本發(fā)明涉及風力發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種葉片夾持機械手裝置及其吊裝方法，可用于輔助安裝或拆卸風力發(fā)電機葉片時的單葉片吊裝。

背景技術(shù)：

風葉的起吊主要有兩種方式，一種是適用于小型風電機組風葉吊裝的整體式起吊，一種是適用于大型風電機組風葉吊裝的分體式逐步起吊。

由于風電機組安裝地點多位于風力資源豐富的陸地或海洋地區(qū)，對于較為大型的風葉多用于海上，起吊或是拆卸風葉都極為不便。隨著風電機組的逐步增加，裝機容量的進一步加大，對起吊風葉的吊裝工藝與吊具也有著不同的技術(shù)需求。

目前，在國內(nèi)使用的風葉吊具多是購買國外產(chǎn)品，在使用過程中都存在著或多或少的不便。風電機組的安裝需要適應(yīng)自然環(huán)境、使用可靠的吊裝設(shè)備與吊具，對每一項要求都非常嚴格，其中風葉吊具則是其必不可少的關(guān)鍵裝備，無論是起吊或拆卸風葉還是風葉的空中姿態(tài)調(diào)整等均需要風葉吊具來完成，所以其在風葉的安全起吊過程中的作用非常重要。風葉吊具的國產(chǎn)化能夠降低成本、擴大其適用性。

如申請?zhí)枮镃N201410143354.1且發(fā)明名稱為一種海上風機分體式安裝工藝的中國發(fā)明專利，其公開了一種海上風機分體式安裝的工藝步驟：首先海上風電安裝平臺定位抬升到風機安裝場地；在海上風電安裝平臺上將風葉與輪轂進行組裝；風輪組裝完畢后安裝塔筒的內(nèi)部附件；內(nèi)部附件安裝之后在導(dǎo)管架上依次吊安裝塔筒；將機艙吊裝到頂端塔筒的上部；葉輪整體翻身吊裝；葉輪整體吊裝到位。本發(fā)明具有解決了近海及深海風電現(xiàn)場分體安裝的問題，取消了需要在碼頭上將幾組風葉先安裝好，再整機運輸至安裝場地進行二次安裝；具有更廣的風電機組適用性、大大減低了施工成本，減少了施工環(huán)節(jié)，極大的降低了安全風險，加快了海上風機安裝的效率的優(yōu)點。

但是，在該風機分體式安裝工藝過程中，并沒有提及風葉吊具的具體結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種適用于風機分體式安裝工藝并可用于輔助安裝或拆卸風力發(fā)電機單葉片的葉片夾持機械手裝置及其吊裝方法。

本發(fā)明的一方面提供了一種葉片夾持機械手裝置，所述葉片夾持機械手裝置包括吊架、夾持機械手、執(zhí)行單元、鎖定單元和限位單元；

所述吊架上設(shè)置有至少四個吊點；

所述夾持機械手懸空安裝在所述吊架上并且夾持機械手設(shè)置有至少兩套，其中，所述夾持機械手包括第一機械臂和第二機械臂，所述第一機械臂和第二機械臂均包括固定端和自由端，所述第一機械臂的固定端與第二機械臂的固定端鉸接在吊架上并且能夠發(fā)生相對樞轉(zhuǎn)而實現(xiàn)夾持機械手的開合；所述第一機械臂的自由端與第二機械臂的自由端互相匹配并且能夠互相聯(lián)接鎖定而使所述夾持機械手的第一機械臂與第二機械臂之間形成用于容納葉片的內(nèi)型腔；

所述執(zhí)行單元設(shè)置在所述第一機械臂的固定端與第二機械臂的固定端之間和/或設(shè)置在所述第一機械臂和第二機械臂與吊架之間并且用于驅(qū)動所述第一機械臂和/或第二機械臂的樞轉(zhuǎn)運動；

所述鎖定單元設(shè)置在所述第一機械臂和/或第二機械臂的自由端并且用于實現(xiàn)第一機械臂的自由端與第二機械臂的自由端之間的聯(lián)接鎖定；

所述限位單元設(shè)置在所述吊架上并且用于限制所述夾持機械手的第一機械臂與第二機械臂之間的最大張開角度。

根據(jù)本發(fā)明葉片夾持機械手裝置的一個實施例，所述內(nèi)型腔的輪廓與葉片夾持截面處的葉片外形相同并且所述內(nèi)型腔能夠在夾持狀態(tài)下包裹所述葉片。

根據(jù)本發(fā)明葉片夾持機械手裝置的一個實施例，所述第一機械臂的固定端和第二機械臂的固定端均設(shè)置有鉸鏈孔，所述第一機械臂的固定端與第二機械臂的固定端通過穿過鉸鏈孔的鉸軸鉸接在吊架上，所述第一機械臂和第二機械臂能夠繞著所述鉸軸發(fā)生相對樞轉(zhuǎn)而實現(xiàn)夾持機械手的開合。

根據(jù)本發(fā)明葉片夾持機械手裝置的一個實施例，所述第一機械臂的自由端和第二機械臂的自由端均設(shè)置有鎖銷孔，所述鎖定單元包括能夠插入鎖銷孔實現(xiàn)聯(lián)接鎖定的鎖銷和控制所述鎖銷插入或拔出的驅(qū)動子單元。

根據(jù)本發(fā)明葉片夾持機械手裝置的一個實施例，所述驅(qū)動子單元為能夠提供直線運動方式的電機、油缸或直線推桿。

根據(jù)本發(fā)明葉片夾持機械手裝置的一個實施例，當所述執(zhí)行單元設(shè)置在第一機械臂的固定端與第二機械臂的固定端之間時，所述執(zhí)行單元的兩端分別鉸接在第一機械臂的第一鉸接孔上和第二機械臂的第二鉸接孔上。

根據(jù)本發(fā)明葉片夾持機械手裝置的一個實施例，當所述執(zhí)行單元設(shè)置在所述第一機械臂和第二機械臂與吊架之間時，至少設(shè)置有兩個執(zhí)行單元，其中，一個執(zhí)行單元的一端與吊架一側(cè)的第三鉸接孔鉸接且另一端與第一機械臂的第四鉸接孔鉸接，另一個執(zhí)行單元的一端與吊架另一側(cè)的第五鉸接孔鉸接且另一端與第二機械臂的第六鉸接孔鉸接。

根據(jù)本發(fā)明葉片夾持機械手裝置的一個實施例，所述執(zhí)行單元為能夠提供直線運動方式的電機、油缸或直線推桿。

根據(jù)本發(fā)明葉片夾持機械手裝置的一個實施例，所述限位單元包括以夾持機械手的樞轉(zhuǎn)中心對稱設(shè)置的兩個子限位單元，所述子限位單元為機械限位件或電氣限位件。

本發(fā)明的另一方面提供了利用上述葉片夾持機械手裝置進行葉片吊裝的方法，所述吊裝方法包括：

利用起吊裝置和吊索吊起所述葉片夾持機械手裝置并移動至所需夾持的葉片上方；

驅(qū)動執(zhí)行單元工作并使夾持機械手的第一機械臂和第二機械臂樞轉(zhuǎn)張開形成缺口；

控制葉片夾持機械手裝置的缺口對準葉片后下放，下放到位后驅(qū)動執(zhí)行單元工作并使第一機械臂和第二機械臂合攏關(guān)閉，待夾持機械手的內(nèi)型腔完全包裹葉片后，聯(lián)接鎖定所述第一機械臂和第二機械臂并將葉片固定在夾持機械手的內(nèi)型腔中；

提升固定葉片后的葉片夾持機械手裝置進行風力發(fā)電機轉(zhuǎn)轂的葉片對接；

葉片對接完成后，解除所述第一機械臂和第二機械臂之間的聯(lián)接鎖定，驅(qū)動執(zhí)行單元工作并使夾持機械手的第一機械臂和第二機械臂樞轉(zhuǎn)張開形成缺口，利用起吊裝置和吊索將所述葉片夾持機械手裝置上移并離開葉片。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的吊裝風力發(fā)電機單葉片的夾持機械手裝置及其吊裝方法能夠不采用吊帶而快速地裝夾葉片，減化了人工操作流程減輕了工作量，通過節(jié)約人力資源縮短工作周期以達到控制成本的目的。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的葉片夾持機械手裝置在非夾持狀態(tài)下的工作結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的葉片夾持機械手裝置在夾持狀態(tài)下的工作結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的葉片夾持機械手裝置中夾持機械手的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的葉片夾持機械手裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明：

100-葉片夾持機械手裝置、101-吊索、1-吊架、2-夾持機械手、3-鉸軸、4-執(zhí)行單元、5-第一機械臂、6-第二機械臂、7-吊點、8-子限位單元、9-鉸鏈孔、10-內(nèi)型腔、11-葉片、12-鎖銷孔、13-鎖銷、14-第一鉸接孔、15-第二鉸接孔、16-第三鉸接孔、17-第四鉸接孔、18-第五鉸接孔、19-第六鉸接孔、20-驅(qū)動子單元。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。附圖所示是示意性的，而且并不完全成比例。在若干附圖中，相似或相關(guān)組件用相同的附圖標記標示。

本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

下面先對本發(fā)明用于吊裝風力發(fā)電機單葉片的夾持機械手裝置的結(jié)構(gòu)和原理進行詳細說明。本發(fā)明的夾持機械手裝置可用于安裝或拆卸風力發(fā)電機葉片時吊裝單葉片用，但應(yīng)用場合不僅限于此。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的葉片夾持機械手裝置在非夾持狀態(tài)下的工作結(jié)構(gòu)示意圖，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的葉片夾持機械手裝置在夾持狀態(tài)下的工作結(jié)構(gòu)示意圖，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的葉片夾持機械手裝置中夾持機械手的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的葉片夾持機械手裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1至圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述用于吊裝風力發(fā)電機單葉片的葉片夾持機械手裝置100包括吊架1、夾持機械手2、執(zhí)行單元4、鎖定單元和限位單元。其中，吊架1能夠與起吊裝置和吊索101連接并用于安裝其他組件，是起吊和受力的關(guān)鍵組件；夾持機械手2用于夾持和固定葉片；執(zhí)行單元4控制夾持機械手2的動作；鎖定單元鎖定夾持機械手的夾持狀態(tài)；限位單元用于限制夾持機械手的張開動作，保證夾持機械手開合的可重復(fù)性和可控性。

具體地，吊架1上設(shè)置有至少四個吊點7，以保證葉片11能夠被水平起吊，進而保證吊裝的安全性和對接的穩(wěn)定性。吊點7通過與吊索101和起吊裝置連接，即可實現(xiàn)夾持機械手裝置100的整體起吊。

夾持機械手2懸空安裝在吊架1上并且夾持機械手設(shè)置有至少兩套，其中，夾持機械手2包括第一機械臂5和第二機械臂6，第一機械臂5和第二機械臂6均包括固定端和自由端。如圖4所示，第一機械臂5的固定端與第二機械臂6的固定端鉸接在吊架1上并且能夠發(fā)生相對樞轉(zhuǎn)而實現(xiàn)夾持機械手2的開合；第一機械臂5的自由端與第二機械臂6的自由端互相匹配并且能夠互相聯(lián)接鎖定而使夾持機械手2的第一機械臂5與第二機械臂6之間形成用于容納葉片11的內(nèi)型腔10。

優(yōu)選地，內(nèi)型腔10的輪廓與葉片夾持截面處的葉片外形相同并且內(nèi)型腔10能夠在夾持狀態(tài)下包裹葉片11，也就是說，內(nèi)型腔10的形狀應(yīng)該是與葉片夾持處的葉片外形相同的，并且內(nèi)型腔10與葉片所要夾持的部位截面尺寸保持一致，從而保證內(nèi)型腔10的內(nèi)表面能夠與葉片夾持處的葉片外表面完全貼合，固定后的夾持機械手2可以承載葉片11的重量實現(xiàn)夾持葉片后提升的目的并且有利于保證葉片11夾持后的穩(wěn)固性。

如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，第一機械臂5的固定端和第二機械臂6的固定端均設(shè)置有鉸鏈孔9，第一機械臂5的固定端與第二機械臂6的固定端通過穿過鉸鏈孔9的鉸軸3鉸接在吊架1上，則第一機械臂5和第二機械臂6能夠繞著鉸軸3發(fā)生相對樞轉(zhuǎn)而實現(xiàn)夾持機械手2的開合。當?shù)谝粰C械臂5和第二機械臂6相對樞轉(zhuǎn)一定角度后，下端打開缺口，通過吊索101操控夾持機械手裝置100下降或上升就可以使葉片11進入或移出夾持機械手裝置100。

第一機械臂5的自由端和第二機械臂6的自由端均設(shè)置有鎖銷孔12，第一機械臂5的自由端和第二機械臂6的自由端通過互相匹配的鎖定單元和鎖銷孔12實現(xiàn)聯(lián)接鎖定。具體地，鎖定單元設(shè)置在第一機械臂5和/或第二機械臂6的自由端并且用于實現(xiàn)第一機械臂的自由端與第二機械臂的自由端之間的聯(lián)接鎖定。鎖定單元包括能夠插入鎖銷孔12實現(xiàn)聯(lián)接鎖定的鎖銷13和控制鎖銷13插入或拔出的驅(qū)動子單元20。其中，驅(qū)動子單元20優(yōu)選為能夠提供直線運動方式的電機、油缸或直線推桿，有利于實現(xiàn)在高空通過控制器實現(xiàn)自動解除或脫開鎖銷。通過驅(qū)動單元20驅(qū)動鎖銷13的插入，就可以實現(xiàn)第一機械臂5的自由端與第二機械臂6的自由端之間的聯(lián)接鎖定，進而限制第一機械臂5和第二機械臂6之間的相對樞轉(zhuǎn)并使二者能夠圍成一個滿足夾持形狀要求的內(nèi)型腔10和固定整體；通過驅(qū)動單元20驅(qū)動鎖銷13的拔出，就可以解除第一機械臂5的自由端與第二機械臂6的自由端之間的聯(lián)接鎖定，進而控制夾持機械手裝置100的第一機械臂5和第二機械臂6張開形成缺口。

執(zhí)行單元4設(shè)置在第一機械臂5的固定端與第二機械臂6的固定端之間和/或設(shè)置在第一機械臂5和第二機械臂6與吊架1之間并且用于驅(qū)動第一機械臂5和/或第二機械臂6的樞轉(zhuǎn)運動。

根據(jù)本發(fā)明，執(zhí)行單元4的設(shè)置方式主要有兩種，具體如圖4所示。

當執(zhí)行單元4設(shè)置在第一機械臂5的固定端與第二機械臂6的固定端之間時，執(zhí)行單元4的兩端分別鉸接在第一機械臂5的第一鉸接孔14上和第二機械臂6的第二鉸接孔15上。當執(zhí)行元件4伸縮時，即可推拉第一機械臂5和第二機械臂6發(fā)生相對樞轉(zhuǎn)并實現(xiàn)夾持機械手2的開合。

當執(zhí)行單元4設(shè)置在第一機械臂5和第二機械臂6與吊架1之間時，至少設(shè)置有兩個執(zhí)行單元4，其中，一個執(zhí)行單元4的一端與吊架1一側(cè)的第三鉸接孔16鉸接且另一端與第一機械臂5的第四鉸接孔17鉸接，另一個執(zhí)行單元4的一端與吊架1另一側(cè)的第五鉸接孔18鉸接且另一端與第二機械臂6的第六鉸接孔19鉸接。由兩個執(zhí)行元件4的伸縮分別驅(qū)動第一機械臂5和第二機械臂6發(fā)生相對樞轉(zhuǎn)來實現(xiàn)夾持機械手2的開合。其中，執(zhí)行單元4同樣優(yōu)選為能夠提供直線運動方式的電機、油缸或直線推桿，以驅(qū)動第一機械臂5和第二機械臂6的樞轉(zhuǎn)運動。

上述兩種執(zhí)行元件4的設(shè)置方式可以同時使用，也可只選用其中一種設(shè)置方式，均可達到放松和夾持葉片的目的。

限位單元設(shè)置在吊架1上并且用于限制夾持機械手2的第一機械臂5與第二機械臂6之間的最大張開角度。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，限位單元包括以夾持機械手2的樞轉(zhuǎn)中心對稱設(shè)置的兩個子限位單元8，子限位單元可以為機械限位件或電氣限位件，本發(fā)明不限于此。

由此可見，本發(fā)明中夾持機械手2的第一機械臂5與第二機械臂6的固定方法是一端通過鉸軸將兩個機械臂鉸接在吊架1之上，另一端則通過鎖銷穿插聯(lián)接鎖定在一起實現(xiàn)的，上述鉸接方式和鎖銷自動脫開方式是為了實現(xiàn)兩個機械臂之間可以相對樞轉(zhuǎn)或固定而設(shè)置的。如圖1和圖2所示，當沒有穿插鎖銷時，第一機械臂5與第二機械臂6之間可以發(fā)生相對樞轉(zhuǎn)，相對樞轉(zhuǎn)的目的是為了使第一機械臂5與第二機械臂6的底部打開缺口，以便葉片能從缺口處進入夾持機械手的內(nèi)型腔就位等待夾持；當穿插銷鎖后，第一機械臂5與第二機械臂6相對固定，固定的目的是為了使第一機械臂5與第二機械臂6夾持葉片后具有承載重量的提升剛性和保持葉片穩(wěn)定的能力。

而第一機械臂5與第二機械臂6之間的相對樞轉(zhuǎn)動力則通過執(zhí)行單元4提供，執(zhí)行單元4優(yōu)選地為直線運行方式。當執(zhí)行單元4的一端與吊架1鉸接且另一端與某一個機械臂鉸接，則通過執(zhí)行單元4的伸長縮短就可以控制該機械臂的開合。按此種執(zhí)行單元設(shè)置方式的延伸控制還可以實現(xiàn)夾持機械手3繞轉(zhuǎn)動點一定角度的偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)此種工況下一個執(zhí)行單元4伸長而另一支執(zhí)行單元4回縮的控制。除上述設(shè)置方式外，另一種執(zhí)行單元4的設(shè)置安裝方式也可實現(xiàn)相同的目的。即將執(zhí)行單元4的一端與第一機械臂鉸接而另一端與第二機械臂鉸接，當執(zhí)行單元4伸長或縮短時，即可推動第一機械臂與第二機械臂沿鉸軸處樞轉(zhuǎn)分離。

由于本發(fā)明的葉片夾持機械手裝置上還設(shè)置有限位單元，因此不必考慮上述兩種驅(qū)動模式下兩個機械臂之間的驅(qū)動同步問題，無論動作先后最終均能實現(xiàn)同一個目的并到達相同的位置。

并且，本發(fā)明主要對葉片夾持機械手裝置的機械結(jié)構(gòu)和工作原理進行重點說明和保護，而不對其中涉及的電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行過多闡述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)上述葉片夾持機械手裝置的機械結(jié)構(gòu)和工作原理設(shè)計相應(yīng)的電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

接下來對利用上述葉片夾持機械手裝置進行葉片吊裝的方法作進一步說明。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，吊裝方法包括以下步驟：

利用起吊裝置和吊索吊起葉片夾持機械手裝置并移動至所需夾持的葉片上方；

驅(qū)動執(zhí)行單元工作并使夾持機械手的第一機械臂和第二機械臂樞轉(zhuǎn)張開形成缺口；

控制葉片夾持機械手裝置的缺口對準葉片后下放，下放到位后驅(qū)動執(zhí)行單元工作并使第一機械臂和第二機械臂合攏關(guān)閉，待夾持機械手的內(nèi)型腔完全包裹葉片后，聯(lián)接鎖定第一機械臂和第二機械臂并將葉片固定在夾持機械手的內(nèi)型腔中；

提升固定葉片后的葉片夾持機械手裝置進行風力發(fā)電機轉(zhuǎn)轂的葉片對接；

葉片對接完成后，解除第一機械臂和第二機械臂之間的聯(lián)接鎖定，驅(qū)動執(zhí)行單元工作并使夾持機械手的第一機械臂和第二機械臂樞轉(zhuǎn)張開形成缺口，利用起吊裝置和吊索將葉片夾持機械手裝置上移并離開葉片，由此完成單葉片的吊裝工作。

以上吊裝方法的各操作步驟僅為示例性的，本發(fā)明的葉片夾持機械手裝置的操作方法不限于此。

綜上所述，本發(fā)明的葉片夾持機械手裝置及其吊裝方法能夠不采用吊帶而快速地裝夾葉片，減化了人工操作流程并減輕了工作量，能夠通過節(jié)約人力資源縮短工作周期并達到控制成本的目的。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。