一种风电叶片表面除胶的机器人系统的制作方法

本发明涉及风电制造技术领域，特别是一种风电叶片表面除胶的机器人系统。

背景技术：

除胶是风电制造中的重要环节，也是决定风电叶片涂装质量的关键因素。根据相关资料，在风电制造中，除胶的工作时间占据叶片建造总时间的10％至20%。目前，我国的风电叶片的除胶工作基本还是以人工为主的手动方式，鉴于风电叶片具有较复杂的曲面形态，目前还没有能适应相关工作的自动化机器人系统。

相比于其他领域的机器人除胶工作，风电叶片除胶主要特点是叶片尺寸大，叶片目标工件尺寸长和宽一般具有50m×4m，60m×5m等多种规格，最大的叶片尺寸可能达到70m×6m，一般的工业机器人的活动半径只有1.5m，这就导致叶片除胶无法直接应用标准工业机器人进行工作。

目前，在风电制造，尤其是叶片除胶中，还是完全依靠人工完成相应工作。由于人工除胶的不稳定性，容易出现漏除和过除的情况，无法达到较高的除胶质量，并且人工方式效率极为低下，无法实现批量，生产效率低。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种结构简单，可高质量完成除胶工作的风电叶片表面除胶的机器人系统。

本发明是这样来实现上述目的：

本发明一种风电叶片表面除胶的机器人系统，包括可用于夹持和旋转风电叶片的变位机构、除胶装置和电气控制柜，所述除胶装置包括轨道、滑动连接在所述轨道上可往复移动的移动承载底座，在所述移动承载底座上固定有结构梁，所述结构梁的自由端还设有工业机械手，所述工业机械手末端固定有测量传感器和冲击除胶工艺枪，所述变位机构包括相对设置的前夹座和后夹座，所述前夹座上通过叶片电机转动连接有前转盘，所述前转盘外设有下卡盘，所述下卡盘上可拆装连接有上卡盘并与所述上卡盘形成可容置风电叶片前端的前容腔，所述后夹座上通过轴承转动连接有后转盘，所述后转盘外设有下卡板，所述下卡板上可拆装连接有上卡板并与所述上卡板形成可容置风电叶片后端的后容槽。

进一步地，所述移动承载底座上设有驱动电机，所述驱动电机的输出端通过减速器连接有驱动齿轮，所述轨道上设有与所述驱动齿轮相啮合的驱动齿条，所述移动承载底座上固定有所述电气控制柜和向所述冲击除胶工艺枪供料的工艺罐。

进一步地，所述轨道通过拼接固定在工作板上的至少两个拼接单元组成，所述拼接单元的前端和后端分别设有可相互拼合的卡台部和卡槽部。

进一步地，与所述移动承载底座底部设有可用于扣装在所述轨道上的下开口的扣合槽，所述拼接单元两侧设有凸边，所述扣合槽与所述凸边相配合。

进一步地，所述结构梁呈l型。

本发明的有益效果：

本发明可通过变位机构夹持和旋转需要除胶的风电叶片，移动承载底座可沿着轨道相对待除胶风电叶片做往复移动，从而带动其上的结构梁及工业机械手移动，工业机械手末端的测量传感器可实时检测测量传感器及冲击除胶工艺枪末端与风电叶片表面之间的距离，得到的数据传递至电气控制柜，电气控制柜通过控制工业机械手做相应的移动来调整上述距离，以保证冲击除胶工艺枪相对风电叶片各点的工作距离始终与设定值一致，同时结合变位机构对风电叶片进行夹持和旋转，由此实现整个风电叶片表面的高质量均匀除胶，避免出现漏除或过除问题，提高了生产效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为本发明一实施例的总体结构示意图；

图2为图1中除胶装置局部结构示意图；

图3为图1中前夹座局部结构示意图；

图4为图3另一方向结构示意图；

图5为图1中后夹座局部结构示意图；

图6为图5另一方向结构示意图；

图7为图1中拼接单元结构示意图。

图中，11前夹座，12后夹座，13叶片电机，14前转盘，141下卡盘，142上卡盘，143前容腔，15轴承，16后转盘，161下卡板，162上卡板，163后容槽，21轨道，211工作板，212拼接单元，2121卡台部，2122卡槽部，2123凸边，22移动承载底座，23结构梁，24工业机械手，25测量传感器，26冲击除胶工艺枪，27驱动电机，271驱动齿轮，272驱动齿条，28扣合槽，3电气控制柜，4工艺罐。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步的详细说明，本发明的示意性实施例方案及其说明仅用于解析本发明，并不作为对本发明的限定。

图1-图7示出了本发明一实施例中的一种风电叶片表面除胶的机器人系统，包括可用于夹持和旋转风电叶片的变位机构、除胶装置和电气控制柜3，所述除胶装置包括轨道21、滑动连接在所述轨道21上可往复移动的移动承载底座22，在所述移动承载底座22上固定有结构梁23，所述结构梁23的自由端还设有工业机械手24，所述工业机械手24末端固定有测量传感器25和冲击除胶工艺枪26，所述变位机构包括相对设置的前夹座11和后夹座12，所述前夹座11上通过叶片电机13转动连接有前转盘14，所述前转盘14外设有下卡盘141，所述下卡盘141上可拆装连接有上卡盘142并与所述上卡盘142形成可容置风电叶片前端的前容腔143，所述后夹座12上通过轴承15转动连接有后转盘16，所述后转盘16外设有下卡板161，所述下卡板161上可拆装连接有上卡板162并与所述上卡板162形成可容置风电叶片后端的后容槽163。

其中的电气控制柜3指分别与工业机械手24、测量传感器25、冲击除胶工艺枪26及叶片电机13等实现电连接的总控制系统，其中的测量传感器25可以采用如sick激光dx50等的传感器。其中的移动承载底座2可通过手动、气动或其它方式实现沿轨道21往复移动。变位机构的前夹座11和后夹座12可分别夹持除胶风电叶片的两端，且使所夹持风电叶片接近于测量传感器25和冲击除胶工艺枪26的末端，并使移动承载底座2的移动距离满足整个风电叶片的长度范围。其中上卡盘142通过紧固件与下卡盘141可拆装连接，便于将风电叶片的前端固定在前容腔143内，其中上卡板162通过紧固件可拆装连接在下卡板161上，便于将风电叶片的后端固定在后容槽163内，随着叶片电机13的转动，前转盘14带动风电叶片的前端相对前夹座11发生转动，同时风电叶片的后端通过轴承15带动后转盘16相对后夹座12转动，以实现风电叶片全方位的除胶工作。

随着移动承载底座2沿轨道21的移动，固定于工业机械手24末端的测量传感器25可实时检测其末端与风电叶片表面之间的距离，即冲击除胶工艺枪26末端与风电叶片表面之间的距离，得到的数据传递至电气控制柜3，电气控制柜3通过控制工业机械手24实时做相应的移动来调整上述距离，以保证冲击除胶工艺枪26相对于风电叶片表面各点的工作距离始终与设定值一致，以保证其按设定的冲击力对风电叶片表面进行除胶工作。

所述移动承载底座2上设有驱动电机27，所述驱动电机27的输出端通过减速器连接有驱动齿轮271，所述轨道21上设有与所述驱动齿轮271相啮合的驱动齿条272，所述移动承载底座22上固定有所述电气控制柜3和向所述冲击除胶工艺枪26供料的工艺罐4。

如图2所示，移动承载底座2采用更平稳的齿轮齿条机构实现往复移动。其中的驱动电机27采用伺服电机，工艺罐4可选用喷砂装备或高压水装备，为了增强高压水的表面处理效果，可以在高压水中掺入一定的砂砾，以提升其冲击除胶的效果，在本实施例中，所述工艺罐4优选采用自动喷砂装备，而冲击除胶工艺枪26则采用与自动喷砂装备适配的配套喷枪。

所述轨道21通过拼接固定在工作板211上的至少两个拼接单元212组成，所述拼接单元212的前端和后端分别设有可相互拼合的卡台部2121和卡槽部2122。

如图7所示，具体实践中可根据风电叶片的长度相应调整所需拼接单元212的拼接数量，由于相邻两拼接单元212的卡台部2121和卡槽部2122可相互卡扣拼合，使所拼接成的轨道21保持平整可靠，拆装使用更方便。

与所述移动承载底座2底部设有可用于扣装在所述轨道21上的下开口的扣合槽28，所述拼接单元212两侧设有凸边2123，所述扣合槽28与所述凸边2123相配合。

如图2和图7所示，下开口的扣合槽28两侧边向内翻，恰好卡装在拼接单元212两侧的凸边2123底部，可防止移动过程中脱出。

所述结构梁23呈l型。

结构梁23的l型自由边向外延伸，更方便固定工业机械手24，且方便为风电叶片让位。

使用本实施例进行除胶处理时的具体操作过程如下：

s1、将待处理的风电叶片装载到所述变位机构上，并使所述移动承载底座2停靠于所述轨道21的一端；

s2、设置好所述工艺罐4和冲击除胶工艺枪26的工作压力px，px表示单位面积承受的冲击重量，其中，1kg/cm²≤px≤10kg/cm²，在实施例中px=4kg/cm2；

s3、在所述电气控制柜3上对所述测量传感器25末端与风电叶片表面之间的距离设定值tv进行设置，且10cm≤tv≤100cm，在实施例中tv=40cm；

s4、启动所述驱动电机27，所述移动承载底座2以移动速度v向所述轨道21的另一端移动，使v<10m/s，在实施例中v=1cm/s；

s5、所述测量传感器25实时检测所述测量传感器25末端与所述风电叶片表面之间的距离，并将采集所得的数据传输至所述电气控制柜3；

s6、所述电气控制柜3根据这些数据，控制所述工业机械手24做上下移动以调整其所在的高度位置，从而使测量传感器25末端与风电叶片表面之间的距离与设定值tv一致，同时电气控制柜3向所述工艺罐4输出信号，以使工艺罐4向所述冲击除胶工艺枪26送料进行除胶工作；

s7、移动承载底座2在轨道21上向另一端移动时不断重复s5-s6步骤；

s8、当所述移动承载底座2到达所述轨道21的另一端后，控制所述工业机械手24修改所述测量传感器25末端在水平方向上的偏差，所述移动承载底座2再次向所述轨道21的另一端移动，并重复步骤s4-s7，进一步除胶；

s9、当风电叶片一面的除胶完成后，利用所述变位机构将风电叶片翻转，使未除胶的一面面向所述冲击除胶工艺枪26，并重复步骤s4-s8，对风电叶片的另一面进行全面除胶。

其中，参数px，tv和v的选择可以根据使用者在风电叶片上的试验效果和需求进行灵活配置，所述测量传感器25选用sick激光的dx50产品。

综上所述，本发明采用多个拼接单元212拼接形成轨道21，可以灵活适应各种尺寸的风电叶片，结合除胶装置，应用冲击工艺完成风电叶片的自动除胶功能，提高了生产效率，通过测量传感器25的测量引导，本发明能够自动适应风电叶片上的各个曲面形态，实现对风电叶片的细节除胶，免去了对复杂曲面叶片形态的人工操作和编程操作，本发明工作效率较高，除胶效果好，利于推广。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求和范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。