KR101814409B1

KR101814409B1 - 로터-블레이드 스파 캡을 제조하기 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101814409B1
Application number: KR1020157013513A
Authority: KR
Inventors: 엔노 아이프; 우르스 벤델; 렌즈 시몬 젤러
Original assignee: 센비온 게엠베하
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2018-01-03
Also published as: EP2909015A1; US20150224760A1; EP2909015B1; IN2015DN03966A; AU2013337091A1; WO2014063783A1; ZA201503122B; ES2902849T3; KR20150081300A; AU2013337091B2; DE102012219224B3; CN104968486A; CN104968486B; CA2886809C; CA2886809A1; US9849658B2; DK2909015T3; PT2909015T

Abstract

본 발명은 섬유-강화 재료로 이루어진 인발성형 로드들(7, 8)로 로터-블레이드 스파 캡(1)을 제조하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 시스템은 서로 나란히 배치되는 인발성형 로드들(7, 8)의 권취 층(4; 6, 6')을 구비한 적어도 하나의 로드-층 롤(2, 2')을 회전 가능하게 장착하기 위한 적어도 하나의 유지 장치(10)를 포함하며, 또한 인발성형 로드들(7, 8)의 층들(6, 6')을 수용하기 위한 적층 몰드(40)를 포함하고, 적어도 하나의 가이드 장치(20)를 더 포함하며, 적어도 하나의 트리밍 장치(30)를 추가로 포함하고, 가이드 장치(20)는 로드-층 롤(2, 2')로부터 권출된 인발성형 로드들(7, 8)의 층(6, 6')을 적층 몰드(40) 상으로 안내하도록 설계되고, 인발성형 로드들(7, 8)의 층들(6, 6')을 트리밍하기 위한 트리밍 장치(30)는 소잉 장치 및/또는 밀링 장치를 구비한다.

Description

로터-블레이드 스파 캡을 제조하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCING A ROTOR-BLADE SPAR CAP}

본 발명은 섬유-강화 재료로 이루어진 인발성형 로드들로 로터-블레이드 스파 캡을 제조하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

로터-블레이드 스파 캡은 일반적으로 수지 매트릭스에 내장된 두꺼운 가닥의 평행 섬유, 대개는 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 포함한다. 로터-블레이드 스파 캡은 대개는 로터-블레이드 팁에서 로터-블레이드 루트까지의 로터-블레이드 길이의 상당부에 걸쳐 로터 블레이드를 관통하며, 로터 블레이드에 작용하는 힘을 로터-블레이드 루트로 전달하는 역할을 한다.

로터-블레이드 스파 캡은 일반적으로 층상 구성으로 제조되되, 건조 섬유 직물들이 평행 배향으로 하나가 다른 하나의 위에 놓인 후, 수지 주입에 의해 로터-블레이드 스파 캡으로 만들어지거나; 또는 이미 수지에 내장된 섬유 재료의 사전제조된 층들, 이른바 프리프레그들이 하나가 다른 하나의 위에 놓인 후 서로 연결된다. 로터-블레이드 스파 캡은 현대 로터 블레이드와 유사한 길이, 즉 가능하게는 40 m 초과 또는 50 m 초과의 길이를 갖기 때문에, 사용되는 섬유 재료도 상응하여 길고 체적이 크다.

수지를 경화하는 작업은 발열 공정이다; 그러므로 열이 발생된다. 큰 체적에 걸쳐 분포된 열은 섬유 재료 내의 파동(waves)의 형성으로 이어질 수 있고, 그에 따라 섬유 재료는 더 이상 전체 스파-캡 길이에 걸쳐 이상적인 평행 배향을 갖지 않는다. 다음으로, 이는 인장 강도를 감소시키므로, 이런 방식으로 제조된 로터-블레이드 스파 캡의 구조적 조밀함 및 기능상 능력을 감소시킨다.

US　2011/0243750　A1에는, 건조 유리 섬유 직물 또는 프리프레그 대신에 섬유-강화 재료로 이루어진 인발성형 로드들의 사용이 개시되어 있다. 이러한 인발성형 로드들은 인발성형에 의해 제조된 섬유-강화 재료로 구성되고, 여기서 유리 섬유 또는 탄소 섬유는 평행 배향을 가지며, 수지 매트릭스에 이미 내장되어 있다. 인발성형은 또한 이상적인 평행 배향을 갖는 섬유를 제공한다. 인발성형 로드들은 로터-블레이드 스파 캡의 구성을 제공하기 위해 서로 긴밀하게 놓인다. 로드들의 후속 결합은 더 이상 파동의 형성으로 이어지지 않는다. US　2011/0243750　A1의 개시는 본원에 참조로서 완전히 포함되어야 한다.

US　2012/0027609 A1에는, 인발성형 로드들로 로터-블레이드 스파 캡을 제조하기 위한 방법이 또한 개시되어 있는데, 준무한(quasi-endless) 인발성형 로드가 롤 상에서 권취되고 권출된다. 이 방법에서, 각각의 층은 롤로부터 잇따라 권출되는 로드들로 구축되고, 다음 층이 차례로 동일한 방식으로 구축되기 전에 준무한 로드로부터 절단된다. 완료 후에, 각각의 층의 각각의 단부의 외형이 마감처리된다.

종래 기술로부터 시작하여, 본 발명의 목적은, 섬유-강화 재료로 이루어진 인발성형 로드들로 로터-블레이드 스파 캡을 제조하도록 의도되며, 신속하고, 신뢰성 있고, 유연하게 인발성형 로드들로 로터-블레이드 스파 캡을 구성하는 것을 가능하게 하는 시스템 및 방법을 명시하는 데에 있다.

이러한 목적은, 섬유-강화 재료로 이루어진 인발성형 로드들로 로터-블레이드 스파 캡을 제조하도록 의도된 시스템에 있어서, 서로 나란히 배치되는 인발성형 로드들의 권취 층을 구비한 적어도 하나의 로드-층 롤을 회전 가능하게 장착하기 위한 적어도 하나의 유지 장치를 포함하며, 또한 인발성형 로드들의 층들을 수용하기 위한 적층 몰드를 포함하고, 적어도 하나의 가이드 장치를 더 포함하며, 적어도 하나의 트리밍 장치를 추가로 포함하고, 가이드 장치는 로드-층 롤로부터 권출된 인발성형 로드들의 층을 적층 몰드 상으로 안내하도록 설계되고, 인발성형 로드들의 층들을 트리밍하기 위한 트리밍 장치는 소잉 장치 및/또는 밀링 장치를 구비한다는 점에서 개선된 시스템에 의해 달성된다.

따라서, 공지된 종래 기술과 달리, 스파 캡은 본 발명에 따른 시스템에 의해 층상으로 구성되되, 각각의 층은 하나의 작업 단계로 적층 몰드 내에 도입되고/도입되거나 적층 몰드 상에 위치된다. 인발성형 로드들은 이미 로드-층 롤들 상에서 층의 형태로 권취되었고, 층의 형태로 제거된다. 이는 각각의 개별 로드가 더 이상 전용 단계로 권출되고 몰드에 적용되고/적용되거나 도입될 필요가 없다는 것을 의미한다. 이 방법은 각각의 개별 로드를 권출하는 주지의 방법과 비교할 때 각각의 로드 층을 위해 극히 일부의 시간만을 필요로 한다.

이는 전체적으로 로드 층을 안내하도록 설계된 가이드 장치의 사용에 의해 가능해진다. 가이드 장치는 인발성형 로드들의 층이 함께 남아있고 개별 로드들로 분할되지 않는 것을 보장하므로, 이 층은 전체 단일 유닛으로서 적층 몰드에 도입되고/도입되거나 적용된다. 트리밍 장치는 인발성형 로드들의 층이 권출되는 중에도 상기 층을 적당한 길이로 절단, 트리밍, 및 치수결정하는 작업들을 수행한다. 이는 각각의 층을 위한 원하는 단부 외형이 빠르면 절단(cutting-to-length) 작업에서 형성될 수 있고, 최종 상태에서 높은 비용이 요구되는 마감처리가 필요하지 않다는 것을 의미한다. 마감처리(finishing-off) 작업 역시 본 발명에 따라 제공될 수 있음은 물론이다.

이러한 가이드 장치는 재료가 몰드 표면에 대해 정확한 위치로 도입되는 것을 보장한다. 이는 예컨대 개별 층들의 서로에 대한 소정의 오프셋을 보장하도록, 또는 층들을 정확하게 하나가 다른 하나의 위에 "단대단(edge to edge)" 방식으로 놓을 수 있도록, 특히 적층 몰드의 폭에 대한 위치를 참조한다. 이는 또한, 예컨대 메인 스파 캡의 경우, 다수의 층들이 하나가 다른 하나의 위에 놓여야 하고, 그에 따라 가이드 유닛의 높이가 조절되어야 하기 때문에, 가이드 유닛이 최상층의 표면에 대해 항상 같은 높이로 유지되는 것이 유리하므로, 적층 몰드로부터의 높이를 참조한다.

본 발명의 맥락에서, 인발성형 로드들의 층은 그 자체가 로드-층 롤 상에 직접 권취될 수 있거나, 또한 대안으로, 가요성 재료, 예컨대 편조된 섬유 직물, 펠트 재료, 또는 부직포 재료로 이루어진 커버 층에 의해 일 측 또는 양 측에서 덮일 수 있다. 이러한 커버 층은 로드 층을 함께 유지하는 데에 도움이 된다. 이는 또한 권출 작업 및 가이드 장치의 통과 중에 기계적 손상으로부터 로드 층의 로드들을 보호할 수 있다. 이러한 커버 층은 스파-캡 구성의 구성부가 될 수 있도록 액상 수지 재료를 투과시킬 수 있어야 한다.

유지 장치는 바람직하게는 유지 장치 내에 유지된 로드-층 롤 및/또는 권취 로드 층을 가압하는 적어도 하나의 힘-활성화 압력-인가 롤러를 위한 구동 장치 및/또는 제동 장치를 구비하고, 특히 적어도 하나의 압력-인가 롤러는 연질 표면을 갖는다. 인발성형 로드들이 상당히 강성이며 로드-층 롤 상에서 느슨해지는 경향이 있기 때문에, 이러한 방안은 로드-층 롤로부터 인발성형 로드들의 층을 권출하는 작업을 개선한다. 권취 로드들은 권취 스프링의 역할을 하고, 그 스프링력은 외부 방향으로 가압한다. 압력-인가 롤러 또는 압력-인가 롤러들은 이에 반하여 작용한다. 압력-인가 롤러는 바람직하게는 인발성형 로드들의 층이 권출 동작 중에 로드-층 롤로부터 접선 방향으로 멀리 이동하는 곳마다 배치된다. 층의 로드들을 손상시키지 않기 위해, 압력-인가 롤러 또는 압력-인가 롤러들은 바람직하게는 연질 표면을 갖는다.

재료 고유의 높은 강성 덕분에, 로드-층 롤들 상의 로드 재료는 또한 수송 목적을 위해 밴드들에 의해 고정될 수 있다. 이러한 밴드들은 개별 인발성형 로드들이 권취되어 롤로부터 분리되는 것을 방지하는데, 이러한 분리는 로드들이 재위치되어야 하거나 전체 롤이 폐기물로 버려져야 하기 때문에 제조 중에 훨씬 더 많은 작업을 초래할 것이다. 롤이 예컨대 유지 장치에 들어맞을 때, 이러한 밴드들은 압력-인가 롤러로 대체된다.

바람직하게는, 적어도 하나의 센서가 가이드 장치 내에 및/또는 압력-인가 롤러 상에 및/또는 압력-인가 롤러가 힘의 작용을 받게 하는 장치 상에 배치되고, 적어도 하나의 센서로부터 구동 장치 및/또는 제동 장치의 제어 또는 조절 장치로의 신호 전송 채널이 존재하며, 제어 또는 조절 장치는 전송된 센서 신호에 따라 로드-층 롤의 이동을 제어하거나 조절하도록 설계된다. 센서 신호는 권출 및 특히 또한 트리밍 및 적층 몰드로의 도입 및/또는 적층 몰드 상의 위치지정 작업들을 위한 자동 제어를 제공하는 역할을 한다. 이는 원하는 스파-캡 형상이 주로 자동으로 제조되는 것을 가능하게 한다. 로드-층 롤의 이동은 바람직하게는 롤과 가이드 장치 사이의 재료를 권출하는 작업이 힘 작용 없는(force-free) 방식으로 이루어지도록 조절되거나 제어된다.

마찬가지로, 바람직하게는, 시스템은 특히 적층 몰드 내의 인발성형 로드들의 최상층의 표면 위치에 따라 적층 몰드에 대한 수직 및/또는 수평 위치와 관련하여 가이드 장치의 위치를 추적하도록 설계되는, 가이드 장치를 위한 제어 장치를 포함한다. 이러한 방안은 또한 적층 몰드 내에 또는 상에 각각의 층의 로드들을 위치시키는 작업이 주로 자동으로 이루어지는 것을 가능하게 한다.

로터-블레이드 스파 캡을 제조하도록 로드들의 층들을 자동으로 하역하기 위해, 가이드 장치가 가이드 롤러들을 구비하되, 이들 사이로 인발성형 로드들의 층이 진행되고, 특히 인발성형 로드들의 층의 풀린 길이(paid-out length)를 측정하기 위한 적어도 하나의 비접촉 센서 및/또는 적어도 하나의 러닝-휠 센서가 존재하는 것이 또한 유리하다. 지금까지 권출된 로드들의 길이는 가이드 롤러들 상에서 특히 정확하게 확인될 수 있고, 이는 이후 로터-블레이드 스파 캡의 구성을 위한 정보로 사용된다.

바람직하게는, 적어도 하나의 가이드 롤러는 구동부 및/또는 제동부를 구비한다. 이는 가이드 장치의 가이드 롤러가 마찬가지로 특히 유지 장치 내의 구동 장치와 협력하여 가능한 한 신중하게 힘 작용 없는 방식으로 인발성형 로드들의 층을 권출하고, 그에 따라 변형 없이 적층 몰드에 상기 층을 도입하도록 설계된다는 것을 의미한다. 따라서, 재료는 적층 몰드 내로 신속하고 원활하게 풀릴 수 있다. 여기서, 단독으로 물리력을 사용하여 재료를 푸는 작업이 극히 시간소모적이며, 작업 강도가 높고, 그에 따라 고비용이기 때문에, 이는 예컨대 50 m 초과 또는 특히 65 m 초과의 길이를 갖는 대형 로터 블레이드들을 위해 특히 중요하다.

인발성형 로드들의 층을 가이드 장치에 삽입하기 위해, 본 발명은 바람직하게는 층이 끝에서 2개의 바들 사이에 클램핑되는 것을 제공하고, 이들 중 적어도 하나는 각각의 단부에 핸들을 구비한다. 바들은 로드들의 층을 함께 유지하며, 가능하게는 유지 장치의 구동부의 도움으로 가이드 장치로의 삽입을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 이러한 트리밍 유닛은 스카프 이음(scarf joint)이 두께 방향으로 동시에 형성되도록 재료를 절단하는 소잉 또는 밀링 유닛을 구비하는 것을 특징으로 한다. 트리밍 장치는 재료가 재료의 종축에 대해 임의의 원하는 각도로 절단될 수 있고 스카프-이음 각도가 또한 자유롭게 선택될 수 있도록 구성된다.

인발성형 로드들의 층들이 스파-캡 외형에 가까운 단부 외형으로 제조되도록, 소잉 장치 및/또는 밀링 장치는 바람직하게는 두께 방향으로 스카프 이음을 형성하고/형성하거나, 인발성형 로드들의 층의 종축에 대해 소정의 각도, 특히 층의 표면에 대해 2°내지 10°의 스카프-이음 각도, 및/또는 층의 종축에 대해 90°내지±45°각도로 절단 동작을 실행하도록 설계된다. 트리밍 장치는 스카프 이음이 두께 방향으로 동시에 형성되도록 재료를 절단할 수 있다. 트리밍 장치는 재료가 재료의 종축에 대해 사실상 임의의 원하는 각도로 절단될 수 있고 스카프-이음 각도가 또한 자유롭게 선택될 수 있도록 구성된다. 층의 종축에 대한 90°각도는 절단 에지가 종축에 정확히 횡방향으로 진행되는 것을 의미하지만, 종축에 대해 다른 각도를 설정하는 것 역시 가능하다.

트리밍 장치는 바람직하게는 방진 인클로저 및 특히 분진-추출 장치를 위한 연결부를 구비한다. 트리밍 유닛의 이러한 구현예는, 분진이 적층 몰드의 영역에 침투할 수 없고, 그에 따라 이미 하역된 반가공 제품을 오염시킬 수 없기 때문에 특히 유리한데, 이러한 오염은 확실히 적층된 부품에서 달성 가능한 강도 수준을 감소시킬 것이다.

유지 장치, 가이드 장치, 및/또는 트리밍 장치는 바람직하게는 정지(stationary) 방식으로 설치되거나, 적층 몰드의 표면과 본질적으로 평행하게 이동될 수 있는 지지 장치 상에 설치된다. 정지 배치는 안정되며 재현 가능한 장착의 이점이 있다. 가동 지지 장치 상의 장착은 마지막으로 권출된 인발성형 로드들의 층을 사전에 이미 하역된 층들 위로 밀어야 할 필요가 없다는 이점이 있다; 오히려, 그 위에 놓이며 권출된다. 이는 로터-블레이드 스파 캡의 인발성형 로드들의 층들의 이미 하역된 구조를 손상시킬 위험이 있는 표면들 간의 마찰이 더 이상 존재하지 않는다는 것을 의미한다.

인발성형 로드들의 층들의 특히 안정된 적층(layering)은, 개별 층들의 로드들이 하나가 다른 하나의 위에 바로 배치되는 것이 아니라, 서로에 대해 어느 정도 오프셋되는 경우에 달성된다. 이 경우, 벽돌담에서와 같이, 결합 위치들은 잠재적인 구조적 취약부를 형성하는 연속선을 형성하는 것이 아니라, 신뢰성 있는 결합을 가능하게 하는 사행 형태로 이루어진다. 따라서, 바람직하게는, 각각의 층이 감소된 폭을 갖는 적어도 하나의 측면 로드를 포함하므로, 오프셋에도 불구하고, 로터-블레이드 스파 캡의 폭이 전체 두께에 걸쳐 일정하다.

본 시스템에서, 이를 위해, 바람직하게는, 개별 층들 내에 오프셋 로드들을 갖는 일련의 교번 층들을 하역하기 위해, 2개의 유지 장치들이 2개의 로드-층 롤들을 위해 제공되고, 유지 장치들은 적층 몰드의 일 단부, 또는 적층 몰드의 양 단부, 또는 가동 지지 장치 상에 배치된다. 여기서, 바람직하게는, 로터-블레이드 스파 캡을 제조하기 위해, 층의 나머지 로드들보다 작은 폭을 갖는 외주 로드를 각각 구비한 2개의 로드-층 롤들은 작은 폭을 갖는 외주 로드들이 적층 몰드를 기준으로 서로 상이한 측에 배치되도록 유지 장치들 내에 배치된다.

일련의 교번 층들은 작은 폭을 갖는 각각의 로드가 원하는 오프셋 형성을 제공하기 위해 좌측 가장자리 또는 우측 가장자리에 교번 방식으로 배치된다는 것을 의미한다. 이를 위해, 로드-층 롤들 상에 각각의 경우 적절하게 층을 배치하거나, 또는 층들이 로드-층 롤들 상에 동일하게 배치된 경우, 각각의 유지 장치 상에서 각각의 경우 하나의 로드-층 롤을 회전시키는 것이 필요할 수 있다.

2개의 로드-층 롤들을 위한 유지 장치들은 또한 로터-블레이드 스파 캡 또는 적층 몰드의 양 단부에 배치될 수 있다. 상기 로드-층 롤들이 서로 반대 방향으로 권출되기 때문에, 이 회전 동작 또는 재배향은 단독으로 더 좁은 로드들이 서로 반대 측에 배치되는 결과를 가져온다.

본 발명의 목적은, 섬유-강화 재료로 이루어진 인발성형 로드들로 로터-블레이드 스파 캡을 제조하도록 의도된 방법에 있어서, 서로 나란히 배치되는 섬유-강화 재료로 이루어진 인발성형 로드들을 구비한 일련의 층들이 특히 본 발명에 따른 전술한 시스템을 사용하여 적층 몰드 내에서 하나가 다른 하나의 위에 하역되고, 층들은 하나의 외주를 따라 층의 나머지 로드들보다 작은 폭을 갖는 로드를 각각 구비한 2개의 로드-층 롤들로부터 교번 방식으로 권출되고, 작은 폭을 갖는 외주 로드들은 적층 몰드를 기준으로 서로 상이한 측에 배치된다는 점에서 개선된 방법에 의해 또한 달성된다.

이를 위해, 바람직하게는, 로드-층 롤들은 가동 지지 장치 상에서 적층 몰드에 걸쳐 함께 변위되고, 일 방향으로의 이동의 경우, 층이 하나의 로드-층 롤로부터 권출되고, 반대 방향으로의 이동의 경우, 층이 다른 로드-층 롤로부터 권출된다.

대안으로, 바람직하게는, 층들은 적층 몰드의 일 단부 또는 양 단부에 정지 방식으로 설치되는 유지 장치들로부터 권출된다.

로터-블레이드 스파 캡이 가능한 한 위치상 정확한 방식으로 제조되는 것을 보장하기 위해, 로드-층 롤과 가이드 장치 사이에서 재료를 권출하는 작업은 바람직하게는 힘 작용 없는 방식으로 이루어진다. 힘 작용 없는 권출 작업은 로드들이 권출 작업 중에 구조 변경되지 않으므로, 로터-블레이드 스파 캡을 위한 원하는 배향을 유지한다는 것을 보장한다.

특히 유리한 실시예에서, 위치 조절은, 최상층의 표면 위치가 기준점에 대해 결정되고, 가이드 장치가 제어 및/또는 조절 장치에 의해 상응하여 추적된다는 점에서 자동으로 이루어진다.

본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 실시예는, 풀린 재료의 길이가 특히 롤러들의 회전을 통해 또는 광학 센서에 의해 비접촉 방식으로 또는 추가 러닝 휠에 의해 가이드 장치 내에서 측정되며, 제어 장치에 저장된 적층 플랜과 비교되고, 풀려질 각각의 재료 층의 길이를 한정한다는 점에 존재한다. 이러한 특성은 각각의 층의 길이의 복잡한 측정이 필요하지 않다는 것을 의미한다; 오히려, 재료는 예상된 길이로 신속하게 풀린 후, 적당한 길이로 절단될 수 있다.

본 발명에 따른 시스템 및 본 발명에 따른 방법과 관련하여 언급된 특징들, 특성들, 및 이점들은 서로 관련되기 때문에 본 발명의 다른 주제들에도 각각 적용된다.

본 발명의 다른 특징들은 청구범위 및 첨부 도면과 함께 본 발명에 따른 실시예들의 설명으로부터 명백해진다. 본 발명에 따른 실시예들은 단일 특징 또는 다수의 특징들의 조합을 구현할 수 있다.

본 발명은 이하에서 본 발명의 일반적인 개념을 제한함 없이 도면을 참조하여 예시적인 실시예들을 통해 설명될 것이며, 본원에 구체적으로 설명되지 않은 본 발명에 따른 모든 상세에 관해서는 도면을 명백히 참조한다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 2는 로터-블레이드 스파 캡의 층 배치의 개략도를 도시한다.
도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 적층 몰드 상에 인발성형 로드들의 층들을 위치시키기 위한 3가지 상이한 대안들의 개략도들을 도시한다.

도면에서, 각각의 경우, 동일하거나 유사한 요소들 및/또는 부분들에는 동일한 도면부호가 부여되므로, 상기 요소들 및/또는 부분들은 매번 새롭게 소개될 필요가 없다.

도 1은 인발성형 로드들의 층들(6)로 로터-블레이드 스파 캡(1)을 제조하기 위한 시스템을 개략적으로 도시한다. 인발성형 로드들의 층들(6)은 로드 층들(4)이 권취된 로드-층 롤들(2) 상에 제공되고, 이후 상기 로드 층들(4)은 로드 층들(6)을 형성하기 위해 후속 단계에서 권출된다. 로드-층 롤(2)은 로드-층 롤(2)을 유지하기 위한 골조(12)를 구비한 유지 장치(10) 상에 회전 가능한 방식으로 안착된다. 골조(12)에는 또한 구동 장치 및/또는 제동 장치(13)가 배치되어 있고, 이 장치에 의해 로드-층 롤(2)이 예컨대 권출 방향(3)으로 회전될 수 있다. 유지 장치(10)는 연질 표면을 갖는 적어도 하나의 압력-인가 롤러(14)를 구비하고, 이는 스프링(16)에 의해 힘의 작용을 받게 되는 관절연결식 압력-인가 암(15)에 배치된다. 따라서, 압력-인가 롤러(14)는 스프링력의 방향(17)으로 권취된 로드 층(4)을 가압하여, 상기 로드 층이 그 자체의 나선 스프링력 하에 권출되는 것을 방지한다. 여기서, 압력-인가 롤러(14)는 권취된 로드 층(4)이 권출되는 곳마다 배치된다. 로드-층 롤(2) 상에서 권취된 로드 층(4)을 안정화하기 위해, 마찬가지로 스프링력의 작용을 받게 될 수 있는 다른 압력-인가 롤러들(14)을 로드 층(4)의 원주 주위에 배치하는 것이 또한 가능하다.

로드 층(4)은 권출되어 2개의 가이드 롤러들(22)을 구비한 가이드 장치(20)에 의해 안내된다. 상기 가이드 장치는 로드 층(4)을 수용하며, 로드 층(6)의 단부 가장자리를 한정하기 위해 밀링 장치 및/또는 소잉 장치를 구비할 수 있는 트리밍 장치(30) 앞으로 로드 층(4)을 유도한다. 로드 층(6)은 더 권출되어 적층 몰드(40) 상의 원하는 위치로 이동되거나 도입된다.

센서들(19, 19', 29)로부터 유선 또는 무선일 수 있는 신호 채널들(파선으로 나타냄)을 통해 신호를 수신할 수 있는 제어 장치(11)가 제공되는데, 이들은 제어 장치(11)에 권출 동작의 진행을 알려준다. 예컨대, 이러한 센서들(19, 19', 29)은 힘-활성화 수단, 예컨대 압력-인가 롤러(14)에 작용하는 스프링 상에 배치되는 센서들(19)일 수 있다. 센서(19')는 또한 압력-인가 롤러(14) 상에 직접 배치될 수도 있다. 대안적인 또는 추가적인 센서(29)는 또한 가이드 롤러(22) 상에서 권출 동작의 진행을 관찰할 수 있다. 이러한 센서(29)는 비접촉 센서일 수 있거나, 또는 예컨대 터닝 휠 또는 러닝 휠일 수도 있다.

제어 장치(11)는 또한 유지 장치(10)의 구동 장치 및/또는 제동 장치(13)에 대한 제어 채널(무선 또는 유선)을 구비한다. 마찬가지로, 구동된 가이드 휠(22)이 동일한 방식으로 제어될 수 있으므로, 구성될 로터-블레이드 스파 캡의 사전프로그램된 외형이 자동으로 설정될 수 있다. 마찬가지로, 가이드 롤러들(22) 또는 가이드 장치(20)의 높이는, 도달한 높이가 로터-블레이드 스파 캡을 인발성형 로드들의 연속 층들(6)로 구성하는 작업 중에 지속적으로 조정될 수 있도록, 설정될 수 있다.

트리밍 장치(30)는 또한 발생된 분진의 흡입 추출을 위한 연결부(34)를 갖는 방진 인클로저(32)를 구비하여 도시된다. 그러므로, 트리밍 작업은 주로 방진 방식으로 수행된다.

도 2는 본 발명에 따라 제조된 로터-블레이드 스파 캡의 층상 구성을 개략적으로 도시한다. 단면도는 저부에 층상 몰드(40)를 보여주되, 인발성형 로드들(7, 8)의 3개의 층들(6, 6')이 그 위에 배치되어 있다. 각각의 층(6, 6')은 정상 폭을 갖는 다수의 인발성형 로드들(7) 및 각각의 경우 작은 폭, 특히 절반 폭을 갖는 하나의 측면 인발성형 로드(8)를 구비한다. 작은 폭을 갖는 로드들은 도 2에서 층들(6)의 우측 및 층(6')의 좌측에 배치되고, 그에 따라 일정한 두께를 갖는 층들(6, 6')의 경우, 이는 인발성형 로드들(7, 8)의 오프셋된 배치를 가져오고, 이러한 배치는 인발성형 로드들이 주로 무결함 방식으로 서로 결합될 수 있게 하여, 특히 안정된 구조를 가능하게 한다.

도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 도 2에 도시된 로터-블레이드 스파 캡(1)의 구조를 제조하기 위한 3가지 대안들을 도시한다. 도 3a에 따르면, 층들(6, 6')은 화살표로 나타낸 바와 같이 서로 반대 방향으로 2개의 로드-층 롤들(2, 2')로부터, 블레이드-루트 단부로부터 및 블레이드-팁 단부로부터 교번 방식으로 하역된다. 여기서, 층들(6)은 일 측에 감소된 폭을 갖는 로드들(8)을 구비하고, 로드 롤(2')은 반대 측에 이러한 로드들을 구비하며, 이는 도 2의 구조에 기여한다.

도 3b는 2개의 로드-층 롤들(2, 2')이 로터-블레이드 스파 캡(1)의 일 측, 예컨대 블레이드-루트 측에서 하나가 다른 하나의 위에 배치되어 있는 대안을 제공한다. 로드-층 롤(2')은 로드-층 롤(2)에 대해 한번 회전되었기 때문에, 두 경우 모두, 감소된 폭(8)을 갖는 로드들은 다시 한번 서로 반대 측에 위치한다. 층들(6, 6')은 상부 로드-층 롤(2) 및 하부 로드-층 롤(2')로부터 교번 방식으로 제거되며, 로터-블레이드 스파 캡(1)을 제조하기 위해 하역된다.

도 3c는 로드-층 롤들(2, 2')이 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 정지 방식으로 장착되는 것이 아니라 가동 지지 장치 또는 캐리지(18) 상에 장착되는 대안적인 해결방안을 도시한다. 캐리지(18)의 좌측과 우측을 향하는 두 화살표는 캐리지(18)가 하나의 스파-캡 단부로부터 다른 스파-캡 단부로 그리고 다시 반대로, 즉 블레이드 팁으로부터 루트로 그리고 다시 반대로, 일 방향 및 반대 방향으로 연속적으로 변위된다는 것을 보여준다. 캐리지(18)가 도 3c를 기준으로 좌측으로부터 우측으로 변위되는 경우, 인발성형 로드들(7, 8)의 층(6)이 우측 롤(2)로부터 권출되는 반면, 반대 방향으로, 즉 좌측으로 이동하는 경우, 층(6')이 로드-층 롤(2')로부터 권출된다. 이는 마찬가지로 교번 방식으로 이루어지기 때문에, 다시 한번 도 2에 도시된 인발성형 로드들(7, 8)의 오프셋된 구조로 이어진다.

이에 대한 대안으로, 단 하나의 롤(2')이 캐리지(18) 상에 설치되되, 적층 몰드의 표면에 수직인 방향으로 종축을 중심으로 회전될 수 있도록 장착되는 것이 또한 가능하다. 따라서, 롤(2)은 캐리지(18)의 이동 방향에 따라 교번 방식으로 요구된 상이한 배향을 취하도록 회전될 수 있다.

단독으로 도면에서 얻어질 수 있는 특징들뿐만 아니라 다른 특징들과 조합하여 개시된 개별 특징들을 포함하는 모든 전술한 특징들은 단독이든 조합이든 본 발명에 필수적인 것으로 고려된다. 본 발명에 따른 실시예들은 단일 특징 또는 다수의 특징들의 조합에 의해 구현될 수 있다.

1 : 로터-블레이드 스파 캡
2, 2' : 로드-층 롤
3 : 권출 방향
4 : 권취 로드 층
6, 6' : 로드 층
7 : 정상-폭 로드
8 : 감소된 폭을 갖는 로드
10 : 유지 장치
11 : 제어 장치
12 : 골조
13 : 구동 장치 및 제동 장치
14 : 압력-인가 롤러
15 : 관절연결식 압력-인가 암
16 : 스프링
17 : 힘의 방향
18 : 캐리지
19, 19' : 센서
20 : 가이드 장치
22 : 가이드 롤러
29 : 센서
30 : 트리밍 장치
32 : 방진 인클로저
34 : 분진-추출 연결부
40 : 적층 몰드

Claims

섬유-강화 재료로 이루어진 인발성형 로드들(7, 8)로 로터-블레이드 스파 캡(1)을 제조하기 위한 시스템에 있어서,
서로 나란히 배치되는 인발성형 로드들(7, 8)의 권취된 로드 층(4; 6, 6')을 구비한 적어도 하나의 로드-층 롤(2, 2');
상기 적어도 하나의 로드-층 롤(2, 2')을 회전 가능하게 장착하기 위한 적어도 하나의 유지 장치(10);
상기 인발성형 로드들(7, 8)의 로드 층들(6, 6')을 수용하기 위한 적층 몰드(40);
적어도 하나의 가이드 장치(20); 및
적어도 하나의 트리밍 장치(30)를 포함하고,
상기 가이드 장치(20)는 상기 로드-층 롤(2, 2')로부터 권출된 상기 인발성형 로드들(7, 8)의 로드 층(6, 6')을 상기 적층 몰드(40) 상으로 안내하도록 설계되며,
상기 인발성형 로드들(7, 8)의 로드 층들(6, 6')을 트리밍하기 위한 상기 트리밍 장치(30)는 소잉 장치 및 밀링 장치 중 적어도 하나를 구비하는
시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 유지 장치(10)는 상기 유지 장치(10) 내에 유지된 상기 적어도 하나의 로드-층 롤(2, 2') 및 상기 권취된 로드 층(4; 6, 6')을 가압하는 적어도 하나의 압력-인가 롤러(14)를 위한 구동 장치 및 제동 장치(13) 중 적어도 하나를 구비하는
시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 압력-인가 롤러(14)는 연질 표면을 가지는
시스템.
제 2 항에 있어서,
적어도 하나의 센서(19, 19', 29)는 상기 가이드 장치(20), 상기 압력-인가 롤러(14) 및 상기 압력-인가 롤러(14)에 힘을 가하는 압력-인가 암(15)과 스프링(16) 중 적어도 하나에 배치되며,
상기 적어도 하나의 센서(19, 19', 29)로부터 상기 구동 장치 및 제동 장치(13) 중 적어도 하나의 제어 또는 조절 장치(11)로의 신호 전송 채널이 존재하며,
상기 제어 또는 조절 장치(11)는 전송된 센서 신호에 따라 상기 로드-층 롤(2, 2')의 이동을 제어하거나 조절하도록 설계되는
시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적층 몰드(40) 내의 상기 인발성형 로드들(7, 8)의 가장 위에 있는 로드 층(6, 6')의 표면 위치에 따라 상기 적층 몰드(40)에 대한 수직 위치 및 수평 위치 중 적어도 하나와 관련하여 상기 가이드 장치(20)의 위치를 추적하도록 설계되는, 상기 가이드 장치(20)를 위한 제어 장치(11)를 포함하는
시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 한 어느 항에 있어서,
상기 가이드 장치(20)는 가이드 롤러들(22)을 구비하되, 이들 사이로 상기 인발성형 로드들(7, 8)의 로드 층(6, 6')이 이동하는
시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 한 어느 항에 있어서,
상기 인발성형 로드들(7, 8)의 로드 층(6, 6')의 풀린 길이를 측정하기 위한 적어도 하나의 비접촉 센서 또는 적어도 하나의 러닝-휠 센서(29)가 존재하는
시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 가이드 롤러(22)는 구동부 및 제동부 중 적어도 하나를 구비하는
시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소잉 장치 및 밀링 장치 중 적어도 하나는, 두께 방향으로 스카프 이음을 형성하거나 상기 인발성형 로드들(7, 8)의 로드 층(6, 6')의 종축에 대해 사전결정된 각도로 절단 작업을 실행하도록 설계되는
시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 사전결정된 각도는, 상기 로드 층(6, 6')의 표면에 대해 2°내지 10°의 스카프-이음 각도 또는 상기 로드 층(6, 6')의 종축에 대해 90°내지 ±45°의 각도인
시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 트리밍 장치(30)는 방진 인클로저(32)를 가지는
시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 트리밍 장치(30)는 분진-추출 장치를 위한 연결부(34)를 구비하는
시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유지 장치(10), 상기 가이드 장치(20) 및 상기 트리밍 장치(30) 중 적어도 하나는, 정지 방식으로 설치되거나 상기 적층 몰드(40)의 표면과 평행하게 이동될 수 있는 지지 장치(18) 상에 설치되는
시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
개별적인 상기 로드 층들(6, 6') 내에 오프셋된 인발성형 로드들(7, 8)을 가진 일련의 교번된 로드 층들(6, 6')을 하역하기 위해, 2개의 유지 장치들(10)이 2개의 로드-층 롤들(2, 2')을 위해 제공되며, 상기 유지 장치들(10)은 상기 적층 몰드(40)의 일 단부 또는 상기 적층 몰드(40)의 양 단부 또는 가동 지지 장치(18) 상에 배치되는
시스템.
제 13 항에 있어서,
상기 로터-블레이드 스파 캡(1)을 제조하기 위하여, 로드 층(6, 6')의 나머지 인발성형 로드들(7)보다 작은 폭을 가진 외주 로드(8)를 각각 구비한 2개의 로드-층 롤들(2, 2')은, 작은 폭을 가진 외주 로드들(8)이 상기 적층 몰드(40)를 기준으로 서로 상이한 측에 배치되도록 상기 유지 장치들(10) 내에 배치되는
시스템.
섬유-강화 재료로 이루어진 인발성형 로드들(7, 8)로 로터-블레이드 스파 캡(1)을 제조하기 위한 방법에 있어서,
서로 나란히 배치되는 섬유-강화 재료로 이루어진 상기 인발성형 로드들(7, 8)을 가진 일련의 로드 층들(6, 6')이 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 적층 몰드(40) 내에서 하나가 다른 하나의 위에 하역되는 단계;
상기 로드 층들(6, 6')은 하나의 외주를 따라 로드 층(6, 6')의 나머지 인발성형 로드들(7)보다 작은 폭을 가진 외주 로드(8)를 각각 구비한 2개의 로드-층 롤들(2, 2')로부터 교번 방식으로 권출되는 단계; 및
작은 폭을 가진 외주 로드들(8)은 상기 적층 몰드(40)를 기준으로 서로 상이한 측에 배치되는
방법.
제 16 항에 있어서,
상기 로드-층 롤들(2, 2')은 가동 지지 장치(18) 상에서 상기 적층 몰드(40)에 걸쳐 함께 변위되고, 일 방향으로의 이동의 경우, 로드 층(6)이 하나의 로드-층 롤(2)로부터 권출되고, 반대 방향으로의 이동의 경우, 로드 층(6')이 다른 로드-층 롤(2')로부터 권출되는
방법.
제 16 항에 있어서,
상기 로드 층들(6, 6')은 상기 적층 몰드(40)의 일 단부 또는 양 단부에 정지 방식으로 설치되는 유지 장치들(10)로부터 권출되는
방법.
제 16 항에 있어서,
상기 로드-층 롤(2, 2')과 가이드 장치(20) 사이에서 상기 재료를 권출하는 작업은 힘 작용 없는(force-free) 방식으로 이루어지는
방법.