CN114633178A - 一种风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线，包括工作平台、设置在工作平台中部并用于对风电叶片首尾进行支撑调节的叶尖转运及工装翻转系统和叶根转运及工装翻转系统、以及对称设置在工作平台上并位于风电叶片两侧的风电叶片自动打磨机器人和风电叶片自动滚涂机器人。本申请中采用主流水线附多机器人协同作业，针对风电叶片的打磨、滚涂工序进行系统化作业，实现自动化处理，降低劳动强度；全向运输与称重一体化，实时检测风电叶片的重量；并通过前后主动摩擦轮同步调整，实时调整风电叶片对应工作姿态，并有效的避免叶片扭伤；AB车联动运输设备可完成平移、横移、直角转弯以及原地旋转等九种转运动作，使流水线的布置更加灵活。

Description

一种风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线
技术领域
本发明涉及风电叶片智能制造技术领域，尤其涉及一种风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线。
背景技术
随着智能制造业的不断发展，机器人的应用领域也随之增广，风电产业也将在智能制造的推动下得到长足进步。风电作为新能源中的重要组成部分，发挥着不可替代的作用。但是风电叶片作为整个风力发电机组的关键核心部件之一，其所对应的制造水平代表着相关产业的核心竞争力。针对风电叶片生产环节中的表面磨抛与滚涂工艺，当前仍存在大量的人工作业，缺少其所对应的合理高效的智能制造方案。当前人工打磨与滚涂工序存有以下不足：
(1)当前打磨工序需要多名工人协同作业，人工的方式具有定位随机性大，打磨余量难以控制成产效率低等特点。尤其是其工作环境恶劣，风电叶片打磨中的粉尘危害严重，工人必须佩戴防毒面罩工作，打磨的效果同时也易受员工状态、操作熟练度等限制。
(2)叶片表面滚涂工序以手工方式为主，其操作过程中难免造成涂料浪费，涂料厚度控制不方便等，其中小分子化学漆料多，操作稳定性差。
(3)针对风电叶片各工序之间的转运，人工与叉车之间的配合风险高，尤其是尾部工人手动给万向轮转向，若两者之间沟通不便则极容易损伤叶片，此外工作安全隐患高。
综上风电叶片生产环节中的表面磨抛与滚涂工序具有效率低、稳定性差、安全隐患高等特点。
因此，研发出一套风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线，将人从繁重的恶劣的工况中解放出来，具有非常重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线，在于提供一套风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线，能够高效稳定的进行风电叶片的打磨、滚涂、称重等工序。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线，包括工作平台、设置在所述工作平台中部并用于对风电叶片首尾进行支撑调节的叶尖转运及工装翻转系统和叶根转运及工装翻转系统、以及对称设置在所述工作平台上并位于所述风电叶片两侧的风电叶片自动打磨机器人和风电叶片自动滚涂机器人。
本实施例中，进一步地优化，在所述工作平台上且位于所述风电叶片的两侧设置有机器人水平移动轨道。
本实施例中，再进一步地优化，所述叶根转运及工装翻转系统包括设置在所述机器人水平移动轨道上的联动运输平板A车、设置在所述联动运输平板A车上的第一工装举升及缓冲机构、设置在所述第一工装举升及缓冲机构上的叶片根部翻转工装和叶根摩擦轮翻转装置。
本实施例中，再进一步地优化，在所述第一工装举升及缓冲机构上设置有用于对所述叶片根部翻转工装进行定位的工装锁死机构，在所述第一工装举升及缓冲机构上还设置有用于对所述风电叶片称重的称重传感器。
本实施例中，再进一步地优化，所述风电叶片自动打磨机器人包括设置在所述机器人水平移动轨道上的打磨机器人底盘、通过第一回转支撑单元设置在所述打磨机器人底盘上的第一升降装置、铰接设置在所述第一升降装置的上端并利用所述第一伸缩装置调节其张开角度的第二伸缩装置、设置在所述第二伸缩装置上端部的打磨角度调节机构和恒力打磨机构、以及设置在所述第二伸缩装置上的吸尘装置和设置在所述打磨机器人底盘上的打磨机器人液压及配电系统。
本实施例中，再进一步地优化，所述叶尖转运及工装翻转系统包括设置在所述工作平台上的联动运输平板B车、设置在所述联动运输平板B车上的第二工装举升及缓冲机构、设置在所述第二工装举升及缓冲机构上方的叶尖根部翻转工装和叶尖摩擦轮旋转调节装置。
本实施例中，再进一步地优化，所述风电叶片自动滚涂机器人与所述风电叶片自动打磨机器人的结构相同；其包括设置在所述机器人水平移动轨道上的滚涂机器人底盘、设置在所述滚涂机器人底盘上第二回转支撑单元、以及通过第二升降装置、第三伸缩装置、第四伸缩装置7设置在所述滚涂机器人底盘上的滚涂角度调节机构和曲面滚涂机构、以及滚涂机器人液压及配电系统。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：本申请中本发明结构设计合理，采用主流水线附多机器人协同作业，能够针对风电叶片的打磨、滚涂工序进行系统化作业，实现自动化处理，减少人工参与过程，节省人工成本，降低劳动强度；全向运输与称重一体化，实时检测风电叶片的重量；并通过前后主动摩擦轮同步调整，实时调整风电叶片对应工作姿态，并有效的避免叶片扭伤；AB车联动运输设备可完成平移、横移、直角转弯以及原地旋转等九种转运动作，使流水线的布置更加灵活，空间占用得到极大改进。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的叶根转运及工装翻转系统的结构图；
图3是本发明的风电叶片自动打磨机器人的结构图；
图4是本发明的叶尖转运及工装翻转系统的结构图；
图5是本发明的风电叶片自动滚涂机器人的结构图；
图6是本发明中工装锁死机构结构图。
附图标记说明：1、叶根转运及工装翻转系统，11、联动运输平板A车，111、第一工装举升及缓冲机构，1111、称重传感器，1112、工装锁死机构，1112a、顶出销；1112b、防侧翻挂钩；12、叶片根部翻转工装，121、叶根摩擦轮翻转装置，2、风电叶片自动打磨机器人，21、打磨机器人底盘，22、第一回转支撑单元，23、第一升降装置，24、第一伸缩装置，25、打磨角度调节机构，26、恒力打磨机构，27、吸尘装置，28、第二伸缩装置，29、打磨机器人液压及配电系统，3、风电叶片，4、叶尖转运及工装翻转系统，41、联动运输平板B车，411、第二工装举升及缓冲机构，42、叶尖根部翻转工装，421、叶尖摩擦轮旋转调节装置，5、风电叶片自动滚涂机器人，51、滚涂机器人底盘，52、第二回转支撑单元，53、第二升降装置，54、第三伸缩装置，55、滚涂角度调节机构，56、曲面滚涂机构，57、第四伸缩装置，58、滚涂机器人液压及配电系统，6、机器人水平移动轨道。
具体实施方式
本实施例中共公开了一种风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线，
其中包括工作平台、安装在所述工作平台中部并用于对风电叶片3首尾进行支撑调节的叶尖转运及工装翻转系统4和叶根转运及工装翻转系统1、以及对称安装在所述工作平台上并位于所述风电叶片3两侧的风电叶片自动打磨机器人2和风电叶片自动滚涂机器人5。
如图1所示，在所述工作平台上且位于所述风电叶片3的两侧对称安装两条有机器人水平移动轨道6，其中在所述机器人水平移动轨道6上对应于风电叶片3的不同位置分别安装有风电叶片自动打磨机器人2和风电叶片自动滚涂机器人5；具体地，本实施例中所述叶根转运及工装翻转系统1与叶尖转运及工装翻转系统4协同作业将风电叶片3转运至打磨与滚涂流水线的中线位置，并将风电叶片3同步翻转至合适姿态，以便工序进行；
在流水线的中线两侧各布置机器人水平移动轨道6，单侧均由两台及以上风电叶片自动打磨机器人2分别负责风电叶片的叶根与叶尖打磨作业，并单侧水平轨道布置有风电叶片自动滚涂机器人5，随之完成打磨后的滚涂作业，待作业完成由联动转运装置的测重传感器1111完成叶片称重工序，并转运至合适位置。
如图2所示，本实施例中，所述叶根转运及工装翻转系统1包括安装在所述机器人水平移动轨道6上的联动运输平板A车11、安装在所述联动运输平板A车11上的第一工装举升及缓冲机构111、安装在所述第一工装举升及缓冲机构111上的叶片根部翻转工装12和叶根摩擦轮翻转装置121；
其中在所述第一工装举升及缓冲机构111上安装有用于对所述叶片根部翻转工装12进行定位的工装锁死机构1112，在所述第一工装举升及缓冲机构111上还安装有用于对所述风电叶片3称重的称重传感器1111，通过所述测重传感器1111对叶片称重工序。
本实施例流水线中，所述的叶根转运及工装翻转系统1主要包括：联动运输平板A车11与叶片根部翻转工装12；其中联动运输平板A车11的第一工装举升及缓冲机构111包括有工装锁死机构1112与称重传感器1111，工装锁死机构1112中的顶出销1112a通过与叶片根部翻转工装12上预留的沉孔配合，并且工装锁死机构1112中的防侧翻挂钩1112b进一步抱死工装，完成衔接；工装锁死机构1112中的顶出销1112a顶部安装有称重传感器1111，当叶片需要转运时，传感器1111随顶出销的运动与对应沉孔的底部面贴合而受到挤压，从而完成风电叶片3的实时称重作业；
所述叶片根部翻转工装12除其基本构架外，主要包含叶根摩擦轮翻转装置121，叶根摩擦轮翻转装置121将协同叶尖翻转工装42共同完成风电叶片3的形态转动，以此有效减少叶片翻转中的风电叶片扭伤，避免造成经济损失；其中所述叶根摩擦轮翻转装置为对称结构并通过伺服电机驱动转动。
如图3所示，所述风电叶片自动打磨机器人2包括安装在所述机器人水平移动轨道6上的打磨机器人底盘21、通过第一回转支撑单元22安装在所述打磨机器人底盘21上的第一升降装置23、铰接安装在所述第一升降装置23的上端并利用所述第一伸缩装置24调节其张开角度的第二伸缩装置28、安装在所述第二伸缩装置28上端部的打磨角度调节机构25和恒力打磨机构26、以及安装在所述第二伸缩装置28上的吸尘装置27和设置在所述打磨机器人底盘21上的打磨机器人液压及配电系统29；
本实施例流水线中，其中所述第一回转支撑单元22通过螺栓连接固定于打磨机器人底盘21上端面正中心，在所述第一回转支撑单元22上方并靠近风电叶片工作面一侧焊接固定第一升降装置23，于第一回转支撑单元22上方背离风电叶片工作面一侧通过螺栓连接安装打磨机器人液压及配电系统29，所述第一升降装置23的顶端与第二伸缩装置28通过销轴形成转动连接，并由第一伸缩装置24调整第一升降装置23的顶端与第二伸缩装置28的开合角度，打磨角度调节机构25通过螺栓固定于第二伸缩装置28伸出端的尾板上，恒力打磨机构26则通过螺栓连接与打磨角度调节机构25固定，吸尘装置27通过焊接固定于第二伸缩装置28的导轨外管外侧，其中所述吸尘装置27包括抽风管和风机。叶片自动打磨机器人2的多自由度设计将可在较小空间内满足风电叶片的打磨需求，并且恒力自动打磨模块26可以广泛的适应叶片的各种复杂表面。
如图4所示，所述叶尖转运及工装翻转系统4包括安装在所述工作平台上的联动运输平板B车41、安装在所述联动运输平板B车41上的第二工装举升及缓冲机构411、安装在所述第二工装举升及缓冲机构411上方的叶尖根部翻转工装42和叶尖摩擦轮旋转调节装置421；
本实施例流水线中，其中联动运输平板B车41的第二工装举升及缓冲机构411同样包括有工装锁死机构与称重传感器，其工装锁死原理与称重原理与联动运输平板A车11基本一致；
所述叶尖根部翻转工装42除其基本构架外，主要包含叶尖摩擦轮旋转调节装置421，叶尖摩擦轮旋转调节装置421之主要是通过摩擦轮直接旋转叶尖偏心固定架的外圆环，从而间接主动调整叶尖翻转过程中的实时状态，从而保障在叶根翻转轴线与叶尖翻转轴线不同心的状态下，翻转作业尽可能小的造成风电叶片3自身扭转；其中联动运输平板A车11与B车41均布置有舵轮机构，通过两车联动即可完成风电叶片的平移、横移、直角转弯以及原地旋转等九种转运动作，具有高度灵活性。
如图5所示，所述风电叶片自动滚涂机器人5与所述风电叶片自动打磨机器人2的结构相同；其包括安装在所述机器人水平移动轨道6上的滚涂机器人底盘51、安装在所述滚涂机器人底盘51上第二回转支撑单元52、以及通过第二升降装置53、第三伸缩装置54、第四伸缩装置57安装在所述滚涂机器人底盘51上的滚涂角度调节机构55和曲面滚涂机构56、以及滚涂机器人液压及配电系统58；
本实施例流水线中，其中所述第二回转支撑单元52通过螺栓连接固定于滚涂机器人底盘51上端面正中心，于第二回转支撑单元52上方靠近风电叶片3工作面一侧焊接固定第二升降装置53，于第二回转支撑单元52上方背离风电叶片3工作面一侧通过螺栓连接安装滚涂机器人液压及配电系统58，第二升降装置53的顶端与第四伸缩装置57通过销轴形成转动连接，并由第三伸缩装置54调整上述两者的开合角度，滚涂角度调节机构55通过螺栓固定于第四伸缩装置57伸出端的尾板上，曲面滚涂机构56则通过螺栓连接与滚涂角度调节机构55固定。叶片自动滚涂机器人5的滚涂机构具备自动上料喷料系统，并可实时调节流量，其中整形辊子装置可以对一次滚涂不均匀部分进行二次整形滚涂，提高产品质量。
本发明的工作原理
首先所述风电叶片自动打磨机器人2与风电叶片自动滚涂机器人5位移至机器人水平移动轨道6的尽头端，风电叶片3由联动运输平板A车11与B车41联动侧移、直走等方式转运至靠近流水线的中线位置附近，叶根摩擦轮翻转装置121协同叶尖摩擦轮旋转调节装置421同步主动地完成风电叶片3的翻转动作，使其达到适宜打磨与滚涂作业的姿态。
随后风电叶片自动打磨机器人2与风电叶片自动滚涂机器人5进入工作区域，自动打磨机器人2率先对风电叶片3表面进行打磨工艺并除尘，自动滚涂机器人5则负责针对已打磨区域进行滚涂作业，也可单一实现打磨作业或滚涂作业。带风电叶片处理完成，联动运输车的称重传感器1111传回实时叶片称重数据，并由叶根摩擦轮翻转装置121协同叶尖摩擦轮旋转调节装置421同步主动地将风电叶片3的翻转至重心较低的姿态，减少安全隐患，随后将工作对象转运出流水线。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。
以上实施例仅是对本发明创造的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线，其特征在于：
包括工作平台、设置在所述工作平台中部并用于对风电叶片(3)首尾进行支撑调节的叶尖转运及工装翻转系统(4)和叶根转运及工装翻转系统(1)、以及对称设置在所述工作平台上并位于所述风电叶片(3)两侧的风电叶片自动打磨机器人(2)和风电叶片自动滚涂机器人(5)。
2.根据权利要求1所述的风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线，其特征在于：在所述工作平台上且位于所述风电叶片(3)的两侧设置有机器人水平移动轨道(6)。
3.根据权利要求2所述的风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线，其特征在于：所述叶根转运及工装翻转系统(1)包括设置在所述机器人水平移动轨道(6)上的联动运输平板A车(11)、设置在所述联动运输平板A车(11)上的第一工装举升及缓冲机构(111)、设置在所述第一工装举升及缓冲机构(111)上的叶片根部翻转工装(12)和叶根摩擦轮翻转装置(121)。
4.根据权利要求3所述的风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线，其特征在于：在所述第一工装举升及缓冲机构(111)上设置有用于对所述叶片根部翻转工装(12)进行定位的工装锁死机构(1112)，在所述第一工装举升及缓冲机构(111)上还设置有用于对所述风电叶片(3)称重的称重传感器(1111)。
5.根据权利要求2所述的风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线，其特征在于：所述风电叶片自动打磨机器人(2)包括设置在所述机器人水平移动轨道(6)上的打磨机器人底盘(21)、通过第一回转支撑单元(22)设置在所述打磨机器人底盘(21)上的第一升降装置(23)、铰接设置在所述第一升降装置(23)的上端并利用所述第一伸缩装置(24)调节其张开角度的第二伸缩装置(28)、设置在所述第二伸缩装置(28)上端部的打磨角度调节机构(25)和恒力打磨机构(26)、以及设置在所述第二伸缩装置(28)上的吸尘装置(27)和设置在所述打磨机器人底盘(21)上的打磨机器人液压及配电系统(29)。
6.根据权利要求1所述的风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线，其特征在于：所述叶尖转运及工装翻转系统(4)包括设置在所述工作平台上的联动运输平板B车(41)、设置在所述联动运输平板B车(41)上的第二工装举升及缓冲机构(411)、设置在所述第二工装举升及缓冲机构(411)上方的叶尖根部翻转工装(42)和叶尖摩擦轮旋转调节装置(421)。
7.根据权利要求1所述的风电叶片多机器人协同打磨滚涂作业流水线，其特征在于：所述风电叶片自动滚涂机器人(5)与所述风电叶片自动打磨机器人(2)的结构相同；其包括设置在所述机器人水平移动轨道(6)上的滚涂机器人底盘(51)、设置在所述滚涂机器人底盘(51)上第二回转支撑单元(52)、以及通过第二升降装置(53)、第三伸缩装置(54)、第四伸缩装置(57)设置在所述滚涂机器人底盘(51)上的滚涂角度调节机构(55)和曲面滚涂机构(56)、以及滚涂机器人液压及配电系统(58)。
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