CN115122081A - 拧紧装置 - Google Patents

Abstract

一种用于风力涡轮机(1)的拧紧装置(20)，其构造成将多个紧固装置(11)紧固和/或拧紧到紧固目标物体(14)，其中所述紧固装置(11)布置在紧固装置圆(10)中。该拧紧装置包括：中心轴承单元(40)，用于允许拧紧装置(20)围绕中心轴线(44)旋转；扭矩单元(22)，用于将扭矩施加在紧固装置(11)上，以将紧固装置(11)紧固和/或拧紧到紧固目标物体(14)；以及第一臂(21)，其从中心轴承单元(40)沿径向方向(45)延伸并支撑扭矩单元(22)。

Description

拧紧装置

技术领域

本发明涉及一种构造成将多个紧固装置紧固和/或拧紧到紧固目标物体上的用于风力涡轮机的拧紧装置。

背景技术

风力涡轮机越来越多地用于产生电能。风力涡轮机通常包括塔架和安装在塔架上的机舱，毂附接到机舱。转子安装在毂处并且联接到发电机。多个叶片从转子延伸。叶片以这样的方式定向，即，经过叶片的风转动转子，从而驱动发电机发电。因此，叶片的旋转能被传递到发电机，发电机然后将机械能转换成电力并且将电力传递到电网。

因此，风力涡轮机包括许多部件，这些部件或在制造地点或在安装地点联接在一起。例如，在安装地点处，毂和主轴承或毂和叶片轴承借助于螺栓连接件联接在一起。此外，包括多个塔架部分的塔架通过相邻塔架部分的凸缘上的螺母-螺栓连接件而组装。在这些情况下，螺栓或其他紧固装置布置在紧固装置圆或螺栓圆中，并且在部件的组装期间，必须紧固和拧紧每个单个螺栓以将部件联接在一起。如果这个过程是手动完成的，则安装时间增加并且安装成本达到峰值。如果操作者必须手动拧紧螺栓，这也导致安全风险，因为操作者必须在悬置的负载和高扭矩附近操作。

由于使用了大量的螺栓来将部件联接在一起，所以螺栓的手动预张紧和紧固是低效的过程。另外，诸如温度、湿度或恶劣天气条件的因素影响紧固和拧紧过程。

在风力涡轮机在操作期间损坏的情况下，如果该过程是手动完成的，则难以分析损坏的原因并且难以在安装期间根据规范来记录螺栓是否被张紧。

因此，用于紧固装置的预张紧和紧固的自动化过程是将部件联接在一起的有效且快速的方式。

用于紧固装置的预张紧和紧固的自动化过程的方法在现有技术中是已知的。

文献WO 2019110061A1示出了一种用于自动张紧毂和主轴之间的凸缘接头中的螺栓的方法。根据该文献，凸缘接头通过由控制单元控制的旋转装置从毂或主轴侧围绕主轴轴线旋转。旋转凸缘接头，以便将第一组螺栓带入螺栓张紧工具的工作区域内。这样，螺栓张紧工具可通过控制单元移动就位，以准备根据需要并以控制单元所决定的任何顺序与第一组螺栓中的任何螺栓接合并张紧第一组螺栓中的任何螺栓。因此，在该方法中，紧固目标物体（即凸缘接头）必须旋转以便该方法工作，并且预张紧工具是静止的。该方法不适用于静止地紧固目标物体。

文献CA 2857258A1提出了一种适于利用机器人拧紧螺母螺栓将目标物体静止地紧固在风力涡轮机的接头圆形凸缘连接件中的方法。然而，由于整个拧紧装置跟随螺栓圆的螺栓移动而不具有任何静止部件，所以难以确定机器人在螺栓圆中的实际位置。另外，由于没有支撑由拧紧过程产生的反作用力，这可能导致机器人从螺栓圆的表面落下，所以不能保证这种机器人装置在拧紧过程期间的稳定性。

用于紧固装置的预张紧和紧固的自动化过程的另一种方法是使用机器人臂。从文献CN 109973337A已知这种方法。然而，这种方法需要笨重的机器人臂和用于臂的移动的自由空间，从而限制了空间有限的情况下的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服上述问题的拧紧装置的解决方案。

这通过根据权利要求1所述的拧紧装置来实现。

根据本发明，用于风力涡轮机的拧紧装置构造成将多个紧固装置紧固和/或拧紧到紧固目标物体，其中紧固装置布置在紧固装置圆中。

紧固装置可以是半永久性的连接装置，诸如螺栓、螺钉、销、铆钉、螺纹、双头螺栓或可用作紧固件的其他纵向件。

紧固目标物体可以是轴承凸缘或塔架凸缘，即凸缘接头、轴承壳体、安装在轴承上的加强板或其中多个紧固装置布置在紧固装置圆中的任何其他物体。

根据本发明，所述拧紧装置包括用于允许所述拧紧装置围绕中心轴线旋转的中心轴承单元。

拧紧装置可以固定在紧固装置圆的中心处并且旋转以紧固和/或拧紧布置在紧固装置圆中的多个紧固装置。与现有技术中已知的拧紧紧固装置的变型相比，这是一种简单的解决方案，因为拧紧装置以线性旋转运动的方式移动，并且不必计算复杂的轨迹以到达待紧固的下一紧固装置，对于现有技术中已知的诸如机器人臂的拧紧装置情况也是如此。

中心轴线可以是与紧固目标物体的轴线同心或平行的轴线，例如与加强板的轴线、叶片轴承的轴线、主轴承的轴线、塔架凸缘的轴线等同心或平行的轴线。

中心轴线也可以根据已经安装在紧固目标物体上的装置而设置在紧固目标物体或其他物体上的另一点处。

根据本发明，拧紧装置还包括扭矩单元，该扭矩单元用于在紧固装置上施加扭矩以将紧固装置紧固和/或拧紧到紧固目标物体。

扭矩单元是提供扭转力以将紧固装置转动和紧固和/或拧紧到紧固装置物体的装置。在现有技术中存在可以完成这种任务的多种已知的扭矩单元，例如扳手，其可以是电动的并且由控制器单元控制以将所需的扭矩施加到每个紧固装置。

根据本发明，拧紧装置还包括第一臂，该第一臂从中心轴承单元沿径向方向延伸并且支撑扭矩单元。

紧固装置圆位于距中心点特定径向距离处。因此，拧紧装置可以固定在该中心点，并且臂从该中心点延伸到紧固装置圆的径向长度。通过将扭矩工具布置或移位到该径向长度，扭矩工具然后定位在与紧固装置圆相同的直径处。由于拧紧装置可绕中心轴线旋转，在该示例中，该中心轴线设置在紧固装置圆的中心处，所以可通过旋转所述臂从而旋转扭矩单元至每个紧固装置绕中心轴线的特定角度位置而到达紧固装置圆中的所有紧固装置。

第一臂可以在径向方向上从中心轴承单元至少延伸到紧固装置圆的直径，并且扭矩单元可以在紧固装置圆的直径处安装在第一臂上。

这里提供的解决方案比用于紧固和拧紧紧固装置的其他装置占用更少的空间，因为拧紧装置的旋转轴线可与紧固装置圆同心地和/或平行于紧固目标物体的轴线安装，并且拧紧装置仅需要足以能够围绕中心轴线旋转的空间。

根据本发明的优选实施例，拧紧装置被构造成从紧固目标物体移除紧固装置。

因此，拧紧装置可以用作拧紧/紧固工具以将紧固装置拧紧和/或紧固到紧固目标物体，而且还可以用作紧固装置移除工具以将紧固装置从紧固目标物体松开或分离。例如，通过沿一个旋转方向转动扭矩工具，紧固装置被拧紧，并且通过沿相反的旋转方向转动扭矩工具，紧固装置被松开。

根据本发明的另一优选实施例，中心轴承单元包括：连接到拧紧装置的第一臂的外轴承环；内轴承环，所述内轴承环连接到紧固目标物体或连接到被联接到紧固目标物体的物体，例如主轴承或叶片轴承的轴承凸缘，或连接到被联接到主轴承或叶片轴承的加强板；以及布置在外轴承环和内轴承环之间的多个滚子元件，用于允许外轴承环围绕中心轴线旋转，并且因此允许拧紧装置围绕中心轴线旋转。

拧紧装置的中心轴承单元可以布置和固定在轴承的加强板处，或者直接布置和固定在叶片轴承上或者在主轴承处。如果其用于联接塔架凸缘，则其可以将其布置并固定在塔架凸缘处。替代性地，它可以被固定到单独的部件，该单独的部件本身可以被固定在轴承的加强板处或直接固定在叶片轴承处或主轴承处或塔架凸缘处。

根据本发明的另一优选实施例，紧固目标物体是叶片轴承。叶片轴承通过布置在紧固装置圆中的紧固装置附接到毂。例如，叶片轴承的外环安装在铸造的毂上，并且借助于布置在外轴承环的轴承凸缘处的螺栓圆紧固到毂。

根据本发明的另一优选实施例，加强板安装到叶片轴承的内环。加强板与叶片轴承的内环的附接可以利用螺栓圆来实现。该螺栓圆可以由拧紧装置拧紧和/或紧固。

根据本发明的另一优选实施例，拧紧装置通过夹持机构安装到加强板。

根据本发明的另一优选实施例，所述拧紧装置安装到叶片轴承的内环或主轴承的内环。

根据本发明的另一优选实施例，拧紧装置可以借助于螺栓圆安装到紧固目标物体。

根据本发明的另一优选实施例，中心轴承单元包括：连接到拧紧装置的第一臂的内轴承环；外轴承环，外轴承环连接到紧固目标物体或连接到被联接到紧固目标物体的物体，例如主轴承的轴承凸缘或叶片轴承的轴承凸缘，或被连接到联接到主轴承或叶片轴承的加强板；以及布置在外轴承环和内轴承环之间的多个滚子元件，用于允许内轴承环围绕中心轴线旋转，并且因此允许拧紧装置围绕中心轴线旋转。

根据本发明的另一优选实施例，拧紧装置还包括旋转运动单元，该旋转运动单元产生拧紧装置围绕中心轴线的旋转运动。

旋转运动单元是拧紧装置的单元，其被提供动力以产生臂绕轴线的旋转，从而能够到达紧固装置圆中的所有紧固装置。

旋转运动单元可以是由电能提供动力的马达。

因此，旋转运动单元与中心轴承单元一起使用允许使臂绕轴线旋转以到达布置在紧固装置圆中的紧固装置。

根据本发明的另一优选实施例，旋转运动单元在轴承凸缘上滚动。例如，旋转运动单元可以在叶片轴承的外轴承环的轴承凸缘上或者在主轴承的外轴承环的轴承凸缘上滚动。滚动表面可以是例如轴承的外侧向表面。

根据本发明的另一优选实施例，旋转运动单元包括布置在支撑件处的旋转装置。

马达可为旋转装置提供动力以在表面上滚动。支撑件可在至少两个点处保持旋转装置，以使旋转装置具有稳定且受控的旋转。所使用的马达例如可以是伺服马达。

根据本发明的另一优选实施例，旋转装置是球体。球体是紧凑的旋转装置，其可由穿过球体的轴支撑，其中两个旋转运动单元臂从球体的侧部保持所述轴。通过借助于马达转动所述轴，可以转动球体。球体可以在紧固目标物体的表面上滚动。球体可以具有摩擦表面。

根据本发明的另一优选实施例，旋转装置是摩擦轮。摩擦轮可以具有摩擦表面，其在紧固目标物体的表面上滚动。类似于具有球体的实施例，旋转可由附接到由马达提供动力的轮的轴产生。两个旋转运动单元臂可以从摩擦轮的侧部保持所述轴。

替代性地，摩擦轮可以具有轴承并且由旋转运动单元臂直接支撑。

根据本发明的另一优选实施例，旋转装置在旋转运动单元轨上旋转，以精确地控制拧紧装置的旋转和位置。

摩擦表面和旋转运动单元轨的组合防止旋转装置的滑动，以便围绕中心轴线精确地旋转和定位拧紧装置。即使不使用摩擦表面，旋转运动单元轨也能够有效地用于防止旋转装置的滑动。

根据本发明的另一优选实施例，旋转运动单元附接在拧紧装置的第一臂的径向外端。如果拧紧装置包括多个臂，则另外的旋转运动单元也可以附接到每个臂的径向外端。

由于圆的圆周与圆的半径成比例地增加，将旋转运动单元附接到圆的径向外端导致旋转运动单元的较长的旋转轨迹，并且因此导致拧紧装置的更精确的旋转。通过控制旋转运动单元的旋转装置的运动，可以精确地确定拧紧装置的旋转以及拧紧装置绕中心轴线的实际角度位置。

根据本发明的另一优选实施例，旋转运动单元通过在径向方向上延伸的旋转运动单元轨附接到第一臂或任何另外的臂。

该特征允许在径向方向上移位旋转运动单元以改变旋转运动单元的径向位置。因此，包括可移位的旋转运动单元的相同的拧紧装置可以用于具有不同外径的不同紧固目标物体，因为旋转运动单元可以被调节到紧固目标物体的直径。

根据本发明的另一优选实施例，旋转运动单元在紧固目标物体的侧向表面上滚动。

在紧固目标物体是凸缘的情况下，旋转运动单元可以在该凸缘的侧向表面上滚动，该侧向表面平行于凸缘的轴线和/或平行于拧紧装置的中心轴线。由于凸缘的侧向表面是圆形的，从而具有恒定的直径，所以易于在侧向表面上滚动旋转运动单元的滚动装置，或者易于在设置在紧固目标物体的侧向表面上的旋转运动单元轨上滚动旋转运动单元的滚动装置。

如果旋转运动单元通过沿径向方向延伸的旋转运动单元轨附接到第一臂或任何另外的臂，则可容易地调节旋转运动单元的径向位置，使得滚动装置安置在紧固目标物体的侧向表面上。

必须使每个臂具有在紧固目标物体的侧向表面上滚动的旋转运动单元的优点在于，将一个旋转运动单元压靠在一侧的侧向表面上的力可以通过在相对侧的侧向表面上滚动的第二旋转运动单元来补偿。

替代性地，旋转运动单元可以在垂直于拧紧装置的中心轴线的表面上滚动，即，在布置紧固装置圆所在的表面上滚动。这允许拧紧装置的更紧凑的形式，因为臂的设计不必超过紧固目标物体的外径。这对于空间有限的应用是有效的选择。

根据本发明的另一优选实施例，旋转运动单元包括传感器，以精确地计算拧紧装置的位置。

传感器可以放置在旋转装置上，以便以与放置在汽车车轮处的传感器测量汽车的里程类似的方式测量旋转装置的旋转速度。因此，旋转传感器可以放置在旋转装置处，以测量拧紧装置围绕中心轴线的位移。

传感器也可以放置在旋转运动单元轨处，以精确地计算旋转装置的位置，并因此计算拧紧装置的角度位置。这给出了关于旋转运动单元在旋转运动单元轨上的实际位置的反馈，并且因此给出了关于拧紧装置的实际角度位移的反馈。

传感器可以是测量旋转运动单元的旋转角度、旋转速度和/或倾斜角度的传感器。

根据本发明的另一优选实施例，中心轴承单元包括角度传感器，该角度传感器向控制器单元提供外轴承环的角度位置，并因此提供拧紧装置的角度位置。例如，用于中心轴承单元的角度传感器可以是高精度旋转编码器。

在中心轴承单元处使用角度传感器连同测量旋转角度的传感器或测量旋转运动单元的旋转速度的传感器有助于准确地确定拧紧装置的角度位置，并且即使在中心轴承单元的传感器或旋转运动单元的传感器失效的情况下也能够计算角度位置，因为其他传感器仍然能够测量拧紧装置的位置。此外，使用放置在中心轴承单元处和/或第一和/或第二臂处和/或旋转运动单元处的倾斜传感器有利于通过控制拧紧装置的倾斜来检测整个拧紧装置的未对准。

在拧紧装置在压靠在紧固目标物体的侧向表面上的臂的外径处具有可移位的旋转运动单元的情况下，通过使臂相对于旋转运动单元径向移位，从而校正所述未对准，能够校正整个拧紧装置的未对准。

在双臂拧紧装置在压靠在紧固目标物体的侧向表面上的臂的外半径处具有可移位的旋转运动单元的情况下，整个拧紧装置的未对准可以通过如下来校正：径向移位所述旋转运动单元，从而根据旋转运动单元抵靠紧固目标物体的移位方向导致拧紧装置抵靠紧固目标物体的更大预张紧或更小预张紧。

根据本发明的另一优选实施例，扭矩单元包括拧紧套筒，该拧紧套筒被构造成与紧固装置接合以将紧固装置拧紧和/或紧固到紧固目标物体。

拧紧套筒可以具有与紧固装置的外部轮廓相匹配的内部轮廓。例如，拧紧套筒可以具有内六边形形状轮廓，即，在拧紧套筒的表面上具有六边形形状的孔。然后，该内六边形形状轮廓与六边形形状紧固装置匹配，以便使套筒与紧固装置接合。

替代性地，拧紧套筒可以具有与紧固装置的内部轮廓匹配的外部轮廓。例如，拧紧套筒可以具有六边形形状的主体，其适于接收互补形状的六角键或钻头，其具有与紧固装置的内六边形形状轮廓相匹配的六边形形状。

根据本发明的另一优选实施例，拧紧套筒可释放地连接到拧紧装置。因此，根据紧固装置的类型，使用特定的拧紧套筒，并且拧紧套筒可以被互换，而不必用不同的扭矩单元替换该扭矩单元。

因此，拧紧套筒能够可释放地连接到扭矩单元，以使拧紧套筒的轮廓与紧固装置的轮廓匹配。

拧紧套筒例如可以适于接收不同类型的键或钻头，或者可以从扭矩单元完全移除。优点在于，在例如由于拧紧套筒的变形而损坏的情况下，如果拧紧套筒可释放地连接到扭矩单元，则能够容易地更换拧紧套筒。

可以使用附接到拧紧套筒的不同形式的钻头。例如，对于具有单个水平缺口（即槽）的紧固装置，可以将槽螺丝刀附接到拧紧套筒。替代性地，对于具有两个相互垂直定向的缺口（即十字或双槽）的紧固装置，十字螺丝刀可以附接到拧紧套筒。可以使用其他形状，诸如三角形、正方形、双正方形、三正方形、五边形、双六边形、五瓣形（pentalobe）、内六角（hexalobular）等，并且相应地设计成具有相应形状的钻头可以布置在拧紧套筒处。

根据本发明的另一优选实施例，扭矩单元包括扭矩单元轨，该扭矩单元轨用于沿着径向方向移位扭矩单元，以便使扭矩单元的径向位置与紧固装置圆的径向位置匹配。

根据本发明的另一优选实施例，扭矩单元包括扭矩单元轨，该扭矩单元轨用于沿着轴向方向移位扭矩单元，以便使扭矩单元与紧固装置接合，从而将紧固装置拧紧到紧固目标物体。

扭矩单元轨可沿径向方向延伸，这允许扭矩单元沿径向方向移位。类似地，扭矩单元轨可沿轴向方向延伸，这允许扭矩单元沿轴向方向移位。

沿径向方向延伸的扭矩单元轨与沿轴向方向延伸的扭矩单元轨的组合是有利的，因为可沿两个方向完全调节扭矩单元的位置以与紧固装置的位置匹配。

扭矩单元在径向方向上的移位允许扭矩单元匹配紧固装置圆的径向位置。因此，一旦扭矩单元的径向位置与紧固装置圆的径向位置匹配，并且如果拧紧装置的中心轴线与穿过紧固装置圆的中心的轴线匹配，则只需要旋转拧紧装置以达到紧固装置圆中的紧固装置的所有角度位置和径向位置。

一旦由扭矩单元达到待紧固和/或拧紧的紧固装置的径向和角度位置，则扭矩单元必须达到轴向位置以便使扭矩单元与紧固装置接合。这可以通过使用沿轴向方向延伸的扭矩单元轨来实现，因为这允许轴向地移动扭矩单元，并且因此接近紧固装置并与紧固装置接合。

可用于使扭矩单元接近并接合紧固装置的替代或附加措施是使用液压系统或伸缩系统，其有助于获得轴向长度，从而使紧固装置接近扭矩单元。

扭矩单元轨可以安装在拧紧装置的第一臂、第二臂和/或任何其他另外的臂上。

根据本发明的另一优选实施例，扭矩单元包括公差补偿单元，以调节扭矩单元和紧固装置之间的未对准。

由于在紧固装置的拧紧期间施加在扭矩单元处的扭矩力，扭矩单元和紧固装置之间的未对准是常见的。公差补偿单元使扭矩单元回到其原始位置。另外，公差补偿单元补偿制造公差，由于轴承和凸缘的大尺寸，制造公差在风力涡轮机部件中比在其他轴承和凸缘应用中高，因此制造公差在风力涡轮机部件中起关键作用。

根据本发明的另一优选实施例，公差补偿单元包括柱塞弹簧单元，其中柱塞弹簧单元包括多个柱塞和多个弹簧，并且在扭矩单元的轴上施加径向力以调节扭矩单元和紧固装置之间的未对准。

柱塞可以被预张紧以保持扭矩单元在拧紧装置的所有角度位置处居中。因此，扭矩单元的未对准导致柱塞被推动且其对应的弹簧在柱塞弹簧单元的一侧处被压缩，且导致柱塞被拉动且其对应的弹簧在柱塞弹簧单元的相对侧处被延伸。因此，被推动的柱塞和被拉动的柱塞都将推动和拉动扭矩单元回到其初始位置。

根据本发明的另一优选实施例，扭矩单元包括扭矩单元轴承，用于允许扭矩单元绕扭矩单元轴线旋转以紧固和/或拧紧紧固装置。

扭矩单元轴线可以平行于中心轴线。

此外，滑动轴承类型的扭矩单元轴承与柱塞弹簧单元的组合提高了公差补偿单元补偿未对准的能力，因为轴的未对准导致滑动轴承的流体过压，滑动轴承的流体过压与预张紧的柱塞一起将轴移回到对准位置。

根据本发明的另一优选实施例，扭矩单元包括第一基架，该第一基架安装在沿径向方向延伸的扭矩单元轨上，该第一基架允许扭矩单元沿径向方向移位。

扭矩单元轨可以安装在拧紧装置的第一臂上、第二臂上或任何其他臂上。

根据本发明的另一优选实施例，扭矩单元还包括安装在扭矩单元轨上的第二基架，扭矩单元轨安装在第一基架上并且沿轴向方向延伸，这允许扭矩单元沿轴向方向移位。

根据本发明的另一优选实施例，扭矩单元包括气动缸以在扭矩单元轨上驱动扭矩单元。

根据本发明的另一优选实施例，旋转运动单元包括气动缸以在旋转运动单元轨上驱动旋转运动单元。

根据本发明的另一优选实施例，扭矩单元还包括反作用保持器，其是扭矩反作用臂，其在拧紧或紧固操作期间减小扭矩单元处的反作用力。

根据本发明的另一优选实施例，拧紧装置包括能量链，该能量链由引导件支撑并且连接到能量源以向拧紧装置提供能量。

如果引导件安装在拧紧装置的旋转部分上，例如，如果引导件安装在中心轴承单元的外轴承环上，则引导件可以转动。替代性地，如果引导件安装在拧紧装置的静止部件上，例如，如果引导件安装在中心轴承单元的内轴承环上，则引导件可以是静止元件。

通过将能量连接件设计成能量链，能量链可以移动并跟随拧紧装置的旋转。

根据本发明的另一优选实施例，拧紧装置包括控制器单元，以控制拧紧装置的旋转、角度位置和/或拧紧进程。

控制器单元收集放置在拧紧装置处的传感器的信息，并且能够有效地控制拧紧装置以增强拧紧过程。

在拧紧装置处的传感器与控制器单元之间的连接可以利用布置在用于能量源的能量链处的电缆来完成。

控制器单元例如可以通过计算紧固装置圆中的紧固装置的数量来计算紧固装置之间的角度偏移。在扭矩单元处使用的扭矩也可以在控制器单元处被设置为预定值。

此外，控制器单元可以保存关于紧固装置的预张紧的数据，并且在维护间隔期间比较数据以发现脆弱的紧固装置和由于过早松开的紧固装置而造成的损坏。紧固装置圆的每个紧固装置可以在其寿命的预测可以被计算时被单独地检查。

根据本发明的另一优选实施例，第一臂是通过可移除连接件而附接到中心轴承单元的可拆卸臂。

根据本发明的另一优选实施例，第二臂是通过可移除连接件而附接到中心轴承单元的可拆卸臂。

根据本发明的另一优选实施例，拧紧装置的所有臂是通过可移除连接件而附接到中心轴承单元的可拆卸臂。

可拆卸臂可以借助于销-套筒连接而联接到中心轴承单元，该销-套筒连接包括在中心轴承单元处的锁定销和在可拆卸臂处的锁定套筒。替代性地，锁定套筒可放置在中心轴承处，而锁定销可放置在可拆卸臂处。可拆卸臂和中心轴承单元之间的其他类型的可释放连接和半永久性连接方法也是可能的。

可释放的连接应理解为部件之间的这样的连接，其可以被释放而不损坏单个部件。这种连接可以通过半永久性的连接方法来实现。例如，螺栓、螺钉、销、铆钉、螺纹、螺柱或其他纵向件可用作部件的紧固件。

使用可从拧紧装置拆卸和释放的可拆卸臂的好处在于，在损坏的情况下，可拆卸臂可以更容易地被替换，而不必安装新的中心轴承单元，即，不必改变拧紧装置的完整设置。此外，如果一个扭矩单元发生故障并且拧紧装置包括多个扭矩单元，则包括发生故障的扭矩单元的可拆卸臂可以被拆卸，并且其余的扭矩单元可以继续紧固和/或拧紧过程。

根据本发明的另一优选实施例，拧紧装置包括附接到拧紧装置的配重。配重可以在与拧紧装置的第一臂和/或任何其他臂相反的径向方向处附接到拧紧装置。

配重考虑了例如由于故障而可能已经从拧紧装置移除的可拆卸臂的重量。配重通过将重心移位到中心轴线而为拧紧装置带来更大的稳定性。

根据本发明的另一优选实施例，拧紧装置包括在与第一臂相反的径向方向上延伸的第二臂。

由于两个紧固装置可以由布置在两个臂中的每一个处的每个扭矩单元同时紧固和/或拧紧，所以两个臂的使用显著地减少了拧紧装置拧紧紧固装置圆的紧固装置的拧紧和/或紧固过程时间。

根据本发明的另一优选实施例，拧紧装置包括在不同径向方向上延伸的多个臂。

臂的数量越多，拧紧装置拧紧紧固装置圆的紧固装置的拧紧和/或紧固过程时间减少得越多。

本发明的又一方面是一种用于借助于拧紧装置将布置在紧固装置圆中的多个紧固装置紧固和/或拧紧到紧固目标物体的方法。该拧紧装置包括中心轴承单元、扭矩单元和从中心轴承单元径向延伸的第一臂。该方法包括以下步骤：

-调节所述扭矩单元的径向位置，以便与所述紧固装置圆的径向位置匹配，

-调节所述扭矩单元的角度位置，以便与待紧固和/或拧紧的所述第一紧固装置的角度位置匹配，

-使所述扭矩单元与所述第一紧固装置接合，以及

-紧固和/或拧紧所述第一紧固装置。

通过将拧紧装置旋转至紧固装置圆的下一紧固装置，可以重复该方法，直到紧固装置圆的所有紧固装置被紧固和/或拧紧。

附图说明

为了便于理解本发明的特征并且作为本说明书的组成部分，一些附图页被附到附图上，这些附图具有说明性而非限制性的性质，以下被呈现：

图1示出了风力涡轮机的透视图。

图2示出了根据本发明的实施例的拧紧装置，该拧紧装置安装在叶片轴承的加强板上，并且被构造成借助于附接在拧紧装置的第一臂处的扭矩单元和附接在拧紧装置的第二臂处的另一扭矩单元来紧固叶片轴承凸缘的螺栓。

图3和图4示出了借助于中心轴承单元将拧紧装置安装在加强板上。

图5示出了根据另一实施例的旋转运动单元，该旋转运动单元被构造成使拧紧装置旋转，该旋转运动单元包括作为由支撑件支撑的旋转装置的球体。

图6示出了根据另一实施例的旋转运动单元，该旋转运动单元被构造成使拧紧装置旋转，该旋转运动单元包括作为由支撑件支撑的旋转装置的摩擦轮。

图7示出了安装在第一臂上的扭矩单元轨上的扭矩单元，以允许扭矩单元沿径向和轴向方向移位。

图8示出了安装在紧固目标物体上的拧紧装置的示意图，该拧紧装置包括附接在第一臂处的扭矩单元和附接在第二臂处的另一扭矩单元。

图9示出了根据本发明的另一实施例的拧紧装置，其包括作为第一和第二臂的可拆卸臂。

图10示出了根据本发明的另一实施例的拧紧装置，其包括作为可拆卸臂的第一臂。

图11示出了根据本发明的另一实施例的拧紧装置，其包括作为可拆卸臂的第一臂和在与第一臂相反的径向方向上附接至拧紧装置的配重。

图12至图14示出了安装在包括多个柱塞弹簧单元的扭矩单元处的公差补偿单元。

具体实施方式

图1示出了风力涡轮机1，其包括塔架2、布置在塔架2的上端处的机舱3、连接到机舱3的毂4和从毂4延伸的三个叶片5。

图2示出了根据本发明的实施例的拧紧装置20，其安装在叶片轴承的加强板12上，并且被构造成借助于附接在拧紧装置20的第一臂21处的扭矩单元22和附接在拧紧装置20的第二臂28处的另一扭矩单元22来紧固轴承凸缘15的螺栓。

在该示例中，通过拧紧装置20拧紧和/或紧固的紧固装置11是布置在轴承凸缘15的紧固装置圆10处的紧固装置11。

此外，拧紧装置20可用于拧紧加强板12的紧固装置11，当加强板2的紧固装置11布置在紧固装置圆10中时，该紧固装置将加强板2联接到叶片轴承。如果加强板12已经固定到叶片轴承，则这可以实现。例如，在维护工作期间，可以检查将加强板12与叶片轴承联接的螺栓的预张紧，并且如果需要的话，借助于拧紧装置20将它们拧紧。

在该示例中，紧固装置11是螺栓，并且紧固装置圆10是螺栓圆。在这种情况下，当螺栓被拧紧到风力涡轮机1的毂4中的叶片轴承的凸缘时，轴承凸缘15是紧固目标物体14。

在紧固和/或拧紧过程期间，加强板12和轴承凸缘15是固定的并且联接在一起。

在图2的左侧可以看到用于安装第二叶片轴承的毂开口13。在该毂开口13中，可以安装叶片轴承。第二叶片轴承的轴承凸缘15可以借助于螺栓紧固到毂4，用拧紧装置20拧紧所述螺栓。在叶片轴承上，加强板12可以借助于螺栓被布置并被紧固到叶片轴承，用拧紧装置20拧紧所述螺栓。

拧紧装置20包括布置在加强板12的中心处的中心轴承单元40，以允许拧紧装置20围绕与叶片轴承、加强板12和/或紧固装置圆10的轴线同心的中心轴线44旋转。

拧紧装置20包括沿中心轴承单元40的轴向方向46的引导件33，用于支撑能量链30。能量链30允许拧紧装置20与能量源31的电连接，以向拧紧装置20的部件供电。

此外，从控制器单元32到拧紧装置20的控制器信号以及从拧紧装置20到控制器单元32的角度、位置和扭矩传感器的信号可以借助于能量链30来传输。

图2中所示的拧紧装置20具有第一臂21和第二臂28，第一臂具有附接到中心轴承单元40的扭矩单元22，第二臂具有附接到中心轴承单元40的扭矩单元22。第一和第二臂21、28两者都在径向方向45上从中心轴承单元40延伸到轴承凸缘15的外径。在第一和第二臂21、28的径向外端处，布置有旋转运动单元50。旋转运动单元50产生拧紧装置20围绕中心轴线44的旋转运动。

因此，扭矩单元22垂直于加强板12的表面并且垂直于轴承凸缘15的前表面布置，并且可移位以定位在相应的螺栓上。

图3和图4示出了拧紧装置20借助于中心轴承单元40在加强板12上的附接。

中心轴承单元40包括：连接到拧紧装置20的第一臂21和第二臂28的外轴承环41；连接到加强板12的内轴承环42，该加强板本身固定到轴承凸缘15；以及布置在外轴承环41和内轴承环42之间的多个滚子元件43，用于允许外轴承环41的旋转，并且因此允许拧紧装置20围绕中心轴线44的旋转。

中心轴承单元40还包括角度传感器47，其向控制器单元32提供外轴承环41的角度位置，并因此提供拧紧装置20的角度位置。在该图中，角度传感器47是高精度旋转编码器。

中心轴承单元40还可以包括倾斜传感器，以控制拧紧装置20的倾斜。

图5示出了被构造成旋转拧紧装置20的根据另一实施例的旋转运动单元50，其包括作为由支撑件53支撑的旋转装置55的球体51。

旋转运动单元50产生拧紧装置20围绕中心轴线44的旋转运动。这可以通过马达触发球体51的旋转来实现，球体51在旋转运动单元轨54上旋转以精确地控制拧紧装置20的旋转和位置。控制球体51的运动导致对拧紧装置20的角度位置的更精确的控制，以便使扭矩单元22与一个特定的紧固装置11接合，降低扭矩单元22和紧固装置11之间的未对准的风险。

图6示出了被构造成使拧紧装置20旋转的根据另一实施例的旋转运动单元50，其包括作为由支撑件53支撑的旋转装置55的摩擦轮52。

旋转运动单元50产生拧紧装置20围绕中心轴线44的旋转运动。这可以通过马达触发摩擦轮52的旋转来实现。摩擦轮52在旋转运动单元轨54上旋转，以精确地控制拧紧装置20的旋转和位置。

在图5和图6中，旋转运动单元50在轴承凸缘15的平行于轴向方向46的表面上滚动，即在轴承凸缘15的侧向表面处滚动。

图7示出了安装在第一臂21上的扭矩单元轨23上的扭矩单元22，以允许扭矩单元22沿径向和轴向方向45、46移位。

沿着径向方向45延伸的扭矩单元轨23允许扭矩单元22沿着径向方向45移位。类似地，沿着轴向方向46延伸的扭矩单元轨23允许扭矩单元22沿着轴向方向46移位。

旋转运动单元50联接在第一臂21的端部处。这两个部件之间的联接可以在轨上进行，类似于扭矩单元22在第一臂21上的联接，以便能够轴向和径向地移位旋转运动单元50，从而旋转运动单元50的位置可以根据轴承凸缘15或任何其他紧固目标物体14的直径进行调节。

旋转运动单元50在轴承凸缘15的平行于轴向方向46的表面上滚动，即在轴承凸缘15的侧向表面处滚动。

在该图中，加强板12附接到叶片轴承的内环，并且旋转运动单元50在叶片轴承的外环的横向侧上滚动，即在叶片轴承凸缘15上滚动。

图8示出了安装在加强板12上的拧紧装置20的示意图，拧紧装置20包括附接在第一臂21处的扭矩单元22和附接在第二臂28处的另一扭矩单元22。多个紧固装置11布置在紧固装置圆10上，所述紧固装置可由拧紧装置20拧紧和/或紧固。

为了将拧紧装置20调节到紧固装置圆10的直径，扭矩单元22可沿径向方向45移位。另外，为了从一个紧固装置11移动到下一紧固装置以紧固和/或拧紧下一紧固装置11，拧紧装置20可借助于中心轴承单元40绕中心轴线旋转。

扭矩单元22包括拧紧套筒24，所述拧紧套筒24与一个紧固装置11接合以紧固和/或拧紧紧固装置11。

由于当前实施例包括两个扭矩单元22，所以两个紧固装置11可同时紧固和/或拧紧，从而减少了用于紧固和/或拧紧紧固装置11的操作时间。

图9示出了根据本发明另一实施例的拧紧装置20，其包括作为第一臂21和第二臂28的可拆卸臂29。可拆卸臂29借助于销-套筒连接而联接到中心轴承单元40，该销-套筒连接包括位于中心轴承单元40处的锁定销25和位于第一臂21和第二臂28处的锁定套筒26。然而，可拆卸臂29和中心轴承单元40之间的其他类型的可释放连接也是可能的。

使用可从拧紧装置20拆卸和释放的可拆卸臂29的好处是，在损坏的情况下，可以更容易地更换可拆卸臂，而不必安装新的中心轴承单元50。另外，如果一个扭矩单元22发生故障并且拧紧装置20包括多个扭矩单元22，则包括发生故障的扭矩单元22的可拆卸臂29可以被拆卸，并且其余的扭矩单元22可以继续紧固和/或拧紧过程。

图10示出了根据本发明的另一实施例的拧紧装置20，其包括作为可拆卸臂29的第一臂21。在这种情况下，第二臂28被拆卸，并且第一臂21的扭矩单元22在没有第二臂28的情况下继续紧固和/或拧紧过程。

图11示出了根据本发明另一实施例的拧紧装置20，其包括作为可拆卸臂29的第一臂21和在与第一臂21相反的径向方向45处附接到拧紧装置20上的配重27。配重27占据了第二臂28的重量，该第二臂例如由于出现故障可能已经从拧紧装置20上被移除。对于仅有一个臂安装在拧紧装置20上的情况，配重27通过将重心移位到中心轴线44而使拧紧装置20更稳定。

图12至图14示出了包括公差补偿单元60的扭矩单元22。

图12中所示的扭矩单元22包括安装在沿径向方向45延伸的两个扭矩单元轨23上的第一基架64，所述第一基架允许扭矩单元22沿径向方向45移位。

扭矩单元22还包括安装在两个扭矩单元轨23上的第二基架65，两个扭矩单元轨23安装在第一基架64上并且沿轴向方向46延伸，这允许扭矩单元22沿轴向方向46移位。扭矩单元22可包括气动缸，该气动缸在该图中未示出，以驱动扭矩单元轨23上的扭矩单元22。

扭矩单元22还包括反作用保持器62，在这种情况下，该反作用保持器是扭矩反作用臂，其在拧紧或紧固操作期间减小扭矩单元22处的反作用力。

扭矩单元22还包括扭矩单元轴承61，用于允许扭矩单元22围绕扭矩单元轴线69旋转以紧固和/或拧紧紧固装置11。扭矩单元轴线69平行于中心轴线44。

扭矩单元22还包括拧紧套筒24，其被构造成与紧固装置11接合，以将紧固装置11拧紧到紧固目标物体14上。在该实施例中，拧紧套筒24具有与紧固装置11的外部轮廓相匹配的内部轮廓。拧紧套筒24可以可释放地连接到扭矩单元22上，以使拧紧套筒24的轮廓与紧固装置11的轮廓相匹配。

扭矩单元22还包括公差补偿单元60，其在图13和图14中更详细地示出。公差补偿单元60调节扭矩单元22和紧固装置11之间的未对准。公差补偿单元60包括柱塞弹簧单元66，其中柱塞弹簧单元66包括多个柱塞67和多个弹簧68，并且在扭矩单元22的轴上施加径向力以调节扭矩单元22和紧固装置11之间的未对准。柱塞67被以限定的力预张紧，以便将扭矩单元22保持在拧紧装置20的所有角度位置处居中。

滑动轴承类型的扭矩单元轴承61与柱塞弹簧单元66的组合提高了公差补偿单元60补偿未对准的能力，因为轴的未对准导致滑动轴承的流体过压，这与预张紧的柱塞67一起将轴移回到对准位置。

附图标记

1风力涡轮机

2塔架

3机舱

4毂

5叶片

10紧固装置圆

11紧固装置

12加强板

13毂开口

14紧固目标物体

15轴承凸缘

20拧紧装置

21第一臂

22扭矩单元

23扭矩单元轨

24拧紧套筒

25锁定销

26锁定套筒

27配重

28第二臂

29可拆卸臂

30能量链

31能量源

32控制器单元

33引导件

40中心轴承单元

41外轴承环

42内轴承环

43滚子元件

44中心轴线

45径向方向

46轴向方向

47角度传感器

50旋转运动单元

51球体

52摩擦轮

53支撑件

54旋转运动单元轨

55旋转装置

60公差补偿单元

61扭矩单元轴承

62反作用保持器

64第一基架

65第二基架

66柱塞弹簧单元

67柱塞

68弹簧

69扭矩单元轴线。

Claims (15)

1.一种用于风力涡轮机(1)的拧紧装置(20)，所述拧紧装置构造成将多个紧固装置(11)紧固和/或拧紧到紧固目标物体(14)，其中所述紧固装置(11)布置在紧固装置圆(10)中，其特征在于，所述拧紧装置(20)包括

-中心轴承单元(40)，用于允许所述拧紧装置(20)围绕中心轴线(44)旋转，

-扭矩单元(22)，用于在所述紧固装置(11)上施加扭矩以将所述紧固装置(11)紧固和/或拧紧到所述紧固目标物体(14)，以及

-第一臂(21)，其从所述中心轴承单元(40)沿径向方向(45)延伸并且支撑所述扭矩单元(22)。

2.根据权利要求1所述的拧紧装置(20)，其特征在于，所述拧紧装置(20)构造成从所述紧固目标物体(14)移除所述紧固装置(11)。

3.根据权利要求1或2所述的拧紧装置(20)，其特征在于，所述拧紧装置(20)还包括旋转运动单元(50)，所述旋转运动单元产生所述拧紧装置(20)围绕所述中心轴线(44)的旋转运动。

4.根据权利要求3所述的拧紧装置(20)，其特征在于，所述旋转运动单元(50)包括布置在支撑件(53)处的旋转装置(55)，诸如球体(51)或摩擦轮(52)，其中，所述旋转装置(55)在旋转运动单元轨(54)上旋转，以精确地控制所述拧紧装置(20)的旋转和位置。

5.根据前述权利要求中任一项所述的拧紧装置(20)，其特征在于，所述扭矩单元(22)包括拧紧套筒(24)，所述拧紧套筒构造成与所述紧固装置(11)接合，以将所述紧固装置(11)拧紧和/或紧固至所述紧固目标物体(14)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的拧紧装置(20)，其特征在于，所述扭矩单元(22)包括扭矩单元轨(23)，用于使所述扭矩单元沿径向方向(45)移位，以便使所述扭矩单元(22)的径向位置与所述紧固装置圆(10)的径向位置匹配。

7.根据前述权利要求中任一项所述的拧紧装置(20)，其特征在于，所述扭矩单元(22)包括扭矩单元轨(23)，用于使所述扭矩单元沿轴向方向(45)移位，以便使所述扭矩单元(22)与所述紧固装置(11)接合，从而将所述紧固装置(11)拧紧至所述紧固目标物体(14)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的拧紧装置(20)，其特征在于，所述扭矩单元(22)包括公差补偿单元(60)，以调节所述扭矩单元(22)与所述紧固装置(11)之间的未对准。

9.根据权利要求8所述的拧紧装置(20)，其特征在于，所述公差补偿单元(60)包括柱塞弹簧单元(66)，其中，所述柱塞弹簧单元(66)包括多个柱塞(67)和多个弹簧(68)，并且在所述扭矩单元(22)的轴上施加径向力，以调节所述扭矩单元(22)与所述紧固装置(11)之间的未对准。

10.根据前述权利要求中任一项所述的拧紧装置(20)，其特征在于，所述扭矩单元(22)包括扭矩单元轴承(61)，用于允许所述扭矩单元(22)围绕所述扭矩单元轴线(69)的旋转，以紧固和/或拧紧所述紧固装置(11)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的拧紧装置(20)，其特征在于，所述拧紧装置(20)还包括能量链(30)，所述能量链由引导件(33)支撑并且连接至能量源(31)以向所述拧紧装置(20)提供能量。

12.根据前述权利要求中任一项所述的拧紧装置(20)，其特征在于，所述拧紧装置(20)还包括控制器单元(32)，用于控制所述拧紧装置(20)的旋转、角度位置和/或拧紧进程。

13.根据前述权利要求中任一项所述的拧紧装置(20)，其特征在于，所述第一臂(21)是可拆卸的臂(29)，所述可拆卸的臂通过可移除的连接件而附接至所述中心轴承单元(40)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的拧紧装置(20)，其特征在于，所述拧紧装置(20)包括在与所述第一臂(21)相反的径向方向(45)上延伸的第二臂(28)。

15.一种用于借助于拧紧装置(20)将布置在紧固装置圆(10)中的多个紧固装置(11)紧固和/或拧紧到紧固目标物体(14)的方法，所述拧紧装置(20)包括中心轴承单元(40)、扭矩单元(22)和从所述中心轴承单元(40)径向延伸的第一臂(21)，所述方法包括以下步骤：

-调节所述扭矩单元(22)的径向位置，以便与所述紧固装置圆(10)的径向位置匹配，

-调节所述扭矩单元(22)的角度位置，以便与待紧固和/或拧紧的所述第一紧固装置(11)的角度位置匹配，

-使所述扭矩单元(22)与所述第一紧固装置(11)接合，以及

-紧固和/或拧紧所述第一紧固装置(11)。

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