CN103624296A - 一种大型玻璃纤维风电叶片端部钻孔系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玻璃纤维风电叶片端部打孔装置，其特征在于：包括基座、活动柱、轴向驱动机构、旋转臂、旋转分度机构、侧面钻孔机构、端面钻孔机构、径向驱动机构和控制系统；轴向驱动机构用于驱动活动柱在基座上沿风电叶片轴向移动，旋转臂垂直设置在活动柱的前端，旋转臂由旋转分度机构驱动旋转臂转动；侧面钻孔机构和端面钻孔机构安装在旋转臂上并由径向驱动机构用于同步驱动在旋转臂上移动，活动柱上设置制动器。本发明的优点在于：能够在一台设备上对风电叶片进行侧面和端面钻孔，无需划线定位，钻孔角度精确，大大提高了钻孔效率和质量；确保顺利组装，提高生产效率高。钻孔前能够利用制动器。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻孔装置，特别涉及一种大型玻璃纤维风电叶片端部钻孔系统。
背景技术
随着煤、石油、天然气等传统化石能源耗尽时间表的日益临近，风能的开发和利用越来越得到人们的重视，已成为能源领域最具商业推广前景的项目之一，目前在国内外发展迅速。中国2005年冬到2006年春的用电缺口达到了1500万kW，电力增长仍有极大的潜力。而与之对应的现阶段我国的电力构成中，风力发电仅占1%左右，风力的开发和利用仍有很大的空间，几乎每个省份都有在建或拟建的风电项目。
复合材料在风力发电中的应用主要是转子叶片、机舱罩和整流罩的制造。相对而言，机舱罩和整流罩的技术门槛较低，生产开发的难度不大。而风力发电机转子叶片则是风力发电机组的关键部件之一，其设计、材料和工艺决定风力发电装置的性能和功率。玻璃纤维风电叶片具有轻质、刚度好，且缺口敏感性低，内阻尼大，抗震性能好，疲劳强度高的优点；同时，玻璃纤维风电叶片耐候性好，风力机安装在户外，适用于受到酸、碱、水汽等各种影响的环境，且维护方便，因此玻璃纤维风电叶片在风里发电机组中具有很好的发展前景。
玻璃纤维风电叶片在组装时，其与转子通过螺栓连接固定，因此需要在叶片的端部钻连接孔，传统的方式采用人工进行划线定位打孔，其缺点是：操作人员劳动强度大，且孔之间的间距无法准确保证，需要在组装时进行重新修正、填补，大大降低了工作效率，也影响了产品质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大型玻璃纤维风电叶片端部钻孔系统，能够精确的对风电叶片端部打孔，确保顺利组装，提高生产效率高，且可在钻孔时锁住旋转臂提高风电叶片钻孔精度。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种大型玻璃纤维风电叶片端部钻孔系统，其创新点在于：包括基座、活动柱、轴向驱动机构、旋转臂、转轴体、旋转分度机构、侧面钻孔机构、端面钻孔机构、径向驱动机构和控制系统；基座为一矩形框架体，基座的上端具有一对活动柱安装座，基座上方设置有水平方向的活动柱，活动柱通过直线导轨组件A与活动柱安装座连接；具体的：直线导轨组件A的一对直线导轨固定在活动柱的下端面，并沿活动柱长轴方向延伸，数组与直线导轨滑动配合的滑块安装在活动柱安装座上；轴向驱动机构，用于驱动活动柱在基座上沿风电叶片轴向移动，包括丝杆A、活动柱连接座A、驱动电机A和减速器A，丝杆A水平设置在活动柱与基座之间，两直线导轨之间的活动柱下端面固定有与丝杆A螺纹配合的活动柱连接座A，驱动电机A和减速器A通过驱动支架A安装在基座的后端面，减速器A的输出轴通过皮带传动与丝杆A连接实现扭矩传递；丝杆A的一端设置旋转编码器A；转轴体通过轴承组件同轴设置在活动柱内，转轴体的前端伸出活动柱后与旋转臂中部连接，旋转臂的长轴与活动柱长轴垂直设置；转轴提的后端伸出活动柱后与制动盘连接；活动柱的末端安装有制动器，包括制动支架、钳体、导柱、导套、左摩擦片、右摩擦片、驱动器、供气管和电磁阀，制动支架安装在活动柱上，制动支架上设置有一个C形钳体，钳体和制动支架之间通过沿活动柱轴线设置的导柱、导套连接，钳体内置左、右摩擦片，左摩擦片与钳体的左内壁连接固定，钳体的右侧法兰连接一个与右摩擦片连接的驱动器，该驱动器具有一个气室，气室内置可沿活动柱轴线方向移动的活塞，活塞的端部与右摩擦片连接固定；气室的供气管上设置有电磁阀，该电磁阀接入控制系统；旋转分度机构，用于驱动旋转臂以转轴体为中心进行转动；其包括大齿轮、小齿轮、驱动电机C、减速器C、角度检测齿轮和旋转编码器C；大齿轮安装在旋转臂的中心，驱动电机C和减速器C安装在活动柱的上端面，减速器C的输出轴上安装与大齿轮啮合的小齿轮，角度检测轴通过轴承和轴承座组件安装在基座的侧面，角度检测轴上安装旋转编码器C以及与大齿轮啮合的角度检测齿轮；侧面钻孔机构，包括侧面钻孔安装座以及安装在侧面钻孔安装座上的侧面钻孔驱动电机、侧面钻孔机，侧面钻孔机由侧面钻孔驱动电机驱动转动，侧面钻孔机的钻头沿旋转臂长轴方向设置；端面钻孔机构，包括端面钻孔安装座以及安装在端面钻孔安装座上的端面钻孔驱动电机、端面钻孔机，端面钻孔机有端面钻孔驱动电机驱动转动，端面钻孔机的钻头沿活动柱长轴方向设置；上述侧面钻孔机构和端面钻孔机构通过直线导轨组件B安装在旋转臂上，且分别位于旋转臂转轴体的两侧；直线导轨组件B的一对直线导轨安装在旋转臂的侧面，并沿旋转臂长轴方向延伸，直线导轨组件B的滑块组分别与侧面钻孔机构的侧面钻孔安装座以及端面钻孔机构的端面钻孔安装座连接固定；径向驱动机构，用于同步驱动侧面钻孔机构、端面钻孔机构在旋转臂上沿旋转臂长轴方向移动；其包括丝杆B、侧面钻孔机构连接座B、端面钻孔机构连接座B、驱动电机B和减速器B，丝杆B水平设置在旋转臂内并沿旋转臂长轴方向延伸；丝杆B上螺纹连接侧面钻孔机构连接座B、端面钻孔机构连接座B，该侧面钻孔机构连接座B、端面钻孔机构连接座B分别与侧面钻孔安装座、端面钻孔安装座连接固定；驱动电机B和减速器B通过驱动支架B安装在旋转臂的端部，减速器B的输出轴与丝杆B连接实现扭矩传递；丝杆B的一端设置旋转编码器B；控制系统，旋转编码器A、旋转编码器B、旋转编码器C的输出信号均接入控制系统，控制系统根据各旋转编码器的信号控制驱动电机A、驱动电机C、驱动电机B以及侧面钻孔驱动电机、端面钻孔驱动电机的启闭以及供气管电磁阀的通断。
本发明的优点在于：通过旋转臂的转动在风电叶片的端面和侧面均匀移动一定角度，进而由轴向驱动机构、径向驱动机构配合侧面钻孔机构、端面钻孔机构进行钻孔；进而实现在一台设备上对风电叶片进行侧面和端面钻孔，无需划线定位，大大提高了钻孔效率和质量；确保顺利组装，提高生产效率高。同时，旋转臂旋转带动侧面钻孔机构或端面钻孔机构移动至相应位置时，通过驱动器驱动活塞动作使得摩擦片夹紧制动盘，进而固定住旋转臂，确保侧面钻孔机构或端面钻孔机构钻孔时旋转臂不会转动，确保钻孔精度，提高产品质量。
附图说明
图1为本发明大型玻璃纤维风电叶片端部钻孔系统结构示意图。
图2为图1中局部放大图。
具体实施方式
实施例
请参阅图1，本发明揭示了一种大型玻璃纤维风电叶片端部钻孔系统，
包括基座1、活动柱2、轴向驱动机构3、旋转臂4、转轴体9、旋转分度机构5、侧面钻孔机构6、端面钻孔机构7、径向驱动机构8和控制系统。
基座1为一矩形框架体，基座1的上端具有一对活动柱安装座11，基座1上方设置有水平方向的活动柱2，活动柱2通过直线导轨组件A9与活动柱安装座11连接；具体的：直线导轨组件A9的一对直线导轨固定在活动柱2的下端面，并沿活动柱2长轴方向延伸，数组与直线导轨滑动配合的滑块安装在活动柱安装座11上。
轴向驱动机构3，用于驱动活动柱2在基座1上沿风电叶片轴向移动，包括丝杆A31、活动柱连接座A32、驱动电机A33和减速器A34，丝杆A31水平设置在活动柱2与基座1之间，两直线导轨之间的活动柱下端面固定有与丝杆A31螺纹配合的活动柱连接座A32，驱动电机A33和减速器A34通过驱动支架A35安装在基座1的后端面，减速器A34的输出轴通过皮带传动与丝杆A31连接实现扭矩传递；丝杆A31的一端设置旋转编码器A。
旋转臂4设置在活动柱2的前端，旋转臂4的长轴与活动柱2长轴垂直设置，旋转臂4的中部具有一个转轴体41，该转轴体41通过轴承组件水平安装在活动柱2内；
转轴体9通过轴承组件同轴设置在活动柱2内，转轴体9的前端伸出活动柱9后与旋转臂4中部连接，旋转臂4的长轴与活动柱2长轴垂直设置；转轴体9的后端伸出活动柱2后与制动盘10连接。
活动柱2的末端安装有制动器11，包括制动支架111、钳体112、导柱113、导套114、左摩擦片115、右摩擦片116、驱动器117、供气管119和电磁阀，气室的供气管上设置有电磁阀，该电磁阀接入控制系统；活动柱2的末端安装有制动支架111，制动支架111上设置有一个C形钳体112，钳体112和制动支架111之间通过沿活动柱2轴线设置的导柱113、导套114连接，钳体12内置左摩擦片115、右摩擦片116，左摩擦片115与钳体112的左内壁连接固定，钳体112的右侧法兰连接一个与右摩擦片116连接的驱动器117，该驱动器具有一个气室，气室内置可沿活动柱轴线方向移动的活塞118，活塞118的端部与右摩擦片116连接固定。气室的供气管上设置有电磁阀，该电磁阀接入控制系统。
旋转分度机构5，用于驱动旋转臂4以转轴体41为中心进行转动；其包括大齿轮51、小齿轮52、驱动电机C53、减速器C54、角度检测齿轮55和旋转编码器C；大齿轮51安装在旋转臂4的中心，驱动电机C53和减速器C54安装在活动柱2的上端面，减速器C54的输出轴上安装与大齿轮51啮合的小齿轮52，角度检测轴通过轴承和轴承座组件安装在基座1的侧面，角度检测轴上安装旋转编码器C以及与大齿轮51啮合的角度检测齿轮55。
侧面钻孔机构6，包括侧面钻孔安装座61以及安装在侧面钻孔安装座61上的侧面钻孔驱动电机62、侧面钻孔机63，侧面钻孔机63由侧面钻孔驱动电机驱动转动，侧面钻孔机63的钻头沿旋转臂4长轴方向设置。
端面钻孔机构7，包括端面钻孔安装座71以及安装在端面钻孔安装座71上的端面钻孔驱动电机72、端面钻孔机73，端面钻孔机73有端面钻孔驱动电机72驱动转动，端面钻孔机73的钻头沿活动柱2长轴方向设置；
上述侧面钻孔机构6和端面钻孔机构7通过直线导轨组件B10安装在旋转臂4上，且分别位于旋转臂转轴体41的两侧；直线导轨组件B10的一对直线导轨安装在旋转臂4的侧面，并沿旋转臂4长轴方向延伸，直线导轨组件B10的滑块组分别与侧面钻孔机构6的侧面钻孔安装座61以及端面钻孔机构的端面钻孔安装座71连接固定；
径向驱动机构8，用于同步驱动侧面钻孔机构6、端面钻孔机构7在旋转臂4上沿旋转臂4长轴方向移动；其包括丝杆B81、侧面钻孔机构连接座B82、端面钻孔机构连接座B83、驱动电机B84和减速器B85，丝杆B81水平设置在旋转臂4内并沿旋转臂4长轴方向延伸；丝杆B81上螺纹连接侧面钻孔机构连接座B82、端面钻孔机构连接座B83，该侧面钻孔机构连接座B82、端面钻孔机构连接座B83分别与侧面钻孔安装座61、端面钻孔安装座71连接固定；驱动电机B84和减速器B85通过驱动支架B86安装在旋转臂4的端部，减速器B85的输出轴与丝杆B81连接实现扭矩传递；丝杆B81的一端设置旋转编码器B。
控制系统，旋转编码器A、旋转编码器B、旋转编码器C的输出信号均接入控制系统，控制系统根据各旋转编码器的信号控制驱动电机A33、驱动电机C53、驱动电机B84以及侧面钻孔驱动电机62、端面钻孔驱动电机72的启闭。
工作原理：
钻孔前，大型风电叶片通过工装水平置于旋转臂前端，风电叶片钻孔包括端部打孔和侧面打孔。端部打孔前，控制系统根据旋转编码器B的输出信号通过径向驱动机构的驱动电机和减速器驱动丝杆B，使得端部钻孔机位于风电叶片端面需钻孔位置的正前方；然后进行定位，控制系统控制制动器的电磁阀动作，驱动器的活塞向左侧移动，使得右摩擦片抵住制动盘，同时，钳体向右侧移动，使得左、右摩擦片夹住制动盘；打孔时，控制系统根据旋转编码器A的输出信号控制轴向驱动机构的驱动电机和减速器，驱动丝杆A，带动活动柱在导轨上沿风电叶片轴向移动，从而实现端部钻孔机的钻孔动作，每打完一个孔，制动器取消制动动作；控制系统通过轴向驱动机构驱动丝杆A沿风电叶片径向向上移动，端面钻孔机回复原位，旋转分度机构驱动旋转臂以转轴体为中心进行转动，旋转分度机构驱动旋转臂以转轴体为中心进行转动，角度检测轴控制旋转角度，然后进行下一个打孔动作；
侧面打孔前，控制系统根据旋转编码器A的输出信号控制轴向驱动机构的驱动电机和减速器，驱动丝杆A，使得侧部钻孔机位于风电叶片端面需钻孔位置的正上方；然后进行定位，由控制系统控制制动器的电磁阀动作，使得左、右摩擦片夹紧制动盘；打孔时，控制系统根据旋转编码器B的输出信号控制径向驱动机构的驱动电机和减速器，驱动丝杆B，带动侧面钻孔机沿风电叶片径向向下移动，从而实现侧面钻孔机的钻孔动作，每打完一个孔，制动器取消制动动作；控制系统通过径向驱动机构驱动丝杆B沿风电叶片径向向上移动，侧面钻孔机回复原位，旋转分度机构驱动旋转臂以转轴体为中心进行转动，角度检测轴控制旋转角度，然后进行下一个打孔动作。
Claims (1)
1.一种大型玻璃纤维风电叶片端部钻孔系统，其特征在于：包括基座、活动柱、轴向驱动机构、旋转臂、转轴体、旋转分度机构、侧面钻孔机构、端面钻孔机构、径向驱动机构和控制系统；
基座为一矩形框架体，基座的上端具有一对活动柱安装座，基座上方设置有水平方向的活动柱，活动柱通过直线导轨组件A与活动柱安装座连接；具体的：直线导轨组件A的一对直线导轨固定在活动柱的下端面，并沿活动柱长轴方向延伸，数组与直线导轨滑动配合的滑块安装在活动柱安装座上；
轴向驱动机构，用于驱动活动柱在基座上沿风电叶片轴向移动，包括丝杆A、活动柱连接座A、驱动电机A和减速器A，丝杆A水平设置在活动柱与基座之间，两直线导轨之间的活动柱下端面固定有与丝杆A螺纹配合的活动柱连接座A，驱动电机A和减速器A通过驱动支架A安装在基座的后端面，减速器A的输出轴通过皮带传动与丝杆A连接实现扭矩传递；丝杆A的一端设置旋转编码器A；
转轴体通过轴承组件同轴设置在活动柱内，转轴体的前端伸出活动柱后与旋转臂中部连接，旋转臂的长轴与活动柱长轴垂直设置；转轴提的后端伸出活动柱后与制动盘连接；
活动柱的末端安装有制动器，包括制动支架、钳体、导柱、导套、左摩擦片、右摩擦片、驱动器、供气管和电磁阀，制动支架安装在活动柱上，制动支架上设置有一个C形钳体，钳体和制动支架之间通过沿活动柱轴线设置的导柱、导套连接，钳体内置左、右摩擦片，左摩擦片与钳体的左内壁连接固定，钳体的右侧法兰连接一个与右摩擦片连接的驱动器，该驱动器具有一个气室，气室内置可沿活动柱轴线方向移动的活塞，活塞的端部与右摩擦片连接固定；气室的供气管上设置有电磁阀，该电磁阀接入控制系统；
旋转分度机构，用于驱动旋转臂以转轴体为中心进行转动；其包括大齿轮、小齿轮、驱动电机C、减速器C、角度检测齿轮和旋转编码器C；大齿轮安装在旋转臂的中心，驱动电机C和减速器C安装在活动柱的上端面，减速器C的输出轴上安装与大齿轮啮合的小齿轮，角度检测轴通过轴承和轴承座组件安装在基座的侧面，角度检测轴上安装旋转编码器C以及与大齿轮啮合的角度检测齿轮；
侧面钻孔机构，包括侧面钻孔安装座以及安装在侧面钻孔安装座上的侧面钻孔驱动电机、侧面钻孔机，侧面钻孔机由侧面钻孔驱动电机驱动转动，侧面钻孔机的钻头沿旋转臂长轴方向设置；
端面钻孔机构，包括端面钻孔安装座以及安装在端面钻孔安装座上的端面钻孔驱动电机、端面钻孔机，端面钻孔机有端面钻孔驱动电机驱动转动，端面钻孔机的钻头沿活动柱长轴方向设置；
上述侧面钻孔机构和端面钻孔机构通过直线导轨组件B安装在旋转臂上，且分别位于旋转臂转轴体的两侧；直线导轨组件B的一对直线导轨安装在旋转臂的侧面，并沿旋转臂长轴方向延伸，直线导轨组件B的滑块组分别与侧面钻孔机构的侧面钻孔安装座以及端面钻孔机构的端面钻孔安装座连接固定；
径向驱动机构，用于同步驱动侧面钻孔机构、端面钻孔机构在旋转臂上沿旋转臂长轴方向移动；其包括丝杆B、侧面钻孔机构连接座B、端面钻孔机构连接座B、驱动电机B和减速器B，丝杆B水平设置在旋转臂内并沿旋转臂长轴方向延伸；丝杆B上螺纹连接侧面钻孔机构连接座B、端面钻孔机构连接座B，该侧面钻孔机构连接座B、端面钻孔机构连接座B分别与侧面钻孔安装座、端面钻孔安装座连接固定；驱动电机B和减速器B通过驱动支架B安装在旋转臂的端部，减速器B的输出轴与丝杆B连接实现扭矩传递；丝杆B的一端设置旋转编码器B；
控制系统，旋转编码器A、旋转编码器B、旋转编码器C的输出信号均接入控制系统，控制系统根据各旋转编码器的信号控制驱动电机A、驱动电机C、驱动电机B以及侧面钻孔驱动电机、端面钻孔驱动电机的启闭以及供气管电磁阀的通断。
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