用于制造轉子葉片翼梁帽的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于制造轉子葉片翼梁帽的系統(tǒng)和方法
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造轉子葉片翼梁帽的系統(tǒng)和方法，該葉片翼梁帽具有由纖維增強材料制成的擠拉桿。
[0002]轉子葉片翼梁帽一般包括被包埋在樹脂基質中的粗平行纖維束，通常是玻璃纖維或碳纖維。轉子葉片翼梁帽通常經(jīng)過大部分的轉子葉片長度從轉子葉片尖端至轉子葉片根部地經(jīng)過轉子葉片，并且用作將作用在轉子葉片上的力傳遞至轉子葉片根部。
[0003]轉子葉片翼梁帽通常被制成一種分層構造，其中干纖維織物在平行方向上層層相疊，并且隨后通過樹脂灌注制成轉子葉片翼梁帽；或者，將預先制成的已經(jīng)包埋在樹脂中的纖維材料層(稱為預浸料)層層相疊，并且隨后相互連接。因為轉子葉片翼梁帽的長度與現(xiàn)代的轉子葉片相似，即長度可能超過40m或50m，所用的纖維材料的體積相應地是長且大的。
[0004]樹脂固化的操作是一種放熱過程，因而產(chǎn)生了熱量。分布在大體積上的熱量可導致纖維材料中形成波紋，并且因此纖維材料不再具有在整個翼梁帽長度上的理想的平行取向。這點則削弱了拉伸強度，因此削弱了以這種方式制造的轉子葉片翼梁帽的結構緊湊性和產(chǎn)生功能的能力。
[0005]US 2011/0243750 Al披露了由纖維增強材料而不是干玻璃纖維織物或預浸料制成的擠拉桿。這類擠拉桿是由一種通過擠拉成型制成的纖維增強材料構成的，并且在該纖維增強材料中，玻璃纖維或碳纖維具有平行取向、并且已經(jīng)被包埋在樹脂基質中。擠拉成型還為纖維提供了理想的平行取向。擠拉桿彼此緊靠來賦予轉子葉片翼梁帽的構造。隨后的將這些桿彼此結合不再導致形成波紋。應將US2011/0243750 Al的披露通過引用以全部內(nèi)容包括在本申請中。
[0006]US 2012/0027609 Al還披露了一種用于由擠拉桿制造轉子葉片翼梁帽的方法，其中是將一種準無端擠拉桿滾卷在卷軸上和解除滾卷。在這種方法中，各層是由從卷軸上一個接一個地解除滾卷的、并且從準無端桿上切割開的桿來構建的，之后按順序以相同的方式建造下一層。完成后，對各層的每一端的外形進行精加工。
[0007]從這一現(xiàn)有技術出發(fā)，本發(fā)明的一個目的是指明一種旨在用由纖維增強材料制成的擠拉桿來制造轉子葉片翼梁帽的系統(tǒng)和方法，并且該系統(tǒng)和方法使其有可能用擠拉桿迅速、可靠、并且柔性地構成轉子葉片翼梁帽。
[0008]這個目的是通過一種旨在用由纖維增強材料制成的擠拉桿來制造轉子葉片翼梁帽的系統(tǒng)來實現(xiàn)的，并且該系統(tǒng)的發(fā)展在于其包括至少一個固位裝置以用于可旋轉地安裝至少一個桿層卷，該桿層卷帶有一個滾卷起的層的、并排安排的多個擠拉桿，該系統(tǒng)還包括一個層壓模具以用于接收多層的擠拉桿，該系統(tǒng)還包括至少一個導向裝置、并且另外包括至少一個修整裝置，其中該導向裝置被設計成將已經(jīng)從一個桿層卷上解除滾卷的一層擠拉桿導引到層壓模具上，其中用于對這些層的擠拉桿進行修整的該修整裝置具有一個鋸削裝置和/或一個銑削裝置。
[0009]與已知的現(xiàn)有技術相比，這種翼梁帽因此是被本發(fā)明的系統(tǒng)構造成多層的，其中在一個操作步驟中各層被引入和/或定位在一個層壓模具上。這些擠拉桿已經(jīng)以一層的形式卷起在桿層卷上，并且是以一層的形式取下。這意味著不再必須以一個專用步驟將各個有待解除滾卷的單獨桿應用和/或引入到模具中。與先前已知的解除滾卷各單獨桿的方法相比，這一方法僅對每個桿層要求一點時間。
[0010]通過使用導向裝置使其成為可能，該導向裝置被設計成將桿層作為一個整體來進行導向。導向裝置確保這層擠拉桿保持在一起而不會被分開成單獨的桿，并且因此將這層作為整個的單一單元而引入和/或應用在層壓模具上。修整裝置執(zhí)行對這層擠拉桿的定長切割、修整和確定尺寸的任務，甚至是在解開所述層的纏繞時也是如此。這意味著對應層的所希望的端部外形可以是早在定長切割操作的時候就可以產(chǎn)生，并且無需在最終狀態(tài)的較高費用的完結工序。根據(jù)本發(fā)明當然還可以提供完結操作。
[0011]這種導向裝置確保了材料被引入相對于模具表面的正確位置。這具體是指相對于層壓模具的寬度的位置，以便確保例如限定執(zhí)行單獨層相對于彼此的偏移，或使之可能將這些層精確地一層放置在另一層之上，即“邊緣對邊緣”。這還指層壓模具上方的高度，因為有利的是使得導向單元保持一直與最上層的表面齊平，例如在主翼梁帽的情況下，很多層必須層層相疊，并且由此必須對導向單元的高度進行調(diào)整。
[0012]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，有可能的是將這層擠拉桿直接卷起在桿層卷上或者作為替代方案還在一側或兩側上覆蓋一個由柔性材料(例如編織纖維織物、氈制材料或非織造材料)制成的覆蓋層。這種覆蓋層有助于將桿層保持在一起。它還可以保護桿層的這些桿在解除滾卷操作和通過導向裝置的過程中不受機械損壞。這種覆蓋層應該是液態(tài)樹脂材料可透過的，以便能夠變成翼梁帽構造的組成部分。
[0013]該固位裝置優(yōu)選具有一個驅動裝置和/或一個制動裝置以用于將一個桿層卷固位在該固位裝置中、和/或用于壓在該滾卷起的桿層上的至少一個力激發(fā)的施壓輥，其中具體是該至少一個施壓輥具有一個軟表面。這一措施改進了將這層擠拉桿從桿層卷上解除滾卷的操作，因為這些擠拉桿相當硬并趨于在桿層卷上松開。這些滾卷起的桿的作用類似滾卷起的彈簧，它們的彈簧力在向外方向上施壓。這個或這些施壓輥的與之相反地作用。施壓輥優(yōu)選地安排在解開操作的過程中這層擠拉桿切向離開桿層卷的位置。從而不損傷這層中的桿，這個或這些施壓輥優(yōu)選地具有一個軟表面。
[0014]由于材料固有的高度剛性，還有可能出于運輸目的用綁帶固定桿層卷上的桿材料。這些綁帶防止單獨的擠拉桿滾卷起并從卷上脫離，這會在制造過程中產(chǎn)生在相當多的工作，因為這些桿會不得不被重新定位、或者整個卷會不得不被當作廢物來丟棄。當將卷例如裝入固位裝置時，用施壓輥替換這些綁帶。
[0015]優(yōu)選地，至少一個傳感器被安排在該導向裝置中、和/或在一個施壓輥上、和/或在使一個施壓輥受到力的作用的一種安排上，其中存在從該至少一個傳感器至該驅動裝置和/或制動裝置的一個控制或調(diào)節(jié)裝置的一個信號傳輸通道，并且該控制或調(diào)節(jié)裝置被設計成根據(jù)所傳輸?shù)膫鞲衅餍盘杹砜刂苹蛘{(diào)整一個桿層卷的移動。這些傳感器信號用于提供對于解開纏繞操作的，具體還有對于修整和引入操作的、和/或在層壓模上的定位操作的自動控制。這使之有可能在很大程度上自動地制造所需的翼梁帽形狀。優(yōu)選地，桿層卷的運動是受調(diào)節(jié)或控制的，從而使得在這個卷與導向裝置之間的材料的解除滾卷操作是以不受力的方式進行的。
[0016]同樣優(yōu)選的是該系統(tǒng)包括用于該導向裝置的一個控制裝置，該控制裝置被設計成在該導向裝置相對于該層壓模具的豎直和/或水平位置的方面跟蹤該導向裝置的位置，具體是根據(jù)該層壓模具中的最上層的擠拉桿的表面的位置。這一措施還使之有可能使得將每層的這些桿定位在層壓模具中或層壓模上操作在很大程度上自動地進行。
[0017]為了自動放下這些層的桿來制造轉子葉片翼梁帽，還有利的是導向裝置具有多個導向輥、這層擠拉桿在導向輥間運行，其中具體是具有至少一個非接觸式傳感器和/或至少一個運轉輪傳感器，以用于對一層擠拉桿的放出長度進行測量。就可以在導向輥上特別精確地確定出在此解除卷繞的桿的長度，這進而用作轉子葉片翼梁帽的構造的信息。
[0018]優(yōu)選地，至少一個導向棍具有一個驅動器和/或一個制動器。這意味著導向裝置的導向輥同樣被設計成以盡可能小心的且不受力的方式來將這層擠拉桿解開纏繞，具體是結合固位裝置中的驅動裝置，并且由此將所述層無變形地引入層壓模具中。由此可快速平穩(wěn)地將材料拉出到層壓模具中。這對于具有的長度例如大于50m，尤其是大于65m的大轉子葉片尤其重要，因為在這里，使用體力放出材料的操作極其費時并且勞動密集、且由此是昂貴的。
[0019]為了將這層擠拉桿插入導向裝置，本發(fā)明優(yōu)選地提供了使得該層以端部夾在兩個棒之間，其中至少一個棒在其各端具有手柄。這些棒將這層桿保持在一起，并允許插入導向裝置，這有可能是由固位裝置的驅動器協(xié)助的。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的修整單元的與眾不同之處在于它具有用于割斷材料的鋸削或銑削單元，從而使得同時在厚度方向上產(chǎn)生嵌接。修整裝置被構型成使得材料可以被與縱向軸線所成的任何所希望的角度地割斷，并且還可自由選擇嵌接角度。
[0021]為了使得這些層擠拉桿制造有接近翼梁帽外形的最終外形□該鋸削裝置和/或該銑削裝置被設計成產(chǎn)生在厚度方向上的一種嵌接、和/或以與該層擠拉桿縱向軸線成角度地執(zhí)行割斷動作，具體是以與該層的表面呈2°與10°之間的嵌接角度、和/或以與該層的縱向軸線呈90°與口45°之間的角度。修整裝置可以割斷材料，從而同時在厚度方向上產(chǎn)生嵌接。修整裝置被構型成使得材料可以被與縱向軸線所成的實際上任何所希望的角度地割斷，并且還可自由選擇嵌接角度。與這層的縱向軸線呈90°角意味著切割邊緣精確地橫向于縱向軸線延伸，盡管還可能設定與縱向軸線呈其他角度。
[0022]該修整裝置優(yōu)選具有一個