專利名稱：用于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片制造的快速裝料應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所描述的裝置涉及用于對風(fēng)力渦輪機(jī)葉片模具裝料的自動化方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
對風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的商業(yè)需求隨著發(fā)電成本持續(xù)上漲而不斷增加。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片尺寸在長度上從二十到六十米，并大體上由玻璃或碳纖維增強(qiáng)樹脂形成。葉片是中空的， 并形成兩個半部，逆風(fēng)半部和沿著縱向軸線將葉片裂開的順風(fēng)半部。一旦葉片半部已被形成在模具上且固化，則兩個半部利用粘合劑被固定到一起以形成最終葉片。葉片制造以及對模具裝料的方法很大程度上是一種人工進(jìn)行的過程。兩個葉片半部形成于并排模具中，因而最后形成的半部能夠通過所需的最小運(yùn)動量配合到一起。凝膠涂層首先噴涂到模具半部中。諸如玻璃、碳纖維或芳香尼龍纖維的增強(qiáng)纖維然后被放置到模具半部中。纖維可被織成布狀纖維，在此情況下，纖維在模具半部中必須被正確定位。因?yàn)樽罱K葉片的橫截面不是圓柱體，并且葉片的周界從根端變化至梢端，布增強(qiáng)材料在被放置到模具之前必須被切削成正確形狀。典型的葉片為四十米長，因此，將增強(qiáng)布定位在模具中可能是一個麻煩費(fèi)時的過程。如果布沿著葉片的長度放置，則需要四十米長的布，并且將布切削成適于將該布裝配到模具的邊緣的適當(dāng)錐形是困難工作。如果布橫跨葉片的寬度放置，則必須注意相鄰布塊的邊緣在哪里會聚，從而最后形成的層狀結(jié)構(gòu)在增強(qiáng)布中不會有間隙，或者不會有將使最后形成的層狀結(jié)構(gòu)的厚度增大而超過容許公差的重疊布區(qū)。增強(qiáng)材料已正確位于模具半部之后，樹脂被涂覆到纖維，并且兩個模制的葉片半部準(zhǔn)許固化。一旦固化完成，粘合劑被涂覆到葉片的內(nèi)部，以用于將安裝到葉片中的中心工件和抗剪腹板， 并且這些元件被添加到葉片。粘合劑被涂覆到葉片半部中的至少一個的邊緣以及中心工件和抗剪腹板的頂表面。通常通過提升沒有粘合劑的半部(活動半部)并將其放置到帶有粘合劑的半部(靜止半部)上，兩個模制的半部然后被聚集在一起。粘合劑固化后，最后形成的整個葉片能夠從保持靜止半部的模具移除。希望減少對風(fēng)力渦輪機(jī)葉片模具進(jìn)行裝料以及制造如上所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片所需的人工作業(yè)量。進(jìn)一步希望使凝膠到模具半部的涂覆機(jī)械化。還希望在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片制造中使增強(qiáng)材料到模具半部中的放置機(jī)械化。進(jìn)一步希望在將兩個葉片半部結(jié)合在一起之前使粘合劑到兩個葉片半部的邊緣的涂覆機(jī)械化。另外希望使活動葉片半部到靜止葉片半部上的放置機(jī)械化，以形成整個風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。


圖1是用于模制風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的設(shè)備的透視圖。圖2是位于多輥增強(qiáng)材料料斗前面的層發(fā)生器的側(cè)視圖。圖3是鋪放末端執(zhí)行器的透視圖。圖4是位于模具半部根端處的鋪放臺架和夾緊臺架的上方透視圖。圖5是夾緊末端執(zhí)行器的細(xì)節(jié)圖。
圖6是用于凝膠涂層和粘合劑分配的末端執(zhí)行器的細(xì)節(jié)圖。圖7示出了定位在模腔中的凝膠涂層分配頭。圖8示出了定位在模制部分的邊緣上的粘合劑分配頭。圖9示出了用于將兩個模制葉片半部配合在一起的動力鉸接單元。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1示出了用于模制兩個風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的設(shè)備，大體上由附圖標(biāo)記10表示。兩個伸長的模具半部12用于模制風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，并縱向并排定位。每個模具半部12由支撐框架14保持，從而模具半部的凹面朝上。每個模具半部與模具的根端16 和模具的梢端18 —起定位，端部16將模制葉片的附接到輪轂的位于附圖中前景的部分，端部18將模制葉片的位于附圖后景的梢端部分。不同寬度和不同織物成分的多個輥20增強(qiáng)層材料位于多輥料斗22中，多輥料斗22鄰近模具的根端處的層發(fā)生器M定位。纖維增強(qiáng)材料層在層發(fā)生器M產(chǎn)生，并且這些層如下文更充分所述被機(jī)械地放置到模具12中。兩個臺架沈和觀位于每個模具的根端16處。兩個臺架沈和觀沿著模具的長度能獨(dú)立運(yùn)動，并用于在制模周期期間執(zhí)行不同操作。圖2示出了定位在攜載著增強(qiáng)材料輥20的料斗22與模具的根端16之間的層發(fā)生器24。層發(fā)生器M選擇來自材料輥20的正確材料，將材料切削至所需形狀，并使用層傳送帶30將層材料傳送到機(jī)械末端執(zhí)行器36，進(jìn)行如下文更充分所述那樣自動放置到模具中。鋪放末端執(zhí)行器36具有用于卷起由層發(fā)生器M產(chǎn)生的層材料的鋪放卷軸38。末端執(zhí)行器36可以圍繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)，以將鋪放卷軸38定位在如所示接收來自層傳送帶30的材料的位置。鋪放卷軸38具有夾持機(jī)構(gòu)(未示出)，該夾持機(jī)構(gòu)夾持層的端部并將其卷繞到鋪放卷軸上。圖3是鋪放末端執(zhí)行器36的透視圖。末端執(zhí)行器36被安裝在機(jī)械臂37的端部上，并包括鋪放卷軸38和一對動力刷。在使用時，鋪放卷軸38接收到來自層傳送帶30的一定長度的層材料后，末端執(zhí)行器36圍繞豎直軸線旋轉(zhuǎn)，從而使鋪放卷軸定向在將層材料傳送到模具12的位置。層材料的端部在模具中被如下文所述的夾緊末端執(zhí)行器34夾緊在適當(dāng)?shù)奈恢?，鋪放臺架26然后從模具的根端16行進(jìn)至梢端18，層材料從鋪放卷軸38松開并被鋪放到模具中。動力刷40用于將來自鋪放卷軸38的層材料下壓到模具12中，并使該材料平滑置于模具表面上。圖4是從模具12朝著模具的根端處的兩個臺架沈和觀的上方透視圖。鋪放臺架沈最靠近模具12，夾緊臺架觀鄰近保持增強(qiáng)層材料輥20的料斗M。夾緊臺架觀支撐具有夾緊末端執(zhí)行器34的機(jī)械臂32，夾緊末端執(zhí)行器34被設(shè)計成如下文所述將層材料錨定(anchor)在模具中層材料的起始點(diǎn)處。夾緊末端執(zhí)行器34用于夾持已卷繞到鋪放臺架的卷軸38上的增強(qiáng)材料的端部，并當(dāng)增強(qiáng)材料從鋪放臺架沈纏繞到模具中時夾緊增強(qiáng)材料的端部抵靠模具的根端16。圖5詳細(xì)示出了由夾緊臺架攜載的夾緊末端執(zhí)行器34。夾緊末端執(zhí)行器34具有成形板42，其具有被成形以配合到模具的根端16的內(nèi)部的下表面44。動力夾45使用能被張緊在成形板42的下表面44周圍的帶46來夾緊層的端部抵靠成形板。一旦層材料被夾持抵靠成形板42，則夾緊臺架28運(yùn)動，以將成形板42定位在模具的根端16上方，而且支撐末端執(zhí)行器34的機(jī)械臂32會降低成形板，直到成形板接觸模具的根端16。這將層材料的端部夾緊在模具的根端16中的適當(dāng)?shù)奈恢?。鋪放臺架沈然后從根端16行進(jìn)至模具的梢端18，將層從鋪放卷軸38鋪放到模腔中的適當(dāng)?shù)奈恢谩．?dāng)鋪放臺架沈行進(jìn)至模具的梢端 18時，動力刷40可用于將層向下壓在模具表面上，并消除層材料中的任何皺紋。當(dāng)鋪放臺架沈從根端16行進(jìn)至模具的梢端18時，夾緊臺架觀停留在模具的根端。在沿著模具長度鋪放好所述層后，通過使成形板42朝遠(yuǎn)離模具根端方向運(yùn)動，直到層的端部不再由夾緊帶46保持，使得夾緊帶46從成形板42釋放，并且使層材料從夾45中釋放出來。然后，夾緊帶46將展開并運(yùn)動至待鋪放到模具中的下一層將被纏繞的位置。下一層的端部被夾緊帶46抵靠成形板42夾持住，成形板42被降低至模具中的所需位置，以將層定位在模具中，然后重復(fù)上述將材料鋪放到模具中的過程。兩個臺架沈和觀在模制過程期間能夠沿著模具12的長度行進(jìn)。兩個臺架沈和 28能裝備有圖6中所示的具有末端執(zhí)行器52的Z軸機(jī)械臂50，末端執(zhí)行器52裝備有用于將凝膠涂層涂覆到模具半部的噴頭M，并裝備有根據(jù)葉片制造過程需要用于將粘合劑涂覆到模制葉片半部的內(nèi)表面或邊緣的敷抹器56。粘合劑敷抹器56可具有不同尺寸，用于根據(jù)需要將不同寬度的粘合帶涂覆到模具半部。使用兩個臺架26和觀在模制過程期間將凝膠涂層涂覆到模具半部，或者在模制葉片半部配合在一起以形成整個葉片之前將粘合劑涂覆到模制葉片半部的邊緣，減少了執(zhí)行這些操縱所需的時間量。每個機(jī)械臂50可包括安裝到Z軸機(jī)架的標(biāo)準(zhǔn)換刀機(jī)構(gòu)(未示出)。在凝膠涂層操作期間，粘合劑敷抹器56將被固定在刀庫上的容器中，在粘合劑分配操作期間，凝膠涂層噴頭討將被固定在刀庫上的容器中?？筛鶕?jù)需要由換刀機(jī)構(gòu)提供其他工具進(jìn)行部署。圖7示出了具有用于在模制之前模具制備的末端執(zhí)行器62的機(jī)械臂50。末端執(zhí)行器62可用于將諸如凝膠涂層的涂層涂覆到模具12的內(nèi)表面。每個末端執(zhí)行器可裝備有用于涂層、樹脂、粘合劑和在葉片制造過程期間可使用的其他材料的整體供給系統(tǒng)(未示出)。末端執(zhí)行器62可具有用于正涂覆到模具的特殊材料的互換噴頭。圖8示出了具有粘合劑敷抹器56的機(jī)械臂50，粘合劑敷抹器56正用于在模制葉片半部66配合到另一半部以形成整個葉片之前將粘合劑涂覆到模制葉片半部66的邊緣 64。如所示，兩個機(jī)械臂50可用于同時將粘合劑涂覆到模制葉片半部66的兩個邊緣64，以減少完成操作所需的時間量。如在圖9中所示，在粘合劑已被涂覆到兩個模制葉片半部66的配合表面64之后， 動力鉸接單元68可被提供，將模制葉片的活動半部70翻轉(zhuǎn)到靜止半部72上，以形成整個葉片。因而，通過上文對本發(fā)明的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到各種變型和替代方式，這些變型和替代方式應(yīng)被視為落入本發(fā)明由所附權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種對用于模制風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的模具裝料的設(shè)備，所述模具具有根端和梢端，所述設(shè)備包括第一臺架，其位于渦輪機(jī)葉片模具的所述根端處并能夠運(yùn)動至所述模具的所述梢端；增強(qiáng)層材料源，用于對所述模具裝料；所述第一臺架上的鋪放末端執(zhí)行器，用于從所述增強(qiáng)層材料源接收一定長度的層材料，并將所述一定長度的層材料臨時存儲在所述末端執(zhí)行器上；在所述臺架沿著所述模具的長度運(yùn)動時，所述鋪放末端執(zhí)行器沿著所述模具鋪放所述一定長度的層材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括第二臺架，其位于所述模具的所述根端處；安裝在所述第二臺架上的夾緊末端執(zhí)行器，用于夾持由所述鋪放末端執(zhí)行器臨時存儲的層材料的端部；以及所述夾緊末端執(zhí)行器具有夾緊板，該夾緊板被成形為配合所述模具的所述根端；從而， 在所述第一臺架將所述層材料鋪放到所述模具的同時，所述夾緊末端執(zhí)行器將所述層材料的所述端部固定到所述模具的所述根端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括安裝在所述臺架中至少一個上的第一分配末端執(zhí)行器，所述第一分配末端執(zhí)行器選擇性地將凝膠涂層分配到所述模具上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括安裝在所述臺架中至少一個上的第二分配末端執(zhí)行器，所述第二分配末端執(zhí)行器選擇性地將粘合劑分配到所述模具中的模制產(chǎn)品上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括由所述鋪放末端執(zhí)行器攜載的至少一個刷，所述刷被安裝在所述末端執(zhí)行器上，以在所述末端執(zhí)行器將所述材料鋪放到所述模具中時向下壓所述材料并使所述材料平滑置于模具表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括安裝在所述夾緊板上的夾緊帶，所述夾緊帶用于抵靠成形板夾持所述層材料的所述端部，并將所述層材料的所述端部放置在所述模具中用于所述層材料的起始點(diǎn)處。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括在所述渦輪機(jī)葉片模具的所述根端處的層發(fā)生器；以及用于將織物供應(yīng)到所述層發(fā)生器的至少一個織物輥；所述層發(fā)生器和所述織物輥包括用于對所述模具裝料的所述增強(qiáng)層材料源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于對所述模具裝料的多個層材料輥；以及用于容納所述多個輥的料斗。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中在所述臺架從所述模具的所述根端運(yùn)動到所述梢端時，所述鋪放末端執(zhí)行器將所述層材料沿著所述模具鋪放。
10.一種對用于模制風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的模具裝料的方法，所述模具具有根端和梢端， 所述方法包括步驟將第一臺架定位在渦輪機(jī)葉片模具的所述根端；從層材料源將一定長度的層材料供應(yīng)到所述第一臺架上的鋪放末端執(zhí)行器； 將所述一定長度的層材料臨時存儲在所述鋪放末端執(zhí)行器上； 沿著所述模具的長度使所述臺架運(yùn)動；以及在所述臺架沿著所述模具的長度運(yùn)動時，將所述一定長度的層材料從所述鋪放末端執(zhí)行器鋪放到所述模具中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括步驟 將第二臺架定位在所述模具的所述根端；由安裝在所述第二臺架上的夾緊末端執(zhí)行器夾持所述鋪放末端執(zhí)行器臨時存儲的所述層材料的端部；提供位于第二末端執(zhí)行器上的夾緊板，該夾緊板被成形為配合所述模具的所述根端； 抵靠所述夾緊板夾持所述層材料的所述端部；以及降低所述夾緊板使其與所述模具的內(nèi)表面接觸，籍此，在所述第一臺架將所述層材料鋪放在所述模具的同時，所述夾緊末端執(zhí)行器將所述層材料的所述端部固定在所述模具中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括步驟提供安裝在所述臺架中至少一個上的第一分配末端執(zhí)行器；以及使用所述第一分配末端執(zhí)行器選擇性地將凝膠涂層分配到所述模具上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括步驟提供安裝在所述臺架中至少一個上的第二分配末端執(zhí)行器；以及使用所述第二分配末端執(zhí)行器選擇性地將粘合劑分配到所述模具中的模制產(chǎn)品上。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括步驟 將至少一個刷安裝在所述鋪放末端執(zhí)行器上；以及在所述末端執(zhí)行器將所述材料鋪放到所述模具中時，利用所述刷向下壓所述材料并使所述材料平滑置于模具表面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括步驟在所述夾緊板上提供夾緊帶；使用所述夾緊帶抵靠成形板夾持所述層材料的所述端部；以及使用所述夾緊板將所述層材料的所述端部放置在所述模具中用于所述層材料的起始點(diǎn)處。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括步驟在所述渦輪機(jī)葉片模具的所述根端處提供層發(fā)生器；以及從至少一個織物輥將織物供應(yīng)到所述層發(fā)生器，籍此，所述層發(fā)生器和所述織物輥包括用于對所述模具裝料的所述增強(qiáng)層材料源。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括步驟在所述臺架從所述模具的所述根端運(yùn)動到所述梢端時，利用所述鋪放末端執(zhí)行器沿著所述模具鋪放所述層材料。
全文摘要
本發(fā)明公開一種對用于模制風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的模具裝料的設(shè)備，其中所述模具具有根端和梢端。所述設(shè)備包括位于模具根端處并能夠運(yùn)動到模具梢端的第一臺架和第二臺架。第一臺架上的鋪放末端執(zhí)行器接收一定長度的增強(qiáng)層材料，并將層材料臨時存儲在鋪放末端執(zhí)行器上。安裝在第二臺架上的夾緊末端執(zhí)行器具有被成形為配合模具根端的夾緊板。在第一臺架將層材料鋪放在模具中的同時，夾緊末端執(zhí)行器夾持臨時存儲在鋪放末端執(zhí)行器上的層材料端部，并將層材料的端部固定到模具根端。
文檔編號B29C33/00GK102438799SQ201080019713
公開日2012年5月2日 申請日期2010年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月4日
發(fā)明者H. 豪索恩 J., M. 迪恩 J., J. 麥科爾米克 W. 申請人:馬格伊阿斯有限責(zé)任公司