CN113334071A - 一种风力发电机偏航制动器装配平台及全自动装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电机自动装配技术领域，其目的是提供一种风力发电机偏航制动器装配平台及全自动装配方法，能实现对偏航制动器的全自动装配、而且工作效率高、装配质量好。风力发电机偏航制动器装配平台包括用于固定偏航底架的支撑平台(1)和用于控制所述装配平台运行的电控系统(7)，在所述制动器安装工位上所述支撑平台(1)的两侧各设置有一台可移动的装配机器人(2)，每台所述装配机器人(2)的周围都设置有抓手存放架(3)、制动器存放架(4)、垫片/垫块存放架(5)和螺栓存放架(6)。本发明解决了现有装配平台不能满足当前偏航制动器全自动装配需求的问题。

Description

一种风力发电机偏航制动器装配平台及全自动装配方法

技术领域

本发明涉及风力发电机自动装配技术领域，具体涉及一种风力发电机偏航制动器装配平台及全自动装配方法。

背景技术

风能是一种可再生环保能源，开发风电技术是当今许多国家的主要发展战略。偏航制动器是风电机组的重要装置之一，主要用于吸收因风向变化引起的自由偏转震荡，防止偏航齿轮的交变应力引起齿轮过早损伤。随着风电技术的进步，风力发电机不断向大功率、大重量的方向发展，相应的，偏航制动器的重量也在加大，而且对其装配质量的要求也在不断的提高。

传统的偏航制动器装配方式是由人工采用行车吊运、人工穿装螺栓进行预拧紧安装，此作业方式人工作业强度大、工作效率低，装配质量不可控，成品率低，而且由于产品重量大，还存在很大的安全隐患。

为此，现有技术出现了一种自动化的装配平台，如中国专利文献CN111590310A公开了一种风力发电机偏航系统机器人装配平台，该装配平台包括用于固定风机偏航轴承的支撑平台和用于对偏航轴承进行螺栓紧固的装配机器人，装配机器人包括旋转基座和转动安装在旋转基座上的关节机器人，关节机器人通过旋转板转动安装在旋转基座上，关节机器人上通过浮动手爪安装有用于螺栓紧固的液压扳手；支撑平台上安装有与风机偏航轴承配合的定位夹具；装配机器人至少设置有两个，装配机器人分别设置在支撑平台的侧部。但上述这种装配平台只能完成偏航轴承固定螺栓的紧固，不能实现偏航制动器的装配，不能满足当前偏航制动器全自动装配的需求。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的装配平台不能满足当前偏航制动器全自动装配的需求，从而提供一种能实现对偏航制动器的全自动装配、而且工作效率高、能确保装配质量的风力发电机偏航制动器装配平台及全自动装配方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种风力发电机偏航制动器装配平台，设置于制动器安装工位，所述装配平台包括用于固定偏航底架的支撑平台和用于控制所述装配平台运行的电控系统，在所述制动器安装工位上所述支撑平台的两侧各设置有一台可移动的装配机器人，每台所述装配机器人的周围都设置有抓手存放架、制动器存放架、垫片/垫块存放架和螺栓存放架。

优选地，所述装配机器人包括机器人本体和装配于所述机器人本体执行端的第一多功能抓手或第二多功能抓手，所述第一多功能抓手用于夹取制动器、夹取垫片/垫块及测量制动器安装间隙，所述第二多功能抓手用于夹取螺栓及对螺栓预拧紧。

优选地，所述机器人本体的执行端设置有快换盘，所述第一多功能抓手、所述第二多功能抓手能快速安装于所述快换盘上，所述快换盘上设置有视觉系统。

优选地，所述第一多功能抓手包括相对设置且互相配合的两个抓取夹，其中一个所述抓取夹的外侧设置有用于测量制动器安装间隙的接触式传感器。

优选地，所述第二多功能抓手包括用于抓取螺栓的柔性夹爪和用于螺栓预拧紧的浮动手抓。

优选地，所述装配机器人设置于旋转底座上，所述旋转底座设置于行走轴上，两个所述行走轴相互平行且相对于所述支撑平台的轴线对称设置。

优选地，还包括安全防护系统。

一种上述风力发电机偏航制动器装配平台的全自动装配方法，包括

①将固定有偏航底架的支撑平台移动至制动器安装工位；

②装配机器人利用第一多功能抓手夹取垫块放置于偏航底架上的制动器安装位置；

③所述第一多功能抓手测量制动器安装间隙，如果测量得到的所述制动器安装间隙在允许范围内，进行步骤⑤，如果测量得到的所述制动器安装间隙超出允许范围，进行步骤④；

④根据所述制动器安装间隙数据，计算所需垫片厚度，由所述第一多功能抓手取用所需厚度的垫片放置于所述制动器安装位置的所述垫块上；

⑤所述第一多功能抓手夹取制动器放置于所述制动器安装位置的所述垫块或所述垫片上；

⑥所述装配机器人换装第二多功能抓手；

⑦所述第二多功能抓手抓取螺栓并放入制动器和偏航底架对应的螺栓孔中，进行螺栓预拧紧；

⑧重复所述步骤②至⑦，直至所有所述制动器安装到位；

⑨对所有的所述螺栓进行最终紧固。

优选地，所述步骤③中，利用所述第一多功能抓手上设置的接触式传感器测量所述制动器安装间隙。

优选地，所述步骤①中，利用AGV小车将固定有所述偏航底架的所述支撑平台移动至所述制动器安装工位。

本发明具有以下优点：

本发明提供的风力发电机偏航制动器装配平台及全自动装配方法，能实现对偏航制动器的全自动装配，现场无需人工参与，能显著提高制动器装配的工作效率和装配质量，提高成品率，经测试，本发明提供的风力发电机偏航制动器装配平台及全自动装配方法，节拍时间≤2.5h，工时可减少252min/台。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明风力发电机偏航制动器装配平台的总构图；

图2示出了本发明风力发电机偏航制动器装配平台中机器人的示意图；

图3示出了本发明风力发电机偏航制动器装配平台中机器人第一多功能抓手的示意图；

图4示出了本发明风力发电机偏航制动器装配平台中机器人第二多功能抓手的示意图。

附图标记说明：

1-支撑平台；

2-装配机器人，201-机器人本体，202-第一多功能抓手，203-第二多功能抓手，204-快换盘，205-抓取夹，206-视觉系统，207-接触式传感器，208-柔性夹爪，209-浮动手抓；

3-抓手存放架；4-制动器存放架；5-垫片/垫块存放架；6-螺栓存放架；7-电控系统；8-行走轴；9-安全防护系统；10-旋转底座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，是本发明风力发电机偏航制动器装配平台的优选实施例在，该装配平台设置于制动器安装工位，装配平台包括支撑平台1和电控系统7，支撑平台1用于固定偏航底架，电控系统7用于控制装配平台运行。

在制动器安装工位上，支撑平台1的两侧各设置有一台可移动的装配机器人2，每台装配机器人2的周围都设置有抓手存放架3、制动器存放架4、垫片/垫块存放架5和螺栓存放架6。两台装配机器人分别对两侧产品进行同步的装配，提高装配效率。

如图2所示，装配机器人2设置于旋转底座10上，使装配机器人2能够水平旋转，旋转底座10设置于行走轴8上，两个行走轴8相互平行且相对于支撑平台1的轴线对称设置，装配机器人2可沿行走轴8水平移动，从而扩大装配机器人的行动范围和增加其灵活度。在本实施例中，装配机器人采用六轴机器人。

装配机器人2包括机器人本体201和装配于机器人本体201执行端的第一多功能抓手202或第二多功能抓手203。第一多功能抓手202用于夹取制动器、夹取垫片/垫块及测量制动器安装间隙，第二多功能抓手203用于夹取螺栓及对螺栓预拧紧。

为了实现机器人两种多功能抓手的快换，在机器人本体201的执行端设置有快换盘204，第一多功能抓手202、第二多功能抓手203能快速安装于快换盘204上。在快换盘204上设置有视觉系统206，视觉系统206是所有视觉信息的来源，通过对螺栓孔进行拍照并与预先存储的原始图片进行对比，检测出制动器摆放位置和螺栓穿装位置，从而保证螺栓的正常穿装，视觉系统206还用于引导多功能抓手进行相应抓取。

如图3所示，第一多功能抓手202包括相对设置且互相配合的两个抓取夹205，其中一个抓取夹205的外侧设置有用于测量制动器安装间隙的接触式传感器207。在需要取用垫片时，由于垫片重量较轻，另一个没有设置接触式传感器207的抓取夹205可以吸附垫片将其放置于垫块上；在需要取用垫块或制动器时，由于垫块和制动器的重量相对较重，此时两个抓取夹205互相配合，夹住垫块将其放置于制动器安装位置上，或者夹住制动器将其放置于垫片上。

接触式传感器207用于测量摩擦盘下表面到制动器下表面的距离，即制动器安装间隙，如果测量到的制动器安装间隙在允许范围内，则不需要加垫片，如果测量到的制动器安装间隙超出了允许范围，则计算需要的垫片厚度，垫片厚度有多种，通常在0.1到1mm之间，加垫的目的是为了保证制动器安装间隙在允许范围内。接触式传感器207的主要工作原理为用传感器头部接触需要测量的两点位置，当传感器接触到相关测量点后给系统进行反馈，然后机器人带动传感器头部测量另一测量点，通过计算得出两测量点之间的距离。

如图4所示，第二多功能抓手203包括用于抓取螺栓的柔性夹爪208和用于螺栓预拧紧的浮动手抓209。其中，浮动手抓209的主要工作原理为：由于手抓安装在机器人本体六轴之上，移动机器人本体到螺栓位置时，可能会因“偏心”、“平衡度不准”等原因，导致手抓部位关键零部件弯曲、变形、密封件磨损等原因，降低手抓的性能，缩短手抓的使用寿命。而采用浮动手抓正是用来解决偏心轴中心的问题，浮动手抓在允许的偏心范围内可正常工作，使机器人本体的六轴中心与浮动手抓中心不必做手动微动调整，可消除机器人本体的六轴中心与浮动手抓中心因连接误差产生的干涉现象，使浮动手抓在紧固螺栓的过程中动作更加平稳。

本发明提供的风力发电机偏航制动器装配平台还包括安全防护系统9，安全防护系统9包括安全围栏、安全锁、安全光栅等。

本实施例中，电控系统采用西门子逻辑控制器(PLC)进行系统逻辑控制，完成对机器人、操作按钮、触摸屏和指示灯等各种外设的通讯控制工作。系统配置将机器人、支撑平台等进行综合控制的集成控制系统，操作界面全中文触摸屏显示，该系统的使用将支撑平台、机器人及外围检测进行了关联，而且不增加机器人控制箱的额外负担，也可隔离机器人控制箱与外围电气，可以有效的保护价值昂贵的机器人控制箱不受损伤，减少维护支出。整体装配工艺顺序设定一次，在触摸屏上可以直接用相对应的产品编号，即可完成整个系统的运行方式(包括节拍更改，数据管理，机器人程序，生产管理等)。

本发明还提供一种风力发电机偏航制动器装配平台的全自动装配方法，包括以下步骤：

①将固定有偏航底架的支撑平台1移动至制动器安装工位

利用AGV(Automated Guided Vehicle，简称AGV)小车将固定有偏航底架的支撑平台移动至制动器安装工位。具体的，由AGV小车将固定有偏航底架的支撑平台从上一工位转运至制动器安装工位，到达指定位置后，AGV小车将支撑平台放置于地面，然后AGV小车离开此工位。

之后，控制系统接收产品型号，调运工作程序开始进行工作，装配机器人移动至抓手存放架换装第一多功能抓手，换装完成后回到工作地点。

②装配机器人2利用第一多功能抓手202夹取垫块放置于偏航底架上的制动器安装位置

③第一多功能抓手202测量制动器安装间隙，如果测量得到的制动器安装间隙在允许范围内，进行步骤⑤，如果测量得到的制动器安装间隙超出允许范围，进行步骤④

装配机器人带动第一多功能抓手，利用接触式传感器测量待安装位置的制动器安装间隙，如果测量得到的制动器安装间隙在允许范围内，进行步骤⑤，如果测量得到的制动器安装间隙超出允许范围，进行步骤④。

④根据制动器安装间隙数据，计算所需垫片厚度，由第一多功能抓手202取用所需厚度的垫片放置于制动器安装位置的垫块上

控制系统根据反馈得到的制动器安装间隙数据计算需要加垫片的厚度，之后由第一多功能抓手202取用所需厚度的垫片放置于制动器安装位置的垫块上。

⑤第一多功能抓手202夹取制动器放置于制动器安装位置的垫块或垫片上

如果测量得到的制动器安装间隙在允许范围内，则制动器放置于制动器安装位置的垫块上，如果测量得到的制动器安装间隙超出允许范围，经过步骤④，再将制动器放置于制动器安装位置的垫片上。

⑥装配机器人2换装第二多功能抓手203

装配机器人行走至抓手存放架的前方，自动换取第二多功能抓手。

⑦第二多功能抓手203抓取螺栓并放入制动器和偏航底架对应的螺栓孔中，进行螺栓预拧紧

⑧重复步骤②至⑦，直至所有制动器安装到位

⑨对所有的螺栓进行最终紧固

全部制动器的螺栓预拧紧完成后，AGV小车进入此工位，将偏航底架及支撑平台同时举升离开地面，将偏航底架及支撑平台移动至下一工位进行螺栓的最终紧固。

在其他实施例中，还可采用RGV(Rail Guided Vehicle，有轨制导车辆)小车转运固定有偏航底架的支撑平台。另外，装配机器人也可采用其他非六轴机器人，同样能实现本发明的目的。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种风力发电机偏航制动器装配平台，其特征在于：设置于制动器安装工位，所述装配平台包括用于固定偏航底架的支撑平台(1)和用于控制所述装配平台运行的电控系统(7)，在所述制动器安装工位上所述支撑平台(1)的两侧各设置有一台可移动的装配机器人(2)，每台所述装配机器人(2)的周围都设置有抓手存放架(3)、制动器存放架(4)、垫片/垫块存放架(5)和螺栓存放架(6)。

2.根据权利要求1所述的风力发电机偏航制动器装配平台，其特征在于：所述装配机器人(2)包括机器人本体(201)和装配于所述机器人本体(201)执行端的第一多功能抓手(202)或第二多功能抓手(203)，所述第一多功能抓手(202)用于夹取制动器、夹取垫片/垫块及测量制动器安装间隙，所述第二多功能抓手(203)用于夹取螺栓及对螺栓预拧紧。

3.根据权利要求2所述的风力发电机偏航制动器装配平台，其特征在于：所述机器人本体(201)的执行端设置有快换盘(204)，所述第一多功能抓手(202)、所述第二多功能抓手(203)能快速安装于所述快换盘(204)上，所述快换盘(204)上设置有视觉系统(206)。

4.根据权利要求3所述的风力发电机偏航制动器装配平台，其特征在于：所述第一多功能抓手(202)包括相对设置且互相配合的两个抓取夹(205)，其中一个所述抓取夹(205)的外侧设置有用于测量制动器安装间隙的接触式传感器(207)。

5.根据权利要求3所述的风力发电机偏航制动器装配平台，其特征在于：所述第二多功能抓手(203)包括用于抓取螺栓的柔性夹爪(208)和用于螺栓预拧紧的浮动手抓(209)。

6.根据权利要求3所述的风力发电机偏航制动器装配平台，其特征在于：所述装配机器人(2)设置于旋转底座(10)上，所述旋转底座(10)设置于行走轴(8)上，两个所述行走轴(8)相互平行且相对于所述支撑平台(1)的轴线对称设置。

7.根据权利要求1所述的风力发电机偏航制动器装配平台，其特征在于：还包括安全防护系统(9)。

8.一种权利要求2-7任一所述风力发电机偏航制动器装配平台的全自动装配方法，其特征在于：包括

①将固定有偏航底架的支撑平台(1)移动至制动器安装工位；

②装配机器人(2)利用第一多功能抓手(202)夹取垫块放置于偏航底架上的制动器安装位置；

③所述第一多功能抓手(202)测量制动器安装间隙，如果测量得到的所述制动器安装间隙在允许范围内，进行步骤⑤，如果测量得到的所述制动器安装间隙超出允许范围，进行步骤④；

④根据所述制动器安装间隙数据，计算所需垫片厚度，由所述第一多功能抓手(202)取用所需厚度的垫片放置于所述制动器安装位置的所述垫块上；

⑤所述第一多功能抓手(202)夹取制动器放置于所述制动器安装位置的所述垫块或所述垫片上；

⑥所述装配机器人(2)换装第二多功能抓手(203)；

⑦所述第二多功能抓手(203)抓取螺栓并放入制动器和偏航底架对应的螺栓孔中，进行螺栓预拧紧；

⑧重复所述步骤②至⑦，直至所有所述制动器安装到位；

⑨对所有的所述螺栓进行最终紧固。

9.根据权利要求8所述的全自动装配方法，其特征在于：所述步骤③中，利用所述第一多功能抓手(202)上设置的接触式传感器(207)测量所述制动器安装间隙。

10.根据权利要求9所述的全自动装配方法，其特征在于：所述步骤①中，利用AGV小车将固定有所述偏航底架的所述支撑平台(1)移动至所述制动器安装工位。

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