JP7151236B2 - ブレード取り付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、風力発電設備の構築に際し、タワーの頂部に位置するハブにブレードを取り付けるブレード取り付け装置に関する。

風力発電設備の構築には、ハブを回転自在に支持するナセルをタワーの頂部に取り付けた後に、ブレードをハブに取り付けるブレード取り付け工程が存在する（特許文献１参照）。風力発電設備は、風の日が多く、且つ風の強い場所に構築されるため、ブレード取り付け工程では、風の影響を考慮する必要がある。

特開２００８－１２８２５３号公報

特に、洋上に設定される洋上風力発電設備では、厳しい海象・気象条件下でブレード取り付け工程しなければならず、ブレードの姿勢は不安定となりやすい。そのため、ブレード取り付け工程において、ブレードの姿勢を適正に維持した状態で吊り上げてハブに近づけることは困難であった。クレーン船としてＳＥＰ（自己昇降式）台船を使用すれば少なくとも台船の揺れが抑えられるが、狭隘なＳＥＰ船上で介錯を行う必要があるため、ブレードの姿勢制御が難しかった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消し、ブレードの安定性を保持しながらハブに取り付けることができるブレード取り付け装置を提供することにある。

本発明のブレード取り付け装置は、ハブを回転自在に支持するナセルをタワーの頂部に取り付けた後に、クレーンを使用してブレードをハブに取り付けるブレード取り付け工程で使用するブレード取り付け装置であって、前記タワーに沿って昇降するガイド部と、前記ブレードを吊り下げる吊り具と前記ガイド部とを接続する索体と、を具備し、前記索体は、前記吊り具と前記ガイド部との間の最大長が制限され、前記吊り具と前記ガイド部との間の長さを前記最大長以下で制御可能に構成されていることを特徴とする。
さらに、本発明のブレード取り付け装置において、前記ガイド部は、前記タワーの周面を囲む枠体と、前記タワーの周面に当接して前記枠体の前記タワーに沿った昇降を案内する複数の当接ローラーとを備えていても良い。
さらに、本発明のブレード取り付け装置において、前記ガイド部は、前記当接ローラーを前記タワーの周面に押圧する押圧機構を備えていても良い。
さらに、本発明のブレード取り付け装置において、前記ガイド部は、複数の前記当接ローラーを接続して前記タワーの周面を囲むリング部を備えていても良い。
さらに、本発明のブレード取り付け装置において、前記リング部の最大径を設定するリング径調整部材を備えていても良い。

本発明によれば、ガイド部はブレード上昇と共に引き上げられ、吊り具－ガイド部間の索体の長さを制御することで、取付け時の微調整を安全に行うことができるため、ブレードの安定性を保持しながらハブに取り付けることができるという効果を奏する。

本発明に係るブレード取り付け装置の実施形態の構成を示す概略図である。 図１に示すガイド部の構成を示す斜視図である。 図２に示すローラー支持部の構成を示す斜視図である。 図１に示すブレード取り付け装置の動作を説明する説明図である。 本発明に係るブレード取り付け装置の実施形態の他の構成例を示す概略図である。 図５に示すガイドレールとしてＨ鋼を使用した場合の構成例を示す図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施形態のブレード取り付け装置１は、図１を参照すると、ハブ２を回転自在に支持するナセル３をタワー４の頂部に取り付けた後に、クレーン５を使用してブレード６をハブ２に取り付けるブレード取り付け工程で使用する装置であり、タワー４に沿って昇降するガイド部１０と、ブレード６を吊り下げる吊り具７にガイド部１０を介して接続された索体３０とを備えている。

ガイド部１０は、図２を参照すると、正方形の枠体１１と、枠体１１の４隅にそれぞれ取り付けられた当接ローラー１２と、枠体１１の一辺の両端にそれぞれ取り付けられた転向ローラー１３とを備えている。

枠体１１は、タワー４の周面を囲むように設置して使用する。そのため、枠体１１は、接続部１４によって４つに分割可能に構成されている。分割した状態の枠体１１を、タワー４の周面を囲むように配置し、図示しない締結具（例えば、ボルト・ナット）によって接続部１４を締結する。これにより、枠体１１がタワー４の周面を囲んで設置される。

当接ローラー１２は、タワー４の周面に当接して枠体１１のタワー４に沿った昇降を案内する案内手段である。当接ローラー１２は、ローラー支持部２０によって枠体１１の４隅にそれぞれ取り付けられている。ローラー支持部２０は、当接ローラー１２を回転軸がタワー４の軸方向に対して垂直になるように回転可能に支持する。そして、ローラー支持部２０は、当接ローラー１２の取付け位置を、図２に矢印で示す対角方向で変更可能に構成され、異なる径のタワー４に対応することができるようになっている。

以下、枠体１１の各辺が、鉛直軸と直交する方向に設置されているものとし、図３を参照として、ローラー支持部２０の構成を説明する。
ローラー支持部２０は、図３を参照すると、当接ローラー１２を回転可能に支持する本体部２１と、一端が本体部２１に取り付けられた２本のネジシャフト２２と、タワー４の周面を囲むリング部を本体部２１と共に形成するアーム部２３と、タワー４の周面を囲むリング部の径を調整するリング径調整部材２４とを備えている。

本体部２１において、２本のネジシャフト２２は、当接ローラー１２の支持面とは反対側に、当接ローラー１２の回転軸方向に間隔をおいて配置されている。そして、枠体１１の隅部には、ブレース部材１１ａが斜めに架け渡され、ブレース部材１１ａには、枠体１１の対角方向にネジシャフト２２が貫通可能な開口が、鉛直軸と直交する方向に間隔をおいて２か所形成されている。これにより、ナットを用いて２本のネジシャフト２２をブレース部材１１ａに固定することで、当接ローラー１２は、回転軸が鉛直軸、すなわちタワー４の軸方向に対して垂直になるように回転支持される。

また、ネジシャフト２２と本体部２１とは、鉛直軸と平行な回動軸２５で回動可能に取り付けられている。これにより、２本のネジシャフト２２の固定位置に応じて、当接ローラー１２の鉛直軸周りの向きを微調整することができる。

ネジシャフト２２は、外周にネジ溝が形成された中空のアウターシャフト２２ａと、アウターシャフト２２ａに嵌合されたインナーシャフト２２ｂとからなり、アウターシャフト２２ａが枠体１１のブレース部材１１ａに固定され、インナーシャフト２２ｂが本体部２１に固定されている。そして、アウターシャフト２２ａの中空部には、インナーシャフト２２ｂを伸長方向に付勢するばねが内蔵されている。アウターシャフト２２ａの中空部に内蔵されたばねは、当接ローラー１２をタワー４の周面に押圧する押圧機構として機能する。

アーム部２３は、一端が鉛直軸と平行な回動軸２６で回動可能に支持され、左側に隣接するローラー支持部２０に向けて延出する板状部材である。リング径調整部材２４は、一端が鉛直軸と平行な回動軸２７で回動可能に支持され、右側に隣接するローラー支持部２０に向けて延出する棒状部材である。アーム部２３の解放端には、屈曲部２３ａが設けられ、屈曲部２３ａには、左側に隣接するローラー支持部２０から延出されたリング径調整部材２４が貫通する開口が形成されている。そして、リング径調整部材２４には、図示しないネジ溝が形成されており、屈曲部２３ａの開口を貫通したリング径調整部材２４の解放端側からナットが螺合されている。これにより、アーム部２３と本体部２１によって
複数の当接ローラー１２を接続してタワー４の周面を囲むリング部が形成される。そして、そして、ナットの螺合位置に応じて、本体部２１とアーム部２３とで形成されるリング部の最大径が設定される。

索体３０は、例えば、ナイロン等の樹脂製のロープで構成され、図１に示すよう、一端が吊り具７に接続され、ガイド部１０の転向ローラー１３によって下方に転向された他端が巻き取り装置であるウインチ４０に接続されている。なお、索体３０としてチェーンやワイヤーを使用することもできるが、タワー４やブレード６への影響（傷や汚れ）を鑑みると、樹脂製のロープで構成することが望ましい。

索体３０には、ガイド部１０（転向ローラー１３）と吊り具７との間の最大長を制限するストッパ３１が取付けられている。従って、図１に矢印で示すように、クレーン５によって吊り具７に吊り下げられたブレード６を上昇させると、索体３０によってガイド部１０も引き上げられ、タワー４に沿って上昇する。この際、当接ローラー１２によりタワー４から反力を取れるため、吊り具７に吊り下げられたブレード６の荷振れや回転を防ぐことができる。なお、本実施形態において、吊り具７は、吊上げフレーム７１と、吊上げフレーム７１に架け渡され、ブレード６を支持するベルト７２とで構成され、索体３０は、ベルト７２のブレード６に接する箇所に接続されている。

また、ガイド部１０の上昇に伴って、ウインチ４０から巻き出す必要がある。この索体３０の巻出しは、人手で行っても良く、ウインチ４０とガイド部１０との間で索体３０のテンションを計測し、計測したテンションに応じて自動制御で行っても良い。

索体３０は、ウインチ４０の巻き取りによって、吊り具７とガイド部１０との間の長さを最大長以下で制御可能である。そこで、ブレード６を所定の高さまで上昇させた後は、図４に矢印で示すように、ウインチ４０によって索体３０を巻き取る。これにより、索体３０は、吊り下げられたブレード６の動きを制御する介錯ロープとして機能し、ブレード６をハブ２に向けて引き込むことができる。索体３０を巻き取るスピードは、任意に調整することができるため、取付け時の微調整を安全に行うことができる。

なお、ウインチ４０をガイド部１０に取り付け、遠隔で操作するようにしても良い。この場合、ブレード６の上昇時にはウインチ４０を停止（巻出しも巻き取りを行わない状態）させ、ブレード６を所定の高さまで上昇させた後に、ウインチ４０を動作させて巻き取りを行うと良い。また、ウインチ４０を取り付ける位置によっては、転向ローラー１３を省略して、索体３０をウインチ４０から吊り具７に直接接続しても良い。

また、本実施形態では、タワー４自体をガイドとして使用したが、図５に示すように、タワー４に沿ってガイドレール５０を立設させ、タワー４の代わりにガイドレール５０をガイドとして使用するようにしても良い。

ガイドレール５０としてＨ鋼を使用した場合、図６（ａ）に示すように、４以上の当接ローラー１２ａを設け、Ｈ鋼におけるフランジに左右・表裏からそれぞれ当接させるように構成すると、ガイド部１０をガイドレール５０に沿って確実に昇降させることができる。

この場合、左右の当接ローラー１２ａを鉛直軸と平行な回動軸２８で連結された本体部２１ａ、２１ｂにそれぞれ支持するように構成すると良い。本体部２１ａと本体部２１ｂとを回動軸２８によって回動可能に構成することで、図６（ｂ）に示すように、左右の当接ローラー１２ａの間隔を拡げることで、ガイドレール５０への装着を容易に行うことができる。なお、回動軸２５もしくは回動軸２８には、遊びが設けられている。これにより、２本のネジシャフト２２の間隔を変更することなく、本体部２１ａと本体部２１ｂとを回動させることができる。

以上説明したように、本実施形態は、ハブ２を回転自在に支持するナセル３をタワー４の頂部に取り付けた後に、クレーン５を使用してブレード６をハブ２に取り付けるブレード取り付け工程で使用するブレード取り付け装置１であって、タワー４に沿って昇降するガイド部１０と、ブレード６を吊り下げる吊り具７とガイド部１０とを接続する索体３０とを具備し、索体３０は、吊り具７とガイド部１０との間の最大長が制限され、吊り具７とガイド部１０との間の長さを前記最大長以下で制御可能に構成されている。
この構成により、ガイド部１０はブレード６の上昇と共に引き上げられ、吊り具７－ガイド部１０間の索体３０の長さを制御することで、取付け時の微調整を安全に行うことができるため、ブレード６の安定性を保持しながらハブ２に取り付けることができる。また、ブレード６の取り付け位置を確定でき、工程短縮につながる。さらに、索体３０を介錯ロープとして機能させることができたため、風が強く吹く上空でもブレード６の荷ぶれを防ぐことができる。

さらに、本実施形態において、タワー４の周面に当接して枠体１１の前記タワーに沿った昇降を案内する複数の当接ローラー１２とを具備する。
この構成により、タワー４から反力をとることで、ブレード６の荷振れや回転を効果的に防止することができる。

さらに、本実施形態において、ガイド部１０は、当接ローラー１２をタワー４の周面に押圧する押圧機構を備えている。
この構成により、当接ローラー１２がタワー４の周面に当接した状態で、ガイド部１０をタワー４に沿ってスムーズに昇降させることができる。また、上下で径が異なるタワー４に対応することができる。

さらに、本実施形態において、ガイド部１０は、複数の当接ローラー１２を接続してタワー４の周面を囲むリング部（本体部２１、アーム部２３）を具備する。
この構成により、複数の当接ローラー１２の相対位置を確定させることができ、ガイド部１０の昇降を安定化させることができる。

さらに、本実施形態において、リング部の最大径を設定するリング径調整部材２４を具備する。
この構成により、タワー４の径に応じて当接ローラー１２の位置を調整することができる。

以上、実施形態をもとに本発明を説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１ ブレード取り付け装置
２ ハブ
３ ナセル
４ タワー
５ クレーン
６ ブレード
７ 吊り具
１０ ガイド部
１１ 枠体
１１ａ ブレース部材
１２、１２ａ、１２ａ 当接ローラー
１３ 転向ローラー
１４ 接続部
２０ ローラー支持部
２１、２１ａ、２１ｂ 本体部
２２ ネジシャフト
２２ａ アウターシャフト
２２ｂ インナーシャフト
２３ アーム部
２３ａ 屈曲部
２４ リング径調整部材
２５、２６、２７、２８ 回動軸
３０ 索体
３１ ストッパ
４０ ウインチ
５０ ガイドレール
７１ 吊上げフレーム
７２ ベルト

Claims (5)

1. ハブを回転自在に支持するナセルをタワーの頂部に取り付けた後に、クレーンを使用してブレードをハブに取り付けるブレード取り付け工程で使用するブレード取り付け装置であって、
   前記タワーに沿って昇降するガイド部と、
   前記ブレードを吊り下げる吊り具と前記ガイド部とを接続する索体と、を具備し、
   前記索体は、前記吊り具と前記ガイド部との間の最大長が制限され、前記吊り具と前記ガイド部との間の長さを前記最大長以下で制御可能に構成されていることを特徴とするブレード取り付け装置。
2. 前記ガイド部は、前記タワーの周面を囲む枠体と、
   前記タワーの周面に当接して前記枠体の前記タワーに沿った昇降を案内する複数の当接ローラーと、を具備することを特徴とする請求項１記載のブレード取り付け装置。
3. 前記ガイド部は、前記当接ローラーを前記タワーの周面に押圧する押圧機構を備えていることを特徴とする請求項２記載のブレード取り付け装置。
4. 前記ガイド部は、複数の前記当接ローラーを接続して前記タワーの周面を囲むリング部を具備することを特徴とする請求項２又は３記載のブレード取り付け装置。
5. 前記リング部の最大径を設定するリング径調整部材を具備することを特徴とする請求項４記載のブレード取り付け装置。

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