CN114888455A - 叶片激光切割系统及切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶片激光切割系统及切割方法，属于风电叶片加工领域，该叶片激光切割系统包括：切割工作台；承托翻转装置，包括用于承托叶片的滚轮机构以及用于翻转叶片的柔性带翻转机构，其中，滚轮机构至少设置两个，且两个滚轮机构分别设置于切割工作台的两侧，柔性带翻转机构至少设置一个，并位于其中一滚轮机构远离切割工作台的一侧；以及激光切割装置，用于产生激光光束以切割叶片。本发明的叶片激光切割系统及切割方法，充分利用激光切割的切割高效性，并运用承托翻转装置，提高叶片的切割效率，降低劳动强度，便于回收利用报废的风电叶片。

Description

叶片激光切割系统及切割方法

技术领域

本发明涉及风电叶片加工技术领域，尤其涉及一种叶片激光切割系统及切割方法。

背景技术

目前，随着风电行业的迅速发展，达到报废年限的风电叶片也随之增多，如何处理这些报废的叶片成了一个很大的难题。

常见的风电叶片一般采用纤维增强复合材料制备，当叶片达到预定的使用寿命之后，叶片将做报废处理，而由于叶片的体积较大，废弃叶片占用空间较大，无法便于回收和存储，因此，在对废弃叶片进行回收时，需将废弃叶片进行切割，将其进行结构分解，也即使其离散化，便于降低后期的回收及运输成本。

此外，在回收叶片的过程中，还有些具有废物回收利用的要求

对废弃风电叶片处理的传统方法通常有手动切割、绳锯切割、物理粉碎、焚烧等，但这些传统方式存在操作难度大、安全性较低、切割操作繁琐、复杂且效率太慢的缺点。

因此，有必要开发一种结构合理、操作简单、切割效率高的叶片激光切割系统及方法。

发明内容

为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本发明的一个目的是提供一种叶片激光切割系统，以解决现有技术中针对报废的风电叶片切割回收过程存在不便的问题。

本发明的另一目的是提供一种叶片激光切割方法，以解决现有技术中针对报废的风电叶片切割回收过程中存在不便的问题。

本发明为解决其问题所采用的技术方案是：

根据本发明实施例的一个方面，提供一种叶片激光切割系统，包括：切割工作台；承托翻转装置，包括用于承托叶片的滚轮机构以及用于翻转叶片的柔性带翻转机构，其中，滚轮机构至少设置两个，且两个滚轮机构分别设置于切割工作台的两侧，柔性带翻转机构至少设置一个，并位于其中一滚轮机构远离切割工作台的一侧；以及激光切割装置，用于产生激光光束以切割叶片。

本发明实施例的另一方面，提供一种叶片激光切割方法，采用叶片激光切割系统，包括：步骤S1：根据待切割叶片的大小以及切割需求选择激光切割装置的类型，其中，激光切割装置的类型包括多轴自动激光切割装置、手持式激光切割装置；

步骤S2：将待切割叶片上料至承托翻转装置上；及

步骤S3：通过激光切割装置对叶片进行切割。

由上述技术方案可知，本发明实施例至少具有如下优点和积极效果：

1)提供一种叶片激光切割系统，其包括切割工作台、承托翻转装置以及激光切割装置，通过将叶片置于承托翻转装置上，由承托翻转装置中的滚轮机构对叶片进行承托，且在切割过程中，可通过承托翻转装置中的柔性带翻转机构对风机叶片进行翻转，结合激光切割装置，可对叶片进行切割、拆解的工作，采用这种激光切割系统，充分利用激光切割的切割高效性，并运用承托翻转装置，提高叶片的切割效率，降低劳动强度，便于回收利用报废的风电叶片；

2)提供一种叶片的激光切割方法，其采用叶片激光切割系统，根据叶片的大小以及切割需求选择激光切割装置，并通过承托翻转装置对叶片进行承托和翻转，以提高叶片的切割效率，达到便于回收利用报废的风电叶片的目的。

附图说明

图1为本发明其中一实施例中叶片激光切割系统的整体结构示意图；

图2为本发明其中一实施例中调节驱动机构的结构示意图；

图3为本发明其中一实施例中安装底座的平面图；

图4为本发明其中一实施例中叶片激光切割方法的流程框图。

其中，附图标记含义如下：

1、切割工作台；101、维修口；102、盖板；2、承托翻转装置；201、滚轮机构；2011、安装底座；20111、调节腰型孔；2012、滚轮；2013、第二安装架；202、柔性带翻转机构；2021、活动底座；2022、柔性带；2023、第一安装架；3、激光切割装置；301、承重立柱；302、激光切割头；303、第一驱动机构；304、第二驱动机构；305、横梁；306、转接座；4、调节驱动机构；401、驱动电机；402、丝杆；403、滑台；404、连接块；405、减速器；5、承托盘。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。

实施例1

参阅图1，本发明公开了一种叶片激光切割系统，尤其适用于对废气风电叶片的切割回收利用过程，包括切割工作台1、承托翻转装置2以及激光切割装置3，其中，切割工作台1主要用于承接切割掉落的叶片块料；

承托翻转装置2用于承托和翻转叶片，具体地，承托翻转装置2包括滚轮机构201以及柔性带翻转机构202，其中，滚轮机构201用于承托叶片，柔性带翻转机构202用于翻转叶片。

本申请中，滚轮机构201至少设置两个，且两个滚轮机构201分别设置于切割工作台1的两侧，柔性带翻转机构202设置一个或多个，一个或多个柔性带翻转机构202中，至少一个柔性带翻转机构202设置在其中一滚轮机构201远离切割工作台1的一侧。

激光切割装置3用于产生激光光束以切割叶片。

由滚轮机构201和柔性带翻转机构202共同承托叶片，在柔性带翻转机构202的摩擦带动下，使得叶片能够沿自身中心轴线方向翻转，从而可对激光切割装置的切割位置进行变换。

由此，采用本发明的叶片激光切割系统，通过承托翻转装置2对具有重量重、体积大特点的风电叶片进行承托及翻转，再利用激光切割装置3对叶片进行激光切割，提高叶片的切割效率，使得报废风电叶片的回收更加便捷、高效率。

在一种可能的实施方式中，激光切割装置3包括承重立柱301、激光切割头302、第一驱动机构303以及第二驱动机构304，激光切割头302位于切割工作台1的上方。

第一驱动机构303和第二驱动机构304均设置于承重立柱301，且分别用于驱动激光切割头302沿水平方向、竖直方向移动，也即沿图中所示的Y轴方向、Z轴方向滑移。

通过采用这种结构，使得激光切割头302至少能够在水平的Y轴方向上以及竖直的Z轴方向上活动，也即使得激光切割头302具有至少具有两轴的自动度，从而实现一定范围内的激光切割位置的调整。

在此种结构的基础上，激光切割头302可采用现有技术中的多轴自动激光切割头302，此种激光切割头302自身具有多轴旋转的功能特点，能够实现多轴、不同角度的调节，实现切割的多样化。

多轴自动激光切割头302中的多轴是指两轴以上，即两轴、三轴、四轴、五轴等等。

当然，在上述的结构基础上，激光切割头302也可以是手持式激光切割头302，将手持式激光切割头302可拆卸地与第二驱动机构304连接，拓展激光切割头302的使用方式，即一种方式为，将手持式激光切割头302与第二驱动机构304分离，通过工作人员手持激光切割头302进行切割；另一种方式为，将手持式激光切割头302与第二驱动机构304连接，通过第一驱动机构303和第二驱动机构304驱动手持式激光切割头302实现两轴移动而切割。

从而，由于激光切割头302的类型不同，激光切割装置3也即包括了多轴的自动激光切割装置3以及半自动的手持式激光切割装置3，根据实际的叶片切割需要选择激光切割装置3的类型。

此外，激光切割装置3可设置一个以上，例如，可设置两个以上的激光切割装置3，且激光切割装置3可采用两种以上不同类型的激光切割装置，例如，可将多轴自动激光切割装置3和手持式激光切割装置3的混合使用，以实现高效率、灵活性较高的激光切割。

进一步的，在一种实施例中，激光切割装置3还包括与承重立柱301连接的横梁305，横梁305位于切割工作台1的上方，横梁305上水平滑动设置有转接座306，第二驱动机构304安装于转接座306，转接座306与第一驱动机构303连接并能够受第一驱动机构303驱动而沿横梁305滑移，也即沿图中所示的Y轴方向滑移。

由此，此种结构为悬臂梁式的激光切割结构，这种的结构较为简单。

进一步地，承重立柱301可设置两个，使得横梁305位于两个承重立柱301之间，构成一龙门式的激光切割结构，采用这种结构，使得横梁305的承重能力增强，能够搭载更多的激光切割头302或者其他的机械结构件。

一种可能的实施方式中，至少两个柔性带翻转机构202，且每两个柔性带翻转机构202形成一组翻转机构组，每两个滚轮机构201形成一组滚轮机构组，一组翻转机构组与一组滚轮机构组在数量上对应设置，同一组翻转机构组的两个柔性带翻转机构202分别位于对应的一组滚轮机构组的两个滚轮机构201远离切割工作台1的一侧。

通过两两成组地设置柔性带翻转机构202，能够进一步提高叶片的承托的稳定性，且成组的柔性带翻转机构202同步动作，使得更易于对叶片进行翻转。

一种可能的实施方式中，切割工作台1可活动地设置于激光切割头302的下方，且切割工作台1能沿垂直于第一驱动机构303的驱动方向移动。

例如，可在切割工作台1的下方安装移动轮，以使得切割工作台1能至少沿图中所示X轴方向移动。

将切割工作台1设置为可移动式，便于实际运用过程中对切割工作台1和激光切割头302的相对位置进行调整，且由于切割工作台1能沿垂直于第一驱动机构303的驱动方向移动，由此，能够使得激光切割头302对叶片的切割更加充分完整，有利于实现叶片的全面拆解以及切割，并降低需要重复定位的麻烦。

一种可能的实施方式中，柔性带翻转机构202包括活动底座2021，活动底座2021的底部安装有万向轮，活动底座2021能够靠近或远离滚轮机构201。

通过活动底座2021的设置，能够移动柔性带翻转机构202，以对柔性带翻转机构202与滚轮机构201的位置进行调节，进而满足不同大小的叶片的承托要求，扩大承托翻转装置2对叶片的适用范围并提高对叶片承托的稳定性。

柔性带翻转机构202的其他部分可参考现有技术，主要包括设置于活动底座2021上、呈V形状的柔性带2022、与柔性带2022连接的张紧机构(图中未示意)、供柔性带2022连接的第一安装架2023以及驱动第一安装架2023升降的升降机构(图中未示意)，张紧机构用于张紧柔性带2022，并在张紧柔性带2022的过程中，依靠柔性带2022的表面摩擦而对所承托的物体(如本申请的风电叶片)进行翻转，升降机构能够驱动第一安装架2023升降，进而使得柔性带2022升降，以调整所承托物体的高度位置。

柔性带2022可为常见的皮带。

张紧机构为常用的收卷轮，收卷轮由电机驱动而转动，柔性带2022与收卷轮连接，从而，在收卷轮的转动下，实现柔性带2022的张紧，

升降机构常用液压油缸、气压缸或电动推杆。

进一步地，滚轮机构201包括安装底座2011、设置于安装底座2011上的至少两个滚轮2012，安装底座2011上设置有竖直调节机构(图中未示意)，以调节滚轮2012的竖直高度。

竖直调节机构也可为与滚轮2012连接的液压油缸、气压缸或电动推杆。

滚轮2012设置多个，例如，滚轮2012可设置两个、三个、四个等。

本发明中，滚轮2012设置四个，其中两个滚轮2012为一组，其中，第一组滚轮的两个滚轮2012分别设置在第二组滚轮的两个滚轮2012的两侧，且第一组滚轮的中心高度高于第二组滚轮的中心高度，使得四个滚轮2012形成一中心低、两侧高的朝上敞口的承托结构，这样的布置方式，使得滚轮机构201能够更好地承托风机叶片，避免风机叶片在翻转过程中与滚轮机构201脱离。

作为一种优选的实施方式，成组的两个滚轮机构201中，至少一个滚轮机构201活动连接于切割工作台1上，且切割工作台1上设置有调节驱动机构4，调节驱动机构4与位于切割工作台1上的滚轮机构201连接并能够驱动该滚轮机构201移动，以调整成组的两个滚轮机构201的间距。

例如，如图2所示，成组的两个滚轮机构201中，其中一个滚轮机构201活动设置于切割工作台1上，而另一个滚轮机构201可活动地独立于切割工作台1设置。

进一步地，调节驱动机构4包括驱动电机401、调节丝杆402、滑台403以及连接块404，其中，连接块404与切割工作台1连接，丝杆402的一端与连接块404可转动地连接，另一端与驱动电机401的传动连接，进一步地，驱动电机401的转轴连接有减速机405，通过减速机405将电机的动力传递至调节丝杆402，起到减速增矩的作用。

滑台403与调节丝杆402螺纹连接，滚轮机构201的安装底座2011与滑台403固定，进而通过驱动电机401驱动丝杆402转动，从而带动滑台403及其固定的滚轮机构201水平滑移，以达到调整成组的两个滚轮机构201间距的目的。

当然，在可能的实施例中，调节驱动机构4还可以采用现有技术中其他的直线驱动机构代替，例如：气动、液动或电动伸缩杆。

在其他可能的实施方式中，两个滚轮机构201均可以与切割工作台1活动连接。

参阅图3，进一步地，滚轮机构201的安装底座2011上还设置有调节腰型孔20111，滚轮2012可转动地设置于第二安装架2013上，第二安装架2013通过连接件(例如螺栓螺母组件)经调节腰型孔20111与安装底座2011固定，设置调节腰型孔20111，能够对滚轮2012的位置进行一定程度的微调，提高滚轮机构201的可调性。

更具体地，调节腰型孔20111的延伸方向与Y轴方向相垂直，也即调节腰型孔20111沿图中所示的X轴方向设置。

作为一种优选的实施例，在切割工作台1上可拆卸地连接有承托盘5，通过承托盘5承接切割掉下的块料或碎屑，便于清理。

作为一种优选的实施例，切割工作台1上设置有维修口101，在维修口101上覆设有一盖板102，将调节驱动机构4设置于切割工作台1的下方，并位于维修口101内，当调节驱动机构4需要保养或维修时，将盖板102取下，进而通过维修口101对切割工作台1下方的调节驱动机构4或者其他的机械结构件进行保养维护。

优选地，第一驱动机构303和第二驱动机构304的结构可类似于于调节驱动机构4的结构设置，即可采用丝杆驱动结构或者采用伸缩缸结构。

综上所述，本发明的叶片激光切割系统，由承托翻转装置2对叶片进行承托且在切割过程中可对风机叶片进行翻转，结合激光切割装置3，可对叶片进行切割、拆解的工作，采用这种激光切割系统，充分利用激光切割的切割高效性，并运用承托翻转装置2，提高叶片的切割效率，降低劳动强度，便于回收利用报废的风电叶片。

实施例2

参阅图4，本实施例提出一种叶片激光切割方法，采用实施例1中任一种叶片激光切割系统，包括：

步骤S1：根据待切割叶片的大小以及切割需求选择激光切割装置3的类型，其中，激光切割装置3的类型包括多轴自动激光切割装置3、手持式激光切割装置3；

叶片的大小也即指叶片体积的大小，针对体积较大的叶片可选择多轴自动激光切割装置3，进行自动化切割；而针对体积较小的叶片，可选择手持式激光切割装置3，采用半自动的切割方式。

此外，切割要求包括精度要求较高的精细切割以及精度要求较低的离散化切割，若针对叶片的切割要求为精细切割，则选择多轴自动激光切割；而若叶片的切割要求为离散化切割，则可选择手持式激光切割装置3。

另外，此步骤中，还包括对激光切割装置3的参数进行旋转，该参数包括激光切割装置3的功率。

选定激光切割装置3后，继续进行下面步骤，也即步骤S2。

步骤S2：将待切割叶片上料至承托翻转装置2上；

此步骤可通过吊装设备例如吊机、电葫芦等将待切割的叶片转移至承托翻转装置2上，具体地，由滚轮机构201和柔性带翻转机构202共同承托，且在后续的激光切割过程，能够通过柔性带翻转机构202对叶片进行翻转。

步骤S3：通过激光切割装置3对叶片进行切割。

在进行完步骤S2后，进行步骤S3，对激光切割装置3调试后即可进行叶片的激光切割，根据实际的需要对叶片进行切割。

优选的，若采用多轴自动激光切割装置3，多轴自动激光切割装置3一般配备用于操作多轴自动激光切割头302动作的工控机，在此种激光切割模式下，可将叶片的三维建模模型输入至工控机中，设置切割路径，从而，使得多轴自动激光切割装置3按照设定的切割路径进行切割，以获得所需形状的结构。

进一步地，步骤S1中还包括：根据切割需求选择激光切割装置3的激光输出形式，激光输出形式包括连续式激光输出以及脉冲式激光输出。

当需要连续切割或者需要切割的冲击力较小时，可选择连续式激光输出形式；而需要获得更大的切割冲击力、切割厚度较大或者需要间断地切割时，则可选择脉冲式的激光输出形式，根据待切割叶片的情况以及切割要求选择激光输出形式。

更优选地，步骤S1中，激光切割装置3还可包括为激光切割装置3安装水导耦合器，从而实现水导式的激光切割，采用这种激光切割方式，能够获得更为齐整的切割面，适用于切割精度更高的运用场景中。

综上，采用本发明的采用叶片激光切割系统，根据叶片的大小以及切割需求选择激光切割装置3，并通过承托翻转装置2对叶片进行承托和翻转，以提高叶片的切割效率，达到便于回收利用报废的风电叶片的目的。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种叶片激光切割系统，其特征在于，包括：

切割工作台(1)；

承托翻转装置(2)，包括用于承托叶片的滚轮机构(201)以及用于翻转叶片的柔性带翻转机构(202)，其中，所述滚轮机构(201)至少设置两个，且两个所述滚轮机构(201)分别设置于所述切割工作台(1)的两侧，所述柔性带翻转机构(202)至少设置一个或多个，一个或多个所述柔性带翻转机构(202)中，至少一个所述柔性翻转机构(202)位于其中一所述滚轮机构(201)远离所述切割工作台(1)的一侧；以及

激光切割装置(3)，用于产生激光光束以切割叶片。

2.根据权利要求1所述的叶片激光切割系统，其特征在于，所述激光切割装置(3)包括承重立柱(301)、激光切割头(302)、第一驱动机构(303)以及第二驱动机构(304)，所述激光切割头(302)位于所述切割工作台(1)的上方；

所述第一驱动机构(303)和第二驱动机构(304)均设置于所述承重立柱(301)，所述第一驱动机构(303)和所述第二驱动机构(304)分别用于驱动所述激光切割头(302)沿水平方向、竖直方向移动，以调整所述激光切割头(302)的切割位置。

3.根据权利要求2所述的叶片激光切割系统，其特征在于，所述激光切割装置(3)还包括与所述承重立柱(301)连接的横梁(305)，所述横梁(305)位于所述切割工作台(1)的上方，所述横梁(305)上水平滑动设置有转接座(306)，所述第二驱动机构(304)安装于所述转接座(306)，所述转接座(306)与所述第一驱动机构(303)连接并能够受所述第一驱动机构(303)的驱动而相对于所述横梁(305)滑移。

4.根据权利要求1所述的叶片激光切割系统，其特征在于，包括至少两个所述柔性带翻转机构(202)，且每两个所述柔性带翻转机构(202)形成一组翻转机构组，每两个所述滚轮机构(201)形成一组所述滚轮机构组，一组所述翻转机构组与一组所述滚轮机构组在数量上对应设置，同一组翻转机构组的两个所述柔性带翻转机构(202)分别位于对应的一组所述滚轮机构组的两个所述滚轮机构(201)远离所述切割工作台(1)的一侧。

5.根据权利要求2所述的叶片激光切割系统，其特征在于，所述切割工作台(1)可活动地设置于所述激光切割头(302)的下方，且所述切割工作台(1)能沿垂直于所述第一驱动机构(303)的驱动方向移动。

6.根据权利要求1所述的叶片激光切割系统，其特征在于，所述柔性带翻转机构(202)包括活动底座(2021)，所述活动底座(2021)能够靠近或远离所述滚轮机构(201)。

7.根据权利要求1-6任一项所述的叶片激光切割系统，其特征在于，所述滚轮机构(201)包括安装底座(2011)、设置于所述安装底座(2011)上的至少两个滚轮(2012)，所述安装底座(2011)上设置有竖直调节机构，以调节所述滚轮(2012)的竖直高度。

8.根据权利要求7所述的叶片激光切割系统，其特征在于，成组的两个滚轮机构(201)中，至少一个所述滚轮机构(201)活动连接于所述切割工作台(1)上，且所述切割工作台(1)上设置有调节驱动机构(4)，所述调节驱动机构(4)与位于所述切割工作台(1)上的所述滚轮机构(201)连接并能够驱动该滚轮机构(201)移动，以调整成组的两个所述滚轮机构(201)的间距。

9.叶片激光切割方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的叶片激光切割系统，包括：

步骤S1：根据待切割叶片的大小以及切割需求选择激光切割装置(3)的类型，其中，激光切割装置(3)的类型包括多轴自动激光切割装置(3)、手持式激光切割装置(3)；

步骤S2：将待切割叶片上料至承托翻转装置(2)上；及

步骤S3：通过激光切割装置(3)对叶片进行切割。

10.根据权利要求9所述的叶片激光切割方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括：根据切割需求选择激光切割装置(3)的激光输出形式，所述激光输出形式包括连续式激光输出以及脉冲式激光输出。

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