[发明专利]一种风机轮毂叶片轴承面的螺栓螺母紧固系统及其方法

说明书

本发明一种风机轮毂叶片轴承面的螺栓螺母紧固系统及其方法，涉及风机轮毂叶片轴承安装技术领域。本发明一种风机轮毂叶片轴承面的螺栓螺母紧固系统，包括机器人(1)，自动液压拉伸器(2)，轮毂转台(3)，控制系统(4)及安全辅助系统通过机电连接方式组成。通过机器人的自动装配生产系统与自动液压拉伸器的结合，解决了机器人的精准定位和拉伸器的精准操作及安全问题等关键技术。实现在没有人工介入条件下对风机轮毂的叶片轴承面的螺栓进行螺栓螺母紧固，并自动校正为不同型号产品提供符合其工艺需要的预紧力调节，提高劳动生产率，降低操作工人的劳动强度及安全风险，为进一步实现风电生产作业模式的自动化提供坚实的技术物质基础。

技术领域

本发明涉及风机轮毂叶片轴承安装技术领域，具体指一种基于机器人的风机轮毂叶片轴承面的螺栓螺母紧固系统及其方法。

背景技术

目前风电设备生产企业，在风力发电设备的生产过程普遍采用人工装配模式，在生产过程中工人通过拉伸器，不断地重复紧固叶片轴承上的螺栓，这样无法实现高效低本的自动化生产。此外工人还要站在压力大于100MPa的液压缸和液压软管前面的工作，一旦发生泄露故障将对工作者将会产生巨大的伤害。根据调查分析国内外，包括世界最大的风电设备供应商丹麦的维斯卡斯，曾经设计过类似的采用2D传感器视觉系统机器人，因无法适应风机轮毂叶片轴承面的螺栓螺母紧固装配环节中存在公差链长，公差大，定位难等高精度的问题和要求，比如螺栓紧固时，需要使用拉伸器，从安装拉伸器，到拉伸器工作后将螺栓拉长，再拧紧螺母后泄压取下拉伸器，在这个过程中，螺纹套筒和螺栓之间的配合间隙控制在0.2-0.3mm，即使转台精度做到了0.1度也会因为轮毂半径巨大而在作业面产生2毫米的直线偏差，这种情况在拉伸器使用中是绝对不允许的。因此，如何实现机器人的精准定位和拉伸器的精准操作及安全问题成为本技术领域的关键。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺失和不足，提出一种风机轮毂叶片轴承面的螺栓螺母紧固系统及其方法。

本发明一种风机轮毂叶片轴承面的螺栓螺母紧固系统，包括机器人、自动液压拉伸器、轮毂转台、控制系统及安全辅助系统通过机电连接组成。

所述机器人包含6轴工业机器人，六维力传感器，三维激光视觉系统。

所述自动液压拉伸器包含自动拉伸器，机器人法兰连接板、在Z轴方向上的机械浮动装置，以实现机械进给。其中，自动拉伸器通过2个伺服电机实现″自动旋拉芯″和″自动紧螺母″，通过改造液压泵站实现″自动拉螺栓″。整个控制则由PLC来实现。

螺母套筒由6角形状改为12角梅花形状，以更利于套筒和螺母对准。

拉芯和螺母套筒由伺服电机控制，利用扭矩控制来防止拉芯旋入时可能出现的卡壳，利用位置控制来监控拉芯的旋入量。如果拉芯旋入螺栓过浅，在拉伸的时候会造成安全问题。

所述轮毂转台包括转台构架，回转支承，齿轮箱以及回转控制系统，实现轮毂自动换面，避免了反复吊装。

控制系统采用PLC为主控核心，各设备之间信号交互采用总线方式，安全信号一律采用硬线方式连接，并设计独立的安全回路确保系统运行的安全性及系统设立一套人机界面对各设备的操作进行统一调度和管理。

所述机械浮动装置，为一配合自动液压拉伸器在螺栓有一定的偏差情况下依旧可以正常导入的自复位弹簧机件。

其中，浮球最大张角为3-5度，在浮球接头的4周安装了4组弹簧，使拉伸器具备自复位性。

进一步，本发明采用的是3D传感器，因为2D传感器只能在平面维度上进行位置补偿，3D传感器可以保证拉伸器和作业面的垂直度。并按先3D传感器后2D传感器的定位方式，即采用3D传感器通过3个点找到轮毂平面，由于加工和装配原因，所有的螺栓和理论上的位置都会有正负1mm的偏差，再借助2D传感器对每一颗螺栓进行补正。