DE202011103055U1

DE202011103055U1 - Flexible Bearbeitungsvorrichtung für die automatisierte Bearbeitung von Rotorblattflanschen

Info

Publication number: DE202011103055U1
Application number: DE201120103055
Authority: DE
Original assignee: EEW PROTEC GmbH; EEW-PROTEC GmbH
Current assignee: Eew-Protec De GmbH
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2021-07-13

Abstract

Eine Bearbeitungsvorrichtung für die Bearbeitung von Rotorblattflanschen
mit einem Gestell (15),
mit einer Rundachse (1) die sich senkrecht vor dem zu bearbeitenden Objekt (20) erstreckt,
mit einem auf der Rundachse radial angebrachten Verfahrsystem (4),
mit einer oder mehrerer Handlinseinheiten (2,2') die auf dem radialen Verfahrsystem (4) angebracht sind,
mit einer an der Handlingseinheit (2) angebrachten Verfahreinheit (6) die eine axiale Bewegung in Richtung der Vorrichtungsachse (7) ermöglicht,
mit einem am freien Ende angebrachten Geräteträger (9), wobei der Geräteträger (9) drehbar um seine Längsachse angebracht ist,
mit einer, am Geräteträger (9) angebrachten Werkzeugaufnahme (10) für die Aufnahme von Werkzeugen und Vorrichtungen,
wobei die Werkzeugaufnahme (10) schwenkbar ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft die Konstruktion einer flexiblen 5-Achs Bearbeitungsvorrichtung für die automatische Lageerkennung und Bearbeitung eines Rotorblattflansches für Rotorblätter verschiedener Durchmesser. Mit der Bearbeitungsvorrichtung soll das stirnseitige Planfräsen der Rotorblätter, das Einbringen der axialen und radialen Bohrungen für die Blattbefestigung an der Nabe, das Einbringen von Injektionsbohrungen und einer Längsbearbeitung am Außen- und Innendurchmesser möglich sein.
Die sich heute im Einsatz befindlichen Maschinen sind aufgrund ihrer Bauart nur sehr unflexibel einsetzbar. Die Maschinen sind nicht mit simultan arbeitenden NC-Achsen ausgestattet, sondern arbeiten nach festen unflexiblen Arbeitsschritten aufgeteilt auf 2 Achsen, eine Drehachse um das Werkzeug auf der Planfläche des Blattflansches zu bewegen und um die Position der Bohrungen anzufahren. Die 2. Achse führt die axiale Bewegung aus um die Zustellung bei der Planbearbeitung und den Vorschub beim Bohren zu verrichten. Weiterhin sind diese Maschinen nur für einen Blattdurchmesser bzw. für eine sehr kleine Durchmesser-Variabilität ausgelegt, zudem sind die Maschinen sehr schwer und fest mit dem Hallenboden/Fundament verbunden. Dies hat zur Folge, dass pro Maschine nur ein Blatttype bzw. ein Blattdurchmesser bearbeitet werden kann. Dadurch ist es für die Blatthersteller nicht möglich auf Basis dieser statischen und unflexiblen Verfahren flexible Fertigungskonzepte aufzubauen.
Die Forderungen der Rotorblatthersteller sind:

• Die Bearbeitung mehrerer Blatttypen und Blattdurchmesser mit einer Bearbeitungsmaschine.
• Automatisiertes Umrüsten auf andere Blatttypen/Durchmesser in möglichst kurzer Zeit.
• Automatisches Initialisieren der Anlage auf den jeweiligen Blatttype.
• Automatisches Erkennen des Blattlage und der Blattgeometrie.
• Schnelle Bearbeitungszeit durch Parallelisieren von Arbeitsschritten und durch schnelle Verfahrgeschwindigkeiten.
• Hohe Präzision, er werden Toleranzen von +/–0,05 mm gefordert.
• Das Maschinenkonzept muss eine Verfahrbarkeit der Anlage vorsehen um es möglich zu machen nach der Flanschbearbeitung die Maschine aus dem weiterführenden Transportweg des Rotorblattes zu bewegen. Dieser Vorgang muss automatisierbar sein.
• Die Maschine muss über effiziente technische Einrichtungen verfügen die den bei der Bearbeitung entstehenden Staub und die entstehenden Späne und Abschnitte automatisch aus dem Bearbeitungsraum und dem Rotorblatt entfernt.
• Es muss möglich sein mit der Maschine nach der Bearbeitung eines Rotorblattes einen von den Handlingseinheiten für die Bearbeitung unabhängigen, dokumentierbaren Prüfschritt auszuführen.
• Die Maschine muss eine möglichst hohe Energieeffizienz aufweisen.

Die Erfindung betrifft die Konstruktion einer hochflexiblen Bearbeitungsvorrichtung für die Durchführung der stirnseitigen Bearbeitungen an Rotorblättern. Die Konstruktion basiert auf mindestens einer autarken Handlingseinheit die sich auf einer senkrecht angeordneten Rundachse bewegt. Die Konstruktion sieht vor, dass mehrere Handlingseinheiten implementiert werden können um die Leistung der Vorrichtung bei Bedarf zu steigern. Jede dieser Einheiten verfügt über mehrere, mindestens 5 simultan verfahrbare und bewegbare Achsen. Die Steuerung der Bewegungen erfolgt über eine NC-Steuerung.
Eine der Achsen ist als Rundachse ausgelegt, auf dieser Rundachse bewegen sich die autark gesteuerten Handlingseinheiten. An jeder Handlingseinheit befindet sich eine Vorrichtung zur Aufnahme von Rotationswerkzeugen oder anderen Werkzeugen oder anderen Einrichtungen. Die gesamte Vorrichtung ist fahrbar ausgelegt, es werden alle notwendigen Anlagen-Komponenten mit geführt, die Fixierung erfolgt durch Kegelbolzen und Spannvorrichtungen. Die Vorrichtung ist komplett eingehaust, die Absaugungsvorrichtungen sind in die Gesamtkonstruktion integriert.
Die Erfindung wird durch Prinzipskizzen/Zeichnungen erläutert:
1 zeigt die Vorderansicht
2 zeigt die Seitenansicht
3 zeigt die gesamte Bearbeitungsvorrichtung als 3D Prinzipskizze
4 zeigt im Prinzip die Verfahreinrichtung und die Fixierbolzen
Die Funktionsweise ist eine auf einer Rundachse (1) fahrbaren Handlingseinheit (2). Mit dieser wird eine Rotationsbewegung als x-Achse (3) ausgeführt. Die Handlingseinheit (2) ist auf einem linearen radial angeordneten Verfahrsystem (4) angebracht und führt eine Radialbewegung als y-Achse (5) aus. Weiterhin ist die Handlingseinheit (2) mit einer Verfahreinheit (6) ausgestattet um eine axiale Bewegung in Richtung der Vorrichtungsachse (7) als z-Achse (8) auszuführen. An der z-Achse (8) ist der Geräteträger (9) mit einer Werkzeugaufnahme (10) für die Befestigung einer Werkzeugspindel oder anderer Geräte und Einheiten angebracht. Der Geräteträger (9) ist drehbar als c-Achse (11) ausgeführt. Die Werkzeugaufnahme (10) ist schwenkbar als b-Achse (12) ausgeführt. Die Verfahreinheit (6) als z-Achse (8) ist als eckiges oder rundes Pinolensystem (13) ausgeführt, welches in einem Führungsrohr (14) bewegt wird. Der Geräteträger (9) und die Werkzeugaufnahme (10) sind derart gestaltet, dass eine flexible Adaption von Bearbeitungsgeräten wie Motorspindeln für Werkzeuge, Scanner, Messgeräte, Knickarmeinheiten mit weiteren Achsen usw. möglich ist.
Die komplette Bewegungseinheit für die Achsen ist auf einem stabilen Gestell (15) befestigt.
Alle Achsen sind simultan über die SPS-Einheit der NC-Steuerung ansprechbar und bewegbar. Die Erfindung sieht mehrere autark steuerbare Handlingseinheiten (2, 2') vor, um Kollisionen zu vermeiden wird ein mechanisch/elektrischer und steuerungsseitiger Kollisionsschutz vorgesehen.
Bedarfsabhängig wird an der Bearbeitungsvorrichtung die Objektaufnahme (16) für das zu bearbeitende Objekt (20) integriert. Weiterhin wird eine Absaugung (17) integriert um die anfallenden Späne und den entstehenden Staub zu entfernen. Die gesamte Bearbeitungsvorrichtung ist durch eine Verfahreinrichtung (23) fahrbar ausgelegt. In 3 wird schematisch eine komplette Bearbeitungsvorrichtung mit 2 Handlingseinheiten (2, 2') dargestellt mit:

– einer integrierten Absaugung mit 2 Absaugungseinheiten (17) und dem Rohrsystem (18) bis an die Bearbeitungsstelle (19) eines Rotorblattes (20),
– dem mitfahrenden Steuerschrank (21) für alle elektrische und elektronischen Komponenten,
– der mitfahrenden Blattaufnahmevorrichtung (16)
In 4 wird die Verfahreinrichtung (21) und die Fixiereinheiten dargestellt. Das Verfahren in Längsrichtung wir über angetriebene Räder (22) ermöglicht. Das Verfahren in Querrichtung wird durch angetriebene Räder (23) ermöglicht. Alle Räder (22, 23) werden motorisch abgesenkt und angehoben. Für die Positionierung und für die Fixierung der Bearbeitungsvorrichtung auf dem Hallenboden/Fundament sind Kegelbolzen mit Spannvorrichtungen (24) vorgesehen.

Durch die mögliche Simultanbewegung von 5 Achsen pro Handlingseinheit, können nicht exakt auf der Axialachse (7) der Bearbeitungsvorrichtung liegende Rotorblätter bearbeitet werden.
Um dies zu erreichen wird die tatsächliche Lage des zur Bearbeitung stehenden Rotorblatts ermittelt und die Abweichung in den 6 Freiheitsgraden zur Axialachse (7) der Bearbeitungsvorrichtung berechnet. Mit diesen Daten wird eine Achsverschiebung und eine Nullpunktbestimmung durch die NC-Steuerung durchgeführt. Hierfür wird vor der eigentlichen Bearbeitung eine elektronische Vermessung des für die Bearbeitung bereitstehenden Rotorblattes (20) vorgenommen. Mit diesen Daten und den Solldaten des Rotorblattes aus CAD wird die tatsächliche Ist-Lage des Rotorblattes (20) zur Vorrichtungsachse (7) in den 6 Freiheitsgraden bestimmt und die Abweichung für jeden Freiheitsgrad und den Nullpunkt berechnet. Mit diesen Daten wird in der NC-Steuerung eine Transformation der NC-Achsen derart durchgeführt, dass das Rotorblatt auch bearbeitet werden kann wenn dessen Mittelachse (25) sich nicht exakt auf der Vorrichtungsmittelachse (7) befindet. Durch die simultane Bewegung der 5 Achsen kann pro Handlingseinheit das Rotorblatt (20) vorgabegerecht bearbeitet werden.
Durch die dargestellte Erfindung wird die Bearbeitung der Rotorblattflansche deutlich vereinfacht und flexibilisiert. Entgegen der heute eingesetzten auf einen Blattdurchmesser ausgerichteten Maschinen und der Notwendigkeit das Blatt genau auszurichten, wird bei dieser Erfindung nur eine Bearbeitungsvorrichtung für verschiedene Blattdurchmesser und Blatttypen benötigt und durch die automatische Anpassung an die Lage des Rotorblattes eine erhebliche Vereinfachung des Bearbeitungsprozesses und der Genauigkeit erzielt.
Ein weiterer Vorteil ist die Mobilität der Bearbeitungsvorrichtung, durch die es keine Transport-Einschränkungen der Rotorblätter wie bisher mehr geben wird, weil die Bearbeitungsvorrichtung aus dem möglichen Transportweg fahren kann. Durch die Integration von Absaugung und ggf. der Blattauflage wird die Erfindung einem modernen zeitgemäßen Fertigungskonzept gerecht.

Claims

Eine Bearbeitungsvorrichtung für die Bearbeitung von Rotorblattflanschen mit einem Gestell (15), mit einer Rundachse (1) die sich senkrecht vor dem zu bearbeitenden Objekt (20) erstreckt, mit einem auf der Rundachse radial angebrachten Verfahrsystem (4), mit einer oder mehrerer Handlinseinheiten (2,2') die auf dem radialen Verfahrsystem (4) angebracht sind, mit einer an der Handlingseinheit (2) angebrachten Verfahreinheit (6) die eine axiale Bewegung in Richtung der Vorrichtungsachse (7) ermöglicht, mit einem am freien Ende angebrachten Geräteträger (9), wobei der Geräteträger (9) drehbar um seine Längsachse angebracht ist, mit einer, am Geräteträger (9) angebrachten Werkzeugaufnahme (10) für die Aufnahme von Werkzeugen und Vorrichtungen, wobei die Werkzeugaufnahme (10) schwenkbar ausgeführt ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 derart gekennzeichnet, dass an das Gestell (15) eine Verfahreinrichtung (21, 22, 23) zum Verfahren der Bearbeitungsvorrichtung auf einer Auflageebene angebracht ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche derart gekennzeichnet, dass am Gestell (15) eine Positionier- und Fixiereinrichtung (24) zur Befestigung der Bearbeitungsvorrichtung auf einer Auflagefläche angebracht ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche derart gekennzeichnet, dass eine Absaugung (17,18) mit allen Absaugungskomponenten auf dem Gestell (15) angebracht ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche derart gekennzeichnet, dass eine Aufnahmevorrichtung (16) für das zu bearbeitende Objekt integriert ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche derart gekennzeichnet, dass sie mit einer senkrecht stehenden Rundachse (1) die dem zu bearbeitenden Objekt zugewandt ist, wobei die Rundachse als gebogenes Rollenführungssystem ausgeführt ist, mit einem Verfahrsystem (4) das aus mindestens 2 Linearführungen besteht und das radial zur Vorrichtungsmittelachse (7) weisend angebracht ist, mit einer Handlingseinheit (2), die auf dem Verfahrsystem (4) so angebracht ist, dass sie sich in axiale Richtung bewegen kann.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche derart gekennzeichnet, dass sie mit einem an der Handlingseinheit (2) angebrachten Verfahreinheit (6) die eine Pinole (13) aufweist und die senkrecht zu dem Verfahrsystem (4) in einem Führungsrohr (14) verfahrbar ist, wobei am freien Ende der Pinole ein Geräteträger (9) angebracht ist, der um die Mittelachse der Pinole (13) drehbar ist, mit einer am drehbaren Ende des Geräteträgers (9) angebrachten Werkzeugaufnahme (10), wobei die Werkzeugaufnahme (10) senkrecht zur Mittelachse der Pinole (13) schwenkbar ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche derart gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme als Fräsaufnahme, Bohraufnahme, Hobelaufnahme, Schleifaufnahme, Polieraufnahme, Wasserstrahlaufnahme, Abrasiv-Wasserstrahlaufnahme, Laserschneidaufnahme, Keberauftragsaufnahme, Schweißaufnahme, Messaufnahme, Scanaufnahme, NDT-Aufnahme, Mehrachsaufnahme ausgeführt ist.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche derart gekennzeichnet, dass sie über eine Einrichtung verfügt, die automatisch die genaue Lage des zu bearbeitenden Objektes erkennt und die Abweichung in den 6 Freiheitgraden zu einer genauen zentrischen Lage berechnet.
Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Schutzansprüche derart gekennzeichnet, dass sie die Abweichungen in den 6 Freiheitsgraden so verrechnet, dass die Bearbeitungsvorrichtung alle Bearbeitungen ausführt, ohne dass die Lage des zu bearbeitenden Objektes verändern werden muss.