KR101958676B1 - 풍력 터빈용 볼트 조임 로봇 - Google Patents

풍력 터빈용 볼트 조임 로봇 Download PDF

Info

Publication number
KR101958676B1
KR101958676B1 KR1020147016894A KR20147016894A KR101958676B1 KR 101958676 B1 KR101958676 B1 KR 101958676B1 KR 1020147016894 A KR1020147016894 A KR 1020147016894A KR 20147016894 A KR20147016894 A KR 20147016894A KR 101958676 B1 KR101958676 B1 KR 101958676B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
robot
nut
flange connection
bolt
tightening
Prior art date
Application number
KR1020147016894A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140116073A (ko
Inventor
케네쓰 요스트
라스 자그
요나스 보빈
게어알트 마리니트쉬
Original Assignee
애드메데 에이비
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 애드메데 에이비 filed Critical 애드메데 에이비
Publication of KR20140116073A publication Critical patent/KR20140116073A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101958676B1 publication Critical patent/KR101958676B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1628Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D13/00Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/10Assembly of wind motors; Arrangements for erecting wind motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D13/00Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D13/00Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/40Arrangements or methods specially adapted for transporting wind motor components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00Manufacture
    • F05B2230/50Building or constructing in particular ways
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/90Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/91Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure
    • F05B2240/912Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure on a tower
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/30Retaining components in desired mutual position
    • F05B2260/301Retaining bolts or nuts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/728Onshore wind turbines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

풍력 터빈(1)의 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 일련의 너트 볼트(5)를 조이기 위한 볼트 조임 로봇(4)이 개시된다. 이 로봇(4)은 적어도 2개의 휠(12)과, 일련의 너트 볼트(5)를 따라 로봇(4)을 이동시키기 위한 구동장치(8)와, 사전 결정된 토크로 너트 볼트(5)를 조이기 위한 도구(7)와, 조여져야 할 너트 볼트(5) 위에 도구(7)를 배치하기 위한 위치 센서(11)와, 조임 과정을 제어하고 각각의 조여진 너트 볼트(5)의 안정성과 관련된 파라미터들을 문서화하는 로봇 제어 시스템(17)을 포함한다.

Description

풍력 터빈용 볼트 조임 로봇 {BOLT TIGHTENING ROBOT FOR WIND TURBINES}
본 발명은 일반적으로 풍력 터빈의 접합 원형 플랜지 연결부(joint circular flange connection) 내의 일련의 너트 볼트를 조이기(bolt down) 위한 로봇에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 풍력 터빈의 접합 원형 플랜지 연결부 내의 일련의 너트 볼트를 조이는 방법에 관한 것이다.
도 1에 도시된 풍력 터빈(1)은 각각 공장에서 미리 조립된 여러 개의 큰 단일 부품으로 이루어진다. 풍력 터빈(1)의 타워(2)는 100미터 또는 150미터, 또는 그보다 훨씬 더 긴 높이에 이를 수 있으며, 튜브 세그먼트(3)의 양측에 원형 플랜지 연결부를 가지는, 예컨대, 20미터 또는 30미터의 길이를 가진 튜브 세그먼트(3)들로 이루어지는 것이 전형적이다. 현장에서의 풍력 터빈(1)의 조립(erection) 시, 튜브 세그먼트(3)는 볼트와 너트 볼트를 통한 접합 원형 플랜지 연결을 통해 함께 고정되고 연결된다. 연결부의 요구되는 강성(stiffness) 및 강도를 달성하기 위해서는 많은 수량, 전형적으로 수백 개의, 큰 크기의 볼트가 필요하다. 접합부에서의 적절한 규정 강성 및 강도를 달성하기 위해, 모든 볼트는 사전 결정된 프리로드(preload) 또는 토크로 조여져야 한다.
풍력 터빈의 조립 시, 볼트 너트는 오늘날 수동으로 적용되고 예비 조임(pretightened)되는 것이 전형적이다. 이에 이어 너트 볼트에 지정된 프리로드를 가하는 수동적 과정이 뒤따른다. 이러한 과정 동안 유압식 하이 토크 렌치(hydraulic high torque wrench)가 전형적으로 사용된다. 작업 환경의 온도, 유압유의 온도 및 유압식 토크 렌치에 공급되는 사용 가능한 오일 압력을 포함한 몇 가지 요인 또는 파라미터가 조임 과정의 품질에 영향을 준다.
각각의 볼트의 조임은 수동적으로 행해지는 것이 전형적이며, 풍력 터빈의 강성 및 강도를 보장하기 위해서는 높은 수준의 품질이 요구된다. 이러한 조임 과정은 하나의 풍력 터빈(1)에 대하여 최대 여러 날이 걸릴 수 있는 매우 위험한 작업이다. 아마도 타워(2)가 조립된 지 수년 후에, 풍력 터빈(1)의 타워(2)가 붕괴한 경우에, 그러한 사고 원인을 분석하는 것 및 붕괴하기 전에 볼트들이 사양서(specification)에 따라 조여져 있었는지 여부를 입증하는 것은 어렵다.
본 발명은 또한 진동식 장비를 통한 단조롭고 반복적인 작업이 야기할 수 있는 물리적 약화(deterioration) 및 작업 관련 질병을 완화하고자 한다.
본 발명의 목적은 공지된 수동식 작업의 결점을 회피하는, 풍력 터빈의 접합 원형 플랜지 연결부 내의 일련의 너트 볼트를 조이기 위한 로봇을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 일련의 너트 볼트를 따라 로봇을 이동시키기 위한 구동장치와, 사전 결정된 토크로 너트 볼트를 조이기 위한 도구와, 조여져야 할 너트 볼트 위에 도구를 위치시키기 위한 위치 센서와, 조임 과정을 제어하고 조여진 너트 볼트를 문서로 뒷받침하기 위한 파라미터들을 저장하는 로봇 제어 시스템을 포함하는 로봇을 통해 달성된다.
또한, 본 발명의 목적은 공지된 수동식 작업의 결점을 회피하는, 이러한 너트 볼트를 조이는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 아래의 단계들을 포함하는 방법을 통해 달성된다.
접합 원형 플랜지 연결부의 각각의 볼트 상에 너트 볼트를 위치시키는 단계; 및
접합 원형 플랜지 연결부 상에 청구항 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 로봇을 위치시키고, 사전 결정된 순서로 그리고/또는 사전 결정된 토크로 상기 너트 볼트를 조이고 조여진 너트 볼트를 문서로 뒷받침하기 위한 파라미터들을 저장하기 위해 로봇 제어 시스템을 착수시키는 단계.
본 발명에 따른 볼트 조임 로봇 및 방법은 풍력 터빈의 상이한 부품들을 연결하는 모든 볼트 및 너트 볼트가 요구되는 프리로드로 완전히 자동으로 조여질 수 있다는 장점을 포함한다. 더 나아가, 본 로봇의 자동화는 조임 과정의 완전한 문서화(documentation)를 제공한다.
본 발명의 이러한 및 다른 측면들은 아래에 서술된 실시예를 참조하여 자세히 설명되고 그로부터 명백해질 것이다. 당업자들은 다양한 실시예들이 결합될 수도 있음을 이해할 것이다.
도 1은 튜브 세그먼트를 통해 지어진 타워를 가진 풍력 터빈을 도시한다.
도 2는 볼트 조임 로봇의 투시도이다.
도 3은 도 2의 볼트 조임 로봇의 정면도이다.
도 4는 도 2의 볼트 조임 로봇의 상면도이다.
도 2는 풍력 터빈(1)의 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 일련의 너트 볼트(5)와 볼트(6)를 조이기 위한 볼트 조임 로봇(4)의 투시도이다. 바람직한 프리로드(preload) 또는 사전 결정된 토크로 너트 볼트(5)를 조이기 위해 하기의 두 방법 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
방법 1 - 볼트 스트레칭(Stretching the bolt)
이 방법에서는, 요구되는 사양에 따라 평범하게 나사 가공된 볼트(무연장 볼트(no extension bolt))인 볼트(6)의 신장(elongation)에 의해, 볼트(6)에 장력이 가해진다. 그러므로, 유압식 장력 장치가 사용된다. 스터드(stud) 또는 볼트(6)의 나사 가공된 부분에 꼭 맞는 클램프는 볼트(6)에 대한 강한 연결을 달성한다. 풀러(puller)로서 역할하는 유압 램(hydraulic ram)이 클램프에 연결된다. 소형 펌프로부터의 유압유는 유압 램에 작용하고, 이는 결국 풀러에 작용한다. 이것은 볼트(6)로 전달되어 연장(extension)을 발생시킨다. 장력, 볼트(6) 내의 신장은 유압의 압력에 의해 효과적으로 제어된다. 사실상, 장력은 유압의 압력 및 램 내의 설계된 압력 비에 비례한다. 이러한 힘이 볼트(6)의 단부에 가해지는 동안, 너트 볼트(5)는 약간의 규정된 토크가 측정될 수 있을 때까지 회전될 수 있다. 너트 볼트(5)가 이러한 부하하에서 탄성적으로 변형되므로, 이러한 압력이 제거된 때 소량의 프리로드 감소가 일어날 것이다. 너트 볼트(5) 상의 낮은 명확한(well defined) 토크로 인해, 프리로드의 감소는 매우 작은 범위 내에서 유지될 수 있다.
또한, 프리로드의 평균 감소량은 각각의 접합 연결에 대하여 결정될 수 있는데, 이는 교정 테스트(calibration test) 동안 해당 접합에 사용된 볼트, 너트 및 플랜지에 의해 정해진다. 이러한 교정 테스트는, 예컨대, 해당 접합에 사용된 볼트와 동일한 볼트가 해당 접합에 사용된 것과 동일한 토크 및 동일한 도구를 사용하여 특수 스키드모어 장치 상에서 조여지는 스키드모어 테스트(Skidmore test)이다. 스키드모어 볼트 장력 교정기는 볼트 또는 다른 나사형 파스너(fastener) 내의 장력을 판정하기 위해 사용되는 유압식 로드 셀(load cell)이다. 볼트 내의 장력은 유압 실린더 내의 유체를 압축시킨다. 그 다음, 실린더에 연결된 압력 게이지(gauge)는 압력이 아니라 힘에 대하여 판독하도록 교정된다. 그 결과, 로봇(4)이 너트 볼트를 조이기 위해 이 방법을 사용한다면, 너트 볼트 연결을 통한 볼트의 장착에 관한 불확실성이 최소로 유지됨이 보장될 것이다.
방법 2 - 토크 렌치 사용
이 방법에서는, 볼트(6)의 장력을 도입시키는 너트 볼트(5) 내의 나사산을 통한 너트 볼트(5) 상의 토크에 의해 볼트(6)에 장력이 가해진다. 주어진 프리로드까지 너트 볼트(5)를 조이기 위해 필요한 명목 토크는 표로부터, 또는 토크와 결과적인 볼트 장력 사이의 관계를 이용한 계산에 의해 결정될 수 있다. 앞서 언급한 과정에 따라 결정된 필요 토크는 종래의 토크 렌치에 대한 설정값으로서 취해질 것이다. 이러한 토크 렌치는 통상 유압에 의해 구동되는데, 여기서 유압 펌프는, 규정된 비율을 능가하여, 너트 볼트(5)에 필요한 토크를 제공할 것이다.
대부분의 토크가 와셔, 너트 볼트(5) 및 볼트(6) 사이의 마찰력을 극복하는데 사용됨이 고려되어야 하며(통상적으로 가해진 토크의 85% 내지 95%), 마찰 조건의 미세한 변화는 볼트(6)의 장력(프리로드)의 상당한 변화를 야기할 수 있다. 통상, 이러한 효과는 소위, 마찰력 안정기(friction stabilizer)를 사용하여 감소될 수 있다. 이것은 너트 볼트(5) 상에 또는 볼트(6)의 나사산 상에 코팅된 재료이다. 이 방법이 사용되는 경우에, 교정 테스트 설정시 동일한 볼트(6), 와셔 및 너트 볼트(5)를 사용하여 토크 도구의 교정을 행하는 것(스키드모어 테스트)은 일반적인 과정이다.
볼트(6)에 대한 대응 장력 및 토크 사이에 몇 가지 영향을 미치는 요인들로 인해, 방법 1이 더 높은 품질을 제공하므로 바람직한 것으로 여겨진다.
도 2의 제1 실시예에 따른 볼트 조임 로봇(4)은 작동 준비된 토크 렌치(7)(방법 2에서 설명한 것)를 장착하고 있다. 더욱이, 볼트 조임 로봇(4)은 일련의 너트 볼트(5)를 따라 로봇(4)을 이동시키기 위한 구동장치(19)를 포함하는데, 이 구동장치는 벨트 구동장치(8)를 포함한다. 로봇(4)의 다른 구성요소는 토크 렌치(7)를 장착하기 위한 베이스 프레임(9) 및 클램프 시스템(10)이다. 베이스 프레임(9)의 밑면 상에, 위치 센서(11) 및 구동장치(19)의 휠(12)이 설치된다. 도 1은 또한 접합 원형 플랜지 연결부(18)의 원형 플랜지(13)와, 로봇(4) 뒤쪽의 튜브 세그먼트(3)의 접합 원형 플랜지 연결부(18)의 금속 벽(14)을 도시한다.
벨트 구동장치(8)는 볼트 조임 로봇(4)의 베이스 프레임(9)의 최상부 상에 장착된다. 벨트 구동장치(8)의 벨트(15)는 여러 개의 전자석(도시되지 않음)을 장착하고 있다. 튜브 세그먼트(3)에 로봇(4)를 맞추기 위한 셋업 과정 동안, 벨트 구동장치(8)는 자석이 벽(14)에 닿음을 보장하는 3개의 조절가능한 롤러(16)를 통해 맞추어진다. 결과적으로, 하나 이상의 전자석은 언제나 벽(14)과 접촉한다. 이러한 접촉된 전자석이 활성화되고, 금속 벽(14)에 로봇(4)이 연결된다. 이러한 접속은 로봇(4)의 고정을 보장한다. 벨트(15)의 이동은 일련의 너트 볼트(5)를 따라 로봇(4)을 이동시키도록, 로봇(4)을 구동시킨다.
베이스 프레임(9) 상에, 클램프 시스템(10)이 설치된다. 클램프 시스템(10)은 조절가능하고, 상이한 종류의 토크 렌치(7)에 대해서도 구성될 수 있다. 클램프 시스템(10)은 토크 렌치(7)를 위 아래로 이동시킬 뿐만 아니라 토크 렌치(7)를 회전시킬 수도 있다. 이것은 하나의 너트 볼트(5)로부터 조여져야 할 다음 너트 볼트(5)로 토크 렌치(7)를 이동시키기 위해 필수적인 것이다. 너트 볼트(5)의 육각 헤드부의 방향이 각각의 너트 볼트(5)마다 다를 것이므로 토크 렌치(7)의 회전이 필수적이다. 토크 렌치(7)가 너트 볼트(5) 상에 놓여진 때, 토크 렌치(7)는 자유롭게 회전할 수 있다. 이는 클램프 시스템(10)의 중심축이 정확히 너트 볼트(5)의 중심 위에 그 회전점을 가진다는 사실로 인해 가능한 것이며, 이로 인해 베이스 프레임(9) 및 클램프 시스템(10)으로의 힘의 전달없이 토크 렌치(7)의 자유로운 회전이 가능하게 된다. 조임 과정 동안, 토크 렌치(7)는 휠(12) 또는 플랜지(13)에 대하여 고정된다.
위치 센서(11)는 베이스 프레임(9)의 밑면 상에 설치된다. 위치 센서(11)는 볼트(6) 상의 너트 볼트(5)에 대한 로봇(4)의 위치를 조절하며, 조임 과정을 제어하고 각각의 조여진 너트 볼트(5)가 사양에 따라 장착되었음을 입증하는 파라미터들을 저장하는 로봇 제어 시스템(17)에 센서 정보를 제공한다. 너트 볼트(5)를 조이기 위해 사용되는 사양은 사용된 재료(볼트(6) 및 너트 볼트(5)) 및 다른 요인(예컨대, 타워(2)의 구조 설계자)에 의해 영향을 받는다.
로봇 제어 시스템(17)은 컴퓨터에 의해 실현되고, 로봇(4) 상에 설치(장착)되거나, 또는 접합 연결부(18)와 근접하게 설치될 수 있다. 로봇(4)과 로봇 제어 시스템(17) 사이에, 버스 케이블 또는 원격 연결은 로봇(4)과 로봇 제어 시스템(17) 사이의 데이터 전달을 달성한다. 두 경우 모두, 로봇(4)이 자급자족형(self sustaining)이 아니기 때문에, 필요한 전력은 케이블을 통해 로봇 제어 시스템(17)과 로봇(4)으로 공급된다. 로봇 제어 시스템(17)은 일련의 너트 볼트(5)를 조이기 위해 필요한 방법에 따라 자유롭게 구성될 수 있다. 이는 사용자가 하나의 너트 볼트(5)를 조인 후 해당 열(row)의 다음 너트 볼트를 조이는 것 뿐만 아니라, 지정된 패턴 또는 사전 결정된 순서에 따라 너트 볼트(5)를 조이는 것을 가능하게 한다. 또한, 각각의 너트 볼트(5)를 두번씩 조이기 위한 과정이 로봇 제어 시스템(17) 내에 구현될 수 있다. 너트 볼트(5)의 조임과 더불어, 로봇 제어 시스템(17)은 각각의 너트 볼트(5)의 조임 과정의 사용자 정의된 문서화를 제공하기 위해 모든 필수적인 사용자 정의 파라미터를 기록한다. 이러한 문서화는 완전히 자동으로 수행되며, 와이파이(Wifi) 연결을 통해 보완 시스템으로 직접 제출될 수 있다. 이러한 문서화 및 조임 과정의 진행은 또한 원격으로 전개될(followed) 수 있다.
로봇 제어 시스템(17)은 각각의 너트 볼트(5)에 대한 모든 주요 파라미터를 추적 및 문서화한다. 이를 가능하게 하기 위해, 로봇 제어 시스템(17)은 파라미터를 측정하고, 예컨대, 주변 온도, 토크 렌치(7)의 유압유의 온도 및 유압류 압력를 문서화하기 위한 적절한 센서들을 포함한다. 필요하다면, 추가 파라미터/설정값이 문서에 추가될 수 있다. 로봇 제어 시스템(17)은 또한 상술된 바와 같이 볼트 조임 과정을 문서화한다. 로봇(4)은 무인으로 작동한다. 이는 사고 위험을 줄이고, 조여진 너트 볼트(5)의 품질을 향상시킨다. 조임 과정 동안에 장해가 발생한 경우, 로봇(4)은 다음 너트 볼트(5)에서 작업을 계속하도록 구성될 수 있다. 고장수리 루틴은 가능한 오류를 문서화하고, 스탭에게 프로토콜(protocol)을 제공할 것이다. 이 프로토콜은 로봇(4)의 로봇 제어 시스템(17)에서 보여질 수도 있고, 또는 원격 연결을 통해 자동으로 전송될 수도 있다. 이는 매우 효율적인 고장수리 뿐만 아니라 효율적인 준비를 가능하게 하며, 따라서 필요 시간을 단축시킬 것이다.
로봇(4)의 휠(12)의 크기는 접합 원형 플랜지 연결부(18)에 사용되는 너트 볼트(5)의 크기에 영향을 받는다. 너트 볼트(5)의 크기에 따라, 휠(12)의 구조가 조절될 수도 있고, 또는 휠(12)이 교환될 수도 있다. 더욱이, 이러한 휠(12)들은 접합 원형 플랜지 연결부(18)의 볼트 서클(bolt circle) 둘레로 로봇(4)을 이동시키기 위해 서로 각을 이룬다.
다른 실시예에서, 로봇을 이동시키기 위한 구동장치는 하나 이상의 휠(12)을 구동시키는 전기발동기와 같은, 임의의 다른 이동 방식에 의해 실현될 수 있다. 이러한 이동은 휠 없이 실현될 수도 있고, 또는 2, 4, 또는 훨씬 더 많은 휠을 통해 실현될 수도 있다. 더욱이, 벽(14)에 연결된 진공 패드를 가진 구동장치를 실현하는 것이 가능할 수 있다.
로봇(4)을 통해, 풍력 터빈(1)의 튜브 세그먼트(3)의 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 일련의 너트 볼트(5)를 조이는 방법은 아래와 같이 간단하다. 크레인은 타워(2)를 조립하기 위해 하나의 튜브 세그먼트(3)를 다른 튜브 세그먼트(3) 위에 위치시키고, 한명 이상의 작업자는 그저 타워(2)의 어느 정도의 일시적 안정성을 허용하기 위해 너트 볼트(5)를 배치시키고 예비 조임한다. 로봇이 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 접합 원형 플랜지(13) 상에 배치된 후, 로봇 제어 시스템(17)은 너트 볼트(5)를 조이는 과정을 시작하도록 착수된다. 로봇(4)의 센서들은 모든 관련 파라미터들을 측정하고 그것들을 문서화한다. 정확한 기능을 점검하기 위해, 이러한 문서들은 실시간으로 검토될 수 있다. 추후에, 이것은 풍력 터빈(1)이 사양서에 따라 조립되었음을 입증하기 위해 사용가능할 것이다. 더 나가아, 이러한 문서는 가공되거나 변경될 수 없지만, 실제 조건 및 주어진 파라미터의 준수 여부를 증명하기 위해 사용될 수 있다.
접합 원형 플랜지 연결부 내의 일련의 너트 볼트를 조이기 위한 청구된 로봇은 또한 유사한 건물들 내에서 동일한 목적으로 사용될 수 있다. 이 로봇은, 예컨대, 풍차 또는 안테나 기둥 또는 망루로서 사용되는 타워의 튜브 세그먼트들을 플랜징하기(flange) 위해 사용될 수 있다. 풍력 터빈에 대하여, 이 로봇은 타워 및 브레이드 토킹 과정(blade torqueing process) 용으로 사용될 수 있다.
본 청구항 및 명세서에서 용어 "조임(bolt down)"는 용어, 조임(tightening), 또는 토크 발생(torqueing), 또는 프리로드, 또는 전 응력(pre-stress), 또는 '나사를 죄다'의 의미를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 로봇은 수동적 과정을 기초로 이미 조립된, 예컨대, 타워(2)에 대하여 문서화 목적으로만 사용될 수도 있다. 이러한 경우에, 로봇은 이미 조여진 너트 볼트에 대한 파라미터를 수집 및 저장하기 위해 이미 조여진 너트 볼트를 테스트할 것이다. 이러한 사양서에 따라 문서화된 파라미터들은 타워에 대한 구조 분석을 제시하는 것을 가능하게 한다.

Claims (9)

  1. 풍력 터빈(1)의 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 일련의 너트 볼트(5)를 조이기 위한 로봇(4)으로서, 상기 로봇(4)은:
    상기 일련의 너트 볼트(5)를 따라 상기 로봇(4)을 이동시키기 위한 구동장치(19)와,
    사전 결정된 토크로 너트 볼트(5)를 조이기(bolt down) 위한 도구(7)와,
    조여져야 할 상기 너트 볼트(5) 위에 상기 도구(7)를 위치시키기 위한 위치 센서(11)와,
    상기 너트 볼트(5)의 조임 과정을 제어하고 상기 조여진 너트 볼트(5)를 문서로 뒷받침하기 위한 파라미터들을 저장하는 로봇 제어 시스템(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(1)의 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 일련의 너트 볼트(5)를 조이기 위한 로봇(4).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 로봇 제어 시스템(17)은 상기 각각의 조여진 너트 볼트(5)가 사양서에 따라 장착되었는지 여부를 문서로 뒷받침하기 위한 파라미터들을 저장하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(1)의 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 일련의 너트 볼트(5)를 조이기 위한 로봇(4).
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 로봇 제어 시스템(17)은 사전 결정된 순서로 상기 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 상기 너트 볼트(5)를 조이도록 상기 볼트 조임 로봇(4)를 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(1)의 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 일련의 너트 볼트(5)를 조이기 위한 로봇(4).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇(4)의 상기 구동장치(19)는 상기 접합 원형 플랜지 연결부(18)의 원(cricle) 내의 상기 일련의 너트 볼트(5) 둘레로 상기 로봇(4)을 이동시키기 위해 서로 각을 이룬 휠(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(1)의 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 일련의 너트 볼트(5)를 조이기 위한 로봇(4).
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇(4)의 상기 구동장치(19)는 벨트(15)에 부착된 자석을 구비한 벨트 구동장치(8)를 포함하고, 이 자석은 상기 로봇(4)을 이동시키기 위해 상기 풍력 터빈(1)의 상기 접합 원형 플랜지 연결부(18)의 금속벽(14)에 일시적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(1)의 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 일련의 너트 볼트(5)를 조이기 위한 로봇(4).
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 벨트 구동장치(8)는 상기 자석이 상기 접합 원형 플랜지 연결부(18)의 금속벽(14)에 일시적으로 연결됨을 보장하기 위해 상기 벨트(15)에 대한 조절가능한 롤러(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(1)의 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 일련의 너트 볼트(5)를 조이기 위한 로봇(4).
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 사전 결정된 토크로 상기 너트 볼트(5)를 조이기 위한 상기 도구는 볼트 스트레치 법(bolt stretch method)을 사용하거나, 토크 렌치(7) 및 클램프 시스템(10)에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(1)의 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 일련의 너트 볼트(5)를 조이기 위한 로봇(4).
  8. 풍력 터빈(1)의 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 일련의 너트 볼트(5)를 조이는 방법으로서,
    상기 접합 원형 플랜지 연결부(18)의 각각의 볼트(6) 상에 너트 볼트(5)를 배치하는 단계; 및
    상기 접합 원형 플랜지 연결부(18) 상에 청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 로봇(4)을 배치하고, 미리 정해진 순서로, 그리고/또는 미리 정해진 토크로 상기 너트 볼트(5)를 조이고, 조여진 너트 볼트(5)를 문서로 뒷받침하기 위한 파라미터들을 저장하기 위해 로봇 제어 시스템(17)을 착수시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(1)의 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 일련의 너트 볼트(5)를 조이는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 로봇 제어 시스템(17)은 각각의 조여진 너트 볼트(5)가 사양서에 따라 장착되었는지 여부를 문서로 뒷받침하기 위한 파라미터들을 저장하는 것을 특징으로 하는 풍력 터빈(1)의 접합 원형 플랜지 연결부(18) 내의 일련의 너트 볼트(5)를 조이는 방법.
KR1020147016894A 2011-12-21 2012-12-11 풍력 터빈용 볼트 조임 로봇 KR101958676B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11194856.8A EP2607685B1 (en) 2011-12-21 2011-12-21 Bolt mounting and tightening robot for wind turbines
EP11194856.8 2011-12-21
PCT/EP2012/075052 WO2013092291A1 (en) 2011-12-21 2012-12-11 Bolt tightening robot for wind turbines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140116073A KR20140116073A (ko) 2014-10-01
KR101958676B1 true KR101958676B1 (ko) 2019-03-18

Family

ID=47324179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147016894A KR101958676B1 (ko) 2011-12-21 2012-12-11 풍력 터빈용 볼트 조임 로봇

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9212651B2 (ko)
EP (1) EP2607685B1 (ko)
JP (1) JP6297499B2 (ko)
KR (1) KR101958676B1 (ko)
CA (1) CA2857258C (ko)
DK (1) DK2607685T3 (ko)
WO (1) WO2013092291A1 (ko)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101194576B1 (ko) * 2010-12-16 2012-10-25 삼성중공업 주식회사 풍력 터빈 조립 및 관리 로봇 및 이를 포함하는 풍력 터빈 시스템
WO2016193297A1 (en) * 2015-06-01 2016-12-08 Total Wind A/S Robot and working tool for performing assembly and maintenance operations in a sectioned tower
EP3163071B8 (en) * 2015-10-29 2020-05-27 GE Renewable Technologies Wind B.V. Automatic tightening of bolts
EP3195974B1 (en) * 2016-01-21 2022-09-21 Admede Ab Robot to move a support platform along a flange connection
EP3195991B1 (en) 2016-01-21 2019-03-06 Admede Ab Robot with positioning means to move a tool along a flange connection
US10632577B2 (en) 2017-05-17 2020-04-28 General Electric Company Turbomachine service apparatus and related method
US10598158B2 (en) 2017-07-20 2020-03-24 General Electric Company System and method for removing or installing rotor blade hardware of a wind turbine
DE102017119676A1 (de) * 2017-08-28 2019-02-28 Frank Hohmann Verfahren zum dokumentierten Anziehen oder Nachziehen einer Schraubverbindung
CN109822333A (zh) * 2017-11-23 2019-05-31 上海舜诺机械有限公司 一种法兰连接螺栓行走车
WO2019110061A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-13 Vestas Wind Systems A/S Automated tightening of bolts
DE102018107653A1 (de) * 2018-03-29 2019-10-02 Frank Hohmann Vorrichtung zum Anziehen von Schraubverbindungen
DE102018107657A1 (de) * 2018-03-29 2019-10-02 Frank Hohmann Vorrichtung zum Anziehen von Schraubverbindungen
CN108857354A (zh) * 2018-05-09 2018-11-23 上海电气自动化设计研究所有限公司 一种风机轮毂叶片轴承面的螺栓螺母紧固系统及其方法
CN108882189B (zh) * 2018-06-07 2020-11-10 福州大学 一种基于自适应杠杆抽样的WiFi室内定位方法
DE102018131305A1 (de) 2018-12-07 2020-06-10 Jörg Hohmann Verfahren zum Anziehen von Schraubverbindungen
EP3769904A1 (en) * 2019-07-24 2021-01-27 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Automated bolt tensioning robot
WO2020212323A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Automated bolt tensioning robot
WO2020233763A1 (en) * 2019-05-21 2020-11-26 Vestas Wind Systems A/S A tool assembly for tensioning tower bolts of a wind turbine tower
CN110795875B (zh) * 2019-10-14 2023-05-09 太原科技大学 一种风机轴-齿轮箱法兰连接校核方法
EP3832132B1 (de) 2019-12-06 2023-06-07 Wobben Properties GmbH Verfahrbare wartungsvorrichtung, verfahrbare montagevorrichtung und verfahren
DE102020105104A1 (de) 2020-02-27 2021-09-02 Frank Hohmann Verfahren zum Anziehen von Schraubverbindungen, Mehrfachschraubvorrichtung
DE102020110895A1 (de) 2020-04-22 2021-10-28 SCHAAF GmbH & Co. KG Verfahren zur Installation und/oder Wartung einer Flanschverbindung sowie Werkzeug und Verwendung
DE102021201381B3 (de) * 2021-02-15 2022-07-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Roboter zum automatischen Stecken von Verbindungselementen
EP4063647B1 (en) * 2021-03-26 2024-01-03 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Tightening device
CN113334071B (zh) * 2021-06-16 2022-05-17 三一重能股份有限公司 一种风力发电机偏航制动器装配平台及全自动装配方法
NL1044234B1 (en) 2021-12-09 2023-06-26 Intomechanics B V Self-centering machine for manipulating nut and bolt assemblies
CN114347073A (zh) * 2021-12-20 2022-04-15 昆山青眼自动化技术有限公司 一种基于ur机器人的多机协作控制系统
EP4249166A1 (en) 2022-03-23 2023-09-27 Admede Ab Tightening device for tightening a series of nuts pre-screwed on bolts
CN114559436A (zh) * 2022-03-25 2022-05-31 北京博联众睿机器人科技有限公司 一种装配机器人拧紧方法、系统以及存储介质
CN114799851B (zh) * 2022-06-29 2022-09-30 广东科凯达智能机器人有限公司 一种风电机组塔筒螺栓紧固机器人及其使用方法
CN114986428A (zh) * 2022-06-29 2022-09-02 广东科凯达智能机器人有限公司 一种用于风电机组塔筒螺栓的紧固机构
CN114799850B (zh) * 2022-06-29 2022-09-30 广东科凯达智能机器人有限公司 一种应用于风电塔筒的螺栓维护机器人及应用方法
EP4338883A1 (en) 2022-09-16 2024-03-20 Admede Ab Method of detecting a position of at least one bolt end of at least one bolt
NL1044424B1 (en) 2022-09-26 2024-04-03 Intomechanics B V Movable bolting tool for manipulating nut and bolt assemblies of a bolted flange assembly
WO2024072818A2 (en) * 2022-09-26 2024-04-04 HYTORC Division Unex Corporation Automated trolley system for tightening tower segments in wind turbines
CN116372559B (zh) * 2023-04-21 2023-12-19 中交第三航务工程局有限公司 一种海上风电塔筒螺栓的自动紧固机器人及紧固方法
CN116690175B (zh) * 2023-08-02 2024-01-16 广东科凯达智能机器人有限公司 一种风电塔筒螺栓维护机器人及其作业方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009132659A2 (en) 2008-05-02 2009-11-05 Vestas Wind Systems A/S Tower section for a wind turbine tower

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6366391U (ko) * 1986-10-21 1988-05-02
JPS63221983A (ja) * 1987-03-12 1988-09-14 株式会社東芝 大型フランジ面の自動点検補修装置
JP2640355B2 (ja) * 1988-03-11 1997-08-13 バブコツク日立株式会社 圧力容器の開閉装置
JPH0671581A (ja) * 1992-08-26 1994-03-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd マニプレータの位置決め装置
JPH0680074A (ja) * 1992-09-01 1994-03-22 Toshiba Corp 軌道走行式ロボット
JP3247015B2 (ja) * 1994-09-16 2002-01-15 株式会社クボタ 管の接合装置
JPH0965640A (ja) * 1995-08-25 1997-03-07 Hitachi Metals Ltd 磁石式チエンベルト
JP3372434B2 (ja) * 1996-11-19 2003-02-04 三菱重工業株式会社 壁面吸着式移動装置
JPH1158150A (ja) * 1997-08-27 1999-03-02 Shinko Techno Kk 型枠用ボルト締緩装置における型枠番号管理装置
WO2007059768A1 (en) * 2005-11-24 2007-05-31 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine tower, connection means for assembling a wind turbine tower and methods hereof
DE102008016925A1 (de) * 2008-04-02 2009-10-08 Wobben, Aloys Windenergieanlage mit mehreren Konstruktionsabschnitten
KR101194576B1 (ko) * 2010-12-16 2012-10-25 삼성중공업 주식회사 풍력 터빈 조립 및 관리 로봇 및 이를 포함하는 풍력 터빈 시스템
US8640558B2 (en) * 2011-09-12 2014-02-04 Honeywell International Inc. System for the automated inspection of structures at height

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009132659A2 (en) 2008-05-02 2009-11-05 Vestas Wind Systems A/S Tower section for a wind turbine tower

Also Published As

Publication number Publication date
EP2607685A1 (en) 2013-06-26
US9212651B2 (en) 2015-12-15
CA2857258A1 (en) 2013-06-27
WO2013092291A1 (en) 2013-06-27
US20140350724A1 (en) 2014-11-27
EP2607685B1 (en) 2014-03-05
JP6297499B2 (ja) 2018-03-20
KR20140116073A (ko) 2014-10-01
JP2015505279A (ja) 2015-02-19
CA2857258C (en) 2019-08-13
DK2607685T3 (da) 2014-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101958676B1 (ko) 풍력 터빈용 볼트 조임 로봇
US10702960B2 (en) Robot to move a support platform along a flange connection
CN103245452B (zh) 一种高强螺栓轴力测量方法
EP3195991B1 (en) Robot with positioning means to move a tool along a flange connection
CN111656009B (zh) 用于螺栓自动张紧的方法及螺栓张紧系统
JP5281366B2 (ja) ボルト締結装置
WO2018103805A1 (en) Pre-tensioning of bolts
CN202281671U (zh) 用于施工现场检测高强度螺栓连接副轴力的移动式轴力计
CN111571194A (zh) 一种快速连接自校正螺栓旋拧机构
US20220307477A1 (en) Tightening device
JP3040690B2 (ja) 弁ボルト締緩装置
Müller et al. An adaptive and automated bolt tensioning system for the pitch bearing assembly of wind turbines
CN115540992A (zh) 一种汽车秤校准装置
CN104236783A (zh) 液压扭矩扳手的检测小车
CN212330281U (zh) 一种快速连接自校正螺栓旋拧机构
CN113417446A (zh) 一种脚手架调节工装和脚手架调节工具
CN111424989A (zh) 网架钢拉杆张拉施工方法及施工工装
EP4295994A1 (en) Coupling unit for coupling a rotatable thread engagement means of a bolt elongation tool for elongating a bolt of a flange connection with the bolt
Hörauf et al. Development of an intelligent bolt tensioning system and adaptive process for the automated pitch bearing assembly of wind turbines
WO2024056229A1 (en) Method of detecting a position of at least one bolt end of at least one bolt
CA3221480A1 (en) Method of detecting a position of at least one bolt end of at least one bolt
WO2024072818A2 (en) Automated trolley system for tightening tower segments in wind turbines
KR20020029025A (ko) 슬링로드 하중 측정 및 교정방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant