风电轮毂装配线系统的制作方法

本发明涉及风力发电机生产设备技术领域，具体涉及一种风电轮毂装配线系统。

背景技术：

在现有技术中，向风力发电机的轮毂中安装变桨轴承的过程通常需要由作业人员手工完成。安装时，通过行车起吊变桨轴承，调整变桨轴承的位置和角度，作业人员手持扭矩扳手登上辅助爬梯对螺栓进行逐一安装。轮毂均匀分布有三个法兰面，作业人员需要分别起吊三个变桨轴承到各法兰面进行装配，极为不便，工作效率低，存在磕碰质量风险，也存在较大安全隐患。

因此，现有技术中亟需一种能完成轮毂变桨轴承安装的风电轮毂装配系统，以提高生产效率，减少磕碰质量风险，提高生产安全性。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足，提供一种风电轮毂装配线系统，以提高生产效率，减少磕碰质量风险，减少作业人员劳动强度，提高生产安全性。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种风电轮毂装配线系统，包括用于支撑、定位风电轮毂并带着风电轮毂每次旋转120度的伺服旋转台及均匀设置于伺服旋转台的周围的变桨轴承翻身对位安装装置、变桨轴承螺栓预拧紧装置和变桨轴承螺栓液压紧固装置，所述伺服旋转台包括基座、位于基座上方的支撑转盘、设置于支撑转盘与基座之间的转盘轴承、均匀设置于支撑转盘的上方的至少三个支撑定位座及设置于基座上的伺服电机，所述转盘轴承包括内圈及设置于内圈外圆周的外齿圈，所述内圈通过螺栓与所述基座连接，所述外齿圈通过螺栓与所述支撑转盘连接，所述伺服电机的动力输出轴连接有主动齿轮，所述主动齿轮与所述外齿圈啮合，所述基座直立设置有接近开关，所述支撑转盘的下表面对应于所述接近开关均匀设置有三个金属检测块，所述基座设置有气缸，所述基座于所述气缸上方设置有导向座，该导向座的中心设置有导向孔，所述气缸的活塞杆上端连接有定位销，所述定位销伸入所述导向孔内，所述支撑转盘对应于所述定位销均匀设置有三个定位座，所述定位座的中心设置有定位销孔。

所述支撑转盘的侧面设置有初始位置标尺，所述基座通过指针座安装有直立的指针，所述指针位于所述初始位置标尺的下方。

所述支撑转盘于所述定位座的侧面设置有l形的校准块，所述校准块设置有螺孔，所述校准块的螺孔内连接有调节螺栓，所述调节螺栓的前端抵顶所述定位座的侧面，所述支撑转盘设置有连接通孔，所述定位座的安装通孔内设置有固定螺栓，固定螺栓穿过所述连接通孔与螺母连接，所述连接通孔的孔径大于所述固定螺栓的螺杆直径。

所述支撑定位座包括由横向部及直立部构成的l形结构件，所述横向部的上表面设置有轮毂定位销，所述直立部的顶端对应于所述风电轮毂下端的法兰盘内圆周设置有导向斜面。

所述基座通过心轴连接有加油齿轮，该加油齿轮与所述外齿圈啮合，所述心轴设置有心轴输油孔道，所述心轴设置有与心轴输油孔道连通的进油孔，该进油孔与油路连接，所述加油齿轮设置有输油孔道，所述加油齿轮的输油孔道与所述心轴输油孔道连通，所述加油齿轮的齿面设置有与输油孔道连通的出油孔。

所述变桨轴承翻身对位安装装置包括底架、设置于底架上的x轴向导轨、设置于x轴向导轨上的x轴向安装座、设置于x轴向安装座与底架之间的用于驱动x轴向安装座沿x轴向移动的x轴向驱动机构、设置于x轴向安装座上的y轴向导轨、设置于y轴向导轨上的y轴向机架、设置于y轴向机架与x轴向安装座之间的用于驱动y轴向机架沿y轴向移动的y轴向驱动机构、设置于y轴向机架上的z轴向导轨、设置于z轴向导轨上的升降座、设置于升降座与y轴向机架之间的用于驱动升降座沿z轴向升降的z轴向驱动机构、可转动的安装于升降座的翻转架、安装于升降座的用于驱动翻转架翻转的翻转驱动机构、可转动的安装于翻转架的上方的变桨轴承支撑架及安装于翻转架上的用于驱动变桨轴承支撑架回转的回转驱动机构，所述变桨轴承支撑架的左右两端部均设置有电磁铁和定位销轴。

所述x轴向驱动机构包括设置于底架上的x轴向齿条、设置于x轴向安装座的x轴向伺服电机及设置于x轴向伺服电机的动力输出端的x轴向齿轮，所述x轴向齿轮与所述x轴向齿条啮合；所述y轴向驱动机构包括设置于x轴向安装座上的y轴向齿条、设置于y轴向机架的y轴向伺服电机及设置于y轴向伺服电机的动力输出端的y轴向齿轮，所述y轴向齿轮与所述y轴向齿条啮合；所述z轴向驱动机构包括设置于y轴向机架的前表面的z轴向齿条、设置于升降座的z轴向伺服电机及设置于z轴向伺服电机的动力输出端的z轴向齿轮，所述z轴向齿轮与所述z轴向齿条啮合，所述y轴向机架的顶端通过滑轮座设置有滑轮，所述y轴向机架的背面设置有配重腔，该配重腔内设置有配重块，所述升降座连接有钢丝绳，该钢丝绳通过所述滑轮与所述配重块连接；所述翻转驱动机构包括翻转电机及翻转减速机，所述翻转减速机安装于所述升降座，所述翻转电机的动力输出端与所述翻转减速机的动力输入端连接，所述翻转减速机的动力输出端与所述翻转架连接；所述回转驱动机构包括回转电机及回转减速机，所述回转减速机安装于所述翻转架，所述回转电机的动力输出端与所述回转减速机的动力输入端连接，所述回转减速机的动力输出端与所述变桨轴承支撑架连接。

所述变桨轴承螺栓预拧紧装置包括预拧紧六轴关节手臂机器人及设置于预拧紧六轴关节手臂机器人前端的电动扳手和工业相机，所述变桨轴承螺栓预拧紧装置的旁侧还设置有螺栓物料车。

所述变桨轴承螺栓液压紧固装置包括两个六轴关节手臂机器人、连接于每个所述六轴关节手臂机器人的前端的浮动连接机构及连接于浮动连接机构前端的液压扳手，所述浮动连接机构包括气缸连接板、固定设置于气缸连接板前端的缓冲气缸、固定设置于缓冲气缸侧面的至少两个直线轴承外套、设置于每个直线轴承外套内的直线轴承、每个直线轴承连接的直线导杆、固定连接于缓冲气缸的活塞杆前端的壳体连接座、固定连接于壳体连接座前端的万向球壳体、设置于万向球壳体内的万向球安装座、安装于万向球安装座中的万向球、设置于万向球壳体的前端中部开口处的与万向球固定连接的半圆铜套、固定设置于半圆铜套中部的扳手连接臂及固定连接于扳手连接臂前端的液压扳手连接座，所述气缸连接板与所述六轴关节手臂机器人的前端连接，所述直线导杆的前端与所述万向球壳体连接，所述液压扳手连接于所述液压扳手连接座的前端，所述缓冲气缸的外侧设置有反作用力臂气缸。

所述气缸连接板连接有激光测距仪支架，该激光测距仪支架连接有激光测距仪。

本发明的有益效果是：本发明结构合理，工作效率高，它可减少磕碰质量风险，减少作业人员劳动强度，提高生产安全性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是伺服旋转台的结构示意图；

图3是伺服旋转台的内部结构示意图；

图4是本伺服旋转台使用状态的结构示意图；

图5是变桨轴承翻身对位安装装置第一视角的立体结构示意图；

图6是变桨轴承翻身对位安装装置第二视角的立体结构示意图；

图7是变桨轴承翻身对位安装装置的正面结构示意图；

图8是变桨轴承螺栓液压紧固装置结构示意图；

图9是浮动连接机构的结构示意图。

在图中：100-伺服旋转台；101-基座；102-旋转台底板；103-基座固定螺栓；104-支撑转盘；105-支撑定位座；106-导向斜面；107-轮毂定位销；108-标尺；109-指针座；110-指针；111-校准块；112-调节螺栓；113-定位座；114-定位销孔；115-气缸；116-导向座；117-伺服电机；118-主动齿轮；119-外齿圈；120-内圈；121-加油齿轮；122-风电轮毂；123-顶盖；124-接近开关；125-固定螺栓；

200-变桨轴承翻身对位安装装置；201-底架；202-底板；203-x轴向导轨；204-x轴向齿条；205-x轴向伺服电机；206-x轴向安装座；207-y轴向导轨；208-y轴向齿条；209-y轴向伺服电机；210-y轴向机架；211-z轴向导轨；212-z轴向齿条；213-z轴向伺服电机；214-升降座；215-滑轮座；216-滑轮；217-配重腔；218-翻转电机；219-翻转减速机；220-翻转架；221-回转电机；222-变桨轴承支撑架；223-销孔；224-定位销轴；225-电磁铁；226-支撑梁；227-x轴向齿轮；228-钢丝绳；229-变桨轴承；

300-变桨轴承螺栓预拧紧装置；301-预拧紧六轴关节手臂机器人；302-电动扳手；303-螺栓物料车；

400-变桨轴承螺栓液压紧固装置；401-螺栓套筒；402-扭矩传感器；403-液压扳手；404-液压扳手连接座；405-半圆铜套；406-扳手连接臂；407-万向球；408-万向球壳体；409-直线导杆；410-直线轴承；411-壳体连接座；412-气缸壳体；413-活塞；414-气缸连接板；415-直线轴承外套；416-激光测距仪支架；417-激光测距仪；418-反作用力臂气缸；419-万向球安装座；420-浮动连接机构；421-六轴关节手臂机器人；422-反作用力臂。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作详细描述。

如图1所示，一种风电轮毂装配线系统，包括伺服旋转台100及均匀设置于伺服旋转台100的周围的变桨轴承翻身对位安装装置200、变桨轴承螺栓预拧紧装置300和变桨轴承螺栓液压紧固装置400。变桨轴承翻身对位安装装置200用于拿取行车吊装的变桨轴承229，并将变桨轴承229放置于风电轮毂相应法兰面的正确位置。变桨轴承螺栓预拧紧装置300用于从螺栓物料车303上取下螺栓，将螺栓拿取至风电轮毂的相应法兰安装面，将螺栓的杆部放入风电轮毂及变桨轴承229的法兰面的相应螺孔中，并预拧紧。变桨轴承螺栓液压紧固装置400用于风电轮毂及变桨轴承229的法兰面的螺栓的拧紧。伺服旋转台100用于支撑、定位风电轮毂并带着风电轮毂每次旋转120度，伺服旋转台100带着风电轮毂每次旋转120度，进行不同工位的转换。

如图2-图4所示，伺服旋转台100包括基座101、位于基座101上方的支撑转盘104、设置于支撑转盘104与基座101之间的转盘轴承、均匀设置于支撑转盘104的上方的至少三个支撑定位座105及设置于基座101上的伺服电机117，转盘轴承包括内圈120及设置于内圈120外圆周的外齿圈119，内圈120通过螺栓与基座101连接，外齿圈119通过螺栓与支撑转盘104连接，伺服电机117的动力输出轴连接有主动齿轮118，主动齿轮118与外齿圈119啮合，基座101直立设置有接近开关124，支撑转盘104的下表面对应于接近开关124均匀设置有三个金属检测块，基座101设置有气缸115，基座101于气缸115上方设置有导向座116，该导向座116的中心设置有导向孔，气缸115的活塞杆上端连接有定位销，定位销伸入导向孔内，支撑转盘104对应于定位销均匀设置有三个定位座113，定位座113的中心设置有定位销孔114。

工作时，通过行车将风电轮毂122吊装至支撑转盘104的上方，将风电轮毂122下放至支撑转盘104的支撑定位座105上，并且使风电轮毂122的每一个法兰面正对相应的自动安装工位。在工作过程中，伺服电机117通过主动齿轮118驱动外齿圈119、支撑转盘104及风电轮毂122旋转，当旋转120度时，接近开关124正对金属检测块，给控制电路传递到位信号，控制电路使伺服电机117停止工作。这时，气缸115的活塞杆驱动定位销向上伸出，伸入定位座113的定位销孔114内进行定位，直至相应自动安装工位完成其工作，气缸115驱动定位销缩回，伺服电机117再次驱动支撑转盘104及风电轮毂122旋转120度。

本发明结构合理，工作稳定，它能支撑、定位风电轮毂122，并能带着风电轮毂122每次旋转120度，旋转到位后可自动进行定位，以满足其周围的三个自动装配工位的装配需求。

如图2所示，支撑转盘104的侧面设置有初始位置标尺108，基座101通过指针座109安装有直立的指针110，指针110位于初始位置标尺108的下方。在工作之前，需要调节支撑转盘104的初始位置，当支撑转盘104位于准确的初始位置时，指针110正对初始位置标尺108的中间。调节支撑转盘104的初始位置，为了确保定位销与定位座113的定位销孔114的相对位置更加准确。

如图2所示，支撑转盘104于定位座113的侧面设置有l形的校准块111，校准块111设置有螺孔，校准块111的螺孔内连接有调节螺栓112，调节螺栓112的前端抵顶定位座113的侧面，支撑转盘104设置有连接通孔，定位座113的安装通孔内设置有固定螺栓125，固定螺栓125穿过连接通孔与螺母连接，连接通孔的孔径大于固定螺栓125的螺杆直径。由于连接通孔的孔径大于固定螺栓125的螺杆直径，固定螺栓125的螺杆可以在连接通孔中左右前后移动，通过调节螺栓112可以微调节定位座113左右前后位置，调节定位座113位置后，通过螺母锁紧固定螺栓125，进一步校准了定位销与定位座113的定位销孔114的相对位置。

参见图1，支撑定位座105包括由横向部及直立部构成的l形结构件，横向部的上表面设置有轮毂定位销107，直立部的顶端对应于风电轮毂122下端的法兰盘内圆周设置有导向斜面106。当行车将风电轮毂122吊装至支撑定位座105上时，风电轮毂122下端的法兰盘内圆周与导向斜面106接触，导向斜面106可使风电轮毂122更易于下落至准确位置，轮毂定位销107伸入风电轮毂122下端的法兰盘螺孔中，起到定位作用。支撑定位座105的横向部的上表面设置有尼龙板层，该尼龙板层能有效防止风电轮毂的接触面受损。

基座101的四个角部下端固定设置有旋转台底板102，旋转台底板102设置有通孔，该通孔内设置有基座固定螺栓103。通过基座固定螺栓103将基座101与车间地面连接，使本发明整体更加稳固。支撑转盘104的中部设置有顶盖123。

基座101通过心轴连接有加油齿轮121，该加油齿轮121与外齿圈119啮合，心轴设置有心轴输油孔道，心轴设置有与心轴输油孔道连通的进油孔，该进油孔与油路连接，加油齿轮121设置有输油孔道，加油齿轮121的输油孔道与心轴输油孔道连通，加油齿轮121的齿面设置有与输油孔道连通的出油孔。无需停机及拆开设备，即可通过加油齿轮121给外齿圈119添加润滑油，更加便捷，并保证了生产效率。

如图5-图7所示，变桨轴承翻身对位安装装置200包括底架201、设置于底架201上的x轴向导轨203、设置于x轴向导轨203上的x轴向安装座206、设置于x轴向安装座206与底架201之间的用于驱动x轴向安装座206沿x轴向移动的x轴向驱动机构、设置于x轴向安装座206上的y轴向导轨207、设置于y轴向导轨207上的y轴向机架210、设置于y轴向机架210与x轴向安装座206之间的用于驱动y轴向机架210沿y轴向移动的y轴向驱动机构、设置于y轴向机架210上的z轴向导轨211、设置于z轴向导轨211上的升降座214、设置于升降座214与y轴向机架210之间的用于驱动升降座214沿z轴向升降的z轴向驱动机构、可转动的安装于升降座214的翻转架220、安装于升降座214的用于驱动翻转架220翻转的翻转驱动机构、可转动的安装于翻转架220的上方的变桨轴承支撑架222及安装于翻转架220上的用于驱动变桨轴承支撑架222回转的回转驱动机构，变桨轴承支撑架222的左右两端部均设置有电磁铁225和定位销轴224。

参见图5-7，x轴向驱动机构包括设置于底架201上的x轴向齿条204、设置于x轴向安装座206的x轴向伺服电机205及设置于x轴向伺服电机205的动力输出端的x轴向齿轮227，x轴向齿轮227与x轴向齿条204啮合。

参见图5、图6，y轴向驱动机构包括设置于x轴向安装座206上的y轴向齿条208、设置于y轴向机架210的y轴向伺服电机209及设置于y轴向伺服电机209的动力输出端的y轴向齿轮，y轴向齿轮与y轴向齿条208啮合。

参见图5-图7，z轴向驱动机构包括设置于y轴向机架210的前表面的z轴向齿条212、设置于升降座214的z轴向伺服电机213及设置于z轴向伺服电机213的动力输出端的z轴向齿轮，z轴向齿轮与z轴向齿条212啮合，y轴向机架210的顶端通过滑轮座215设置有滑轮216，y轴向机架210的背面设置有配重腔217，该配重腔217内设置有配重块，升降座214连接有钢丝绳228，该钢丝绳228通过滑轮216与配重块连接。

参见图5-7，翻转驱动机构包括翻转电机218及翻转减速机219，翻转减速机219安装于升降座214，翻转电机218的动力输出端与翻转减速机219的动力输入端连接，翻转减速机219的动力输出端与翻转架220连接。

参见图7，回转驱动机构包括回转电机221及回转减速机，回转减速机安装于翻转架220，回转电机221的动力输出端与回转减速机的动力输入端连接，回转减速机的动力输出端与变桨轴承支撑架222连接。

工作时，通过行车吊装变桨轴承，使变桨轴承缓缓下落，操作人员用手辅助变桨轴承使其下落在变桨轴承支撑架222上，并使定位销轴224穿入变桨轴承的法兰连接孔中。开启电磁铁225，翻转驱动机构使变桨轴承支撑架222及变桨轴承向前翻转90度，从而使变桨轴承由横向变为直立。x轴向驱动机构、y轴向驱动机构调整变桨轴承的x轴向、y轴向位置，z轴向驱动机构使变桨轴承的位置下降，回转驱动机构驱动变桨轴承转动，使变桨轴承的法兰连接孔正对风电轮毂相应法兰安装面的连接孔，之后x轴向驱动机构驱动变桨轴承前移至风电轮毂相应法兰安装面，操作人员向变桨轴承的法兰连接孔及风电轮毂相应法兰安装面的连接孔内放入3-6个销轴，固定变桨轴承的位置，即完成变桨轴承的对位安装工作。

在工作过程中，操作人员可以通过相应的控制按键控制设备各个方向的移动、翻转及回转。当然，也可以设置到位检测传感器及角度编码器，通过到位检测传感器检测x轴向、y轴向及z轴向的移动到位，通过角度编码器检测90度翻转及回转动作，这样装置就可进行自动工作。

参见图5，变桨轴承支撑架222的左右两端部设置有多个用于与定位销轴224配合的销孔223，根据变桨轴承的型号及大小，可以将定位销轴224安装于相应的销孔223内，使得本发明的应用范围更广。变桨轴承支撑架222的中部设置有支撑梁226，可有效增强设备刚性。底架201的下端均匀设置有多个底板202，底板202设置有连接通孔，连接通孔内设置固定螺栓，固定螺栓与车间地面连接，使本发明更加稳固。

参见图1，变桨轴承螺栓预拧紧装置300包括预拧紧六轴关节手臂机器人301及设置于预拧紧六轴关节手臂机器人301前端的电动扳手302和工业相机，变桨轴承螺栓预拧紧装置300的旁侧还设置有螺栓物料车303。

工作时，预拧紧六轴关节手臂机器人301按设定轨迹运行，利用工业相机对螺栓位置进行识别，并调整电动扳手302的移动位置。预拧紧六轴关节手臂机器人301将电动扳手302移动至螺栓物料车303处，通过电动扳手302前端的套筒从螺栓物料车303上取下螺栓，将螺栓拿取至风电轮毂的相应法兰安装面，将螺栓的杆部放入风电轮毂及变桨轴承的法兰面的相应螺孔中，并预拧紧，之后电动扳手302退出，如此循环往复工作。

如图8、图9所示，变桨轴承螺栓液压紧固装置400包括两个六轴关节手臂机器人421、连接于每个六轴关节手臂机器人421的前端的浮动连接机构420及连接于浮动连接机构420前端的液压扳手403，浮动连接机构420包括气缸连接板414、固定设置于气缸连接板414前端的缓冲气缸、固定设置于缓冲气缸侧面的至少两个直线轴承外套415、设置于每个直线轴承外套415内的直线轴承410、每个直线轴承410连接的直线导杆409、固定连接于缓冲气缸的活塞杆前端的壳体连接座411、固定连接于壳体连接座411前端的万向球壳体408、设置于万向球壳体408内的万向球安装座419、安装于万向球安装座419中的万向球407、设置于万向球壳体408的前端中部开口处的与万向球407固定连接的半圆铜套405、固定设置于半圆铜套405中部的扳手连接臂406及固定连接于扳手连接臂406前端的液压扳手连接座404，气缸连接板414与六轴关节手臂机器人421的前端连接，直线导杆409的前端与万向球壳体408连接，液压扳手403连接于液压扳手连接座404的前端，缓冲气缸的外侧设置有反作用力臂气缸418。

参见图8、图9，气缸连接板414连接有激光测距仪支架416，该激光测距仪支架416连接有激光测距仪417。

液压扳手403的前端设置有扭矩传感器402，扭矩传感器402的前端设置有螺栓套筒401，液压扳手403连接有反作用力臂422。扭矩传感器402中心与螺栓套筒401中心保持同心状态，扭矩传感器402旋转带动螺栓套筒401旋转来紧固螺栓。

工作时，两个六轴关节手臂机器人421同时工作，每次同时进行两个螺栓的拧紧工作，同时拧紧的两个螺栓，以法兰面的中心对称。六轴关节手臂机器人421按设定轨迹运行，利用激光测距仪417对螺栓的六角头部进行取点测量，调整液压扳手403角度。螺栓套筒401移动至需要紧固的螺栓位置，螺栓套筒401压紧螺栓，这时直线导杆409与活塞413及活塞杆处于后退状态，液压泵站启动，通过扭矩传感器402及螺栓套筒401的旋转将螺栓六角头部对中，同时气缸壳体412内的活塞413带动活塞杆及直线导杆409向前伸出，使螺栓套筒401自动压入螺栓，压紧到位后，反作用力臂气缸418打开，将液压扳手403反力臂顶出作为支撑，液压扳手403按照设定的扭矩值对螺栓进行紧固，如此循环往复工作。

半圆铜套405与万向球壳体408的前端中部开口之间留有微小间隙，使得万向球407与半圆铜套405、扳手连接臂406万向活动的同时，使液压扳手403连接板可万象浮动，可适当的自动微动调整，在拧紧螺栓过程中，缓冲气缸的活塞杆一直处于伸出状态，缸体中的空气具有缓冲作用，这样可在紧固螺栓的过程中保持动作平稳，当六轴关节手臂机器人421的前端中心与液压扳手403中心不同心时，在允许的偏心范围内，装置可保持正常工作，消除因连接误差所产生的干涉现象，避免损坏设备，保证了设备使用寿命。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。