用于制造转子叶片翼梁帽的系统和方法
【专利说明】用于制造转子叶片翼梁帽的系统和方法
[0001]本发明涉及一种用于制造转子叶片翼梁帽的系统和方法，该叶片翼梁帽具有由纤维增强材料制成的挤拉杆。
[0002]转子叶片翼梁帽一般包括被包埋在树脂基质中的粗平行纤维束，通常是玻璃纤维或碳纤维。转子叶片翼梁帽通常经过大部分的转子叶片长度从转子叶片尖端至转子叶片根部地经过转子叶片，并且用作将作用在转子叶片上的力传递至转子叶片根部。
[0003]转子叶片翼梁帽通常被制成一种分层构造，其中干纤维织物在平行方向上层层相叠，并且随后通过树脂灌注制成转子叶片翼梁帽；或者，将预先制成的已经包埋在树脂中的纤维材料层(称为预浸料)层层相叠，并且随后相互连接。因为转子叶片翼梁帽的长度与现代的转子叶片相似，即长度可能超过40m或50m，所用的纤维材料的体积相应地是长且大的。
[0004]树脂固化的操作是一种放热过程，因而产生了热量。分布在大体积上的热量可导致纤维材料中形成波纹，并且因此纤维材料不再具有在整个翼梁帽长度上的理想的平行取向。这点则削弱了拉伸强度，因此削弱了以这种方式制造的转子叶片翼梁帽的结构紧凑性和产生功能的能力。
[0005]US 2011/0243750 Al披露了由纤维增强材料而不是干玻璃纤维织物或预浸料制成的挤拉杆。这类挤拉杆是由一种通过挤拉成型制成的纤维增强材料构成的，并且在该纤维增强材料中，玻璃纤维或碳纤维具有平行取向、并且已经被包埋在树脂基质中。挤拉成型还为纤维提供了理想的平行取向。挤拉杆彼此紧靠来赋予转子叶片翼梁帽的构造。随后的将这些杆彼此结合不再导致形成波纹。应将US2011/0243750 Al的披露通过引用以全部内容包括在本申请中。
[0006]US 2012/0027609 Al还披露了一种用于由挤拉杆制造转子叶片翼梁帽的方法，其中是将一种准无端挤拉杆滚卷在卷轴上和解除滚卷。在这种方法中，各层是由从卷轴上一个接一个地解除滚卷的、并且从准无端杆上切割开的杆来构建的，之后按顺序以相同的方式建造下一层。完成后，对各层的每一端的外形进行精加工。
[0007]从这一现有技术出发，本发明的一个目的是指明一种旨在用由纤维增强材料制成的挤拉杆来制造转子叶片翼梁帽的系统和方法，并且该系统和方法使其有可能用挤拉杆迅速、可靠、并且柔性地构成转子叶片翼梁帽。
[0008]这个目的是通过一种旨在用由纤维增强材料制成的挤拉杆来制造转子叶片翼梁帽的系统来实现的，并且该系统的发展在于其包括至少一个固位装置以用于可旋转地安装至少一个杆层卷，该杆层卷带有一个滚卷起的层的、并排安排的多个挤拉杆，该系统还包括一个层压模具以用于接收多层的挤拉杆，该系统还包括至少一个导向装置、并且另外包括至少一个修整装置，其中该导向装置被设计成将已经从一个杆层卷上解除滚卷的一层挤拉杆导引到层压模具上，其中用于对这些层的挤拉杆进行修整的该修整装置具有一个锯削装置和/或一个铣削装置。
[0009]与已知的现有技术相比，这种翼梁帽因此是被本发明的系统构造成多层的，其中在一个操作步骤中各层被引入和/或定位在一个层压模具上。这些挤拉杆已经以一层的形式卷起在杆层卷上，并且是以一层的形式取下。这意味着不再必须以一个专用步骤将各个有待解除滚卷的单独杆应用和/或引入到模具中。与先前已知的解除滚卷各单独杆的方法相比，这一方法仅对每个杆层要求一点时间。
[0010]通过使用导向装置使其成为可能，该导向装置被设计成将杆层作为一个整体来进行导向。导向装置确保这层挤拉杆保持在一起而不会被分开成单独的杆，并且因此将这层作为整个的单一单元而引入和/或应用在层压模具上。修整装置执行对这层挤拉杆的定长切割、修整和确定尺寸的任务，甚至是在解开所述层的缠绕时也是如此。这意味着对应层的所希望的端部外形可以是早在定长切割操作的时候就可以产生，并且无需在最终状态的较高费用的完结工序。根据本发明当然还可以提供完结操作。
[0011]这种导向装置确保了材料被引入相对于模具表面的正确位置。这具体是指相对于层压模具的宽度的位置，以便确保例如限定执行单独层相对于彼此的偏移，或使之可能将这些层精确地一层放置在另一层之上，即“边缘对边缘”。这还指层压模具上方的高度，因为有利的是使得导向单元保持一直与最上层的表面齐平，例如在主翼梁帽的情况下，很多层必须层层相叠，并且由此必须对导向单元的高度进行调整。
[0012]在本发明的范围内，有可能的是将这层挤拉杆直接卷起在杆层卷上或者作为替代方案还在一侧或两侧上覆盖一个由柔性材料(例如编织纤维织物、毡制材料或非织造材料)制成的覆盖层。这种覆盖层有助于将杆层保持在一起。它还可以保护杆层的这些杆在解除滚卷操作和通过导向装置的过程中不受机械损坏。这种覆盖层应该是液态树脂材料可透过的，以便能够变成翼梁帽构造的组成部分。
[0013]该固位装置优选具有一个驱动装置和/或一个制动装置以用于将一个杆层卷固位在该固位装置中、和/或用于压在该滚卷起的杆层上的至少一个力激发的施压辊，其中具体是该至少一个施压辊具有一个软表面。这一措施改进了将这层挤拉杆从杆层卷上解除滚卷的操作，因为这些挤拉杆相当硬并趋于在杆层卷上松开。这些滚卷起的杆的作用类似滚卷起的弹簧，它们的弹簧力在向外方向上施压。这个或这些施压辊的与之相反地作用。施压辊优选地安排在解开操作的过程中这层挤拉杆切向离开杆层卷的位置。从而不损伤这层中的杆，这个或这些施压辊优选地具有一个软表面。
[0014]由于材料固有的高度刚性，还有可能出于运输目的用绑带固定杆层卷上的杆材料。这些绑带防止单独的挤拉杆滚卷起并从卷上脱离，这会在制造过程中产生在相当多的工作，因为这些杆会不得不被重新定位、或者整个卷会不得不被当作废物来丢弃。当将卷例如装入固位装置时，用施压辊替换这些绑带。
[0015]优选地，至少一个传感器被安排在该导向装置中、和/或在一个施压辊上、和/或在使一个施压辊受到力的作用的一种安排上，其中存在从该至少一个传感器至该驱动装置和/或制动装置的一个控制或调节装置的一个信号传输通道，并且该控制或调节装置被设计成根据所传输的传感器信号来控制或调整一个杆层卷的移动。这些传感器信号用于提供对于解开缠绕操作的，具体还有对于修整和引入操作的、和/或在层压模上的定位操作的自动控制。这使之有可能在很大程度上自动地制造所需的翼梁帽形状。优选地，杆层卷的运动是受调节或控制的，从而使得在这个卷与导向装置之间的材料的解除滚卷操作是以不受力的方式进行的。
[0016]同样优选的是该系统包括用于该导向装置的一个控制装置，该控制装置被设计成在该导向装置相对于该层压模具的竖直和/或水平位置的方面跟踪该导向装置的位置，具体是根据该层压模具中的最上层的挤拉杆的表面的位置。这一措施还使之有可能使得将每层的这些杆定位在层压模具中或层压模上操作在很大程度上自动地进行。
[0017]为了自动放下这些层的杆来制造转子叶片翼梁帽，还有利的是导向装置具有多个导向辊、这层挤拉杆在导向辊间运行，其中具体是具有至少一个非接触式传感器和/或至少一个运转轮传感器，以用于对一层挤拉杆的放出长度进行测量。就可以在导向辊上特别精确地确定出在此解除卷绕的杆的长度，这进而用作转子叶片翼梁帽的构造的信息。
[0018]优选地，至少一个导向棍具有一个驱动器和/或一个制动器。这意味着导向装置的导向辊同样被设计成以尽可能小心的且不受力的方式来将这层挤拉杆解开缠绕，具体是结合固位装置中的驱动装置，并且由此将所述层无变形地引入层压模具中。由此可快速平稳地将材料拉出到层压模具中。这对于具有的长度例如大于50m，尤其是大于65m的大转子叶片尤其重要，因为在这里，使用体力放出材料的操作极其费时并且劳动密集、且由此是昂贵的。
[0019]为了将这层挤拉杆插入导向装置，本发明优选地提供了使得该层以端部夹在两个棒之间，其中至少一个棒在其各端具有手柄。这些棒将这层杆保持在一起，并允许插入导向装置，这有可能是由固位装置的驱动器协助的。
[0020]根据本发明的修整单元的与众不同之处在于它具有用于割断材料的锯削或铣削单元，从而使得同时在厚度方向上产生嵌接。修整装置被构型成使得材料可以被与纵向轴线所成的任何所希望的角度地割断，并且还可自由选择嵌接角度。
[0021]为了使得这些层挤拉杆制造有接近翼梁帽外形的最终外形□该锯削装置和/或该铣削装置被设计成产生在厚度方向上的一种嵌接、和/或以与该层挤拉杆纵向轴线成角度地执行割断动作，具体是以与该层的表面呈2°与10°之间的嵌接角度、和/或以与该层的纵向轴线呈90°与口45°之间的角度。修整装置可以割断材料，从而同时在厚度方向上产生嵌接。修整装置被构型成使得材料可以被与纵向轴线所成的实际上任何所希望的角度地割断，并且还可自由选择嵌接角度。与这层的纵向轴线呈90°角意味着切割边缘精确地横向于纵向轴线延伸，尽管还可能设定与纵向轴线呈其他角度。
[0022]该修整装置优选具有一个