CN105345085B - 一种风电叶片预埋螺套智能钻孔系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种风电叶片预埋螺套智能钻孔系统，包括送料系统、执行系统、控制智能系统，其特征在于，送料系统包括机械手和码垛机，执行系统包括立式钻床和卧式钻床，控制智能系统包括PLC、以太网模块、工业交换机、工控机和外部互联网设备；卧式钻床、立式钻床、机械手、码垛机都与PLC电连接，PLC与以太网模块电连接；以太网模块与工业交换机电连接；工业交换机分别与工控机、连接外部互联网设备电连接，本发明有益效果本发明第一，提高了产品质量；第二，整个加工过程能够通过工控机监控；第三，提高了生产效率；第四，提高生产安全。
Description
技术领域
本发明属于钻孔加工领域，特别是一种风电叶片预埋螺套智能钻孔系统及其方法。
背景技术
目前风电叶片预埋螺套制造生产过程中，钻孔一般都是按照常规钻孔方法进行生产，其加工特点为：第一，深孔加工时刀杆受孔径的限制，直径小、长度大，造成刚性差，强度低，切削时易产生振动和波纹，影响深孔的直线度和表面粗糙度；第二，深孔加工无法观察刀具切削情况，只能在加工时通过听声音、看切屑、手摸振动与工件温度来判断切削过程是否正常；第三，人工手动操作，装夹繁琐，浪费人力，生产效率低，容易产生不良品；第四，生产过程中人为操作的因素多，在生产钻孔前后极易导致安全问题。
发明内容
为了提高产品质量与生产效率、降低生产成本、降低工人的工作强度和提高安全性能，本发明提供一种风电叶片预埋螺套智能钻孔系统及其方法。
这种风电叶片预埋螺套智能钻孔系统，包括送料系统、执行系统、控制智能系统，其特征在于，送料系统包括机械手和码垛机，执行系统包括立式钻床和卧式钻床，控制智能系统包括PLC、以太网模块、工业交换机、工控机和外部互联网设备；卧式钻床、立式钻床、机械手、码垛机都与PLC电连接，PLC与以太网模块电连接；以太网模块与工业交换机电连接；工业交换机分别与工控机、连接外部互联网设备电连接。
进一步，所述的立式钻床包括刀杆进给伺服电机和刀杆旋转电机，刀杆旋转电机上安装有三相交流变频器，刀杆进给伺服电机、刀杆旋转电机和三相交流变频器与所述PLC电连接。
进一步，所述的卧式钻床包括刀杆进给伺服电机和刀杆旋转电机，刀杆旋转电机上安装有三相交流变频器，刀杆进给伺服电机、刀杆旋转电机和三相交流变频器与所述PLC电连接。
进一步，所述的卧式钻床包括专用夹具，所述专用夹具包括夹具液压站、推进油缸、压紧油缸、上压块、后推杆、镶板和V型夹具，夹具液压站通过油管与推进油缸和压紧油缸连接，压紧油缸与上压块螺纹连接，推进油缸与后推杆螺纹连接，V型夹具槽接在上压块下方的镶板上，镶板安装在机床上，夹具液压站与所述PLC电连接。
进一步，码垛机包括毛坯料架和成品料架，毛坯料架为上料区，成品料架为垛料区；上料区和垛料区之间有上料架和下料架；毛坯料架旁有水平运输台；水平运输台中有安装有动力机构；水平运输台的导向槽中安装有升降台；升降台的导轨上安装有吸料装置支撑架；吸料装置支撑架前端安装有吸料装置，动力机构和吸料装置与所述PLC电连接。
进一步吸料装置为电磁式，吸料装置中安装有弹簧。
进一步机械手包括2个电磁铁夹具。
这种风电叶片预埋螺套智能钻孔方法，其特征在于，操作外部互联网设备通过工业交换机和以太网模块给予PLC信号，PLC给予码垛机信号，码垛机将毛坯料送至上料架，码垛机动作完成并给予PLC信号，PLC控制机械手将坯料上至卧式钻床，PLC控制卧式钻床动作，卧式钻床动作完成后， PLC控制机械手将坯料由卧式钻床下料，然后由立式钻床上料，PLC控制立式钻床动作，立式钻床动作完成后， PLC控制机械手将成品由立式钻床下料后运送至码垛机下料架上，动作完成，PLC控制码垛机将成品运至垛料区堆放，同样以上所有经过PLC的信号都通过工业交换机和以太网模块传输到外部互联网设备和工控机上。
进一步，当卧式钻床和立式钻床同时给PLC上料信号，PCL优先反馈卧式钻床信号到机械手，机械手执行给卧式钻床上料动作；当卧式钻床和立式钻床同时给PLC下料信号时，PCL优先反馈立式钻床信号到机械手，机械手执行给立式钻床下料动作；当卧式钻床给PLC上料信号，同时立式钻床给PLC下料信号时，PCL优先反馈卧式钻床上料信号到机械手，机械手执行给卧式钻床上料动作；当卧式钻床给PLC下料信号，同时立式钻床给PLC上料信号时，PCL优先反馈卧式钻床下料信号到机械手，机械手执行给卧式钻床下料动作；当卧式钻床同时给PLC上料信号和下料信号时，PLC优先将卧式钻床上料信号反馈给机械手，机械手执行给卧式钻床上料动作；当立式钻床同时给PLC上料信号和下料信号时，PLC优先将立式钻床下料信号反馈给机械手，机械手执行给卧立式钻床下料动作；机械手在动作时，维持现有动作直到动作结束。
在使用时，通过PLC控制码垛机，在上料区，吸料装置支撑架下降，吸料装置通电产生磁力吸取工件，吸料装置支撑架上升，升降台在水平运输台上水平运动至上料架旁，吸料装置断电磁力消失放下工件至上料架上，通过PLC控制机械手从上料架上将毛坯料抓取下来，放入到卧式钻床中，PLC控制卧式钻床进行第一道工序加工，加工完后，PLC控制机械手将半成品工件取出，然后放入到立式钻床中，PLC控制进行第二道工序加工，加工完后，PLC控制机械手将成品工件取出，移动到码垛机的下料架上方，PLC控制码垛机，升降台在水平运输台上水平运动至下料架旁，吸料装置通电产生磁力吸取机械手放下的成品工件，升降台在水平运输台上水平运动至垛料区，吸料装置支撑架下降，吸料装置断电将成品工件放下，进行垛堆。
专用夹具在使用时，机械手将毛坯料放置在V型夹具上，PLC控制液压站使推进油缸推动后推杆至所需位置，此时PLC控制液压站推动夹紧油缸使上压块压紧毛坯件，加工完成后，PLC控制液压站拉动夹紧油缸使上压块松开，之后PLC控制液压站使推进油缸后退拉动后推杆至初始位置。
本发明有益效果本发明第一，提高了产品质量；第二，整个加工过程能够通过工控机监控；第三，提高了生产效率；第四，提高生产安全。
附图说明
图1. 风电叶片预埋螺套智能钻孔系统布局示意图
图2.卧式钻床结构示意图
图3.V型夹具和镶板左视图
图4.立式钻床结构示意图
图5.机械手结构示意图
图6. 码垛机结构示意图
图7.吸料装置结构示意图
图8.风电叶片预埋螺套智能钻孔方法流程图
图9.信号干涉时风电叶片预埋螺套智能钻孔系统决策流程图一
图10.信号干涉时风电叶片预埋螺套智能钻孔系统决策流程图二
图11.信号干涉时风电叶片预埋螺套智能钻孔系统决策流程图三
图12.信号干涉时风电叶片预埋螺套智能钻孔系统决策流程图四
在图2和图3中： 13、三相交流变频器，14、刀杆旋转电机，15、刀杆进给伺服电机，19、液压站，20、推进油缸，21、压紧油缸，22、上压块，23、V型夹具，24、镶板，25、后推杆；
在图4中：16、三相交流变频器，17、刀杆进给伺服电机，18、刀杆旋转电机，
在图5中：26、电磁铁夹具；
在图6中和图7中：1、毛坯料架，2、上料区，3、垛料区，4、上料架，5、下料架，6、水平运输台，7、动力机构，8、升降台，9、吸料装置支撑架，10、吸料装置，11、成品料架；
在图7中：12、弹簧。
具体实施方式
在图1中，这种风电叶片预埋螺套智能钻孔系统，包括送料系统、执行系统、控制智能系统，其特征在于，送料系统包括机械手和码垛机，执行系统包括立式钻床和卧式钻床，控制智能系统包括PLC、以太网模块、工业交换机、工控机和外部互联网设备；卧式钻床和立式钻床布置在机械手运动范围内，卧式钻床、立式钻床、机械手、码垛机都与PLC电连接，PLC与以太网模块电连接；以太网模块与工业交换机电连接；工业交换机分别与工控机、外部互联网设备电连接。
在图4中，进一步，所述的立式钻床包括刀杆进给伺服电机17和刀杆旋转电机18，刀杆旋转电机18上安装有三相交流变频器16，刀杆进给伺服电机17、刀杆旋转电机18和三相交流变频器16与所述PLC电连接。
在图2中，进一步，所述的卧式钻床包括刀杆进给伺服电机15和刀杆旋转电机14，刀杆旋转电机14上安装有三相交流变频器13，刀杆进给伺服电机15、刀杆旋转电机14和三相交流变频器13与所述PLC电连接。
在图2和图3中，进一步，所述的卧式钻床包括专用夹具，所述专用夹具包括液压站19、推进油缸20、压紧油缸21、上压块22、镶板24、后推杆25和V型夹具23，夹具液压站19通过油管与推进油缸20和压紧油缸21连接，压紧油缸21与上压块22螺纹连接，推进油缸20与后推杆25螺纹连接，V型夹具23槽接在上压块22下方的镶板24上，镶板24安装在机床上，夹具液压站19与所述PLC电连接。
在图6和图7中，进一步，码垛机包括毛坯料架1和成品料架11，毛坯料架1为上料区2，成品料架11为垛料区3；上料区2和垛料区3之间有上料架4和下料架5；毛坯料架1旁有水平运输台6；水平运输台6中有安装有动力机构7；水平运输台6的导向槽中安装有升降台8；升降台8的导轨上安装有吸料装置支撑架9；吸料装置支撑架9前端安装有吸料装置10，动力机构7和吸料装置10与所述PLC电连接。
在图7中，进一步吸料装置10为电磁式，吸料装置10中安装有弹簧12，在吸取工件时起缓冲作用。
在图5中，进一步机械手包括2个电磁铁夹具26。
在图8中，这种风电叶片预埋螺套智能钻孔方法，其特征在于，操作外部互联网设备通过工业交换机和以太网模块给予PLC信号，PLC给予码垛机信号，码垛机将毛坯料送至上料架，码垛机动作完成，PLC控制机械手将坯料上至卧式钻床，PLC控制卧式钻床动作，卧式钻床动作完成后， PLC控制机械手将坯料由卧式钻床下料，然后由立式钻床上料，PLC控制立式钻床动作，立式钻床动作完成后， PLC控制机械手将成品由立式钻床下料后运送至码垛机下料架上，动作完成，PLC控制码垛机将成品运至垛料区堆放，同样以上所有经过PLC的信号都通过工业交换机和以太网模块传输到外部互联网设备和工控机上。
在图9至图12中，进一步，当卧式钻床和立式钻床同时给PLC上料信号，PCL优先反馈卧式钻床信号到机械手，机械手空闲时执行给卧式钻床上料动作；当卧式钻床和立式钻床同时给PLC下料信号时，PCL优先反馈立式钻床信号到机械手，机械手空闲时执行给立式钻床下料动作；当卧式钻床给PLC上料信号，同时立式钻床给PLC下料信号时，PCL优先反馈卧式钻床上料信号到机械手，机械手空闲时执行给卧式钻床上料动作；当卧式钻床给PLC下料信号，同时立式钻床给PLC上料信号时，PCL优先反馈卧式钻床下料信号到机械手，机械手空闲时执行给卧式钻床下料动作；当卧式钻床同时给PLC上料信号和下料信号时，PLC优先将卧式钻床上料信号反馈给机械手，机械手空闲时执行给卧式钻床上料动作；当立式钻床同时给PLC上料信号和下料信号时，PLC优先将立式钻床下料信号反馈给机械手，机械手空闲时执行给卧立式钻床下料动作；机械手在动作时，维持现有动作直到动作结束。
本发明与国内传统加工方法技术指标对比如下表1.项目指标对照表：
表1.项目指标对照表
| 本发明 | 传统加工 | 本发明分析说明 | |
| 工人 | 1 | 2 | 全自动只需1人进行现场监控与应急处理 |
| 劳动强度 | 小 | 大 | 全自动上下料和装夹，劳动强度小 |
| 单件产品工时 | 330s | 660s | 全自动上、下料和装夹，生产效率高 |
| 孔直线度 | ≤0.05mm | ≤0.1mm | 全自动装夹和伺服电机控制钻孔过程，提高钻孔直线度 |
| 钻孔中心位置精度 | ≤0.05mm | ≤0.1mm | 全自动采用伺服电机控制钻孔过程，和专用夹具配合，控制钻孔中心 |
| 钻孔深度精度 | ≤0.02mm | ≤0.05mm | 全自动采用伺服电机和PLC控制，准确控制深度误差 |
| 孔径精度 | ≤0.02mm | ≤0.039mm | 全自动采用伺服电机和PLC控制，控制进给速度 |
| 孔内粗糙度 | Ra1.6 | Ra3.2 | 全自动采用伺服电机和PLC控制，控制匀速进给量 |
| 偏孔、斜孔率 | 0.2％ | 1％ | 全自动采用专用夹具，初始定位精度高；伺服电机控制进给量，确保孔中心偏移量小。 |
Claims (6)
1.一种风电叶片预埋螺套智能钻孔系统，包括送料系统、执行系统、控制智能系统，控制智能系统包括PLC、以太网模块、工业交换机、工控机和外部互联网设备；PLC与以太网模块电连接；以太网模块与工业交换机电连接；工业交换机分别与工控机、外部互联网设备电连接，送料系统包括机械手和码垛机，执行系统包括立式钻床和卧式钻床，卧式钻床、立式钻床、机械手、码垛机都与PLC电连接，其特征在于，码垛机包括毛坯料架和成品料架，毛坯料架为上料区，成品料架为垛料区；上料区和垛料区之间有上料架和下料架；毛坯料架旁有水平运输台；水平运输台中安装有动力机构；水平运输台的导向槽中安装有升降台；升降台的导轨上安装有吸料装置支撑架；吸料装置支撑架前端安装有吸料装置，动力机构和吸料装置与所述PLC电连接。
2.根据权利要求1所述的所述的一种风电叶片预埋螺套智能钻孔系统，其特征在于，立式钻床包括刀杆进给伺服电机和刀杆旋转电机，刀杆旋转电机上安装有三相交流变频器，刀杆进给伺服电机、刀杆旋转电机和三相交流变频器与所述PLC电连接。
3.根据权利要求1所述的所述的一种风电叶片预埋螺套智能钻孔系统，其特征在于，所述的卧式钻床包括刀杆进给伺服电机和刀杆旋转电机，刀杆旋转电机上安装有三相交流变频器，刀杆进给伺服电机、刀杆旋转电机和三相交流变频器与所述PLC电连接。
4.根据权利要求1或3所述的所述的一种风电叶片预埋螺套智能钻孔系统，其特征在于，所述的卧式钻床包括专用夹具，所述专用夹具包括夹具液压站、推进油缸、压紧油缸、上压块、后推杆、镶板和V型夹具，夹具液压站通过油管与推进油缸和压紧油缸连接，压紧油缸与上压块螺纹连接，推进油缸与后推杆螺纹连接，V型夹具槽接在上压块下方的镶板上，镶板安装在机床上，夹具液压站与所述PLC电连接。
5.根据权利要求1所述的所述的一种风电叶片预埋螺套智能钻孔系统，其特征在于，吸料装置为电磁式，吸料装置中安装有弹簧。
6.根据权利要求1所述的所述的一种风电叶片预埋螺套智能钻孔系统，其特征在于，机械手包括2个电磁铁夹具。
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Denomination of invention: Intelligent wind power blade embedded thread sleeve drilling system and method Effective date of registration: 20200702 Granted publication date: 20180427 Pledgee: Changde branch of Industrial Bank Co., Ltd Pledgor: FINEWORK (HUNAN) NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020980003723 |
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Date of cancellation: 20200915 Granted publication date: 20180427 Pledgee: Changde branch of Industrial Bank Co., Ltd Pledgor: FINEWORK (HUNAN) NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020980003723 |