(57)【要約】【課題】含浸液が十分に均等に浸透し、付加的な部材を使用する必要のないブレード端部の製造装置および製造方法を提供する。【解決手段】風力発電装置−ロータブレード（１００）用のブレード端部−半完成品（１０１）の製造装置（１）であって、好ましくはベルト状の繊維複合材料を巻き付けるために回転可能な巻付けマンドレル（３ａ）を有し、前記繊維複合材料を、前記巻付けマンドレルの周囲に巻き付ける前に含浸するための、前記巻付けマンドレルに沿って走行可能な含浸装置（５）と、好ましくは前記含浸装置と同期して、前記繊維複合材料を提供するために前記巻付けマンドレルに沿って走行可能なマガジン装置（７）と、を有する。【選択図】図１
2015535324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置−ロータブレード（１００）用のブレード端部−半完成品（１０１）の製造装置（１）であって、
好ましくはベルト状の繊維複合材料を巻き付けるために回転可能な巻付けマンドレル（３ａ）を有し、
前記繊維複合材料を、前記巻付けマンドレルの周囲に巻き付ける前に含浸するための、前記巻付けマンドレルに沿って走行可能な含浸装置（５）と、
好ましくは前記含浸装置と同期して、前記繊維複合材料を提供するために前記巻付けマンドレルに沿って走行可能なマガジン装置（７）と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記マガジン装置は、回転可能に支承された複数のロール保持部（２５）を、繊維複合材料ロールを受け入れるために有する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ロータ保持部は、電動駆動部（２９，３１）を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記巻付けマンドレルは電動駆動部を有し、前記ロール保持部の電動駆動部と前記巻付けマンドレルの電動駆動部とは、好ましくは電子制御ユニットにより、互いに依存して駆動可能である、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記マガジン装置は、複数のロール保持部のレボルバ型構成体を有する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記レボルバ型構成体は、回転可能に支承されており、好ましくは電動的に駆動される、ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
マガジン装置の領域に、好ましくはマガジン装置に、取り付けられて、前記ロール保持部の繰り出し方向に対して非平行に走行可能な裁縫機を有し、該裁縫機は、第１のロール保持部から、好ましくは完全に、繰り出された第１の繊維複合材料ロールの一部分、とりわけ終端部分を、第２のロール保持部から、好ましくは不完全に、繰り出された第２の繊維複合材料ロールの一部分、好ましくは開始部分と接続する、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記含浸装置（５）は、前記マガジン装置（７）から前記巻付けマンドレルに向かって延在する繊維複合材料を何回も反転するために複数の反転ローラ（９）を有し、前記反転ローラは、含浸液槽（１３）の底部（１１）に対して同じまたは異なる間隔で配置されている、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記含浸装置（５）は、複数のテンションローラ（１０）を有し、当該テンションローラは、前記繊維複合材料を緊張するために当該繊維複合材料と接触させることができ、好ましくは隣接する２つの反転ローラの間にそれぞれ少なくとも１つのテンションローラが配置されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記巻付けマンドレルは、前記繊維複合材料が周囲に巻き付けられる半完成品（１０５）を受け入れるように構成されている、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
とりわけ請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置により、風力発電装置−ロータブレード用のブレード端部−半完成品を製造するための方法であって、
・マガジン装置によって繊維複合材料を提供する工程と、
・前記繊維複合材料を前記マガジン装置から含浸装置を通過させて巻付けマンドレルに搬送する工程と、
・前記繊維複合材料を前記巻付けマンドレルの周囲に当該巻付けマンドレルの回転により、好ましくは電動的に駆動して巻き付ける工程と、を有し、
前記含浸装置と前記マガジン装置は、巻き付けの間、前記巻付けマンドレルに沿って、好ましくは互いに同期して走行する、方法。
【請求項１２】
前記繊維複合材料は、回転可能に支承された複数のロール保持部上に準備され、
前記ロール保持部は搬送の際に、前記繊維複合材料が繰り出されるように回転し、好ましくは電動的に駆動される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記巻付けマンドレルと前記ロール保持部はそれぞれ一つの電動駆動部を有し、前記ロール保持部の電動駆動部と前記巻付けマンドレルの電動駆動部とは、好ましくは電子制御ユニットにより、互いに依存して駆動される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第１のロール保持部から、好ましくは完全に、繰り出された第１の繊維複合材料ロールの一部分、とりわけ終端部分を、第２のロール保持部から、好ましくは不完全に、繰り出された第２の繊維複合材料ロールの一部分、好ましくは開始部分と接続する工程を含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記マガジン装置から前記巻付けマンドレルに向かって延在する前記繊維複合材料を何回も反転する工程を含む、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１１から１５のいずれか一項に記載の方法を含む、風力発電装置用のロータブレードの製造方法であって、さらに
・巻き付けられた繊維複合材料を、硬化のために型枠に装填する工程と、
・巻き付けに続いて含浸液を硬化させ、これにより硬化した繊維複合部材を形成する工程と、
・巻付けマンドレルを、前記硬化した繊維複合部材から除去する工程と、
・前記硬化した繊維複合材料を、１つまたは複数のさらなるラミネート層により好ましくは被覆し、これによりブレード端部を形成する工程と、
・前記硬化に続いて、前記ブレード端部を１つまたは複数の取付部材、例えばリアエッジセグメント、ブレード先端部等と、とりわけネジ留めまたは接着により接続し、ロータブレードを形成する工程と、を含む方法。
【請求項１７】
タワーと、
前記タワーに回転可能に支承されたナセルと、
前記ナセルに回転可能に支承されたロータと、
前記ロータに固定された複数のロータブレードとを有し、当該ロータブレードの少なくとも１つは、請求項１６に記載の方法により作成されている、風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましくはベルト状の繊維複合材料を巻き付けるために回転可能な巻付けマンドレルを備える、風力発電装置−ロータブレード用のブレード端部の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基本的にロータブレード技術の分野、およびとりわけ風力発電装置のロータブレード技術の分野では、ロータブレードのハブ側の端部材（複数）に対して特別の安定性の要求が課せられる。なぜならこれらの端部材は、ブレードからハブへの力導入に対して責任を負っており、とりわけ高い静的および動的負荷に曝されるからである。したがって、風力発電装置用のロータブレードのブレード端部を、高い製造精度により、高い品質状態を維持しながら製造できることが非常に重要である。
【０００３】
前記ロータブレード用のブレード端部はしばしば複数の構成部材から作製され、それらのうちの少なくともいくつかは繊維複合材料から製造される。従来技術から、繊維複合材料から成る複数の型枠部材を乾燥型内で継ぎ合わせることが公知である。このようにして継ぎ合わされた「乾燥」繊維複合−型枠部材は、これまで通常は気密に互いに閉鎖され、排気され、続いていわゆる真空注入法（Vakuum-Injektionsverfahren）で、または注入法（Infusions-Verfahren）でも、流体（以降、「含浸液」と称する）が含浸される。流体は、繊維複合材料に浸透した後、硬化され、これにより構造体全体に結合と安定性が付与される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＤＥ１０２０１００２６０１８Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この公知の方法では、一般的には満足のいく結果が得られるが、特定の個別事例において、繊維複合材料から成る型枠部材の種々の構造領域に含浸液が同じ速さで浸透しないということがあり得る。不均一な流頭（Fliessfront）がこのように形成されることにより、極端な場合には、繊維複合材料が全体的に同じように含浸液によって湿潤されないということがあり得る。不十分に湿潤された箇所では、硬化状態において構成部材の強度が弱くなり、このことは故障の危険性を高める。
【０００６】
さらに従来技術では、個々の型枠部材をこのように結合して作製するために、これまでは、排気および含浸液の導入を初めて可能にする付加的な材料、例えば真空フィルムまたは流体パイプを共に挿入ないし調達しなければならず、このことは製造経済性の観点から欠点と見做される。
【０００７】
ブレード端部の基本構造を形成するためには、特許文献１から風力発電装置のロータブレードのための巻付け技術が公知である。しかし従来技術で見出された欠点は、ここでも相変わらずである。
【０００８】
前記の形態の背景に対して本発明の基礎とする課題は、冒頭に述べた形式によるブレード端部の製造装置を、従来技術で見出された欠点が可及的に広範に除去されるように改善することである。
【０００９】
さらに本発明の特に基礎とする課題は、強度の変動の小さいブレード端部を作製することのできる装置を提供することである。さらに本発明の特別の基礎とする課題は、冒頭に述べた形式の装置において向上した製造経済性を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、その基礎とする課題を冒頭に述べた形式の装置において、当該装置が、繊維複合材料を、巻付けマンドレルの周囲に巻き付ける前に含浸するための、前記巻付けマンドレルに沿って走行可能な含浸装置を有し、好ましくは前記含浸装置と同期して、前記繊維複合材料を提供するために前記巻付けマンドレルに沿って走行可能なマガジン装置を有する、ことにより解決する。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、繊維複合材料の濡れ性の改善は全体的に含浸過程によって達成できるという知識を基礎とする。この含浸過程は、ブレード端部のための繊維複合材料の他に、さらなる構造エレメント、例えば真空フィルムまたは流体パイプを組み込むことを不要にする。
【００１２】
本発明はさらに、含浸装置と、繊維複合材料を提供するマガジン装置とが、好ましくは同期して、回転可能な巻付けマンドレルに沿って走行し、これにより連続的なプロセスで繊維複合材料を巻付けマンドレルに巻き付けることができ、同時に、巻付け過程自体の直前に含浸装置内で含浸液が施与されることを利用する。含浸に続いて時間的に接近して巻き付けることにより、含浸液が繊維複合材料構造内で非常に有利には均等に分散されることが達成される。含浸液としては本発明によれば、例えば（合成）樹脂が考えられる。繊維複合材料としては本発明によれば、例えばＣＦＫ（炭素繊維複合材料）またはＧＦＫ（ガラス繊維複合材料）が考えられる。
【００１３】
巻付けマンドレルが定置されて回転することができ、この巻付けマンドレルと比較して、含浸装置とマガジン装置の格段に構造の小さいユニットが巻付けマンドレルに沿って走行することにより、とりわけ装置的に最適化された構造が提供される。
【００１４】
本発明は、マガジン装置が、回転可能に支承された複数のロール保持部を、繊維複合材料ロールを受け入れるために有することによってさらに発展される。この繊維複合材料ロールのうち、好ましくはそれぞれ１つの一次ロールが繊維複合材料を繰り出すために作動する。ここで繊維複合材料はこの装置の含浸装置を介して巻付けマンドレルへ搬送され、巻付けマンドレルの回転によってこれに巻き付けられる。ロール交換が必要な場合、先行のロールが完全に繰り出される前に、前もって待機状態に置かれた好ましくは１つの（二次）ロールが作動される。これにより可及的に小さな遅延時間により繊維複合材料を次のロールから搬送路へ供給し、繰り出すことができる。
【００１５】
いずれにしろ作動していない残りのロールは、繊維複合材料の貯蔵に用いられ、ロール交換のための可及的な僅かな交換時間により巻付け過程が損なわれないことを保証する。前記形式のマガジン装置を提供することにより、新規の未使用の繊維複合材料ロールを、前もって繰り出された繊維複合材料ロールの箇所に装着することができ、当該装置および巻付け過程を中断することはない。
【００１６】
本発明の好ましい一実施形態では、ロール保持部（複数）は（１つの）電動駆動部を有する。さらに好ましくは、巻付けマンドレルも電動駆動部を有する。
【００１７】
特に好ましくは、ロール保持部の電動駆動部と巻付けマンドレルの電動駆動部は、好ましくは電子制御ユニットにより、互いに依存して駆動可能である。好ましくはロール保持部の駆動力および繰り出し速度は、ロール直径が減少して行くにもかかわらず、繰り出される繊維複合材料の一定のベルト速度を保証するように制御される。同じことが好ましくは巻付けマンドレルに対しても当てはまる。巻付けマンドレルは、連続的に巻き付けられる繊維複合材料層の直径（外径）が増大して行くにもかかわらず、巻き取られる、ないし巻き付けられる繊維複合材料の一定の経路速度を維持する。
【００１８】
好ましくは電子制御ユニットまたは付加的な電子制御ユニットは、巻付けマンドレルに沿った含浸装置およびマガジン装置の走行運動の駆動を、前もって定めた設定に対応して制御するように構成されている。
【００１９】
好ましくは本発明の装置には測定手段が設けられており、この測定手段は、マガジン装置において繰り出される帯状路速度（Bahngeschwindigkeit）を検出するように、および／または巻付けマンドレルにおいて巻き付けられる繊維複合材料の帯状路速度を検出するように構成されている。測定手段は例えば光学的測定手段とすることができ、それぞれのロールにおける（材料の）厚さの増大ないし減少を測定する。電動駆動部により読み取り可能な回転速度と関連して、経路速度も検出可能である。
【００２０】
本発明のさらなる好ましい一実施形態では、マガジン装置は、複数のロール保持部のレボルバ型構成体を有する。マガジン装置がレボルバとして構成されていることにより、ロール保持部にある個々のロールをマガジンの回転によって、繰り出しのためのそれぞれの作動位置にもたらすことができる。好ましくは、ロール交換が準備される場合、２つの隣接するロールが作動される。ここで好ましくは、次に作動開始されるロール保持部から、ある程度の量の繊維複合材料を前もって供給される。これによりこの繊維複合材料は、可及的に時間遅延無しで、場合によりマガジン装置の先行のロールの終端部分とオーバラップして含浸装置の方向に搬送することができる。
【００２１】
好ましくはレボルバ型構成体は、回転可能に支承されており、とりわけ電動的に駆動される。例えば複数のロール保持部を星形に、順次走行するアームまたは支持リングに配置することができる。
【００２２】
レボルバ型構成体が回転可能であることは、特に僅かな労力により、作動したロールに対向する側でロール交換を行うことができることを保証する。
【００２３】
本発明の特に好ましい一実施形態では、当該装置は、マガジン装置の領域に、好ましくはマガジン装置に取り付けられ、ロール保持部の繰り出し方向に対して非平行に走行可能な裁縫機（縫い付け機、Naehmaschine）を有する。この裁縫機は、第１のロール保持部から、好ましくは完全に繰り出された第１の繊維複合材料ロールにある一部分、好ましくは終端部分を、第２のロール保持部から、好ましくは完全に繰り出されていない第２の繊維複合材料ロールの一部分、好ましくは開始部分と接続する。この実施形態によれば、運転時に裁縫機によって、消費されたロールのロール端部が、消費されていないロールの開始部と縫合される。これにより新たなロールが、古いロールの端部により、巻付けマンドレルの巻付け過程を通して含浸装置の方向に搬送路へと引っ張られる。さらに裁縫機を使用することにより、中断無しでロール交換を実施することができる。このことは製造経済性に特に有利に作用する。裁縫機として、バッグ裁縫機（Sacknaehmaschine）とも称される例えば産業用裁縫機を使用することができる。縫合ステッチの十分に大きな間隔は、含浸液による浸透（含浸）が許容できないほどの影響を受けることはないことを保証する。
【００２４】
さらなる好ましい実施形態では、裁縫機の代わりにまたはそれに加えて、鋲打ち機および／または接着装置が、繊維複合材料の部分（複数）を互いに接合（継ぎ合わせ）するために設けられる。
【００２５】
さらに好ましくは、好ましい一実施形態において本発明の装置では、含浸装置は複数の反転ローラを有し、これらの反転ローラは、マガジン装置から巻付けマンドレルに向かって延在する繊維複合材料を何回も反転する。好ましくは反転ローラは、含浸液槽の底部に対して同じまたは異なる間隔で配置されている。これにより、含浸装置を通って搬送される繊維複合材料が何回も異なる方向に湾曲される。これによりそれぞれ、繊維複合材料経路の中央の繊維から離れて交互に延伸および圧縮することにより、繊維複合材料内で含浸液がさらに均等に分散することが達成される。好ましくは運転時に含浸液槽には、繊維複合材料が何回も含浸液槽に浸漬されるように流体が満たされる。
【００２６】
本発明のさらなる好ましい一実施形態では、含浸装置は複数のテンションローラを有し、これらのテンションローラは、繊維複合材料を緊張させるために当該繊維複合材料と接触することができる。ここで好ましくは２つの隣接する反転ローラの間にそれぞれ少なくとも１つのテンションローラが配置されている。テンションローラは好ましくは、含浸装置内での繊維複合材料の弛みまたは空転を阻止するように構成されており、これにより、含浸装置を通る繊維複合材料の可及的に均等な通過時間が保証される。これにより、塗布の均一性と浸透の程度における変動レベルが改善される。
【００２７】
好ましくは１つ、複数または全てのテンションローラは、ローラ張力を検出するための測定手段を有する。測定手段は、繊維複合材料の帯状運動に対して直角方向の押圧力を検出する、例えば力測定装置とすることができる。これらの測定手段は、好ましくは当該装置の電子制御部と、または別個の電子制御部と、場合により信号出力端と共同作用する。
【００２８】
好ましくは含浸装置はヒータを有し、このヒータは、含浸液の温度を所定の値範囲内に維持するように構成されている。含浸液の温度は、とりわけ樹脂または合成樹脂が選択された場合、流体の粘度に影響する。したがって好ましくはヒータによって、前記粘度が流体の信頼性のある可及的に完全な浸透を可能にし、しかし同時に流体が繊維複合材料を単に通過して流れるだけであって、十分な程度にこの繊維複合材料によって蓄積されない程には薄くならない温度範囲に維持される。
【００２９】
本発明による装置の巻付けマンドレルは、好ましくは半完成品を受け入れるように構成されている。これら半完成品の周囲には繊維複合材料が巻き付けられ、半完成品は好ましくはスパーキャップ（Holmgurte）である。スパーキャップとは、巻付けマンドレルの壁に内側で当接し、巻付けマンドレルを支持ないし補強する挿入部材であると理解される。とりわけ多分割式の巻付けマンドレルを使用することが有利であることも判明した。なぜなら、多分割式の巻付けマンドレルを両側から巻付けマンドレルの周囲に、緩和された物流管理コストをもって配置することができるからである。
【００３０】
さらに本発明は、とりわけ前記好ましい実施例の一つによる装置によって風力発電装置−ロータブレード用のブレード端部を製造する方法に関するものである。本発明の方法は、冒頭に本発明の装置に関連して示した課題を、マガジン装置上に繊維複合材料を準備する工程と、前記繊維複合材料を前記マガジン装置から含浸装置を通過させて巻付けマンドレルに搬送する工程と、前記繊維複合材料を前記巻付けマンドレルの周囲に当該巻付けマンドレルの回転により、好ましくは電動的に駆動して巻き付ける工程と、を有し、前記含浸装置と前記マガジン装置は、巻き付けの間、前記巻付けマンドレルに沿って、好ましくは互いに同期して走行する、ことにより解決する。
【００３１】
本発明の方法は、本発明の装置と同じ知識および利点を利用する。したがってこれらに関しては前記の実施形態も参照される。本発明の装置の稼働時ないし本発明の方法の実施時に、マガジン装置と含浸装置が巻付けマンドレルに沿って（entlang）、好ましくは同期して走行することにより、とりわけ基礎とする課題の経済的な解決策が達成されることも示された。例えば含浸装置がマガジン装置と共に巻付けマンドレルに沿って走行できることにより、巻付けマンドレルを備える含浸装置が静止したままであり、かつマガジン装置だけが走行する場合よりも、非常に小型の含浸装置を使用することができる。これにより、含浸装置における充填レベルを適切な程度の維持するために、含浸液の容量を小さくすることができる。その結果、含浸液を加熱するためのエネルギーおよびコスト支出が、含浸装置が定置の場合よりも格段に小さくなる。加えて、繊維複合材料がマガジン装置と同期して共に運動する場合、繊維複合材料は、繰り出し方向でだけ含浸装置を通過して運動される。これにより含浸液が繊維複合材料を「側方に流れ（seitliche Anstroemung）」てしまうことが回避される。これにより繊維複合材料経路の両側で、すなわち繰り出し方向を基準にして左右の側でさらに均一な浸透が実現される。
【００３２】
本発明の方法は好ましくは、繊維複合材料が、回転可能に支承された複数のロール保持部上に準備され、前記ロール保持部が搬送時に、繊維複合材料が繰り出されるように回転し、好ましくは電動的に駆動されることによってさらに展開される。
【００３３】
好ましくは巻付けマンドレルとロール保持部はそれぞれ電動駆動部を有し、ロール保持部の電動駆動部と巻付けマンドレルの電動駆動部とは、本方法の実施の際に好ましくは電子制御ユニットにより互いに依存して駆動される。好ましくは駆動は、巻付けマンドレルにより繊維複合材料に及ぼされる引張力が過度に大きくなく、さらに繰り出し速度および巻き付け速度、すなわち繊維複合材料の帯状路速度が搬送経路の両端部で可及的に互いに小さく偏差するように行われる。繰り出されるないし巻き付けられる繊維複合材料の経路速度は、好ましくは対応の測定手段によって検出される。
【００３４】
さらに好ましくは本発明の方法は、第１のロール保持部から、好ましくは完全に繰り出された第１の繊維複合材料ロールの一部分、とりわけ終端部分を、第２のロール保持部から、好ましくは完全に繰り出されていない第２の繊維複合材料ロールの一部分、好ましくは開始部分と接続（継ぎ合わせ）する工程を含む。好ましくは接続は、ロール保持部の繰り出し方向に対して非平行の裁縫機の走行と、前記２つの部分の互いの縫合によって行われる。
【００３５】
さらに好ましくは本発明の方法は、マガジン装置から巻付けマンドレルに向かって延在する繊維複合材料を何回も反転する工程を含む。反転は、好ましくは含浸装置の含浸液槽の底部に対して同じまたは異なる間隔の複数の反転ローラによって行われる。
【００３６】
繊維複合材料の緊張は、隣接する２つの反転ローラの間で、好ましくは繊維複合材料を複数のテンションローラと接触させることによって行われる。
【００３７】
本発明はさらに、前記好ましい実施例の一つによる方法を含む、風力発電装置用のロータブレードの製造方法に関するものである。この方法はさらに、
・巻き付けられた繊維複合材料を、硬化のために型枠に装填する工程と、
・巻き付けに続いて含浸液を硬化させ、これにより硬化した繊維複合部材を形成する工程と、
・巻付けマンドレルを、前記硬化した繊維複合部材から除去する工程と、
・前記硬化した繊維複合部材を、１つまたは複数のさらなるラミネート層により好ましくは被覆し、これによりブレード端部を形成する工程と、
・前記硬化に続いて、前記ブレード端部を１つまたは複数の取付部材、例えばリアエッジセグメント、ブレード先端部等と、とりわけネジ留めまたは接着により接続し、ロータブレードを形成する工程と、を有する。
【００３８】
前記巻付けマンドレルの除去は、好ましくは含浸液の硬化後に行われる。さらに好ましくは、硬化した繊維複合部材（コイル体とも称される）は、巻付けマンドレルの除去後、半完成品としてロータブレード型枠に装填される。このロータブレード型枠内にはさらなるロータブレード部材が追加される。
【００３９】
本発明はさらに、タワーと、このタワーに回転可能に支承されたナセルと、このナセルに回転可能に支承されたロータと、このロータに固定された複数のロータブレードとを備える風力発電装置に関するものであり、前記ロータブレードの少なくとも１つ、好ましくは複数または全てが、風力発電装置用のロータブレードの前記製造方法にしたがって作製されている。
【００４０】
本発明を以下、添付図面を参照し、一実施例に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】好ましい実施例による一装置の概略的断面である。
【図２】図１による本発明の装置により作成された一ブレード端部の概略的断面図である。
【図３】好ましい実施例による一ブレード端部を備える一ロータブレードの概略的断面図である。
【図４】図１の装置の一部分の斜視図である。
【図５】別の方向からの図４の一部分の斜視図である。
【図６】本発明によるロータブレードを備える風力発電装置を示す図である。
【実施例】
【００４２】
図１には、本発明の好ましい実施例によるブレード端部の製造方法が概略的に示されている。装置１は、回転駆動することのできる巻付けマンドレル３ａを有する。巻付けマンドレル３ａには巻付けケーシング３ｂが固定されており、この巻付けケーシングの周囲に繊維複合材料１０３が複数の帯状に巻き付けられる。巻付けマンドレル３ａは定置して配置されている。
【００４３】
装置１はさらに含浸装置５を有する。含浸装置５は、底部１１を備える含浸液槽１３を有する。複数の反転ローラ９ａ，ｂ，ｃが、底部に対して間隔をおいて含浸装置５内に配置されている。反転ローラ９ａ〜ｃの底部１１に対する間隔は、図１に概略的に図示するように同じに選択することができる。あるいはこれらの間隔は、繊維複合材料１０３のどのような掛け回し角（Umschlingungswinkel）が反転ローラ９ａ，ｂ，ｃの周囲で望まれるかに応じて、異なっても良い。さらに含浸装置５は複数のテンションローラ１０ａ，ｂ，ｃを有する。これらのテンションローラは、繊維複合材料１０３の搬送方向に対して非平行な方向にこの繊維複合材料に対して接触することにより作用する。これにより張力が反転ローラの方向に高められ、または減少される。これによって掛け回し角にも影響を与えることができる。図１の図示の実施例では、テンションローラ１０ａ，ｂが繊維複合材料１０３の緊張に反転ローラ９ａの方向において作用し、一方、テンションローラ１０ｃ，ｄは繊維複合材料１０３の緊張に反転ローラ９ｃの方向において作用する。テンションローラ１０ｂ，ｃが繊維複合材料１０３を反転ローラ９ｂの方向に緊張するという代わりの構成も設けることができる。
【００４４】
含浸装置５は、所定のレベルまで含浸液３００により満たされている。含浸液３００のレベルは、好ましくは、繊維複合材料１０３が含浸装置５を通って通過搬送される際に、含浸液３００に何回も浸漬されるように選択されている。このことは有利には、繊維複合材料１０３が反転ローラ９ｂにより流体から持ち上げられ、反転ローラ９ａ，ｃにより流体に浸漬されることによって保証される。
【００４５】
含浸装置５はさらに、制御部１５によって（図示しない）加熱手段と関連して加熱可能であり、含浸装置５内に調達された含浸液３００は所定の温度範囲内に維持される。
【００４６】
含浸装置５は、矢印Ａ（図４，５）の方向に、すなわち図１では表示面に入り込み、またはこれから出るように、好ましくはレール上で走行可能である。
【００４７】
図１の装置１はさらにマガジン装置７を有する。マガジン装置７は、図１に概略的に単独のロールとして図示されている。マガジン装置７の詳細で好ましい実施形態に関して、図４と５を参照されたい。マガジン装置７は、繊維複合材料３を提供する。繊維複合材料は、マガジン装置７から矢印Ｂの方向に繰り出される。マガジン装置７は、好ましくは含浸装置５と同期して、矢印Ａの方向に、好ましくはレール上で走行可能である。
【００４８】
装置１の運転中にマガジン装置７から繊維複合材料が矢印Ｂの方向に繰り出され、含浸装置５に供給される。含浸装置５内では、テンションローラ１０ａ〜ｄにより緊張されて、繊維複合材料１０３は反転ローラ９ａ〜ｃに掛け回されて搬送される。ここで繊維複合材料１０３は何回も、すなわち反転ローラ９ａ，ｃと含浸液槽１３の底部１１との間でそれぞれ含浸液３００に浸漬される。
【００４９】
含浸装置５を通過した後、繊維複合材料１０３は、巻付けマンドレル３ａの回転軸を中心に回転する巻付けケーシング３ｂに巻き付けられる。これにより巻付けケーシング３ｂの上にはブレード端部１０１の構造体が形成される。
【００５０】
差し当たりまだ液状である含浸液３００は、巻付けケーシング３ｂを周囲への巻き付け過程の終了後に硬化される。巻付けケーシング３ｂの除去後に完成したブレード端部１０１が存在する。
【００５１】
図２にはブレード端部１０１の構造と巻き付け過程が概略的に断面図で示されている。図２の巻付けケーシング３ｂは、繊維複合材料１０３を受け入れるように構成されており、付加的に図２によればスパーキャップ１０５の形の半完成品を受け入れるように構成されている。スパーキャップ（複数）１０５には巻付けケーシング３ｂと共に繊維複合材料１０３が巻回される。スパーキャップ１０５は、好ましくは含浸液によりあらかじめ含浸されている。
【００５２】
巻付けケーシング３ｂは、図２ではワンピースに構成されているが、その代わり多分割式に構成することもでき、このことは巻付けマンドレル３ａ（図１）での取り付けを容易にする。図１の装置１の運転時に、好ましくは先ず所要の数（１つまたは複数）の半完成品、例えばスパーキャップ１０５が巻付けケーシング３ｂに取り付けられる。続いて装置１の運転によって繊維複合材料１０３が巻付けケーシング３ｂに巻き付けられる。これにより、含浸装置５とマガジン装置７の前進運動（速度）が、巻付けマンドレル３ａと巻付けケーシング３ｂに対して、巻付けケーシング３ｂ上に所望の構造が形成されるまで変化することにより、所望の数の帯状層が施与される。
【００５３】
この過程に続いて、並びに硬化およびブレード端部１０１のその他の完成に続いて、ブレード端部はさらなるコンポーネントと共に一つのロータブレードに組み合わされる。これは図３に概略的に示されている。図３によるロータブレード１００は、ハブ側にブレード端部１０１を有する。
【００５４】
硬化の後、繊維複合部材としてのブレード端部は、すでに実質的にロータブレードの外輪郭を有する。付加的な繊維複合材料層を、形状を完成させるために、例えばリアエッジセグメントを形成するために、施与することができる。
【００５５】
ブレード端部１０１は、好ましくは接着により接続部１１３においてリアエッジセグメント１０７と接続することができる。さらにブレード端部１０１は、ハブとは反対の（離隔）側でブレード先端部１０９と、好ましくはネジ留めによって接続される。これは参照符号１１１により示されている。
【００５６】
図１に単独のロールとして図示されたマガジン装置７が、図４と５に詳細に図示されている。マガジン装置７はフレーム１７を有する。フレームは、複数のローラ１９によって（矢印Ａの方向に）、好ましくはレール上で走行可能である。ローラ１９は、少なくとも部分的に電動駆動される。フレーム１７には両側でホイール２１が回転可能に支承されて取り付けられている。ホイール（複数）２１は、共通の軸によって結合されている。ホイール２１はさらに、電動駆動部２３によって運動することができる。
【００５７】
レボルバ型構成体においてホイール２１には複数のロール保持部２５ａ〜ｊが回転可能に支承されている。ロール保持部２５ａ〜ｊは、それぞれ一つの結合器２６（１つにだけ参照符号が付してある）を有する。結合器２６は、電動駆動部２９ｂ，３１ａ，ｂと連結可能であり、電動駆動部はそれぞれフレーム１７に配置されている。各ロール保持部２５は、繊維複合材料ロールを支持するように構成されている。ここでロール保持部は、繊維複合材料ロールの立体的寸法（Dimensionierung）に応じて、それぞれ個別に１つのロールを支持するか、またはそれぞれ対ごとに支持する。そして、それぞれ他方のホイール２１の側に対向して配された対は、対応の繊維複合材料ロールの終端部分をそれぞれ受け入れる。ロール保持部２５ｅ〜ｊは、図４と５に図示した配向では電動駆動部２９，３１と（この図示状態では）ちょうど連結していない。これらのロール保持部は、電動駆動部２９，３１が繊維複合材料をロール保持部２５ａ〜ｊから繰り出すために運転中であっても、繊維複合材料ロールの交換を可能にする。
【００５８】
運転時にロールが繰り出される時、空のロールを駆動モータから切り離し（Abkoppeln）、マガジン装置を回転し、次のロールを接続する（Einkoppeln）ことにより、擬似連続的な運転を保証することができる。
【００５９】
図６は、タワー１０２とナセル１０４を備える風力発電装置２００を示す。ナセル１０４には、好ましい実施例によれば３つのロータブレード１００とスピナ１１０を備えるロータ１０６が配置されている。ロータ１０６は、運転中に風によって回転運動され、これによりナセル１０４内の発電機を駆動する。
【符号の説明】
【００６０】
１  製造装置
３ａ  巻付けマンドレル
３ｂ  巻付けケーシング
５  含浸装置
７  マガジン装置
９ａ〜ｃ  反転ローラ
１０ａ〜ｄ  テンションローラ
１１  底部
１３  含浸液槽
１５  制御部
１７  フレーム
１９  ローラ
２１  ホイール
２３  電動駆動部
２５ａ〜ｊ  ロール保持部
２６  結合器
２９ｂ，３１ａ，ｂ  電動駆動部
１００  ロータブレード
１０１  ブレード端部
１０２  タワー
１０３  繊維複合材料
１０４  ナセル
１０５  スパーキャップ
１０７  リアエッジセグメント
１０９  ブレード先端部
１１０  スピナ
１１１  ネジ留め
１１３  接続部
２００  風力発電装置
３００  含浸液
【図１】
2015535324.tif 000003
【図２】
2015535324.tif 000004
【図３】
2015535324.tif 000005
【図４】
2015535324.tif 000006
【図５】
2015535324.tif 000007
【図６】
2015535324.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月30日(2015.6.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電装置−ロータブレード（１００）用のブレード端部−半完成品（１０１）の製造装置（１）であって、
繊維複合材料を巻き付けるために回転可能な巻付けマンドレル（３ａ）を有し、
前記繊維複合材料を、前記巻付けマンドレルの周囲に巻き付ける前に含浸するための、前記巻付けマンドレルに沿って走行可能な含浸装置（５）と、
前記繊維複合材料を提供するために前記巻付けマンドレルに沿って走行可能なマガジン装置（７）と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記マガジン装置は、回転可能に支承された複数のロール保持部（２５）を、繊維複合材料ロールを受け入れるために有する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ロータ保持部は、電動駆動部（２９，３１）を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記巻付けマンドレルは電動駆動部を有し、前記ロール保持部の電動駆動部と前記巻付けマンドレルの電動駆動部とは、互いに依存して駆動可能である、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記マガジン装置は、複数のロール保持部のレボルバ型構成体を有する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記レボルバ型構成体は、回転可能に支承されている、ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
マガジン装置の領域に取り付けられて、前記ロール保持部の繰り出し方向に対して非平行に走行可能な裁縫機を有し、該裁縫機は、第１のロール保持部から繰り出された第１の繊維複合材料ロールの一部分を、第２のロール保持部から繰り出された第２の繊維複合材料ロールの一部分と接続する、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記含浸装置（５）は、前記マガジン装置（７）から前記巻付けマンドレルに向かって延在する繊維複合材料を何回も反転するために複数の反転ローラ（９）を有し、前記反転ローラは、含浸液槽（１３）の底部（１１）に対して同じまたは異なる間隔で配置されている、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記含浸装置（５）は、複数のテンションローラ（１０）を有し、当該テンションローラは、前記繊維複合材料を緊張するために当該繊維複合材料と接触させることができる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記巻付けマンドレルは、前記繊維複合材料が周囲に巻き付けられる半完成品（１０５）を受け入れるように構成されている、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
風力発電装置−ロータブレード用のブレード端部−半完成品を製造するための方法であって、
・マガジン装置によって繊維複合材料を提供する工程と、
・前記繊維複合材料を前記マガジン装置から含浸装置を通過させて巻付けマンドレルに搬送する工程と、
・前記繊維複合材料を前記巻付けマンドレルの周囲に当該巻付けマンドレルの回転により巻き付ける工程と、を有し、
前記含浸装置と前記マガジン装置は、巻き付けの間、前記巻付けマンドレルに沿って走行する、方法。
【請求項１２】
前記繊維複合材料は、回転可能に支承された複数のロール保持部上に準備され、
前記ロール保持部は搬送の際に、前記繊維複合材料が繰り出されるように回転する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記巻付けマンドレルと前記ロール保持部はそれぞれ一つの電動駆動部を有し、前記ロール保持部の電動駆動部と前記巻付けマンドレルの電動駆動部とは、互いに依存して駆動される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第１のロール保持部から繰り出された第１の繊維複合材料ロールの一部分を、第２のロール保持部から繰り出された第２の繊維複合材料ロールの一部分と接続する工程を含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記マガジン装置から前記巻付けマンドレルに向かって延在する前記繊維複合材料を何回も反転する工程を含む、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１１から１５のいずれか一項に記載の方法を含む、風力発電装置用のロータブレードの製造方法であって、さらに
・巻き付けられた繊維複合材料を、硬化のために型枠に装填する工程と、
・巻き付けに続いて含浸液を硬化させ、これにより硬化した繊維複合部材を形成する工程と、
・巻付けマンドレルを、前記硬化した繊維複合部材から除去する工程と、
・前記硬化した繊維複合材料を、１つまたは複数のさらなるラミネート層により被覆し、これによりブレード端部を形成する工程と、
・前記硬化に続いて、前記ブレード端部を１つまたは複数の取付部材と接続し、ロータブレードを形成する工程と、を含む方法。
【請求項１７】
タワーと、
前記タワーに回転可能に支承されたナセルと、
前記ナセルに回転可能に支承されたロータと、
前記ロータに固定された複数のロータブレードとを有し、当該ロータブレードの少なくとも１つは、請求項１６に記載の方法により作成されている、風力発電装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、繊維複合材料の濡れ性の改善は全体的に含浸過程によって達成できるという知識を基礎とする。この含浸過程は、ブレード端部のための繊維複合材料の他に、さらなる構造エレメント、例えば真空フィルムまたは流体パイプを組み込むことを不要にする。
本発明によれば以下の形態が可能である。
（形態１）風力発電装置−ロータブレード用のブレード端部−半完成品の製造装置であって、好ましくはベルト状の繊維複合材料を巻き付けるために回転可能な巻付けマンドレルを有し、前記繊維複合材料を、前記巻付けマンドレルの周囲に巻き付ける前に含浸するための、前記巻付けマンドレルに沿って走行可能な含浸装置と、好ましくは前記含浸装置と同期して、前記繊維複合材料を提供するために前記巻付けマンドレルに沿って走行可能なマガジン装置と、を有することを特徴とする装置が提供される。
（形態２）前記マガジン装置は、回転可能に支承された複数のロール保持部を、繊維複合材料ロールを受け入れるために有することが好ましい。
（形態３）前記ロータ保持部は、電動駆動部を有することが好ましい。
（形態４）前記巻付けマンドレルは電動駆動部を有し、前記ロール保持部の電動駆動部と前記巻付けマンドレルの電動駆動部とは、好ましくは電子制御ユニットにより、互いに依存して駆動可能であることが好ましい。
（形態５）前記マガジン装置は、複数のロール保持部のレボルバ型構成体を有することが好ましい。
（形態６）前記レボルバ型構成体は、回転可能に支承されており、好ましくは電動的に駆動されることが好ましい。
（形態７）マガジン装置の領域に、好ましくはマガジン装置に、取り付けられて、前記ロール保持部の繰り出し方向に対して非平行に走行可能な裁縫機を有し、該裁縫機は、第１のロール保持部から、好ましくは完全に、繰り出された第１の繊維複合材料ロールの一部分、とりわけ終端部分を、第２のロール保持部から、好ましくは不完全に、繰り出された第２の繊維複合材料ロールの一部分、好ましくは開始部分と接続することが好ましい。
（形態８）前記含浸装置は、前記マガジン装置から前記巻付けマンドレルに向かって延在する繊維複合材料を何回も反転するために複数の反転ローラを有し、前記反転ローラは、含浸液槽の底部に対して同じまたは異なる間隔で配置されていることが好ましい。
（形態９）前記含浸装置は、複数のテンションローラを有し、当該テンションローラは、前記繊維複合材料を緊張するために当該繊維複合材料と接触させることができ、好ましくは隣接する２つの反転ローラの間にそれぞれ少なくとも１つのテンションローラが配置されていることが好ましい。
（形態１０）前記巻付けマンドレルは、前記繊維複合材料が周囲に巻き付けられる半完成品を受け入れるように構成されていることが好ましい。
（形態１１）とりわけ形態１から１０のいずれか一に記載の装置により、風力発電装置−ロータブレード用のブレード端部−半完成品を製造するための方法であって、マガジン装置によって繊維複合材料を提供する工程と、前記繊維複合材料を前記マガジン装置から含浸装置を通過させて巻付けマンドレルに搬送する工程と、前記繊維複合材料を前記巻付けマンドレルの周囲に当該巻付けマンドレルの回転により、好ましくは電動的に駆動して巻き付ける工程と、を有し、前記含浸装置と前記マガジン装置は、巻き付けの間、前記巻付けマンドレルに沿って、好ましくは互いに同期して走行する、方法が提供される。
（形態１２）前記繊維複合材料は、回転可能に支承された複数のロール保持部上に準備され、前記ロール保持部は搬送の際に、前記繊維複合材料が繰り出されるように回転し、好ましくは電動的に駆動されることが好ましい。
（形態１３）前記巻付けマンドレルと前記ロール保持部はそれぞれ一つの電動駆動部を有し、前記ロール保持部の電動駆動部と前記巻付けマンドレルの電動駆動部とは、好ましくは電子制御ユニットにより、互いに依存して駆動されることが好ましい。
（形態１４）第１のロール保持部から、好ましくは完全に、繰り出された第１の繊維複合材料ロールの一部分、とりわけ終端部分を、第２のロール保持部から、好ましくは不完全に、繰り出された第２の繊維複合材料ロールの一部分、好ましくは開始部分と接続する工程を含むことが好ましい。
（形態１５）前記マガジン装置から前記巻付けマンドレルに向かって延在する前記繊維複合材料を何回も反転する工程を含むことが好ましい。
（形態１６）形態１１から１５のいずれか一に記載の方法を含む、風力発電装置用のロータブレードの製造方法であって、さらに巻き付けられた繊維複合材料を、硬化のために型枠に装填する工程と、巻き付けに続いて含浸液を硬化させ、これにより硬化した繊維複合部材を形成する工程と、巻付けマンドレルを、前記硬化した繊維複合部材から除去する工程と、前記硬化した繊維複合材料を、１つまたは複数のさらなるラミネート層により好ましくは被覆し、これによりブレード端部を形成する工程と、前記硬化に続いて、前記ブレード端部を１つまたは複数の取付部材、例えばリアエッジセグメント、ブレード先端部等と、とりわけネジ留めまたは接着により接続し、ロータブレードを形成する工程と、を含む方法が提供される。
（形態１７）タワーと、前記タワーに回転可能に支承されたナセルと、前記ナセルに回転可能に支承されたロータと、前記ロータに固定された複数のロータブレードとを有し、当該ロータブレードの少なくとも１つは、形態１６に記載の方法により作成されている、風力発電装置が提供される。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照番号はもっぱら理解を助けるためであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2015535324.tif 000009
【国際調査報告】
2015535324.tif 000010
2015535324.tif 000011
2015535324.tif 000012
2015535324.tif 000013
2015535324.tif 000014
2015535324.tif 000015
2015535324.tif 000016
2015535324.tif 000017