CN112872787A - 一种移动式智能风电螺栓紧固设备及其紧固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动式智能风电螺栓紧固设备及其紧固方法，用于对风机零部件上的螺栓进行紧固，包括：拧紧枪，用于对螺栓进行拧紧；关节力臂，可全方位转动，一端与拧紧枪相连，另一端通过可移动的直线导轨与机械臂立柱相连，通过直线导轨沿机械臂立柱上下移动；以及控制电柜，与关节力臂和拧紧枪相连，通过驱动关节力臂移动，将拧紧枪移动到风电机架上待拧紧螺栓处，以实现数据控制和智能化执行拧紧操作。本发明能够用于偏航轴承螺栓紧固，且用于变桨轴承、齿箱等螺栓的紧固；可移动，能够智能化自动执行工艺中的拧紧流程，代替人工操作，降低劳动强度，缩短作业时间，提高效率；并且通过数据绑定产品，可溯源拧紧数据，能够实现防错。
Description
技术领域
本发明涉及风电设备领域，尤其涉及一种移动式智能风电螺栓紧固设备及其紧固方法。
背景技术
随着风电的发展，风力发电主机越做越大，其中偏航轴承、变桨轴承、齿箱等风机零部件上需要拧紧的螺栓越来越大、数量越来越多。
目前，采用的螺栓紧固方法基本是先用冲击扳手预拧紧，再用液压扳手终拧紧。操作过程中，操作者劳动强度大，液压扳手特性造成工作效率低，且无数据溯源和防错。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够智能化自动执行工艺中的拧紧流程的移动式智能风电螺栓紧固设备及其紧固方法。
为实现上述目的，本发明的一种移动式智能风电螺栓紧固设备及其紧固方法的具体技术方案为：
一种移动式智能风电螺栓紧固设备，用于对风机零部件上的螺栓进行紧固，包括：拧紧枪，用于对螺栓进行拧紧；关节力臂，可全方位转动，一端与拧紧枪相连，另一端通过可移动的直线导轨与机械臂立柱相连，通过直线导轨沿机械臂立柱上下移动；以及控制电柜，与关节力臂和拧紧枪相连，通过驱动关节力臂移动，将拧紧枪移动到风电机架上待拧紧螺栓处，以实现数据控制和智能化执行拧紧操作。
进一步，控制电柜的底部设置有底盘小车，底盘小车的底盘底部设置有可移动的万向轮。
进一步，机械臂立柱竖直固定设置在底盘小车上，用于连接底部的底盘小车与顶部的关节力臂。
进一步，关节力臂上设置有浮动气缸，用于协助悬停。
进一步，关节力臂上设置有定位编码器，用于对拧紧力矩计数及判定。
进一步，拧紧枪上设置有反力臂。
进一步，拧紧枪的端部设置有红外线成像设备，用于定位拧紧枪与待拧紧的螺栓的位置。
进一步，还包括固定力臂，一端固定在机械臂立柱的侧壁上，另一端设置有强磁冶具，通过强磁吸附于平台定位及固定。
进一步，固定力臂的顶部上设置有弹簧平衡器，用于稳定平滑固定力臂，防止螺栓拧紧过程中设备滑动。
本发明的一种移动式智能风电螺栓紧固设备的使用方法，包括移动式智能风电螺栓紧固设备，其中：底盘小车带动机械臂立柱左右移动；直线导轨带动关节力臂沿机械臂立柱上下移动；通过关节力臂转动以将关节力臂端部的拧紧枪移动到待拧紧螺栓处；通过控制电柜与拧紧枪相连，以实现控制拧紧枪对螺栓进行拧紧。
本发明的一种移动式智能风电螺栓紧固设备及其紧固方法的优点在于：
1)不仅能够用于偏航轴承螺栓紧固，还能够用于变桨轴承、齿箱等螺栓的紧固；
2)可移动，能够实现不同机型、部件兼顾，能够智能化自动执行工艺中的拧紧流程，代替人工操作，改善操作人员的工作环境，降低劳动强度，缩短作业时间，提高效率；
3)并且将待拧紧螺栓的风机零部件与数据绑定产品，可溯源拧紧数据，能够实现防错。
附图说明
图1为本发明的移动式智能风电螺栓紧固设备的结构示意图。
图中：1、底盘小车；2、控制电柜；3、机械臂立柱；4、关节力臂；5、直线导轨；6、定位编码器；7、拧紧枪；8、固定力臂；9、强磁冶具；10、弹簧平衡器；11、红外线成像设备；12、扫码枪；13、风电机架；14、偏航轴承。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种移动式智能风电螺栓紧固设备及其紧固方法做进一步详细的描述。
如图1所示，其示为本发明的一种移动式智能风电螺栓紧固设备及其紧固方法，不仅用于对风机零部件上的螺栓进行紧固，以实现紧固风机零部件的目的，尤其是对偏航轴承的螺栓进行紧固，还可用于变桨轴承、齿箱等螺栓的紧固。具体来说，移动式智能风电螺栓紧固设备包括控制电柜2、关节力臂4和拧紧枪7，拧紧枪7用于对螺栓进行拧紧(包括预拧紧和终拧紧)；关节力臂4可全方位转动，一端与拧紧枪7相连，另一端通过可移动的直线导轨5与机械臂立柱3相连，通过直线导轨5沿机械臂立柱3上下移动；以及控制电柜2与关节力臂4以及拧紧枪7相连，通过驱动关节力臂4移动，将拧紧枪移动到风电机架13上待拧紧螺栓的相应位置，以实现对待拧紧螺栓的数据控制和智能化执行拧紧操作。本发明主要针对风电机架13上偏航轴承的螺栓进行说明，并不限于此。
具体来说，控制电柜2为整个设备的中枢大脑，用于执行拧紧策略和以及拧紧顺序编程，包括操作端显示屏，能够模拟工位螺栓示意图，通过灯光提醒拧紧顺序以及拧紧结果。此外，控制电柜2通过传感器与拧紧枪7相连，拧紧枪7完成螺栓紧固后将信号数据通过传感器传递至控制电柜2中。
进一步，控制电柜2的底部设置有底盘小车1，底盘小车1的底盘底部设置有可移动的万向轮(优选四组万向轮)，并设置有锁死机构，以实现带动本发明的整个设备移动到指定地点后，通过锁死万向轮固定。
进一步，机械臂立柱3竖直固定设置在底盘小车1上，用于连接底部的底盘小车1与顶部的关节力臂4。直线导轨5可移动的设置机械臂立柱3内，关节力臂4通过直线导轨5与机械臂立柱3相连，关节力臂4通过可移动的直线导轨5沿机械臂立柱3上下移动；关节力臂4，用于前后左右360°的全方位摆动，并且关节力臂4上设置有浮动气缸，用于协助悬停。此外，关节力臂4上设置有定位编码器6，用于对拧紧力矩计数及判定。
进一步，拧紧枪7设置在关节力臂4的终端(即远离关节力臂4远离机械臂立柱3的一端)，自带反力臂，反力臂用于在拧紧枪7螺栓拧紧时支撑用，避免拧紧过程受反作用力影响。拧紧枪7的端部设置有红外线成像设备11，红外线成像设备11用于定位拧紧枪7与待拧紧的螺栓的位置。
进一步，本发明还包括固定力臂8，一端固定在机械臂立柱3的侧壁上，另一端(即末端)设置有强磁冶具9，通过强磁吸附于平台定位及固定。此外，固定力臂8的顶部上设置有弹簧平衡器10，用于稳定平滑固定力臂8，防止螺栓拧紧过程中设备滑动。
进一步，还包括扫码枪12，挂置于控制电柜2侧面固定，扫码时拿取，用于对待螺栓紧固的风机零部件(例如偏航轴承、变桨轴承、齿箱)上的标识(如二维码)进行识别，并执行作业程序。
本发明还公开了一种移动式智能风电螺栓紧固设备的紧固方法，包括上文提到的一种移动式智能风电螺栓紧固设备，用于对风机零部件上的螺栓进行紧固。其中，底盘小车1带动机械臂立柱3左右移动；直线导轨5带动关节力臂4沿机械臂立柱3上下移动；通过关节力臂4转动以将关节力臂4端部的拧紧枪7移动到风机零部件的待拧紧螺栓处；通过控制电柜2与拧紧枪7相连，以实现对待拧紧螺栓的数据控制和智能化执行拧紧操作。
下面结合附图对本发明的一种移动式智能风电螺栓紧固设备及其紧固方法的工作过程进行描述：
在风电机架13固定后，通过移动底盘小车1，将固定力臂8移动到偏航轴承14处需要螺栓拧紧的相应位置，下压强磁冶具9，下到驱动安装间隙的平面上，通过强磁吸附固定定位固定力臂8，拿取扫码枪12，扫描识别风机零部件(即需要螺栓拧紧的工件，例如偏航轴承、变桨轴承、齿箱)，本发明能够自动将关节力臂4移动到偏航轴承14螺栓螺帽位置，并设定为原点，启动设备，红外成像11开始检测拧紧枪7与螺栓的位置，扫描成像将数据传入主程序，完成后开始自动紧固螺栓，拧紧完成后按工艺设定的程序移动到下一颗螺栓位置直至完成所有螺栓紧固。
控制电柜2通过与远程电脑连接传输，控制电柜2中的设备控制器以及电脑显示屏能够同时显示拧紧数据。本发明控制柜中的主控PLC通过传感器在各步骤完全控制扭矩，出现不合格报警并可让设备停止作业，通过计数实现完全防错。
本发明能够通过两台移动式智能风电螺栓紧固设备同时对风机零部件上的螺栓进行拧紧，两部拧紧枪7同时按照作业流程完成全部螺栓的拧紧后，与控制电柜2相连的电脑端形成数据表格供导出打印。
本发明能够通过两台移动式智能风电螺栓紧固设备一主一从设计，各自自主编制对应的拧紧策略，主站屏幕集成两个拧紧站的显示结构，实现工位和拧紧数据绑定。
本发明一种移动式智能风电螺栓紧固设备及其紧固方法，不仅能够用于偏航轴承螺栓紧固，还能够用于变桨轴承、齿箱等螺栓的紧固；可移动，能够实现不同机型、部件兼顾，能够智能化自动执行工艺中的拧紧流程，代替人工操作，改善操作人员的工作环境，降低劳动强度，缩短作业时间，提高效率；并且待拧紧螺栓的风机零部件与数据绑定产品，可溯源拧紧数据，能够实现防错。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。
Claims (10)
1.一种移动式智能风电螺栓紧固设备，其特征在于，用于对风机零部件上的螺栓进行紧固，包括：
拧紧枪(7)，用于对螺栓进行拧紧；
关节力臂(4)，可全方位转动，一端与拧紧枪(7)相连，另一端通过可移动的直线导轨(5)与机械臂立柱(3)相连，通过直线导轨(5)沿机械臂立柱(3)上下移动；
以及控制电柜(2)，与关节力臂(4)和拧紧枪(7)相连，通过驱动关节力臂(4)移动，将拧紧枪(7)移动到风电机架(13)上待拧紧螺栓处，以实现数据控制和智能化执行拧紧操作。
2.根据权利要求1所述的移动式智能风电螺栓紧固设备，其特征在于，控制电柜(2)的底部设置有底盘小车(1)，底盘小车的底盘底部设置有可移动的万向轮。
3.根据权利要求2所述的移动式智能风电螺栓紧固设备，其特征在于，机械臂立柱(3)竖直固定设置在底盘小车(1)上，用于连接底部的底盘小车(1)与顶部的关节力臂(4)。
4.根据权利要求1所述的移动式智能风电螺栓紧固设备，其特征在于，关节力臂(4)上设置有浮动气缸，用于协助悬停。
5.根据权利要求1所述的移动式智能风电螺栓紧固设备，其特征在于，关节力臂(4)上设置有定位编码器(6)，用于对拧紧力矩计数及判定。
6.根据权利要求1所述的移动式智能风电螺栓紧固设备，其特征在于，拧紧枪(7)上设置有反力臂。
7.根据权利要求1所述的移动式智能风电螺栓紧固设备，其特征在于，拧紧枪(7)的端部设置有红外线成像设备(11)，用于定位拧紧枪(7)与待拧紧的螺栓的位置。
8.根据权利要求1或3所述的移动式智能风电螺栓紧固设备，其特征在于，还包括固定力臂(8)，一端固定在机械臂立柱(3)的侧壁上，另一端设置有强磁冶具(9)，通过强磁吸附于平台定位及固定。
9.根据权利要求8所述的移动式智能风电螺栓紧固设备，其特征在于，固定力臂(8)的顶部上设置有弹簧平衡器(10)，用于稳定平滑固定力臂(8)，防止螺栓拧紧过程中设备滑动。
10.一种移动式智能风电螺栓紧固设备的紧固方法，其特征在于，包括移动式智能风电螺栓紧固设备，其中：
底盘小车(1)带动机械臂立柱(3)左右移动；
直线导轨(5)带动关节力臂(4)沿机械臂立柱(3)上下移动；
通过关节力臂(4)转动以将关节力臂(4)端部的拧紧枪(7)移动到待拧紧螺栓处；
通过控制电柜(2)与拧紧枪(7)相连，以实现控制拧紧枪对螺栓进行拧紧。
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