專利名稱：用于加工復(fù)合構(gòu)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在計算機數(shù)控控制的加工站中加工大的復(fù)合構(gòu)件的方法。
背景技術(shù)：
如本發(fā)明的對象的這種類型的大的復(fù)合構(gòu)件例如是用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片。所述轉(zhuǎn)子葉片在高成本的生產(chǎn)步驟中大多以手工制造。最大和最現(xiàn)代化的翼片由粘合的玻璃纖維和碳纖維墊組成，在所述玻璃纖維和碳纖維墊中在真空的情況下注入環(huán)氧樹脂。這種高科技結(jié)構(gòu)類型提供所需要的突出的穩(wěn)定性和柔韌性，但是，同時保持所述翼片薄且輕。原則上，用于生產(chǎn)轉(zhuǎn)子葉片的方法由下述步驟組成首先，由兩個可加熱的半殼組成的工具模加載有分型劑。所述工具模半殼鋪設(shè)有玻璃纖維墊和另一增強材料。隨后插入特殊的軟管，應(yīng)由所述軟管供應(yīng)由環(huán)氧樹脂、固化劑和添加劑組成的混合物。隨后，所述玻璃纖維墊和插入的軟管通過塑料薄膜覆蓋，所述塑料薄膜氣密地封閉整個表面。在隨后的步驟中，在所述工具和薄膜之間產(chǎn)生真空。所述真空將液態(tài)的環(huán)氧樹脂-固化劑混合物經(jīng)由軟管吸入工具中，因此，所述玻璃纖維墊和另一增強材料由環(huán)氧樹脂、固化劑和添加劑浸泡。在增強材料完全浸透后，所述轉(zhuǎn)子葉片在大致70到120°C下被淬火。在制造相應(yīng)的半殼后，形成所述轉(zhuǎn)子葉片的葉片半的半殼相互粘合。在兩個轉(zhuǎn)子葉片半粘合的情況下，樹脂從粘縫中向外擠出。為了進一步完成，必須去除這個多余部分。 這在生產(chǎn)過程中仍以手工進行。由于在加工時產(chǎn)生的玻纖增強塑料(GFK)粉塵或玻纖增強塑料顆粒時的危險性，出于工作安全原因，操作者必須穿戴具有面罩的全防護服。在手工加工時，連接縫的多余部分必須借助角磨機(切割盤)去除。隨后，多余部分的殘留物借助砂輪磨平。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)嘗試用機器實現(xiàn)在磨掉工件縫時的相應(yīng)的必要的手工操作。在US 5，407，415A中說明了一種用于大且復(fù)雜的飛機部件的邊緣加工的單元。在這里使用具有臂的門型構(gòu)架設(shè)備，在所述臂上安裝具有工具的加工頭。所述臂的運動按照相對于加工臺的預(yù)先編程的路線來進行。因為，所述工具沿著預(yù)先編程的路線運動，所以一方面需要耗費的教學(xué)實踐，并且另一方面工件的非常精確地可重復(fù)的位置是用于精確的工件加工的前提條件。在US 9，938，501A中說明了一種由兩個用于加工船體的工作區(qū)域組成的門型構(gòu)架單元。在此，涉及船體和船甲板的輪廓加工以及用于所述目的的工具準(zhǔn)備。另一方面，提供用于抽吸玻璃纖維研磨顆粒的抽吸設(shè)備。在這里，所述加工工具在門型構(gòu)架上被引導(dǎo)。在WO 2008/077844中已知一種用于表面加工風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片的裝置。 在這里已經(jīng)說明，研磨工具借助門型構(gòu)架沿著所述轉(zhuǎn)子運動，并且在此，逐段地加工所述表
WO 2008/110899說明了一種移動式加工單元，其用于表面加工大的構(gòu)件，例如船。 在這里，借助于投影儀將結(jié)構(gòu)化的光線投影到表面上，其中，借助于兩個攝影機錄制結(jié)果。 從錄制的圖像中借助于計算機輔助產(chǎn)生表面的精確的3D圖像，并且用于加工。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在，本發(fā)明的目的是，提出一種用于沿著在工件上存在的邊緣自動加工大的并且特別是復(fù)雜的復(fù)合構(gòu)件的方法。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過下述方法得以實現(xiàn)，所述方法的特征在于，借助于測量系統(tǒng)沿著預(yù)定的工件邊緣引導(dǎo)加工工具，其中加工工具同時實現(xiàn)加工操作，同時根據(jù)測量結(jié)果生成所述用于控制加工工具的計算機數(shù)控控制程序。因此，在計算機數(shù)控控制的加工站中加工大的復(fù)合構(gòu)件。所述加工工具借助于測量系統(tǒng)沿著預(yù)定的構(gòu)件邊緣引導(dǎo)。在此，加工工具同時實現(xiàn)加工操作。同時根據(jù)測量系統(tǒng)的測量結(jié)果生成用于控制加工工具的計算機數(shù)控控制程序。因此，根據(jù)本發(fā)明，提供三維的實時輪廓測定，以至于能夠沿著待加工的邊緣或與該邊緣具有精確限定的距離地引導(dǎo)具有工具的加工頭，其中，可實現(xiàn)所述加工目的。所述加工目的例如為去除如在組裝構(gòu)件時產(chǎn)生的材料多余部分。但是其它加工目的，如隨后的研磨、必要的鉆孔操作或銑削目的也可以借助加工工具在考慮到根據(jù)本發(fā)明的方法的情況下實施。從下述說明中獲得本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式。所述復(fù)合構(gòu)件的工件邊緣借助于適宜的測量系統(tǒng)測量，所述測量系統(tǒng)優(yōu)選由激光三角測量傳感器組成。為此，所述傳感器安裝在加工頭上，并且與所述加工頭一起沿加工運動的方向運動。在此，所述傳感器安裝在實際的工具之前，并且測定在離工具接合前不久工件邊緣的分布。借助于適宜的計算機控制裝置，也就是說計算機數(shù)控控制裝置，從測量信號中測定邊緣分布，以至于所述加工頭或加工工具可在三個空間平面中同時被追蹤。因此，待加工的工件不必為了加工而特別地定向，因為所述加工目的與已存在的工件邊緣有關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的特別有利的實施方式，所述測量信號可以借助存儲的數(shù)據(jù)，例如CAD 數(shù)據(jù)調(diào)整。因此，在加工期間所述計算機數(shù)控加工程序可不斷地適配于真正的輪廓。所述工件邊緣的一定程度的不精確性可借助預(yù)定數(shù)據(jù)補償。此外可以通過借助存儲的數(shù)據(jù)的調(diào)整來設(shè)置安全區(qū)。那么，在偏差過大的情況下， 可以在導(dǎo)致工件的損壞前中斷加工過程。在加工周期開始時，在所述工件上必須確定至少一個點，并且輸入到所述計算機數(shù)控控制裝置中，其中，同時必須規(guī)定方向矢量。為此可替代的是，在這種情況下也可以在工具上確定兩個點，并且輸入所述計算機數(shù)控控制系統(tǒng)中。隨后，所述加工過程在規(guī)定的工件邊緣上自動定向。本發(fā)明的另一方面在于，通過加工工具的電動機電流的耗用，可借助于確定的邊界條件跟蹤優(yōu)選轉(zhuǎn)動的工具的進給速度或工具轉(zhuǎn)速。在這里可以依據(jù)電動機電流，例如在待去除的材料的密度較小的情況下提高進給速度，或者在材料削減很高的情況下降低進給速度。因此可獲得最優(yōu)的加工時間，而不會例如由于過高的進給速度導(dǎo)致工件過熱損壞，并且也不會導(dǎo)致與此相關(guān)的熱量侵入。因此，同時可考慮到工具的損耗狀態(tài)和磨損狀態(tài)。
所述加工頭可有利地配備有自動的工具更換系統(tǒng)，以便能夠分別替換適合于所述加工目的的工具。為此，所述工具數(shù)據(jù)和重要的信息，如三角測量系統(tǒng)與工具儲備區(qū)域的距離，可存儲在機器控制裝置中。根據(jù)本發(fā)明的方法不僅能有利地應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)中，而且也能應(yīng)用在船、飛機構(gòu)件、車輛組件或類似的復(fù)雜的構(gòu)件的生產(chǎn)中。


借助于在附圖中示出的實施例詳細解釋本發(fā)明的其它特征、細節(jié)和優(yōu)點。附圖示出圖1示出在根據(jù)本發(fā)明的加工站中的待加工的復(fù)合構(gòu)件的示意的三維視圖；圖2示出加工頭的細節(jié)的斜視圖，所述加工頭用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法；以及圖3示出根據(jù)圖2的加工頭的俯視圖。
具體實施例方式在圖1中例如示出作為待加工的復(fù)合構(gòu)件的轉(zhuǎn)子葉片10。在這里示出的轉(zhuǎn)子葉片 10中，轉(zhuǎn)子葉片半直接相互粘合。樹脂從所述粘接縫中以在這里未詳細示出的方式向外溢出，以至于在這里產(chǎn)生多余部分，為了進一步完成，必須去除所述多余部分。為此，所述轉(zhuǎn)子葉片10被固定地夾緊在多件式構(gòu)件保持裝置12上。被夾緊的轉(zhuǎn)子葉片10在工作過道中由平面門型構(gòu)架14包圍，在所述平面門型構(gòu)架中分別側(cè)向提高地設(shè)置所述門型構(gòu)架引導(dǎo)裝置16。在所述平面門型構(gòu)架14中，在提升軸22上設(shè)置有加工工具20。通過所述平面門型構(gòu)架14，具有已設(shè)置的加工工具的所述加工頭20可以沿著待加工的復(fù)合構(gòu)件運動，以用于加工直線形的縫區(qū)域。在圖2和3中更詳細地示出所述加工頭20。在所述加工頭20中設(shè)置有用于在這里本身未示出的加工工具的驅(qū)動裝置對。借助于所述驅(qū)動裝置M使工具容納部26處于轉(zhuǎn)動。在所述工具容納部上可自動容納分別待應(yīng)用的工具。當(dāng)必須切除在所述復(fù)合構(gòu)件上的多余部分時，工具為這里未詳細示出的切割盤，所述切割盤優(yōu)選側(cè)向覆有金剛石，并且優(yōu)選具有用于粉塵排出的槽。但是，也可以在所述工具容納部26上容納任意其它的轉(zhuǎn)動的工具。在所述加工頭上，在工具的旁邊設(shè)置有測量系統(tǒng)觀，所述測量系統(tǒng)在當(dāng)前情況下由激光三角測量傳感器組成。借助于所述激光三角測量傳感器發(fā)出光學(xué)的測量信號30。如特別是從圖3中得出，所述測量系統(tǒng)觀沿運動方向a設(shè)置在工具容納部沈前面，使得在所述工具達到接合前，測量信號30檢測待加工的區(qū)域的坐標(biāo)。因此，所述傳感器安裝在加工位置附近。因為根據(jù)這個傳感器進行所述運動控制，所以所述加工系統(tǒng)的系統(tǒng)剛性總體上不納入加工精確性。相應(yīng)的偏差由所述傳感器識別，并且立即通過所述加工頭 20的三維的空間定向平衡。在這里示出的實施例中，所述加工頭設(shè)置在平面門型構(gòu)架上。但是，所述加工頭能夠以相同的方式固定在任意其它的運動單元上，例如固定在機器人臂上，其中，所述機器人可在地面行駛軌道上或傾斜的軌道上沿著待加工的復(fù)合構(gòu)件運動，或者固定在可在直線門型構(gòu)架中引導(dǎo)的機器人臂上，或者固定在另一等效的裝置上。
在可選的實施形式變形方案中，當(dāng)所述構(gòu)件相當(dāng)小，以至于靜立的機器人的機器人臂到達所述復(fù)合構(gòu)件的待加工的區(qū)域時，所述加工頭也可以設(shè)置在靜立的機器人上。
權(quán)利要求
1.一種用于在計算機數(shù)控控制的加工站中加工復(fù)合構(gòu)件的方法，其特征在于，借助于測量系統(tǒng)沿著預(yù)定的工件邊緣引導(dǎo)加工工具，其中，加工工具同時實現(xiàn)加工操作，同時根據(jù)測量結(jié)果生成用于控制加工工具的計算機數(shù)控控制程序。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測量系統(tǒng)的測量結(jié)果在加工期間借助存儲的CAD數(shù)據(jù)和/或所述復(fù)合構(gòu)件的單獨地被收集的測量點調(diào)整，以至于一方面根據(jù)測量系統(tǒng)的最新收集的測量值相對于已存儲的CAD數(shù)據(jù)或提前存儲的測量點更改并更新所述計算機數(shù)控控制程序，但是，另一方面在復(fù)合構(gòu)件的所測量到的加工輪廓與存儲的CAD 數(shù)據(jù)或提前存儲的測量點偏差過大時，中斷加工過程。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，根據(jù)例如工具驅(qū)動裝置的電流消耗的已選擇的工作參數(shù)，在考慮加工所述復(fù)合構(gòu)件時的例如切割速度的工藝上的邊界條件的情況下，控制所述工具的例如進給速度和/或轉(zhuǎn)速的工作參數(shù)，以用于避免所述復(fù)合構(gòu)件的過熱。
4.如權(quán)利要求1到3之一所述的方法，其特征在于，依據(jù)工具磨損來調(diào)節(jié)所述工具的所述工作參數(shù)，例如所述進給速度。
5.如權(quán)利要求1到4之一所述的方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片、船、飛機構(gòu)件或車輛構(gòu)件的生產(chǎn)。
6.一種用于實施如權(quán)利要求1到5之一所述的方法的裝置，其特征在于，所述加工工具與所述測量系統(tǒng)共同設(shè)置在加工頭上。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述加工工具配備有自動的工具更換系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述加工頭在平面或直線門型構(gòu)架上引導(dǎo)。
9.如權(quán)利要求6或7之一所述的裝置，其特征在于，所述加工頭設(shè)置在機器人臂上，其中，所述機器人可在地面行駛軌道上或傾斜的軌道上沿著所述待加工的復(fù)合構(gòu)件運動，或構(gòu)成為固定的機器人。
10.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述測量系統(tǒng)具有激光三角測量傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在計算機數(shù)控(CNC)控制的加工站中加工復(fù)合構(gòu)件的方法，其特征在于，借助于測量系統(tǒng)沿著預(yù)定的工件邊緣引導(dǎo)加工工具，其中，加工工具同時實現(xiàn)加工操作，并且其中，根據(jù)測量結(jié)果生成用于控制加工工具的計算機數(shù)控控制程序。此外，本發(fā)明涉及一種用于實施所述方法的裝置。
文檔編號G05B19/19GK102331742SQ20111013945
公開日2012年1月25日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者威廉·肯納克內(nèi)希特, 托馬斯·馬特恩, 阿洛伊斯·蒙特 申請人:利勃海爾-齒輪技術(shù)有限責(zé)任公司