有至少一个焊接机头装置100。例如图3中示出的Y1方向和Y2方向上的两条横移通道。该设置可以实现对焊接区域500中X轴坐标不同且Y轴坐标也不同的多个待焊位置进行同步或分步或交叉焊接，进一步提高焊接效率和自动化控制程度。

可见，该焊接设备能够在同一动龙门上装配多个焊接机头装置100，从而能根据焊接需要，各自调节每个焊接机头装置100的横向位置，以实现多个焊接机头装置100在焊接区域500内的同步焊接，提高焊接效率和焊接质量。进一步的，该龙门式焊接设备可以驱动多个焊接机头装置100对工件进行相对独立的焊接，并且利用对多个焊接机头装置100的位置和角度的灵活调节，既可以实现多焊接头118多位置的独立焊接，又可以实现对称焊接、交错焊接、同步焊接以及有预定焊接规律和焊接轨迹的焊接过程，进一步提高焊接效率和焊接过程的而灵活性，并且有效减小焊接变形，可以很好的克服现有的焊接过程中存在的工件受力不均匀，焊后变形较大需要调修的缺陷，特别能够实现针对较长较大的工件进行高效、高质量的搅拌摩擦焊，并且焊接过程节能环保，焊接变形小，焊后工件免打磨调修。

在一些实施例中，如图4和图5所示，焊接机头装置100包括竖梁110和机头组件。竖梁110装配于动龙门，并能分别沿动龙门的横向和高度方向移动，用以带动机头组件沿Z向移动，从而灵活调整机头组件整体的高度，进而对机头组件的焊接头118的高度进行粗调。机头组件装配于竖梁110朝向焊接区域500的一端。机头组件包括焊接头118、旋转驱动机构130和摆动驱动机构，焊接头118朝向焊接区域500设置，摆动驱动机构与焊接头118连接、并通过旋转驱动机构130可旋转的连接于竖梁110。其中，旋转驱动机构用于驱动机头组件围绕动龙门的纵向旋转，即驱动机头组件整体在YZ平面上旋转；摆动驱动机构用于驱动焊接头118沿动龙门的纵向摆动，即驱动焊接头118沿X轴的正向和/或负向摇摆。旋转驱动机构130和摆动驱动机构的设置能够灵活调节焊接头118与工件之间的夹角，使焊接头118实现多自由度调控。

可理解的，本发明实施例中所述的焊接头118优选设置为搅拌摩擦焊焊接头118。

可理解的，竖梁110在横移通道中的Y向移动和Z向移动过程在动龙门的部分进行具体描述，在此不再赘述。

可理解的，优选竖梁110朝向焊接区域的一端构造有连接梁111，连接梁111与竖梁110之间形成偏转角，机头组件的旋转驱动机构130能够安装于连接梁111的端部，从而使机头组件能够与竖梁110之间形成间距，从而避免竖梁110运动到动龙门的横梁230时使机头组件与立柱组210之间发生碰撞，使机头组件具有足够的旋转空间，提高机头组件的运行安全性和可靠性。

可理解的，优选竖梁110的顶端连接有线缆端232，并在横梁230上设置能随相应的竖梁110横向移动的线缆槽233，通过线缆段232与线缆槽233之间的连接将焊接机头装置100所需的电力通过竖梁110传递至焊接机头装置100。

可理解的，线缆端232可相对于竖梁110的顶端伸缩，以实现与线缆槽233之间的通断，即实现电力供应的通断。

在一些实施例中，如图4所示，旋转驱动机构130包括第一转轴112、连接板113和旋转电机1301。第一转轴112的一端活动装配于竖梁110朝向焊接区域500的端部，并且第一转轴112沿动龙门的纵向设置。连接板113的一面连接于第一转轴112的另一端，连接板113的另一面通过摆动驱动机构连接机头组件。机头组件连接于连接板113的前表面，以便于更合理的预留出焊接头118的摆动空间。旋转电机1301的动力输出轴啮合于第一转轴112的外侧，以驱动第一转轴112旋转。

在一些实施例中，如图4所示，摆动驱动机构包括连接座114、摆动丝杠138和摆动螺母136。连接座114连接于连接板113朝向机头组件的一面，连接座114朝向焊接区域500的端部装有第二转轴115，第二转轴115活动连接于机头组件设有焊接头118的一端。摆动丝杠138的一端连接于连接板113远离焊接区域500的端部，摆动丝杠138沿动龙门的纵向设置；对应的，摆动螺母136固接于机头组件远离焊接头118的一端，并活动啮合于摆动丝杠138。由此可见，该摆动驱动机构能够将第二转轴115作为摆动轴，驱动机头组件设有焊接头118的一端围绕第二转轴115旋转，机头组件远离焊接头118的一端沿摆动丝杠138移动，从而灵活调节焊接头118与X轴和Z轴之间的夹角。

在一些实施例中，摆动驱动机构还包括摆动限位组件，以利用摆动限位组件对焊接头118的摆动方向和摆动幅度进行可靠限位。摆动限位组件包括第三转轴131、第四转轴133、摆动滑轨134和摆动滑块135。第三转轴131可旋转的安装于连接板113远离焊接区域500的端部，并位于连接座114的上方。优选第三转轴131沿Y向设置。第三转轴131上铰接有第一安装座132，第一安装座132连接于摆动丝杠138的端部，以使摆动丝杠138能基于第一安装座132铰接于第三转轴131。第四转轴133可旋转的安装于机头组件远离焊接头118的一端。优选第四转轴133沿Y向设置。第四转轴133上铰接有第二安装座139，第二安装座139连接于摆动螺母136，以使摆动螺母136能基于第二安装座139铰接于第四转轴133。摆动滑轨134并列设置于摆动丝杠138的一侧，摆动滑轨134的一端铰接于第三转轴131。摆动滑块135连接于第二安装座139，并滑动装配于摆动滑轨134中。上述设置利用摆动滑块135在摆动滑轨134中滑动，以对摆动螺母136与摆动丝杠138之间的相对移动方向进行限位；并利用摆动丝杠138和摆动滑轨134都与第三转轴131铰接、摆动滑块135沿摆动滑轨134滑动、以及摆动滑块135与摆动螺母136之间的固接结构，从而实现摆动螺母136与摆动丝杠138之间的相对移动距离和移动方向进行限位，进而灵活调节焊接头118沿X向的移动方向和移动距离，即调节焊接头118与X轴和Z轴的夹角。

可理解的，优选第二安装座139连接有摆动电机137，以利用摆动电机137为第二安装座139的移动提供动力。

可理解的，连接座114优选构造为底部具有沿X向设置的底板，第二转轴115沿Y向连接于底板远离连接板113的端部。进一步优选底板的两侧分别设置有连接于连接板113的筋板，从而将连接座114整体构造成三角加固结构。该设置一方面能够扩大第二转轴115与连接板113的距离，从而增加焊接头118的摆动空间，避免焊接头118撞击竖梁110而造成设备损伤和影响焊接质量；另一方面，能够提高摆动驱动机构的结构稳定性和结构强度。

在一些实施例中，如图4和图5所示，机头组件包括安装板116、主轴123和驱动缸125。安装板116通过摆动驱动机构连接于连接板113。主轴123竖向安装于安装板116上；主轴123朝向焊接区域500的一端设有焊接头118，主轴123能在主驱动电机127的带动下驱动焊接头118旋转。在机头组件整体由旋转驱动机构130带动而相对于竖梁110旋转的过程中，主轴123能随同安装板116相对于竖梁110旋转，从而改变焊接头118与Y轴和Z轴的夹角。驱动缸125并列设置于主轴123的一侧，并且，驱动缸125的伸缩端通过连接块117连接于主轴123，以利用驱动缸125的伸缩运动灵活调节焊接头118与工件之间的距离，即实现焊接头118高度的微调。

可理解的，主驱动机构的动力输出轴通过传动带124与主轴123连接，以实现动力的可靠传递并转化为主轴123的旋转动力；也可以将主轴123直接通过联轴器连接在主驱动机构的动力输出轴上。

在一些实施例中，机头组件还包括垂向限位机构。垂向限位机构包括垂向滑轨128和至少一对垂向滑块129。垂向滑轨128竖向安装于安装板116上，并且与主轴123并列设置。驱动缸125的缸体两端分别通过至少一对垂向滑块129滑动装配于垂向滑轨128中。该垂向限位机构能够对主轴123高度调节方向进行限位，即对驱动缸125的伸缩方向进行限位。

在一些实施例中，机头组件还包括恒压力控制机构和恒位移控制机构。恒压力控制机构和恒位移控制机构分别与驱动缸125的油路连接。恒压力控制机构和恒位移控制机构分别能够使焊接头118实现恒压力模式焊接过程和恒位移模式焊接过程。

可理解的，驱动缸125优选为液压缸，通过液压油路与油路控制***连接。优选驱动缸125上安装有比例阀126，该比例阀126为一种液压电磁阀，能够调节油量。

上述的恒压力模式焊接过程为：在焊接头118的驱动油路里设置了压力传感器，通过压力传感器采集压力数据，并利用控制***通过预设算法确定对应的油量，从而基于计算结果驱动液压电磁阀调节油量，并且利用压力传感器采集油量调节结果反馈至控制***中，从而形成闭环控制机制，实现焊接头118的恒压力模式焊接过程。

上述的恒位移模式焊接过程为：在驱动缸125的伸缩端安装位置传感器，用于记录活塞杆的伸缩行程位置；通过位置传感器采集位置信息并传输至控制***中，控制***通过预设的算法计算对应的油量，从而基于计算结果驱动液压电磁阀调节油量，并且利用位置传感器采集油量调节以后的位置信息作为反馈数据重新反馈至控制***中，从而形成闭环控制机制，实现焊接头118的恒位移模式焊接过程。

在一些实施例中，机头组件还包括随焊压紧机构。随焊压紧机构包括压紧轮119和压紧连接架120。压紧轮119可滚动的装配于压紧连接架120上并位于焊接头118的前方。压紧连接架120连接于主轴123并能沿主轴123的轴向移动，以实现灵活调节压紧轮119的高度，并驱动压紧轮119对工件表面施加足够的压紧力。当改变焊接头118的焊接方向时，压紧轮119能够在焊接头118的前方运行并压平焊缝表面。

在一些实施例中，机头组件还包括激光传感器122。激光传感器122连接于主轴123，并且激光传感器122的激光感应区域覆盖焊接头118。激光传感器122能够跟踪并测量焊接头118对应的工件在X向和Z向上的表面轮廓，以提高焊接精度。

在一些实施例中，机头组件还包括视频监控器。视频监视器包括至少一对摄像头121。每对摄像头121对称的设置于焊接头118的两侧。视频监视器的设置能够在焊接过程中对工件的焊接位置和整体焊接过程进行视频监控，以提高焊接精度和焊接安全性。

在一些实施例中，机头组件还包括温度传感器。温度传感器设有温度感应区域，温度感应区域覆盖焊接头118。温度传感器的设置能够感应焊接头118在工件上的焊接温度，并根据采集的数据及时调节焊接参数，从而提高焊接质量和焊接安全性。

在一些实施例中，如图1和图2所示，本发明实施例所述的动龙门包括横梁230、一对立柱组210和一对行走机构220。横梁230横置于焊接区域500的上方。横梁230内构造有至少一条上述的横移通道。一对立柱组210分别连接于横梁230的两端。一对行走机构220分别连接于一对立柱组210的底部，并且分别可滑动的对应装配于一对轨道400上。一对轨道400并列的铺装于焊接区域500的两侧，优选一对轨道400沿X向设置，在一对轨道400之间形成该焊接区域500。该动龙门利用一对行走机构220同步带动一对立柱组210沿一对轨道400滑动，从而带动横梁230在焊接区域500的上方沿X向来回平移。

在一些实施例中，立柱组210包括支撑梁212和若干个立柱体211。支撑梁212固接于横梁230的端部。若干个立柱体211连接于支撑梁212与行走机构220之间。该结构设置可以增加立柱组210的整体结构强度和承载能力。

为了可靠实现焊接机头装置100的竖梁110与动龙门的横梁230之间的可靠装配，并可靠实现竖梁110能在横移通道中沿横向移动，优选竖梁110通过横移机构251与横梁230连接。

优选的，竖梁110构造成矩形梁体。横移机构251构造成能套装于竖梁110外的框架结构。沿横梁230的表面和侧面分别设有若干条横向滑轨，例如图2所示，在横梁230顶面沿Y向设置至少一条第一横向滑轨252，并在横梁230内的横移通道的侧面设置至少一条第二横向滑轨253。优选在位于横移通道后侧的横梁230顶面设置一条第一横向滑轨252，并在横移通道的前侧面间隔的设置至少两条第二横向滑轨253；对应的，横移机构251的一面顶端向外伸出若干组能滑动装配于第一横向滑轨252中的滑移块，并在横移机构251的另一面的立面上安装若干个能滑动装配于各条第二横向滑轨253中的滑移块。设置多条横向滑轨并在横移机构251上设置多个滑移块的作用是为了增加横移机构251对竖梁110在横移过程中的施力面积，从而提高横移机构251的滑动平稳性。

为了可靠实现竖梁110能在横移通道中沿动龙门的高度方向移动，优选竖梁110与横移机构251之间连接有垂向驱动机构231，以利用垂向驱动机构231带动横移机构251在竖梁110上沿Z轴运动，即可实现竖梁110在动龙门的高度方向的移动，从而灵活调节焊接机头装置100的整体高度。

可理解的，垂向驱动机构231优选为液压缸或气压缸。

可理解的，为了便于操作者进行检修维护，该焊接设备还装有相应的保护机构240，例如，在动龙门的横梁230上装有供操作者使用的行走平台，行走平台的至少一侧安装有保护围栏241。行走平台位于任一立柱组210的一端连接有爬梯242，该爬梯242安装在立柱组210上。

在一些实施例中，如图6至图8所示，行走机构220包括行走本体221和行走驱动组件。行走本体221连接于横梁230的端部，行走本体221的底部两端分别安装有行走轮222，行走轮222能活动装配于相应侧的轨道400内。行走驱动组件连接于行走本体221上，行走驱动机构能驱动行走本体221沿轨道400行进。其中，行走驱动组件构造有行走通道2272，行走驱动组件能张紧于穿过行走通道2272的轨道400外，从而避免行走机构220脱轨或跑偏。

在一些实施例中，如图6和图7所示，行走驱动组件包括安装平台223和行走驱动电机224。安装平台223可移动的设置于行走本体221上，安装平台223的移动方向垂直于行走本体221的行进方向。优选轨道400沿X向铺设，则行走本体221的行进方向沿X向设置，故而安装平台223的移动方向沿Y向设置。

为了实现行走驱动机构能张紧于轨道400上，如图7和图8所示，优选行走驱动组件还包括张紧机构228。张紧机构228的一端连接于安装平台223，另一端连接有从动轮2271。行走驱动电机224的输出轴连接有主动齿轮227。主动齿轮227与从动轮2271分别相对的张紧于轨道400的两侧，以在主动齿轮227与从动轮2271之间构造行走通道2272，张紧机构228能够驱动从动轮2271在沿轨道400滚动的过程中向轨道400一侧挤压，从而驱使主动轮与从动轮2271之间相对靠近，即实现灵活调节从动轮2271与主动齿轮227的间距，进而实现对轨道400的张紧力的灵活调节。

可理解的，为了可靠实现安装平台223的移动，从而配合张紧机构228实现对轨道400的张紧作用，优选的，行走本体221的中部铺装有调节滑轨226，该调节滑轨226的方向垂直于轨道400的方向，即调节滑轨226沿Y向设置。安装平台223的底部安装有能活动装配于调节滑轨226中的调节滑块225。

在一些实施例中，如图6所示，行走机构220还包括防倾翻机构229。防倾翻机构229安装于行走本体221的前端部和/或后端部。防倾翻机构229能限位套装于轨道400外。优选的，防倾翻机构229构造有能活动套装在轨道400外的限位槽。进一步优选轨道400上表面构造成倒置的梯形截面结构，对应的，限位槽构造成能够活动套装在轨道400上表面的倒置梯形结构。从而既能保证限位槽与轨道400上表面的匹配度，又能实现对工字型轨道400的防脱作用。

在一些实施例中，如图6所示，行走机构220还包括安全缓冲器311。安全缓冲器311安装于行走本体221前端面和后端面。优选的，安全缓冲器311自行走本体221的最外端向外突出，并在安全缓冲器311的突出位置包覆有缓冲弹性层，例如海绵或塑胶层，以减缓撞击。

在一些实施例中，该焊接设备还包括操作平台320、安全监控机构和自动控制机构。操作平台320优选设置于动龙门的至少一侧，并能随同动龙门移动。优选操作平台320设置在动龙门一侧的立柱组210上。操作平台320上设有主控台310，主控台310连接装有主控***的主机设备。优选操作平台320上预留有供操作者站立或坐下的操作空间。优选动龙门一侧的立柱组210还安装有配电柜和控制柜600。安全监控机构安装于操作平台320上，并与动龙门以及各个焊接机头装置100分别连接，利用安全监控机构能够对动龙门和各个焊接机头装置100的工作状态进行监控，并在危险发生时能及时干预，从而提高该焊接设备的运行安全性。自动控制机构安装于操作平台320上，并与动龙门以及各个焊接机头装置100分别连接。自动控制机构优选连接主控台310的控制***，以对动龙门的各种动作、以及各个焊接机头装置100的各种动作进行自动控制，提高设备整体自动化程度。

可理解的，上述的安全监控机构至少包括急停按钮。急停按钮安装于操作平台320的主控台310上，并连接于自动控制机构。在焊接设备出现危险状态时，急停按钮可以通过人工干预紧急停工。

可理解的，上述的安全监控机构至少包括监控显示器。监控显示器安装于操作平台320的主控台310上，并与设置在焊接机头装置100的若干个视频监控器、激光感应器和温度感应器连接，以便于对焊接机头装置100的运行进行实时监控。

本发明还提供一种由如上述的龙门式焊接设备执行的焊接方法。该焊接方法具体包括以下过程：

分别利用各个焊接机头装置100对焊接区域500内的工件进行焊接；

在焊接的过程中，利用动龙门带动各个焊接机头装置100在焊接区域500内沿动龙门的纵向移动，以调整所有的焊接机头装置100在焊接区域500中的纵向位置；

在焊接的过程中，利用各个焊接机头装置100分别在动龙门上相应的各个横移通道中移动，以分别调整各个焊接机头装置100在焊接区域500中的横向位移。

该焊接方法能够实现上述的焊接设备的焊接过程，故而该焊接方法能够具备上述焊接设备的全部优点，具体焊接过程和具体焊接效果在此均不再赘述。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种焊接机头装置，其特征在于，包括：

竖梁，适于装配在动龙门上，并能沿所述动龙门的横向和高度方向移动；

机头组件，装配于所述竖梁朝向焊接区域的一端，所述机头组件包括焊接头、旋转驱动机构和摆动驱动机构，所述焊接头朝向所述焊接区域设置，所述摆动驱动机构与所述焊接头连接、并通过旋转驱动机构可旋转的连接于所述竖梁，所述旋转驱动机构用于驱动所述机头组件围绕所述动龙门的纵向旋转，所述摆动驱动机构用于驱动所述焊接头沿所述动龙门的纵向摆动；

所述旋转驱动机构包括：

第一转轴，一端活动装配于所述竖梁朝向所述焊接区域的端部，所述第一转轴沿所述动龙门的纵向设置；

连接板，一面连接于所述第一转轴的另一端，所述连接板的另一面通过所述摆动驱动机构连接所述机头组件；

所述摆动驱动机构包括：

连接座，连接于所述连接板朝向所述机头组件的一面，所述连接座朝向所述焊接区域的端部装有第二转轴，所述第二转轴活动连接于所述机头组件设有所述焊接头的一端；

摆动丝杠，一端连接于所述连接板远离所述焊接区域的端部，所述摆动丝杠沿所述动龙门的纵向设置；

摆动螺母，固接于所述机头组件远离所述焊接头的一端，并活动啮合于所述摆动丝杠；

所述摆动驱动机构还包括摆动限位组件，所述摆动限位组件包括：

第三转轴，可旋转的安装于所述连接板远离所述焊接区域的端部，并位于所述连接座的上方，所述第三转轴上铰接有第一安装座，所述第一安装座连接于所述摆动丝杠的端部；

第四转轴，可旋转的安装于所述机头组件远离所述焊接头的一端，所述第四转轴上铰接有第二安装座，所述第二安装座连接于所述摆动螺母；

摆动滑轨，并列设置于所述摆动丝杠的一侧，所述摆动滑轨的一端铰接于所述第三转轴；

摆动滑块，连接于所述第二安装座，并滑动装配于所述摆动滑轨中。

2.根据权利要求1所述的焊接机头装置，其特征在于，所述旋转驱动机构包括：

旋转电机，动力输出轴啮合于所述第一转轴的外侧，以驱动所述第一转轴旋转。

3.根据权利要求1所述的焊接机头装置，其特征在于，所述机头组件包括：

安装板，通过所述摆动驱动机构连接于所述连接板；

主轴，竖向安装于所述安装板上，所述主轴朝向所述焊接区域的一端设有所述焊接头，所述主轴能驱动所述焊接头旋转；

驱动缸，并列设置于所述主轴的一侧，所述驱动缸的伸缩端通过连接块连接于所述主轴。

4.根据权利要求3所述的焊接机头装置，其特征在于，所述机头组件还包括垂向限位机构，所述垂向限位机构连接于所述主轴和安装板之间。

5.根据权利要求4所述的焊接机头装置，其特征在于，所述垂向限位机构包括：

垂向滑轨，竖向安装于所述安装板上，并且与所述主轴并列设置；

至少一对垂向滑块，分别连接于所述驱动缸的缸体两端，并且分别能滑动装配于所述垂向滑轨中。

6.根据权利要求3所述的焊接机头装置，其特征在于，所述机头组件还包括恒压力控制机构和恒位移控制机构，所述恒压力控制机构和所述恒位移控制机构分别与所述驱动缸连接。

7.根据权利要求3所述的焊接机头装置，其特征在于，所述机头组件还包括随焊压紧机构，所述随焊压紧机构包括压紧轮和压紧连接架，所述压紧轮可滚动的装配于所述压紧连接架上并位于所述焊接头的前方，所述压紧连接架连接于所述主轴并能沿所述主轴的轴向移动。

8.根据权利要求1至7任一项所述的焊接机头装置，其特征在于，还包括：

激光传感器，设有激光感应区域，所述激光感应区域覆盖所述焊接头；

视频监控器，包括至少一对摄像头，每对所述摄像头对称的设置于所述焊接头的两侧；

温度传感器，设有温度感应区域，所述温度感应区域覆盖所述焊接头。

9.一种焊接设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的焊接机头装置。

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