CN109759792B - 大功率海上风电用直驱发电机支座制造工艺及工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大功率海上风电用直驱发电机支座制造工艺及工装，包括焊接机器人、用于固定发电机支座并与焊接机器人对应设置的焊接台以及用于驱动焊接机器人滑动的输送机构，所述焊接台上设置有焊接工装。该大功率海上风电用直驱发电机支座制造工艺及工装通过各定位机构相配合，能够将结构较为复杂的大功率海上风电用直驱发电机支座准确定位，从而实现一次焊接成型，大大提高了加工效率，保证了焊接质量，通过该工艺制得的发电机支座精度较高，整体结构牢固可靠，使用寿命较长，满足了大功率海上风力发电机的工艺需求。

Description

大功率海上风电用直驱发电机支座制造工艺及工装

技术领域：

本发明涉及风力发电机加工技术领域，尤其涉及一种大功率海上风电用直驱发电机支座制造工艺及用于该制造工艺的焊接工装。

背景技术：

风力发电机是利用风力带动风叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。由于风力发电机结构较为复杂，重量较重，尤其是海上用的8兆瓦大功率风力发电机，其体积较大，因此，安装该风力发电机的支座体积也较大。图1为现有技术中的大功率海上风电用直驱发电机支座的结构示意图，包括支座侧板1、支座前板或支座后板2、支座横板4及支座纵板3，由于该支座的整体结构呈流线型，结构不太规则，在焊接时，定位非常麻烦，一般都是先将支座横板4和支座纵板3焊接在一起，然后在支座横板4和支座纵板3四周焊接支座侧板1及支座前板或支座后板2，焊接过程中需要进行多次定位，需要多位操作工配合焊接，加工效率非常低，需要工人大量的劳动力，而焊接后的产品由于是多次拼装而成，精度较差，支座横板4和支座纵板3的垂直度不够，为风力发电机安装时提供了不便。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种大功率海上风电用直驱发电机支座制造工艺及工装，定位准确牢固，焊接方便，能够大大提高加工效率的大功率，保证产品质量，得到的成品一致性好，使用寿命较长。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种大功率海上风电用直驱发电机支座的工装，包括焊接机器人、用于固定发电机支座并与焊接机器人对应设置的焊接台以及用于驱动焊接机器人滑动的输送机构，所述焊接台的两端对称设置有转盘，所述两转盘上均设有旋转臂，所述旋转臂可以绕转盘的旋转轴旋转，所述两旋转臂上均设有第一旋转座，所述第一旋转座上设置有用于定位发电机支座的焊接工装，所述焊接工装包括底座、设置在底座两侧的侧定位板及设置在两侧定位板之间的定位组件，所述两侧定位板对称设置在底座两侧，两侧定位板的相对两个面上分别固定有若干用于支撑支座侧板的定位块，侧定位板顶端设置有若干用于夹紧支座侧板的第一夹紧组件，所述定位组件包括若干横向定位板及若干纵向定位板，所述各纵向定位板与侧定位板相平行，纵向定位板呈弧形，且纵向定位板的高度从中间向两边逐渐降低，纵向定位板上分别均匀开设有若干定位槽，各纵向定位板的定位槽之间形成若干用于定位支座纵板的定位通道，相邻两纵向定位板之间分别固定有若干相平行的横向定位板，所述各横向定位板与纵向定位板相垂直，且各横向定位板沿纵向定位板的长度方向均匀排列，横向定位板上分别设置有若干用于夹紧支座横板的第二夹紧组件。

为了简化结构，所述各纵向定位板两端分别一体成型有用于支撑支座前板或支座后板的靠板，靠板的设计省去了需要另外设计用于支撑支座前板或支座后板的定位机构，从而便于定位。

为了能将支座的前后部夹紧，所述两侧定位板两端分别通过连接板连接，所述连接板上分别固定有若干用于夹紧支座前板或支座后板的第一夹紧组件。

在本发明一较佳实施例中，所述第一夹紧组件包括固定块及铰接在固定块上的旋转块，所述旋转块顶端具有用于压紧支座侧板的弯钩部。

在本发明一较佳实施例中，所述第二夹紧组件包括固定座、挡块、推块及锁紧块，所述固定座、挡块分别对应固定在横向定位板上，所述推块设置在固定座内，所述锁紧块与推块连接，推块可驱动锁紧块左右移动从而夹紧支座横板。

为了便于支座横板及支座纵板焊接时的装配定位，所述侧定位板通过若干铰接件与底座翻转连接，两侧定位板可向外90度翻转。

为了防止支座侧板在加工过程中发生偏移，所述侧定位板一端固定有用于支撑支座侧板端部的支撑座。

为了便于该焊接工装能够安装在自动焊接装置或焊接机器人上进行自动焊接，所述底座底端中心固定有中心定位盘，通过中心定位盘可以实现该焊接工装整体轴向旋转。

为了便于横向定位板装配，所述纵向定位板上开设有用于插接横向定位板的插槽。

作为优选，所述焊接机器人包括移动座、设置在移动座顶端面上的第二旋转座以及铰接在第二旋转座侧端面上的可旋转焊枪，移动座通过滑动块沿滑轨滑动，通过可旋转焊枪以及第二旋转座绕X轴的旋转，使得焊接机器人上的可旋转焊接枪对准固定在焊接工装上的发电机支座并对发电机支座的各拐角处以及连接处进行焊接，从而可以提升焊接质量。

为了便于焊接机器人移动，所述输送机构包括基座、设置在基座上的滑轨、滑动连接在滑轨上的滑动块以及与滑动块电连接的驱动电机，所述基座的长度方向与焊接台的长度方向一致，滑轨的长度方向与基座的长度方向一致，所述滑动块可拆卸连接在焊接机器人上，驱动电机可驱使滑动块沿滑轨滑动，滑动块带动焊接机器人沿滑轨滑动至对应的焊接工装位置。

本发明还提供一种大功率海上风电用直驱发电机支座的制造工艺，包括如下步骤：

1)落料，得到发电机支座的零部件，并加工坡口；

2)拼装，将发电机支座的各零部件拼装在焊接工装上；

3)焊接，通过专用焊接工装对其进行自动焊接；

4)无损初检，对焊接后的发电机支座进行NDT无损检测；

5)热处理，对检测合格后的发电机支座进行去应力热处理；

6)无损终检，对热处理后的发电机支座进行NDT无损检测；

7)表面预处理，对无损终检后的发电机支座表面进行清洗、喷砂、打底漆；

8)机加工，对表面预处理后的发电机支座进行机加工处理；

9)3D检测，检测机加工后的发电机支座的尺寸及公差；

10)表面处理，对检测合格后的发电机支座表面清洗、打中漆及面漆，完成加工。

本发明的有益效果是：该大功率海上风电用直驱发电机支座制造工艺及工装通过各定位机构相配合，能够将结构较为复杂的大功率海上风电用直驱发电机支座准确定位，从而实现一次焊接成型，大大提高了加工效率，保证了焊接质量，通过该工艺制得的发电机支座精度较高，整体结构牢固可靠，使用寿命较长，满足了大功率海上风力发电机的工艺需求。

附图说明：

图1为现有技术中的大功率海上风电用直驱发电机支座的结构示意图；

图2为本发明的大功率海上风电用直驱发电机支座的工装的结构示意图；

图3为本发明的焊接机器人、焊接台及输送机构的结构示意图；

图4为本发明的焊接工装的立体结构示意图；

图5为本发明的焊接工装的俯视图；

图6为本发明的焊接工装的仰视图；

图7为本发明的第一夹紧组件的结构示意图；

图8为本发明的第二夹紧组件的结构示意图；

图9为本发明的纵向定位板的结构示意图；

图10为本发明的焊接工装完成拼装后的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

如图2所示，一种用于大功率海上风电用直驱发电机支座的工装，包括焊接机器人5、用于固定发电机支座并与焊接机器人5对应设置的焊接台7以及用于驱动焊接机器人5滑动的输送机构6，所述焊接台上设置有焊接工装8。

如图3所示，所述焊接台7的两端对称设置有转盘71，所述两转盘71上均设有旋转臂72，所述旋转臂72可以绕转盘71的旋转轴旋转，所述两旋转臂72上均设有可轴向旋转的第一旋转座73，所述第一旋转座73上设置有用于定位发电机支座的焊接工装8。所述输送机构6包括基座、设置在基座上的滑轨、滑动连接在滑轨上的滑动块以及与滑动块电连接的驱动电机，所述滑轨的长度方向与焊接台7的长度方向一致，所述焊接机器人5包括移动座53、设置在移动座53顶端面上的第二旋转座52以及铰接在第二旋转座52侧端面上的可旋转焊枪51，移动座53通过滑动块沿滑轨滑动，通过可旋转焊枪51以及第二旋转座52旋转，使得焊接机器人5能够进行多方位焊接。

如图4-6所示的发电机支座焊接工装，包括底座85、设置在底座85两侧的侧定位板86及设置在两侧定位板86之间的定位组件，所述底座85底端中心固定有中心定位盘816，中心定位盘816与第一旋转座73固定连接，所述两侧定位板86对称设置在底座85两侧，侧定位板86通过若干铰接件84与底座85翻转连接，两侧定位板86可向外90度翻转，两侧定位板86的相对两个面上分别固定有若干用于支撑支座侧板的定位块83，侧定位板86顶端设置有若干用于夹紧支座侧板的第一夹紧组件87，所述侧定位板86一端固定有用于支撑支座侧板端部的支撑座815，两侧定位板86两端分别通过连接板81连接，所述连接板81上分别固定有若干用于夹紧支座前板或支座后板的第一夹紧组件87，所述定位组件包括若干横向定位板82及若干纵向定位板89，所述各纵向定位板89与侧定位板86相平行，纵向定位板89呈弧形，且纵向定位板89的高度从中间向两边逐渐降低，纵向定位板89上分别均匀开设有若干定位槽，各纵向定位板89的定位槽之间形成若干用于定位支座纵板的定位通道，各纵向定位板89两端分别一体成型有用于支撑支座前板或支座后板的靠板891，相邻两纵向定位板89之间分别固定有若干相平行的横向定位板82，所述各横向定位板82与纵向定位板89相垂直，且各横向定位板82沿纵向定位板89的长度方向均匀排列，横向定位板82上分别设置有若干用于夹紧支座横板的第二夹紧组件88。

如图7所示，所述第一夹紧组件87包括固定块871及铰接在固定块871上的旋转块872，所述旋转块872顶端具有用于压紧支座侧板的弯钩部873，弯钩部873可以将支座四周与各定位板之间实现夹紧。

如图8所示，所述第二夹紧组件88包括固定座881、挡块884、推块882及锁紧块883，所述固定座881、挡块884分别对应固定在横向定位板上，所述推块882设置在固定座881内，所述锁紧块883与推块882连接，推块882可驱动锁紧块883左右移动从而夹紧支座横板。

如图9所示，所述纵向定位板89大致上呈弧形，且纵向定位板89的高度从中间向两边逐渐降低，纵向定位板89顶端均匀开设有若干定位槽892，各纵向定位板89的定位槽892之间可以相配合形成若干定位通道，纵向定位板89两端分别一体成型有用于支撑支座前板或支座后板的靠板891，即纵向定位板89两端向上垂直延伸形成靠板891，而靠板891与纵向定位板89之间具有卡槽，支座前板或支座后板可以抵靠在靠板891上并卡接在卡槽内。纵向定位板89上开设有用于插接横向定位板的插槽893，通过同一列插槽893的配合，可以使横向定位板有效地卡接在纵向定位板89之间。

作为优选，本发明中设计了3块纵向定位板89，3块纵向定位板89之间插接有6块一体式的横向定位板82，当然，横向定位板82可以设计为拆分式，即两相邻的纵向定位板89之间分别插接有6块横向定位板82。

该焊接工装装配时，如图10所示，将两侧定位板86向外翻转，首先将各支座纵板3放置在定位通道内，将支座前板或支座后板2卡接在纵向定位板两端，然后在各第二夹紧组件88上分别放置支座横板4，在两侧定位板86上分别放置支座侧板1，将两侧定位板86向内翻转，两支座侧板1即可将各支座纵板3及支座前板和支座后板侧部压紧，此时，旋转各第一夹紧组件87，第一夹紧组件87即可将支座前板、支座后板、支座侧板1牢牢固定住，最后推动各第二夹紧组件88，第二夹紧组件88即可将各支座横板4夹紧，而支座横板4将支座纵板3压紧，从而完成装配，即可进行自动焊接。

自动焊接时，焊接机器人5沿输送机构6移动至对应焊接工装8处，即可对焊接工装8上的发电机支座焊接，焊接过程中，根据程序设定，转盘71及第一旋转座73不断旋转，从而将发电机支座各个部位焊接成型，焊接完成后，焊接机器人5移动至另一个第一旋转座73处，焊接另外一个发电机支座，而已经焊接好的发电机支座即可进行吊装进入下一工位，两者之间不会相互影响，从而提高了加工效率。

本发明还提供一种大功率海上风电用直驱发电机支座的加工方法，包括如下步骤：

1)落料，通过激光切割、数控冲、折弯、打孔、攻丝等工序，得到发电机支座的零部件，并加工坡口；

2)拼装，将各零部件拼装在上述专用的焊接工装上；

3)焊接，采用本发明专用的焊接工装对其进行自动焊接；

4)无损初检，对焊接后的发电机支座进行NDT无损检测，主要是针对其焊缝进行检测，NDT检测设备采用进口的超声波监测仪；

5)热处理，对检测合格后的发电机支座进行去应力热处理，该热处理方案采用普通热处理工艺即可；

6)无损终检，对热处理后的发电机支座进行NDT无损检测，检验有无漏焊、虚焊等；

7)表面预处理，对无损终检后的发电机支座表面进行清洗、喷砂、打底漆；

8)机加工，采用专用夹具对表面预处理后的发电机支座进行机加工处理；

9)3D检测，检测机加工后的发电机支座的尺寸及公差；

10)表面处理，对检测合格后的发电机支座表面清洗、打中漆及面漆，完成加工。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种大功率海上风电用直驱发电机支座制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)落料，得到发电机支座的零部件，并加工坡口；

2)拼装，将发电机支座的各零部件拼装在焊接工装上；

3)焊接，采用焊接工装对其进行自动焊接，

其中，所述焊接工装包括焊接机器人、用于固定发电机支座并与焊接机器人对应设置的焊接台以及用于驱动焊接机器人滑动的输送机构，所述焊接台的两端对称设置有转盘，所述两转盘上均设有旋转臂，所述旋转臂可以绕转盘的旋转轴旋转，所述两旋转臂上均设有第一旋转座，所述第一旋转座上设置有用于定位发电机支座的焊接工装，所述焊接工装包括底座、设置在底座两侧的侧定位板及设置在两侧定位板之间的定位组件，所述两侧定位板对称设置在底座两侧，两侧定位板的相对两个面上分别固定有若干用于支撑支座侧板的定位块，侧定位板顶端设置有若干用于夹紧支座侧板的第一夹紧组件，所述定位组件包括若干横向定位板及若干纵向定位板，所述各纵向定位板与侧定位板相平行，纵向定位板呈弧形，且纵向定位板的高度从中间向两边逐渐降低，纵向定位板上分别均匀开设有若干定位槽，各纵向定位板的定位槽之间形成若干用于定位支座纵板的定位通道，相邻两纵向定位板之间分别固定有若干相平行的横向定位板，所述各横向定位板与纵向定位板相垂直，且各横向定位板沿纵向定位板的长度方向均匀排列，横向定位板上分别设置有若干用于夹紧支座横板的第二夹紧组件，所述第二夹紧组件包括固定座、挡块、推块及锁紧块，所述固定座、挡块分别对应固定在横向定位板上，所述推块设置在固定座内，所述锁紧块与推块连接，推块可驱动锁紧块左右移动从而夹紧支座横板；所述各纵向定位板两端分别一体成型有用于支撑支座前板或支座后板的靠板；所述两侧定位板两端分别通过连接板连接，所述连接板上分别固定有若干用于夹紧支座前板或支座后板的第一夹紧组件，所述第一夹紧组件包括固定块及铰接在固定块上的旋转块，所述旋转块顶端具有用于压紧支座侧板的弯钩部；

4)无损初检，对焊接后的发电机支座进行NDT无损检测；

5)热处理，对检测合格后的发电机支座进行去应力热处理；

6)无损终检，对热处理后的发电机支座进行NDT无损检测；

7)表面预处理，对无损终检后的发电机支座表面进行清洗、喷砂、打底漆；

8)机加工，对表面预处理后的发电机支座进行机加工处理；

9)3D检测，检测机加工后的发电机支座的尺寸及公差；

10)表面处理，对检测合格后的发电机支座表面清洗、打中漆及面漆，完成加工。

2.根据权利要求1所述的大功率海上风电用直驱发电机支座制造工艺，其特征在于：所述侧定位板通过若干铰接件与底座翻转连接。

3.根据权利要求1所述的大功率海上风电用直驱发电机支座制造工艺，其特征在于：所述纵向定位板上开设有用于插接横向定位板的插槽。

4.根据权利要求1所述的大功率海上风电用直驱发电机支座制造工艺，其特征在于：所述输送机构包括基座、设置在基座上的滑轨、滑动连接在滑轨上的滑动块以及与滑动块电连接的驱动电机，所述基座的长度方向与焊接台的长度方向一致，滑轨的长度方向与基座的长度方向一致，所述滑动块可拆卸连接在焊接机器人上，驱动电机可驱使滑动块沿滑轨滑动，滑动块带动焊接机器人沿滑轨滑动至对应的焊接工装位置。

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