DE102011102736A1

DE102011102736A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Planbearbeiten eines Flansches eines zusammengesetzten Rotorblattes für insbesondere eine Windenergieanlage

Info

Publication number: DE102011102736A1
Application number: DE102011102736A
Authority: DE
Inventors: Josef Scholz; Christian Pundt
Original assignee: ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-11-22
Also published as: WO2012159718A2; WO2012159718A3

Abstract

Rotorblätter (11) für beispielsweise Windenergieanlagen werden aus zwei oder aus mehreren Rotorblattteilen (18) entlang der Rotorblattlängsrichtung zusammengesetzt. Dabei gestaltet es sich als schwierig, die einzelnen Rotorblattteile (18) so exakt bündig zu verbinden, dass die zur Bildung eines Flansches (20) des Rotorblattes (11) dienenden Flanschteile (21) der Rotorblattteile (18) in einer gemeinsamen Ebene liegen. Bei der Erfindung geht es darum, nach dem Zusammensetzen der Rotorblattteile (18) zu einem Rotorblatt (11) für insbesondere eine Windenergieanlage sukzessive verschiedene Bereiche des aus den Flanschteilen (21) zusammengesetzten Flansches (20) zu bearbeiten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Planbearbeiten eines Flansches eines zusammengesetzten Rotorblattes für insbesondere eine Windenergieanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum Planbearbeiten eines aus mehreren Flanschteilen zusammengesetzten Flansches eines längsgeteilten Rotorblattes für insbesondere eine Windenergieanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Rotorblätter für beispielsweise Windenergieanlagen werden aus zwei oder aus mehreren Rotorblattteilen zusammengesetzt. Die einzelnen Rotorblattteile stellen längliche Elemente dar, die entlang der Rotorblattlängsrichtung zusammengesetzt und verbunden werden, sodass ihre Längsseiten, die Rotorblattwurzeln und die Rotorblattspitzen bündig übereinander liegen. Das so entlang seiner Längsachse zusammengesetzte Rotorblatt kann bis zu 60 m aufweisen. Bei derartigen Längen gestaltet es sich als durchaus schwierig, die einzelnen Rotorblattteile exakt bündig zu verbinden.
Besonders große Kräfte und damit besonders große Belastung wirken an den Rotorblattwurzeln. Trotz größter Sorgfalt ist es beim Zusammenfügen der einzelnen Rotorblattteile aufgrund der großen Längen und der damit verbundenen Biegesteifigkeit beinahe ausgeschlossen, dass die einzelnen Flanschteile der einzelnen Rotorblattteile an den Rotorblattwurzeln mit denen die einzelnen Rotorblätter an die Nabe der Windenergieanlage befestigt wird, plan in einer Ebene liegen. Da gerade bei diesem Verbindungsteil zwischen den Rotorblättern und der Nabe enorme Kräfte wirken, ist eine Stimmigkeit zwischen den einzelnen Flanschteilen von größter Wichtigkeit. Jedes Rotorblattteil weist eine Rotorblattwurzel auf. Die Rotorblattwurzel besteht im Wesentlichen aus einem Flansch, der sich aus der Gesamtheit aller Flanschteile der einzelnen Rotorblattteile zusammensetzt.
Da die Rotorblattwurzeln und somit auch die Flansche Durchmesser von mehreren Metern aufweisen können und Rotorblätter insbesondere für Windenergieanlagen immer mehr zu einem industriellen Massengut werden, ist eine manuelle Planbearbeitung der einzelnen Flanschteile untereinander nicht mehr wirtschaftlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum präzisen mechanischen Planbearbeiten von Flanschteilen für Rotorblätter insbesondere für Rotorblätter für Windenergieanlagen zu schaffen.
Ein Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 1 auf. Bei diesem Verfahren ist es vorgesehen, nach dem Zusammensetzen und Verbinden der Rotorblattteile mit den Flanschteilen sukzessive verschiedene Bereiche des aus den Flanschteilen zusammengesetzten Flansches zu bearbeiten. Bei diesem Verfahren wird angenommen, dass die Flanschteile der einzelnen Rotorblattteile in sich plan sind, aber durch das sukzessive Bearbeiten wird sichergestellt, dass nacheinander verschiedene Bereiche der Flanschteile bearbeitet werden. Dabei werden nur die Bereiche bearbeitet, die auch bearbeitet werden müssen. Somit wird der Zeitaufwand für die Bearbeitung der Flanschteile minimiert.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht es vor, einen Bereich des Flansches als Referenzebene für die Planbearbeitung eines anderen Bereiches zu verwenden. Dadurch wird sichergestellt, dass durch das sukzessive Bearbeiten der einzelnen Bereiche, die einzelnen Flanschteile untereinander planparallel werden. Die Auswahl der Referenzebene kann zufällig erfolgen, oder durch vorheriges Vermessen der einzelnen Flanschteile die den Flansch bilden.
Vorzugsweise wird eine Planbearbeitungseinrichtung temporär auf einem Bereich des Flansches befestigt, insbesondere wird die Planbearbeitungseinrichtung auf einem der Flanschteile befestigt. Der Bereich des Flansches bzw. des Flanschteils auf dem die Planbearbeitungseinrichtung temporär befestigt wird, dient als Referenzebene. Von dieser Referenzebene ausgehend wird ein anderer Bereich des Flansches, vorzugsweise ein anderer Flanschteil, bearbeitet. Wenn die Bearbeitung eines Bereiches abgeschlossen ist, wird die Planbearbeitungseinrichtung wieder vom anderen Bereich entfernt und auf einen nächsten Bereich umgesetzt. Dieser nächste Bereich dient dann als Referenzebene für die Bearbeitung eines weiteren Bereichs. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Planbearbeitungseinrichtung nur einen Großteil des Flanschteils, also nicht das ganze Flanschteil, überdeckt. Dabei wird jeweils nur ein Teilbereich des Flanschteils von der Planbearbeitungseinrichtung überdeckt, damit entsprechende frei gelassene Teilbereiche des Flanschteils als Referenzebene dienen insbesondere vermessen werden kann.
Es ist des Weiteren bevorzugt vorgesehen, dass mindestens ein solches Flanschteil, an den die Planbearbeitungseinrichtung momentan nicht befestigt ist, bearbeitet wird. Somit dient immer ein Flanschteil zur Befestigung der Planbearbeitungseinrichtung, während ein anderes Flanschteil von der Planbearbeitungseinrichtung plan bearbeitet wird. Durch das Umsetzen der Planbearbeitungseinrichtung von Flanschteil zu Flanschteil erfolgt so die sukzessive Planbearbeitung des gesamten Flansches. Die Planbearbeitungseinrichtung kann präzise und unbewegbar an einem Flanschteil befestigt werden. Weil die Flanschteile an sich plan sind, entsteht bei Bearbeiten des mindestens einen anderen Flanschteils eine plane Fläche, die parallel zur planen Fläche desjenigen Flanschteils ist, an dem momentan die Planbearbeitungseinrichtung fixiert ist. Im Idealfall kann die Fläche des bearbeiteten Flanschteils nach der Bearbeitung schon in der Ebene des die Planbearbeitungseinrichtung tragenden Flanschteils liegen, womit die Planbearbeitung des Flansches schon mit der Planbearbeitung nur eines Flanschteils abgeschlossen wäre. Durch das Nutzen der Flanschteile als Befestigungsmittel, sind keine weiteren Aufbauten oder Gestelle notwendig, um die Planbearbeitungseinrichtung zu halten oder zu führen.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass ein solches Flanschteil als Referenzebene für die Planbearbeitung verwendet wird, an dem die Planbearbeitungseinrichtung befestigt wird, weil die Flanschteile an sich schon plan sind, wird die plane Fläche des die Planbearbeitungseinrichtung tragenden Flanschteils auf das oder jedes andere, nämlich planzubearbeitende, Flanschteil übertragen.
Nach einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird von einer Messeinrichtung ein solcher Teilbereich des Flansches vermessen, der von der Planbearbeitungseinrichtung momentan frei gelassen wird. Wenn die Planbearbeitungseinrichtung nicht das gesamte Flanschteil abdeckt, bleiben Teilbereiche dieses als Referenzebene dienenden Flanschteils frei. Diese Teilbereiche können von einer Messeinrichtung angesteuert werden, um die Referenzebene zu vermessen und nach Möglichkeit die Fläche des planzubearbeitenden Flanschteils auf das Niveau und in die Ebene der Referenzfläche des anderen Flanschteils zu bringen.
Es ist nach einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen, dass die Messeinrichtung die Abweichungen einer durch das zu vermessende Flanschteil definierten Ebene bezüglich der Referenzebene ermittelt. Nachdem die Messeinrichtung die Referenzebene bestimmt und vermessen hat, wird die zu bearbeitende Ebene des Flansches ebenfalls vermessen. Durch den Vergleich der beiden Ebenen wird die Abweichung der zu bearbeitenden Ebene von der Referenzebene bestimmt. Aus der Ermittlung dieser Abweichung wird bestimmt, in welchem Maße das zu bearbeitende Flanschteil bearbeitet werden muss.
Zumindest sind nach der Planbearbeitung eines Flanschteils die Ebene des bearbeiteten Flanschteils und die Referenzebene parallel; vorzugsweise spannen sie eine gemeinsame Ebene auf. Das Bearbeiten durch die Planbearbeitungsmaschine eines Flanschteils erfolgt solange, bis die zu bearbeitende Ebene parallel zur Referenzebene ist. Bei mehreren Flanschteilen wird die Planbearbeitungseinrichtung umgesetzt und der Vorgang an einem anderen Flanschteil wiederholt. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die Ebenen aller Flanschteile zueinander parallel sind und alle eine gemeinsame Ebene aufspannen.
Es ist bevorzugt auch vorgesehen, die Planbearbeitungseinrichtung nacheinander an anderen Flanschteilen zu befestigen zum aufeinanderfolgenden Bearbeiten alter Flanschteile, bis die Ebenen aller Flanschteile auf einer gemeinsamen Ebene des Flansches liegen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Planbearbeitungseinrichtung an denjenigen Befestigungsmitteln, die auch zum Verbinden des Rotorblattes mit einer Nabe dienen, momentan befestigt. Dadurch wird erreicht, dass die durch die Planbearbeitungseinrichtung planbearbeitete Flanschebene auch plan zu der Nabe, an dem das Rotorblatt befestigt wird, ist. Durch diese Befestigung an den gleichen Befestigungsmitteln, die der Verbindung des Rotorblattes mit der Nabe dienen, wird ein hohes Maß an Genauigkeit erreicht.
Eine andere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht es vor, dass von aus dem Rotorblatt herausragenden freien Enden von im Rotorblatt verankerten Gewindehülsen der Flansch und die Flanschteile gebildet werden und die freien Enden der Gewindehülsen von der Planbearbeitungseinrichtung bearbeitet werden. Die Stirnseiten der Rotorblattwurzeln weisen die flanschbildenden Gewindehülsen auf. Die Gewindehülsen sind auf einem konzentrisch zur Mitte des Flansches verlaufenden Teilkreis angeordnet. Die Innengewinde der Gewindehülsen dienen der Befestigung des Rotorblattes an der Nabe. An mindestens einigen Gewindehülsen eines Flanschteils wird die Planbearbeitungseinrichtung befestigt, während die freien Enden der Gewindehülsen eines anderen Flanschteils von der Planbearbeitungseinrichtung bearbeitet werden und zwar so, dass sie untereinander und in Bezug zur Referenzebene parallel vorzugsweise in einer Ebene zu der Referenzebene liegen.
Die Erfindung sieht es bevorzugt vor, die Enden der Hülsen sukzessive von der Planbearbeitungseinrichtung spanend zu bearbeiten, insbesondere durch Schleifen oder Fräsen, bis alle freien Enden der Hülsen in einer Ebene liegen. Durch dieses sukzessive spanabhebende Bearbeiten der freien Enden der Gewindehülsen aller Flanschteile werden die Enden aller Gewindehülsen in eine gemeinsame Ebene des Flansches gebracht.
Eine Vorrichtung zur Lösung der Eingangs genannten Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 14 auf. Die Vorrichtung verfügt über ein Außenteil, an dem ein Innenteil um die Mitte des Flansches drehbar gelagert ist und mindestens ein vom Innenteil getragenes Planbearbeitungswerkzeug.
Bevorzugt ist das Planbearbeitungswerkzeug so mit dem Innenteil der Planbearbeitungseinrichtung verbunden, dass es jeden Teilbereich des Flansches, den die Planbearbeitungseinrichtung nicht abdeckt, durch Verdrehen des Innenteils gegenüber dem Außenteil erreichen kann.
Das Außenteil der Planbearbeitungseinrichtung ist mit mehreren Befestigungsmitteln auf einem Flanschteil befestigbar.
Bei einer besonders vorteilhaften Vorrichtung ist durch einen Antrieb das Innenteil der Planbearbeitungseinrichtung relativ zu dem Außenteil der Planbearbeitungseinrichtung verdrehbar. Dabei kann der Antrieb sowohl an dem Innenteil als auch an dem Außenteil befestigt sein. Die Achse des Antriebes verläuft dabei parallel zur Längsachse des Rotorblattes bzw. parallel zur Mittelachse des Innen- bzw. Außenteils der Planbearbeitungseinrichtung.
Beim Planbearbeitungswerkzeug kann es sich um ein Schleifwerkzeug oder aber auch um einen Fräser handeln. Es ist aber auch denkbar, dass ein anderes Werkzeug zum Abspanen der Enden der Gewindehülsen eingesetzt wird. Die Drehachse der Schleifscheibe des Planbearbeitungswerkzeugs kann dabei parallel aber auch senkrecht zur Längsachse der Gewindehülse ausgerichtet sein.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht es vor, dass das Planbearbeitungswerkzeug parallel zu dem Flanschteil, auf dem das Außenteil befestigt ist, bewegbar und senkrecht dazu zustellbar ist. Dadurch kann erreicht werden, dass das Planbearbeitungswerkzeug jede Gewindehülse des Flansches ansteuern kann und entsprechend das Ende der Gewindehülse bearbeiten kann. Das Bearbeiten der Enden der Gewindehülsen erfolgt durch Zustellen des Planbearbeitungswerkzeuges entsprechend der Abweichung der durch das Flanschteil beschriebenen Ebene von der Referenzebene.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung weist das Außenteil Bohrungen zur Befestigung am Flansch auf, die mit den Innengewinden der Gewindehülsen korrespondieren. Dadurch brauchen die Flanschteile keine zusätzlichen Befestigungsmittel für das Außenteil der Vorrichtung aufzuweisen. Bevorzugt verfügt das Außenteil über auf unterschiedlich großen Teilkreisdurchmessern liegende Bohrungen. Dadurch ist die Vorrichtung, nämlich Planbearbeitungseinrichtung, nicht auf eine Flanschgröße festgelegt, sondern kann auch verschieden große Flanschteile bearbeiten.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist das Außenteil so bemessen, dass es auf einem Flanschteil befestigbar ist, aber mindestens ein anderes Flanschteil freilässt und dass das Innenteil so ausgebildet ist, dass es über alle zu bearbeitenden Gewindehülsen mindestens eines Flanschteils hinwegführbar ist. Vorzugsweise ist es des Weiteren vorgesehen, dass die Planbearbeitungseinrichtung einen Teilbereich des Flanschteils auf dem sie befestigt wird abdeckt, der kleiner ist als der Flanschteil selbst.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Rotors einer Windenergieanlage,
2 einen Längsschnitt durch eine Wandung eines Rotorblattes im Bereich einer Gewindehülse,
3 eine Draufsicht auf eine Planbearbeitungseinrichtung befestigt an einem Flanschteil des Rotorblattes,
4 einen Schnitt durch die Planbearbeitungseinrichtung und den Flansch des Rotorblattes, und
5 eine Draufsicht auf die Planbearbeitungseinrichtung befestigt an einem Flanschteil eines anderen Rotorblattes.
Die hier gezeigte Vorrichtung und die damit durchführbaren Verfahren dienen zum mechanisierten Planbearbeiten eines Flansches 20 eines Rotorblattes 11 für Windenergieanlagen. Bei der gezeigten Vorrichtung handelt es sich demnach um eine Planbearbeitungseinrichtung 29.
Der in 1 gezeigte Rotor 10 einer Windenergieanlage weist drei Rotorblätter 11 auf. Die einzelnen Rotorblätter 11 sind in einem regelmäßigen Abstand mit einer Nabe 12 des Rotors 10 verschraubt. Jedes Rotorblatt 11 weist eine Luvseite und eine Leeseite auf, die an den Enden der Rotorblätter zu einer Spitze 15 zusammenlaufen. Der Teil des Rotorblattes 11, der mit der Nabe 12 verbunden wird, bildet eine Rotorblattwurzel 16. Jedes Rotorblatt 11 weist eine Längsachse 17 auf, die sich von der Rotorblattwurzel 16 bis zu der Spitze 15 des Rotorblattes 11 erstreckt.
Die einzelnen Rotorblätter 11 werden aus einzelnen Rotorblattteilen 18, deren Längsachsen mit der Längsachse 17 des fertigen Rotorblattes 11 zusammenfällt, zusammengesetzt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel werden die einzelnen Rotorblätter 11 durch zwei Rotorblattteile 18, die später die Luv- bzw. Leeseite des Rotorblattes 11 bilden, zusammengesetzt. Dabei werden die Rotorblattteile 18 so übereinandergelegt, dass die Ränder 19 möglichst bündig übereinander liegen und anschließend dauerhaft miteinander verbunden.
Der Rotorblattwurzel 16 ist ein Flansch 20 zugeordnet, womit das Rotorblatt 11 mit der Nabe 12 verschraubt wird. Infolge der Bildung des Rotorblattes 11 aus im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Rotorblattteilen 18 wird auch der Flansch 20 aus zwei Flanschteilen 21 gebildet. Jedes einzelne Rotorblattteil 18 weist demzufolge an seiner Rotorblattwurzel 16 ein Flanschteil 21 auf. Beim Verbinden der einzelnen Rotorblattteile 18 zum Rotorblatt 11 entsteht aus den halbringförmigen, einzelnen Flanschteilen 21 der Flansch 20. Die Flanschteile 21 sind bereits für sich planbearbeitet. Durch unvermeidliche Ungenauigkeiten und Toleranzen beim Zusammensetzen und Verbinden der Rotorblattteile 18 gelangen die sich an denselben fest angeordneten Flanschteile 21 in aller Regel nicht in eine Ebene, so dass ein unebener Flansch entsteht.
Der Flansch 20 wird im Wesentlichen gebildet durch die ringförmige Wandung 22 der Rotorblattwurzel 16 und die aus der Rotorblattwurzel 16 etwas herausragenden Stirnflächen einer Vielzahl von Befestigungsmitteln 23, die in die ringförmige Wandung 22 größtenteils eingebettet sind. Die Befestigungsmittel 23 sind gleichmäßig verteilt auf einem Teilkreis angeordnet. Der Teilkreis verläuft konzentrisch zur Mitte des Flansches 20. Die Befestigungsmittel 23 dienen zur Verschraubung des Flansches 20 am Rotorblatt 11 mit der Nabe 12.
Die 2 zeigen einen Querschnitt durch eine Wandung 22 und ein Befestigungsmittel 23. Jedes Befestigungsmittel 23 weist eine Gewindehülse 24 mit einem Innengewinde auf. An ein im inneren der Wandung 22 liegendes Ende der Gewindehülse 24 schließt sich ein Verankerungsmittel 26 an. Ein freies Hülsenende 27 jeder Gewindehülse 24 ragt aus der Wandung 22 mit einem Überstand 28 heraus. Dabei wird von allen in einer Ebene liegenden Hülsenenden 27 der Gewindehülsen 24 das jeweilige Flanschteil 21 gebildet. Folglich bilden die Hülsenenden 27 der Gewindehülsen 24 den Flansch 20.
Aufgrund der unvermeidlichen Abweichungen beim Zusammensetzen und Verbinden der Rotorblattteile 18 zum Rotorblatt 11 liegen zwar die Hülsenenden 27 aller Gewindehülsen 24 jedes Flanschteils 21 in einer Ebene; die den Flansch 20 bildenden Flanschteile 21 untereinander liegen aber in unterschiedlichen und vor allem antiparallelen Ebenen. In der Regel weisen die Teilebenen der Flanschteile 21 eine Verkippung gegeneinander auf, und zwar in unterschiedlichen Richtungen. Vor allem weichen die Lagen und Richtungen der Teilebenen der einzelnen Flansche 21 von einem Rotorblatt 11 zum anderen voneinander ab.
Zum beseitigen der Verkippung der durch die Hülsenenden 27 der verschiedenen Flanschteile 21 gebildeten Teilebenen wird eine Planbearbeitungseinrichtung 29 wie in 3 bis 5 dargestellt) auf einem Flanschteil 21, das nicht oder erst später bearbeitet wird, befestigt. Die Planbearbeitungseinrichtung 29 weist im Wesentlichen ein Außenteil 30, ein Innenteil 31, ein Planbearbeitungsgerät 33, einen Drehantrieb 35 sowie eine in den Figuren nicht gezeigte Messeinrichtung auf.
Das Außenteil der Planbearbeitungseinrichtung 29 weist eine ringartige Gestalt auf. Ein Ringteil 36 des Außenteils 30 weist einen breiteren Rand auf als der übrige Bereich des Außenteils 30, nämlich ein kleineres Ringteil 38 des Außenteils 30. Der breitere Ringteil 36 des Außenteils überdeckt etwas weniger als die Hälfte des gesamten Flansches 20, das heißt, er nimmt einen Winkelbereich ein, der kleiner als 180° ist. Dadurch überdeckt der breitere Ringteil 36 des Außenteils 30 nur einen Großteil eines Flanschteils 21, aber nicht den gesamten Flanschteil 21. Am anderen Flanschteil 21 angrenzende Endbereiche des vom breiten Ringteil 36 teilweise überdeckten Flanschteils 21 werden so freigelassen. Der breitere Ringteil 36 des Außenteils 30 weist zwei Teilkreise 37, 48 mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Auf den Teilkreisen 37 und 48 sind gleichmäßig verteilte Durchgangsbohrungen 49 angeordnet, und zwar so, dass die Durchgangsbohrungen 49 eines Teilkreises 37 bzw. 48 mit dem Innengewinde in den Gewindehülsen 24 des Flansches 20 korrespondieren. Dadurch ist das Außenteil 30 der Planbearbeitungseinrichtung 29 mit den Gewindehülsen 24 des Flansches 20 verschraubbar. Der Durchmesser des breiteren Ringteils 36 des Außenteils 30 ist so dimensioniert, dass vom Ringteil 36 ein Großteil der Gewindehülsen 24 desjenigen Flanschteils 21 abgedeckt werden, womit das Außenteil 30 der Planbearbeitungseinrichtung 29 momentan verbunden ist.
An der Unterseite 39 des Außenteils 30 ist eine vorzugsweise ringförmig umlaufende, rohrartige Verstärkung 32 so angebracht, dass sie das gesamte Außenteil 30, also sowohl das breite Ringteil 36 als auch das kleinere Ringteil 38, unterstützt und verstärkt. Der Radius der Verstärkung 33 ist so bemessen, dass sie in das Innere des Rotorblattes 11 hineinragt (4).
Das Außenteil 30 weist konzentrisch in seiner Mitte einen scheibenförmigen Ausschnitt 40 auf. In diesem Ausschnitt 40 befindet sich das ebenfalls ringförmig ausgebildete Innenteil 31. Das Innenteil 31 ist um eine vorzugsweise auf der Längsachse 17 des Rotorblattes 11 liegende Drehachse 41 drehbar am feststehenden Außenteil 30 gelagert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dazu ein wälzgelagerter Drehkranz 50 vorgesehen, womit einerseits das Innenteil 31 und andererseits das Außenteil 30 verschraubt sind.
Die 4 zeigt einen Antrieb 35, der an der Unterseite 39 des Außenteils 30 befestigt ist. Der vorzugsweise elektromotorische Antrieb 35 steht über ein Ritzel oder dergleichen mit einem Zahnkranz des Innenteils 31 in getrieblicher Verbindung. Vom Antrieb 35 lässt sich das Innenteil 31 relativ zum Außenteil 30 um die Drehachse 41 motorisch verdrehen.
Die 4 zeigt eine dreieckförmige Halterung 34, die auf der Oberseite 43 des Innenteils 31 befestigt ist. Ein radial nach außen weisendes Ende der Halterung 34 trägt das Planbearbeitungsgerät 33. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um ein Schleifgerät mit einer elektromotorisch antreibbaren Schleifscheibe 51. Das Planbearbeitungsgerät 33 kann aber auch als Fräseinrichtung ausgebildet sein. Das Planbearbeitungsgerät 33 ist derart an der Halterung 34 befestigt, dass mit der Schleifscheibe 51 die Stirnseiten der Gewindehülsen 24 mindestens eines Flanschteils 21 und gegebenenfalls auch kleinere Anfangsbereiche des zweiten Flanschteils 21, das das Planbearbeitungsgerät 33 trägt, spanend bearbeitbar sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist vom Planbearbeitungsgerät 33 die Schleifscheibe 51 um eine vertikale Achse drehend antreibbar, so dass die Stirnseite der Schleifscheibe 51 eine Planbearbeitung der Enden der Gewindehülsen 24 vornimmt. Das Planbearbeitungsgerät 33 ist mit einer Zustellungseinrichtung an der Halterung 34 befestigt, wodurch das Planbearbeitungsgerät 33 mit der Schleifscheibe 51 längs der vertikalen Drehachse auf- und abbewegbar ist. Alternativ kann die Zustelleinrichtung auch in das Planbearbeitungsgerät 33 integriert sein. Dann ist das Planbearbeitungsgerät 33 fest an der Halterung 34 angeordnet.
An der Halterung 34 oder alternativ auch am Planbearbeitungsgerät 33 ist eine nicht gezeigte Messeinrichtung befestigt. Die Messeinrichtung lässt sich wie die Schleifscheibe 51 am Innenteil 31 beliebig verfahren. Dadurch können von der Messeinrichtung Referenzpunkte, insbesondere Hülsenenden 27 der Gewindehülsen 24, angefahren und vermessen werden. Bei der Messeinrichtung kann es sich sowohl um eine optisch arbeitende Messeinrichtung, aber auch um einen oder mehrere mechanische Messfühler handeln, die die zu vermessenden Punkte, insbesondere Hülsenenden 27, abtasten. Die Messeinrichtung steht mit einem Mikroprozessor oder dergleichen so in Verbindung stehen, dass die aufgenommenen Messdaten direkt zur Steuerung der Planbearbeitungseinrichtung 29 und des Planbearbeitungsgeräts 33 verwendbar sind.
Die 4 und 5 erläutern, wie die Planbearbeitungseinrichtung 29 eingesetzt werden kann für Rotorblätter 11 mit unterschiedlich großen Flanschen 20 bzw. Flanschteilen 21. Aufgrund der auf einem kleineren Teilkreis 37 und einem größeren Teilkreis 48 liegenden Durchgangsbohrungen 49 im Außenteil 30 kann Letzteres mit Rotorblättern 11 verbunden werden, bei denen die Gewindehülsen 24 auf unterschiedlich großen Teilkreisen liegen, sofern diese mit den Teilkreisen 37 bzw. 48 für die Durchgangsbohrungen 49 im Außenteil 30 korrespondieren. Die 3 zeigt die Befestigung der Planbearbeitungseinrichtung 29 mit Durchgangsbohrungen 49 auf dem kleineren Teilkreis 37 des Außenteils 30 mit einem kleineren Rotorblatt 11, bei dem die Gewindehülsen 24 auf dem kleineren Teilkreis 37 liegen. Demgegenüber zeigt die 5 eine Befestigung des Außenteils 30 der Planbearbeitungseinrichtung 29 mit einem größeren Rotorblatt 11 unter Zuhilfenahme der Durchgangsbohrungen 49 auf dem größeren Teilkreis 48 des Außenteils 30.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur spanenden Planbearbeitung mindestens eines Flanschteils 21 des Flansches 20 anhand der 3 bis 5 näher beschrieben:
Die Planbearbeitung erfolgt durch bedarfsweises Abschleifen bzw. Kürzen der Hülsenenden 27 vorzugsweise aller Gewindehülsen 24 des Flansches 20 des Rotorblattes 11 mittels des Planbearbeitungsgeräts 33 der Planbearbeitungseinrichtung 29.
Die 3 zeigt, wie zum Planbearbeiten des Flansches 20 die Planbearbeitungseinrichtung 29 so auf ein Flanschteil 21 aufgeschraubt wird, dass sie diesen Flanschteil 21 beinahe komplett abdeckt. Es ist vorgesehen, dass jeweils die beiden am benachbarten Flanschteil 21 angrenzenden Enden des die Planbearbeitungseinrichtung 29 tragenden Flanschteils 21 nicht von dem Außenteil 30 der Planbearbeitungseinrichtung 29 abgedeckt werden. Diese beiden nicht abgedeckten Teilbereiche des Flanschteils 21 werden als Referenzpunkte zur Vermessung durch die nicht gezeigte Messeinrichtung verwendet. Diese Referenzpunkte werden vor der Planbearbeitung von der Messeinrichtung angefahren. Bevorzugt werden als Referenzpunkte die stirnseitigen Kopfteile 25 der Hülsenenden 27 benutzt. Da die Kopfteile 25 der Hülsenenden 27 eines Flanschteils 21 alle in einer Ebene liegen, das heißt der Überstand 28 aller Hülsenenden 27 eines Flanschteils 21 gleich ist, wird durch diese Referenzpunkte die Ebene dieses Flanschteils 21 definiert.
An welches der mehreren den Flansch 20 bildenden Flanschteile 21 die Planbearbeitungseirichtung 29 anfangs angebracht wird, kann zufällig erfolgen oder vorher anhand der Messeinrichtung bestimmt worden sein.
Nachdem die Referenzpunkte des Flanschteils 21, an dem die Planbearbeitungseinrichtung 29 zur Planbearbeitung befestigt worden ist, bestimmt worden sind, werden durch eine Verdrehung des Innenteils 31 relativ zum Außenteil 30 die Kopfteile 25 der Gewindehülsen 24 des vom Außenteil 30 freigelassenen Flanschteils 21 angefahren und von der Messeinrichtung vermessen. Wird bei dieser Vermessung ermittelt, dass die Kopfteile 25 der Gewindehülsen 24 dieses Flanschteils 21 eine andere Ebene beschreiben als die Referenzpunkte, werden die Kopfteile 25 der Gewindehülsen 24 sukzessive so abgeschliffen, also die Gewindehülsen 24 gekürzt, dass die Hülsenenden 27 bzw. Kopfteile 25 aller Gewindehülsen 24 des vom Planbearbeitungsgerät 33 bearbeiteten Flanschteils 21 in einer Ebene liegen, die der Referenzebene des anderen Flanschteils 21, worauf die Planbearbeitungseinrichtung 29 mit dem Außenteil 30 zum Zwecke der Planbearbeitung festgeschraubt worden ist, entspricht oder zumindest hierzu parallel, insbesondere planparallel, verläuft. Beim Abschleifen der Kopfteile 25 der Gewindehülsen 24 des betreffenden Flanschteils 21 wird vorzugsweise vom Drehantrieb 35 das Planbearbeitungsgerät 33 durch Verdrehung des Innenteils 31 gegenüber bzw. im Außenteil 30 mehrfach über alle Gewindehülsen 24 des Flanschteils 21 hinweggefahren und dabei das Planbearbeitungsgerät 33 nach und nach zugestellt, bis alle Gewindehülsen 24 des betreffenden Flanschteils 21 entsprechend weit abgeschliffen sind und dadurch parallel zur Referenzebene verlaufen, nach Möglichkeit auf der Referenzebene liegen.
Wenn bei der Planbearbeitung des ersten Flanschteils 21 die Hülsenenden 27 aller Gewindehülsen 24 dieses Flanschteils 21 in einer Ebene liegen, die nur parallel zur Referenzebene des anderen Flanschteils 21, worauf das Außenteil 30 der Planbearbeitungseinrichtung 29 zur Planbearbeitung aufgeschraubt worden ist, verläuft und unterhalb derselben liegt, müssen auch die Kopfteile 25 aller Gewindehülsen 24 des noch nicht bearbeiteten anderen Flanschteils 21 bearbeitet, nämlich gekürzt werden. Dazu wird die Planbearbeitungseinrichtung 29 umgesetzt, indem das Außenteil 30 der Planbearbeitungseinrichtung 29 mit dem zuvor bearbeiteten Flanschteil 21 verschraubt wird.
Das Umsetzen der gesamten Planbearbeitungseinrichtung 29 erfolgt unter Zuhilfenahme eines Krans oder ähnlichem. Dazu wird nur das Innenteil 31 der Planbearbeitungseinrichtung 29 am Kran angehängt und so gesichert. Nun wird die Verschraubung des Außenteils 30 mit dem noch nicht bearbeiteten Flanschteil 21 gelöst, so dass die gesamte Planbearbeitungseinrichtung 29 nun nicht mehr mit dem Rotorblatt 11 verbunden ist. Durch Betätigung des Drehantriebs 35 wird nun das Außenteil 30 um das Innenteil 31 bewegt, wodurch das Außenteil 30 über das zuvor bearbeitete Flanschteil 21 gelangt. Es wird dann das Außenteil 30 mit dem zuvor bearbeiteten Flanschteil 21 verschraubt, und zwar auf gleiche Weise wie zuvor mit dem noch nicht bearbeiteten Flanschteil 21. Anschließend wird die Verbindung des Krans zum Innenteil 31 aufgehoben.
Nachdem die Planbearbeitungseinrichtung 29 am anderen Flanschteil 21 befestigt worden ist, werden die Kopfteile 25 der Gewindehülsen 24 dieses anderen Flanschteils 21 von der Schleifscheibe 51 des Planbearbeitungsgeräts 33 nach und nach so weit abgeschliffen, dass die Hülsenenden 27 der Gewindehülsen 24 dieses Flanschteils 21 in der gleichen Ebene der Hülsenenden 27 aller Gewindehülsen 24 des zuvor bearbeiteten Flanschteils 21 liegen. Danach befinden sich die Hülsenenden 27 aller Gewindehülsen 24 des Flansches 20 in einer Ebene, so dass nach dem Entfernen der Planbearbeitungseinrichtung 29 das Rotorblatt 11 mit dem nunmehr plangeschliffenen Flansch 20 an der Nabe 12 des Rotors 10 mit den Gewindehülsen 24 festgeschraubt werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Rotor
11: Rotorblatt
12: Nabe
15: Spitze
16: Rotorblattwurzel
17: Längsachse
18: Rotorblattteil
19: Rand
20: Flansch
21: Flanschteil
22: Wandung
23: Befestigungsmittel
24: Gewindehülse
25: Kopfteil
26: Verankerungsmittel
27: Hülsenende
28: Überstand
29: Planbearbeitungseinrichtung
30: Außenteil
31: Innenteil
32: Verstärkung
33: Planbearbeitungsgerät
34: Halterung
35: Drehantrieb
36: breiter Ringteil
37: Teilkreis (klein)
38: kleiner Ringteil
39: Unterseite
40: Ausschnitt
41: Drehachse
42: Kugellager
43: Oberseite
45: Kopfteil
48: Teilkreis (groß)
49: Durchgangsbohrung
50: Drehkranz
51: Schleifscheibe

Claims

Verfahren zum Planbearbeiten eines Flansches (20) eines zusammengesetzten Rotorblattes (11) für insbesondere eine Windenergieanlage, wobei das Rotorblatt (11) aus Rotorblattteilen (18) mit jeweils einem Flanschteil (21) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Zusammensetzen der Rotorblattteile (18) sukzessive verschiedene Bereiche des aus den Flanschteilen (21) zusammengesetzten Flansches (20) bearbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich des Flansches (21) als Referenzebene für die Planbearbeitung eines anderen Bereichs verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Planbearbeitungseinrichtung (29) temporär auf einem Bereich des Flansches (20) befestigt wird, insbesondere die Planbearbeitungseinrichtung (29) auf einem der Flanschteile (21) befestigt wird, wobei vorzugsweise die Planbearbeitungseinrichtung (29) nur einen Teilbereich des Flanschteils (21) überdeckt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein solches Flanschteil (21) an dem die Planbearbeitungseinrichtung (29) momentan nicht befestigt ist, bearbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein solches Flanschteil (21) als Referenzebene für die Planbearbeitung verwendet wird, an dem die Planbearbeitungseinrichtung (29) befestigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Messeinrichtung mindestens ein solcher Teilbereich des Flansches (20) vermessen wird, der von der Planbearbeitungseinrichtung (29) momentan freigelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung die Abweichungen einer durch das zu vermessende Flanschteil (21) definierten Ebene bezüglich der Referenzebene bestimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der von der Messeinrichtung gemessenen Abweichung zwischen der Referenzebene des einen Flanschteils (21) und der zu bearbeitenden Ebene des mindestens einen anderen Flanschteils (21) die Ebene bearbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Planbearbeitung eines Flanschteils (21) die Ebene des bearbeiteten Flanschteils (21) und die Referenzebene parallel sind, vorzugsweise eine gemeinsame Ebene aufspannen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Planbearbeitungseinrichtung (29) nacheinander an anderen Flanschteilen (21) befestigt wird zum aufeinanderfolgenden Bearbeiten aller Flanschteile (21), bis die Ebenen aller Flanschteile (21) auf einer gemeinsamen Ebene des Flansches (21) liegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Planbearbeitungseinrichtung (29) an den gleichen Befestigungsmitteln (23), die auch zum Verbinden des Rotorblattes (11) mit einer Nabe (12) dienen, befestigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass von aus dem Rotorblatt (11) herausragenden freien Enden von im Rotorblatt (11) verankerten Gewindehülsen (24) die Flanschteile (21) gebildet werden und die freien Enden der Gewindehülsen (24) von der Planbearbeitungseinrichtung (29) bearbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Gewindehülsen (24) sukzessive von der Planbearbeitungseinrichtung (29) spanend bearbeitet werden, insbesondere geschliffen oder gefräst, bis alle freien Enden der Hülse (24) in einer Ebene liegen.
Vorrichtung zum Planbearbeiten eines aus mehreren Flanschteilen (21) zusammengesetzten Flansches (20) eines längsgeteilten Rotorblattes (11) für insbesondere eine Windenergieanlage, gekennzeichnet durch ein Außenteil (30), an dem ein Innenteil (31) um die Mitte des Flansches (20) drehbar gelagert ist und mindestens ein vom Innenteil (31) getragenes Planbearbeitungsgerät (33).
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Planbearbeitungsgerät (33) so mit dem Innenteil (31) der Planbearbeitungseinrichtung (29) verbunden ist, dass es jeden Teilbereich des Flansches (20), den die Planbearbeitungseinrichtung (29) nicht abdeckt, durch ein Verdrehen des Innenteils (31) um das Außenteil (30) erreichen kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (30) mit mehreren Befestigungsmitteln (23) auf einem Flanschteil (21) befestigbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Drehantrieb (35) das Innenteil (31) relativ zu dem Außenteil (30) drehbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Planbearbeitungsgerät (33) als ein Schleifgerät oder eine Fräse ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Planbearbeitungsgerät (33) parallel zu dem Flanschteil (21), auf dem das Außenteil (30) befestigt ist, bewegbar und senkrecht dazu zustellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (30) auf unterschiedlich großen Teilkreisen (37, 48) liegende Bohrungen zur Befestigung des Außenteils (30) am Flansch (20) bzw. an Flanschteilen (21) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Planbearbeitungseinrichtung (29) einen Teilbereich des Flanschteils (21), auf dem sie momentan befestigt ist, abdeckt, der kleiner ist als der Flanschteil (21) selbst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (30) so auf einem Flanschteil (21) befestigbar ist, dass ein anderer Flanschteil (21) freigelassen wird und dass das Innenteil (31) so ausgebildet ist, dass das Planbearbeitungsgerät (33) über die zu bearbeitenden Gewindehülsen (24) des vom Außenteil (30) freigelassenen Flanschteils (21) hinwegführbar ist.