DE102012012298A1

DE102012012298A1 - Klebeverfahren und entsprechende Klebevorrichtung

Info

Publication number: DE102012012298A1
Application number: DE102012012298A
Authority: DE
Inventors: Marc Ullmann; Dr. Rademacher Lothar
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2013-12-24
Also published as: WO2013189572A1; EP2864629A1; CA2875325A1; CN104395602A; US20150137419A1; BR112014028754A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Klebeverfahren und eine entsprechende Klebevorrichtung zum Zusammenkleben von Fügeteilen (1, 2), die an ihren zusammenzufügenden Stirnflächen Klebeflächen aufweisen, insbesondere zum Zusammenkleben von Rotorblatthalbschalen zu einem Rotorblatt für eine Windkraftanlage. Es wird vorgeschlagen, dass die Fügeteile (1, 2) durch Injektionskleben miteinander verklebt werden, wobei ein Klebstoff in eine Klebefuge (7) zwischen den Klebeflächen der Fügeteile (1, 2) injiziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Klebeverfahren und eine entsprechende Klebevorrichtung zum Zusammenkleben von Fügeteilen, die an ihren zusammenzufügenden Stirnflächen Klebeflächen aufweisen, insbesondere zum Zusammenkleben von Rotorblatthalbschalen zu einem Rotorblatt für eine Windkraftanlage.
Bei der Herstellung von Rotorblättern für Windkraftanlagen werden gemäß dem Stand der Technik zwei Rotorblatthalbschalen zusammengeklebt, wobei im Rahmen des Klebevorgangs mehrere Arbeitsschritte erforderlich sind. Zunächst müssen die Klebeflächen an den Rotorblatthalbschalen vorbereitet werden, um ein gutes Klebeergebnis zu erreichen. Anschließend wird dann der Klebstoff auf die Klebeflächen der beiden Rotorblatthalbschalen aufgetragen. Schließlich werden die Rotorblatthalbschalen dann zusammengefügt und fixiert, bis der Klebstoff so weit ausgehärtet ist, dass eine ausreichende Handhabungsfestigkeit entstanden ist. Dieses bekannte Klebeverfahren für Rotorblatthalbschalen weist jedoch verschiedene Nachteile auf.
Zum einen dauert die Applikation des Klebstoffs auf die Klebeflächen der Rotorblatthalbschalen relativ lange. Der verwendete Klebstoff muss deshalb eine relativ lange Topfzeit haben, um zu verhindern, dass die Topfzeit vor dem Zusammenfügen der Rotorblatthalbschalen bereits abgelaufen ist. In der Praxis sind deshalb relativ lange Taktzeiten von ca. 24 Stundennotwendig, wobei ca. 20 der Zeit zum Aushärten des Klebstoffs benötigt wird.
Zum anderen weist das vorstehend beschriebene bekannte Klebeverfahren eine unbefriedigende Prozesssicherheit auf, da beispielsweise bei einer Unterbrechung der Klebstoffapplikation durch einen Ausfall der Auftragsmaschine der bis dahin applizierte Klebstoff in sehr kurzer Zeit vollständig entfernt werden muss, um ein Aushärten des Klebstoffs auf den Klebeflächen zu vermeiden.
Ferner ist bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Klebeverfahren eine aufwändige Nachbearbeitung der Klebestellen notwendig, um z. B. eine Kerbe durch Abstreifen zu glätten.
Schließlich tritt bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Klebeverfahren ein Materialverlust auf, da der Klebstoff aufgrund der bestehenden Bauteiltoleranzen immer überdosiert werden muss.
Ferner ist aus anderen technischen Gebieten – vgl. DE 10 2004 001 386 B3 – das sogenannte Injektionskleben bekannt, bei dem der Klebstoff in eine Fuge zwischen den Fügeteilen eingespritzt wird. Bei den Fügeteilen handelt es sich hierbei um eine hohle Hülse und ein Einsteckelement, das in die hohle Hülse hineingesteckt wird, so dass die Klebefuge in radialer Richtung einerseits durch das Einsteckelement und andererseits durch die hohle Hülse begrenzt wird. Hierbei befinden sich die Klebeflächen von Einsteckelement und hohler Hülse also nicht an deren Stirnflächen, so dass sich die Injektionsklebung nicht zum Zusammenkleben von Rotorblatthalbschalen eignet, da sich die Klebeflächen hierbei an den Stirnflächen der Rotorblatthalbschalen befinden. Das Injizieren von Klebstoff in die Klebefuge zwischen den Rotorblatthalbschalen würde nämlich einfach zum Austreten und Wegfließen des Klebstoffs aus der Klebefuge führen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene bekannte Klebeverfahren zum Zusammenkleben von Rotorblatthalbschalen entsprechend zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Klebeverfahren bzw. durch eine erfindungsgemäße Klebevorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, Rotorblatthalbschalen durch Injektionskleben miteinander zu verkleben, wobei ein Klebstoff in die Klebefuge zwischen den Klebeflächen der Rotorblatthalbschalen injiziert wird. Die Erfindung eignet sich jedoch auch zum Verkleben von anderen Fügeteilen als Rotorblatthalbschalen, bei denen sich die Klebeflächen an den Stirnflächen der Fügeteile befinden. Das erfindungsgemäße Injektionskleben unterscheidet sich also von dem Injektionskleben gemäß DE 10 2004 001 386 B3 dadurch, dass sich die Klebeflächen an den Stirnflächen der zusammenzufügenden Fügeteile befinden.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Klebeverfahrens werden die zu verklebenden Fügeteile (z. B. Rotorblatthalbschalen) vorzugsweise in einem ersten Arbeitsschritt relativ zueinander in ihrer endgültigen Position positioniert, wobei sich die Fügeteile in dieser endgültigen Position in der Regel noch nicht berühren. Zwischen den Fügeteilen besteht dann eine Klebefuge, in die in einem nächsten Arbeitsschritt der Klebstoff injiziert wird. Hierbei wird verhindert, dass der Klebstoff aus der Klebefuge austritt, solange der Klebstoff noch nicht hinreichend ausgehärtet ist. Anschließend erfolgt dann ein Aushärten des injizierten Klebstoffs in der Klebefuge, wodurch die Klebeverbindung zwischen den Fügeteilen hergestellt wird.
Es wurde bereits vorstehend ausgeführt, dass beim Injizieren des Klebstoffs in die Klebefuge zwischen den Fügeteilen sichergestellt werden muss, dass der Klebstoff nicht aus der Klebefuge herausläuft, solange der Klebstoff noch nicht hinreichend ausgehärtet wird. Hierzu bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten, von denen einige im Folgenden exemplarisch beschrieben werden.
Eine Möglichkeit zum Verhindern des Austretens von Klebstoff aus der Klebefuge besteht darin, dass die beiden Fügeteile (z. B. Rotorblatthalbschalen) im Bereich der Klebeflächen Profile aufweisen, die in der endgültigen Position der beiden Fügeteile relativ zueinander gemeinsam einen seitlich geschlossenen Injektionskanal zur Aufnahme des Klebstoffs bilden. Beispielsweise können die beiden Fügeteile gemeinsam zwei Materialstege aufweisen, die in Längsrichtung der Klebefuge beiderseits der Klebefuge verlaufen und die Klebefuge in der endgültigen Position der Fügeteile seitlich abdichten und dadurch den geschlossenen Injektionskanal bilden. In einer Variante der Erfindung sind die beiden Materialstege hierbei an dem selben Fügeteil angebracht. In einer anderen Variante der Erfindung weisen die beiden Fügeteile dagegen auf gegenüberliegenden Seiten der Klebefuge jeweils einen Materialsteg auf, der in Längsrichtung der Klebefuge verläuft, wobei die beiden Materialstege der beiden Fügeteile gemeinsam die Klebefuge seitlich abdichten und dadurch das Austreten des Klebstoffs aus der Klebefuge verhindern.
Eine andere Möglichkeiten zum Verhindern des Austretens von Klebstoff aus der Klebefuge besteht darin, dass die Klebefuge beidseitig durch eine Folie (z. B. eine Selbstklebefolie) abgedichtet wird, wobei die Folie einfach seitlich auf die Fügeteile aufgeklebt werden kann. Nach dem Aushärten des Klebstoffs können die Folien dann einfach wieder entfernt werden.
Eine weitere Möglichkeit zum Verhindern des Austretens von Klebstoff aus der Klebefuge sieht dagegen vor, dass der Applikator für den Klebstoff Dichtelemente aufweist, welche die Klebefuge im Bereich der Injektionsstelle beidseitig abdichten, um das Austreten des Klebstoffs aus der Klebefuge zu verhindern. Der Applikator wird hierbei entlang der Klebefuge bewegt und injiziert dabei Klebstoff in die Klebefuge, wobei die mit dem Applikator mitgeführten Dichtelemente die Klebefuge an der Injektionsstelle über eine bestimmte Länge abdichten.
Bei dieser Möglichkeit ist zu beachten, dass der Klebstoff erst nach einer bestimmten Aushärtezeit hinreichend ausgehärtet ist, um ein Austreten aus der Klebefuge zu verhindern. Die Dichtelemente des Applikators dichten die Klebefuge jedoch nur auf einer bestimmten Länge ab, wobei der Applikator mit den Dichtelementen entlang der Klebefuge mit einer bestimmten Ziehgeschwindigkeit bewegt wird. Die Aushärtezeit des Klebstoffs muss deshalb so kurz sein und die Ziehgeschwindigkeit des Applikators muss so langsam sein, dass der Klebstoff nicht aus der Klebefuge austritt, wenn die Dichtelemente des Applikators zusammen mit dem Applikator weiterbewegt sind und die Klebefuge dann seitlich freigeben.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich die Taktzeit durch Verwendung eines schnell reagierenden Klebstoffsystems mit einer relativ kurzen Topfzeit und einer ebenfalls relativ kurzen Aushärtezeit wesentlich reduzieren lässt. So besteht die Möglichkeit, dass die Topfzeit des Klebstoffs wesentlich kürzer ist als die Verarbeitungsdauer, innerhalb derer der Klebstoff entlang der Klebefuge auf das gesamte Fügeteil aufgetragen wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Klebeverfahren werden die Fügeteile (z. B. Rotorblatthalbschalen) in einer bestimmten Fügerichtung zusammengefügt, wobei sich die Klebeflächen der Fügeteile in der Regel an den Stirnflächen der Fügeteile befinden und deshalb rechtwinklig zur Fügerichtung ausgerichtet sind. Auch dies bildet einen Unterschied zu dem eingangs beschriebenen bekannten Injektionskleben von hohlen Hülsen und Einsteckteilen gemäß DE 10 2004 001 386 B3 , da die Klebeflächen dabei parallel zur Fügerichtung der Fügeteile ausgerichtet sind.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Klebeverfahren, sondern umfasst auch eine entsprechende Klebevorrichtung, wie sich bereits aus der vorstehenden Beschreibung ergibt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Klebevorrichtung ist eine Verfahreinheit vorgesehen, um den Applikator für den Klebstoff entlang der Klebefuge zu verfahren. Bei der Verfahreinheit kann es sich beispielsweise um einen Wagen mit einer Transportplattform handeln, auf der ein Roboter angebracht ist.
Vorzugsweise ist auf der Verfahreinheit auch die gesamte Applikationstechnik (z. B. Dosierpumpe, Ventile, Stromspeicher, Vorratsbehälter, Steuerung etc.) angeordnet, die dazu dient, den Applikator mit dem Klebstoff zu versorgen. Dies bietet den Vorteil kurzer Schlauchlängen zwischen der Applikationstechnik und dem Applikator.
Im Rahmen der Erfindung bewegt die Verfahreinheit den Applikator entlang der Klebefuge, um den Klebstoff in die Klebefuge einzuspritzen. Die Steuerung der Bewegung der Verfahreinheit erfolgt hierbei vorzugsweise durch eine Steuereinheit gemäß einer programmierten Bewegungsbahn. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass ein Sensor (z. B. optischer Sensor, taktiler, Sensor, Ultraschallsensor) vorgesehen ist, der den Verlauf der Klebefuge erfasst, wobei die Steuereinheit die Verfahreinheit dann entsprechend dem von dem Sensor erfassten Verlauf der Klebefuge so bewegt, dass der Applikator der Klebefuge folgt. In einer anderen Variante ist dagegen ein Positionssensor (z. B. GPS-Sensor, GPS: Global Positioning System) vorgesehen, der die Position des Applikators erfasst, so dass die Steuereinheit die Verfahreinheit entsprechend ansteuern kann.
Zur Versorgung der Verfahreinheit mit elektrischem Strom und den sonstigen Medien (z. B. Druckluft, Lack, etc.) bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten. Eine Möglichkeit sieht ein Energiekettensystem zur kabelgebundenen Stromversorgung vor, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss. Alternativ besteht die Möglichkeit einer berührungslosen Stromversorgung für die Verfahreinheit, insbesondere mittels einer Induktionsschleife, was ebenfalls aus dem Stand der Technik an sich bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss. In einer anderen Alternative ist dagegen ein Stromspeicher (z. B. Batterie, Brennstoffzelle) auf der Verfahreinheit vorgesehen, um die Verfahreinheit mit Strom zu versorgen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Klebevorrichtung zur Positionierung des Applikators dagegen ein Portal auf, das entlang einer X-Achse verschiebbar ist, wobei die X-Achse horizontal ausgerichtet ist. Auf dem Portal ist hierbei ein Schlitten entlang einer horizontalen Y-Achse verschiebbar, wobei die Y-Achse rechtwinklig zu der X-Achse ausgerichtet ist. Der eigentliche Applikator zum injizieren des Klebstoffs ist hierbei auf dem Schlitten entlang einer Z-Achse verschiebbar, wobei die Z-Achse senkrecht ausgerichtet ist.
Die Applikationstechnik (z. B. Dosierpumpe, Ventile, Stromspeicher, Vorratsbehälter, etc.) ist hierbei vorzugsweise auf dem Schlitten angeordnet, d. h. in einem äußerst kurzen Abstand zu dem Applikator. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch eine kurze Schlauchlänge zwischen der Applikationstechnik und dem Applikator ermöglicht wird.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1A eine Querschnittsansicht von zwei Fügeteilen vor dem Zusammenfügen,
1B die Fügeteile gemäß 1A im zusammengefügten Zustand,
2A und 2B Abwandlungen des Ausführungsbeispiels gemäß den 1A und 1B, wobei die den Injektionskanal abdichtenden Materialstege an demselben Fügeteil angebracht sind,
3A und 3B Abwandlungen der vorstehenden genannten Ausführungsbeispiele, wobei die Abdichtung der Klebefuge durch selbstklebende Folien erfolgt,
4A und 4B eine andere Abwandlung der vorstehenden Ausführungsbeispiele, wobei die Abdichtung der Klebefuge während des Injizierens durch den Applikator selbst erfolgt,
5A eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie A-A in 5B, wobei die Querschnittsansicht eine Klebefuge zwischen zwei Rotorblatthalbschalen zeigt,
5B eine Aufsicht entlang der Klebefuge gemäß 5A,
6A eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie A-A in 6B, wobei die Querschnittsansicht eine Klebefuge zwischen zwei Rotorblatthalbschalen zeigt,
6B eine Aufsicht entlang der Klebefuge gemäß 6A,
7 eine Querschnittsansicht durch eine Klebefuge mit einem in die Klebefuge eingesetzten Dichtungsprofil zur seitlichen Abdichtung der Klebefuge,
8 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klebevorrichtung mit einer Verfahreinheit zum Verfahren des Applikators entlang der Klebefuge,
9 eine Perspektivansicht einer Klebevorrichtung mit einem verschiebbaren Portal,
10 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klebevorrichtung mit einem GPS-Sensor zur Positionsbestimmung des Applikators, sowie
11 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klebevorrichtung mit einem Sensor zur Erfassung des Verlaufs der Klebefuge.
1A zeigt eine Querschnittsansicht durch zwei Fügeteile 1, 2, wobei es sich um Rotorblatthalbschalen handelt, die zu einem Rotorblatt für eine Windkraftanlage zusammengeklebt werden sollen. 1A zeigt die beiden Fügeteile 1, 2 vor dem eigentlichen Klebevorgang, wobei die Fügeteile 1, 2 bereits übereinander angeordnet sind, so dass sich Klebeflächen 3, 4 an den Stirnflächen der beiden Fügeteile 1, 2 gegenüberliegen.
In einem nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Klebeverfahrens werden die beiden Fügeteile 1, 2 dann in Pfeilrichtung aufeinander zu bewegt, bis seitlich an den Fügeteilen 1, 2 angeformte Materialstege 5, 6 an der Klebefläche 3, 4 des gegenüberliegenden Fügeteils 1, 2 anliegen, wie in 1B dargestellt ist. In diesem Zustand verbleibt zwischen den beiden Fügeteilen 1, 2 eine Klebefuge 7, die von den beiden Materialstegen 5, 6 und von den beiden Klebeflächen 3, 4 begrenzt wird.
Die beiden Materialstege 5, 6 weisen eine Einlassöffnung E auf, um einen Klebstoff in die Klebefuge 7 injizieren zu können. Darüber hinaus weisen die beiden Materialstege 5, 6 eine Auslassöffnung A auf, damit während des Injizierens des Klebstoffs in die Klebefuge 7 Luft aus der Klebefuge 7 austreten kann. Die Einlassöffnung E und die Auslassöffnung A können an einer beliebigen Stelle entlang der Klebefuge 7 angeordnet sein.
Beim Injizieren des Klebstoffs in die Klebefuge 7 verhindern die seitlichen Materialstege 5, 6 während des Aushärtens, dass der noch nicht ausgehärtete Klebstoff aus der Klebefuge 7 austritt.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Klebeverfahrens besteht in der Reduzierung der möglichen Taktzeit durch Verwendung eines schnell reagierenden Klebstoffsystems. Dies wird dadurch ermöglicht, dass das Injizieren des Klebstoffs in die Klebefuge 7 wesentlich weniger Zeit benötigt als das Auftragen des Klebstoffs auf die Klebeflächen bei dem herkömmlichen Klebeverfahren.
Ein weiterer Vorteil des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Klebeverfahrens besteht in der größeren Prozesssicherheit, da das Injizieren des Klebstoffs in die Klebefuge 7 der letzte Prozessschritt vor der Oberflächenbehandlung ist.
Schließlich entfällt bei dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Klebeverfahren die ansonsten erforderliche Nachbearbeitung, da kein überflüssiger Klebstoff abgestreift werden muss und die Klebenaht auch ohne Nacharbeit kerbfrei ist.
Die 2A und 2B zeigen eine Abwandlung der 1A und 1B, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die beiden Materialstege 5, 6 für die seitliche Abdichtung der Klebefuge 7 an dem selben Fügeteil 1 angeformt sind, wohingegen bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1A und 1B an jedem der beiden Fügeteile 1, 2 jeweils einer der beiden Materialstege 5, 6 angeformt ist.
Die 3A und 3B zeigen eine weitere Abwandlung der 1A und 1B, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht zunächst darin, dass auf die Materialstege 5, 6 zur seitlichen Abdichtung der Klebefuge 7 verzichtet werden kann.
Stattdessen erfolgt die seitliche Abdichtung der Klebefuge 7 während des Injizierens und Aushärtens des Klebstoffs durch Selbstklebefolien 8, 9, die seitlich auf die Klebefuge 7 bzw. auf die angrenzenden Seitenflächen der beiden Fügeteile 1, 2 aufgeklebt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die beiden Fügeteile 1, 2 also zunächst in ihrer endgültigen Position relativ zueinander fixiert. Anschließend werden dann die Selbstklebefolien 8, 9 aufgeklebt. In einem weiteren Arbeitsschritt wird dann der Klebstoff in die Klebefuge 7 injiziert. Die Selbstklebefolien 8, 9 können dann wieder abgezogen werden, wenn der Klebstoff in der Klebefuge 7 hinreichend ausgehärtet ist, um ein Austreten des Klebstoffs aus der Klebefuge 7 zu verhindern.
Die Selbstklebefolien 8, 9 weisen ebenso wie die Materialstege 5, 6 der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele eine Einlassöffnung zum Injizieren des Klebstoffs und eine Auslassöffnung zur Entlüftung auf, wobei Einlassöffnung und Auslassöffnung an beliebiger Stelle entlang der Klebefuge 7 angeordnet sein können.
Die 4A und 4B zeigen eine weitere Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit besteht zunächst wiederum darin, dass die Fügeteile 1, 2 nicht die Materialstege 5, 6 benötigen, um die Klebefuge 7 seitlich abzudichten.
Hierbei wird der Klebstoff durch einen Applikator in die Klebefuge 7 injiziert, wobei der Applikator 10 zum Applizieren des Klebstoffs eine Düse 11 aufweist, die hier nur schematisch dargestellt ist. Darüber hinaus weist der Applikator 10 zwei Dichtelemente 12, 13 auf, welche die Aufgabe haben, die Klebefuge 7 während des Injizierens des Klebstoffs seitlich abzudichten, solange der Klebstoff noch nicht hinreichend ausgehärtet ist, um ein Austreten aus der Klebefuge 7 zu verhindern.
Die beiden Dichtelemente 12, 13 sind hierbei fest mit dem Applikator 10 verbunden und werden zusammen mit dem Applikator 10 entlang der Klebefuge 7 bewegt, d. h. rechtwinklig zur Zeichenebene.
Die beiden Dichtelemente 12, 13 erstrecken sich hierbei von der jeweiligen Injektionsstelle an der Düse 11 ausgehend entlang der Klebefuge 7 über eine bestimmte Länge, d. h. die beiden Dichtelemente 12, 13 dichten die Klebefuge 7 auch in einem bestimmten Bereich in Bewegungsrichtung vor und hinter der Düse 11 ab. Hierbei ist zu beachten, dass die Dichtelemente 12, 13 zusammen mit dem Applikator 10 entlang der Klebefuge 7 bewegt werden, so dass die Klebefuge 7 nach einem Injektionsvorgang zu einem bestimmten Zeitpunkt wieder freigegeben wird, wenn die Dichtelemente 12, 13 entlang der Klebefuge weiterbewegt wurden. Es ist deshalb wichtig, dass die Ziehgeschwindigkeit des Applikators 10 und die Aushärtezeit des Klebstoffs so aufeinander abgestimmt werden, dass der injizierte Klebstoff nicht aus der Klebefuge 7 austritt, wenn der Applikator 10 mit den Dichtelementen 12, 13 weiter bewegt wird. Die Ziehgeschwindigkeit des Applikators 10 entlang der Klebefuge 7 muss also hinreichend klein sein und die Aushärtezeit des Klebstoffs muss hinreichend kurz sein, um das Austreten von Klebstoff aus der Klebefuge 7 zu verhindern.
Die 5A und 5B zeigen eine Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß 4B besteht darin, dass sich der Applikator 10 mit seiner Düse 11 über die gesamte Breite der Klebefuge 7 erstreckt. Darüber hinaus weist die Düse 11 über die Breite der Klebefuge 7 verteilt mehrere Düsenöffnungen 11.1 auf, wobei die Düsenöffnungen 11.1 auf der der Bewegungsrichtung abgewandten Seite der Düse 11 angeordnet sind, wie in 5B durch Pfeile dargestellt ist.
Darüber hinaus ist aus 5B ersichtlich, dass die seitlichen Dichtelemente 12, 13 in Bewegungsrichtung des Applikators 10 eine geringere Ausdehnung haben als entgegen der Bewegungsrichtung. Dies ist vorteilhaft, damit trotz der Bewegung des Applikators 10 entlang der Klebefuge 7 in Pfeilrichtung verhindert wird, dass der Klebstoff hinter dem Applikator 10 wieder aus der Klebefuge 7 austritt.
Die 6A und 6B zeigen eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß den 5A und 5B, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Dichtelemente 12, 13 die Klebefuge 7 an den Klebeflächen 3, 4 abdichten, d. h. innerhalb der Klebefuge 7, wohingegen die Dichtelemente 12, 13 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 5A und 5B die Klebefuge 7 außen abdichten.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 7 stimmt wiederum weitgehend mit dem Ausführungsbeispiel gemäß den 3A und 3B überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass in die Klebefuge 7 ein Dichtprofil eingesetzt wird, das zwei Dichtelemente 12', 13' aufweist, um die Klebefuge 7 seitlich abzudichten.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klebevorrichtung zum Zusammenkleben von Rotorblatthalbschalen 14, wobei zur Vereinfachung nur eine Rotorblatthalbschale 14 dargestellt ist.
Die Klebevorrichtung weist zunächst eine Verfahreinheit 15 auf, die in Richtung des Doppelpfeils entlang der Klebeflächen der Rotorblatthalbschale 14 verfahren werden kann.
Auf der Verfahreinheit 15 befindet sich unter anderem die Applikationstechnik 16 mit der Materialversorgung und der Steuerung.
Darüber hinaus befindet sich auf der Verfahreinheit 15 ein mehrachsiger Roboter 17, der nur schematisch dargestellt ist und eine Düse 18 für den Klebstoffauftrag positioniert.
Die Verfahreinheit 15 wird hierbei von einer Steuereinheit (nicht dargestellt) so bewegt, dass die Düse 18 einer programmierten (”geteachten”) Bewegungsbahn folgt. Hierzu kann ein GPS-Sensor (GPS: Global Positioning System) vorgesehen sein, der die räumliche Position der Verfahreinheit 15 und der Düse 18 ermittelt und die Verfahreinheit 15 und den Roboter 17 so ansteuert, dass die Düse 18 der vorgegebenen Bewegungsbahn folgt.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Bewegung der Düse 18 und der Verfahreinheit 15 sensorgeführt erfolgt, wobei ein optischer oder taktiler Sensor den Verlauf der Klebefuge an der Rotorblatthalbschale 14 ermittelt und die Düse 18 der Klebefuge nachführt.
Die Energieversorgung der Verfahreinheit 15 kann durch ein herkömmliches Energiekettensystem oder berührungslos erfolgen, beispielsweise durch Induktionsschleifen. Alternativ oder zusätzlich hierzu besteht die Möglichkeit einer Stromversorgung durch einen Energiespeicher auf der Verfahreinheit 15, wobei der Energiespeicher beispielsweise eine Batterie oder eine Brennstoffzelle umfassen kann.
9 zeigt eine Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klebevorrichtung mit einem Portal 19, wobei das Portal 19 auf zwei Schienen 20, 21 in X-Richtung verfahrbar ist, d. h. in horizontaler Richtung. Auf dem Portal 19 ist ein Schlitten 22 in Y-Richtung auf Schienen 23 verfahrbar, d. h. in horizontaler Richtung rechtwinklig zu den Schienen 20, 21.
Zur Versorgung des Schlittens 22 mit elektrischem Strom und den sonstigen Medien ist eine Energiekette 24 vorgesehen, die hier nur schematisch dargestellt ist.
An dem Schlitten 22 ist ein Applikator 25 in Z-Richtung verschiebbar angebracht, d. h. in senkrechter Richtung, wobei der Applikator eine Düse 26 für den Klebstoffauftrag führt und von einer Energiekette 27 mit Strom und den sonstigen Medien versorgt wird.
An der Seite des Portals 19 befindet sich eine Applikationstechnik 28 (z. B. Steuerung, Ventile, Pumpen, etc.), wobei die Applikationstechnik 28 mit dem Portal 19 verschiebbar ist.
Darüber hinaus befindet sich auf dem Schlitten 22 eine Applikationstechnik 29, die mit dem Schlitten 22 verfahren wird. Die Anordnung der Applikationstechnik 29 auf dem Schlitten 22 bietet den Vorteil eines geringen Abstandes zwischen der Applikationstechnik 29 und der Düse 26. Dies führt wiederum vorteilhaft zu einem geringen Druckverlust in den Leitungen, einem schnellen zeitlichen Ansprechen und geringen Spülverlusten aufgrund der kurzen Leitungslänge zwischen der Applikationstechnik 29 und der Düse 26.
Die dargestellte Klebevorrichtung kann beispielsweise eingesetzt werden, um zwei Rotorblatthalbschalen 30, 31 zusammenzukleben.
10 zeigt eine schematische Darstellung zur Steuerung der Bewegung der Verfahreinheit 15 und der Düse 18 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 8.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 10 wird die räumliche Position der Düse 18 von einem GPS-Sensor 32 erfasst und an eine Steuereinheit 33 übertragen, welche die Verfahreinheit 15 und den darauf befindlichen Roboter 17 so ansteuert, dass die Düse 18 einer programmierten Düsenbahn folgt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 11 stimmt teilweise mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 10 überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass ein Sensor 34 vorgesehen ist, der den Verlauf der Klebefuge erfasst und an die Steuereinheit 33 weiterleitet, wobei die Steuereinheit 33 die Verfahreinheit 15 so ansteuert, dass die Düse 18 dem ermittelten Verlauf der Klebefuge folgt.
Bei dem Sensor 34 kann es sich beispielsweise um einen optischen Sensor, einen taktilen Sensor oder einen Ultraschallsensor handeln, um nur einige Beispiele zu nennen.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Darüber hinaus beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.
Bezugszeichenliste

1: Fügeteil
2: Fügeteil
3: Klebefläche
4: Klebefläche
5: Materialsteg
6: Materialsteg
7: Klebefuge
8: Selbstklebefolie
9: Selbstklebefolie
10: Applikator
11: Düse
11.1: Düsenöffnungen
12: Dichtelement
12': Dichtelement
13: Dichtelement
13': Dichtelement
14: Rotorblatthalbschale
15: Verfahreinheit
16: Applikationstechnik
17: Roboter
18: Düse
19: Portal
20: Schiene
21: Schiene
22: Schlitten
23: Schienen
24: Energiekette
25: Applikator
26: Düse
27: Energiekette
28: Applikationstechnik
29: Applikationstechnik
30: Rotorblatthalbschale
31: Rotorblatthalbschale
32: GPS-Sensor
33: Steuereinheit
34: Sensor
E: Einlassöffnung
A: Auslassöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004001386 B3 [0007, 0010, 0018]

Claims

Klebeverfahren zum Zusammenkleben von Fügeteilen (1, 2; 14; 30, 31), die an ihren zusammenzufügenden Stirnflächen Klebeflächen (3, 4) aufweisen, insbesondere zum Zusammenkleben von Rotorblatthalbschalen zu einem Rotorblatt für eine Windkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) durch Injektionskleben miteinander verklebt werden, wobei ein Klebstoff in eine Klebefuge (7) zwischen den Klebeflächen (3, 4) der Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) injiziert wird.
Klebeverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Positionieren der zu verklebenden Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) relativ zueinander in ihrer endgültigen Position, so dass die Klebefuge (7) zwischen den Fügeteilen (1, 2; 14; 30, 31) entsteht, b) Injizieren des Klebstoffs in die Klebefuge (7), c) Verhindern eines Austretens des Klebstoffs aus der Klebefuge (7), d) Aushärten des Klebstoffs in der Klebefuge (7).
Klebeverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, a) dass die beiden Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) im Bereich der Klebeflächen (3, 4) Profile aufweisen, die in der endgültigen Position der beiden Fügeteilen (1, 2; 14; 30, 31) zusammen einen seitlich geschlossenen Injektionskanal zur Aufnahme des Klebstoffs bilden, und/oder b) dass die Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) gemeinsam zwei Materialstege (5, 6) aufweisen, die in Längsrichtung der Klebefuge (7) beiderseits der Klebefuge (7) verlaufen und die Klebefuge (7) in der endgültigen Position der Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) seitlich abdichten und dadurch das Austreten des Klebstoffs aus der Klebefuge (7) verhindern, und/oder c) dass die beiden Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) auf gegenüberliegenden Seite der Klebefuge (7) jeweils einen Materialsteg (5, 6) aufweisen, der in Längsrichtung der Klebefuge (7) verläuft, wobei die beiden Materialstege (5, 6) die Klebefuge (7) in der endgültigen Position der Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) seitlich abdichten und dadurch das Austreten des Klebstoffs aus der Klebefuge (7) verhindern, und/oder d) dass mindestens einer der Materialstege (5, 6) mindestens eine Einlassöffnung und/oder mindestens eines Auslassöffnung aufweist.
Klebeverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Klebefuge (7) beidseitig durch Aufbringen einer Folie (8, 9) abgedichtet wird, um das Austreten des Klebstoffs aus der Klebefuge (7) verhindern, und/oder b) dass die Folie (8, 9) selbstklebend ist, und/oder c) dass die Folie (8, 9) mindestens eine Einlassöffnung und/oder mindestens eine Auslassöffnung aufweist.
Klebeverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Klebstoff mittels eines Applikators (10) in die Klebefuge (7) injiziert wird, b) dass der Applikator (10) Dichtelemente (12, 13) aufweist, die die Klebefuge (7) im Bereich der Injektionsstelle beidseitig abdichten, um das Austreten des Klebstoffs aus der Klebefuge (7) zu verhindern, c) dass der Applikator (10) mit den Dichtelementen beim Injizieren des Klebstoffs entlang der Klebefuge (7) bewegt wird.
Klebeverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Klebstoff eine bestimmte Aushärtezeit aufweist, b) dass der Applikator (10) mit einer bestimmten Ziehgeschwindigkeit entlang der Klebefuge (7) bewegt wird, c) dass die Dichtelemente (12, 13) des Applikators (10) die Klebefuge (7) auf einer bestimmten Länge abdichten, d) dass die Aushärtezeit des Klebstoffs so kurz und die Ziehgeschwindigkeit des Applikators (10) so langsam ist, dass der Klebstoff nicht aus der Klebefuge (7) austritt, wenn die Dichtelemente (12, 13) des Applikators (10) die Klebefuge (7) seitlich freigeben.
Klebeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Klebstoff eine bestimmte Topfzeit aufweist, innerhalb derer der Klebstoff verarbeitet werden kann, b) dass sich das Injizieren des Klebstoffs die Klebefuge (7) über eine bestimmte Verarbeitungsdauer erstreckt, c) dass die Topfzeit wesentlich kürzer ist als die Verarbeitungsdauer.
Klebeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) in einer bestimmten Fügerichtung zusammengefügt werden, und b) dass die Klebeflächen (3, 4) der Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) rechtwinklig der Fügerichtung ausgerichtet sind.
Klebevorrichtung zum Zusammenkleben von Fügeteilen (1, 2; 14; 30, 31), die an ihren zusammenzufügenden Stirnflächen Klebeflächen (3, 4) aufweisen, insbesondere zum Zusammenkleben von Rotorblatthalbschalen zu einem Rotorblatt für eine Windkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebevorrichtung die Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) durch Injektionskleben miteinander verklebt, wobei die Klebevorrichtung einen Klebstoff in eine Klebefuge (7) zwischen den Klebeflächen (3, 4) der Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) injiziert.
Klebevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, a) dass die beiden Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) im Bereich der Klebeflächen (3, 4) Profile aufweisen, die in der endgültigen Position der beiden Fügeteilen (1, 2; 14; 30, 31) zusammen einen seitlich geschlossener Injektionskanal zur Aufnahme des Klebstoffs bilden, und/oder b) dass die Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) gemeinsam zwei Materialstege (5, 6) aufweisen, die in Längsrichtung der Klebefuge (7) beiderseits der Klebefuge (7) verlaufen und die Klebefuge (7) in der endgültigen Position der Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) seitlich abdichten und dadurch das Austreten des Klebstoffs aus der Klebefuge (7) verhindern, und/oder c) dass die beiden Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) auf gegenüberliegenden Seite der Klebefuge (7) jeweils einen Materialsteg (5, 6) aufweisen, der in Längsrichtung der Klebefuge (7) verläuft, wobei die beiden Materialstege (5, 6) die Klebefuge (7) in der endgültigen Position der Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31) seitlich abdichten und dadurch das Austreten des Klebstoffs aus der Klebefuge (7) verhindern, und/oder d) dass mindestens einer der Materialstege (5, 6) mindestens eine Einlassöffnung und/oder mindestens eines Auslassöffnung aufweist.
Klebevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Klebefuge (7) beidseitig durch Aufbringen einer Folie (8, 9) abgedichtet ist, um das Austreten des Klebstoffs aus der Klebefuge (7) verhindern, und/oder b) dass die Folie (8, 9) selbstklebend ist, und/oder c) dass die Folie (8, 9) mindestens eine Einlassöffnung und/oder mindestens eines Auslassöffnung aufweist.
Klebevorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch a) einen Applikator (10) zum Injizieren des Klebstoffs in die Klebefuge (7) zwischen den Klebeflächen (3, 4) der Fügeteile (1, 2; 14; 30, 31), und/oder b) eine Verfahreinheit (15) zum Verfahren des Applikators (10) entlang der Klebefuge (7), insbesondere eine schienenlose Verfahreinheit (15), und/oder c) Dichtelemente (12, 13), die an dem Applikator (10) angebracht sind und mit dem Applikator (10) entlang der Klebefuge (7) bewegt werden, wobei die Dichtelemente (12, 13) die Klebefuge (7) beidseitig abdichten, um das Austreten des Klebstoffs aus der Klebefuge (7) zu verhindern.
Klebevorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, a) dass auf der Verfahreinheit (15) auch eine Applikationstechnik (28, 29) angeordnet ist, welche den Applikator (10) mit dem Klebstoff versorgt, und/oder b) dass die auf der Verfahreinheit (15) angeordnete Applikationstechnik mindestens eines der folgende Bauelemente aufweist: b1) eine Dosierpumpe zum Dosieren des Klebstoffs, b2) ein Ventil zum Steuern der Klebstoffzufuhr, b3) einen Stromspeicher, b4) einen Vorratsbehälter für den Klebstoff.
Klebevorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, eine Steuereinheit (33), welche die Bewegung der Verfahreinheit entlang der Klebefuge (7) steuert.
Klebevorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (33) die Verfahreinheit (15) so bewegt, dass der Applikator (10) einer programmierten Bewegungsbahn folgt.
Klebevorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, a) dass ein Sensor (34) vorgesehen ist, der den Verlauf der Klebefuge (7) erfasst, insbesondere ein optischer Sensor, ein taktiler Sensor oder ein Ultraschallsensor, b) dass die Steuereinheit (33) die Verfahreinheit (15) entsprechend dem von dem Sensor (34) erfassten Verlauf der Klebefuge (7) bewegt.
Klebevorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, a) dass ein Positionssensor (32) vorgesehen ist, der die Position des Applikators (10) erfasst, insbesondere ein GPS-Sensors, b) dass die Steuereinheit (33) die Verfahreinheit (15) entsprechend der von dem Positionssensor (32) erfassten Position des Applikators (10) so bewegt, dass der Applikator (10) einer programmierten Bewegungsbahn folgt.
Klebevorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, gekennzeichnet durch a) ein Energiekettensystem zur kabelgebundenen Stromversorgung der Verfahreinheit (15), oder b) eine berührungslose Stromversorgung für die Verfahreinheit, insbesondere mittels einer Induktionsschleife, oder c) einen Stromspeicher auf der Verfahreinheit, insbesondere mit einer Batterie oder einer Brennstoffzelle.
Klebevorrichtung nach einem der Ansprüche, gekennzeichnet durch a) ein Portal (19), das entlang einer X-Achse verschiebbar ist, b) einen Schlitten (22), der auf dem Portal (19) entlang einer Y-Achse verschiebbar ist, wobei die Y-Achse rechtwinklig zu der X-Achse ausgerichtet ist, c) einen Applikator (10) zum Injizieren des Klebstoffs, wobei der Applikator (10) auf dem Schlitten (22) entlang einer Z-Achse verschiebbar ist, wobei die Z-Achse rechtwinklig zu der X-Achse und zu der Y-Achse ausgerichtet ist.
Klebevorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, a) dass auf dem Schlitten (22) auch eine Applikationstechnik (29) angeordnet ist, welche den Applikator (10) mit dem Klebstoff versorgt, und/oder b) dass die auf dem Schlitten (22) angeordnete Applikationstechnik (29) mindestens eines der folgende Bauelemente aufweist: b1) eine Dosierpumpe zum Dosierendes Klebstoffs, b2) ein Ventil zum Steuern der Klebstoffzufuhr, b3) einen Stromspeicher, b4) einen Vorratsbehälter für den Klebstoff.