一种模块化风电叶片前缘限位工装及其使用方法

技术领域

本发明涉及风电叶片生产技术领域，尤其涉及一种模块化风电叶片前缘限位工装及其使用方法。

背景技术

风能作为一种可再生能源形式，具有开发成本低，技术成熟，分布广泛等优点，是可再生能源发展的重点方向。为了充分利用风能资源，风机叶片气动外形的改进和叶片尺寸的增加是提高风力机发电功率的重要手段，因此风力机逐步走向大型化是风电技术发展的趋势。

随着风机的大型化，风电叶片的长度和重量不断增加；为解决其生产制造难度增大的问题，采用模块化叶片制造方法，再经过组装、粘接等工序成型。因叶片前缘部件的结构特征包括：整体为弧形，且沿其轴线方向渐收口过度、型面不规则、与中部箱体粘接的周向檐口较薄弱。目前生产所采用的工装组件无法满足叶片前缘模块在组装粘接过程中的精度要求。

发明内容

本发明提供了一种模块化风电叶片前缘限位工装及其使用方法，可有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种模块化风电叶片前缘限位工装，包括沿叶片轴向并列设置的多个限位单元，所述限位单元包括保持架和设置其上的随型架和檐口限位组件，多个所述保持架沿其长度方向对接设置；

在所述保持架上还设置有周向定位组件和校准组件，所述周向定位组件、所述校准组件和所述檐口限位组件均在所述保持架的长度两侧对称设置，在位于工装首端的所述保持架端部设置有轴向定位组件；

所述随型架设置在所述保持架内部，包括平行设置的两个随型板，所述随型板开设有与前缘部件外形相适应的弧形槽，两所述随型板通过多个连接杆固定连接；

所述檐口限位组件包括压板、气缸和传动组件，所述气缸通过所述传动组件驱动所述压板朝向前缘部件的檐口靠近或者远离，所述周向定位组件包括调节架和设置其上的压头，所述压头能够在竖直方向运动并朝向檐口处台阶靠近或者远离。

进一步的，所述轴向定位组件包括横梁、定位块和限位板，所述定位块和所述限位板分别设置在所述横梁和所述保持架上；

所述横梁与叶片轴向垂直设置，所述定位块设置在所述横梁朝向所述限位板的一侧，所述定位块在靠近所述横梁两端处设置有两个。

进一步的，在所述横梁上对应所述定位块设置有第一调节孔，所述第一调节孔沿所述横梁长度方向设置；

在所述限位板上设置有限位槽和第二调节孔，所述限位槽与前缘部件外形拟合设置，所述第二调节孔沿竖直方向设置，且位于所述限位槽两侧板体与所述保持架的连接处。

进一步的，在所述定位块上设置有限型块，所述限型块包括与前缘部件外形拟合的抵接面，两所述定位块上的所述抵接面相对设置。

进一步的，所述气缸通过支撑架固定在所述保持架上，在所述支撑架上还设置有支撑柱和导轨，所述支撑柱与所述导轨平行设置，所述气缸位于所述支撑柱和所述导轨之间；

所述传动组件包括第一连杆、第二连杆和滑动支座，所述第一连杆和所述第二连杆的一端转动连接，另一端分别与所述支撑柱和所述气缸输出轴转动连接，所述滑动支座与所述气缸相连并与所述导轨滑动连接。

进一步的，所述压板设置在所述第一连杆上，且所述压板设置为尼龙板。

进一步的，所述调节架包括固定座和设置其上的伸缩架，所述压头设置在所述伸缩架上，所述伸缩架与所述固定座转动连接并通过所述固定座安装在所述保持架上；

所述伸缩架的旋转轴心与叶片轴向垂直设置，所述伸缩架能够带动所述压头在垂直于叶片轴向的方向上运动。

进一步的，所述校准组件包括安装架和设置其上的十字光标，所述安装架能够调整在所述保持架上的竖直高度；

在所述安装架上设置有安装槽，所述安装槽沿叶片轴向设置，所述十字光标通过限位座设置在所述安装槽内。

一种模块化风电叶片前缘限位工装的使用方法，采用上述限位工装，包括以下步骤：

将适应前缘部件的多个限位单元沿其长度方向依次对接设置；

通过气缸驱动传动组件收拢压板，并将设置在调节架上的压头收回；

开启校准组件，将前缘部件吊运至工装上方并逐渐下放至保持架内的随型架上；

调节调节架及其上的压头，使压头与前缘部件檐口处搭台相抵接；

气缸通过传动组件驱动压板朝向前缘部件檐口压紧。

进一步的，在限位单元的的对接过程中，多个保持架在长度方向的一侧长边对齐设置。

本发明的有益效果为：

在本发明中，通过与前缘部件轴向长度对应设置的保持架并配合设置其内的随型架对前缘部件整体进行限位支撑，通过对称设置在保持架两侧的周向定位组件对前缘部件进行周向定位，通过对称设置在保持架两侧的檐口限位组件对前缘部件两侧檐口进行限型约束，通过设置在保持架一端的轴向定位组件对前缘部件进行长度方向的轴向定位；最终通过限位工装实现对前缘部件整体的定位约束。

进一步的，在限位工装的首尾两端的两保持架上设置有校准组件，在前缘部件的两端设置弦向定位刻度线作为定位基准线，配合校准组件，便于前缘部件吊放过程中与限位工装安置位置的精准定位，使吊放完成后，限位工装能够对前缘部件实现稳固约束，确保后续组装粘接过程中，限位工装对前缘部件的精准定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中叶片前缘限位工装的结构示意图；

图2为图1中A处的局部结构放大图；

图3为本发明实施例中限位单元的结构示意图；

图4为本发明实施例中限位单元的爆炸结构示意图；

图5为靠近限位工装首端的限位单元结构示意图；

图6为图5中B处的局部结构放大图；

图7为靠近限位工装尾端的限位单元结构示意图；

图8为图7中C处的局部结构放大图；

图9为图7中D处的局部结构放大图；

图10为本发明实施例中前缘部件与限位工装的配合示意图；

图11为本发明实施例中前缘部件与限位工装配合的俯视图。

附图标记：1、限位单元；2、保持架；3、随型架；31、随型板；311、弧形槽；32、连接杆；4、檐口限位组件；41、压板；42、气缸；43、传动组件；431、第一连杆；432、第二连杆；44、滑动支座；45、支撑架；46、支撑柱；47、导轨；5、周向定位组件；51、调节架；511、固定座；512、伸缩架；52、压头；6、校准组件；61、安装架；611、安装槽；62、十字光标；63、限位座；7、轴向定位组件；71、横梁；711、第一调节孔；72、定位块；721、限型块；722、抵接面；73、限位板；731、限位槽；732、第二调节孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图11所示的一种模块化风电叶片前缘限位工装，包括沿叶片轴向并列设置的多个限位单元1，限位单元1包括保持架2和设置其上的随型架3和檐口限位组件4，多个保持架2沿其长度方向对接设置；

在保持架2上还设置有周向定位组件5和校准组件6，周向定位组件5、校准组件6和檐口限位组件4均在保持架2的长度两侧对称设置，在位于工装首端的保持架2端部设置有轴向定位组件7；

随型架3设置在保持架2内部，包括平行设置的两个随型板31，随型板31开设有与前缘部件外形相适应的弧形槽311，两随型板31通过多个连接杆32固定连接；

檐口限位组件4包括压板41、气缸42和传动组件43，气缸42通过传动组件43驱动压板41朝向前缘部件的檐口靠近或者远离，周向定位组件5包括调节架51和设置其上的压头52，压头52能够在竖直方向运动并朝向檐口处台阶靠近或者远离。

在本发明中，通过与前缘部件轴向长度对应设置的保持架2并配合设置其内的随型架3对前缘部件整体进行限位支撑，通过对称设置在保持架2两侧的周向定位组件5对前缘部件进行周向定位，通过对称设置在保持架2两侧的檐口限位组件4对前缘部件两侧檐口进行限型约束，通过设置在保持架2一端的轴向定位组件7对前缘部件进行长度方向的轴向定位；最终通过限位工装实现对前缘部件整体的定位约束。

进一步的，在限位工装的首尾两端的两保持架2上设置有校准组件6，具体的，在前缘部件的两端设置弦向定位刻度线作为定位基准线，配合校准组件6，便于前缘部件吊放过程中与限位工装安置位置的精准定位，使吊放完成后，限位工装能够对前缘部件实现稳固约束，确保后续组装粘接过程中，限位工装对前缘部件的精准定位。

在本实施例中，如图5和图6所示，轴向定位组件7包括横梁71、定位块72和限位板73，定位块72和限位板73分别设置在横梁71和保持架2上；横梁71与叶片轴向垂直设置，定位块72设置在横梁71朝向限位板73的一侧，定位块72在靠近横梁71两端处设置有两个。

通过设置在保持架2端部横梁71上的定位块72对前缘部件的端部定位的同时，使前缘部件置于限位工装后，对其端部进行限位固定。

进一步的，在定位块72上设置有限型块721，限型块721包括与前缘部件外形拟合的抵接面722，两定位块72上的抵接面722相对设置。在横梁71上对应定位块72设置有第一调节孔711，第一调节孔711沿横梁71长度方向设置；在限位板73上设置有限位槽731和第二调节孔732，限位槽731与前缘部件外形拟合设置，第二调节孔732沿竖直方向设置，且位于限位槽731两侧板体与保持架2的连接处。

如图2所示，为设置在首端限位单元上的轴向定位组件7，通过开设在横梁71上的第一调节孔711能够调整定位块72安装位置，使其能够适应前缘部件的宽度尺寸，通过3D激光扫描前缘部件端部型面，确定限型块721上抵接面722的曲面，实现对置于限位工装上前缘模块端部平稳支撑的角度补偿，定位块72的安装同样依据限型块721与外形面的拟合情况确定。

进一步的，通过靠近定位块72设置的限位板73进一步辅助完成对前缘部件端部的限位支撑，通过第二调节孔732便于调整限位板73的竖直安装高度，使其限位槽731与前缘部件外形面精确拟合。

保持架2内的随型架3对前缘部件进行支撑，且随型架3独立可调节其在保持架2上的相对位置，依据3D激光扫描校准其位置；其中，随型架3中的随型板31由激光切割的随型钢板焊接成型，其弧形槽311的弧形面包覆橡胶胶条防止对前缘部件造成损伤。

在本实施例中，如图7和图8所示，气缸42通过支撑架45固定在保持架2上，在支撑架45上还设置有支撑柱46和导轨47，支撑柱46与导轨47平行设置，气缸42位于支撑柱46和导轨47之间；传动组件43包括第一连杆431、第二连杆432和滑动支座44，第一连杆431和第二连杆432的一端转动连接，另一端分别与支撑柱46和气缸42输出轴转动连接，滑动支座44与气缸42相连并与导轨47滑动连接。压板41设置在第一连杆431上，且压板41设置为尼龙板。

将檐口限位组件4对应前缘部件的檐口固定设置在保持架2的支架两侧，实现对前缘部件开口两侧檐口限型，在前缘部件吊运至限位工装的过程中，首先通过驱动气缸42输出轴收缩，同步带动传动组件43运动并驱动设置其上的压板41收回，避免占用前缘模块的吊放空间；当前缘部件置于限位工装内部后，通过气缸42驱动传动组件43并带动压板41朝向前缘部件的檐口压紧，实现对两侧檐口的限型约束。

气缸42的输出轴位于支撑柱46和导轨47之间，滑动支座44与导轨47滑动连接并随气缸42输出轴的伸缩同步运动，气缸42通过第二连杆432驱动第一连杆431以其与支撑柱46的连接处为中心转动，同步带动设置其上的压板41朝向导轨47靠近或者远离。

当压板41与檐口处于压紧状态下时，第二连杆432与导轨47垂直设置，第一连杆431将压板41的反作用力通过第二连杆432反馈至滑动支座44上，使压紧状态下气缸42的工作状态更加稳定。

在本实施例中，如图9所示，调节架51包括固定座511和设置其上的伸缩架512，压头52设置在伸缩架512上，伸缩架512与固定座511转动连接并通过固定座511安装在保持架2上；伸缩架512的旋转轴心与叶片轴向垂直设置，伸缩架512能够带动压头52在垂直于叶片轴向的方向上运动。

在前缘部件的吊放过程中，通过伸缩架512带动设置其上的压头52收回，空出前缘部件的下方空间，避免下方过程中相互干渉，当前缘部件吊放完成后，再通过伸缩架512带动其上的压头52置于檐口台阶上方，再驱动压头52与台阶抵接对齐进行周向定位，避免前缘部件沿其周向转动。

在本实施例中，如图2和图6所示的校准组件6结构，包括安装架61和设置其上的十字光标62，安装架61能够调整在保持架2上的竖直高度；在安装架61上设置有安装槽611，安装槽611沿叶片轴向设置，十字光标62通过限位座63设置在安装槽611内。

通过在前缘部件的成型模具上雕刻凹槽，使前缘部件脱模后留下刻度线作为定位基准线，校准组件6中采用十字光标62对准其相对位置，通过此种人工校准的方式配合吊运装置将前缘部件精准置于限位工装中。

本发明还公开了一种模块化风电叶片前缘限位工装的使用方法，采用上述限位工装，包括以下步骤：

将适应前缘部件的多个限位单元1沿其长度方向依次对接设置；

通过气缸42驱动传动组件43收拢压板41，并将设置在调节架51上的压头52收回；

开启校准组件6，将前缘部件吊运至工装上方并逐渐下放至保持架2内的随型架3上；

调节调节架51及其上的压头52，使压头52与前缘部件檐口处搭台相抵接；

气缸42通过传动组件43驱动压板41朝向前缘部件檐口压紧。

进一步的，在限位单元1的的对接过程中，多个保持架2在长度方向的一侧长边对齐设置。

保持架2以及设置其内的随型架3根据前缘部件的开口大小收缩保持架2大小设计，节省材料；各个对接的保持架2一遍对齐设置，便于后续组装工序中，对限位工装的移动和翻转操作。

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说明本发明的原理，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范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。