CN109130245A - 一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线及控制方法，属于铺布设备领域，它包括裁切工位、输送装置以及变型结构，变型结构包括取布框本体和半圆成型面，取布框本体包括第一框体、第二框体和第三框体，第二框体两端分别与第一框体和第三框体铰接；第一框体、第二框体和第三框体下侧设有针刺吸盘形成第一吸附面、第二吸附面和第三吸附面；在取布框本体吸取布料时，第一吸附面和第三吸附面绕铰接点同步反向向上转动至第一吸附面、第二吸附面和第三吸附面处于同一高度；在取布框本体对布料成型时，第一吸附面和第三吸附面绕铰接点同步反向向下转动。该生产线能使预成型件分片成型，降低预成型件出现层间褶皱的几率，同时提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及自动铺布设备，特别涉及一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线及控制方法。
背景技术
风电叶片根部是由圆柱形组成，所以每一片布料是由标准矩形构成，只是每片布料的长度不同，传统的生产方式是由人工将裁切好的布料根据布料长度一片一片叠放半圆型模具上，后由吊机将叠放好的半圆型预成型件铺放在注胶模具上，两件半圆型预成型件经过胶水粘合形成圆柱形叶根，人工作业的方式增加了风电叶片根部预成型件的生产时间，降低了生产效率。
鉴于上述技术问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线及控制方法，使其更具有实用性。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线，能够使预成型件分片成型，显著降低了预成型件一次成型出现层间褶皱的几率，同时具有能够减少预成型件的生产时间，提高生产效率的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线，包括：
裁切工位，用于承载和裁切布料；
输送装置，用于输送裁切工位上的布料；
变型结构，用于预成型件的形变和成型；
其中，所述变型结构包括取布框本体和半圆成型面，所述取布框本体与所述半圆成型面相对设置；
所述取布框本体包括依次设置的第一框体、第二框体和第三框体，所述第二框体两端分别与第一框体和第三框体铰接；
所述第一框体、第二框体和第三框体下侧均密布有针刺吸盘形成第一吸附面、第二吸附面和第三吸附面；
在所述取布框本体吸取布料时，所述第一吸附面和第三吸附面绕铰接点同步反向向上转动至所述第一吸附面、第二吸附面和第三吸附面处于同一高度；
在所述取布框本体对布料成型时，所述第一吸附面和第三吸附面绕铰接点同步反向向下转动。
进一步的，所述第一吸附面绕铰接点转动的结构具体为，所述第二吸附面上设有安装架，所述安装架转动连接有至少一转轴，所述转轴上同轴固定有至少一绕卷辊筒，所述绕卷辊筒上牵引绳，所述牵引绳远离绕卷辊筒的一端与第一框体固定，所述安装架上固定连接有驱动转轴转动的动力源。
进一步的，所述第三吸附面绕铰接点转动的结构与所述第一吸附面绕铰接点转动的结构相同。
进一步的，所述安装架包括位于安装架两端的型材，所述型材的上侧安装有第一定滑轮，所述第一定滑轮的轴线方向与所述型材的长度方向平行。
进一步的，所述型材远离绕卷辊筒的一侧设有第二定滑轮，所述第二定滑轮的轴线方向与所述型材的长度方向平行。
进一步的，所述半圆成型面安装与支撑结构上，所述支撑结构包括矩形底框和固接于矩形底框两端的半圆支撑框，所述半圆支撑框的上侧与半圆成型面的下侧贴合。
进一步的，所述矩形底框位于半圆支撑框之间设有若干半圆支撑条，所述半圆支撑条沿矩形底框的宽度方向均匀设置，所述半圆支撑条与矩形底框可拆卸连接。
进一步的，在所述半圆支撑框的四等分点处设有支撑杆形成多点支撑结构。
进一步的，所述输送装置包括机器人，所述机器人与第二框体上侧中部相连。
进一步的，所述裁切工位包括一个或者多于一个裁切平台；
所述裁切平台安装有带传动结构，所述带传动结构带动布料移动至裁切区域；
所述裁切平台安装有龙门架，所述龙门架沿所述裁切平台的长度方向进行直线往复运动；
所述龙门架上安装有裁切机，所述裁切机沿所述龙门架的长度方向进行直线往复运动。
本发明具有以下有益效果：
该风电叶片根部预成型件自动铺设生产线使预成型件分片成型，可以观察每一片布料在铺放时的情况，方便操作人员及时作出调整，显著降低了布料之间出现层间褶皱的几率，尤其适用于布料层数较多的预成型件的成型，提高了预成型件的成型质量。与人工叠放相比，显著减少预成型件的生产时间，提高了生产效率。
本发明的第二目的是提供一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线的控制方法，能够实现布料自动放卷、裁切、输送、形变、铺设和成型，自动化的生产、流水作业的方式，显著提高了生产效率。
一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线的控制方法，包括以下步骤：
1.1放卷：放卷装置将布料主动向前放卷，裁切平台远离变型结构的一端与放卷轴之间的距离形成布料的储布段，裁切平台的输送带转动，带动布料向前移动至裁切区域内；
1.2裁切：通过待裁切图形尺寸计算，裁切机根据待裁切图形的形状对应布料在裁切区域的坐标，使得待裁切图形外接矩形中心点落在裁切区域中心线上，沿着待裁切图形的每一条裁切线对布料进行裁切；
1.3取布框本体形变：在动力源作用下，使第一吸附面和第三吸附面绕铰接点同步反向向上转动至所述第一吸附面、第二吸附面和第三吸附面处于同一高度；
1.4取布：通过主控电脑的计算，控制机器人带动取布框本体进入裁切区域，通过机器人的动作变化，使得取布框本体中心点与已裁切的布料外接矩形中心点重叠，开启取布框本体内布料已覆盖的所有的针刺吸盘，将布料抓起；
1.5取布框本体形变：当布料被抓取起来后，在动力源作用下，使第一吸附面和第三吸附面绕铰接点同步反向向下转动，此时被取布框本体抓取的布料跟随取布框本体的变形，随着取布框本体变形而形成半圆形布料；
1.6叠放：通过主控电脑的计算，控制机器人带动取布框本体和布料进入半圆成型面上方，根据相邻布料的层叠间距要求，控制机器人带动取布框本体进行相应方向的调整，到达位置后关闭针刺吸盘，将布料叠放在半圆成型面上；
1.7定型：加入预定型剂对叠放完成的布料进行定型。
进一步的，在第一吸附面和第三吸附面的运动路径的两端固定设置有感应开关。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的风电叶片根部预成型件自动铺设生产线的控制方法能够实现布料自动放卷、裁切、输送、形变、铺设和成型，自动化的生产、流水作业的方式，显著提高了生产效率，同时由于对布料采取分片成型的方式，显著降低了布料之间出现层间褶皱的几率，尤其适用于布料层数较多的预成型件的成型，提高了预成型件的成型质量。
附图说明
图1是实施例1中用于体现风电叶片根部预成型件自动铺设生产线各部分的位置示意图；
图2是实施例1中用于体现变型结构各部件之间的连接关系示意图；
图3是实施例1中用于体现变型结构各部件之间的连接关系正视图；
图4是实施例2中用于体现风电叶片根部预成型件自动铺设生产线控制流程图。
图中，1、变型结构；1a、取布框本体；1b、半圆成型面；11、第一框体；12、第二框体；13、第三框体；2、针刺吸盘；31、第一吸附面；32、第二吸附面；33、第三吸附面；4、安装架；4a、型材；41、转轴；42、绕卷辊筒；43、牵引绳；44、动力源；5、第一定滑轮；6、第二定滑轮；7、支撑结构；71、矩形底框；711、支撑条；72、半圆支撑框；721、支撑杆；8、机器人；9、裁切平台；91、裁切区域；92、龙门架；921、裁切机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例1：一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线，包括裁切工位，用于承载和裁切布料；输送装置，用于输送裁切工位上的布料；变型结构1，用于预成型件的形变和成型。
如图1所示，裁切工位包括一个或者多于一个裁切平台9，本实施例中裁切平台9有两个，裁切平台9安装有带传动结构，带传动结构带动布料移动至裁切区域91。裁切平台9安装有龙门架92，龙门架92沿裁切平台9的长度方向进行直线往复运动。龙门架92上安装有裁切机921，裁切机921沿龙门架92的长度方向进行直线往复运动，直线往复运动的结构可以通过丝杠结构来实现，此为现有技术，在此不再赘述。
如图2和图3所示，变型结构1包括取布框本体1a和半圆成型面1b，取布框本体1a与半圆成型面1b相对设置。取布框本体1a包括依次设置的第一框体11、第二框体12和第三框体13，第二框体12两端分别与第一框体11和第三框体13铰接。第一框体11、第二框体12和第三框体13下侧均密布有针刺吸盘2形成第一吸附面31、第二吸附面32和第三吸附面33。在取布框本体1a吸取布料时，第一吸附面31和第三吸附面33绕铰接点同步反向向上转动至第一吸附面31、第二吸附面32和第三吸附面33处于同一高度；在取布框本体1a对布料成型时，第一吸附面31和第三吸附面33绕铰接点同步反向向下转动。
如图1所示，输送装置包括机器人8，机器人8与第二框体12上侧中部相连。输送装置通过对第二框体12的动作，将裁切好的布料从裁切区域91输送至半圆成型面1b上方。
如图2和图3所示，第一吸附面31绕铰接点转动的结构具体为，第二吸附面32上设有安装架4，安装架4转动连接有至少一转轴41，转轴41上同轴固定有至少一绕卷辊筒42，绕卷辊筒42上牵引绳43，牵引绳43远离绕卷辊筒42的一端与第一框体11固定，安装架4上固定连接有驱动转轴41转动的动力源44，第三吸附面33绕铰接点转动的结构与第一吸附面31绕铰接点转动的结构相同。本实施例中的牵引绳43可以采用钢丝绳以保证强度。本实施例中动力源44可以采用伺服电机，便于对第一吸附面31和第三吸附面33的运动速度和位移进行控制，也可以采用普通电机，结合在第一吸附面31和第三吸附面33的运动路径的两端设置行程开关，来实现对第一吸附面31和第三吸附面33的位置的控制，第一吸附面31和第三吸附面33的位置根据半圆成型面1b的直径来具体选择。
布料放卷至裁切工位，裁切工位对布料进行裁切，取布框本体1a对布料进行抓取，在吸布过程中，第一吸附面31和第三吸附面33绕铰接点同步反向向上转动，使第一吸附面31、第二吸附面32和第三吸附面33形成一个平面，对布料进行吸取，当布料被抓取起来之后，由于半圆成型面1b的形状不会变化，在动力源44作用下，使第一吸附面31和第三吸附面33绕铰接点同步反向向下转动，此时被取布框本体1a抓取完成的布料跟随取布框本体1a的变形，由于布料为柔性材质，随着取布框本体1a变形而形成半圆形布料，输送装置将取布框本体1a输送至半圆成型面1b的上方，然后将布料逐层铺设于半圆成型面1b上，最终形成半圆型的预成型件。
该风电叶片根部预成型件自动铺设生产线使预成型件分片成型，可以观察每一片布料在铺放时的情况，方便操作人员及时作出调整，显著降低了布料之间出现层间褶皱的几率，尤其适用于布料层数较多的预成型件的成型，提高了预成型件的成型质量。与人工叠放相比，显著减少预成型件的生产时间，提高了生产效率。
如图3所示，安装架4包括位于安装架44两端的型材4a，为了减小牵引绳43（参见图2）与型材4a之间的摩擦力，降低牵引绳43在长期使用过程中的磨损，在型材4a的上侧安装有第一定滑轮5，第一定滑轮5的轴线方向与型材4a的长度方向平行。第一定滑轮5能够降低牵引绳43与型材4a接触的可能性，并将滑动摩擦转变成滚动摩擦，从而延缓了牵引绳43在使用过程中的磨损，延长了牵引绳43的使用寿命。型材4a远离绕卷辊筒42（参见图2）的一侧设有第二定滑轮6，第二定滑轮6的轴线方向与型材4a的长度方向平行。第二定滑轮6的设置避免了牵引绳43与型材4a下侧接触，进一步减小了牵引绳43与型材4a之间的摩擦力，延缓了牵引绳43的磨损。
如图3所示，为了提高半圆成型面1b的稳定，将半圆成型面1b安装于支撑结构7上，支撑结构7包括矩形底框71和固接于矩形底框71两端的半圆支撑框72，半圆支撑框72的上侧与半圆成型面1b的下侧贴合。
如图2所示，为了进一步对半圆成型面1b进行支撑，降低其发生变形的可能，在矩形底框71位于半圆支撑框72之间设有若干半圆支撑条711，半圆支撑条711沿矩形底框71的宽度方向均匀设置，半圆支撑条711与矩形底框71可拆卸连接。这里，半圆支撑条711可以永久固定在矩形底框71上，如整体形成在矩形底框71上，也可以通过可拆卸固定方式固定在矩形底框71上，如贴附或通过螺钉等连接件固定在矩形底框71上。如采用上述可拆卸的固定方式，在半圆成型面1b的长时间使用，半圆支撑条711受到磨损后，可以通过后期维护或者更换半圆支撑条711的方式来保证支撑结构7的整体强度。
如图2所示，在半圆支撑框72的四等分点处设有支撑杆721形成多点支撑结构7。这里，支撑杆721的两端可以直接连接于半圆支撑框72和矩形底框71上，也可以连接于其他的加强结构上。由于布料由标准矩形构成，只是每片布料的长度不同，因此，叠放完后的预成型件中间最厚，半圆成型面1b中心位置所承受的力最大。支撑杆721对半圆支撑框72中部进行了良好的支撑，增大了半圆支撑框72中部的载荷，从而使半圆支撑框72对半圆成型面1b起良好的支撑作用，使半圆成型面1b不易向中心位置塌陷，进而预成型件能够获得良好平铺效果，同时延长半圆成型面1b的使用寿命。
实施例2：一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线的控制方法，如图1至图3所示，包括以下步骤：
1.1放卷：放卷装置将布料主动向前放卷，裁切平台9远离变型结构1的一端与放卷轴之间的距离形成布料的储布段，裁切平台9的输送带转动，带动布料向前移动至裁切区域91内；
1.2裁切：通过待裁切图形尺寸计算，裁切机921根据待裁切图形的形状对应布料在裁切区域91的坐标，使得待裁切图形外接矩形中心点落在裁切区域91中心线上，沿着待裁切图形的每一条裁切线对布料进行裁切；
1.3取布框本体1a形变：在动力源44作用下，使第一吸附面31和第三吸附面33绕铰接点同步反向向上转动至所述第一吸附面31、第二吸附面32和第三吸附面33处于同一高度；
1.4取布：通过主控电脑的计算，控制机器人8带动取布框本体1a进入裁切区域91，通过机器人8的动作变化，使得取布框本体1a中心点与已裁切的布料外接矩形中心点重叠，开启取布框本体1a内布料已覆盖的所有的针刺吸盘2，将布料抓起；
1.5取布框本体1a形变：当布料被抓取起来后，在动力源44作用下，使第一吸附面31和第三吸附面33绕铰接点同步反向向下转动，此时被取布框本体1a抓取的布料跟随取布框本体1a的变形，随着取布框本体1a变形而形成半圆形布料；
1.6叠放：通过主控电脑的计算，控制机器人8带动取布框本体1a和布料进入半圆成型面1b上方，根据相邻布料的层叠间距要求，控制机器人8带动取布框本体1a进行相应方向的调整，到达位置后关闭针刺吸盘2，将布料叠放在半圆成型面1b上；
1.7定型：加入预定型剂对叠放完成的布料进行定型。
在第一吸附面31和第三吸附面33的运动路径的两端固定设置有感应开关，感应开关可以采用行程开关或者红外感应装置，能够对第一吸附面31和第三吸附面33下降的高度进行精准控制，一方面能够保证第一吸附面31下降的高度与第三吸附面33下降的高度相等，另一方面，能够根据预成型件的尺寸来控制布料弯曲的弧度。
本发明提供的风电叶片根部预成型件自动铺设生产线的控制方法能够实现布料自动放卷、裁切、输送、形变、铺设和成型，自动化的生产、流水作业的方式，显著提高了生产效率，同时由于对布料采取分片成型的方式，显著降低了布料之间出现层间褶皱的几率，尤其适用于布料层数较多的预成型件的成型，提高了预成型件的成型质量。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线，其特征在于，包括：
裁切工位，用于承载和裁切布料；
输送装置，用于输送裁切工位上的布料；
变型结构(1)，用于预成型件的形变和成型；
其中，所述变型结构(1)包括取布框本体(1a)和半圆成型面(1b)，所述取布框本体(1a)与所述半圆成型面(1b)相对设置；
所述取布框本体(1a)包括依次设置的第一框体(11)、第二框体(12)和第三框体(13)，所述第二框体(12)两端分别与第一框体(11)和第三框体(13)铰接；
所述第一框体(11)、第二框体(12)和第三框体(13)下侧均密布有针刺吸盘(2)形成第一吸附面(31)、第二吸附面(32)和第三吸附面(33)；
在所述取布框本体(1a)吸取布料时，所述第一吸附面(31)和第三吸附面(33)绕铰接点同步反向向上转动至所述第一吸附面(31)、第二吸附面(32)和第三吸附面(33)处于同一高度；
在所述取布框本体(1a)对布料成型时，所述第一吸附面(31)和第三吸附面(33)绕铰接点同步反向向下转动。
2.根据权利要求1所述的一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线，其特征在于，所述第一吸附面(31)绕铰接点转动的结构具体为，所述第二吸附面(32)上设有安装架(4)，所述安装架(4)转动连接有至少一转轴(41)，所述转轴(41)上同轴固定有至少一绕卷辊筒(42)，所述绕卷辊筒(42)上牵引绳(43)，所述牵引绳(43)远离绕卷辊筒(42)的一端与第一框体(11)固定，所述安装架(4)上固定连接有驱动转轴(41)转动的动力源(44)。
3.根据权利要求2所述的一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线，其特征在于，所述第三吸附面(33)绕铰接点转动的结构与所述第一吸附面(31)绕铰接点转动的结构相同。
4.根据权利要求2所述的一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线，其特征在于，所述安装架(4)包括位于安装架(4)两端的型材(4a)，所述型材(4a)的上侧安装有第一定滑轮(5)，所述第一定滑轮(5)的轴线方向与所述型材(4a)的长度方向平行。
5.根据权利要求4所述的一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线，其特征在于，所述型材(4a)远离绕卷辊筒(42)的一侧设有第二定滑轮(6)，所述第二定滑轮(6)的轴线方向与所述型材(4a)的长度方向平行。
6.根据权利要求1所述的一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线，其特征在于，所述输送装置包括机器人(8)，所述机器人(8)与第二框体(12)上侧中部相连。
7.根据权利要求1所述的一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线，其特征在于，所述裁切工位包括一个或者多于一个裁切平台(9)；
所述裁切平台(9)安装有带传动结构，所述带传动结构带动布料移动至裁切区域(91)；
所述裁切平台(9)安装有龙门架(92)，所述龙门架(92)沿所述裁切平台(9)的长度方向进行直线往复运动；
所述龙门架(92)上安装有裁切机(921)，所述裁切机(921)沿所述龙门架(92)的长度方向进行直线往复运动。
8.一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1.1放卷：放卷装置将布料主动向前放卷，裁切平台(9)远离变型结构(1)的一端与放卷轴之间的距离形成布料的储布段，裁切平台(9)的输送带转动，带动布料向前移动至裁切区域(91)内；
1.2裁切：通过待裁切图形尺寸计算，裁切机(921)根据待裁切图形的形状对应布料在裁切区域(91)的坐标，使得待裁切图形外接矩形中心点落在裁切区域(91)中心线上，沿着待裁切图形的每一条裁切线对布料进行裁切；
1.3取布框本体(1a)形变：在动力源(44)作用下，使第一吸附面(31)和第三吸附面(33)绕铰接点同步反向向上转动至所述第一吸附面(31)、第二吸附面(32)和第三吸附面(33)处于同一高度；
1.4取布：通过主控电脑的计算，控制机器人(8)带动取布框本体(1a)进入裁切区域(91)，通过机器人(8)的动作变化，使得取布框本体(1a)中心点与已裁切的布料外接矩形中心点重叠，开启取布框本体(1a)内布料已覆盖的所有的针刺吸盘(2)，将布料抓起；
1.5取布框本体(1a)形变：当布料被抓取起来后，在动力源(44)作用下，使第一吸附面(31)和第三吸附面(33)绕铰接点同步反向向下转动，此时被取布框本体(1a)抓取的布料跟随取布框本体(1a)的变形，随着取布框本体(1a)变形而形成半圆形布料；
1.6叠放：通过主控电脑的计算，控制机器人(8)带动取布框本体(1a)和布料进入半圆成型面(1b)上方，根据相邻布料的层叠间距要求，控制机器人(8)带动取布框本体(1a)进行相应方向的调整，到达位置后关闭针刺吸盘(2)，将布料叠放在半圆成型面(1b)上；
1.7定型：加入预定型剂对叠放完成的布料进行定型。
9.根据权利要求8所述的一种风电叶片根部预成型件自动铺设生产线的控制方法，其特征在于，在第一吸附面(31)和第三吸附面(33)的运动路径的两端固定设置有感应开关。
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