(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのダイスの半割体（２、３）を有する風力タービンブレードの自動製造システムであって、２つの相補的なシェルが前記ダイスの半割体内に形成され、前記シェルの結合により前記風力タービンブレードが形成され、それぞれの前記シェルは、それぞれのダイスの半割体（２、３）内において、クロス（１）により乾燥繊維マットを貼り付けることによって形成され、貼り付け後に前記クロスに強化のために必要な樹脂が加えられ、ヘッド（５、６）が、前記ダイスの半割体（２、３）に対して配置され、前記ヘッド（５、６）は、複数ノズルの離型剤若しくは塗料塗布付属品（７）、接着剤塗布付属品（８）、又は機械加工付属品（９）を選択して備えることが可能であり、ヘッド（１３）が、それぞれの前記ダイスの半割体（２、３）に対して配置され、前記ヘッド（１３）は、前記ダイスの半割体（２、３）にクロスマット（１）を貼り付けることが可能な構造のアセンブリであって互いに独立して作動することが可能であり、該アセンブリの全ての作動が自動であることを特徴とする風力タービンブレードの自動製造システム。
【請求項２】
共通のガントリー構造（４）が、前記ダイスの半割体（２、３）の上に配置され、前記ヘッド（５、６）は、前記ダイスの半割体（２、３）のそれぞれで前記ヘッド（５、６）の一方が個別に作動するように前記ガントリー構造（４）に組み込まれ、前記ヘッド（５、６）によって塗布される塗布材料を収容する貯蔵所（１０）が、前記ガントリー構造（４）自体に設けられることを特徴とする請求項１に記載の風力タービンブレードの自動製造システム。
【請求項３】
個別のガントリー構造（１１、１２）が、それぞれの前記ダイスの半割体（２、３）の上に配置され、それぞれの前記ガントリー構造（１１、１２）に、同一の構造形成であるが異なる幅を有し、前記ダイスの半割体（２、３）内に様々な幅のクロスマット（１）を貼り付ける２つのヘッド（１３）が組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の風力タービンブレードの自動製造システム。
【請求項４】
それぞれの前記ヘッド（１３）が複数の空気圧シリンダ（１４）を含み、前記空気圧シリンダは、そのロッドの一端が、一連のローラ（１５）が組み込まれるシャフトに連結されて、前記ローラのアセンブリは、多様な曲線形状を取ることができ、それにより前記クロスマット（１）を前記ダイスの半割体（２、３）の様々な領域に貼り付けるための連続した押さえプレートを構成し、前記ローラのアセンブリの幅が、様々な幅のクロスマット（１）に適応するために調節可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の風力タービンブレードの自動製造システム。
【請求項５】
前記ヘッド（１３）が、前記クロスマットが貼り付けられている前記ダイスの半割体（２、３）の領域に応じて前記クロスマット（１）を裁断するための切断システム（１７）を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の風力タービンブレードの自動製造システム。
【請求項６】
前記ヘッド（１３）は、前記クロスマット（１）が落下する垂直領域に、接着又は縫製によって前記クロスマット（１）を固定するシステムを有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の風力タービンブレードの自動製造システム。
【請求項７】
ラインレーザ及び機械視覚システムの組み合わせにより形成される制御装置が、塗布材料を塗布する動作の機能及び前記クロスマット（１）を設置する動作の機能のために設けられ、それにより前記ダイスの半割体（２、３）内の貼り付け領域及び貼り付けられた層の厚さが測定されることを特徴とする請求項１に記載の風力タービンブレードの自動製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービンブレードの製造に関し、乾燥繊維マットの使用、すなわち乾燥繊維マットが樹脂に含浸されておらず、製造工程中に強化に必要な樹脂が含浸されることに基づいて、製造が自動であるシステムを提案する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンブレードを製造するために知られている工程には、２つの選択肢がある。１つは、予め含浸された複合マットを使用することからなる。一方で第２の選択肢では、乾燥繊維マットに基づく基本原料（以下「クロス」という。）が使用される。この「クロス」マットは、幅４，０００ｍｍを超える寸法を有することができ、リールによって供給される。
【０００３】
今まで、乾燥繊維「クロス」によって風力タービンブレードを製造するために知られている工程はすべて、その全ての段階において完全に手作業の工程である。そのため、例えば１日当たり１つのブレードを製造するのに、３交代制で５０人を超える作業者が必要とされ、遅くて費用の掛かる工程を引き起こす。更に、様々な段階が手作業により実行され、作業者の基準、訓練状態及び技能に完全に依存するので、適切な仕上げ状態、均一性、精度等を提供しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、乾燥繊維「クロス」を基にして、個別のダイスの半割体で「シェル」のような２つの半体を形成することによる風力タービンブレードの製造システムを、自動工程を実行する実施態様と共に提案し、手作業で実施される従来のシステムの欠点を克服する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的に従い、このシステムによれば、共通のガントリー構造が、ブレードの構成部品である「シェル」を形成するための複数のダイスの半割体に対して配置される。ガントリー構造は、塗料、接着剤又は離型剤の塗布付属品、及び接着剤塗布領域に粗面を形成するとともに「シェル」の結合領域の平滑加工及び外面研磨をするための機械加工付属品を組み込むことが可能な２つのヘッドを備える。一方で、貼り付け領域に「クロス」を設置することを目的とする２つのヘッドを備えた別の個別のガントリー構造が、各ダイスの半割体に対して配置される。そのヘッドは、余剰部分がないように、貼り付け領域の形状に従って必要に応じて貼り付けられる「クロス」マットを裁断するための切断要素を含む。
【０００６】
ダイスの半割体の上に配置された共通のガントリー構造のヘッド内で交換されるノズル支持付属品は、塗料、接着剤及び離型剤を塗布するために使用され、塗布材料に対応する貯蔵所は、共通のガントリー構造に結合され、その一方で塗布制御システムが、これらの塗布材料を塗布するシステムに対して設けられる。
【０００７】
塗布材料の塗布は、制御された前進運動速度での塗布層の厚さが、流量及び表面色パラメータによって確認されるように、塗布された塗布材料の表面を見るための機械視覚システムと組み合わせて、塗布ノズルを通る塗布材料の流量を測定することによって制御することができる。別の塗布制御の選択肢では、塗布材料の層の厚さが、塗布領域の表面の形状を制御することによって決定されるように、機械視覚システムと組み合わせて２つのラインレーザを使用する。
【０００８】
ダイスの半割体の個別のガントリー構造のヘッドは、様々な幅の貼り付けられる「クロス」について用いられる。貼り付け領域に「クロス」を正確に設置することを確実に行うために、このヘッドに対して、ラインレーザ及び機械視覚による制御システムを備える。
【０００９】
これにより、風力タービンブレードの製造工程の動作を自動的に実行するシステムが得られ、同じ用途の従来のシステムに作用する人々に依存することから生じる可能性のある誤りを避け、同時に工程が簡略化されてブレード製造時間が減少する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施態様により提案されたシステムの設備の全体斜視図を示す。
【図２】２つのダイスの半割体の上に配置された共通のガントリー構造のヘッドに組み込むことができる複数ノズルの塗料塗布付属品の斜視図を示す。
【図３】ダイスの半割体の上に配置された共通のガントリー構造のヘッドに組み込むことができる接着剤塗布付属品の斜視図を示す。
【図４】ダイスの半割体の上に配置された共通のガントリー構造のヘッドに組み込むことができる機械加工付属品の斜視図を示す。
【図５】ダイスの半割体の上に配置された個別のガントリー構造において「クロス」マットを貼り付けるヘッドの斜視図を示す。
【図６】貼り付け領域の形状への適応を示す、前図のヘッドの端部を拡大した詳細な斜視図である。
【図７】前図の詳細な正面図である。
【図８】「クロス」マットを貼り付けるヘッドに組み込まれた切断要素の拡大した詳細な斜視図である。
【図９】「クロス」が落下する領域に「クロス」を固定するための貼り付け用ヘッドに組み込まれた接着剤射出要素の拡大した詳細な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の目的は、２つのダイスの半割体（２、３）の上に乾燥繊維「クロス」マット（１）を貼り付けることによる風力タービンブレードの製造システムに関し、それぞれの半体、すなわち「シェル」が形成され、互いに結合された時に所望のブレードの本体を作り上げる。
【００１２】
提案されたシステムによる風力タービンブレードの製造工程は、２つのダイスの半割体（２、３）のアセンブリの上に配置された共通のガントリー構造（４）からなる装置によって行われる。ダイスの半割体の一方が固定され、他方が一方に対して裏返されることが可能であり、対向してダイスの半割体の内部に形成された両「シェル」を結合する。
【００１３】
ダイスの半割体（２、３）のそれぞれで作動することを目的とする２つのヘッド（５、６）は、ガントリー構造（４）に配置され、ヘッド（５、６）は、図２に示した複数ノズルの塗料塗布付属品（７）、図３に示した接着剤塗布付属品（８）、及び図４に示した例えば粗研磨用などの機械加工付属品（９）のように、様々なタイプの工程を実行するために、交換可能な付属品を有することが可能である。ガントリー構造（４）自体に、塗布材料を収容する貯蔵所（１０）がある。
【００１４】
付属品（７、８、９）、及び異なる複数ノズルの塗料又は離型剤を塗布する付属品（７）は、それぞれが必要とされる工程に対して、倉庫から自動的に交換される。
【００１５】
更に、個別のガントリー構造（１１、１２）が、各ダイスの半割体（２、３）の上に配置され、各ガントリー構造（１１、１２）に、ダイスの半割体（２、３）の対応する領域内に「クロス」マット（１）を貼り付けることを目的とする２つのヘッド（１３）が組み込まれる。
【００１６】
それぞれの個別のガントリー構造（１１、１２）の複数のヘッド（１３）は、一方がある値よりも小さい幅を有する「クロス」マット（１）に使用でき、他方がそれよりも大きな幅を有する「クロス」マット（１）に使用できるように、同じ構造形成であるが、異なる幅を有する。
【００１７】
図５から図７に示されるように、各ヘッド（１３）は、複数の空気圧シリンダ（１４）を有し、そのロッドの一端が、一連のローラ（１５）が組み込まれたシャフトに連結される。これにより、ローラのアセンブリは、様々な曲線形状に適応することができ、「クロス」マット（１）をダイスの半割体（２、３）の様々な領域に貼り付けるための連続した押さえプレートを形成する。空気圧シリンダ（１４）とそれに結合したローラ（１５）とのアセンブリは、各場合で使用される「クロス」マット（１）の幅に適応するために、幅を調節することを可能にするアセンブリで構成される。
【００１８】
「クロス」マット（１）のリール（１６）を組み込んだ自動ローダ（図示せず）は、ヘッド（１３）に対して装着する構成で提供され、このことが１５秒未満のリール（１６）の交換時間を達成可能にする。ブレードの製造では、各「シェル」を形成するために２００層を超える「クロス」（１）を配することを必要とし、４０〜５０のリールを作動することが必要であり、その過半数が大きく、９００キロの重量になることがあり、ブレードを製造する工程においてリールを約１００回交換することが必要になるので、これは、風力タービンブレードを製造するための工程時間を有利に短縮する。
【００１９】
これにより、風力タービンブレードは、本発明のシステムにより次のように製造される。
【００２０】
離型剤は、ダイスの半割体（２、３）に塗布され、次に、製造されるブレードの外面を形成することを目的とするゲルコートと呼ばれる塗料が、適切な複数ノズル付属品（７）によって塗られる。
【００２１】
上述した離型剤及びゲルコート塗料の塗布のために、装置自体に塗布制御システム（図示せず）を組み込むことが想定される。その制御は、特定の流量及び制御された前進運動の速度が塗布材料の厚さを決定するので、流量及び色パラメータを用いて、材料の塗布が適切であることが設定されたプログラムによって確認されるように、塗布材料の表面の色を制御する機械視覚システムと組み合わせて、対応する複数ノズルの付属品（７）からの流出量を測ることによってなされ得る。この制御は、機械視覚システムと組み合わされた２つのレーザ線を使用することによっても可能であり、このアセンブリが、ダイスの半割体（２、３）の表面の形状を制御し、必要な材料の層の厚さを決定することを可能にする。
【００２２】
ゲルコート塗料を塗布した後に、個別のガントリー構造（１１、１２）のヘッド（１３）は作動を開始し、ダイスの半割体（２、３）上に「クロス」マット（１）を積み重ねる。
【００２３】
ヘッド（１３）は切断システム（１７）を有し、それによりヘッドは、クロスが貼り付けられるダイスの半割体（２、３）の領域に応じて、貼り付けられる「クロス」を、設定された許容範囲内であるようにして切断する。すなわち、貼り付けられる「クロス」（１）は、製造されるブレードの「シェル」部品の形状端部に突出した余剰がないようにして、ヘッド（１３）自体において形を作られる。
【００２４】
ヘッド（１３）自体が、「クロス」（１）が多くの場合で垂直に落下する貼り付け領域に、「クロス」を固定するための接着剤射出ノズル（１８）を更に有する。ノズル（１８）は、「クロス」が多くの場合で落下する上述の領域に「クロス」（１）を固定するための縫製ユニットと交換できる。
【００２５】
制御システム（図示せず）は、ヘッド（１３）についても設けられ、「クロス」マット（１）が、しわ、空洞部分又は類似の欠陥なしに、適切に設置領域内に配置されることを確実にするために、好ましくはラインレーザ及び機械視覚によって制御される。
【００２６】
ダイスの各半割体（２、３）において、対応する「シェル」を形成する「クロス」（１）アセンブリ全体が積み重ねられたら、必要な樹脂が注入されて硬化される。その後に、接着剤の良好な作用を可能にする粗面を定める目的で、ガントリー構造（４）のヘッド（５、６）によって、「シェル」を互いに取り付けるための領域を機械加工する。
【００２７】
そのために、機械加工する領域及び接着剤を塗布する軌道は、ラインレーザ及び機械視覚システムによって設定され、接着剤は、組み込まれた対応する付属品（８）を有するヘッド（５、６）によって塗布される。
【００２８】
接着剤を塗布した後、可動であるダイスの半割体（３）は、固定されたダイスの半割体（２）に対して裏返されて、それらの内部に形成された「シェル」が、接着領域によって互いに取り付けられ、風力タービンブレードのアセンブリとなる。
【００２９】
ブレードがこのように形成されると、ダイスの半割体（２、３）は除去される。全ての寸法及び形状は、ガントリー構造（４）での同じヘッド（５、６）のラインレーザ及び機械視覚システムによって測定され、形成されたブレードの外面が完全に一定であるように、「シェル」の結合の外側部分を平らに加工し、さらに研磨する。そのため、「シェル」間の結合線が、ラインレーザ及び機械視覚システムによって正確に調べられ、改良が必要である結合線及びその表面に位置する領域に基づいて定められた軌道を、平らに加工し、さらに研磨する。ゲルコート塗料又は他の材料を使用する保護層は、結合部を平らに加工し、さらに研磨した後にブレードのアセンブリに塗布され、外部物質が、外面に影響を及ぼすことを防ぐ。
【００３０】
記載を簡単にするため、本願システムの装置が、風力タービンブレード製造用の２つのダイスの半割体（２、３）で説明された。しかし、本願システムは、幾つものブレードを同時に製造することにも適用でき、ガントリー構造（４、１１、１２）をダイスの半割体（２、３）の異なるアセンブリに対して作動させることによって、又はダイスの半割体（２、３）の異なるアセンブリをこのガントリー構造に対して作動させることによって、ガントリー構造（４、１１、１２）を共有できる。
【００３１】
ガントリー構造（４、１１、１２）の代わりにロボットアームを使用して、上記ヘッドを支持しかつ動かして様々な機能を実行しても、本願システムの機能的概念は、実現可能である。
【００３２】
同様に、ガントリー構造（４）は、「クロス」（１）を設置するための作動要素とは別に、「汚れる」工程（塗料塗布、接着剤塗布、機械加工）用の部品を組み込むために提供されたが、単一の共通のガントリー構造内に全ての工程用の部品を配置することは、機能的に可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  クロス、「クロス」マット
２  ダイスの半割体
３  ダイスの半割体
４  共通のガントリー構造
５  ヘッド
６  ヘッド
７  離型剤又は塗料塗布付属品
８  接着剤塗布付属品
９  機械加工付属品
１０  貯蔵所
１１  個別のガントリー構造
１２  個別のガントリー構造
１３  ヘッド
１４  空気圧シリンダ
１５  ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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