一种新能源风力发电智能自动钻取法兰本体Z向试样的装置及其方法与流程

本发明涉及风电法兰制造，尤其涉及一种新能源风力发电智能自动钻取法兰本体z向试样的装置及其方法。

背景技术：

1、风电法兰简单地讲就是风力发电机组法兰，风电法兰也叫做风塔法兰，风电法兰是连接塔筒各段或塔筒与轮毂，轮毂与叶片之间的结构件，通常采用螺栓连接，风电法兰在制造的过程中需要通过打孔设备对风电法兰盘进行打孔，从而可使得螺栓穿过固定孔将其固定。

2、由于风电法兰直径长度达6-7米，目前现有的打孔装置设备，需要将法兰平放在打孔设备上，并且将风电法兰中心孔对准打孔设备的中心点上，在对风电法兰打孔前，需要动用吊装设备将风电法兰竖向吊起，然后吊至打孔设备前，再将风电法兰吊设平放在打孔设备上，打孔完成后再次通过诸如行车或龙门吊等辅助吊装设备，将打孔完成的风电法兰吊设到放置区域。由于风电法兰体积大，重量大，目前的风电打孔设备需要对风电法兰吊起，然后水平放置在打孔设备上进行钻取后，再次吊起移动，无形中增加了生产负担和安全隐患，而且由于风电法兰的平放，风电法兰的打孔设备加上定位固定设备，导致现有的风电法兰打孔设备占地比较大，压缩了厂房使用空间。

3、为此，我们设计出了一种新能源风力发电智能自动钻取法兰本体z向试样的装置及其方法来解决以上问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的现有风电法兰打孔设备只能将风电法兰水平放置后才能实行打孔作业，需要将风电法兰吊起和平放，工作量和安全隐患大以及设备占用空间大等缺点，而提出的一种新能源风力发电智能自动钻取法兰本体z向试样的装置及其方法，其目的是优化风电法兰的打孔设备的结构和打孔工艺，缩减对法兰的钻取流程，提高智能化程度，降低安全隐患和生产成本。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种新能源风力发电智能自动钻取法兰本体z向试样的装置，包括钻取机、承托机构、转动机构、支架和控制系统，所述钻取机位于所述承托机构的一侧，承托机构的另一侧设置有所述支架，所述支架上滑动设置所述转动机构，所述承托机构上部设有若干滚轮，法兰放置于所述滚轮上，转动机构的一端滑动设置在支架中部的轨道架上，转动机构的另一端设置有转动头，沿所述转动头圆周均匀设置有若干液压杆，所述液压杆的端部向外伸展与法兰的内壁相抵，在转动头的带动以及承托机构的承托下，法兰呈圆周转动，钻取机上的钻头与法兰打孔面呈垂直状态，在控制系统的指令调控下，转动机构按照打孔间距要求进行转动，每转动符合打孔间距要求的角度后，停止转动，钻取机对法兰进行打孔后，再次转动，直至完成法兰的整体打孔作业。

4、进一步优选的，所述承托机构的两侧设置有用于稳定法兰转动的约束槽，所述约束槽的上端设置有可移动的约束板，所述约束板的内侧沿竖直方向设置有滚动杆，两侧的约束板向法兰一侧移动靠近使所述滚动杆与法兰表面相抵，法兰沿滚动杆转动，处于两个约束槽之间的承托机构的部分上端面设置成圆弧形结构，所述滚轮转动设置在圆弧形结构上，并沿圆弧形结构均匀布置。

5、进一步优选的，所述承托机构还包括止挡机构，所述止挡机构设置在承托机构与所述钻取机相对应的另一侧，止挡机构的液压输出端上安装有止挡块，所述止挡块的剖面结构呈“凵”字形结构，在止挡块朝向法兰的端面上设置有用于检测止挡块是否与法兰接触的第一压力传感器，在钻取机对法兰进行打孔时，止挡机构通过液压机将止挡块推向法兰，直至所述第一压力传感器检测到接触压力时，止挡机构停止运行，止挡块与法兰的侧面相抵。

6、进一步优选的，所述转动机构包括转动头、液压杆、接触块和第一升降机，所述第一升降机沿所述轨道架上下移动，第一升降机的一侧通过伸缩臂与所述转动头的一侧端面固定连接，所述接触块位于液压杆的端部，在接触块与法兰相接触的端面上设置有用于检测接触块是否与法兰内壁相接触的第二压力传感器，在每个接触块的侧表面上安装有用于记载液压杆位置信息的rfid电子标签卡，在所述钻取机钻头的上方设置用于扫描所述rfid电子标签卡的扫描仪，所述扫描仪与所述控制系统建立数据传输连接。

7、进一步优选的，所述支架呈“冂”字形结构，支架的中部竖向设置所述轨道架，支架的另一侧设置斜向支撑架；所述钻取机的钻头上方设置有用于钻孔降温的冷却液喷嘴，所述冷却液喷嘴通过管路与设置在钻取机上方的水箱连接；所述承托机构两侧的下方开设有用于收集打孔碎屑的集渣口。

8、进一步优选的，所述控制系统为具备对数据接收和处理以及向所述钻取机、承托机构和转动机构的运转发送调控指令的控制终端；控制系统包括调控模块、采集运算模块、转角控制模块、预警监测模块以及修正模块，所述采集运算模块用于接收和运算所述第一压力传感器和第二压力传感器的采集数据以及扫描仪读取所述rfid电子标签卡的信息数据；所述转角控制模块设置于所述转动头的控制器内，用于控制转动头的转动角度；所述预警监测模块安装在所述承托机构的两侧，预警监测模块配置有竖直向上的激光探头，通过激光探头所发射的竖向激光垂直线监测所述法兰是否发生倾倒；所述修正模块与调控模块和采集运算模块建立数据传输连接，修正模块根据采集运算模块的运算结果修正转角控制模块的转动参数；所述调控模块内嵌设用于控制各机构运行的调控模型，所述调控模型基于深度神经网络学习算法和第一压力传感器、第二压力传感器和扫描仪采集的数据以及输入的钻孔数据进行创建训练，调控模块根据输入控制系统内包含有法兰的直径长度、法兰的径向厚度以及钻孔数量的钻取数据，自动向钻取机、承托机构和转动机构发送固定和钻取法兰的调控指令。

9、进一步优选的，所述轨道架上还设置有机械抓手，所述机械抓手位于所述转动机构的上方，机械抓手包括第二升降机、液压伸缩杆以及抓手，所述第二升降机沿轨道架上下移动，第二升降机的一侧安装所述液压伸缩杆，液压伸缩杆的一端设置用于抓持法兰的所述抓手。

10、一种新能源风力发电智能自动钻取法兰本体z向试样装置的使用方法，包括以下步骤：

11、s101，利用吊装设备将待打孔法兰吊至承托机构上方，当法兰放置在承托机构上的滚轮及约束槽内后，控制系统启动机械抓手，第二升降机沿轨道架移动至法兰竖向最高处位置，液压伸缩杆带动抓手向法兰的上端处伸展，利用抓手抓持法兰上端部后，吊装设备脱离法兰；

12、s102，控制系统控制约束板向法兰靠近，并使滚动杆与法兰侧壁相抵，转动机构的第一升降机沿轨道架移动，到达至法兰圆心所处高度时，伸缩臂向法兰一侧伸展，直至转动头达到法兰圆心处，液压杆带动接触块向法兰的内壁伸展，当第二压力传感器检测到控制系统设置的压力值时，液压杆即停止伸展；

13、s103，机械抓手从对法兰抓持状态转换成松开状态，机械抓手的抓手仍位于法兰顶端的两侧，并与法兰两侧面保持在两厘米至五厘米的范围内，启动止挡机构使止挡块上的第一压力传感器检测到压力时，停止止挡机构；

14、s104，根据控制系统输入的钻孔数据，启动钻取机向法兰进行钻取，当一个钻孔完成后，再次启动止挡机构，使止挡块与法兰脱离接触，控制系统控制转动头按照钻孔数据要求进行转动，带动法兰转动至下一个钻孔位时，转动头停止转动，启动止挡机构，再次使止挡块与法兰表面相接触，钻取机对法兰进行下一个孔位的钻取，重复以上步骤操作，直至完成对法兰的整体钻取作业，利用吊装设备将已完成打孔钻取的法兰吊至存放区。

15、进一步优选的，在钻取机对法兰进行钻取时，钻头上方的扫描仪对每个接触块的侧表面的rfid电子标签卡进行扫描，读取识别接触块所在液压杆的位置信息，根据rfid电子标签卡对法兰进行定位，获取钻取机对法兰钻取的位置信息，监测转动头带动法兰转动的角度是否与输入控制系统的钻孔数据相符合，若不符合，则立即停机排查。

16、进一步优选的，法兰安装固定时，控制系统利用调控模块根据输入钻孔数据内包含的法兰的直径、法兰的径向厚度以及钻孔数量，自动调节第一升降机和第二升降机的升降高度，以及液压杆、伸缩臂和液压伸缩杆的伸展长度，完成对法兰的自动化固定；法兰安装固定后，控制系统利用预警监测模块实时对法兰的竖直度进行监测预警，若预警监测模块监测到法兰存在倾斜的趋势，则调控模块向钻取机、转动机构和机械抓手发出安全预警，钻取机和转动机构停止运行，机械抓手的抓手抓持法兰的顶部，避免法兰发生倾倒。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明对法兰本体的钻取装置整体结构进行设计优化，通过承托机构对法兰本体进行承托，转动机构对法兰本体进行固定和转动，使得笨重法兰本体处于竖直状态即可实现钻孔作业，无需将法兰本体水平放置，优化生产工艺，缩减生产流程，降低安全风险和生产成本，提高生产效率，由于法兰本体竖向固定设置，因此缩减了本装置的整体所占空间。本发明进一步的通过控制系统对转动头和钻取机钻头的调控，实现对法兰本体的自动化钻取作业，利用机械抓手和止挡机构对法兰本体的约束作用，进一步保障了法兰本体在钻取作业时的安全性和稳定性；利用转动机构和机械抓手的可升降性和伸缩性，能够灵活的根据法兰本体的尺寸大小调节升降高度，适用性更强；利用设置在转动机构液压杆端部的第二压力传感器和rfid卡，一方面能够对液压杆与法兰本体之间的连接压力值进行数字量化，使转动机构与法兰本体之间的安装关系通过更为直观的数字进行体现，有利于对法兰本体的钻取作用进行科学性和规范性的管理，能够从制度上制定严格的操作规范，确保生产的安全性得到落实；另一方面通过钻取机钻头上方的扫描仪对设置在液压杆端部的rfid卡进行扫描识别，能够有效辅助判断钻取机对法兰本体的钻取作业是否符合要求，在控制系统的调控和扫描仪的辅助监测下，有效保障了本装置对法兰本体的钻取作业的精确度。