CN111673335A - 精密焊接机器人与焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密焊接机器人，包括待焊接的螺旋叶片和螺旋叶片轴，所述螺旋叶片同轴心套在水平的所述螺旋叶片轴上，且待焊接的螺旋叶片的一端部与所述螺旋叶片轴的壁体通过点焊预连接；所述螺旋叶片包括靠近左侧的第一螺旋面和靠近右侧的第二螺旋面；所述第一螺旋面的根部轮廓形成等待焊接的第一螺旋焊缝，所述第二螺旋面的根部轮廓形成等待焊接的第二螺旋焊缝；本发明的结构简单，能实现专门针对螺旋焊缝的螺旋连续焊接，相较于人工焊接，其焊接效率和一致性都要强。

Description

精密焊接机器人与焊接方法

技术领域

本发明属与焊接机器人领域。

背景技术

现有的大型螺旋叶片与叶片轴的焊缝是比较复杂的螺旋焊缝，而且单条焊缝的焊程比较长，一般都是人工焊接，容易造成焊接效果一致性不好的情形。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种精密焊接机器人与焊接方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的精密焊接机器人，包括待焊接的螺旋叶片和螺旋叶片轴，所述螺旋叶片同轴心套在水平的所述螺旋叶片轴上，且待焊接的螺旋叶片的一端部与所述螺旋叶片轴的壁体通过点焊预连接；所述螺旋叶片包括靠近左侧的第一螺旋面和靠近右侧的第二螺旋面；所述第一螺旋面的根部轮廓形成等待焊接的第一螺旋焊缝，所述第二螺旋面的根部轮廓形成等待焊接的第二螺旋焊缝；

还包括焊接机器人，所述焊接机器人能沿所述螺旋叶片的螺旋方向行走，且焊接机器人能沿螺旋叶片的螺旋方向行走的过程中对第一螺旋焊缝或第二螺旋焊缝连续焊接。

进一步的，水平的螺旋叶片轴的左端转动架设在左滚轮托架上，所述螺旋叶片轴的右端转动架设在右滚轮托架上；所述右滚轮托架或左滚轮托架上的滚轮能带动所支撑的螺旋叶片轴沿轴线旋转。

进一步的，所述焊接机器人包括行走约束单元和行走单元，行走单元安装在行走约束单元上，所述行走单元在行走约束单元的约束下沿沿螺旋叶片的螺旋方向行走。

进一步的，所述行走约束单元包括水平的摇臂电机所述摇臂电机位于所述螺旋叶片轴的正下方，所述摇臂电机的输出轴的轴线与所述螺旋叶片轴的轴线平行，且所述摇臂电机的长度方向的尺寸小于第一螺旋焊缝或第二螺旋焊缝的一个螺距；

还包括圆心角为180°的弧形摇臂和圆心角为90°的弧形固定臂，弧形摇臂的弧形半径与弧形固定臂的半径相同；沿螺旋叶片轴的轴线视角下，所述弧形摇臂与弧形固定臂的组合构成一个四分之三圆弧，所述四分之三圆弧的轴线与所述螺旋叶片轴的轴线重合；

所述弧形摇臂的一端固定连接在所述输出轴上，所述摇臂电机能带动所述弧形摇臂沿输出轴旋转，所述弧形固定臂的一端通过固定架与所述摇臂电机的机壳尾部固定连接；所述弧形摇臂的根部、中部和末端分别转动设置有第一抱紧轮、第二抱紧轮和第三抱紧轮；所述弧形固定臂的根部和末端分别转动设置有第四抱紧轮和第五抱紧轮；

沿螺旋叶片轴的轴线视角下，弧形摇臂与弧形固定臂的组合构成一个四分之三圆弧时，第一抱紧轮、第二抱紧轮、第三抱紧轮、第四抱紧轮和第五抱紧轮均与所述螺旋叶片轴的外壁滚动配合。

进一步的，所述行走约束单元还包括螺旋叶片轴下方沿长度方向延伸的直线导轨，所述直线导轨的导槽内滑动设置有滑块，所述滑块能沿所述直线导轨的延伸方向滑动；所述滑块的上端通过竖向的连接柱与所述摇臂电机的机壳固定支撑连接。

进一步的，所述行走单元包括弧形摇臂远离圆心的一侧固定设置的第一行走支架，所述第一行走支架上固定安装有长度方向与螺旋叶片轴轴线方向平行的第一伸缩器，所述第一伸缩器的两端为一对第一左伸缩杆和一对第一右伸缩杆，所述第一伸缩器能控制所述第一左伸缩杆和第一右伸缩杆伸出缩回；一对第一左伸缩杆的末端固定安装有第一左滚轮座，所述第一左滚轮座上转动安装有第一左滚轮；一对第一右伸缩杆的末端固定安装有第一右滚轮座，所述第一右滚轮座上转动安装有第一右滚轮，所述第一左滚轮与所述螺旋叶片的第二螺旋面滚动配合；所述第一右滚轮与螺旋叶片的第一螺旋面滚动配合；所述第一行走支架上还安装有斜向的第一伸缩焊枪支架，所述第一伸缩焊枪支架上安装有可伸缩的第一伸缩焊枪，所述第一伸缩焊枪末端的焊枪喷口指向所述第二螺旋焊缝；

所述行走单元还包括弧形固定臂远离圆心的一侧固定设置的第二行走支架，所述第二行走支架上固定安装有长度方向与螺旋叶片轴轴线方向平行的第二伸缩器，所述第二伸缩器的两端为一对第二左伸缩杆和一对第二右伸缩杆，所述第二伸缩器能控制所述第二左伸缩杆和第二右伸缩杆伸出缩回；一对第二左伸缩杆的末端固定安装有第二左滚轮座，所述第二左滚轮座上转动安装有第二左滚轮；一对第二右伸缩杆的末端固定安装有第二右滚轮座，所述第二右滚轮座上转动安装有第二右滚轮，

所述第二左滚轮与所述螺旋叶片的第一螺旋面滚动配合；所述第二右滚轮与螺旋叶片的第二螺旋面滚动配合；所述第二行走支架上还安装有斜向的第二伸缩焊枪支架，所述第二伸缩焊枪支架上安装有可伸缩的第二伸缩焊枪，所述第二伸缩焊枪末端的焊枪喷口指向所述第一螺旋焊缝。

进一步的，所述螺旋叶片轴的两端还设置有轴向定位装置，所述轴向定位装置能防止螺旋叶片轴在旋转的过程中发生轴向位移。

进一步的，包括如下步骤：

预连接过程：工装螺旋叶片轴之前，先将待焊接的螺旋叶片套在螺旋叶片轴上，然后人工将待焊接的螺旋叶片的一端部与所述螺旋叶片轴的壁体通过点焊预连接；此时实现待焊接的螺旋叶片与螺旋叶片轴的初步一体化；

螺旋焊接工装准备过程：工装螺旋叶片轴之前控制摇臂电机正向旋转一定的角度，使弧形摇臂沿输出轴的轴线做远离弧形固定臂的张开运动，使弧形摇臂与弧形固定臂之间形成的朝上的开口尺寸D逐渐变大，直至弧形摇臂与弧形固定臂之间形成的朝上的开口尺寸D增大到大于螺旋叶片轴的直径，从而使螺旋叶片轴在工装时能向下进入弧形摇臂与弧形固定臂的围合范围；

与此同时为了避免工装螺旋叶片轴时焊接机器人的行走单元与螺旋叶片发生运动干涉，在工装螺旋叶片轴之前控制第一左伸缩杆、第一右伸缩杆、第二左伸缩杆、第二右伸缩杆、第一伸缩焊枪和第二伸缩焊枪均处于收缩状态；

工装过程：起重设备将已经与螺旋叶片预连接的螺旋叶片轴水平起吊至直线导轨的正上方，然后控制螺旋叶片轴下降，直至螺旋叶片轴的两端分别架设在左滚轮托架和右滚轮托架上，然后轴向定位装置对螺旋叶片轴轴向定位；此时螺旋叶片轴已经向下进入弧形摇臂与弧形固定臂的围合范围，然后控制摇臂电机反向旋转一定的角度，使弧形摇臂沿输出轴的轴线做靠近弧形固定臂的合拢运动，直至弧形摇臂的圆心与螺旋叶片轴的轴线重合，此时沿螺旋叶片轴的轴线视角下，弧形摇臂与弧形固定臂的组合构成一个四分之三圆弧，且所述四分之三圆弧同轴心围合在螺旋叶片轴外侧，并且这时第一抱紧轮、第二抱紧轮、第三抱紧轮、第四抱紧轮和第五抱紧轮均与所述螺旋叶片轴的外壁滚动配合，从而实现了后续过程中弧形摇臂的圆心和弧形固定臂的圆心始终是与螺旋叶片轴的轴线重合的，进而实现约束了行走单元的螺旋行走半径；然后控制第一左伸缩杆、第一右伸缩杆、第二左伸缩杆、第二右伸缩杆、第一伸缩焊枪和第二伸缩焊枪均做逐渐向外伸出的伸长运动，直至第一左滚轮与螺旋叶片的第二螺旋面滚动配合；第一右滚轮与螺旋叶片的第一螺旋面滚动配合；第二左滚轮与螺旋叶片的第一螺旋面滚动配合；第二右滚轮与螺旋叶片的第二螺旋面滚动配合；第二伸缩焊枪伸长到焊枪喷口接触到所指向的第一螺旋焊缝，第一伸缩焊枪伸长到焊枪喷口接触到所指向的第二螺旋焊缝；

螺旋焊接过程：右滚轮托架或左滚轮托架上的滚轮带动所支撑的螺旋叶片轴沿轴线旋转，此时被预连接的螺旋叶片会跟着螺旋叶片轴沿轴线旋转，螺旋叶片的旋转会使第一左滚轮和第二右滚轮在第二螺旋面上沿螺旋叶片的螺旋方向滚动，第一右滚轮和第二左滚轮在第一螺旋面上沿螺旋叶片的螺旋方向滚动，从而使焊接机器人整体相对于螺旋叶片做螺旋运动；与此同时焊接机器人在滑块的约束下相对于地面做沿直线导轨长度方向的直线运动；

焊接机器人整体相对于螺旋叶片做螺旋运动会使第一伸缩焊枪的焊枪喷口连续扫过第二螺旋焊缝，第二伸缩焊枪的焊枪喷口连续扫过第一螺旋焊缝，控制第一伸缩焊枪和第二伸缩焊枪连续喷出焊液，进而实现同时对第一螺旋焊缝和第二螺旋焊缝的连续焊接。

有益效果：本发明的结构简单，能实现专门针对螺旋焊缝的螺旋连续焊接，相较于人工焊接，其焊接效率和一致性都要强。

附图说明

附图1为该装置的整体结构正视图；

附图2为该装置的立体结构示意图；

附图3为待焊接的螺旋叶片与螺旋叶片轴分离时的结构示意图；

附图4为附图1的焊接机器人处的局部正视图；

附图5为附图4的背视图；

附图6为附图5的俯视图；

附图7为附图6的剖视图；

附图8为焊接机器人的第一视角立体示意图；

附图9为焊接机器人的第二视角立体示意图；

附图10为焊接机器人与螺旋叶片轴配合时的沿轴线方向的视图(弧形摇臂与弧形固定臂的组合构成一个四分之三圆弧)；

附图11为在附图10的基础上弧形摇臂沿输出轴的轴线做远离弧形固定臂的张开运动，使弧形摇臂与弧形固定臂之间形成的朝上的开口尺寸D增大到大于螺旋叶片轴的直径时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至11所示的精密焊接机器人，包括待焊接的螺旋叶片2和螺旋叶片轴5，螺旋叶片2同轴心套在水平的螺旋叶片轴5上，且待焊接的螺旋叶片2的一端部与螺旋叶片轴5的壁体通过点焊4预连接；螺旋叶片2包括靠近左侧的第一螺旋面11.1和靠近右侧的第二螺旋面11.2；第一螺旋面11.1的根部轮廓形成等待焊接的第一螺旋焊缝1.1，第二螺旋面11.2的根部轮廓形成等待焊接的第二螺旋焊缝1.2；

还包括焊接机器人3，焊接机器人3能沿螺旋叶片2的螺旋方向行走，且焊接机器人3能沿螺旋叶片2的螺旋方向行走的过程中对第一螺旋焊缝1.1或第二螺旋焊缝1.2连续焊接。

水平的螺旋叶片轴5的左端转动架设在左滚轮托架6上，螺旋叶片轴5的右端转动架设在右滚轮托架10上；右滚轮托架10或左滚轮托架6上的滚轮能带动所支撑的螺旋叶片轴5沿轴线旋转，本实施例的工装后的螺旋叶片轴5的两端还设置有轴向定位装置，轴向定位装置能防止螺旋叶片轴5在旋转的过程中发生轴向位移。

本实施例的焊接机器人3包括行走约束单元和行走单元，行走单元安装在行走约束单元上，行走单元在行走约束单元的约束下沿沿螺旋叶片2的螺旋方向行走。

行走约束单元包括水平的摇臂电机17摇臂电机17位于螺旋叶片轴5的正下方，摇臂电机17的输出轴18的轴线与螺旋叶片轴5的轴线平行，为了避免与螺旋叶片干涉，本实施例的摇臂电机17的长度方向的尺寸小于第一螺旋焊缝1.1或第二螺旋焊缝1.2的一个螺距；

还包括圆心角为180°的弧形摇臂20和圆心角为90°的弧形固定臂19，弧形摇臂20的弧形半径与弧形固定臂19的半径相同；沿螺旋叶片轴5的轴线视角下，弧形摇臂20与弧形固定臂19的组合构成一个四分之三圆弧，四分之三圆弧的轴线与螺旋叶片轴5的轴线重合；

弧形摇臂20的一端固定连接在输出轴18上，摇臂电机17能带动弧形摇臂20沿输出轴18旋转，弧形固定臂19的一端通过固定架16与摇臂电机17的机壳尾部固定连接；弧形摇臂20的根部、中部和末端分别转动设置有第一抱紧轮30.1、第二抱紧轮30.2和第三抱紧轮20.3；弧形固定臂19的根部和末端分别转动设置有第四抱紧轮30.4和第五抱紧轮30.5；

沿螺旋叶片轴5的轴线视角下，弧形摇臂20与弧形固定臂19的组合构成一个四分之三圆弧时，第一抱紧轮30.1、第二抱紧轮30.2、第三抱紧轮20.3、第四抱紧轮30.4和第五抱紧轮30.5均与螺旋叶片轴5的外壁滚动配合。

行走约束单元还包括螺旋叶片轴5下方沿长度方向延伸的直线导轨8，直线导轨8的导槽14内滑动设置有滑块13，滑块13能沿直线导轨8的延伸方向滑动；滑块13的上端通过竖向的连接柱12与摇臂电机17的机壳固定支撑连接。

行走单元包括弧形摇臂20远离圆心的一侧固定设置的第一行走支架28，第一行走支架28上固定安装有长度方向与螺旋叶片轴5轴线方向平行的第一伸缩器26，第一伸缩器26的两端为一对第一左伸缩杆33.1和一对第一右伸缩杆33.2，第一伸缩器26能控制第一左伸缩杆33.1和第一右伸缩杆33.2伸出缩回；一对第一左伸缩杆33.1的末端固定安装有第一左滚轮座34.1，第一左滚轮座34.1上转动安装有第一左滚轮35.1；一对第一右伸缩杆33.2的末端固定安装有第一右滚轮座34.2，第一右滚轮座34.2上转动安装有第一右滚轮35.2，第一左滚轮35.1与螺旋叶片2的第二螺旋面11.2滚动配合；第一右滚轮35.2与螺旋叶片2的第一螺旋面11.1滚动配合；第一行走支架28上还安装有斜向的第一伸缩焊枪支架22，第一伸缩焊枪支架22上安装有可伸缩的第一伸缩焊枪24，第一伸缩焊枪24末端的焊枪喷口指向第二螺旋焊缝1.2；

行走单元还包括弧形固定臂19远离圆心的一侧固定设置的第二行走支架27，第二行走支架27上固定安装有长度方向与螺旋叶片轴5轴线方向平行的第二伸缩器25，第二伸缩器25的两端为一对第二左伸缩杆30.1和一对第二右伸缩杆30.2，第二伸缩器25能控制第二左伸缩杆30.1和第二右伸缩杆30.2伸出缩回；一对第二左伸缩杆30.1的末端固定安装有第二左滚轮座31.1，第二左滚轮座31.1上转动安装有第二左滚轮32.1；一对第二右伸缩杆30.2的末端固定安装有第二右滚轮座30.2，第二右滚轮座30.2上转动安装有第二右滚轮32.2，

第二左滚轮32.1与螺旋叶片2的第一螺旋面11.1滚动配合；第二右滚轮32.2与螺旋叶片2的第二螺旋面11.2滚动配合；第二行走支架27上还安装有斜向的第二伸缩焊枪支架21，第二伸缩焊枪支架21上安装有可伸缩的第二伸缩焊枪23，第二伸缩焊枪23末端的焊枪喷口指向第一螺旋焊缝1.1。

精密焊接机器人的螺旋焊接方法和工作原理包括如下步骤：

预连接过程：工装螺旋叶片轴5之前，先将待焊接的螺旋叶片2套在螺旋叶片轴5上，然后人工将待焊接的螺旋叶片2的一端部与螺旋叶片轴5的壁体通过点焊4预连接；此时实现待焊接的螺旋叶片2与螺旋叶片轴5的初步一体化；

螺旋焊接工装准备过程：工装螺旋叶片轴5之前控制摇臂电机17正向旋转一定的角度，使弧形摇臂20沿输出轴18的轴线做远离弧形固定臂19的张开运动，使弧形摇臂20与弧形固定臂19之间形成的朝上的开口尺寸D逐渐变大，直至弧形摇臂20与弧形固定臂19之间形成的朝上的开口尺寸D增大到大于螺旋叶片轴5的直径，从而使螺旋叶片轴5在工装时能向下进入弧形摇臂20与弧形固定臂19的围合范围；标记D如图11

与此同时为了避免工装螺旋叶片轴5时焊接机器人3的行走单元与螺旋叶片2发生运动干涉，在工装螺旋叶片轴5之前控制第一左伸缩杆33.1、第一右伸缩杆33.2、第二左伸缩杆30.1、第二右伸缩杆30.2、第一伸缩焊枪24和第二伸缩焊枪23均处于收缩状态；

工装过程：起重设备将已经与螺旋叶片2预连接的螺旋叶片轴5水平起吊至直线导轨8的正上方，然后控制螺旋叶片轴5下降，直至螺旋叶片轴5的两端分别架设在左滚轮托架6和右滚轮托架10上，然后轴向定位装置对螺旋叶片轴5轴向定位；此时螺旋叶片轴5已经向下进入弧形摇臂20与弧形固定臂19的围合范围，然后控制摇臂电机17反向旋转一定的角度，使弧形摇臂20沿输出轴18的轴线做靠近弧形固定臂19的合拢运动，直至弧形摇臂20的圆心与螺旋叶片轴5的轴线重合，此时沿螺旋叶片轴5的轴线视角下，弧形摇臂20与弧形固定臂19的组合构成一个四分之三圆弧，且四分之三圆弧同轴心围合在螺旋叶片轴5外侧，并且这时第一抱紧轮30.1、第二抱紧轮30.2、第三抱紧轮20.3、第四抱紧轮30.4和第五抱紧轮30.5均与螺旋叶片轴5的外壁滚动配合，从而实现了后续过程中弧形摇臂20的圆心和弧形固定臂19的圆心始终是与螺旋叶片轴5的轴线重合的，进而实现约束了行走单元的螺旋行走半径；然后控制第一左伸缩杆33.1、第一右伸缩杆33.2、第二左伸缩杆30.1、第二右伸缩杆30.2、第一伸缩焊枪24和第二伸缩焊枪23均做逐渐向外伸出的伸长运动，直至第一左滚轮35.1与螺旋叶片2的第二螺旋面11.2滚动配合；第一右滚轮35.2与螺旋叶片2的第一螺旋面11.1滚动配合；第二左滚轮32.1与螺旋叶片2的第一螺旋面11.1滚动配合；第二右滚轮32.2与螺旋叶片2的第二螺旋面11.2滚动配合；第二伸缩焊枪23伸长到焊枪喷口接触到所指向的第一螺旋焊缝1.1，第一伸缩焊枪24伸长到焊枪喷口接触到所指向的第二螺旋焊缝1.2；

螺旋焊接过程：右滚轮托架10或左滚轮托架6上的滚轮带动所支撑的螺旋叶片轴5沿轴线旋转，此时被预连接的螺旋叶片2会跟着螺旋叶片轴5沿轴线旋转，螺旋叶片2的旋转会使第一左滚轮35.1和第二右滚轮32.2在第二螺旋面11.2上沿螺旋叶片2的螺旋方向滚动，第一右滚轮35.2和第二左滚轮32.1在第一螺旋面11.1上沿螺旋叶片2的螺旋方向滚动，从而使焊接机器人3整体相对于螺旋叶片2做螺旋运动；与此同时焊接机器人3在滑块13的约束下相对于地面做沿直线导轨8长度方向的直线运动；

焊接机器人3整体相对于螺旋叶片2做螺旋运动会使第一伸缩焊枪24的焊枪喷口连续扫过第二螺旋焊缝1.2，第二伸缩焊枪23的焊枪喷口连续扫过第一螺旋焊缝1.1，控制第一伸缩焊枪24和第二伸缩焊枪23连续喷出焊液，进而实现同时对第一螺旋焊缝1.1和第二螺旋焊缝1.2的连续焊接。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.精密焊接机器人，包括待焊接的螺旋叶片(2)和螺旋叶片轴(5)，所述螺旋叶片(2)同轴心套在水平的所述螺旋叶片轴(5)上，且待焊接的螺旋叶片(2)的一端部与所述螺旋叶片轴(5)的壁体通过点焊(4)预连接；所述螺旋叶片(2)包括靠近左侧的第一螺旋面(11.1)和靠近右侧的第二螺旋面(11.2)；所述第一螺旋面(11.1)的根部轮廓形成等待焊接的第一螺旋焊缝(1.1)，所述第二螺旋面(11.2)的根部轮廓形成等待焊接的第二螺旋焊缝(1.2)；

其特征在于：还包括焊接机器人(3)，所述焊接机器人(3)能沿所述螺旋叶片(2)的螺旋方向行走，且焊接机器人(3)能沿螺旋叶片(2)的螺旋方向行走的过程中对第一螺旋焊缝(1.1)或第二螺旋焊缝(1.2)连续焊接。

2.根据权利要求1所述的精密焊接机器人，其特征在于：水平的螺旋叶片轴(5)的左端转动架设在左滚轮托架(6)上，所述螺旋叶片轴(5)的右端转动架设在右滚轮托架(10)上；所述右滚轮托架(10)或左滚轮托架(6)上的滚轮能带动所支撑的螺旋叶片轴(5)沿轴线旋转。

3.根据权利要求2所述的精密焊接机器人，其特征在于：所述焊接机器人(3)包括行走约束单元和行走单元，行走单元安装在行走约束单元上，所述行走单元在行走约束单元的约束下沿沿螺旋叶片(2)的螺旋方向行走。

4.根据权利要求3所述的精密焊接机器人，其特征在于：所述行走约束单元包括水平的摇臂电机(17)所述摇臂电机(17)位于所述螺旋叶片轴(5)的正下方，所述摇臂电机(17)的输出轴(18)的轴线与所述螺旋叶片轴(5)的轴线平行，且所述摇臂电机(17)的长度方向的尺寸小于第一螺旋焊缝(1.1)或第二螺旋焊缝(1.2)的一个螺距；

还包括圆心角为180°的弧形摇臂(20)和圆心角为90°的弧形固定臂(19)，弧形摇臂(20)的弧形半径与弧形固定臂(19)的半径相同；沿螺旋叶片轴(5)的轴线视角下，所述弧形摇臂(20)与弧形固定臂(19)的组合构成一个四分之三圆弧，所述四分之三圆弧的轴线与所述螺旋叶片轴(5)的轴线重合；

所述弧形摇臂(20)的一端固定连接在所述输出轴(18)上，所述摇臂电机(17)能带动所述弧形摇臂(20)沿输出轴(18)旋转，所述弧形固定臂(19)的一端通过固定架(16)与所述摇臂电机(17)的机壳尾部固定连接；所述弧形摇臂(20)的根部、中部和末端分别转动设置有第一抱紧轮(30.1)、第二抱紧轮(30.2)和第三抱紧轮(20.3)；所述弧形固定臂(19)的根部和末端分别转动设置有第四抱紧轮(30.4)和第五抱紧轮(30.5)；

沿螺旋叶片轴(5)的轴线视角下，弧形摇臂(20)与弧形固定臂(19)的组合构成一个四分之三圆弧时，第一抱紧轮(30.1)、第二抱紧轮(30.2)、第三抱紧轮(20.3)、第四抱紧轮(30.4)和第五抱紧轮(30.5)均与所述螺旋叶片轴(5)的外壁滚动配合。

5.根据权利要求4所述的精密焊接机器人，其特征在于：所述行走约束单元还包括螺旋叶片轴(5)下方沿长度方向延伸的直线导轨(8)，所述直线导轨(8)的导槽(14)内滑动设置有滑块(13)，所述滑块(13)能沿所述直线导轨(8)的延伸方向滑动；所述滑块(13)的上端通过竖向的连接柱(12)与所述摇臂电机(17)的机壳固定支撑连接。

6.根据权利要求5所述的精密焊接机器人，其特征在于：所述行走单元包括弧形摇臂(20)远离圆心的一侧固定设置的第一行走支架(28)，所述第一行走支架(28)上固定安装有长度方向与螺旋叶片轴(5)轴线方向平行的第一伸缩器(26)，所述第一伸缩器(26)的两端为一对第一左伸缩杆(33.1)和一对第一右伸缩杆(33.2)，所述第一伸缩器(26)能控制所述第一左伸缩杆(33.1)和第一右伸缩杆(33.2)伸出缩回；一对第一左伸缩杆(33.1)的末端固定安装有第一左滚轮座(34.1)，所述第一左滚轮座(34.1)上转动安装有第一左滚轮(35.1)；一对第一右伸缩杆(33.2)的末端固定安装有第一右滚轮座(34.2)，所述第一右滚轮座(34.2)上转动安装有第一右滚轮(35.2)，所述第一左滚轮(35.1)与所述螺旋叶片(2)的第二螺旋面(11.2)滚动配合；所述第一右滚轮(35.2)与螺旋叶片(2)的第一螺旋面(11.1)滚动配合；所述第一行走支架(28)上还安装有斜向的第一伸缩焊枪支架(22)，所述第一伸缩焊枪支架(22)上安装有可伸缩的第一伸缩焊枪(24)，所述第一伸缩焊枪(24)末端的焊枪喷口指向所述第二螺旋焊缝(1.2)；

所述行走单元还包括弧形固定臂(19)远离圆心的一侧固定设置的第二行走支架(27)，所述第二行走支架(27)上固定安装有长度方向与螺旋叶片轴(5)轴线方向平行的第二伸缩器(25)，所述第二伸缩器(25)的两端为一对第二左伸缩杆(30.1)和一对第二右伸缩杆(30.2)，所述第二伸缩器(25)能控制所述第二左伸缩杆(30.1)和第二右伸缩杆(30.2)伸出缩回；一对第二左伸缩杆(30.1)的末端固定安装有第二左滚轮座(31.1)，所述第二左滚轮座(31.1)上转动安装有第二左滚轮(32.1)；一对第二右伸缩杆(30.2)的末端固定安装有第二右滚轮座(30.2)，所述第二右滚轮座(30.2)上转动安装有第二右滚轮(32.2)，

所述第二左滚轮(32.1)与所述螺旋叶片(2)的第一螺旋面(11.1)滚动配合；所述第二右滚轮(32.2)与螺旋叶片(2)的第二螺旋面(11.2)滚动配合；所述第二行走支架(27)上还安装有斜向的第二伸缩焊枪支架(21)，所述第二伸缩焊枪支架(21)上安装有可伸缩的第二伸缩焊枪(23)，所述第二伸缩焊枪(23)末端的焊枪喷口指向所述第一螺旋焊缝(1.1)。

7.根据权利要求6所述的精密焊接机器人，其特征在于：所述螺旋叶片轴(5)的两端还设置有轴向定位装置，所述轴向定位装置能防止螺旋叶片轴(5)在旋转的过程中发生轴向位移。

8.根据权利要求7所述的精密焊接机器人的螺旋焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：

预连接过程：工装螺旋叶片轴(5)之前，先将待焊接的螺旋叶片(2)套在螺旋叶片轴(5)上，然后人工将待焊接的螺旋叶片(2)的一端部与所述螺旋叶片轴(5)的壁体通过点焊(4)预连接；此时实现待焊接的螺旋叶片(2)与螺旋叶片轴(5)的初步一体化；

螺旋焊接工装准备过程：工装螺旋叶片轴(5)之前控制摇臂电机(17)正向旋转一定的角度，使弧形摇臂(20)沿输出轴(18)的轴线做远离弧形固定臂(19)的张开运动，使弧形摇臂(20)与弧形固定臂(19)之间形成的朝上的开口尺寸(D)逐渐变大，直至弧形摇臂(20)与弧形固定臂(19)之间形成的朝上的开口尺寸(D)增大到大于螺旋叶片轴(5)的直径，从而使螺旋叶片轴(5)在工装时能向下进入弧形摇臂(20)与弧形固定臂(19)的围合范围；

与此同时为了避免工装螺旋叶片轴(5)时焊接机器人(3)的行走单元与螺旋叶片(2)发生运动干涉，在工装螺旋叶片轴(5)之前控制第一左伸缩杆(33.1)、第一右伸缩杆(33.2)、第二左伸缩杆(30.1)、第二右伸缩杆(30.2)、第一伸缩焊枪(24)和第二伸缩焊枪(23)均处于收缩状态；

工装过程：起重设备将已经与螺旋叶片(2)预连接的螺旋叶片轴(5)水平起吊至直线导轨(8)的正上方，然后控制螺旋叶片轴(5)下降，直至螺旋叶片轴(5)的两端分别架设在左滚轮托架(6)和右滚轮托架(10)上，然后轴向定位装置对螺旋叶片轴(5)轴向定位；此时螺旋叶片轴(5)已经向下进入弧形摇臂(20)与弧形固定臂(19)的围合范围，然后控制摇臂电机(17)反向旋转一定的角度，使弧形摇臂(20)沿输出轴(18)的轴线做靠近弧形固定臂(19)的合拢运动，直至弧形摇臂(20)的圆心与螺旋叶片轴(5)的轴线重合，此时沿螺旋叶片轴(5)的轴线视角下，弧形摇臂(20)与弧形固定臂(19)的组合构成一个四分之三圆弧，且所述四分之三圆弧同轴心围合在螺旋叶片轴(5)外侧，并且这时第一抱紧轮(30.1)、第二抱紧轮(30.2)、第三抱紧轮(20.3)、第四抱紧轮(30.4)和第五抱紧轮(30.5)均与所述螺旋叶片轴(5)的外壁滚动配合，从而实现了后续过程中弧形摇臂(20)的圆心和弧形固定臂(19)的圆心始终是与螺旋叶片轴(5)的轴线重合的，进而实现约束了行走单元的螺旋行走半径；然后控制第一左伸缩杆(33.1)、第一右伸缩杆(33.2)、第二左伸缩杆(30.1)、第二右伸缩杆(30.2)、第一伸缩焊枪(24)和第二伸缩焊枪(23)均做逐渐向外伸出的伸长运动，直至第一左滚轮(35.1)与螺旋叶片(2)的第二螺旋面(11.2)滚动配合；第一右滚轮(35.2)与螺旋叶片(2)的第一螺旋面(11.1)滚动配合；第二左滚轮(32.1)与螺旋叶片(2)的第一螺旋面(11.1)滚动配合；第二右滚轮(32.2)与螺旋叶片(2)的第二螺旋面(11.2)滚动配合；第二伸缩焊枪(23)伸长到焊枪喷口接触到所指向的第一螺旋焊缝(1.1)，第一伸缩焊枪(24)伸长到焊枪喷口接触到所指向的第二螺旋焊缝(1.2)；

螺旋焊接过程：右滚轮托架(10)或左滚轮托架(6)上的滚轮带动所支撑的螺旋叶片轴(5)沿轴线旋转，此时被预连接的螺旋叶片(2)会跟着螺旋叶片轴(5)沿轴线旋转，螺旋叶片(2)的旋转会使第一左滚轮(35.1)和第二右滚轮(32.2)在第二螺旋面(11.2)上沿螺旋叶片(2)的螺旋方向滚动，第一右滚轮(35.2)和第二左滚轮(32.1)在第一螺旋面(11.1)上沿螺旋叶片(2)的螺旋方向滚动，从而使焊接机器人(3)整体相对于螺旋叶片(2)做螺旋运动；与此同时焊接机器人(3)在滑块(13)的约束下相对于地面做沿直线导轨(8)长度方向的直线运动；

焊接机器人(3)整体相对于螺旋叶片(2)做螺旋运动会使第一伸缩焊枪(24)的焊枪喷口连续扫过第二螺旋焊缝(1.2)，第二伸缩焊枪(23)的焊枪喷口连续扫过第一螺旋焊缝(1.1)，控制第一伸缩焊枪(24)和第二伸缩焊枪(23)连续喷出焊液，进而实现同时对第一螺旋焊缝(1.1)和第二螺旋焊缝(1.2)的连续焊接。

Images