CN106426185A - 风电轮毂螺栓机器人自动把紧系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种新的理念与结构，将六轴机器人、视觉系统、光电系统、液压、气动、伺服控制、自动化控制、网络互连等先进技术相结合，形成一种风电轮毂螺栓机器人自动把紧系统：包括柔性浮动夹具1，六轴机器人2，机器人底座3，伺服转台5，工件定位胎具6，控制系统，智能液压泵站10以及安全护栏22。具有以下优点：1、代替人工，生产效率高，生产安全。2、装配质量可控，数据自动记录，质量文件自动生成。3、远程监控与设备调试，控制系统配备网络互连功能，管理人员，技术人员及系统设备调试人员不需在现场监控与调试。

Description

风电轮毂螺栓机器人自动把紧系统
技术领域
本发明涉及自动化装配领域，是一种用于风电设备装配过程中风电轮毂螺栓机器人自动把紧系统。
背景技术
随着大型风力发电行业发展迅速，产品规格越来越多，1.5M，2.0MW，2.5MW，3.0MW，5MW，6MW大型风机层出不穷，生产批量大，生产任务重，装配人员技术能力、体能等各方面都面临严峻考验。
尤其在风电设备大螺栓，大螺母装配工序，现有装配工具对装配工人体力要求特别高。目前，大型风电设备，如轮毂、下机架等安装轴承时，大螺栓，大螺母的装配把紧是通过人工使用液压扳手或液压拉伸器进行操作，完成拧紧螺栓工序需进行三遍重复性工作，且危险性极高。一台风电轮毂螺栓打力矩需要4个人一天时间，超高压、大扭矩力矩扳手对操作人员安全威胁特别大，所以急需将工作繁琐、人工能耗高、产品质量不可控、生产效率低、安全系数低等问题解决。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种新的理念与结构，将六轴机器人、视觉系统、光电系统、液压、气动、伺服控制、自动化控制、网络互连等先进技术相结合，形成一种风电轮毂螺栓机器人自动把紧系统：
包括柔性浮动夹具1，六轴机器人2，机器人底座3，伺服转台5，工件定位胎具6，控制系统，智能液压泵站10以及安全护栏22；
所述柔性浮动夹具1，包括走线管路11、走线管路支架12、夹具连接法兰13、夹具体14、激光测距仪支架15、浮动导向杆16、激光测距仪17、液压扳手18、工业相机19、扳手复位气缸支架20、扳手复位气缸21；夹具体14通过夹具连接法兰13和六轴机器人2固定连接，连接线路通过走线管路11连接；激光测距仪17测量柔性浮动夹具1和待把合件的距离，传输给六轴机器人2，用于调整和确定柔性浮动夹具1的距离位置；工业相机19测量柔性浮动夹具1与待把合件的平面位置，传输给机器人2，用于调整和确定柔性浮动夹具1的平面位置；液压扳手18是柔性浮动夹具1的直接工作部件，可沿浮动导向杆16伸缩运动；
所述六轴机器人2，为六轴关节机器人，用于安装柔性浮动夹具1，协调工件与夹具之间的位置，把柔性浮动夹具1送到设定好的工作位置；
所述伺服转台5，主要包括转台支架、回转支承、胎具安装回转台面、伺服电机及驱动器、回转台锁紧机构、回转台对位检测机构、回转台回零机构等部件，用于安装风电轮毂7的定位胎具，按照加工要求进行分度、锁紧；
所述的轮毂7是风电的关键部件之一，是本系统的待处理工件；
所述工件定位胎具6，主要包括胎具体、定位机构、工件锁紧机构、到位检测机构等部件，用于风电轮毂7在伺服转台上的定位、夹紧；
所述控制系统，包括总控制系统9、机器人控制系统8、触摸屏操作界面，用于控制各部组协调运转，完成工艺要求指令，检测设备各项参数，具有数据记录，远程监控与调试，网络互连等功能；
所述安全护栏22，包括安全围栏，安全光栅，围栏门安全开关；设备周边被安全围栏所围，断开人员与设备间的直接接触；在人工上料工位布由围栏门及安全门锁，人工上料操作时，围栏门打开，机器人与伺服转台停止一切动作，保护操作者与工件安全。
所述的液压扳手18也可以由液压拉伸器代替。
本发明优点：
1、代替人工，生产效率高，生产安全。
2、装配质量可控，数据自动记录，质量文件自动生成。
3、远程监控与设备调试，控制系统配备网络互连功能，管理人员，技术人员及系统设备调试人员不需在现场监控与调试。
附图说明
图1是本发明系统构成的三视效果图。
图2是本发明系统侧视图。
图3是本发明系统俯视图。
图4是本发明柔性浮动夹具装配示意图。
具体实施方式
实施方案一：
包括柔性浮动夹具1，六轴机器人2，机器人底座3，伺服转台5，工件定位胎具6，控制系统，智能液压泵站10以及安全护栏22；
所述柔性浮动夹具1，包括走线管路11、走线管路支架12、夹具连接法兰13、夹具体14、激光测距仪支架15、浮动导向杆16、激光测距仪17、液压扳手18、工业相机19、扳手复位气缸支架20、扳手复位气缸21；夹具体14通过夹具连接法兰13和六轴机器人2固定连接，连接线路通过走线管路11连接；激光测距仪17测量柔性浮动夹具1和待把合件的距离，传输给六轴机器人2，用于调整和确定柔性浮动夹具1的距离位置；工业相机19测量柔性浮动夹具1与待把合件的平面位置，传输给机器人2，用于调整和确定柔性浮动夹具1的平面位置；液压扳手18是柔性浮动夹具1的直接工作部件，可沿浮动导向杆16伸缩运动；
所述六轴机器人2，为六轴关节机器人，用于安装柔性浮动夹具1，协调工件与夹具之间的位置，把柔性浮动夹具1送到设定好的工作位置；
所述伺服转台5，主要包括转台支架、回转支承、胎具安装回转台面、伺服电机及驱动器、回转台锁紧机构、回转台对位检测机构、回转台回零机构等部件，用于安装风电轮毂7的定位胎具，按照加工要求进行分度、锁紧；
所述的轮毂7是风电的关键部件之一，是本系统的待处理工件；
所述工件定位胎具6，主要包括胎具体、定位机构、工件锁紧机构、到位检测机构等部件，用于风电轮毂7在伺服转台上的定位、夹紧；
所述控制系统，包括总控制系统9、机器人控制系统8、触摸屏操作界面，用于控制各部组协调运转，完成工艺要求指令，检测设备各项参数，具有数据记录，远程监控与调试，网络互连等功能；
所述安全护栏22，包括安全围栏，安全光栅，围栏门安全开关；设备周边被安全围栏所围，断开人员与设备间的直接接触；在人工上料工位布由围栏门及安全门锁，人工上料操作时，围栏门打开，机器人与伺服转台停止一切动作，保护操作者与工件安全。
系统工作过程如下：
工件准备：线下将回转轴承安装在轮毂7上，并装入螺栓(不拧紧，但是基本到位)。设备开机，工件信息录入。
人工上料：将轮毂7安装到左侧数控转台上。
六轴机器人动作：六轴机器人快进、清理工件、视觉及光电检测、装入液压扳手、按设定值拧紧螺栓、缓力抽出扳手、快进到下一个螺栓位置重复以上动作，两六轴机器人对称作业，螺栓拧紧三遍(可根据安装工艺要求设定)，记录螺栓点位及把合扭矩数据，生成检查记录文件。
数控转台动作：工件回转对位，未把合螺栓面对准六轴机器人侧，六轴机器人重复以上工作内容。
实施方案二：将实施方案一中液压拉伸器替换为液压扳手，其余同实施方案一，此方案可对风电轮毂7螺栓进行拧紧。
实施方案三：将实施方案一中两个伺服转台改为一个伺服转台，节约设备采购成本，便于生产量稍小的厂家选用。
实施方案四：在实施方案三的基础上去掉一个六轴关节机器人，设备成本可进一步降低。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种风电轮毂螺栓机器人自动把紧系统，其特征在于包括：柔性浮动夹具(1)，六轴机器人(2)，机器人底座(3)，伺服转台(5)，工件定位胎具(6)，控制系统，智能液压泵站(10)以及安全护栏(22)；
所述柔性浮动夹具(1)，包括走线管路(11)、走线管路支架(12)、夹具连接法兰(13)、夹具体(14)、激光测距仪支架(15)、浮动导向杆(16)、激光测距仪(17)、液压扳手(18)、工业相机(19)、扳手复位气缸支架(20)、扳手复位气缸(21)；夹具体(14)通过夹具连接法兰(13)和六轴机器人(2)固定连接，连接线路通过走线管路(11)连接；激光测距仪(17)测量柔性浮动夹具(1)和待把合件的距离，传输给六轴机器人(2)，用于调整和确定柔性浮动夹具(1)的距离位置；工业相机(19)测量柔性浮动夹具(1)与待把合件的平面位置，传输给机器人(2)，用于调整和确定柔性浮动夹具(1)的平面位置；液压扳手(18)是柔性浮动夹具(1)的直接工作部件，可沿浮动导向杆(16)伸缩运动；
所述六轴机器人(2)，为六轴关节机器人，用于安装柔性浮动夹具(1)，协调工件与夹具之间的位置，把柔性浮动夹具(1)送到设定好的工作位置；
所述伺服转台(5)，主要包括转台支架、回转支承、胎具安装回转台面、伺服电机及驱动器、回转台锁紧机构、回转台对位检测机构、回转台回零机构等部件，用于安装风电轮毂(7)的定位胎具，按照加工要求进行分度、锁紧；所述的轮毂(7)是风电的关键部件之一，是本系统的待处理工件；
所述工件定位胎具(6)，主要包括胎具体、定位机构、工件锁紧机构、到位检测机构等部件，用于风电轮毂(7)在伺服转台上的定位、夹紧；
所述控制系统，包括总控制系统(9)、机器人控制系统(8)、触摸屏操作界面，用于控制各部组协调运转，完成工艺要求指令，检测设备各项参数，具有数据记录，远程监控与调试，网络互连等功能；
所述安全护栏(22)，包括安全围栏，安全光栅，围栏门安全开关；设备周边被安全围栏所围，断开人员与设备间的直接接触；在人工上料工位布由围栏门及安全门锁，人工上料操作时，围栏门打开，机器人与伺服转台停止一切动作，保护操作者与工件安全。
2.根据权利要求1所述的风电轮毂螺栓机器人自动把紧系统，其特征在于，所述的液压扳手(18)由液压拉伸器代替。
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