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    【導(dǎo)讀：對(duì)風(fēng)能設(shè)備的自動(dòng)化加工的整體方案初次得到制定。其核心便是通過機(jī)器人輔助手段，對(duì)轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行全自動(dòng)磨削。由此，最高可以節(jié)省 70%的生產(chǎn)成本。】

                                  

              掃描儀所測(cè)得的葉片數(shù)據(jù)與CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，其結(jié)果構(gòu)成機(jī)器人實(shí)時(shí)軌跡數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)

    一直以來，風(fēng)能設(shè)備的加工會(huì)牽涉到很多的人力。其主要原因便是對(duì)長(zhǎng)達(dá)80m的轉(zhuǎn)子葉片的磨削加工迄今為止尚未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因?yàn)槌叽绾艽笄規(guī)缀瓮庑味嘧儭Q言之，即轉(zhuǎn)子葉片的形狀在加工過程中不好準(zhǔn)確把握，因此無法達(dá)到自動(dòng)化作業(yè)的程度。磨削加工需要結(jié)合眼睛觀察和感覺，而常規(guī)的機(jī)器人恰恰就缺少這兩方面的東西。

                     

圖 1 通過轉(zhuǎn)子葉片的實(shí)際位置與CAD數(shù)據(jù)的相互調(diào)整，機(jī)器人即可“知道”，在何處需要磨削掉多少數(shù)量的材料

    特殊掃描儀測(cè)定幾何形狀數(shù)據(jù)

    自動(dòng)化專家即GDC Consulting公司非常積極地投入到對(duì)此問題的解決中去，并研發(fā)出了一種技術(shù)方案，它可以允許對(duì)GFK元件進(jìn)行自動(dòng)化加工。該技術(shù)方案的關(guān)鍵點(diǎn)是機(jī)器人與傳感器及轉(zhuǎn)子的CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化的配合。實(shí)時(shí)的葉片數(shù)據(jù)通過特殊的掃描儀被測(cè)得，并與虛擬的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。比對(duì)的結(jié)果便可生成一種新的符合實(shí)時(shí)狀態(tài)的幾何形狀。與此同時(shí)，加工作業(yè)機(jī)器人也會(huì)更新其運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)。

    同時(shí)，在設(shè)計(jì)自動(dòng)化方案時(shí)，充分考慮到了葉片的形狀，這也是新的技術(shù)方案的決定性部分。只是簡(jiǎn)單地把一個(gè)力和力矩相關(guān)聯(lián)的打磨工具交到機(jī)器人手里，是達(dá)不到目的的，而是要讓所研發(fā)出來的系統(tǒng)能夠識(shí)別磨削流程處在哪里，需要磨削掉多少量等（圖1和圖2）。

                       

                          圖2 轉(zhuǎn)子葉片的費(fèi)時(shí)費(fèi)力的拋光作業(yè)將來可由機(jī)器人來完成

    通過機(jī)器人經(jīng)此類傳感器所進(jìn)行的控制，可以形成一種調(diào)節(jié)電路，這有助于對(duì)轉(zhuǎn)子的各個(gè)尺寸進(jìn)行測(cè)量，并準(zhǔn)確測(cè)定葉片的形狀和位置。在生產(chǎn)過程中，經(jīng)過與CAD數(shù)據(jù)的比對(duì)，設(shè)計(jì)工作即可與實(shí)際情況進(jìn)行校準(zhǔn)，并建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫可以給出準(zhǔn)確的生產(chǎn)參數(shù)信息。

    對(duì)表面和外部輪廓進(jìn)行高效磨削

    可以毫不夸張地說，這項(xiàng)加工技術(shù)相當(dāng)于在風(fēng)能設(shè)備生產(chǎn)上產(chǎn)生的一次革命。以往，工人們需要穿著防護(hù)服，在一段40m長(zhǎng)的葉片上手動(dòng)工作約 60～100h，以獲得光滑的工件表面。這樣的工作令操作人員既累又煩，同時(shí)對(duì)人體健康也不利，因?yàn)樗褂玫暮铣蓸渲斜揭蚁谀ハ鬟^程中會(huì)被釋放出來而刺激人體皮膚粘膜。因此，針對(duì)較小的GFK元件，基本上都在帶有高效排風(fēng)的單獨(dú)的操作間內(nèi)打磨。針對(duì)較大的轉(zhuǎn)子葉片，則直接在刀具上排風(fēng)，此時(shí)工人在作業(yè)過程中，需強(qiáng)制性地佩戴防護(hù)面罩。在新的加工方案中，這種不適宜和具有危害性的作業(yè)方式將被摒棄。

                     

圖 3 用于加工軸承環(huán)和法蘭的CNC加工中心擁有已獲得專利的自調(diào)心張緊裝置，由此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的自動(dòng)引入和張緊

    在制訂設(shè)備方案、配置“硬件”和軟件編程過程中，GDC Consulting公司可以借鑒不同行業(yè)（如從太陽能技術(shù)至航空工業(yè)）在研發(fā)機(jī)器人輔助的自動(dòng)化方案工作的豐富經(jīng)驗(yàn)。

    據(jù)GDC公司稱，針對(duì)2.5MW設(shè)備上的單個(gè)葉片，可以按此方式節(jié)省大約50%～70%的生產(chǎn)成本，并可以加工出一樣的表面或外形輪廓。采用此技術(shù)的制造廠家可以從快速的生產(chǎn)中受益。由于CAD數(shù)據(jù)可以得到校正，實(shí)時(shí)尺寸可以得到保證，因此葉片也可達(dá)到可重復(fù)的質(zhì)量。這也減輕了轉(zhuǎn)子葉片與設(shè)備的配合難度，原因是各個(gè)葉片都能保持在相同的外形輪廓和運(yùn)行性能上。機(jī)器人輔助的自動(dòng)化技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)便是可以采用相同的原理對(duì)葉片進(jìn)行切邊和涂漆。這可使得企業(yè)投資再次獲得好的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。

    計(jì)劃建立轉(zhuǎn)子整體加工站

    針對(duì)轉(zhuǎn)子的整體加工，目前計(jì)劃設(shè)立一個(gè)較大的加工站。這種加工站應(yīng)該建立在一家風(fēng)能設(shè)備制造廠或轉(zhuǎn)子葉片制造廠里。但這只是風(fēng)能設(shè)備全自動(dòng)化加工的第一步。GDC Consulting公司與兩家西班牙企業(yè)一起，共同建立Acolus- Konsortium聯(lián)合公司。這家公司融合了加工和自動(dòng)化技術(shù)方面的各種能力。其中一家西班牙合作伙伴為Reyma S.L.公司，它研發(fā)和制造用于加工風(fēng)能設(shè)備軸承環(huán)和扁軸承法蘭的CNC設(shè)備。軸承環(huán)的內(nèi)徑可以達(dá)到8m。設(shè)備帶有已獲專利的自調(diào)心張緊裝置，這為軸承的自動(dòng)引入和張緊打下基礎(chǔ)（圖3）。

    加工重達(dá)25t的輪轂

    Reyma公司與GDC公司和Prova S.L.自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備公司一起，共同研發(fā)出了一種可實(shí)現(xiàn)25t重輪轂自動(dòng)化加工的技術(shù)方案。對(duì)此可以采用Reyma公司專門為此開發(fā)的大型加工設(shè)備。這種設(shè)備可以在一道工序上即加工完成所需的全部加工流程，它通過Acolus合作方即Prova S.L.公司在其冶金加工自動(dòng)化工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上所研發(fā)的大型上料裝置進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)料。由于加工元件的尺寸較大，因此這是一項(xiàng)艱巨的加工和自動(dòng)化任務(wù)，同時(shí)在物流輸送方面也是一個(gè)挑戰(zhàn)。

    通過這種加工技術(shù)方案，Acolus集團(tuán)公司可向風(fēng)能設(shè)備制造廠家首次提供貫穿式的協(xié)調(diào)的加工自動(dòng)化技術(shù)。由此，塔、輪轂和轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)又向自動(dòng)化加工目標(biāo)邁進(jìn)了一步。各合作方都相信，第一家采用這種技術(shù)方案的制造企業(yè)將會(huì)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)很大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗诤诵牟考巛嗇灐⑺腿~片的加工上，可以達(dá)到更加快速、更低成本和絕對(duì)可重復(fù)質(zhì)量的生產(chǎn)。按照Acolus公司的觀點(diǎn)，這個(gè)步驟早就應(yīng)該有了，因?yàn)轱L(fēng)能設(shè)備制造廠家的數(shù)量最終會(huì)達(dá)到一定的規(guī)模，這將足以證明自動(dòng)化加工的道路是完全正確的。