專利名稱：機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械手，具體地講，涉及一種用于自動緊固風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航軸承和變漿軸承的軸承內(nèi)圈上的螺栓的機(jī)械手。
背景技術(shù)：
在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上所使用的偏航軸承及變槳軸承的體積較大，軸承固定安裝孔均布在軸承內(nèi)圈和軸承外圈上。其中，軸承內(nèi)圈采用螺栓與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)件(底座或輪轂)相連，固定不動，而軸承外圈在電機(jī)驅(qū)動的減速器的小齒輪的帶動下，進(jìn)行轉(zhuǎn)動。目前，緊固偏航軸承及變槳軸承螺栓一般有兩種操作方式。第一種操作方式為工人直接操作機(jī)械式力矩扳手緊固軸承螺栓。第二種操作方式為單個工人采用氣動扭矩扳手或電扭矩扳手進(jìn)行操作。例如，當(dāng)緊固軸承內(nèi)圈螺栓時，一般均由單個工人用氣動扳手或電動扳手對單個螺栓進(jìn)行擰緊及施加力矩，2個工人同時對角地進(jìn)行緊固操作。一般情況下，軸承螺栓緊固工藝要求如下(I)順序?yàn)椤笆弊謱ΨQ緊固；(2)打力矩分三次打力矩，第一次打到緊固力矩值的50%，第二次打到緊固力矩值的75%，第三次打到緊固力矩值的100%。對于第一種操作方式而言，由于目前軸承緊固螺栓的力矩值很大，如M30螺栓力矩值為1400Nm，M36螺栓力矩值為1900Nm，所以靠單個人力無法完成，需有3人以上協(xié)力完成。然而，多人操作機(jī)械式力矩扳手存在安全隱患，如扳手套筒在沖擊力作用下，容易滑脫， 造成人員受傷或損壞零部件。而且這種操作方式費(fèi)時費(fèi)力，工作效率很低。對于第二種操作方式而言，雖然由人工操作氣動或電動工具完成螺栓緊固動作在一定程度上減輕了工人勞動強(qiáng)度，但未能達(dá)到完全解放工人的目的，而且單個軸承需要緊固的螺栓較多，因此緊固螺栓的工作量大，生產(chǎn)率不高。因此，有必要開發(fā)一種能夠自動緊固風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航軸承和變漿軸承的軸承內(nèi)圈上的螺栓的機(jī)械手。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠自動緊固偏航軸承和變漿軸承的軸承內(nèi)圈上的螺栓的機(jī)械手。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提出了一種機(jī)械手，用于緊固外圈和內(nèi)圈能夠相對旋轉(zhuǎn)的軸承上的螺栓，所述機(jī)械手包括水平引導(dǎo)件，被安裝在軸承的能夠旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈或外圈上，并具有反作用力支座；豎直引導(dǎo)件，其底端能夠沿水平引導(dǎo)件滑動；水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件， 被安裝在反作用力支座和豎直引導(dǎo)件之間；自動扳手，用于緊固螺栓；扳手夾具，具有夾持部分和豎直滑動部分，夾持部分用于夾持自動扳手，豎直滑動部分能夠沿豎直引導(dǎo)件滑動； 豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件，被豎直地安裝于豎直引導(dǎo)件的直線運(yùn)動執(zhí)行元件安裝部和扳手夾具之間，以使扳手夾具沿著豎直引導(dǎo)件滑動；控制系統(tǒng)，控制水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件和垂直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的伸縮和自動扳手的操作。
所述水平引導(dǎo)件可以是水平滑動導(dǎo)軌或水平螺旋構(gòu)件，所述豎直引導(dǎo)件可以是豎直滑動導(dǎo)軌或豎直螺旋構(gòu)件。所述水平直線運(yùn)動執(zhí)行構(gòu)件可以是水平氣缸，所述豎直直線運(yùn)動執(zhí)行構(gòu)件可以是豎直氣缸，所述自動扳手可以是氣動扳手。所述水平直線運(yùn)動執(zhí)行構(gòu)件可以是水平液壓缸，所述豎直直線運(yùn)動執(zhí)行構(gòu)件可以是豎直液壓缸，所述自動扳手可以是液動扳手。所述自動扳手可以是電動扳手。在水平引導(dǎo)件的底部在固定底座的兩側(cè)可安裝有橡膠墊。所述水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的缸體可連接至豎直引導(dǎo)件，水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿的伸出端可連接至反作用力支座。所述扳手夾具還可包括將夾持部分和豎直滑動部分互相連接的連接部分，豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿的伸出端可連接到該連接部分，豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的缸體可連接到豎直引導(dǎo)件的直線運(yùn)動執(zhí)行元件安裝部。所述機(jī)械手還可包括固定底座，該固定底座被設(shè)置在水平引導(dǎo)件的底部，水平引導(dǎo)件可通過該固定底座被安裝在到軸承的能夠旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈或外圈上。所述自動扳手可以是流體動力驅(qū)動扳手。所述控制系統(tǒng)可包括流體動力源，用于給水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件、豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件和流體動力驅(qū)動扳手提供驅(qū)動流體；第一電磁閥，用于控制水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的行程；第二電磁閥，用于控制豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的行程；第三電磁閥，用于控制流體動力驅(qū)動扳手的操作；按鈕開關(guān)，用于啟動和停止控制系統(tǒng)的控制操作，當(dāng)啟動控制系統(tǒng)的控制時，使第二電磁閥和第三電磁閥分別控制豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出和控制流體動力驅(qū)動扳手的緊固部分旋轉(zhuǎn)。所述水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件還可包括用于產(chǎn)生水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件伸出預(yù)定行程和已縮回的信號的第一磁性開關(guān)和第二磁性開關(guān)，所述豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件還可包括用于產(chǎn)生豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件已縮回的信號的第三磁性開關(guān)。所述控制系統(tǒng)可包括流體動力源，用于給水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件、豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件和流體動力驅(qū)動扳手提供驅(qū)動流體；第一流體控制閥，與流體動力源連接，用于控制水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿的伸縮；第二流體控制閥，與流體動力源連接，用于控制豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿的伸縮；第三流體控制閥，與流體動力源連接，用于控制流體動力驅(qū)動扳手的操作；手動閥，用于啟動和停止控制系統(tǒng)的控制，當(dāng)啟動控制系統(tǒng)的控制時，使第二流體控制閥換向而使豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出并且使流體動力驅(qū)動扳手的緊固部分旋轉(zhuǎn)。所述控制系統(tǒng)還可包括第一調(diào)速閥，用于對水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件進(jìn)行壓力補(bǔ)償；第二調(diào)速閥，用于對豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件進(jìn)行壓力補(bǔ)償。所述控制系統(tǒng)還可包括第一機(jī)控閥，由活塞桿伸出預(yù)定行程的水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件觸發(fā)，以使第二流體控制閥換向而使豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件縮回；第二機(jī)控閥，由活塞桿縮回的豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件觸發(fā)，以使第一流體控制閥換向而使水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件縮回；第三機(jī)控閥，由活塞桿縮回的水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件觸發(fā)，以使第二流體控制閥換向而使豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出，并使第三流體控制閥換向而使流體動力驅(qū)動扳手的緊固部分旋轉(zhuǎn)。控制系統(tǒng)可被配置為當(dāng)流體動力驅(qū)動扳手對螺栓的緊固力矩達(dá)到預(yù)定力矩時停止操作，水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出，以借助反作用力支座推動軸承的內(nèi)圈或外圈旋轉(zhuǎn)。當(dāng)流體動力驅(qū)動扳手對螺栓的緊固力矩達(dá)到預(yù)定力矩時，控制系統(tǒng)可輸出電信號，以控制第三電磁閥換向而使流體動力驅(qū)動扳手的緊固部分停止旋轉(zhuǎn)，并控制第一電磁閥換向而使水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出。當(dāng)流體動力驅(qū)動扳手對螺栓的緊固力矩達(dá)到預(yù)定力矩時，控制系統(tǒng)可輸出反饋信號，以控制第三流體控制閥反向而使流體動力驅(qū)動扳手的緊固部分停止旋轉(zhuǎn)，并控制第一流體控制閥換向而使水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出。控制系統(tǒng)還可被配置為當(dāng)水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出預(yù)定行程后，第一磁性開關(guān)被觸發(fā)以使第二電磁閥換向來控制豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿縮回，從而提起流體動力驅(qū)動扳手。控制系統(tǒng)還可被配置為當(dāng)豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿縮回后，觸發(fā)第三磁性開關(guān)以控制第一電磁閥換向來控制水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿縮回，以使機(jī)械手的流體動力驅(qū)動扳手移動到下一個螺栓的位置。控制系統(tǒng)還可被配置為當(dāng)水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿縮回后，觸發(fā)第二磁性開關(guān)以使第二電磁閥換向而使豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出，并使第三電磁閥換向而使流體動力驅(qū)動扳手的緊固部分旋轉(zhuǎn)。


通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點(diǎn)將會變得更加清楚，其中圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的機(jī)械手的立體圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的水平滑動導(dǎo)軌、豎直滑動導(dǎo)軌和氣動扳手夾具的裝配立體圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的氣動扳手夾具和氣動扳手的結(jié)合狀態(tài)的立體圖；圖4是主要示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的氣動扳手夾具、豎直氣缸和豎直滑動導(dǎo)軌之間的連接的主視圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的機(jī)械手的固定底座的仰視立體圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的機(jī)械手的控制系統(tǒng)圖；圖7至圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的機(jī)械手的動作步驟的立體圖；圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的機(jī)械手的立體圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的機(jī)械手的控制系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的機(jī)械手的立體圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的水平滑動導(dǎo)軌、豎直滑動導(dǎo)軌和氣動扳手夾具的裝配立體圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的氣動扳手夾具和氣動扳手的結(jié)合狀態(tài)的立體圖。圖4是主要示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的氣動扳手夾具、豎直氣缸和豎直滑動導(dǎo)軌之間的連接的主視圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的機(jī)械手的固定底座的仰視立體圖。如圖I至圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于緊固軸承110的內(nèi)圈112上的螺栓113的機(jī)械手100主要包括水平滑動導(dǎo)軌10，沿著軸承110的外圈111的上表面水平地延伸；豎直滑動導(dǎo)軌20，與水平滑動導(dǎo)軌10垂直地延伸，并且豎直滑動導(dǎo)軌20的下端能夠沿著水平滑動導(dǎo)軌10移動；氣動扳手夾具30，能夠在豎直滑動導(dǎo)軌20上滑動；氣動扳手40，安裝在氣動扳手夾具30上，用于緊固螺栓113;豎直氣缸50，用于驅(qū)動氣動扳手夾具30在豎直滑動導(dǎo)軌20上來回滑動；水平氣缸60，用于驅(qū)動豎直滑動導(dǎo)軌20沿著水平滑動導(dǎo)軌10滑動。水平滑動導(dǎo)軌10被固定地安裝在變漿軸承或偏航軸承的可旋轉(zhuǎn)的外圈(參見圖 7)上，并具有反作用力支座11。反作用力支座11即可與水平滑動導(dǎo)軌10—體地形成，也可與水平滑動導(dǎo)軌10分開形成，然后固定地連接在一起(例如，通過螺紋構(gòu)件連接在一起)。 優(yōu)選地，水平滑動導(dǎo)軌10和豎直滑動導(dǎo)軌20均可采用球墨鑄鐵澆注形成。雖然在本實(shí)施例中將機(jī)械手安裝在軸承的能夠相對于內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)的外圈上，用于緊固軸承內(nèi)圈上的螺栓， 但是本發(fā)明不限于此，即，機(jī)械手也可以被安裝在能夠相對于外圈旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈上，用于緊固軸承外圈上的螺栓。此外，在本發(fā)明的實(shí)施例中雖然采用水平滑動導(dǎo)軌和豎直滑動導(dǎo)軌和相應(yīng)的滑動構(gòu)件的方式來實(shí)現(xiàn)氣動扳手的定位，但本發(fā)明不限于此，例如，本發(fā)明可采用諸如滾珠絲杠、齒輪齒條、滾輪軌道這樣的直線運(yùn)動引導(dǎo)裝置。水平氣缸60安裝在豎直滑動導(dǎo)軌20和反作用支座11之間。在一個示例中，水平氣缸60的缸體一端被固定地連接到豎直滑動導(dǎo)軌20，水平氣缸60的活塞桿連接到反作用力支座11。當(dāng)然，可將水平氣缸60反過來安裝，即，水平氣缸60的缸體被固定地連接到反作用力支座11，水平氣缸60的活塞桿連接到豎直滑動導(dǎo)軌20。在氣動扳手40套在內(nèi)圈 112上的螺栓113上的情況下，當(dāng)水平氣缸60的活塞桿伸出時，由于水平滑動導(dǎo)軌10與軸承110的外圈111固定在一起，所以水平氣缸60的水平作用力可通過反作用力支座11被傳遞至軸承110的外圈111，從而導(dǎo)致外圈111旋轉(zhuǎn)一定角度。豎直滑動導(dǎo)軌20可形成L形狀。具體地講，豎直滑動導(dǎo)軌20的底端可沿著水平滑動導(dǎo)軌10延伸，并可沿著水平滑動導(dǎo)軌20滑動。水平氣缸60的缸體部分可通過螺栓連接到豎直滑動導(dǎo)軌20的豎直部分或水平部分。氣動扳手夾具30包括豎直滑動部分31、夾持部分32和連接部分33。豎直滑動部分31可沿著豎直滑動導(dǎo)軌20移動。夾持部分32上形成有與氣動扳手40的配合孔。夾持部分32替換氣動扳手40自身配備的反作用力臂，用于夾持氣動扳手40。例如，與氣動扳手 40與反作用力臂的連接方式相同，夾持部分32可與氣動扳手40通過花鍵連接。如圖2和圖3所示，為了提高夾持部分32對氣動扳手40的夾持力，可在夾持部分32上形成狹長開口，該開口的間隙可通過被螺釘緊固而減小，以牢固夾持氣動扳手40。如圖2和圖3所示，在連接部分33上可形成有支座35。支座35可與豎直氣缸50 的活塞桿伸出端連接。豎直氣缸50的缸體被連接到豎直滑動導(dǎo)軌20。優(yōu)選地，在豎直滑動導(dǎo)軌20的頂端設(shè)有氣缸安裝部21，如圖4所示，豎直氣缸50的缸體連接到氣缸安裝部21。 根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)豎直氣缸50的活塞桿伸縮時,氣動扳手夾具30被豎直氣缸50的活塞桿帶動以沿著豎直滑軌20移動，從而帶動氣動扳手40上下運(yùn)動。如圖I和圖4所示,機(jī)械手100還可包括固定底座12,固定底座設(shè)置在水平滑動導(dǎo)軌10的底部，用于將水平滑動導(dǎo)軌安裝在到軸承外圈10上。如圖5所示，在固定底座12 的底部具有用于被插入于軸承110的外圈111上的螺栓孔中的定位桿13。在定位桿13的下端可形成有螺紋，從而可使用螺母將機(jī)械手100緊固至軸承110的外圈111上。優(yōu)選地， 固定底座12和水平滑動導(dǎo)軌10通過螺紋緊固件連接。此外，在固定底座12上形成有至少一個長孔121，螺紋緊固件可穿過所述長孔將固定底座12緊固至水平滑動導(dǎo)軌10上。通過設(shè)置長孔121，可調(diào)節(jié)機(jī)械手100在軸承110 的外圈111上的安裝位置。此外，在水平滑動導(dǎo)軌10的底部上與固定底座12連接的部分以外的部分上安裝有橡膠墊14。如圖I所示，橡膠墊14可位于固定底座12的兩側(cè)。當(dāng)水平氣缸60的活塞桿從缸體中伸出時，整個機(jī)械手100會相對于軸承切線方向向圓周方向擺動一定的小角度 (大約2度)，通過上述設(shè)置的橡膠墊14能夠有效地吸收這種擺動，從而有助于減少水平氣缸60的磨損。此外，如圖I所示，機(jī)械手100還包括控制元件安裝板70，用于對氣動扳手40、豎直氣缸50和水平氣缸60進(jìn)行控制的控制元件可被安裝在控制元件安裝板70上，用于控制水平氣缸60和垂直氣缸50的活塞桿的伸縮和氣動扳手40的操作。下面將結(jié)合圖6至圖 11詳細(xì)描述機(jī)械手100的控制系統(tǒng)以及機(jī)械手的動作步驟。如圖6所示，所述控制系統(tǒng)主要包括壓縮氣源80，用于給水平氣缸60、豎直氣缸 50和氣動扳手40提供壓縮氣體；第一電磁閥61,安裝在壓縮氣源80和水平氣缸60之間， 并利用磁性開關(guān)來控制水平氣缸60的行程；第二電磁閥51，安裝在壓縮氣源80和豎直氣缸50之間，并利用磁性開關(guān)控制豎直氣缸50的行程；第三電磁閥41，安裝在壓縮氣源80和氣控扳手40之間，用于控制氣動扳手40的操作。優(yōu)選地，水平氣缸60和豎直氣缸50是雙作用氣缸。優(yōu)選地，電磁閥61、62和63可采用直接配管型三位五通電磁閥。此外，為了補(bǔ)償水平氣缸60和豎直氣缸50的壓力損失，可分別在每個氣缸的入口端和出口端安裝調(diào)速閥 52、53、62 和 63。如圖6所示，控制系統(tǒng)還包括用于啟動和停止控制系統(tǒng)的控制操作的按鈕開關(guān) (未不出)，當(dāng)啟動控制系統(tǒng)的控制時，使第二電磁閥51和第三電磁閥41分別控制豎直氣缸50的活塞桿伸出和控制氣動扳手40的緊固部分旋轉(zhuǎn)。如圖6所示，所述控制系統(tǒng)還包括與壓縮氣源80連接的氣動二聯(lián)件81和殘壓釋放閥82。氣動二聯(lián)件81將壓縮空氣進(jìn)行過濾，以防止空氣中的灰塵損壞電磁閥和氣動執(zhí)行件。優(yōu)選地，水平氣缸60可采用Φ 125的氣缸，豎直氣缸50可采用Φ 50的氣缸。此外，雖然電磁閥61和51可用于控制氣缸60和50的行程，但是為了使機(jī)械手的動作步驟之間順利銜接，可在水平氣缸60上設(shè)置第一磁性開關(guān)和第二磁性開關(guān)(未示出)， 以通過磁性開關(guān)在水平氣缸60的伸出位置和停止位置將相應(yīng)的信號輸出給控制系統(tǒng)中的相關(guān)元件。還可在豎直氣缸50的縮回位置設(shè)置第三磁性開關(guān)，以將相應(yīng)的信號輸出給控制系統(tǒng)中的相關(guān)元件。將在下面的描述中詳細(xì)描述第一至第三磁性開關(guān)的控制作用。
下面結(jié)合圖6并參照圖7至圖11詳細(xì)描述機(jī)械手100的動作步驟。如圖7所示，在初始狀態(tài)，豎直氣缸50被提起(即活塞桿縮回缸體內(nèi))，同時，水平氣缸60也處于收縮狀態(tài)，氣動扳手40豎直地對應(yīng)于待緊固螺栓的位置。如圖8所示，在按下按鈕式開關(guān)后，使得第二電磁閥51的VY4和第三電磁閥51的 VY5得電，這時垂直氣缸50下落，同時氣動扳手40開始旋轉(zhuǎn)，當(dāng)氣動扳手40旋轉(zhuǎn)到位后開始緊固螺栓，緊固完畢后輸出信號，使得第一電磁閥61的VY2和第三電磁閥51的VY6得電。如圖9所示，VY2、VY6得電后，氣動扳手40停止動作，同時水平氣缸60動作，活塞桿伸出并通過反作用力支座11推動水平滑動導(dǎo)軌10移動，到位后，磁性開關(guān)I發(fā)出信號， 使得第二電磁閥51的VY3得電。如圖10所不,在第二電磁閥51的VY3得電后,垂直氣缸50縮回活塞桿，即，將氣動板手40提起。如圖11所示，在垂直氣缸50的活塞桿縮回到位后，第三磁性開關(guān)發(fā)出信號，使得第一電磁閥61的VYl得電,從而水平氣缸60將活塞桿縮回，同時帶動豎直滑動導(dǎo)軌20和氣動扳手40行至下一個螺栓頂部，這樣又回到了上面描述的起始狀態(tài)。綜上所述，在擰緊一個螺栓，機(jī)械手100需要完成以上5個步驟，該5個步驟為一個循環(huán)周期。按照軸承螺栓緊固要求，一般分3次，設(shè)定3次力矩值。因此，當(dāng)機(jī)械手旋緊I圈螺栓，達(dá)到第I次力矩值后，重新設(shè)定氣動扳手的力矩輸入值，再次旋緊I圈螺栓。同樣，可進(jìn)行第3次旋緊螺栓，最終達(dá)到設(shè)計要求的力矩值。上述緊固要求可通過設(shè)置電磁閥來實(shí)現(xiàn)。為了滿足對角擰緊軸承螺栓的要求，具體操作時，采用2臺機(jī)械手同步旋緊螺栓， 同時也提高了工作效率。上面詳細(xì)介紹了利用電磁閥和磁性開關(guān)對機(jī)械手進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)，但是本發(fā)明不限于此。例如，也可采用氣控閥結(jié)合機(jī)控閥來代替電磁閥和磁性開關(guān)形成氣動回路來對機(jī)械手的動作進(jìn)行控制。圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的機(jī)械手200的立體圖。根據(jù)本發(fā)明的第二機(jī)械手200的基本結(jié)構(gòu)與根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的機(jī)械手100的基本結(jié)構(gòu)類似，其區(qū)別僅在于控制系統(tǒng)上的差別，因此，為了簡潔起見，將省略對相同部分的描述。如圖12所示，機(jī)械手200可包括氣控閥和機(jī)控閥，其中，分別用于水平氣缸60、豎直氣缸50和氣動扳手40的氣控閥61'、51'和41'被安裝在控制元件安裝板70上，用于傳輸水平氣缸60的活塞桿伸出和縮回信號的第一機(jī)控閥64和第二機(jī)控閥65優(yōu)選地可被安裝在水平滑動導(dǎo)軌10上，以將相應(yīng)的信號傳遞給相應(yīng)的元件，用于傳輸豎直氣缸50已縮回的信號的第三機(jī)控閥52優(yōu)選地可被安裝在豎直滑動導(dǎo)軌上，以將相應(yīng)的信號傳遞給相應(yīng)的元件。下面將參照圖13詳細(xì)描述利用氣控閥和機(jī)控閥對機(jī)械手的動作進(jìn)行控制的控制過程。如圖13所示，所述控制系統(tǒng)包括壓縮氣源80，用于給水平氣缸60、豎直氣缸50 和氣動扳手40提供壓縮氣體；第一氣控閥61'，與壓縮氣源80連接，用于控制水平氣缸60的活塞桿的伸縮；第二氣控閥51'，與壓縮氣源80連接，用于控制豎直氣缸50的活塞桿的伸縮；第三氣控閥41，，與壓縮氣源80連接，用于控制氣動扳手40的操作；手動閥83，用于啟動和停止控制系統(tǒng)對機(jī)械手200的控制。當(dāng)按下手動閥83啟動控制系統(tǒng)的控制時，使第二氣控閥51換向而使豎直氣缸50的活塞桿伸出并且使氣動扳手40的緊固部分旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)還包括梭閥84，該梭閥84可位于第一氣控閥至第三氣控閥和手動閥83 之間，以通過其給第一氣控閥61'至第三氣控閥41'提供氣控信號。與第一實(shí)施例類似，控制系統(tǒng)也可包括氣動二聯(lián)件81、殘壓釋放閥82。優(yōu)選地，氣控閥41、51和61可采用五通氣控閥，并配合3個機(jī)控閥以形成回路體系來控制機(jī)械手200 的動作。機(jī)械手200的具體動作過程如下在初始狀態(tài)，垂直氣缸50的活塞桿縮回在缸體內(nèi)，水平氣缸60的活塞桿也縮回于缸體內(nèi)。當(dāng)按下手動閥83啟動控制系統(tǒng)之后，壓縮氣源80提供壓縮氣體，經(jīng)過氣動二聯(lián)件 81過濾后通過梭閥84被提供至控制回路，當(dāng)回路有氣壓時，氣動扳手40的緊固部分緩慢轉(zhuǎn)動，與此同時，供應(yīng)的壓縮氣體控制與垂直氣缸50相連的氣控閥51'換向，使得垂直氣缸 50的活塞桿推出。氣動扳手40在下行的同時，一直進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，直至套在螺栓113的頭部，套穩(wěn)后，開始旋緊螺栓113，直至達(dá)到要求的力矩值。氣動扳手40達(dá)到力矩值后,發(fā)出信號給控制水平運(yùn)動氣缸60的氣控閥6Γ，氣控閥61'換向，從而水平運(yùn)動氣缸60的活塞桿伸出。當(dāng)水平氣缸60的活塞桿運(yùn)動到位后觸發(fā)第一機(jī)控閥64,使得第一機(jī)控閥64導(dǎo)通,從而控制垂直氣缸50的氣控閥51'換向，從而垂直氣缸50的活塞桿縮回。在氣控閥51'換向的同時,用于控制氣動扳手40的氣控閥 41'也得到氣動扳手40的輸出信號而換向，使得氣動扳手40停止操作。在垂直氣缸50縮回后，同時觸發(fā)垂直氣缸旁的第三機(jī)控閥52,第三機(jī)控閥52氣路導(dǎo)通后，使得控制水平氣缸60的氣控閥61'換向，從而水平氣缸61'的活塞桿縮回。這時，氣動扳手40的套筒頭部已移至下一個螺栓頂部。水平運(yùn)動氣缸的活塞桿縮回到位后， 觸發(fā)了第二機(jī)控閥65，使得控制氣動扳手的氣控閥51'導(dǎo)通，氣動扳手40再次啟動，準(zhǔn)備開始下一個螺栓113的緊固工作。優(yōu)選地，機(jī)控閥可采用單向滾輪杠桿形式。當(dāng)攜帶觸桿的氣缸運(yùn)動觸發(fā)滾輪后，滾輪的固定支架向下觸發(fā)其下方的觸發(fā)按鈕，從而可聯(lián)通氣路。單向滾輪杠桿形式的機(jī)控閥的結(jié)構(gòu)及其使用方法是公知的，在此將省略對其的描述。通過上述的描述清楚的是，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的機(jī)械手通過采用全氣動控制回路或電氣結(jié)合的氣動控制回路進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)自動對大型軸承的內(nèi)周上的多個螺栓進(jìn)行擰緊和打力矩。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的機(jī)械手以壓縮空氣為動力源，通過利用一套滑動結(jié)構(gòu)組件在氣動回路的控制下能夠?qū)崿F(xiàn)安裝軸承的螺栓自動緊固，并達(dá)到設(shè)計要求的力矩值。上述實(shí)施例中雖然以氣動扳手和氣動控制系統(tǒng)為例描述了本發(fā)明的一個實(shí)施例， 然而，本發(fā)明不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠以流體動力驅(qū)動扳手(例如，液動扳手)和流體驅(qū)動控制系統(tǒng)(例如，液動控制系統(tǒng))來實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械手。為了簡潔起見，將省略對與氣動控制系統(tǒng)類似的液動控制系統(tǒng)的詳細(xì)描述(例如，在液動控制系統(tǒng)中，可用液控閥代替氣控閥，可用液壓源代替壓縮氣源，可用液壓電磁閥代替氣動電磁閥等)。
此外，也可采用其它可控制的各種類型的自動扳手，例如電動扳手等，而不限于氣動扳手或液動扳手。相應(yīng)地，可利用電信號并且也可結(jié)合流體信號來實(shí)現(xiàn)對自動扳手以及直線運(yùn)動執(zhí)行元件(包括液壓缸、氣壓缸、螺線管等能夠可控地伸出和縮回的部件)的協(xié)調(diào)控制。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的機(jī)械手提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸承安裝時的自動化程度，使得工人在安裝大型軸承的工作效率提高，同時最大程度解放工人的雙手，減少體力消耗。此外，由于本發(fā)明的控制系統(tǒng)能夠精確控制機(jī)械手的各個步驟，因此可確保各緊固工序順利進(jìn)行。本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械手，用于緊固外圈和內(nèi)圈能夠相對旋轉(zhuǎn)的軸承上的螺栓，所述機(jī)械手包括水平引導(dǎo)件，被安裝在軸承的能夠旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈或外圈上，并具有反作用力支座；豎直引導(dǎo)件，其底端能夠沿水平引導(dǎo)件滑動；水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件，被安裝在反作用力支座和豎直引導(dǎo)件之間；自動扳手，用于緊固螺栓；扳手夾具，具有夾持部分和豎直滑動部分，夾持部分用于夾持自動扳手，豎直滑動部分能夠沿豎直引導(dǎo)件滑動；豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件，被豎直地安裝于豎直引導(dǎo)件的直線運(yùn)動執(zhí)行元件安裝部和扳手夾具之間，以使扳手夾具沿著豎直引導(dǎo)件滑動；控制系統(tǒng)，控制水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件和垂直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的伸縮和自動扳手的操作。
2.如權(quán)利要求I所述的機(jī)械手，其特征在于，所述水平引導(dǎo)件是水平滑動導(dǎo)軌或水平螺旋構(gòu)件，所述豎直引導(dǎo)件是豎直滑動導(dǎo)軌或豎直螺旋構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求2所述的機(jī)械手，其特征在于，所述水平直線運(yùn)動執(zhí)行構(gòu)件是水平氣缸， 所述豎直直線運(yùn)動執(zhí)行構(gòu)件是豎直氣缸，所述自動扳手是氣動扳手。
4.如權(quán)利要求2所述的機(jī)械手，其特征在于，所述水平直線運(yùn)動執(zhí)行構(gòu)件是水平液壓缸，所述豎直直線運(yùn)動執(zhí)行構(gòu)件是豎直液壓缸，所述自動扳手是液動扳手。
5.如權(quán)利要求2所述的機(jī)械手，其特征在于，所述自動扳手是電動扳手。
6.如權(quán)利要求2至5中的任一項(xiàng)所述的機(jī)械手，其特征在于，在水平引導(dǎo)件的底部在固定底座的兩側(cè)安裝有橡膠墊。
7.如權(quán)利要求3或4所述的機(jī)械手，其特征在于，所述水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的缸體連接至豎直引導(dǎo)件，水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿的伸出端連接至反作用力支座。
8.如權(quán)利要求3或4所述的機(jī)械手，其特征在于，所述扳手夾具還包括將夾持部分和豎直滑動部分互相連接的連接部分，豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿的伸出端連接到該連接部分，豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的缸體連接到豎直引導(dǎo)件的直線運(yùn)動執(zhí)行元件安裝部。
9.如權(quán)利要求I所述的機(jī)械手，其特征在于，還包括固定底座，設(shè)置在水平引導(dǎo)件的底部，水平引導(dǎo)件通過該固定底座被安裝在到軸承的能夠旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈或外圈上。
10.如權(quán)利要求2所述的機(jī)械手，其特征在于，所述自動扳手是流體動力驅(qū)動扳手。
11.如權(quán)利要求10所述的機(jī)械手，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括流體動力源，用于給水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件、豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件和流體動力驅(qū)動扳手提供驅(qū)動流體；第一電磁閥，用于控制水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的行程；第二電磁閥，用于控制豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的行程；第三電磁閥，用于控制流體動力驅(qū)動扳手的操作；按鈕開關(guān)，用于啟動和停止控制系統(tǒng)的控制操作，當(dāng)啟動控制系統(tǒng)的控制時，使第二電磁閥和第三電磁閥分別控制豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出和控制流體動力驅(qū)動扳手的緊固部分旋轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求11所述的機(jī)械手，其特征在于，所述水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件還包括用于產(chǎn)生水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件伸出預(yù)定行程和已縮回的信號的第一磁性開關(guān)和第二磁性開關(guān)，所述豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件還包括用于產(chǎn)生豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件已縮回的信號的第三磁性開關(guān)。
13.如權(quán)利要求10所述的機(jī)械手，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括流體動力源，用于給水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件、豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件和流體動力驅(qū)動扳手提供驅(qū)動流體；第一流體控制閥，與流體動力源連接，用于控制水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿的伸縮；第二流體控制閥，與流體動力源連接，用于控制豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿的伸縮；第三流體控制閥，與流體動力源連接，用于控制流體動力驅(qū)動扳手的操作；手動閥，用于啟動和停止控制系統(tǒng)的控制，當(dāng)啟動控制系統(tǒng)的控制時，使第二流體控制閥換向而使豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出并且使流體動力驅(qū)動扳手的緊固部分旋轉(zhuǎn)。
14.如權(quán)利要求11至13中的任一項(xiàng)所述的機(jī)械手，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括第一調(diào)速閥，用于對水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件進(jìn)行壓力補(bǔ)償；第二調(diào)速閥，用于對豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件進(jìn)行壓力補(bǔ)償。
15.如權(quán)利要求13所述的機(jī)械手，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括第一機(jī)控閥，由活塞桿伸出預(yù)定行程的水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件觸發(fā)，以使第二流體控制閥換向而使豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件縮回；第二機(jī)控閥，由活塞桿縮回的豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件觸發(fā)，以使第一流體控制閥換向而使水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件縮回；第三機(jī)控閥，由活塞桿縮回的水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件觸發(fā)，以使第二流體控制閥換向而使豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出，并使第三流體控制閥換向而使流體動力驅(qū)動扳手的緊固部分旋轉(zhuǎn)。
16.如權(quán)利要求11至15中的任一項(xiàng)所述的機(jī)械手，其特征在于，控制系統(tǒng)被配置為 當(dāng)流體動力驅(qū)動扳手對螺栓的緊固力矩達(dá)到預(yù)定力矩時停止操作，水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出，以借助反作用力支座推動軸承的內(nèi)圈或外圈旋轉(zhuǎn)。
17.如權(quán)利要求12所述的機(jī)械手，其特征在于，當(dāng)流體動力驅(qū)動扳手對螺栓的緊固力矩達(dá)到預(yù)定力矩時，控制系統(tǒng)輸出電信號，以控制第三電磁閥換向而使流體動力驅(qū)動扳手的緊固部分停止旋轉(zhuǎn)，并控制第一電磁閥換向而使水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出。
18.如權(quán)利要求13所述的機(jī)械手，其特征在于，當(dāng)流體動力驅(qū)動扳手對螺栓的緊固力矩達(dá)到預(yù)定力矩時，控制系統(tǒng)輸出反饋信號，以控制第三流體控制閥反向而使流體動力驅(qū)動扳手的緊固部分停止旋轉(zhuǎn)，并控制第一流體控制閥換向而使水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出。
19.如權(quán)利要求12所述的機(jī)械手，其特征在于，控制系統(tǒng)還被配置為當(dāng)水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出預(yù)定行程后，第一磁性開關(guān)被觸發(fā)以使第二電磁閥換向來控制豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿縮回，從而提起流體動力驅(qū)動扳手。
20.如權(quán)利要求19所述的機(jī)械手，其特征在于，控制系統(tǒng)還被配置為當(dāng)豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿縮回后，觸發(fā)第三磁性開關(guān)以控制第一電磁閥換向來控制水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿縮回，以使機(jī)械手的流體動力驅(qū)動扳手移動到下一個螺栓的位置。
21.如權(quán)利要求19所述的機(jī)械手，其特征在于，控制系統(tǒng)還被配置為當(dāng)水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿縮回后，觸發(fā)第二磁性開關(guān)以使第二電磁閥換向而使豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的活塞桿伸出，并使第三電磁閥換向而使流體動力驅(qū)動扳手的緊固部分旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機(jī)械手，用于緊固外圈和內(nèi)圈能夠相對旋轉(zhuǎn)的軸承上的螺栓，所述機(jī)械手包括水平引導(dǎo)件，被安裝在軸承的內(nèi)圈或外圈上，并具有反作用力支座；豎直引導(dǎo)件，能夠沿水平引導(dǎo)件滑動；水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件，被安裝在反作用力支座和豎直引導(dǎo)件之間；自動扳手；扳手夾具，具有用于夾持自動扳手的夾持部分和沿豎直引導(dǎo)件滑動的豎直滑動部分；豎直直線運(yùn)動執(zhí)行元件，被豎直地安裝于豎直引導(dǎo)件的直線運(yùn)動執(zhí)行元件安裝部和扳手夾具之間，以使扳手夾具沿著豎直引導(dǎo)件滑動；控制系統(tǒng)，控制水平直線運(yùn)動執(zhí)行元件和垂直直線運(yùn)動執(zhí)行元件的伸縮和自動扳手的操作。根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械手能夠?qū)崿F(xiàn)對具有多個螺栓的大型軸承進(jìn)行自動化緊固。
文檔編號B23P19/06GK102581603SQ20121002366
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者唐耀天, 楊武炳, 王剛, 鐘程飛 申請人:新疆金風(fēng)科技股份有限公司