一种用于叶片接闪器安装的叶片智能钻孔设备

本发明涉及风电叶片装置领域，具体是涉及一种用于叶片接闪器安装的叶片智能钻孔设备。

背景技术：

风力发电叶片因其安装高度较高和安装位置空旷，发生雷击时叶片容易被击中，目前风电叶片的雷击防护措施主要是在叶片后缘侧安装接闪器来接闪雷电。而在叶片安装接闪器过程中没有专用装置，主要是靠人员拿卷尺定位后手持电钻进行打孔，然后手持钳子进行接闪器拧紧安装，此人工安装接闪器的方法存在一些问题：(1)定位依靠卷尺定位，测量水平距离时没有水平支撑，定位不精准；(2)叶片的外形呈弧面，人工手持电钻打孔，没有参照容易打偏，孔打偏后接闪器安装后会有一侧凸出壳体；(3)人工打孔过程容易晃动，不能保证打孔精度且费时费力，孔径偏大会影响攻丝精度。

中国专利申请号“cn201910824087.7”公开了一种风电叶片接闪器安装装置，包括固定于上底板上的一对导轨，能够沿导轨上下滑动的滑块，两滑块上平行设有外侧面上固定有刻度尺的伸缩杆，两伸缩杆的自由端之间转动连接有支撑板，支撑板上连接有多个吸盘，支撑板中部设有用于安装钻模的通孔，通孔两侧垂直设有两根相互平行的导向杆，导向杆上穿设有滑动板，支撑板与滑动板通过弹簧连接，滑动板中部设有用于安装电钻的通孔，滑动板与伸缩杆平行的一个侧面上转动连接有齿轮，齿轮与竖直固定于支撑板上的齿条相啮合；电钻、钻模与辅助组件配合实现接闪器的安装。但该设备在钻攻工作时仅能在一条轴线上进行钻头角度的调节，实际叶片的外表面存在多种弧度的弯曲，该设备遇到不同角度的弧度时扔无法保证钻头垂直于叶片表面进行钻孔。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，提供一种用于叶片接闪器安装的叶片智能钻孔设备，本技术方案实现了可以根据叶片表面弧度进行多角度调节打孔角度的目的，以解决叶片表面具有不规则的弧度导致垂直打孔难度较大的技术问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于叶片接闪器安装的叶片智能钻孔设备，包括，

三轴移动机构，三轴移动机构设置在水平放置的叶片周围，三轴移动机构的工作范围包含所需加工的叶片上表面，三轴移动机构用于移动至接闪器安装位置；

钻头组件，钻头组件用于对叶片进行钻孔，钻头组件的工作端可以在竖直方向上进行移动；

柔性架，柔性架固定安装在三轴移动机构的工作端，柔性架底部可根据叶片表面弧度调节角度，钻头组件固定安装在柔性架的底部上方，钻头组件的工作端与柔性架的底部保持垂直；

柔性柱，具有多个，柔性柱固定安装在柔性架的底部下方，柔性柱用于增大与叶片之间的摩擦力；

其特征在于，所述柔性架还包括有顶板，顶板固定安装在三轴移动机构的驱动端上，顶板的下方固定安装有套杆，套杆具有多个，每个套杆的下部套装有套筒，套筒可在套杆轴线方向滑动，套筒的下部设置有万向调节头，万向调节头下部固定安装有底板，所述万向调节头用于调节底板的平面角度。

优选的，所述万向调节头包括，双头球连杆的两端分别设置有球型凸块，双头球连杆的两端分别插装在第一球连座和第二球连座中，第一球连座设置在套筒的下部，第一球连座的下方设置有吻合双头球连杆凸块的凹槽，凹槽的开口小于双头球连杆球型凸块的最大直径，第二球连座固定安装在底板的上方，第二球连座的上部设置有吻合双头球连杆凸块的凹槽，凹槽的开口小于双头球连杆球型凸块的最大直径，第二球连座的下部设置有多个第二安装孔，第二安装孔用于固定连接底板。

优选的，所述顶板的下方设置有第一安装螺柱，第一安装螺柱表面设置有外螺纹，所述套杆顶端设置有安装孔，具有多个，所述底板的上方设置有第二安装螺柱，所述第一安装螺柱插装在安装孔中，所述第二安装螺柱插装在第二安装孔中，柔性架还包括有固定螺母，具有多个，固定螺母螺旋安装在第一安装螺柱和第二安装螺柱上。

优选的，所述套筒内部安装有复位弹簧，复位弹簧的上端固定连接套杆的底部，复位弹簧的下端与套筒的内部底端固定连接。

优选的，所述柔性柱采用橡胶材料，柔性柱朝向叶片表面的一端表面设置有纹路，所述柔性柱朝向叶片表面的一端的中心设置有气压口。

优选的，钻头组件包括有安装架，安装架固定安装在底板的上方中心位置，安装架上固定安装有第一直线驱动装置，第一直线驱动装置的工作端设置在垂直于底板表面的竖直方向运动，第一直线驱动装置的工作端朝向下方设置，第一直线驱动装置的工作端上固定安装有钻头驱动装置，钻头驱动装置上安装有可更换的钻头。

优选的，所述底板的中心设置有定位钻孔，定位钻孔用于钻头通过直接与叶片表面接触。

优选的，安装架的中心设置有安装口，安装口用于插装第一直线驱动装置，安装架上还设置有导套，导套用于稳定第一直线驱动装置工作端的移动方向。

优选的，第一直线驱动装置的工作端上固定安装有移动板，移动板的下方固定安装钻头驱动装置，移动板的上侧设置有多个导向杆，导向杆插装在安装架的导套中。

优选的，三轴移动机构包括有第一水平移动机构，第一水平移动机构水平设置在叶片的两侧，第一水平移动机构用于实现柔性架沿叶片顶部到底部位置上的移动，第一水平移动机构的工作端上竖直安装有第一竖直移动机构，第一竖直移动机构的工作端沿竖直方向运动，第一竖直移动机构用于实现柔性架靠近或远离叶片表面，第一竖直移动机构的工作端上固定安装有第二水平移动机构，第二水平移动机构用于实现柔性架在叶片横向方向上的移动，柔性架固定安装在第二水平移动机构的工作端上。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1.本发明的柔性架可以根据叶片表面的弧度调节底板倾斜的角度，保证钻头组件的工作端始终垂直于叶片表面进行钻孔，方便了接闪器的安装，且结构简单，不易损坏，可长期使用，降低维修成本。

2.本发明的柔性柱可以保证柔性架的底部与叶片表面保持稳定，保证了钻头组件加工时不会因为震动导致打孔过程出现偏移，保证了打孔的质量。

3.本发明的钻头组件设置有可更换的钻头，也加大了设备的适用范围，可以根据接闪器的尺寸进行调整。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的钻头组件、柔性架和柔性柱的立体图一；

图3为本发明的钻头组件、柔性架和柔性柱的主视图；

图4为本发明的钻头组件、柔性架和柔性柱的立体图二；

图5为本发明的柔性架的套杆、套筒和万向调节头的结构分解图；

图6为本发明的柔性架的套杆、套筒和万向调节头的主视图；

图7为图6的a-a处截面剖视图；

图8为本发明的柔性柱的立体图；

图9为本发明的钻头组件的立体图；

图10为本发明的钻头组件的主视图；

图中标号为：

1-三轴移动机构；1a-第一水平移动机构；1b-第一竖直移动机构；1c-第二水平移动机构；

2-钻头组件；2a-安装架；2a1-安装口；2a2-导套；2b-第一直线驱动装置；2b1-移动板；2b2-导向杆；2c-钻头驱动装置；2d-钻头；

3-柔性架；3a-顶板；3a1-第一安装螺柱；3b-套杆；3b1-安装孔；3c-套筒；3d-万向调节头；3d1-双头球连杆；3d2-第一球连座；3d3-第二球连座；3d4-第二安装孔；3e-底板；3e1-第二安装螺柱；3e2-定位钻孔；3f-固定螺母；3g-复位弹簧；

4-柔性柱；4a-纹路；4b-气压口。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

为了实现可以根据叶片表面弧度进行多角度调节打孔角度的目的，以解决叶片表面具有不规则的弧度导致垂直打孔难度较大的技术问题，如图1和2所示，

一种用于叶片接闪器安装的叶片智能钻孔设备，包括，

三轴移动机构1，三轴移动机构1设置在水平放置的叶片周围，三轴移动机构1的工作范围包含所需加工的叶片上表面，三轴移动机构1用于移动至接闪器安装位置；

钻头组件2，钻头组件2用于对叶片进行钻孔，钻头组件2的工作端可以在竖直方向上进行移动；

柔性架3，柔性架3固定安装在三轴移动机构1的工作端，柔性架3底部可根据叶片表面弧度调节角度，钻头组件2固定安装在柔性架3的底部上方，钻头组件2的工作端与柔性架3的底部保持垂直；

柔性柱4，具有多个，柔性柱4固定安装在柔性架3的底部下方，柔性柱4用于增大与叶片之间的摩擦力；

其特征在于，所述柔性架3还包括有顶板3a，顶板3a固定安装在三轴移动机构1的驱动端上，顶板3a的下方固定安装有套杆3b，套杆3b具有多个，每个套杆3b的下部套装有套筒3c，套筒3c可在套杆3b轴线方向滑动，套筒3c的下部设置有万向调节头3d，万向调节头3d下部固定安装有底板3e，所述万向调节头3d用于调节底板3e的平面角度。

具体的，工作人员将制作完成的风力发电机叶片水平固定放置，三轴移动机构1设置在风力发电机叶片的两侧，柔性架3的顶板3a固定安装在三轴移动机构1的工作端上，柔性架3可以跟随三轴移动机构1的工作端在风力发电机叶片的上表面进行水平空间和竖直空间的移动，钻头组件2安装在柔性架3的底板3e上方，打孔时，三轴移动机构1根据叶片所需打孔位置带动柔性架3进行精准移动，起始状态下，底板3e在重力作用下保持垂直于套筒3c的状态，三轴移动机构1带动柔性架3的底板3e贴合叶片表面，柔性架3的底板3e根据叶片表面的弧度进行调节，每个套筒3c在套杆3b上滑动改变位置，万向调节头3d改变底板3e与套筒3c之间的夹角，使柔性架3的底板3e调节至与叶片表面相切位置，设置在柔性架3下方的柔性柱4与叶片接触增大摩擦力，使底板3e保持稳定，钻头组件2的工作端垂直于柔性架3的底板3e保证了钻头组件2对叶片进行钻孔后使安装孔垂直于叶片的内外表面，方便打孔完成后接闪器可以贴合叶片表面进行安装，打孔完成后三轴移动机构1带动钻头组件2和柔性架3移动置下一接闪器安装位置进行加工，重复上述工作直至打孔完成。

进一步的，为了实现柔性架3可以根据叶片表面弧度调节下底面倾斜角度的目的，以解决叶片表面存在弧度导致竖直打孔后接闪器安装与叶片表面不贴和的技术问题，如图5和7所示，所述万向调节头3d包括，双头球连杆3d1的两端分别设置有球型凸块，双头球连杆3d1的两端分别插装在第一球连座3d2和第二球连座3d3中，第一球连座3d2设置在套筒3c的下部，第一球连座3d2的下方设置有吻合双头球连杆3d1凸块的凹槽，凹槽的开口小于双头球连杆3d1球型凸块的最大直径，第二球连座3d3固定安装在底板3e的上方，第二球连座3d3的上部设置有吻合双头球连杆3d1凸块的凹槽，凹槽的开口小于双头球连杆3d1球型凸块的最大直径，第二球连座3d3的下部设置有多个第二安装孔3d4，第二安装孔3d4用于固定连接底板3e。

具体的，所述双头球连杆3d1的两端分别安装在第一球连座3d2和第二球连座3d3中，第二球连座3d3可以相对双头球连杆3d1的轴线进行任意方向角度的调节，当底板3e与具有弧度的叶片表面接触时，三轴移动机构1下移对底板3e产生的压力导致底板3e发生倾斜，相对叶片表面保持垂直，多个第二球连座3d3带动底板3e整体倾斜时，配合套筒3c在套杆3b上调节位置，实现底板3e的多角度调节，保证钻头组件2工作轴与叶片的表面垂直。

进一步的，为了实现柔性架3可以稳定连接的目的，以解决柔性架3安装不稳定导致底板3e无法稳定调节的技术问题，如图3和7所示，所述顶板3a的下方设置有第一安装螺柱3a1，第一安装螺柱3a1表面设置有外螺纹，所述套杆3b顶端设置有安装孔3b1，具有多个，所述底板3e的上方设置有第二安装螺柱3e1，所述第一安装螺柱3a1插装在安装孔3b1中，所述第二安装螺柱3e1插装在第二安装孔3d4中，柔性架3还包括有固定螺母3f，具有多个，固定螺母3f螺旋安装在第一安装螺柱3a1和第二安装螺柱3e1上。

具体的，多个第一安装螺柱3a1插装在安装孔3b1中通过固定螺母3f固定，保证了顶板3a和套杆3b的稳定连接，多个第二安装螺柱3e1插装在第二安装孔3d4中通过固定螺母3f固定，保证了底板3e与万向调节头3d的活动端固定连接，底板3e可以跟随万向调节头3d进行稳定的活动调节。

进一步的，为了实现套杆3b和套筒3c在调节后可以自动复位的目的，以解决底板3e无法连续多次调节的技术问题，如图7所示，所述套筒3c内部安装有复位弹簧3g，复位弹簧3g的上端固定连接套杆3b的底部，复位弹簧3g的下端与套筒3c的内部底端固定连接。

具体的，当套杆3b与套筒3c位置发生改变使，复位弹簧3g的长度发生改变产生拉力或压缩的弹力，当底板3e离开叶片表面时压力消失，复位弹簧3g回复初始长度从而带动套筒3c回到套杆3b上的初始位置，保证每次打孔时，底板3e的起始位置相同，确保加工的精准度。

进一步的，为了实现底板3e在加工时可以稳定在叶片表面的目的，以解决底板3e加工时产生震动影响钻头组件2打孔的技术问题，如图8所示，所述柔性柱4采用橡胶材料，柔性柱4朝向叶片表面的一端表面设置有纹路4a，所述柔性柱4朝向叶片表面的一端的中心设置有气压口4b。

具体的，所述纹路4a为橡胶材料，柔性柱4与叶片接触时摩擦力较好，纹路4a的设置加强了柔性柱4与叶片之间的摩擦力，保证了底板3e的位置稳定，当三轴移动机构1带动底板3e下压时，柔性柱4发生形变，气压口4b内部的空气被挤出，形成压强差，使柔性柱4与叶片表面的位置更稳定，从而保证钻头组件2工作时底板3e的位置不会发生变化。

进一步的，为了实现钻头组件2可以自动对叶片表面进行钻孔的目的，以解决人工钻孔不方便且精准度较差的技术问题，如图9和10所示，钻头组件2包括有安装架2a，安装架2a固定安装在底板3e的上方中心位置，安装架2a上固定安装有第一直线驱动装置2b，第一直线驱动装置2b的工作端设置在垂直于底板3e表面的竖直方向运动，第一直线驱动装置2b的工作端朝向下方设置，第一直线驱动装置2b的工作端上固定安装有钻头驱动装置2c，钻头驱动装置2c上安装有可更换的钻头2d。

具体的，所述第一直线驱动装置2b可以问直线气缸，也可以为电动推杆等，第一直线驱动装置2b的工作端垂直于底板3e，当底板3e发生倾斜后第一直线驱动装置2b跟随底板3e偏移角度，保证第一直线驱动装置2b的工作端可以带动钻头2d对叶片表面进行垂直的加工，打孔时，第一直线驱动装置2b的工作端下移，带动钻头2d下移进行打孔，打孔完成后第一直线驱动装置2b的工作端上移带动钻头2d复位，钻头2d可以更换不同的尺寸，也加大了设备的适用范围，可以根据接闪器的尺寸进行调整。

进一步的，为了实现钻头2d打孔时可以直接与叶片表面接触的目的，以解决钻头2d工作时对底板3e造成破坏的技术问题，如图4所示，所述底板3e的中心设置有定位钻孔3e2，定位钻孔3e2用于钻头2d通过直接与叶片表面接触。

具体的，钻头组件2工作时，钻头2d穿过定位钻孔3e2对叶片表面进行钻孔。

进一步的，为了实现安装架2a可以稳定安装第一直线驱动装置2b的目的，以解决第一直线驱动装置2b安装不稳定导致钻头2d加工不稳定的技术问题，如图x所示，安装架2a的中心设置有安装口2a1，安装口2a1用于插装第一直线驱动装置2b，安装架2a上还设置有导套2a2，导套2a2用于稳定第一直线驱动装置2b工作端的移动方向。

具体的，第一直线驱动装置2b安装在安装架2a的安装口2a1位置，第一直线驱动装置2b的工作端穿过安装口2a1进行移动，导套2a2设置有多个，用于保证第一直线驱动装置2b的工作端移动时方向的稳定。

进一步的，为了实现第一直线驱动装置2b工作时钻头驱动装置2c稳定移动的目的，如图10所示，第一直线驱动装置2b的工作端上固定安装有移动板2b1，移动板2b1的下方固定安装钻头驱动装置2c，移动板2b1的上侧设置有多个导向杆2b2，导向杆2b2插装在安装架2a的导套2a2中。

具体的，导向杆2b2插装在导套2a2中，通过导向杆2b2在导套2a2中的滑动实现第一直线驱动装置2b方向的稳定，保证了移动板2b1的稳定从而保证了钻头驱动装置2c工作时的稳定，避免了钻头2d工作时产生的振动导致钻头驱动装置2c晃动对加工产生影响。

进一步的，为了实现三轴移动机构1可以带动柔性架3进行精准移动的目的，以解决人工定位导致接闪器安装位置确定困难的技术问题，如图1所示，三轴移动机构1包括有第一水平移动机构1a，第一水平移动机构1a水平设置在叶片的两侧，第一水平移动机构1a用于实现柔性架3沿叶片顶部到底部位置上的移动，第一水平移动机构1a的工作端上竖直安装有第一竖直移动机构1b，第一竖直移动机构1b的工作端沿竖直方向运动，第一竖直移动机构1b用于实现柔性架3靠近或远离叶片表面，第一竖直移动机构1b的工作端上固定安装有第二水平移动机构1c，第二水平移动机构1c用于实现柔性架3在叶片横向方向上的移动，柔性架3固定安装在第二水平移动机构1c的工作端上。

具体的，所述第一水平移动机构1a可以为线性轨道配合滑动驱动，所述第一竖直移动机构1b可以为同步带滑台或龙门架等驱动装置，所述第二水平移动机构1c可以为丝杆滑台等，所述第一水平移动机构1a、第一竖直移动机构1b和第二水平移动机构1c具有多种组合方法，实现柔性架3在水平空间和竖直空间上的精准移动即可，当三轴移动机构1驱动柔性架3接触接闪器安装部位时，工作开始，打孔结束后三轴移动机构1带动柔性架3移动至下一安装部位重复打孔工作。

本发明的工作原理：

步骤一、工作人员将制作完成的风力发电机叶片水平固定放置，三轴移动机构1设置在风力发电机叶片的两侧，柔性架3的顶板3a固定安装在三轴移动机构1的工作端上，柔性架3跟随三轴移动机构1的工作端在风力发电机叶片的上表面进行水平空间和竖直空间的移动，钻头组件2安装在柔性架3的底板3e上方，当三轴移动机构1驱动柔性架3接触接闪器安装部位时，工作开始。

步骤二、打孔时，三轴移动机构1根据叶片所需打孔位置带动柔性架3进行精准移动，起始状态下，底板3e在重力作用下保持垂直于套筒3c的状态，三轴移动机构1带动柔性架3的底板3e贴合叶片表面，柔性架3的底板3e根据叶片表面的弧度进行调节，每个套筒3c在套杆3b上滑动改变位置，万向调节头3d改变底板3e与套筒3c之间的夹角，使柔性架3的底板3e调节至与叶片表面相切位置。

步骤三、设置在柔性架3下方的柔性柱4与叶片接触增大摩擦力，柔性柱4发生形变，气压口4b内部的空气被挤出，形成压强差，使柔性柱4与叶片表面的位置更稳定，从而保证钻头组件2工作时底板3e的位置不会发生变化。

步骤四、第一直线驱动装置2b的工作端垂直于底板3e，当底板3e发生倾斜后第一直线驱动装置2b跟随底板3e偏移角度，保证第一直线驱动装置2b的工作端可以带动钻头2d对叶片表面进行垂直的加工，打孔时，第一直线驱动装置2b的工作端下移，带动钻头2d下移进行打孔，打孔完成后第一直线驱动装置2b的工作端上移带动钻头2d复位。

步骤五、打孔完成后三轴移动机构1带动钻头组件2和柔性架3移动置下一接闪器安装位置进行加工，重复上述工作直至打孔全部完成。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。