CN202894940U - 机电一体化智能打磨机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用在玻璃钢行业对风电叶片进行打磨的机电一体化智能打磨机。在智能移动平台前端左右两侧安装前行走伺服电机，与其对应在后端左右两侧安装后行走伺服电机，尾部安装有地磁方向控制器；在智能移动平台靠近后端的三分之一处，装有带伺服电机的摆动减速装置和两边的支撑架；通过柔性打磨轮左右摆动伺服机构将柔性打磨轮与摆动支架相连；在防尘罩及传感器支架上安装了传感器及除尘接头，在防尘罩及传感器支架侧面安装有调整姿态的伺服控制系统。这种智能打磨机，不仅能满足叶片打磨工艺和效率的要求，并且制造价格低廉，操作维护简便，具有较高实用价值。

Description

机电一体化智能打磨机

技术领域

本实用新型涉及一种应用在玻璃钢行业对风电叶片进行打磨的打磨机，尤其涉及一种主要包括底部智能移动平台，地磁方向控制器，摆动减速装置，摆动支架，柔性打磨轮，防尘罩的机电一体化智能打磨机。

背景技术

目前，在国内玻璃钢行业电叶片生产加工过程中，风电叶片的表面必须用磨光机进行修整和磨平，由于风机叶片复杂曲面外形和大尺寸长度特点，难以实现机器自动打磨，因此打磨处理的整个过程均由人工打磨，但人工打磨效率低，劳动强度大，打磨质量也难以保证，并且在磨光时产生的粉尘污染极其严重，对打磨工身体健康危害极大，并且在操作磨光机的过程中，容易发生工伤事故。在国外有采用机器人改装的自动打磨机，但价格昂贵，难以在国内外普及使用。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种满足叶片打磨工艺和效率的要求，并且制造价格低廉，操作维护简便，具有较高实用价值的风电叶片机电一体化智能打磨机。本实用新型采用了沿叶片曲面形状随动的打磨方式，使用了柔软毛刷打磨轮，自动跟随曲面变化轨迹打磨叶片，既保证磨削的均匀性，又不会损伤叶片表面，实现了风电叶片的机械自动打磨加工。这种机电一体化智能打磨机是一种光、机、电一体化设备，应用了自动化领域的多项先进技术、产品，如：使用了PLC为主控单元、高精度光学位置传感器、伺服电机和变频器调速、近距离摄像及工业人机界面等高科技产品；而本实用新型的智能移动平台，则是借鉴了行走机器人的结构和原理。

本实用新型主要包括底部智能移动平台，地磁方向控制器，摆动减速装置，摆动支架，柔性打磨轮，防尘罩。在智能移动平台的前端左右两侧安装前行走伺服电机，可以带动主动轮，与其对应在后端左右两侧安装后行走伺服电机，可以带动主动轮，尾部安装一个地磁方向控制器；在智能移动平台靠近后端的三分之一处，装有带伺服电机的摆动减速装置和两边的支撑架，在摆动减速装置上通过旋转轴安装有平衡杆，在旋转轴上安装有摆动支架；通过柔性打磨轮左右摆动伺服机构将柔性打磨轮与摆动支架相连；与柔性打磨轮轴承连接安装支架，安装支架与防尘罩和传感器支架连接，在防尘罩及传感器支架上安装了传感器及除尘接头，柔性打磨轮通过打磨轮动力电机来传递动力，在防尘罩及传感器支架侧面安装有调整姿态的伺服控制系统，用来控制柔性打磨轮的行程及位置。

本实用新型的智能移动平台可以实现自动行走进行打磨操作。风电叶片打磨装置安放在智能移动平台上，在平整地面可以灵活前行、后退及转弯，并且可以精确控制其速度、位移量和转弯角度。智能移动平台是由四轮伺服电机驱动，在智能移动平台的前端左右两侧安装有前行走伺服电机，可以带动主动轮，与其对应在后端左右两侧安装后行走伺服电机，可以带动主动轮，尾部安装一个地磁方向控制器；电子罗盘检测地磁场可以反馈移动角度，自动实现其在地面行走的精确位移量和旋转角度，保证了打磨轨迹直线性和方向一致性及移位间隔的均等、精确。打磨过程中智能移动平台在地面自动行走，带动打磨装置沿叶片横切面方向直线打磨，沿叶片长度方向自动顺序移位。当一个工位打磨完成后，智能移动平台会自动移到下一工位连续打磨，直到完成整片叶片的打磨加工。

柔性打磨轮采用密封的柔软滚筒毛刷打磨轮打磨叶片，毛刷一面附着砂纸，打磨时毛刷砂纸面轻压在叶片表面，打磨轮旋转，带动毛刷砂纸磨削叶片。由于毛刷是用柔软材料制作，打磨叶片时毛刷支撑着砂纸压附在工件表面，既能达到打磨效果，又不会损伤叶片。打磨轮有全密封罩，罩壳上有吸尘口，可接吸尘器气管，打磨时可同时吸掉粉尘，避免粉尘飞扬，最大限度降低粉尘对环境的污染和对操作工人的健康损害。

本实用新型采用非接触式距离检测反馈和接触式压力检测反馈相结合，软件自动控制打磨轮三维方向调整的随动打磨控制技术，从而解决自动叶片打磨设备的关键技术难题一根据复杂的叶片曲面如何自动调节高低距离，精确控制打磨工具与叶片磨削面的距离和压力，做到加工面的磨削量均匀，无磨削轻重不一的现象。因此采用此项技术进行叶片打磨，既有效提高了打磨效率，又解决了机器打磨的磨削均匀问题，充分保证对打磨质量的工艺要求。

本实用新型由于采用全自动软件控制技术，只需简单的按钮和手柄操作打磨加工就自动进行。打磨的过程自动化主要表现在以下几个方面：打磨时，智能移动平台沿叶片横截面方向自动行走，速度快慢自动调节；一个工位打磨完成后，智能移动平台自动退回移动到下个工位；一个工位打磨起始时，打磨机自动在叶片上寻找起始打磨部位，然后自动进入打磨行程；打磨时，机械臂的自动进行升降调整。打磨时，打磨轮姿态的自动调整；打磨时，打磨轮水平倾角的自动调整；一个工位打磨完成，打磨机自动停止打磨行程，并自动调整到退出状态，退出叶片转入下一工位打磨；打磨的磨削量厚薄及打磨速度灵活设置功能。

自动叶片打磨机配有工业触摸式人机界面，通过操作人机界面设置参数的方式，可以对打磨效果和打磨速度进行灵活调整，对叶片不同部位的设置最佳的控制参数，实现叶片最大面积的自动打磨和达到最佳的打磨质量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明。

图1是机电一体化智能打磨机工作示意图

图2是机电一体化智能打磨机侧面示意图

图3是机电一体化智能打磨机轴向示意图

具体实施方式

图1是机电一体化智能打磨机工作示意图，图2是机电一体化智能打磨机侧面示意图，在智能移动平台的前端左右两侧安装前行走伺服电机7，可以带动主动轮17，与其对应在后端左右两侧安装后行走伺服电机6，可以带动主动轮19，尾部安装一个地磁方向控制器16；在智能移动平台靠近后端的三分之一处，装有带伺服电机的摆动减速装置5和两边的支撑架12，在摆动减速装置5上通过旋转轴13安装有平衡杆9，在旋转轴13上安装有摆动支架4；通过柔性打磨轮左右摆动伺服机构3将柔性打磨轮1与摆动支架4相连；与柔性打磨轮1轴承连接安装支架14，安装支架14与防尘罩和传感器支架2连接，在防尘罩及传感器支架2上安装了传感器10及除尘接头，柔性打磨轮1通过打磨轮动力电机8来传递动力，在防尘罩及传感器支架2侧面安装有调整姿态的伺服控制系统15，用来控制柔性打磨轮1的行程及位置。

机电一体化智能打磨机沿叶片横截面方向自动行走，速度快慢自动调节；打磨时小车直线行走，由PLC程序向前后行走伺服电机6和7的驱动器发送等速旋转指令，驱动器驱动前后行走伺服电机6和7带动小车四轮等速同向旋转，实现小车的直线自动行走。转速快慢调节根据传感器10检测的打磨轮与叶片打磨面的距离值变化和打磨轮动力电机8的电流值变化，通过PLC程序运算自动调节。退回移位时，小车需要左、右各旋转一次，定距直行一次；两次旋转角度相同，方向相反。旋转实现的具体过程为：顺时针方向旋转时，前后行走伺服电机6、7带动右侧的两车轮后向转动，左侧两车轮前向转动，驱动小车在地面滑动旋转。旋转时，地磁方向控制器16的电子罗盘检测地磁角度值发送给PLC，PLC通过计算连续判断小车的旋转角度并对比设定旋转角度值，当达到设定值时，前后行走伺服电机6、7停止，小车完成旋转动作。逆时针方向旋转时，同上述实现方式相同，前后行走伺服电机6、7带动的左、右两侧车轮转动方向相反；其后退直行的实现方式与前进直行相同，前后行走伺服电机6、7的转动方向相反。

为了实现柔性打磨轮1沿叶片横切面曲线轨迹随动打磨，并且保证叶片整体磨削量的均匀性，就需要控制柔性打磨轮1与叶片接触的最近点切线距柔性打磨轮1轴心的垂直距离保持在设定值范围内，且柔性打磨轮1的左右两端最近点切线与柔性打磨轮1轴心的垂直距离基本相等。打磨时通过调整柔性打磨轮1的姿态和升降高度达到上述要求。柔性打磨轮1的姿态调整包括两个方向控制：PLC控制姿态调整伺服控制系统15的伺服电机转角带动防尘罩及传感器支架2旋转，保证柔性打磨轮1前后距离传感器检测的距离值相等，从而保证柔性打磨轮l中间距离传感器测量值为近似柔性打磨轮1轴心到磨削点切线垂直距离为最近距离；PLC控制打磨头左右摆动伺服机构3的伺服电机转角带动柔性打磨轮1调整水平倾角，保证柔性打磨轮1轴心左右两端与叶片最近距离相等，从而保证柔性打磨轮1左右方向磨削量基本均匀。

为了实现柔性打磨轮1沿叶片横切面曲线轨迹随动打磨，并且保证叶片整体磨削量的均匀性，需要柔性打磨轮1沿叶片横切面曲线轨迹自动调整升降高度，其实现方式为：PLC控制摆动伺服减速器5的伺服电机转角，通过摆动伺服减速器5的减速器带动摆动支架4上下转动，从而实现柔性打磨轮1的升降调整。摆动支架4上下转动时，由平衡杆9的弹簧对摆动支架4施加反向扭矩，保证摆动支架4以减速机轴心为支点的前后力矩平衡。摆动伺服减速器5的伺服电机转角控制量依据柔性打磨轮1的中间位置距离传感器检测值与设定值比较结合柔性打磨轮1的打磨轮动力电机8的电流检测值变化量经过程序运算后自动调节。

打磨轮转速与磨削力度成正比例关系，与打磨轮砂纸使用寿命成反比例关系，因此打磨加工时，根据砂纸的耐磨性能高低和磨削量要求，需要综合比较调整打磨轮转速。实现方式为：由PLC检测打磨轮动力电机8的电机电流变化量，结合柔性打磨轮1的中间位置距离传感器检测值变化量，通过PLC程序运算，自动调节打磨轮动力电机8的变频器输出频率，无级调整打磨轮动力电机8的电机输出转速，经打磨轮动力电机8的传动机构驱动柔性打磨轮1改变打磨转速。

Claims (3)

1.一种机电一体化智能打磨机，其特征在于：在智能移动平台的前端左右两侧安装前行走伺服电机，与其对应在后端左右两侧安装后行走伺服电机，尾部安装一个地磁方向控制器；在智能移动平台靠近后端的三分之一处，装有带伺服电机的摆动减速装置和两边的支撑架，在摆动减速装置上通过旋转轴安装有平衡杆，在旋转轴上安装有摆动支架；通过柔性打磨轮左右摆动伺服机构将柔性打磨轮与摆动支架相连；与柔性打磨轮轴承连接安装支架，安装支架与防尘罩和传感器支架连接，在防尘罩及传感器支架上安装了传感器及除尘接头，在防尘罩及传感器支架侧面安装有调整姿态的伺服控制系统。

2.根据权利要求1所述的机电一体化智能打磨机，其特征在于：柔性打磨轮采用密封的柔软滚筒毛刷，毛刷一面附着砂纸。

3.根据权利要求1所述的机电一体化智能打磨机，其特征在于：柔性打磨轮与叶片接触的最近点切线距柔性打磨轮轴心的垂直距离保持在设定值范围内，柔性打磨轮的左右两端最近点切线与柔性打磨轮轴心的垂直距离相等。

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