CN116460575B - 一种风电变桨轴承装配设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风电设备组装技术领域，提供了一种风电变桨轴承装配设备，包括机械臂和拧紧固组件，所述机械臂驱动拧紧固组件沿变桨轴承的螺纹孔依次运动，所述拧紧固组件包括拧入机构和上料机构，所述上料机构设置在拧入机构上，且上料机构的螺栓承载空腔与拧入机构的拧紧通道连通，本发明克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，上料机构将螺栓逐个压入拧入机构内，第一气缸伸缩运动，逐个将螺栓通过拧紧通道拧入到变桨轴承的螺纹孔内，无需人工拧入螺栓和预拧入螺栓，紧固效率得到了巨大的提升，第二气缸将上料机构内的螺栓逐个压入到拧入机构内，提高了装置的自动化程度，并且无需进行夹持操作，控制过程简单，实现了自动化上料。

Description

一种风电变桨轴承装配设备

技术领域

本发明涉及风电设备组装设备技术领域，具体涉及一种风电变桨轴承装配设备。

背景技术

风电变桨轴承，也称为叶片轴承，是现代风力涡轮机的一个部件，用于连接转子轮毂和转子叶片。

风电变桨轴承与轮毂进行连接紧固时，需要采用螺栓进行固定，目前多采用人工手动使用扳手对螺栓进行逐一安装，而风电轮毂有三个法兰面，其上需要连接的螺栓通常超过百颗，风电轮毂体积大，人工拧紧时需要爬上爬下，效率及其缓慢，为此，我们提出一种风电变桨轴承装配设备。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种风电变桨轴承装配设备，克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，解决了现有的风电变桨轴承与轮毂采用螺栓紧固时效率低下缓慢的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种风电变桨轴承装配设备，用于安装和拧紧螺栓，包括机械臂和拧紧固组件，所述机械臂驱动拧紧固组件沿变桨轴承的螺纹孔依次运动，所述拧紧固组件包括拧入机构和上料机构，所述上料机构设置在拧入机构上，且上料机构的螺栓承载空腔与拧入机构的拧紧通道连通；

所述拧入机构内拧入单元沿其拧紧通道运动，拧紧通道中后段设有配合拧入单元的内螺纹段，拧入单元通过该内螺纹段螺旋前进。

进一步地，所述拧入单元包括限位块、自转块和拧紧块，所述限位块的一侧转动连接有自转块，所述自转块外壁设有配合拧紧通道内螺纹段的螺纹，该自转块沿拧紧通道内螺纹段移动时螺旋前进，所述拧紧块的尺寸与螺栓螺母内的非圆形沉孔相适配。

进一步地，所述拧入机构还包括第一气缸和扶正单元，所述第一气缸输出端推动限位块沿拧紧通道运动，所述扶正单元用于抬起拧紧通道内运动的螺栓的螺杆端。

进一步地，所述扶正单元包括扶正条和弹簧，所述扶正条周向设置在拧紧通道内，且周向设置的扶正条通过弹簧可伸缩连接在拧紧通道内部，且扶正条靠向拧紧通道中间的一侧具有坡度。

进一步地，所述上料机构螺栓承载空腔内均匀对称设有承载螺栓的弹片座，所述上料机构上设有第二气缸，所述第二气缸输出轴连接有推板，所述推板延伸到上料机构空腔内，并设置在弹片座的上方，所述上料机构的螺栓承载空腔通过底部的下料通道与拧紧通道连通，所述上料机构进料口内插接有可拆卸的挡板。

进一步地，所述下料通道包括上坡面、滚珠和下坡面，所述滚珠均匀设置在上坡面的顶部，所述下坡面沿上坡面的低侧向下倾斜延伸，其斜边与水平线的夹角为钝角。

更进一步地，所述上坡面斜边与水平线的角度为锐角，且该角度小于30°。

更进一步地，所述上坡面低侧与螺栓着地点之间的距离大于螺栓的总长。

进一步地，所述弹片座为金属弹片，其倾斜设置，一端抵接在螺栓的螺帽外侧，另一端抵接在螺栓的螺杆外侧。

进一步地，所述上料机构内设有两个螺栓承载空腔，两个螺栓承载空腔内螺栓放置方向相同，其螺帽朝向拧入单元。

(三)有益效果

本发明实施例提供了一种风电变桨轴承装配设备。具备以下有益效果：

1、上料机构将螺栓逐个压入拧入机构内，第一气缸伸缩运动，逐个将螺栓通过拧紧通道拧入到变桨轴承的螺纹孔内，无需人工拧入螺栓和预拧入螺栓，紧固效率得到了巨大的提升。

2、上料机构内设有承载螺栓的内腔和对其支撑的弹片座，可以提前将螺栓安装到上料机构内，无需使用夹持爪对螺栓进行夹持操作，控制过程简单，第二气缸将上料机构内的螺栓逐个压入到拧入机构内，实现了自动化上料。

附图说明

图1为本发明整体结构立体示意图；

图2为本发明拧紧固组件结构立体示意图

图3为本发明拧紧固组件结构主视剖视示意图；

图4为本发明拧紧固组件结构仰视剖视立体示意图；

图5为本发明拧紧固组件结构右视剖视立体示意图；

图6为本发明拧入单元结构立体示意图；

图7为本发明上料机构螺栓内腔结构立体示意图；

图8为本发明图2中A结构放大示意图；

图9为本发明图3中B结构放大示意图；

图10为本发明图3中C结构放大示意图。

图中：1、机械臂；2、拧紧固组件；21、拧入机构；211、第一气缸；212、扶正单元；2121、扶正条；2122、弹簧；213、拧入单元；2131、限位块；2132、自转块；2133、拧紧块；22、上料机构；221、弹片座；222、第二气缸；223、推板；224、下料通道；2241、上坡面；2242、滚珠；2243、下坡面；225、挡板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，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作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。

请参照附图1-10，一种风电变桨轴承装配设备，用于安装和拧紧螺栓，包括机械臂1和拧紧固组件2，机械臂1驱动拧紧固组件2沿变桨轴承的螺纹孔依次运动，机械臂1控制拧紧固组件2贴近变桨轴承的螺纹孔并进行圆周运动，并使拧紧固组件2保持竖直状态，该机械臂1控制拧紧固组件2运动形成圆周轨迹属于机械臂1控制领域的常用手段，属于其技术领域的公知手段，本申请中不做赘述，对风电轮毂三个法兰面进行螺栓紧固时，可以控制机械臂1绕着风电轮毂转动或者设置三个机械臂1同时工作。

请参照附图2，拧紧固组件2包括拧入机构21和上料机构22，上料机构22设置在拧入机构21上，且上料机构22的螺栓承载空腔与拧入机构21的拧紧通道连通，上料机构22的螺双承载空腔用于承载螺栓，该螺栓通过空腔底部进入到拧紧通道内，且采用螺母为圆头的螺栓，便于降低螺栓与拧紧通道之间的摩擦。

请参照附图3-5，拧入机构21内拧入单元213沿其拧紧通道运动，拧紧通道中后段设有配合拧入单元213的内螺纹段，拧入单元213通过该内螺纹段螺旋前进，拧紧通道设置在中后段，便于拧入单元213将拧紧通道内的螺栓推到变桨轴承的螺纹孔处，然后拧入单元213在内螺纹段转动时，会插入到螺栓螺帽的沉孔内，然后带动螺栓转动，使螺栓拧入变桨轴承和轮毂的螺纹孔内，对两者进行固定。

其中，拧入单元213包括限位块2131、自转块2132和拧紧块2133，限位块2131的一侧转动连接有自转块2132，自转块2132外壁设有配合拧紧通道内螺纹段的螺纹，该自转块2132沿拧紧通道内螺纹段移动时螺旋前进，拧紧块2133的尺寸与螺栓螺母内的非圆形沉孔相适配，限位块2131带动自转块2132在拧紧通道内径向移动，先推动拧紧通道内的螺栓移动，然后在拧紧通道内螺纹段的限制下自转块2132自转，此时拧紧块2133插入到螺栓的非圆形沉孔内，并带动螺栓转动，使螺栓拧入变桨轴承和轮毂的螺纹孔内。

其中，拧入机构21还包括第一气缸211和扶正单元212，第一气缸211输出端设有压力传感器，避免第一气缸211用力过大，导致螺栓拧的过紧，第一气缸211输出端推动限位块2131沿拧紧通道运动，扶正单元212用于抬起拧紧通道内运动的螺栓的螺杆端，第一气缸211推动限位块2131在拧紧通道内运动，并使得拧入单元213推动螺栓，当螺栓的螺杆运动到扶正单元212内时，螺杆的端部会抬起，使得螺栓整体保持水平状态，便于螺栓插入到变桨轴承的螺纹孔内。

请参照附图3-4，扶正单元212包括扶正条2121和弹簧2122，扶正条2121周向设置在拧紧通道内，且周向设置的扶正条2121通过弹簧2122可伸缩连接在拧紧通道内部，且扶正条2121靠向拧紧通道中间的一侧具有坡度，螺杆通过扶正条2121带有坡度的一端插入到周向设置的扶正条2121内，此时在弹簧2122和扶正条2121的支撑下，螺杆被抬起，使得螺栓保持水平，扶正条2121可收缩到拧紧通道的内部，方便螺栓的螺帽通过。

请参照附图3和附图7-8，上料机构22螺栓承载空腔内均匀对称设有承载螺栓的弹片座221，上料机构22上设有第二气缸222，第二气缸222输出轴连接有推板223，推板223两侧高度不同，其一侧底部设有凸起，使得螺栓顶部受力均匀，推板223延伸到上料机构22空腔内，并设置在弹片座221的上方，上料机构22的螺栓承载空腔通过底部的下料通道224与拧紧通道连通，上料机构22进料口内插接有可拆卸的挡板225，挡板225可以抽出，对螺栓进行快速安装，插入后可以对螺栓的端部进行限位，两侧均匀设置的弹片座221对多个螺栓的靠下两侧进行支撑，一次安装，无需一个个上料，上料机构22通过推板223向下推动，使得两侧螺栓间歇性下落，并通过下料通道224滑落到拧紧通道内。

请参照附图3和图10，其中，下料通道224包括上坡面2241、滚珠2242和下坡面2243，滚珠2242均匀设置在上坡面2241的顶部，下坡面2243沿上坡面2241的低侧向下倾斜延伸，其斜边与水平线的夹角为钝角，上坡面2241设置有滚珠2242方便螺栓滑落，下坡面2243向下倾斜延伸，其斜边与水平线的夹角为钝角，可以避免螺栓掉落后螺杆端部靠在下坡面2243上。

其中，上坡面2241斜边与水平线的角度为锐角，且该角度小于30°，避免螺栓在下坡面2243上滑落时，倾斜角度过大，导致其垂直掉落，并能使螺栓下滑的距离相对增大，螺栓顺着上坡面2241滑落时，会轻微倾斜，其重心超出上坡面2241后，会逐渐扩大倾斜角度，此时其扩大倾斜角度的速度小于螺栓下滑的速度，其中螺栓下滑速度受到重力影响，在其重心超出上坡面2241后下滑速度会更快，因此螺栓不会垂直竖起，避免螺栓无法正常掉落到拧紧通道连通内。

其中，上坡面2241低侧与螺栓着地点之间的距离大于螺栓的总长，避免螺栓掉落后螺杆端部靠在下坡面2243上，螺栓掉落到拧紧通道后，其长度小于上坡面2241低侧与螺栓着地点之间的距离，此时螺栓沿掉落点偏转，在下坡面2243向下倾斜延伸的状态下，不会靠在下坡面2243侧边，防止螺栓被卡住。

请参照图3和图7，弹片座221为金属弹片，其倾斜设置，一端抵接在螺栓的螺帽外侧，另一端抵接在螺栓的螺杆外侧，使螺栓保持相对平齐，方便上料。

其中，上料机构22内设有两个螺栓承载空腔，两个螺栓承载空腔内螺栓放置方向相同，其螺帽朝向拧入单元213，两侧均设置螺栓可以降低设备的整体高度，节约空间，螺栓放置方向相同，使得两侧螺栓掉落后，其螺帽均朝向拧入单元213，便于拧入单元213带动螺杆运动。

工作原理：将变桨轴承与轮毂的螺纹孔对其，并对两者进行固定，放置其移动，然后设置机械臂1，使机械臂1可以带动拧紧固组件2沿着变桨轴承的螺纹孔周向运动，并使拧紧固组件2运动过程中保持竖直状态，机械臂1带动物体做周向运动时保持竖直状态，属于其领域常用手段，该技术不做赘述。

通过控制机械臂1，使得拧紧固组件2的拧紧通道对齐变桨轴承的螺纹孔，向上拉动挡板225，将螺栓放置到上料机构22内的弹片座221上，安装完毕后，向下推动挡板225，使挡板225复位。

启动第二气缸222，此时第二气缸222带动推板223在螺栓承载空腔内向下运动一段距离，此时一个螺栓通过下料通道224下落，螺栓顺着上坡面2241滑落到拧紧通道内，此时螺栓的螺帽朝向拧入单元213侧。

启动第一气缸211，此时限位块2131带动自转块2132在拧紧通道内运动，并先推动螺栓运动，此时螺栓的螺杆部会先通过扶正单元212，在弹簧2122和扶正条2121的限位下，螺杆向上翘起，使得螺栓保持水平，此时自转块2132前侧的拧紧块2133会对准螺栓螺母的沉孔，当自转块2132通过拧紧通道内的内螺纹段时，自转块2132带动拧紧块2133转动，此时拧紧块2133转动过程中会对准螺母的沉孔，并插入其中，此时拧紧块2133会带来螺栓转动，且转动时螺栓螺杆的端部对准变桨轴承的螺纹孔，此时螺栓在向螺纹孔内部运动的过程中转动，此时螺栓会被拧入到螺纹孔内部，通过机械臂1控制拧紧固组件周向运动，可以实现变桨轴承与轮毂周向螺栓的固定，无需人工手动对螺栓进行拧入，也无需提前将螺栓拧入变桨轴承的螺纹孔，提高了装配效率，且也无需通过机器手臂进行夹持上料，降低机器人运算，使得装配的简单化。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种风电变桨轴承装配设备，用于安装和拧紧螺栓，包括机械臂（1）和拧紧固组件（2），所述机械臂（1）驱动拧紧固组件（2）沿变桨轴承的螺纹孔依次运动，其特征在于：

所述拧紧固组件（2）包括拧入机构（21）和上料机构（22），所述上料机构（22）设置在拧入机构（21）上，且上料机构（22）的螺栓承载空腔与拧入机构（21）的拧紧通道连通；

所述拧入机构（21）内拧入单元（213）沿其拧紧通道运动，拧紧通道中后段设有配合拧入单元（213）的内螺纹段，拧入单元（213）通过该内螺纹段螺旋前进；

所述上料机构（22）螺栓承载空腔内均匀对称设有承载螺栓的弹片座（221），所述上料机构（22）上设有第二气缸（222），所述第二气缸（222）输出轴连接有推板（223），所述推板（223）延伸到上料机构（22）空腔内，并设置在弹片座（221）的上方，所述上料机构（22）的螺栓承载空腔通过底部的下料通道（224）与拧紧通道连通，所述上料机构（22）进料口内插接有可拆卸的挡板（225）；

所述下料通道（224）包括上坡面（2241）、滚珠（2242）和下坡面（2243），所述滚珠（2242）均匀设置在上坡面（2241）的顶部，所述下坡面（2243）沿上坡面（2241）的低侧向下倾斜延伸，其斜边与水平线的夹角为钝角；

所述上坡面（2241）斜边与水平线的角度为锐角，且该角度小于30°；

所述上坡面（2241）低侧与螺栓着地点之间的距离大于螺栓的总长；

所述上料机构（22）内设有两个螺栓承载空腔，两个螺栓承载空腔内螺栓放置方向相同，其螺帽朝向拧入单元（213）；

所述推板（223）两侧高度不同，其一侧底部设有凸起；

所述上料机构（22）通过推板（223）向下推动，使得两侧螺栓间歇性下落。

2.如权利要求1所述的一种风电变桨轴承装配设备，其特征在于：所述拧入单元（213）包括限位块（2131）、自转块（2132）和拧紧块（2133），所述限位块（2131）的一侧转动连接有自转块（2132），所述自转块（2132）外壁设有配合拧紧通道内螺纹段的螺纹，该自转块（2132）沿拧紧通道内螺纹段移动时螺旋前进，所述拧紧块（2133）的尺寸与螺栓螺母内的非圆形沉孔相适配。

3.如权利要求2所述的一种风电变桨轴承装配设备，其特征在于：所述拧入机构（21）还包括第一气缸（211）和扶正单元（212），所述第一气缸（211）输出端推动限位块（2131）沿拧紧通道运动，所述扶正单元（212）用于抬起拧紧通道内运动的螺栓的螺杆端。

4.如权利要求3所述的一种风电变桨轴承装配设备，其特征在于：所述扶正单元（212）包括扶正条（2121）和弹簧（2122），所述扶正条（2121）周向设置在拧紧通道内，且周向设置的扶正条（2121）通过弹簧（2122）可伸缩连接在拧紧通道内部，且扶正条（2121）靠向拧紧通道中间的一侧具有坡度。

5.如权利要求1所述的一种风电变桨轴承装配设备，其特征在于：所述弹片座（221）为金属弹片，其倾斜设置，一端抵接在螺栓的螺帽外侧，另一端抵接在螺栓的螺杆外侧。