一种风电塔筒螺栓维护机器人的行走机构

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电塔筒螺栓维护机器人的行走机构。

背景技术

螺栓连接具有工艺要求较低、结构简单和装拆方便特点，且其结构可靠，强度高，是应用极为广泛的一类机械零件。在各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、仪表和用品等上面都可以看到各式各样的螺栓。对于重大工程及重型机械设备而言，螺栓的检测防松问题已经成为全世界范围内的重大科学瓶颈。特别是对于中大型风力发电机组而言，其所使用的螺栓数量十分巨大，且通常在位置狭小且不易检查的位置，抑或在风险较高的危险处；另外，风力发电机组因为长期工作在野外、暴晒和雷雨等恶劣环境中，其损坏率高达40～50％，同时由于风力发电设备的维护技术跟不上风力发电的发展速度，一旦其关键零部件(如齿轮、轴承、叶片等)发生故障，将会使设备损坏、发电机停机，带来严重的经济损失。因此，为保证风力发电系统可靠稳定运行，降低系统的维护成本，保证风电塔筒的每个螺栓都处在标准扭矩范围内是十分必要的。

风电塔筒的侧壁底部一般向外倾斜设置，风电塔筒的内侧壁设置有环绕塔筒的紧固平台，而紧固螺栓则间隔均匀地围绕于紧固平台的顶部。以往，国内的风力发电企业通过人工攀爬来逐一检测紧固螺栓，而人员攀爬检测主要采取简单的扳手检测，检测难度大风险高，效率低。此外，由于是人工检测，其效率和精度都难以保障，且受天气的客观因素影响较大，受环境及工程技术人员水平限制，检测及紧固质量难以保证。

为了解决人工检测带来的效率和安全问题，一些风力发电企业研制出用于实现风力发电机组塔筒螺栓快速紧固的作业装置，而现有的螺栓紧固装置一般包括行走机构和紧固机构，其中，行走机构用于令紧固机构能够沿风电塔筒的内侧壁移动，紧固机构用于拧紧位于紧固平台的螺栓。

由于风电塔筒的内侧壁倾斜，且紧固平台所能提供的行走空间较窄，因此，现有的螺栓紧固装置容易存在行走不稳和易偏离预定行走轨道的技术问题，为了解决上述问题，现有技术一般会在行走机构中增设磁吸轮，令螺栓紧固装置在行走过程中，磁吸轮始终与风电塔筒的内侧壁相互接触，从而避免上述技术问题的发生。但现有螺栓紧固装置对磁吸轮的吸力等参数要求十分严格，一方面要防止吸力过大，影响螺栓紧固装置的正常行走，另一方面要防止吸力过小，无法有效抵消螺栓紧固装置整体往外偏移的情况。此外，磁吸轮的存在并不能很好地解决螺栓紧固装置往外偏移的问题，若螺栓紧固装置的体积过大、结构过重或结构设计重心偏移等，即使在装置中增设磁吸轮，仍会存在往外偏移，甚至下坠脱离紧固平台的风险。

发明内容

本发明的目的在于提出一种风电塔筒螺栓维护机器人的行走机构，能有效解决现有螺栓紧固装置存在的行走不稳和易脱离预定行走轨道的技术问题，以克服现有技术中的不足之处。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种风电塔筒螺栓维护机器人的行走机构，包括行走座、行走组件和导向组件，所述行走组件和所述导向组件均安装于所述行走座的底部，所述行走组件的行走面与螺栓的螺杆的上表面相抵，所述导向组件位于风电塔筒和所述行走组件之间，且所述导向组件的导向面与螺杆的侧壁相抵。

优选的，所述行走组件包括行走轮和行走履带，所述行走轮可转动地安装于所述行走座的底部两侧，且所述行走轮的转动轴水平设置，所述行走履带环绕于两所述行走轮的外侧，且所述行走履带的下行段的底面为行走面，所述行走轮的转动带动所述行走履带的转动；

所述行走履带的长度大于相邻两螺杆之间的距离。

优选的，所述行走组件还包括行走辅助轮，且所述行走辅助轮的直径小于所述行走轮的直径；

所述行走辅助轮设置有多个，多个所述行走辅助轮可转动地安装于所述行走座的底部并排列设置于两所述行走轮之间，所述行走辅助轮的底部与所述行走履带的下行段的顶面相抵。

优选的，所述行走组件还包括张紧轮和行走驱动器；

所述张紧轮可拆卸地安装于所述行走座的底部，且所述张紧轮可相对于所述行走座上下移动和转动；所述张紧轮位于所述行走履带的顶部，且所述张紧轮的侧壁与所述行走履带的上行段的顶面相抵；

所述行走驱动器安装于所述行走座的底部，且所述行走驱动器的输出端与任意一所述行走轮相连，所述行走驱动器用于驱动所述行走轮的转动。

优选的，所述导向组件包括连接座、导向轮和导向履带，所述连接座安装于所述行走座，所述导向轮设置有多个，多个所述导向轮可转动地排列安装于所述连接座的底部，且所述导向轮位于螺栓的螺母的上方；所述导向轮的转动轴竖直设置，所述导向履带环绕于所述导向轮的外侧，所述导向履带中靠近所述行走组件的侧面为导向面；

所述导向履带的长度大于相邻两螺杆之间的距离。

优选的，所述连接座包括限位板和安装条，所述限位板水平设置，且所述限位板架设于所述行走履带之间，所述安装条安装于所述限位板中靠近风电塔筒的一侧，且所述安装条的延伸方向与所述行走履带的延伸方向相互平行。

优选的，还包括导向辅助轮，所述导向辅助轮可转动地安装于所述行走座的底部，所述导向辅助轮的转动轴竖直设置，且所述导向辅助轮的转动面与紧固平台的侧壁相抵。

优选的，还包括第一支撑轮和第二支撑轮；

所述第一支撑轮可转动地安装于所述行走座的上部，所述第一支撑轮的转动轴竖直设置，且所述第一支撑轮的转动面与风电塔筒的侧壁相抵；

所述第二支撑轮可转动地安装于所述行走座的底部，所述第二支撑轮的转动轴水平设置，且所述第二支撑轮的转动面与紧固平台的上表面相抵。

优选的，所述行走座包括安装座和连接支架，所述连接支架突出安装于所述安装座的侧壁；

所述行走机构设置有两组，一所述行走机构的连接支架与另一所述行走机构的连接支架相互连接，且两所述行走机构之间留有用于容纳紧固机构的容纳空间。

优选的，还包括定位传感器和指示器；

所述定位传感器安装于所述行走座，且所述定位传感器电联接于所述行走驱动器；

所述指示器安装于所述连接支架，且所述指示器电联接于所述行走驱动器。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本方案设计了一种以螺栓中螺杆的顶端作为行走轨道的行走机构，以解决现有螺栓紧固装置行走不稳和易偏离预定行走轨道的技术问题；同时，为避免行走机构在螺杆的顶端行走时发生偏离，还特别在行走机构中增设了导向组件，以实现螺栓维护机器人的防偏、防脱作用。通过行走机构中行走组件和导向组件的配合，不仅能有效解决现有螺栓紧固装置行走不稳和易偏离预定行走轨道的技术问题，而且还充分利用紧固平台上的窄小空间，创新地以螺杆的顶端作为行走轨道，使螺栓维护机器人的行走重点往风电塔筒的内侧壁偏移，从而更进一步地避免作业机器在行走过程中偏离行走轨道，极大地降低了螺栓维护机器人的下坠风险。

附图说明

图1是本发明一种风电塔筒螺栓维护机器人的行走机构的一个视角的作业状态示意图。

图2是本发明一种风电塔筒螺栓维护机器人的行走机构的另一个视角的作业状态示意图。

图3是本发明一种风电塔筒螺栓维护机器人的行走机构的一个视角的结构示意图。

图4是本发明一种风电塔筒螺栓维护机器人的行走机构的另一个视角的结构示意图。

图5是本发明一种风电塔筒螺栓维护机器人的行走机构的局部结构示意图。

图6是本发明一种风电塔筒螺栓维护机器人的行走机构的局部结构示意图。

其中：行走座11、安装座111、连接支架112、行走组件12、行走轮121、行走履带122、行走辅助轮123、张紧轮124、行走驱动器125、导向组件13、连接座131、限位板1311、安装条1312、导向轮132、导向履带133、导向辅助轮14、第一支撑轮15、第二支撑轮16、指示器17；

风电塔筒3、紧固平台31；

螺栓4、螺杆41、螺母42。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本技术方案提供了一种风电塔筒螺栓维护机器人的行走机构，包括行走座11、行走组件12和导向组件13，所述行走组件12和所述导向组件13均安装于所述行走座11的底部，所述行走组件12的行走面与螺栓4的螺杆41的上表面相抵，所述导向组件13位于风电塔筒3和所述行走组件12之间，且所述导向组件13的导向面与螺杆41的侧壁相抵。

为了进一步使螺栓紧固装置更满足其作业需求，本方案提出了一种风电塔筒螺栓维护机器人的行走机构，如图1-6所示，能有效解决现有螺栓紧固装置存在的行走不稳和易脱离预定行走轨道的技术问题。

现有技术中，为解决现有螺栓紧固装置行走不稳和易偏离预定行走轨道的技术问题，一般会在行走机构中增设磁吸轮，令螺栓紧固装置在行走过程中，磁吸轮始终与风电塔筒的内侧壁相互接触，从而避免上述技术问题的发生。但现有螺栓紧固装置对磁吸轮的吸力等参数要求十分严格，一方面要防止吸力过大，影响螺栓紧固装置的正常行走，另一方面要防止吸力过小，无法有效抵消螺栓紧固装置整体往外偏移的情况。此外，磁吸轮的存在并不能很好地解决螺栓紧固装置往外偏移的问题，若螺栓紧固装置的体积过大、结构过重或结构设计重心偏移等，即使在装置中增设磁吸轮，仍会存在往外偏移，甚至下坠脱离紧固平台的风险。

因此，为了克服现有磁吸轮的缺陷，本方案在行走机构中设计了一种以螺栓4中螺杆41的顶端作为行走轨道的行走机构，以解决现有螺栓紧固装置行走不稳和易偏离预定行走轨道的技术问题；同时，为避免行走机构在螺杆41的顶端行走时发生偏离，还特别在行走机构中增设了导向组件13，以实现行走机构的防偏、防脱作用。通过行走机构中行走组件12和导向组件13的配合，不仅能有效解决现有螺栓紧固装置行走不稳和易偏离预定行走轨道的技术问题，而且还充分利用风电塔筒3的紧固平台31上的窄小空间，创新地以螺杆41的顶端作为行走轨道，使行走机构的行走重点往风电塔筒3的内侧壁偏移，从而更进一步地避免作业机器人在行走过程中偏离行走轨道，极大地降低了行走机构的下坠风险。

具体地，本方案中的行走机构包括行走座11、行走组件12和导向组件13，且行走组件12的行走面与螺栓4的螺杆41的上表面相抵，从而使行走机构实现以螺杆41的顶端作为行走轨道的目的。另外，导向组件13位于风电塔筒3和行走组件12之间，且导向组件13的导向面与螺杆41的侧壁相抵；导向组件13在一方面起到导向作用，在导向组件13的作用下，能有效保证行走组件12的行走面始终与螺杆41的上表面相抵，避免行走组件12偏离行走轨道；进一步地，导向组件13在另一方面起到防脱作用，由于其卡设于风电塔筒3和行走组件12之间，并与螺杆41的侧壁相抵，在导向组件13的作用下，有利于防止行走机构发生下坠并脱离紧固平台31。

更进一步说明，所述行走组件12包括行走轮121和行走履带122，所述行走轮121可转动地安装于所述行走座11的底部两侧，且所述行走轮121的转动轴水平设置，所述行走履带122环绕于两所述行走轮121的外侧，且所述行走履带122的下行段的底面为行走面，所述行走轮121的转动带动所述行走履带122的转动；

所述行走履带122的长度大于相邻两螺杆41之间的距离。

作为本技术方案的一个实施例，行走组件12采用履带形式带动行走机构的前进。虽然通过行走轮121带动行走机构前进，同样可以实现以为螺杆41的顶端为行走轨道的行走方式，但相比起行走轮直接行走，采用行走轮121和行走履带122的结构结合，更有利于确保行走机构能稳定地跨越螺栓4，避免在跨越两螺栓4之间的间隙时发生上下晃动，同时还能有效缩小行走组件12的结构体积，降低结构重心，进一步降低行走机构下坠的风险。另外，本方案还将行走履带122的长度优选为大于相邻两螺杆41之间的距离，从而避免行走履带122踩空。

需要说明的是，本方案中两螺栓4之间的距离为行走组件12的行走方向上，相邻两螺栓4之间的最短距离。

更进一步说明，所述行走组件12还包括行走辅助轮123，且所述行走辅助轮123的直径小于所述行走轮121的直径；

所述行走辅助轮123设置有多个，多个所述行走辅助轮123可转动地安装于所述行走座11的底部并排列设置于两所述行走轮121之间，所述行走辅助轮123的底部与所述行走履带122的下行段的顶面相抵。

由于履带为柔性结构，为避免行走履带122在行走过程中弯曲而陷入两螺栓4之间的间隙，本方案还在行走轮121之间增设有多个比其直径小的行走辅助轮123，并使行走辅助轮123的底部与行走履带122的下行段的顶面相抵，以防止上述情况的发生。

优选的，所述行走轮121和所述行走履带122的接触位相互啮合，所述行走辅助轮123和所述行走履带122的接触位相互啮合，所述行走轮121和所述行走辅助轮123的接触位相互啮合，且多个所述行走辅助轮123之间相互啮合。

在本技术方案的一个优选实施例中，为避免行走履带122与行走轮、行走辅助轮123之间打滑，发生行走机构无法前进的情况，本方案将上述三者结构之间的连接方式设计为齿条与齿槽之间的啮合方式，从而更有利于保证行走机构的正常行进。

更进一步说明，所述行走组件12还包括张紧轮124和行走驱动器125；

所述张紧轮124可拆卸地安装于所述行走座11的底部，且所述张紧轮124可相对于所述行走座11上下移动和转动；所述张紧轮124位于所述行走履带122的顶部，且所述张紧轮124的侧壁与所述行走履带122的上行段的顶面相抵；

所述行走驱动器125安装于所述行走座11的底部，且所述行走驱动器125的输出端与任意一所述行走轮121相连，所述行走驱动器125用于驱动所述行走轮121的转动。

作为上述实施例的一个优选，行走组件12还设置有用于调整行走履带122松紧程度的张紧轮124，以进一步保证行走轮121和行走履带122之间的有效传动，更有利于避免发生行走机构无法前进的情况。

作为上述实施例的另一个优选，通过行走驱动器125驱动行走轮121的转动，从而带动行走履带122的转动并带动行走机构的前进。且本方案只需要在任意一个行走轮121安装行走驱动器125即可实现行走，有利于节省行走驱动器125的使用，同时使行走机构的结构设计更加轻盈。

需要说明的是，行走驱动器125可以为驱动电机，在此不作限定。

更进一步说明，所述导向组件13包括连接座131、导向轮132和导向履带133，所述连接座131安装于所述行走座11，所述导向轮132设置有多个，多个所述导向轮132可转动地排列安装于所述连接座131的底部，且所述导向轮132位于螺栓4的螺母42的上方；所述导向轮132的转动轴竖直设置，所述导向履带133环绕于所述导向轮132的外侧，所述导向履带133中靠近所述行走组件12的侧面为导向面；

所述导向履带133的长度大于相邻两螺杆41之间的距离。

作为本技术方案的另一个实施例，导向组件13同样采用履带形式实现行走机构的导向前进。由于本方案中的导向组件13的导向面与螺杆41的侧壁相抵，采用导向轮132和导向履带133的结构结合，更有利于确保导向组件13能稳定地跨越螺栓4，避免在跨越两螺栓4之间的间隙时发生左右晃动，同时还能有效缩小导向组件13的结构体积，进一步降低行走机构下坠的风险。另外，本方案还将导向履带133的长度优选为大于相邻两螺杆41之间的距离，从而避免导向履带133踩空，更进一步防止行走机构偏离行走轨道甚至下坠。

优选的，所述导向履带133的长度大于相邻两螺杆41之间距离的两倍。

进一步地，本方案还对导向履带133的长度进行优选，使得行走组件12在实现行走的前提下，导向履带133还能容错三个螺栓4中，中间螺栓4缺少螺母42的异常情况，即使上述异常情况发生，也能保证导向作用的正常实现。

更进一步说明，所述连接座131包括限位板1311和安装条1312，所述限位板1311水平设置，且所述限位板1311架设于所述行走履带122之间，所述安装条1312安装于所述限位板1311中靠近风电塔筒3的一侧，且所述安装条1312的延伸方向与所述行走履带122的延伸方向相互平行。

作为上述实施例的一个优选，本方案采用L型结构的连接座131将导向组件13与行走座11进行相连，结构简单，安装稳定。另外，本方案的限位板1311水平设置，且其架设于行走履带122之间，使得连接座131的安装结构十分紧凑，更有利于缩小行走机构的体积结构。

更进一步说明，还包括导向辅助轮14，所述导向辅助轮14可转动地安装于所述行走座11的底部，所述导向辅助轮14的转动轴竖直设置，且所述导向辅助轮14的转动面与紧固平台31的侧壁相抵。

进一步地，本方案还在行走座11中增设与紧固平台31的侧壁相抵的导向辅助轮14，使得行走组件12沿行走方向的左右两侧均有实现导向作用的结构(导向组件13和导向辅助轮14)，从而更有利于避免行走机构发生行走轨道的偏离。

更进一步说明，还包括第一支撑轮15和第二支撑轮16；

所述第一支撑轮15可转动地安装于所述行走座11的上部，所述第一支撑轮15的转动轴竖直设置，且所述第一支撑轮15的转动面与风电塔筒3的侧壁相抵；

所述第二支撑轮16可转动地安装于所述行走座11的底部，所述第二支撑轮16的转动轴水平设置，且所述第二支撑轮16的转动面与紧固平台31的上表面相抵。

更进一步地，为了使行走机构的行走更加平稳，本方案还在行走机构中增设了第一支撑轮15和第二支撑轮16，以防止行走机构在行走过程中发生结构的倾斜。

首先，本方案在行走座11的上部增设有与风电塔筒3的侧壁相抵的第一支撑轮15，从而避免行走机构在行走过程中往风电塔筒3的内侧壁倾斜，从而影响其正常行走。其次，还在行走座11的底部增设有与紧固平台31的上表面相抵的第二支撑轮16，其与行走组件12配合形成双轨道行走方式，从而避免行走机构在行走过程中往风电塔筒3的中心倾斜，从而发生下坠现象。

更进一步说明，所述行走座11包括安装座111和连接支架112，所述连接支架112突出安装于所述安装座111的侧壁；

所述行走机构设置有两组，一所述行走机构的连接支架112与另一所述行走机构的连接支架112相互连接，且两所述行走机构之间留有用于容纳紧固机构的容纳空间。

另外，为了使行走机构的行走更加平稳，本方案中的行走机构设置有两组，分别位于前进方向的前方和后方。另外，还通过行走座11中的连接支架112将位于前后两端的行走机构进行连接，一方面可以提升行走机构的同步性，另一方面也可为紧固机构(图中未显示)的稳定安装提供结构支撑。

优选的，所述连接支架112至少设置有两条，两所述连接支架112分别位于所述安装座111的侧面，且一连接支架112连接于所述安装座111的上部，另一连接支架112连接于所述安装座111的下部。

进一步地，本方案中用于连接前后两端的行走机构的连接支架112至少设置有两条，第一可以进一步提升两行走机构的连接强度，第二也有利于提升紧固机构在行走机构的安装稳定性。

更进一步说明，还包括定位传感器和指示器17；

所述定位传感器安装于所述行走座11，且所述定位传感器电联接于所述行走驱动器125；

所述指示器17安装于所述连接支架112，且所述指示器17电联接于所述行走驱动器125。

进一步地，为了进一步提升行走机构的自动化程度，本方案还在行走机构中增设有定位传感器(图中未显示)，并且其电联接于行走驱动器125，用于检测行走机构的到位情况，便于提升螺栓维护机器人的作业精度。需要说明的是，本方案中的定位传感器可以为激光定位仪，在此不作限定。

另外，本方案还在行走机构中增设有用于提示行走状态的指示器17，如提示灯、显示屏等，以便作业人员随时了解螺栓维护机器人的行走情况。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。