CN101304858B - 带铰链机构的模具组件及关闭模具组件的方法 - Google Patents

带铰链机构的模具组件及关闭模具组件的方法 Download PDF

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Abstract

带铰链机构的模具组件及关闭模具组件的方法，模具组件包含第一(1)和第二(2)模件，该模具组件还包括铰链机构，该机构与此两模件选择性地可拆卸连接。此铰链机构至少有被至少一个连接臂连接的第一(5)和第二铰链轴线(6)，此轴线在模具纵向基本上平行于两模件(1、2)相隔一定距离伸展，使得模件(1、2)可彼此相互在第一(打开)位置(此时两模件(1、2)彼此相邻一个相互距离，且两模件(1、2)的开口基本上朝上)和第二位置(此时第一模件(1)通过第一驱动装置(7)绕第一铰链轴线(5)旋转，使得此第一模件的开口基本上面向侧面并朝着第二模件(2))，及第三位置(此时第一模件(1)通过第二驱动装置(8)进一步绕第二铰链轴线(6)旋转，使得第一模件的开口基本上面向下对着第二模件(2)的开口)之间枢转。

Description

带铰链机构的模具组件及关闭模具组件的方法
技术领域
本发明涉及包含第一和第二模件的模具组件，用于制造基本上是细长的封闭轮廓元件，包括纤维加强聚合物风力涡轮叶片，该模具组件还包含铰链机构，后者可根据需要可拆卸地连接到那两个模件上。此外，本发明还涉及关闭这类模具组件的方法。
发明背景
纤维加强聚合物风力涡轮叶片通常是在模件中制造，这里叶片轮廓的顶面和底面是分开制造的，方法是在两个模件的每一个内安置玻璃纤维板。然后将这两半胶合在一起(往往是通过一些内部法兰件)。在叶片上半降落到叶片下半之前将胶加到叶片下半的内面上。另外，在将叶片下半胶合到叶片上半之前，常常把一或两个加强翼型(导板)固定在叶片下半里面。
众所周知，用来制造风力涡轮叶片一类大型物件且由两个模件构成的模件，是围绕纵向铰链线来关闭的，其中的铰链是被动的，也就是用起重机将模件中的一个围绕该铰链线提起，以将模件关闭或打开。当制造风力涡轮叶片时，模件被关闭，以便将两半叶片壳胶合在一起，这两半壳是在分开的模件内制成的。
DK 171,948B披露了一种制造涡轮叶片的方法，其中两个模件是沿与叶片精加工的前边缘重合的铰链线铰接在一起。这种方法和形状的一个缺点是，它只适合制造外形具有与模件铰链线重合的直线边缘的元件。该文件根本没有提到关闭程序。
丹麦实用新型BR 2004 00032披露了一种组件，其中驱动部件装在铰链结构内，它将模件中的一个从一个位置(此时模件开口面朝上)提升并旋转到另一个模件上方的位置(此时两个模件的开口相互面对)。关闭机构包含通过平行连杆机构按直线运动将两个模件组合在一起的附加组件。这种曲线或几乎是直线的关闭运动在制造风力涡轮叶片时是必须的，因为通过旋转实现完全关闭在几何上是不可能的，除非铰链轴线是安置在离模件腔体很远处，而这是不合适的。
WO 04/43679披露了一种模具组件，其中上述直线关闭运动是通过沿平行于铰链线伸展的两个纵侧面安装在两个模件中一个的可外伸导杆，及沿两个模件中第二个的纵侧面的相关轴承装置来完成的。这个模具组件可以让两个模件以很高精度组装。
风力涡轮叶片这些年来已变得越来越长，到今天已可达到60米甚至更长，这意味着用来模压此叶片的模具组件也变得越来越大。这使得以前的模具组件出现问题，因为在关闭模具组件过程中，相对于另一个模件旋转的模件在旋转运动中将达到很高的高度，这可能意味着制造叶片的大厅中天花板必须很高。因而建造大厅的费用更贵，或者现有大厅的天花板必须升高，这当然也会增加财政支出。
发明内容
本发明的目的是提供一种模具组件和关闭此模具组件的方法，这时完成关闭过程所需的高度比以前的减少。
按照本发明，此目的是利用具有至少一个第一和第二铰链轴线的铰链机构来达到，此轴线以一定相互距离基本上平行于两个模件在模具的纵向伸展，因此两模件是在第一(打开)位置(此时两模件以一定相互距离处于彼此靠近，且两模件的开口基本上面朝上)和第二位置(此时第一模件通过第一驱动装置围绕第一铰链轴线旋转，使得第一模件的开口基本上面向侧面而且朝着第二模件)，以及第三位置(此时第一模件通过第二驱动装置绕第二铰链轴线进一步旋转，使得第一模件的开口基本上面向下朝着第二模件的开口)之间彼此相互枢转。这样一来，第一模件在旋转过程中是沿着两个而不是一个圆弧运动，因而相对于只绕一根轴线运动的模具组件而言可减少旋转过程的最大高度。另外，由于两个模件处在一定相互距离，工作空间是产生在模具组件打开位置中两模件之间。
按照本发明一个优选实施例，第一铰链轴线和第二铰链轴线是通过至少一个连接臂来连接。此连接臂可包含许多独立的臂，或者是一块沿模具组件纵向伸展的板。
按照本发明一个特定实施例，此至少一个连接臂是在模具组件第一(打开)位置水平伸展，最好是在两模件的下部区域之间。
建议此至少一个连接臂靠在模具组件第一(打开)位置内两模件的公共支座上。这样一来，此连接臂对两个模件之间工作空间的干扰就非常小。
按照本发明的模具组件的一个优选实施例，至少一个导轨被安装在至少一个连接臂上，该导轨基本上沿着平行于模具组件第一打开位置内两模件的纵向伸展。因此，可以利用这个导轨，沿着模件来控制用于制造象丹麦实用新型NO.BA 2004 00032中披露的那种用于制造风力涡轮叶片的机械手。
按照本发明一个特定实施例，模具组件还包括使第一模件在模具第三位置到第四关闭位置间作直线移动的偏移装置，这时两个模件被关闭在一起，使得其内表面基本上界定元件精加工的外形形状。直线运动在绝大多数情况下都是必需的，因为沿风力涡轮叶片前沿和后沿的分界线是空间曲线，而且除非铰链轴线是被安置在离最近的分界线不适当地大的距离处，要完全关闭两个模件在几何上是不可能的。
按照本发明一个特定实施例，此偏移装置由沿两个纵侧面安装在两个模件中的一个上的可外伸导杆，以及沿两个模件中的第二个的纵侧面的相关轴承装置(用来接纳导轨的自由端，以使在模具的第三位置第一模件能靠在该导杆上)构成，同时该导杆包含用来移动导杆的第三驱动装置，从而使两模件在模具第三和第四位置之间运动。这提供一个特别简单的偏移装置实施例。
导杆最好带可独立控制的驱动装置。这样可使关闭过程有很高精度，因为导杆的伸展长度是和模件的几何形状和尺寸相配合的。这可保证同时在整个叶片长度上与粘合表面的接触。这一点大有好处，因为在最终定位之前模件之间那怕极轻微的接触将使所加的粘接剂被部分刮掉。
导杆及可能还有轴承的自由端可以是锥形以实现较好的控制，因为由于形状为锥形，导杆是以与轴承中心很小的偏移被引导至轴承内。
按照本发明一个特定实施例，第一和/或第二驱动装置是马达，最好是电动机。这是一个特别简单的实施例。例如，可以把行星齿轮安置在马达和铰链之间，使得输出轴上的电动机速度可以转换为适当的关闭速度。
第一和/或第二驱动装置也可以是直线致动器，例如汽缸/活塞组件，最好是液压驱动，从而提供简单而价廉的实施例。此驱动装置也可以是主轴部件。最好把第一驱动装置连接在第一模件和连接臂之间。此外，第二驱动装置最好连接在第二模件和连接臂之间。
本发明的目的还可通过关闭模具组件的方法实现，此模具组件包括第一模件，第二模件和安置在其间的铰链机构，后者至少包含第一和第二铰链轴线，利用这个方法，
i)第一模件通过绕第一铰链轴线的旋转，从第一打开位置(此时两个模件以一定相互距离彼此靠近，且两模件的开口基本上面朝上)，旋转到第二位置(此时第一模件的开口基本上面向侧面并朝着第二模件)，同时
ii)第一模件通过绕第一铰链轴线的旋转，从第二位置旋转到第三位置，此时两模件的开口彼此面对。
因此，与只有第一模件绕一个轴线旋转的关闭方法相比较，此第一模件在旋转期间的最大高度减小。原则上，第三位置可以是两个模件完全关闭的位置。
按照本发明一个特定实施例，第一模件在步骤i)中基本上旋转90°，且在步骤ii)中基本上再旋转90°。以这样方式并通过两个分开的旋转运动，可将第一模件移动到基本上处于第二模件垂直上方的位置。
按照本发明一个优选实施例，第一模件在步骤i)旋转90°以上，然后在步骤ii)，在与步骤i)的旋转运动相反的方向绕第一铰链轴线旋转，并在与步骤ii)旋转运动同一方向，绕第二铰链轴线旋转至第一模件基本上处于第二模件垂直上方的位置。这样可进一步减小旋转运动的最大高度。这两个附加的旋转运动可以同时或者按顺序进行。
按照本发明一个优选实施例，第二模件基本上垂直地从第三位置(即第一模件基本上处于第二模件垂直上方的位置)移动至第四(关闭)位置(此时丙模件被关闭在一起)。
附图简介
下面将通过附图中示出的实施例详细说明本发明，附图中：
图1是通过由风力涡轮叶片第一和第二模件组成的模具组件剖视图，
图2是按以前的只有一个铰链轴线的第一模具组件，
图3是按以前的只有一个铰链轴线的第二模具组件，
图4是按照本发明的模具组件的第一种关闭方法，
图5是按照本发明的模具组件的第二种关闭方法，
图6是带可外伸的导杆的模具组件示意图。
实施本发明的最佳模式
按照本发明的模具组件特别适合于制造风力涡轮叶片，此叶片通过在分开的模件中制造两半叶片壳，然后将两半叶片壳胶合在一起而制成。这两半叶片壳本身通常是用真空灌注制成，此时将均匀分布的纤维，粗纱(可以粘接成单纤维网或编织的纤维粗纱网，纤维或编织带)，在模件中叠层并用真空袋复盖。为在模件内表面和真空袋之间的腔体中产生真空，可将液体聚合物注入并充满包含纤维材料的腔体。当聚合物固化后，取走真空袋，两半叶片壳可沿边缘并用一个或几个沿叶片纵向伸展在两半叶片壳内面之间的横梁胶合在一起。两半叶片壳的连接是通过将一个或几个横梁、法兰等粘结到一个模件的半个叶片壳上，随后在连接面上涂上胶，将带另一半叶片壳的模件置于另一个模件的顶部。
图1显示处在打开位置的按照本发明的模具组件。此模具组件包含第一模件1和第二模件2，它们在打开位置下靠在地板17或另一个表面上。第一模件1由带具有内表面13的玻璃纤维壳体的钢丝结构组成，此内表面具有风力涡轮叶片一个侧面的形状。第二模件2也由带具有内表面14的玻璃纤维壳体的钢丝结构组成，此内表面与风力涡轮叶片的反面相对应。
第一模件1带有第一铰链装置3，第二模件2带有第二铰链装置4。这两个铰链装置相互间通过连接臂(可以是一些独立的臂或一块连续板零件)，使得两个模件1、2可以绕第一铰链轴线5和第二铰链轴线6彼此相互旋转。
连接臂9带第一导轨11和第二导轨12，它们被分别用来控制第一和第二叶片机械手。当然，这些导轨也可以分别安置在第一模件1和第二模件2的其它侧面上。
图2表示以前的模具组件，其中两个模件在模具组件打开位置上彼此靠得很近。第一模件31绕安置在两模件上边缘之间的铰链轴线33，相对于第二模件32从模具组件的打开位置旋转到关闭位置，如图中虚线所示。在旋转运动过程中，第一模件画出圆弧34。对于两个模件的宽度为例如4米和高度为2米的情况，圆弧34的顶点大约在表面35上方6.5米处。
图3是第二种以前的模具组件，其中两个模件在模具组件打开位置下处在一个相互距离。这个实施例比图2所示的实施例要优越，因为此相互距离在模件之间产生工作空间。象图2一样，第一模件41可以绕铰链轴线43相对于第二模件42旋转，该轴线安置在两个模件41、42的中间，因而与模件41、42有一个距离。在旋转运动过程中，第一模件41从打开位置旋转至关闭位置，如图中虚线所示。在旋转运动过程中，第一模件41画出圆弧44。而且如果铰链轴线44与两模件41、42相隔2米，则对于两个模件的宽度为例如4米和高度为2米的情况，圆弧44的顶点大约在表面45上方8.5米处。因此，两模件41、42之间的工作空间为4米宽。
图4显示关闭按照本发明示于图1的模具组件的第一种方法。图4A表示模具组件处在打开位置，这里两模件1、2相互处于一个距离且其开口朝上。为清楚起见，该模具组件未显示驱动装置7、8。首先，使第一模件1绕第一铰链轴线5旋转90°左右至图4B所示的位置，此时第一模件1的开口基本上面向侧面，并朝着第二模件2。然后，第一模件1连同连接臂9一起绕第二铰链轴线6旋转90°左右至图4C所示的位置，使得第一模件1基本上处在第二模件2的垂直上方，且第一模件1的开口基本上面朝下对着第二模件2的开口。接着通过直线移动使第一模件1移至关闭位置，这时两模件1、2被关闭在一起，使得它们的内表面13、14基本上确定元件精加工的外形形状。
第一模件1的全部运动示于图4D。可以看出，在从图4A的位置运动到图4B的位置过程中，第一模件1画出第一圆弧18。在从图4B的位置运动到图4C的位置过程中，第一模件1画出第二圆弧19。两个圆弧18、19的顶高相对于只有一个铰链轴线的模具组件要减小许多。再者，当两模件的宽度为例如4米、高度为2米，且铰链轴线5、6分别离第一模件1和第二模件2约0.75米时，圆弧18的顶点离表面17约5米，且圆弧19的顶点离约6米。两模件1、2之间的工作空间约为5米宽。
但是，最大高度可以进一步减小。图5表示按照本发明关闭模具组件的第二种方法。图5A表示模具组件在打开位置，这时两模件1、2彼此隔开一个距离且开口朝上，这与图4A相当。图5所示方法与图4所示方法的区别在于，模具组件在第一次旋转到图5B所示位置的过程中，绕第一铰链轴线旋转90°以上，这时第一模件1的开口基本上面对侧面，但还有一点朝第二模件2向下。然后，第一模件1连同连接臂9一起旋转到图5C所示的位置，此时第一模件1的开口基本上面朝下对着第二模件2的开口，但两个开口并不是正好处在彼此的顶上。
接着，第一模件1按与绕第一铰链轴线5的第一次旋转相反的方向旋转，然后连同连接臂9一起绕第二铰链轴线6旋转至图5D所示的位置，这时第一模件1基本上处在第二模件2的垂直上方，而且第一模件1的开口基本上面朝下对着第二模件2的开口。上述两个旋转运动可以同时或按顺序进行。
第一模件1在旋转过程中的全部运动示于图5E，可以看出，在从图5A所示位置运动到图5B所示位置的过程中，模件1画出第一圆弧18，这与图4所示方法一样。在从图5B所示位置运动到图5C所示位置的过程中，第一模件1画出第三圆弧20。第三圆弧的顶点可能低于第一圆弧的顶点，这意味着在旋转过程中最大高度可能减小至5米。最后，通过直线移动，第一模件1可移动至关闭位置，此时两模件1、2被关闭在一起，所以它们的内表面13、14基本上确定元件精加工外形的形状。
正如从图5所看到的，在第一次旋转运动中尽可能多地旋转第一模件1更有利，这样第三圆弧20将会尽可能低并尽可能靠近第二铰链轴线6，所以这个圆弧的顶点将比第一圆弧18的顶点低些。
图6为通过处于局部关闭位置(这时第一模件1处在第二模件2垂直上方一个距离)的风力涡轮叶片模具组件的简化剖视图。沿着它平行于第一铰链轴线5伸展的纵侧面，第一模件1包含一些可伸出导杆21(图中它处于缩回的且还未动作的位置)。在可伸出导杆21的下端有驱动装置22，可利用它使导杆21伸出和缩回。
可伸出导杆21可朝着轴承装置23向上运动，轴承被安装在第一模件1上，并做成可接纳导杆21的自由端24。导杆21的自由端24和轴承装置23为锥形，以将导杆端部引导至与轴承装置23可靠地接触。
随后，让第一模件1与铰链机构脱开并且仅仅靠在可伸出导杆21上。通过降低可伸出导杆21，可将第一模件1很精确地引导到一个位置(未示出)，使模件1、2沿其边缘彼此接触，同时在此位置两半叶片壳被胶合在一起。当胶完全或部分固化时，通过导杆21再次提升第一模件1，而且特别有利的是，在风力涡轮叶片尖端的第一模件1部分可被首先提升而达到滑动效果。当然，导杆21及相应的轴承装置23的数量和位置与模具的长度有关，此长度可达60米甚至更长。可以独立地控制导杆21的驱动装置22以达到希望的滑动效果。
上面已参照一些优选实施例对本发明进行说明。可以作许多修改而不偏离本发明的范畴。本专业技术人员明白，所作的修改或变更都属于本发明的范畴。举例来说，可以作这样的修改，使得模件绕三个或更多铰链轴线旋转。也不难理解，按照本发明的模具组件在模件纵向可包含多个铰链机构。还可以把模件可拆卸地与铰链机构连接。例如，可以将铰链机构固定在制造风力涡轮叶片大厅的地板上，而且各模件可以是活动的，使得它们可以运动并与铰链机构连接。
                    部件一览
1     第一模件
2     第二模件
3     第一铰链装置
4     第二铰链装置
5     第一铰链轴线
6     第二铰链轴线
7     第一驱动装置/液体活塞
8     第二驱动装置/液体活塞
9     连接臂
11    第一导轨
12    第二导轨
13    第一模具结构内表面
14    第二模具结构内表面
15    第一模具结构下部区域
16    第二模具结构下部区域
17    地板
18    第一圆弧
19    第二圆弧
20    第三圆弧
21    导杆
22    第三驱动装置
23    轴承装置
24    导杆自由端
31，41    第一模件
33，43    铰链轴线
34，44    圆弧

Claims (17)

1.一种模具组件，包含第一(1)和第二模件(2)，用来制造基本上为细长的封闭轮廓元件，该模具组件还包含铰链机构，该机构与第一和第二模件选择性地可拆卸连接，其特征在于：
此铰链机构有第一(5)和第二(6)铰链轴线，第一和第二铰链轴线分别在模具纵向基本上平行于第一和第二模件(1、2)相隔一定距离伸展，使得第一和第二模件(1、2)可相对彼此在第一打开位置、第二位置及第三位置之间枢转，在第一打开位置，第一和第二模件(1、2)彼此相隔一个相互距离邻近设置，且第一和第二模件(1、2)的开口基本上朝上，在第二位置，第一模件(1)通过第一驱动装置(7)绕第一铰链轴线(5)旋转，使得此第一模件的开口基本上面向侧面并朝着第二模件(2))，在第三位置，第一模件(1)通过第二驱动装置(8)进一步绕第二铰链轴线(6)旋转，使得第一模件的开口基本上面向下对着第二模件(2)的开口。
2.如权利要求1的模具组件，其特征在于，第一铰链轴线(5)和第二铰链轴线(6)是通过至少一个连接臂连接。
3.如权利要求2的模具组件，其特征在于，该至少一个连接臂(9)在模具组件第一打开位置水平伸展。
4.如权利要求2的模具组件，其特征在于，该至少一个连接臂(9)在模具组件在第一和第二模件(1、2)的下部区域之间水平伸展。
5.如权利要求3的模具组件，其特征在于，该至少一个连接臂(9)在模具组件第一打开位置靠在第一和第二模件(1、2)的公共支座(17)上。
6.如权利要求2-5之一的模具组件，其特征在于，至少一个导轨(11、12)被安装在至少一个连接臂(9)上，该导轨在模具组件第一打开位置基本上平行于第一和第二模件(1、2)的纵向伸展。
7.如权利要求1-5之一的模具组件，其特征在于，该模具组件还包含移动装置(21)，它使第一模件在模具(1)的第三位置到第四关闭位置之间直线平移，在第四关闭位置，第一和第二模件(1、2)被关闭在一起，使得它们的内表面(13、14)基本上确定元件精加工轮廓形状。
8.如权利要求7的模具组件，其特征在于，移动装置(21)由在第一和第二模件中的一个上沿相应模件的纵侧面安装的可伸出导杆，以及沿第一和第二模件(1、2)中的另一个的纵侧面、用来接纳导杆(21)自由端(24)的相应的轴承装置(23)提供，因而第一模件(1)可靠在模具(1)第三位置的导杆(21)上，并且导杆(21)包含第三驱动装置(22)，用来移动导杆(21)，从而使第一和第二模件(1、2)在模具第三和第四位置之间运动。
9.如上权利要求1-5之一的模具组件，其特征在于，第一(7)和/或第二驱动装置(8)是直线致动器。
10.如权利要求1-5之一的模具组件，其特征在于，第一(7)和/或第二驱动装置(8)是汽缸/活塞组件。
11.如权利要求1-5之一的模具组件，其特征在于，第一(7)和/或第二驱动装置(8)是液压驱动的。
12如权利要求2-5之一的模具组件，其特征在于，第一驱动装置(7)被连接在第一模件(1)和连接臂(9)之间。
13.如权利要求2-5之一的模具组件，其特征在于，第二驱动装置(8)被连接在第二模件(2)和连接臂(9)之间。
14.如权利要求1-5之一的模具组件，其特征在于，封闭轮廓元件是纤维加强聚合物风力涡轮叶片。
15.一种关闭包括第一模件(1)、第二模件(2)和安置于其间的铰链机构的模具组件的方法，该机构包含第一(5)和第二(6)铰链轴线，利用这种方法，
i)步骤i)：第一模件通过绕第一铰链轴线的旋转，从第一打开位置旋转到第二位置，在第一打开位置，第一和第二模件以一个相互距离彼此靠近，且第一和第二模件的开口基本上面朝上，在第二位置，第一模件的开口基本上面向侧面并朝着第二模件，并且
ii)步骤ii)：第一模件通过绕第二铰链轴线的旋转，从第二位置旋转到第三位置，此处第一和第二模件的开口彼此面对。
16.如权利要求15的方法，其特征在于，第一模件(1)在步骤i)中基本上旋转90°，并在步骤i i)中再旋转90°左右。
17.如权利要求15的方法，其特征在于，第一模件(1)在步骤i)中旋转90°以上，然后在步骤ii)中按与步骤i)中旋转运动相反的方向绕第一铰链轴线(5)旋转，并按与步骤ii)旋转运动相同的方向绕第二铰链轴线进一步旋转至一个位置，此处第一模件(1)基本上处在第二模件(2)的垂直上方。
18.如权利要求15-17中任一项的方法，其特征在于，第二模件基本上垂直地从第一模件(1)基本上处于第二模件(2)垂直上方的位置的第三位置移至第四关闭位置，此第四关闭位置处第一和第二模件被关闭在一起。
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