CN102216059A - 监督和控制用于风力发电设备的部件的制造的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种监督和控制将用于制造部件的多个包含纤维的材料层(2)正确地设置在用于所述部件的模具(1)中和/或相对于彼此正确地设置在所述模具中的方法，包括测定每个纤维材料层(2)上的每个标记(7)在模具中的位置和/或不同纤维材料层上的标记相对于彼此的位置，将每个纤维材料层(2)上的每个标记(7)在模具(1)中的测定位置和/或所述不同纤维材料层上的标记相对于彼此的位置与用于待制造的部件的所述标记的预定参考位置相比较，以及对其上的标记(7)的测定位置与所述标记的预定参考位置彼此不对应的那个或那些纤维材料层(2)的位置进行校正。一种系统，其包括用于执行所述方法的装置。
Description
背景技术
本发明涉及一种在制造用于风力发电设备的纤维加固部件的过程中监督和控制将用于制造所述部件的多个包含纤维的材料层正确地设置在所述部件的模具中和/或相对于彼此正确地设置在所述模具中的方法。本发明还涉及一种用于执行所述方法的系统。
在制造用于风力发电设备的纤维加固部件(诸如叶片)的情况下，典型地采用这样的制造工艺，即，在每个部件的敞口模具中将该部件模塑成两个半部，其中首先将涂层(例如凝胶涂层)涂敷到敞口模具的内表面上。
典型地用手将多个纤维材料层相继布置在模具中，在此之后，最后涂敷树脂，以使各个纤维材料层彼此粘附(attach)。可通过RTM(树脂传递模塑)、VARTM(真空辅助树脂传递模塑)或其它适当的方法人工地将树脂涂敷到各层上。可替代地，可将该树脂涂敷到层压层(预浸料坯，Prepeg)上。在这种情况下，凝胶涂层将硬化并形成产品的表面。
现今，将纤维材料层布置在模具中是一项耗时且劳动强度大的工艺。根据待制造的部件的尺寸，可将走道布置在模具旁边和/或上方，从而允许工人沿着模具的边缘或外围和/或在模具上方行走，以根据需要来布置纤维材料层。
将包含不同类型的纤维材料的多个纤维材料辊布置在走道上，从而使工人可挑选包含所需材料的适当的辊并将这些材料布置在模壳(form)上。
在搁置(layup)纤维材料的过程中，由于纤维材料沉重且不易操作，因此需要几个工人的共同努力。一些工人协助将材料展开(rollout)，而沿着模具的边缘排列的其他工人确保正确地搁置各层。
根据待制造的部件的用途和结构，可将多个纤维材料层布置在模具中，并且典型地将各层以处于彼此的顶部上或者彼此紧邻或者可能地边缘重叠的方式来布置。
这些部件典型地由多达五十个以上的纤维材料层构成，并且这些部件典型地从设置在模具的中心处的主层压件(laminate)建立起来。纤维材料层之间还可设置有例如轻质木材(balsa wood)层，以在所述纤维材料层之间提供适当的距离。
在将由纤维材料辊提供的纤维材料层设置在模具中之后，将材料从该辊上切下。制造在其整个长度上具有曲度的部件(诸如用于风力发电设备的翼状件(wing)或叶片)可能需要沿着模具边缘进行很长的切割。
制造此种部件的模具可能非常大，且因而这些模具价格昂贵。将材料布置在模具中所需的时间应保持在最低点，从而将待制造的部件所需的形成时间(部件占据模具的时间)保持在最低点，因此提高模具的总生产率。
优选地基本均匀且齐平地布置纤维材料，这就是必须消除任何逐渐形成的凹痕和卷曲等的原因。此外，因为典型地将一层涂敷在上一层的顶部上，所以下层以及布置在该下层下方的可能的额外的层倾向于在模具内移动或滑动，致使搁置的整个纤维材料从模具中的预期位置移开。而且，因为根据待制造的部件的某些预定规范，通常将不同类型的纤维材料层相对于下层横向地放置，所以对于所述部件的稳定性而言，重要的是在不产生凹痕等的情况下将所有层正确地放置在模具中以及相对于彼此正确地放置。
发明内容
因此，本发明目的在于提供一种通过具有对如何设置材料层且如果设置得不恰当则进行校正的工艺的更好且更可靠的控制来促进和加快用于风力发电设备的部件(诸如叶片)的制造的方法及系统。
这根据本发明通过以下步骤来实现：在为每个纤维材料层设置至少一个标记并同时将这些纤维材料层以处于彼此的顶部上或者彼此紧邻或者边缘重叠的方式设置在模具中之后，测定(determine)每个纤维材料层上的每个标记在模具中的位置和/或不同纤维材料层上的标记相对于彼此的位置，将每个纤维材料层上的每个标记在模具中的测定位置和/或所述不同纤维材料层上的标记相对于彼此的位置与用于待制造的部件的所述标记的预定参考位置相比较，以及对其上的标记的测定位置与所述标记的预定参考位置彼此不对应的那个或那些纤维材料层的位置进行校正。
根据本发明的系统包括，当为每个纤维材料层设置至少一个标记时并且当将这些纤维材料层以处于彼此的顶部上或者彼此紧邻或者边缘重叠的方式设置在模具中时，用于测定每个纤维材料层上的每个标记在模具中的位置和/或不同纤维材料层上的标记相对于彼此的位置的装置；用于将每个纤维材料层上的每个标记在模具中的测定位置和/或所述不同纤维材料层上的标记相对于彼此的位置与用于待制造的部件的所述标记的预定参考位置相比较的装置；以及用于对其上的标记的测定位置与所述标记的预定参考位置彼此不对应的那个或那些纤维材料层的位置进行校正的装置。
对于研究了附图和以下对优选实施例的详细描述的本领域技术人员而言，本发明的其它目的和优点将是显而易见的。
附图说明
图1是用于模制用于风力发电设备的部件的敞口模具的一部分的示意性剖面图，所述模具设置有根据本发明的系统。
具体实施方式
因而，图1是敞口模具1的剖面图，所示敞口模具容纳有用于制造用于风力发电设备的纤维加固部件(例如用于所述风力发电设备的叶片)的多个包含纤维的材料层2。所示层2的宽度或幅宽(breadth)基本对应于模具1的弯曲内表面的幅宽的1/4，并且这些材料层彼此紧邻地设置。然而，层2同样可以处于彼此的顶部上或边缘重叠的方式来设置。
模具1典型地是一个细长的模具，其长度基本对应于待由(特别是)层2制成的部件的长度。
层2可构成计划用于模具1中的特定应用位置的预切割部分，并且这些部分可卷绕在辊(roll)3上。此外，纤维材料可仅构成卷绕在辊3上的无尽长度的材料，当上述纤维材料布置在模具1中或模具上时，从该辊上切下纤维材料。
所示辊3安装在用于将纤维材料层2设置在模具1中的可移动装置5的框架4上，所述可移动装置因此还包含多个可调节的压辊6。所述可移动设备5的结构和功能没有构成本发明的一部分，因而本文将不做进一步描述。
如上所述并进一步参考该图，本发明涉及一种监督和控制将用于制造风力发电设备的所述部件的所述多个纤维材料层2正确地设置在用于所述部件的模具1中和/或相对于彼此正确地设置在所述模具中的方法及系统。这与所述部件的制造(即，当一个所述纤维材料层2在另一所述纤维材料层之后设置在模具1中时)同时完成。这意味着，在将每个新的层2设置在模具1中的过程中和/或在将所述新的层设置在模具中之后，连续地对新的层进行监督和控制。
根据本发明的方法及系统中所使用的纤维材料层2都设置有至少一个适当类型的标记7。标记7可在制造纤维材料层2时由制造商设置，或者就在将纤维材料层设置在模具2中之前设置。标记7还可设置在由此切下层2的纤维材料辊上。例如可邻近每个纤维材料层2的一个纵向边缘或者如所示的邻近每个纤维材料层的两个纵向边缘而设置的标记7，可例如通过印刷或喷涂(spray)设置在其上，且因此可设计成例如一条以上的最后还具有不同颜色的虚线或实线。可替代地，标记7可由例如编织到所述层2的纤维材料中的织线形成。可设置其它类型的标记7及其在纤维材料层2上的其它位置。但是，所有类型的标记7的共同点在于，它们必须可通过适当的装置来检测，从而可测定它们在模具1中的位置和/或它们相对于彼此的位置。
在制造待制造的部件的过程中，如上所述地，以一个接一个地处于彼此的顶部上、如所示地彼此紧邻或者边缘重叠的方式来设置这些设置有适当类型的标记7的纤维材料层2。因此将随之而定位标记7。
在根据本发明的方法及系统中，在将所述层设置在模具1中的过程中或此后测定每个纤维材料层2上的每个标记7的位置。因此，测定每个标记7的位置的过程可对所有纤维材料层2重复一次或多次，从而可在将每个层2设置在模具1中的过程中和/或之后连续地对每个层的位置进行监督。在后一种情况中，最后同时将下一个纤维材料层2设置在模具1中。测定标记7在模具1中的位置。可替代地，或者作为对上述测定的补充，测定不同纤维材料层2上的标记7的相对位置。例如，如所示地，依靠照相机8或依靠激光器来测定标记7的位置。用照相机8为设置在模具1中的每个新的纤维材料层2拍摄一张以上的照片。用照相机8拍摄的照片可用作例如后续的向用户证明待制造的(实际上已制得的)部件恰当地处于模具1中的文件。
然后，将每个纤维材料层2上的每个标记7在模具1中的测定位置和/或不同纤维材料层上的标记相对于彼此的位置与用于待制造的部件的所述标记的预定参考位置相比较。依靠例如计算机9来执行这种比较，上述计算机中存储有所述预定参考位置。计算机9与照相机8或激光器以适当的方式(例如通过信号线10)相协作，从而使该计算机连续地接收关于设置在模具1中的纤维材料层2上的标记7的测定实际位置和/或所述不同纤维材料层上的所述标记相对于彼此的位置的信息。
最后，在将纤维材料层2上的标记7的测定位置与所述预定参考位置的所述比较之后，对其上的标记的测定位置与所述标记的预定参考位置彼此不对应的那个或那些纤维材料层的位置进行校正。可以任何适当的方式用为此而采用的任何适当的装置来执行这种校正。适当的装置可例如在用于最初将纤维材料层2设置在模具1中的所述装置5中找到，甚至可由所述装置或设备构成，上述装置于是通过例如信号线11与计算机9相协作。与根据本发明的方法的前述步骤一样，可在不中断待制造的部件的制造的情况下或者可替代地在首先中断所述制造之后连续地进行校正。
上述方法可手动地或自动地执行。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，在后续的权利要求的范围内，可对根据本发明的方法及系统进行修改或改变。因而，上述所有用于测定纤维材料层2上标记7的位置、用于将标记的所述测定位置与用于所述标记的预定参考位置相比较、以及对不恰当地设置的那些纤维材料层执行校正的装置、构件或组件都可用其他的这种装置、构件或组件来替换。此外，例如，如果不执行上述所有步骤，则可在不中断待制造的部件的制造的情况下执行至少一个以上的步骤，或者在同时设置多个纤维材料层时，可执行一个以上的所述步骤，或者可自动地执行一个以上的步骤并手动地执行其他步骤。
Claims (20)
1.一种在制造用于风力发电设备的纤维加固部件的过程中监督和控制将用于制造所述部件的多个包含纤维的材料层正确地设置在用于所述部件的模具中和/或相对于彼此正确地设置在所述模具中的方法，
其特征在于，在为每个纤维材料层(2)设置至少一个标记(7)并同时将所述多个纤维材料层以处于彼此的顶部上或者彼此紧邻或者边缘重叠的方式设置在所述模具(1)中之后，
测定每个纤维材料层(2)上的每个标记(7)在所述模具(1)中的位置和/或不同纤维材料层上的所述标记相对于彼此的位置，
将每个纤维材料层(2)上的每个标记(7)在所述模具(1)中的测定位置和/或所述不同纤维材料层上的所述标记相对于彼此的位置与用于待制造的部件的所述标记的预定参考位置相比较，以及
对其上的所述标记(7)的测定位置与所述标记的预定参考位置彼此不对应的那个或那些纤维材料层(2)的位置进行校正。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在不中断待制造的部件的制造的情况下执行所述方法。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在中断待制造的部件的制造之后执行所述方法。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在设置每个纤维材料层的过程中和/或之后连续地执行所述方法。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在设置每个纤维材料层之后执行所述方法。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，自动地执行所述方法。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，以邻近每个纤维材料层的一个或两个纵向边缘的方式将所述标记(7)设置在所述多个纤维材料层(2)上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，将所述标记(7)印刷或喷涂在所述多个纤维材料层(2)上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，将所述多个纤维材料层(2)上的所述标记(7)设计成一条以上的虚线或实线。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将所述多个纤维材料层(2)上的所述标记(7)设计成一条以上的具有不同颜色的虚线或实线。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，由编织到所述多个纤维材料层的材料中的织线来形成所述多个纤维材料层(2)上的所述标记(7)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，依靠照相机(8)来测定所述多个纤维材料层(2)上的所述标记(7)的位置。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，依靠激光器来测定所述多个纤维材料层(2)上的所述标记(7)的位置。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，依靠计算机(9)来将所述多个纤维材料层(2)上的所述标记(7)的测定位置与所述标记的预定参考位置相比较。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，依靠最初将所述多个纤维材料层设置在所述模具(1)中的设备(5)来对所述纤维材料层或多个纤维材料层(2)的位置进行校正。
16.一种在制造用于风力发电设备的纤维加固部件的过程中监督和控制将用于制造所述部件的多个包含纤维的材料层正确地设置在用于所述部件的模具中和/或相对于彼此正确地设置在所述模具中的系统，
其特征在于，当为每个纤维材料层(2)设置至少一个标记(7)时并且当将所述多个纤维材料层以处于彼此的顶部上或者彼此紧邻或者边缘重叠的方式设置在所述模具(1)中时，所述系统包括：
用于测定每个纤维材料层(2)上的每个标记(7)在所述模具(1)中的位置和/或不同纤维材料层上的所述标记相对于彼此的位置的装置(8)，
用于将每个纤维材料层(2)上的每个标记(7)在所述模具(1)中的测定位置和/或所述不同纤维材料层上的所述标记相对于彼此的位置与用于待制造的部件的所述标记的预定参考位置相比较的装置(9)，以及
用于对其上的所述标记(7)的测定位置与所述标记的预定参考位置彼此不对应的那个或那些纤维材料层(2)的位置进行校正的装置(5)。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述用于测定所述多个纤维材料层(2)上的所述标记(7)的位置的装置是照相机(8)。
18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述用于测定所述多个纤维材料层(2)上的所述标记(7)的位置的装置是激光器。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的系统，其特征在于，所述用于将所述多个纤维材料层(2)上的所述标记(7)的测定位置与用于待制造的部件的所述标记的预定参考位置相比较的装置是计算机(9)。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的系统，其特征在于，所述用于对其上的所述标记(7)的测定位置与所述标记的预定参考位置彼此不对应的那个或那些纤维材料层(2)的位置进行校正的装置是最初将所述多个纤维材料层设置在所述模具(1)中所依靠的设备(5)。
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