WO2011104132A2

WO2011104132A2 - Bearbeitungsstation zur bearbeitung von rotorblättern für windkraftanlagen

Info

Publication number: WO2011104132A2
Application number: PCT/EP2011/052016
Authority: WO
Inventors: Thomas Ilg; Gianni Tessaro; Siegfried Schmalzried
Original assignee: Mag Europe Gmbh
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2011-02-11
Publication date: 2011-09-01
Also published as: DE102010002268A1; DE102010002268B4; WO2011104132A3

Abstract

Eine Bearbeitungsstation (3) zur Bearbeitung von Rotorblättern (2) für Windkraftanlagen weist eine Bearbeitungseinheit (35) auf, die mittels einer Schlitten-Anordnung (15) in drei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen linear verfahrbar an einem Grundgestell (6) angeordnet ist. Eine Arbeitsspindel (48) der Bearbeitungseinheit (35) ist relativ zu dem Grundgestell (6) um zwei senkrecht zueinander verlaufende Schwenkachsen (47, 50) verschwenkbar. Mittels der Arbeitsspindel (48) ist ein Werkzeug um eine Spindel-Drehachse (53) drehantreibbar. Die Bearbeitungsstation (3) ermöglicht eine einfache und automatische Bearbeitung von Rotorblättern (2).

Description

Bearbeitungsstation zur Bearbeitung von Rotorblättern für Windkraftanlagen

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsstation zur Bearbeitung von Ro- torblättern für Windkraftanlagen.

Rotorblätter für Windkraftanlagen müssen vor der Montage an die Generatoreinheit bearbeitet und für die Montage vorbereitet werden. Hierzu müssen die Rotorblätter an ihren Wurzelenden auf eine festgelegte Blattlänge abgesägt und plan gefräst werden. Anschließend müssen für die Montage von Befestigungsbolzen radiale und axiale Bohrungen in die Wurzelenden eingebracht werden. Nach Montage der Befestigungsbolzen sind die Rotorblätter montagefertig und können vor Ort an die zugehörige Generatoreinheit montiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bearbeitungsstation zu schaffen, die eine einfache und automatische Bearbeitung der Wurzelenden von Rotorblättern für Windkraftanlagen ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Bearbeitungsstation mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Bearbeitungsstation ermöglicht eine fünfach- sige Bearbeitung der Wurzelenden von Rotorblättern. Hierzu ist die Bearbeitungseinheit mittels der Schlitten- Anordnung in drei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen linear verfahrbar an dem Grundgestell ange- ordnet, so dass drei senkrecht zueinander verlaufende Linearachsen ausgebildet werden. Die jeweilige Linearachse wird in Abhängigkeit ihrer Richtung auch als x-, y- oder z-Linearachse bezeichnet. Darüber hinaus weist die Bearbeitungseinheit zwei senkrecht zueinander verlaufende Schwenkachsen auf, um die die Arbeitsspindel relativ zu dem Grundgestell ver- schwenkbar ist. Die jeweilige Schwenkachse wird in Abhängigkeit ihrer Richtung auch als a- oder c-Schwenkachse bezeichnet. Zusätzlich zu den Schwenkachsen stellt die Arbeitsspindel eine Spindel-Drehachse bereit, um die ein in der Arbeitsspindel aufgenommenes Werkzeug drehangetrieben werden kann.

Mittels der erfindungsgemäßen Bearbeitungsstation können alle erforderlichen Bearbeitungsschritte zur Bearbeitung der Wurzelenden von Rotorblättern durchgeführt werden. Die Bearbeitungsschritte sind im Einzelnen das Einmessen eines auf der Rotorblatt- Aufnahme abgelegten und zu bearbeitenden Rotorblatts, das Absägen und Planfräsen des Wurzelendes, das Einbringen von radialen und axialen Bohrungen sowie die Montage der Befestigungsbolzen. Da alle Bearbeitungsschritte mit der Bearbeitungsstation durchführbar sind, ist eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit bei jedem der Bearbeitungsschritte gewährleistet. Aufgrund des automatischen Einmes- sens des jeweiligen Rotorblatts ist darüber hinaus eine hohe Wiederholgenauigkeit sichergestellt. Weiterhin kann durch die erfindungsgemäße Bearbeitungsstation die Prozesszeit für die Bearbeitung des Wurzelendes eines Rotorblatts optimiert werden.

Eine Bearbeitungsstation nach Anspruch 2 stellt auf einfache Weise die drei Linearachsen bereit. Der x-Schlitten ist beispielsweise als Längsträger ausgebildet, der an dem als rahmenförmiger Ständer ausgebildeten Grundgestell verfahrbar angeordnet ist. Der y-Schlitten ist beispielsweise winkel- förmig ausgebildet und seitlich an dem x-Schlitten verfahrbar. Der z-

Schlitten ist beispielsweise als Querträger ausgebildet und an dem winkelförmigen y-Schlitten derart angeordnet, dass er sich in einen seitlich von dem Grundgestell begrenzten Freiraum erstreckt und in diesen verfahrbar ist. Eine Bearbeitungsstation nach Anspruch 3 stellt auf einfache Weise die zwei Schwenkachsen bereit. Das Schwenkteil ist beispielsweise an dem als Querträger ausgebildeten z-Schlitten angeordnet, so dass die c-Schwenk- achse mit einer Mittel-Längs-Achse des Querträgers zusammenfällt. Das Schwenkteil ist beispielsweise um 360 ° um die c-Schwenkachse verschwenkbar. Die a-Schwenkachse ist senkrecht zu der c-Schwenkachse angeordnet und schneidet diese. Dementsprechend ist die a-Schwenkachse in einer x-y-Ebene verschwenkbar.

Eine Bearbeitungsstation nach Anspruch 4 gewährleistet eine hohe Flexibilität bei der Bearbeitung der Rotorblätter. Mittels der zwei Bearbeitungseinheiten können Bearbeitungsschritte wie beispielsweise das Planfräsen oder das Einbringen der Bohrungen symmetrisch durchgeführt werden, so dass sich bei der Bearbeitung auftretende Bearbeitungskräfte kompensieren. Darüber hinaus werden zusätzliche Bearbeitungsschritte ermöglicht. Beispielsweise kann der beim Absägen entstehende Ring mittels der zweiten Bearbeitungseinheit zerteilt werden, so dass die beim Zerteilen entstehenden Ringsegmente einfacher abtransportiert werden können. Die zweite Bearbeitungseinheit ist vorzugsweise baugleich, also identisch oder zumindest symmetrisch zu der ersten Bearbeitungseinheit ausgebildet.

Eine Bearbeitungsstation nach Anspruch 5 gewährleistet eine optimale Flexibilität bei der Bearbeitung der Rotorblätter.

Eine Bearbeitungsstation nach Anspruch 6 ist einfach aufgebaut.

Eine Bearbeitungsstation nach Anspruch 7 stellt auf einfache Weise die drei Linearachsen bereit. Eine Bearbeitungsstation nach Anspruch 8 stellt auf einfache Weise die zwei Schwenkachsen bereit. Eine Bearbeitungsstation nach Anspruch 9 stellt sicher, dass die Arbeitsspindeln möglichst nahe nebeneinander positionierbar sind.

Eine Bearbeitungsstation nach Anspruch 10 gewährleistet einerseits eine hohe Steifigkeit sowie eine hohe Dämpfung und ist andererseits platzspa- rend, da der Freiraum für die Schlitten- Anordnungen genutzt werden kann.

Eine Bearbeitungsstation nach Anspruch 1 1 ermöglicht das Bereitstellen aller für die Bearbeitung erforderlichen Werkzeuge. Die Anordnung des Werkzeugmagazins an dem Grundgestell ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Grundgestell verfahrbar ist, da mit dem Verfahren des Grundgestells auch das Werkzeugmagazin mitgeführt wird.

Eine Bearbeitungsstation nach Anspruch 12 ermöglicht auf einfache Weise ein automatisches Vermessen der Position und/oder der Abmessungen ei- nes zu bearbeitenden Rotorblatts. Anschließend wird das Bearbeitungskoordinatensystem relativ zu der Position des Rotorblatts korrigiert, so dass eine optimale Bearbeitungsgenauigkeit erzielt wird. Da das Einmessen bzw. Vermessen für jedes Rotorblatt individuell erfolgt, wird eine für alle zu bearbeitenden Rotorblätter gleichermaßen hohe Bearbeitungsgenauig- keit erzielt.

Eine Bearbeitungsstation nach Anspruch 13 führt zu einer deutlichen Verkürzung der Prozesszeit, da die Befestigungsbolzen automatisch montierbar sind. Eine Bearbeitungsstation nach Anspruch 14 ermöglicht auf einfache Weise das Bereitstellen von neuen Werkzeugen und/oder zu montierenden Befestigungsbolzen. Die Handhabung der Werkzeuge bzw. der Befestigungsbol- zen erfolgt mittels einer der Bearbeitungseinheiten bzw. beider Bearbeitungseinheiten. So können beispielsweise verschlissene Werkzeuge automatisch durch neue Werkzeuge ersetzt werden. Darüber hinaus können ohne ein zusätzliches Handhabungsgerät die Befestigungsbolzen automatisch montiert werden.

Eine Bearbeitungsstation nach Anspruch 15 ermöglicht den Aufbau einer Bearbeitungsanlage mit mehreren, insbesondere zwei Bearbeitungsstationen, die das Grundgestell mit der Bearbeitungseinheit bzw. den Bearbeitungseinheiten gemeinsam nutzen. Während ein Rotorblatt in einer ersten Bearbeitungsstation bearbeitet wird, kann in der zweiten Bearbeitungsstation ein bereits bearbeitetes Rotorblatt abgerüstet und ein nachfolgend zu bearbeitendes Rotorblatt aufgerüstet werden. Nachdem die Bearbeitung in der ersten Bearbeitungsstation abgeschlossen ist, muss der Ständer lediglich zu der zweiten Bearbeitungsstation verfahren und kann unmittelbar mit der Bearbeitung des nächsten Rotorblatts fortfahren. Hierdurch werden die Prozesszeiten nochmals erheblich verkürzt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zei- gen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Bearbeitungsanlage mit zwei Bearbeitungsstationen, eine perspektivische Vorderansicht einer Bearbeitungsstation mit zwei Bearbeitungseinheiten bei der Bearbeitung eines Rotorblatts,

Fig. 3 eine perspektivische Rückansicht der Bearbeitungsstation in Fig. 2 mit einer Absaugeinrichtung, eine vergrößerte Darstellung der Bearbeitungsstation in Fig. 2 beim Einmessen des Rotorblatts, Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung der Bearbeitungsstation in Fig. 2 beim Absägen des Rotorblatts,

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung der Bearbeitungsstation in Fig. 2 beim Vermessen des Rotorblatts zur Vorbereitung der Bohrbearbeitung,

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung der Bearbeitungsstation in Fig. 2 beim Einbringen der radialen Bohrungen,

Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung der Bearbeitungsstation in Fig. 2 beim Einbringen der axialen Bohrungen, und

Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung der Bearbeitungsstation in Fig. 2 bei der Montage der Befestigungsbolzen.

Eine Bearbeitungsanlage 1 zur Bearbeitung von Rotorblättern 2 für Windkraftanlagen weist zwei in einer horizontalen x-Richtung nebeneinander angeordnete Bearbeitungsstationen 3, 4 auf. Die Bearbeitungsstationen 3, 4 weisen eine gemeinsame Grundgestell-Führung 5 auf, die sich parallel zu der x-Richtimg von der ersten Bearbeitungsstation 3 zu der zweiten Bearbeitungsstation 4 erstreckt.

Die Bearbeitungsanlage 1 weist ein Grundgestell 6 auf, das auf Grundge- stell-Führungs schienen 7 von der ersten Bearbeitungsstation 3 zu der zweiten Bearbeitungsstation 4 mittels eines Grundgestell-Antriebsmotors 8 verfahrbar ist. Das Grundgestell 6 ist als rahmenförmiger Ständer ausgebildet und weist zwei in einer vertikalen y-Richtung verlaufende Grundgestell- Abschnitte 9, 10 auf, die in der x-Richtung beabstandet voneinander und durch zwei in der x-Richtung verlaufende Grundgestell- Abschnitte 1 1, 12 miteinander verbunden sind. Das Grundgestell 6 bildet somit einen rechteckigen Rahmen und begrenzt seitlich einen Freiraum 13.

An dem Grundgestell 6 sind zwei Schlitten- Anordnungen 14, 15 verfahrbar angeordnet, die sich zumindest teilweise in den Freiraum 13 erstrecken. Die Schlitten- Anordnungen 14, 15 sind symmetrisch zueinander aufgebaut und einander zugewandt an dem Grundgestell 6 angeordnet.

Die erste Schlitten- Anordnung 14 weist einen als Längsträger ausgebilde- ten ersten x-Schlitten 16 auf, der mittels eines ersten x- Antriebsmotors 17 auf x-Führungs schienen 18 in der x-Richtung linear verfahrbar ist. Die x- Führungsschienen 18 sind an einer dem zu bearbeitenden Rotorblatt 2 zugewandten Seite der Grundgestell- Abschnitte 1 1 und 12 angeordnet. An einer der zweiten Schlitten- Anordnung 15 zugewandten Seite des ersten x- Schlittens 16 ist ein winkelförmig ausgebildeter erster y-Schlitten 19 angeordnet, der mittels eines ersten y- Antriebsmotors 20 auf ersten y-Führungs- schienen 21 in der y-Richtung linear verfahrbar ist. An dem ersten y-Schlitten 19 ist ein als Querträger ausgebildeter erster z- Schlitten 22 angeordnet, der mittels eines ersten z- Antriebsmotors 23 auf z- Führungsschienen 24 in einer horizontalen z- ichtung linear verfahrbar ist. Die z-Richtung verläuft senkrecht zu der x- und der y-Richtung, so dass diese ein kartesisches Koordinatensystem bilden. Die ersten Schlitten 16, 19 und 22 bilden somit x-, y- und z-Linearachsen der ersten Schlitten- Anordnung 14 aus.

Die zweite Schlitten- Anordnung 15 ist symmetrisch zu der ersten Schlitten- Anordnung 14 ausgebildet und weist dementsprechend einen zweiten x- Schlitten 25 auf, der mittels eines zweiten x- Antriebsmotors 26 auf den x- Führungs schienen 18 linear verfahrbar ist. Weiterhin weist die zweite Schlitten- Anordnung 15 einen zweiten y-Schlitten 27 auf, der an einer der ersten Schlitten- Anordnung 14 zugewandten Seite des zweiten x-Schlittens 25 angeordnet und mittels eines zweiten y- Antriebsmotors 28 auf zweiten y-Führungsschienen 29 linear verfahrbar ist. An dem zweiten y-Schlitten 27 ist wiederum ein zweiter z-Schlitten 30 angeordnet, der mittels eines zweiten z- Antriebsmotors 31 auf zweiten z-Führungsschienen 32 in der z- Richtung linear verfahrbar ist. Die zweiten Schlitten 25, 27 und 30 bilden somit x-, y- und z-Linearachsen der zweiten Schlitten- Anordnung 15 aus.

Die Antriebsmotoren 8, 17, 20, 23, 26, 28 und 31 sind an eine Steuereinheit 33 angeschlossen, mittels der diese unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Die einzelnen Schlitten 16, 19, 22, 25, 27 und 30 sind somit unabhän- gig voneinander linear verfahrbar.

Zur Bearbeitung des Rotorblatts 2 ist an dem ersten z-Schlitten 22 eine erste Bearbeitungseinheit 34 angeordnet. Entsprechend ist an dem zweiten z- Schlitten 30 eine zweite Bearbeitungseinheit 35 angeordnet, die baugleich zu der ersten Bearbeitungseinheit 34 ist.

Die erste Bearbeitungseinheit 34 weist ein erstes Schwenkteil 36 auf, das an einer dem zu bearbeitenden Rotorblatt 2 zugewandten Seite des ersten z- Schlittens 22 angeordnet ist. Das erste Schwenkteil 36 ist mittels eines ersten c-Antriebsmotors 37 um eine parallel zu der z-Richtung verlaufende erste c-Schwenkachse 38 um beispielsweise 360 ° verschwenkbar. An dem ersten Schwenkteil 36 ist eine erste Arbeitsspindel 39 angeordnet, die mit- tels eines ersten a- Antriebsmotors 40 um eine senkrecht zu der ersten c- Schwenkachse 38 verlaufende erste a-Schwenkachse 41 verschwenkbar ist. Die Schwenkachsen 38 und 41 schneiden einander. Die erste Arbeitsspindel 39 weist zum Drehantreiben eines Werkzeuges ein erstes Spannfutter 42 auf, das mittels eines ersten Spindel- Antriebsmotors 43 um eine erste Spindel-Drehachse 44 drehantreibbar ist. In der in Fig. 6 gezeigten Stellung der Bearbeitungseinheit 34 fällt die c-Schwenkachse 38 mit der Spindel- Drehachse 44 zusammen.

Die zweite Bearbeitungseinheit 35 weist entsprechend ein zweites

Schwenkteil 45 auf, das mittels eines zweiten c-Antriebsmotors 46 um eine parallel zu der z-Richtung verlaufende zweite c-Schwenkachse 47 um beispielsweise 360 ° verschwenkbar ist. An dem zweiten Schwenkteil 45 ist eine zweite Arbeitsspindel 48 angeordnet, die mittels eines zweiten a- Antriebsmotors 49 um eine senkrecht zu der zweiten c-Schwenkachse 47 verlaufende zweite a-Schwenkachse 50 verschwenkbar ist. Die zweite Arbeitsspindel 48 weist ein zweites Spannfutter 51 auf, das mittels eines zweiten Spindel-Antriebsmotors 52 um eine zweite Spindel-Drehachse 53 drehantreibbar ist. Die Spindel-Drehachse 53 fällt in der in Fig. 8 darge- stellten Stellung der Bearbeitungseinheit 35 mit der c-Schwenkachse 47 zusammen.

Die Antriebsmotoren 37, 40, 43, 46, 49 und 52 sind ebenfalls an die Steu- ereinheit 33 angeschlossen. Die Schwenkteile 36, 45 sowie die Arbeitsspindeln 39, 48 sind mittels der Steuereinheit 33 unabhängig voneinander verschwenkbar.

An einer dem zu bearbeitenden Rotorblatt 2 zugewandten Seite des Grund- gestell- Abschnitts 9 ist ein erstes Werkzeugmagazin 54 für die erste Bearbeitungseinheit 34 angeordnet. Entsprechend ist an dem Grundgestell- Abschnitt 10 ein zweites Werkzeugmagazin 55 für die zweite Bearbeitungseinheit 35 angeordnet. Die Werkzeugmagazine 54, 55 sind mittels Schutzhauben 56 abdeckbar, die linear verfahrbar sind. Fig. 2 zeigt das Werkzeugmagazin 54 mit geöffneter Schutzhaube 56 und das Werkzeugmagazin 55 mit geschlossener Schutzhaube 56.

Zum Ablegen des zu bearbeitenden Rotorblatts 2 weist die Bearbeitungsstation 3 mehrere V-förmig ausgebildete Rotorblatt- Aufnahmen 57 auf, die in der z-Richtung hintereinander angeordnet und in der y-Richtung höhenverstellbar sind. In Fig. 2 ist lediglich die vorderste Rotorblatt- Aufnahme 57 dargestellt. Zwischen der vordersten Rotorblatt-Aufnahme 57 und der Grundgestell-Führung 5 ist eine erste Transporteinrichtung 58 angeordnet, die sich in der x-Richtung erstreckt und zum An- und Abtransportieren von Paletten 59 dient. Zum Abführen von Spänen und Bearbeitungsabfällen ist zwischen der Transporteinrichtung 58 und der Rotorblatt- Ablage 57 ein erster Späneförderer 60 angeordnet, der sich ebenfalls in x-Richtung erstreckt. Entsprechend weist die zweite Bearbeitungsstation 4 mehrere zweite Rotorblatt-Aufnahmen 61 auf, die in der z-Richtung hintereinander angeordnet und in der y-Richtung höhenverstellbar sind. Zwischen der vordersten Rotorblatt- Aufnahme 61 und der Grundgestell-Führung 5 ist eine zweite Transporteinrichtung 62 angeordnet, die sich in der x-Richtung erstreckt und zum An- und Abtransportieren von Paletten 59 dient. Zwischen der Transporteinrichtung 62 und der vordersten Rotorblatt- Aufnahme 61 ist entsprechend zu der ersten Bearbeitungsstation 3 ein zweiter Späneförderer 63 angeordnet, der sich in der x-Richtung erstreckt.

Die Bearbeitungsstationen 3, 4 weisen jeweils eine Schutzumhausung 64, 65 auf. Die Schutzumhausungen 64, 65 begrenzen jeweils einen zugehörigen Bearbeitungsraum 66, 67. Die Schutzumhausungen 64, 65 weisen entsprechende Öffnungen für die Grundgestell-Führung 5 mit dem Grundge- stell 6, das jeweils zu bearbeitende Rotorblatt 2, die Transporteinrichtungen 58, 62 und die Späneförderer 60, 63 auf.

Die Bearbeitungsanlage 1 weist eine Absaugeinrichtung 68 auf, die zum Absaugen von Spänen und zum Austausch der in den Maschinenumhau- sungen 64, 65 befindlichen Luft dient. Die Absaugeinrichtung 68 ist lediglich in Fig. 3 dargestellt.

Die Absaugeinrichtung 68 weist eine Saug-Filter-Einheit 69 auf, von der aus jeweils zwei erste Niederdruck-Saugleitungen 70 in den jeweiligen Be- arbeitungsraum 66, 67 münden. Eine zweite Niederdruck-Saugleitung 71 in Form eines Spänetors führt jeweils von der Saug-Filter-Einheit 69 in den jeweiligen Bearbeitungsraum 66, 67 und von dort in einen Arbeitsraum 72, der von dem Grundgestell 6, einer U-förmigen Schutzabdeckung 73 und einer plattenförmigen Schutzabdeckung 74 begrenzt wird. Die U-förmige Schutzabdeckung 73 ist an einer dem Rotorblatt 2 zugewandten Seite des Grundgestells 6 befestigt, wohingegen die plattenförmige Schutzabdeckung 74 an einer dem Rotorblatt 2 abgewandten Seite des Grundgestells 6 angeordnet ist. Die Schutzabdeckungen 73, 74 sind lediglich in Fig. 3 darge- stellt. Weiterhin führt von der Saug-Filter-Einheit 69 eine Hochdruck- Saugleitung 75 in den jeweiligen Bearbeitungsraum 66, 67 und von dort in den Arbeitsraum 72. Die Hochdruck- Saugleitung 75 führt direkt zu den Arbeits spindein 39, 48 und ermöglicht ein Absaugen direkt am Werkzeug. Die Absaugeinrichtung 68 ist somit dreistufig ausgebildet. Mittels der Saug-Filter-Einheit 69 ist die abgesaugte Luft filterbar. Zum Zuführen der gefilterten Luft führt eine Zuführleitung 76 von der Saug-Filter-Einheit 69 in den Arbeitsraum 72. Überschüssige Luft kann mittels eines Abführstutzens 77 in die Umgebung abgeführt werden. Die Bearbeitung von Rotorblättern 2 erfolgt abwechselnd in den Bearbeitungsstationen 3 und 4. Während in der Bearbeitungsstation 4 ein Rotorblatt 2 bearbeitet wird, wird in der Bearbeitungsstation 3 ein fertig bearbeitetes Rotorblatt 2 abgerüstet und ein nachfolgend zu bearbeitenden Rotorblatt 2 aufgerüstet. Ist die Bearbeitung des Rotorblatts 2 in der Bearbei- tungsstation 4 abgeschlossen, wird das Grundgestell 6 auf der Grundgestell-Führung 5 zu der Bearbeitungsstation 3 verfahren, wo unmittelbar mit der Bearbeitung des aufgerüsteten Rotorblatts 2 fortgefahren wird. Während in der Bearbeitungsstation 3 das Rotorblatt 2 bearbeitet wird, wird in der Bearbeitungsstation 4 das fertig bearbeitete Rotorblatt 2 abgerüstet und ein nachfolgend zu bearbeitendes Rotorblatt 2 aufgerüstet. Nachfolgend wird die Bearbeitung des Rotorblatts 2 in der Bearbeitungsstation 3 beschrieben. Zum Aufrüsten des zu bearbeitendes Rotorblatts 2 werden die Rotorblatt- Aufnahmen 57 zunächst auf die Größe des zu bearbeitendes Rotorblatts 2 höhenangepasst. Anschließend wird das Rotorblatt 2 mit dem Blattabschnitt 78 und dem Flanschabschnitt 79 auf die Rotorblatt- Aufnahmen 57 gelegt. Der Flanschabschnitt 79 wird auch als Wurzel bezeichnet.

Anschließend wird die Arbeitsspindel 39 mittels der Schlitten- Anordnung 14 zu dem Werkzeugmagazin 54 verfahren und derart verschwenkt, dass aus diesem eine Kamera 80 entnehmbar ist. Die Kamera 80 wird mittels des Spannfutters 42 aufgenommen. Anschließend wird die Kamera 80 mittels der Schlitten- Anordnung 14 in den Innenraum der Wurzel 79 verfahren. Dort wird mittels der Kamera 80 die Position von an der Innenseite der Wurzel 79 angeordneten Markern 81 vermessen. Hierzu werden mittels der Kamera 80 aufgenommene digitale Bilddaten an die Steuereinheit 33 übermittelt. Die Steuereinheit 33 ist derart ausgebildet, dass anhand der übermittelten Bilddaten die Position des Rotorblatts 2 relativ zu dem Grundgestell 6 bestimmbar ist. Beispielsweise werden mittels einer in der Steuereinheit 33 integrierten Bilderkennung vier Marker 81 erfasst, aus deren Position die Länge des Rotorblatts 2 sowie die Lage des Wurzelen- des im Raum ermittelt werden kann. Nach der Bestimmung der Position des Rotorblatts 2 relativ zu dem Grundgestell 6 wird das für die Bearbeitung maßgebliche Koordinatensystem in der Steuereinheit 33 korrigiert. Fig. 4 zeigt die Bearbeitungsstation 3 beim Vermessen der Marker 81 mittels der Kamera 80.

Anschließend wird die Arbeitsspindel 39 mittels der Schlitten- Anordnung 14 wieder zu dem Werkzeugmagazin 54 verfahren und die Kamera 80 in dem Werkzeugmagazin 54 abgelegt. Die Arbeitsspindel 39 entnimmt aus dem Werkzeugmagazin 54 ein scheibenförmiges Säge-Werkzeug 82. Das Werkzeugmagazin 54 wird nach der Entnahme des Säge-Werkzeugs 82 mittels der Schutzhaube 56 verschlossen. Das Säge-Werkzeug 82 wird mittels der Schlitten- Anordnung 14 zu dem freien Ende der Wurzel 79 bzw. dem Wurzelende verfahren. Die Arbeitsspindel 39 wird derart ver- schwenkt, dass die c-Schwenkachse 38 und die Spindel-Drehachse 44 zusammenfallen. Anschließend wird das Säge-Werkzeug 82 mittels des Spindel-Antriebsmotors 43 um die Spindel-Drehachse 44 drehangetrieben und mittels der Schlitten- Anordnung 14 entlang des Wurzelendes kreisförmig verfahren, so dass ein Ring vom Wurzelende abgesägt wird. Dieser Bear- beitungsschritt ist in Fig. 5 dargestellt. Zusätzlich kann mittels der Arbeitsspindel 48 ein weiteres Säge-Werkzeug 82 aufgenommen werden, so dass der abgesägte Ring mittels dieses Säge-Werkzeugs 82 in kleine Segmente zersägt werden kann, die dann mit dem Späneförderer 60 einfach abgeführt werden können.

Nachdem Absägen des Wurzelendes werden die Arbeitsspindeln 39, 48 mittels der zugehörigen Schlitten- Anordnungen 14, 15 zu den zugehörigen Werkzeugmagazinen 54, 55 verfahren. Die Werkzeugmagazine 54, 55 werden geöffnet und das Säge-Werkzeug bzw. die Säge-Werkzeuge 82 abgelegt. Anschließend werden Fräs-Werkzeuge 83 entnommen. Die Fräs- Werkzeuge 83 werden mittels der Schlitten- Anordnungen 14, 15 zu dem Wurzelende verfahren. Dort werden die Fräs-Werkzeuge 83 derart verschwenkt, dass die c-Schwenkachsen 38, 47 mit den jeweils zugehörigen Spindel-Drehachsen 44, 53 zusammenfallen. Anschließend werden die Fräs-Werkzeuge 83 um die jeweilige Spindel-Drehachse 44, 53 drehangetrieben und derart positioniert, dass sie relativ zu einer Mittel-Längs-Achse der Wurzel 79 gegenüberliegend angeordnet sind und das Wurzelende plan fräsen. Die Fräs-Werkzeuge 83 werden mittels der zugehörigen Schlitten- Anordnungen 14, 15 gleichmäßig entlang des Wurzelendes kreisförmig verfahren, so dass die Fräs-Werkzeuge 83 relativ zu der Mittel-Längs- Achse immer gegenüberliegend positioniert sind. Bearbeitungskräfte heben sich hierdurch auf. Die beim Absägen und Planfräsen entstehenden Späne werden mittels der Saugleitungen 70, 71 und 75 abgesaugt.

Nach dem Planfräsen wird das in der Arbeitsspindel 39 befindliche Fräs- Werkzeug 83 in dem Werkzeugmagazin 54 abgelegt und erneut die Kamera 80 entnommen. Die Arbeitsspindel 39 wird derart verschwenkt, dass die c-Schwenkachse 38 und die Spindel-Drehachse 44 zusammenfallen. An- schließend wird die Kamera 80 mittels der Schlitten- Anordnung 14 zu dem Wurzelende verfahren, wo dieses vermessen wird, um die Lage der sogenannten Splitline und die optimale Lage des Bohrkreises für die nachfolgende Bohrbearbeitung zu ermitteln. Die Splitline bezeichnet die Fügebzw. Klebestelle, an der die beiden Rotorblatt-Hälften miteinander verbun- den sind. An der Fügestelle dürfen keine Bohrungen eingebracht werden.

Die Randdicke der Wurzel 79 wird durch eine Bilderkennung über die gesamte Ringfläche des Wurzelendes erfasst und die Lage der Splitline bestimmt. Der Bohrkreis wird so angepasst, dass keine der nachfolgenden axialen Bohrungen 84 in der Splitline liegt. Weiterhin wird der Bohrkreis so verschoben, dass die minimal geforderte Wandstärke zwischen den nachfolgend einzubringenden axialen Bohrungen 84 und der Außenwand der Wurzel 79 für jede der Bohrungen 84 eingehalten wird. Das Ermitteln des Bohrkreises ist in Fig. 6 dargestellt.

Nach dem Vermessen des Wurzelendes wird die Kamera 80 wieder in dem Werkzeugmagazin 54 abgelegt. Anschließend wird ein erstes Bohr- Werkzeug 85 in Form eines Hohlbohrers aus dem Werkzeugmagazin 54 entnommen. Das Bohr- Werkzeug 85 wird in den Innenraum der Wurzel 79 verfahren und die Arbeitsspindel 39 derart verschwenkt, dass die Spindel- Drehachse 44 senkrecht zu der c-Schwenkachse 38 verläuft. Anschließend wird das Bohr- Werkzeug 85 um die Spindel-Drehachse 44 drehangetrieben und mittels der Schlitten- Anordnung 14 radial zu der Mittel-Längs- Achse der Wurzel 79 verfahren, so dass radial verlaufende Bohrungen 86 in das Wurzelende eingebracht werden. Zusätzlich kann mittels der Arbeitsspindel 48 ein weiteres Bohr- Werkzeug 85 aus dem Werkzeugmagazin 55 entnommen werden, so dass die radialen Bohrungen 86 mit beiden Arbeitsspindeln 39, 48 eingebracht werden. Vorzugsweise werden immer zwei radiale Bohrungen 86 gleichzeitig eingebracht, die sich relativ zu der Mittel-Längs- Achse der Wurzel 79 gegenüberliegen. Die ausgebohrten Materialkerne werden mit Druckluft aus den radialen Bohrungen 86 entfernt. Das Einbringen der radialen Bohrungen 86 ist in Fig. 7 gezeigt. Nach dem Einbringen der radialen Bohrungen 86 werden die axialen Bohrungen 84 eingebracht. Hierzu wird das erste Bohr- Werkzeug 85 zunächst mittels der Schlitten- Anordnung 14 zu dem Werkzeugmagazin 54 verfahren und dort abgelegt. Anschließend wird in der Arbeitsspindel 39 ein zweites Bohr- Werkzeug 87 in Form eines Hohlbohrers zum Einbringen der axialen Bohrungen 84 eingespannt. Das Schwenkteil 36 und die Arbeitsspindel 39 werden in die in Fig. 8 gezeigte Stellung verschwenkt und mittels der Schlitten- Anordnung 14 zu der Stirnseite der Wurzel 79 verfahren. Anschließend wird das Bohr- Werkzeug 87 um die Spindel-Drehachse 44 drehangetrieben und die axialen Bohrungen 84 durch Verfahren der Ar- beitsspindel 39 in z- ichtung eingebracht. Die ausgebohrten Materialkerne werden mit Druckluft aus den axialen Bohrungen 84 entfernt. Das Einbringen der axialen Bohrungen 84 ist in Fig. 8 gezeigt. Zusätzlich kann die zweite Arbeitsspindel 48 in entsprechender Weise zum Einbringen von axialen Bohrungen 84 eingesetzt werden, wobei die Arbeitspindeln 39, 48 vorzugsweise axiale Bohrungen 84 einbringen, die relativ zu der Mittel- Längs-Achse der Wurzel 79 gegenüberliegend angeordnet sind.

Nach dem Einbringen der axialen Bohrungen 84 werden radiale Befesti- gungsbolzen 88 und axiale Befestigungsbolzen 89 automatisch montiert. Hierzu werden die Befestigungsbolzen 88, 89 zunächst auf zugehörigen Paletten 59 mittels der Transporteinrichtung 58 in den Arbeitsraum 72 transportiert. Die Arbeitsspindel 48 wird mittels der Schlitten- Anordnung 15 zu dem Werkzeugmagazin 55 verfahren, wo mittels der Arbeits spindel 48 ein Montage-Werkzeug 90 entnommen wird. Das Montage-Werkzeug 90 weist zwei Schiebeteile 91, 92 auf, die relativ zueinander linear verschiebbar sind. Die Schiebeteile 91, 92 sind relativ zu der Arbeitsspindel 48 drehfest angeordnet. Durch das erste Schiebeteil 91 ist eine Montagespindel 93 geführt, die mittels der Arbeitsspindel 48 drehantreibbar ist. Mittels der Arbeitsspindel 39 wird ein axialer Befestigungsbolzen 89 aus der zugehörigen Palette 59 entnommen und die Arbeitsspindel 39 zu der Montagespindel 93 verfahren, wo der Befestigungsbolzen 89 an diese übergeben wird. Anschließend wird mittels der Arbeitsspindel 39 ein radialer Befestigungsbolzen 88 aufgenommen und zu einer nicht näher darge- stellten Klebestation geführt, wobei Klebmasse auf den Befestigungsbolzen 88 aufgetragen wird. Daraufhin wird die Arbeitsspindel 39 zu dem Montage-Werkzeug 90 verfahren und derart verschwenkt, dass der Befestigungsbolzen 88 auf einen Bolzenhalter 94 des Schwenkteils 92 abgelegt werden kann.

Mittels der Schlitten- Anordnung 15 wird der Befestigungsbolzen 88 nun in der zugehörigen radialen Bohrung 86 positioniert. Dies ist in Fig. 9 gezeigt. Anschließend wird die Arbeitsspindel 48 und das erste Schiebeteil 91 relativ zu dem zweiten Schiebeteil 92 in z- ichtung verfahren, so dass der axi- ale Befestigungsbolzen 89 durch Drehantreiben der Montagespindel 93 in den zugehörigen radialen Befestigungsbolzen 88 eingeschraubt wird. Nach dem Einschrauben des axialen Befestigungsbolzens 89 wird die Montagespindel 93 gelöst und der Bolzenhalter 94 durch Verfahren der Schlitten- Anordnung 15 aus dem radialen Befestigungsbolzen 88 entfernt. Anschließend werden in entsprechender Weise weitere Befestigungsbolzen 88, 89 montiert. Da die Montage der Befestigungsbolzen 88, 89 mit den Bearbeitungseinheiten 34, 35 erfolgt, mittels denen die Wurzel 79 bereits bearbeitet wurde, ist kein Einmessen der Bohrungen 84, 86 erforderlich.

Alternativ kann die Montage der Befestigungsbolzen 88, 89 derart erfolgen, dass jede der Arbeitsspindeln 39, 48 mit einem entsprechenden Montage-Werkzeug 90 einen der Befestigungsbolzen 88, 89 aufnimmt und das Eindrehen des Befestigungsbolzens 89 derart erfolgt, dass beispielsweise die Bearbeitungseinheit 34 den radialen Befestigungsbolzen 88 positioniert und hält und die Bearbeitungseinheit 35 den zugehörigen axialen Befestigungsbolzen 89 eindreht.

Nach dem Aushärten des Wurzelendes mit den darin eingesetzten Befesti- gungsbolzen 88, 89 werden einige der Befestigungsbolzen 89 mittels einer Berührungsmesseinrichtung oder einer optischen Messeinrichtung vermessen, die beispielsweise in eine der Arbeitsspindeln 39, 48 aufgenommen ist. Anschließend werden mittels des Fräs-Werkzeugs 83 die axialen Befestigungsbolzen 89 endseitig zu einer ebenen Fläche gefräst sowie mittels ei- nes Senk- Werkzeuges bearbeitet und in diese stirnseitig eine Justiersenke eingebracht.

Daraufhin wird ein Zugtest für alle Befestigungsbolzen 89 durchgeführt. Hierzu wird mittels der Arbeitsspindeln 39, 48 eine Gewindehülse über den jeweiligen Befestigungsbolzen 89 geschraubt, wobei die Justiersenke zur einfacheren Justierung der Gewindehülse relativ zu dem jeweiligen Befestigungsbolzen 89 dient. Anschließend wird mittels eines Hydraulikzylinders, der in eine der Arbeitsspindeln 39, 48 aufgenommen ist, ein Zugtest durchgeführt. Hierzu greift der Hydraulikzylinder die Gewindehülse und übt darauf eine vordefmierte Zugkraft von beispielsweise 30 Tonnen aus. Die ausgeübte Zugkraft wird in der Steuereinheit 33 dokumentiert. Ergibt der Zugtest, dass das Gewinde eines Befestigungsbolzen 89 nicht in Ordnung ist, so kann dieses Gewinde mittels eines Gewindeschneiders nachbe- arbeitet werden.

Die erfindungsgemäße Bearbeitungsanlage 1 ermöglicht somit eine einfache, vollautomatische und flexible Bearbeitung und Prüfung der Wurzel 79 eines Rotorblatts 2. Durch die integrierte Positionsvermessung wird eine hohe Wiederhol- und Positioniergenauigkeit erzielt. Da mit der Bearbeitungsanlage 1 alle Bearbeitungsschritte einschließlich der Montage der Befestigungsbolzen 88, 89 durchführbar sind, sind kurze Prozesszeiten erzielbar. Darüber hinaus wird durch den Aufbau eine hohe Steifigkeit sowie eine hohe Dämpfung bei der Bearbeitung erreicht.

Die Schlitten- Anordnungen 14, 15 können mittels Linearantrieben und/oder Kugelrollantrieben ausgebildet sein. Die Schwenkachsen 38, 41, 47, 50 weisen beispielsweise einen Schwenkbereich von +/- 100 ° auf. Die Linearachsen sind in üblicher Weise verschleißarm ausgebildet und durch Abdeckungen vor Verschmutzungen geschützt.

Claims

Patentansprüche

1. Bearbeitungsstation zur Bearbeitung von Rotorblättern für Windkraftanlagen mit

- einem Grundgestell (6),

- einer ersten Bearbeitungseinheit (34) zur Bearbeitung eines Rotorblatts (2), die

— mittels einer ersten Schlitten- Anordnung (14) in drei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen linear verfahrbar an dem Grundgestell (6) angeordnet ist,

— eine erste Arbeitsspindel (39) zum Drehantreiben eines Werkzeuges (82, 83, 85, 87, 90) um eine erste Spindel-Drehachse (44) aufweist, und

— die zwei senkrecht zueinander verlaufende Schwenkachsen (38, 41) aufweist, um die die erste Arbeitsspindel (39) relativ zu dem

Grundgestell (6) verschwenkbar ist, und

- einer Rotorblatt- Aufnahme (57) zum Ablegen des zu bearbeitenden Rotorblatts (2). 2. Bearbeitungsstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schlitten- Anordnung (14) umfasst:

- einen ersten x-Schlitten (16), der an dem Grundgestell (6) angeordnet und mittels eines ersten x- Antriebsmotors (17) in einer horizontalen x-Richtung an diesem verfahrbar ist,

- einen ersten y-Schlitten (19), der an dem ersten x-Schlitten (16) angeordnet und mittels eines ersten y- Antriebsmotors (20) in einer vertikalen y-Richtung an diesem verfahrbar ist, und

- einen ersten z-Schlitten (22), der an dem ersten y-Schlitten (19) angeordnet und mittels eines ersten z- Antriebsmotors (23) in einer ho- rizontalen und senkrecht zu der x- ichtung verlaufenden z-Richtung an diesem verfahrbar ist.

Bearbeitungsstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bearbeitungseinheit (34) ein erstes Schwenkteil (36) aufweist, wobei

- das erste Schwenkteil (36) mittels eines ersten c-Antriebsmotors (37) um eine parallel zu der z-Richtung verlaufende erste c- Schwenkachse (38) verschwenkbar ist und

- die erste Arbeitsspindel (39) an dem ersten Schwenkteil (36) angeordnet und mittels eines ersten a- Antriebsmotors (40) um eine senkrecht zu der ersten c-Schwenkachse (38) verlaufende erste a- Schwenkachse (41) verschwenkbar ist.

Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet, durch eine zweite Bearbeitungseinheit (35) zur Bearbeitung des Rotorblatts (2), die

- mittels einer zweiten Schlitten- Anordnung (15) in drei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen linear verfahrbar an dem Grundgestell (6) angeordnet ist,

- eine zweite Arbeitsspindel (48) zum Drehantreiben eines Werkzeuges (82, 83, 85, 87, 90) um eine zweite Spindel-Drehachse (53) aufweist, und

- die zwei senkrecht zueinander verlaufende Schwenkachsen (47, 50) aufweist, um die die zweite Arbeitsspindel (48) relativ zu dem Grundgestell (6) verschwenkbar ist.

Bearbeitungsstation nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheiten (34, 35) unabhängig voneinander verfahrbar und verschwenkbar sind.

Bearbeitungsstation nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitten- Anordnungen (14, 15) in gleichen Richtungen verfahrbare und einander entsprechende Schlitten (16, 19, 22, 25, 27, 30) aufweisen.

Bearbeitungsstation einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schlitten- Anordnung (15) umfasst:

- einen zweiten x-Schlitten (25), der an dem Grundgestell (6) angeordnet und mittels eines zweiten x- Antriebsmotors (26) in der x- Richtung an diesem verfahrbar ist,

- einen zweiten y-Schlitten (27), der an dem zweiten x-Schlitten (25) angeordnet und mittels eines zweiten y- Antriebsmotors (28) in der y-Richtung an diesem verfahrbar ist, und

- einen zweiten z-Schlitten (30), der an dem zweiten y-Schlitten (27) angeordnet und mittels eines zweiten z- Antriebsmotors (31) in der z- Richtung an diesem verfahrbar ist.

Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bearbeitungseinheit (35) ein zweites Schwenkteil (45) aufweist, wobei

- das zweite Schwenkteil (45) mittels eines zweiten c-Antriebsmotors (46) um eine parallel zu der z-Richtung verlaufende zweite c- Schwenkachse (47) verschwenkbar ist und

- die zweite Arbeitsspindel (48) an dem zweiten Schwenkteil (45) angeordnet und mittels eines zweiten a- Antriebsmotors (49) um eine senkrecht zu der zweiten c-Schwenkachse (47) verlaufende zweite a-Schwenkachse (50) verschwenkbar ist.

9. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Schlitten- Anordnungen (14, 15) symmetrisch zueinander aufgebaut und einander zugewandt an dem Grundgestell (6) angeordnet sind.

10. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Grundgestell (6) als rahmenförmiger Ständer ausgebildet ist und seitlich einen Freiraum (13) begrenzt, in den sich zumindest teilweise die erste Schlitten- Anordnung (14) und/oder die zweite Schlitten- Anordnung (15) erstrecken.

1 1. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeugmagazin (54, 55) zur Aufnahme unterschiedlicher Werkzeuge (82, 83, 85, 87, 90) an dem Grundgestell (6) angeordnet ist.

12. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (33), die derart ausgebildet ist, dass mittels einer in der ersten Arbeitsspindel (39) aufgenommenen Kamera (80) die Position und/oder die Abmessungen des in der Rotorblatt- Aufnahme (57) befindlichen Rotorblatts (2) vermessbar ist.

13. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 4 bis 12, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (33), die derart ausgebildet ist, dass mittels der Bearbeitungseinheiten (34, 35) Befestigungsbolzen (88, 89) an das Rotorblatt (2) montierbar sind.

14. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Grundgestell (6) und der Rotorblatt- Aufnahme (57) eine Transporteinrichtung (58) zum Antransportieren von Werkzeugen (82, 83, 85, 87, 90) und/oder zu montierenden Befestigungsbolzen (88, 89) angeordnet ist.

15. Bearbeitungsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundgestell (6) mittels eines Grundgestell- Antriebsmotors (8) in einer horizontalen x-Richtung verfahrbar ist.