专利名称：风力涡轮机组件操纵设备的制作方法
技术领域：
本发明描述了一种风力涡轮机组件操纵设备和一种用于制造风力涡轮机组件的相应方法。具体地，本发明涉及风力涡轮机生产过程中对偏航底座进行旋转。
背景技术：
标准风力涡轮机通常包括支撑机舱的垂直塔架。机舱支撑着具有水平旋转轴线的转子和多个转子叶片。机舱可通过所谓的偏航驱动相对于塔架绕竖直轴线(也称作偏航轴线)旋转。偏航驱动用来旋转机舱，及因此旋转转子，使得转子的水平旋转轴线相对于风向有正确的取向，即转子的水平旋转轴线通常基本平行于风向设置。关于风力涡轮机的偏航系统的更多信息由Windkraftanlagen，Robert Gasch and Jochen Twele Eds. , 2010 年第 6 版，Vieweg+Teubner 提供。要理解，偏航系统必须支撑机舱的重量，同时必须反对施加到转子的风的压力。因此，偏航系统和偏航系统的底座必须适应高的力，且这些组件因此笨重庞大。在风力涡轮机的制造过程中，组件必须被安装在偏航底座的两面上。由于在制造过程中不能完全接触偏航底座的底部，所以偏航底座必须完全倒置。要注意，由于偏航底座的大小和质量，这种倒置过程必须符合高安全标准。在现有技术制造过程中，使用起重机来转动底座。塞孔圈被拧到底座。起重钩在底座的一端附连到塞孔圈。底座在所述一端被提升到直立位置。在第一塞孔圈的相对一面， 附连第二塞孔圈，其中第二起重钩接合第二塞孔圈。第二起重钩用来使底座完全倒置。之后，偏航底座被降低到其原始位置。由于安全标准，此转动过程要求相对大的空间。而且， 此转动过程要求操作员操作起重机并附连钩。特别是，由于钩的附连和起重机的操作，此转动过程是耗时的。
发明内容
因此，本发明的一个目标是要提供一种能避免上文所述问题的用于转动风力涡轮机组件的设备和方法。本发明的目标通过权利要求1所述的风力涡轮机组件操纵设备和权利要求12所述的用于操纵风力涡轮机组件的方法来实现。根据本发明的风力涡轮机组件操纵设备适于在风力涡轮机的制造过程中旋转风力涡轮机组件。风力涡轮机组件设备包括停放装置，其被实现为可相对于风力涡轮机基本上水平地移动，并且抓紧风力涡轮机组件。抓紧风力涡轮机组件可解释为抓住、夹住、保持等等。风力涡轮机组件操纵设备进一步包括提升装置，其被实现为在向上方向上基本上竖直地提升风力涡轮机组件。风力涡轮机组件操纵设备包括转动装置，其适于使风力涡轮机组件基本上绕水平轴线旋转。停放装置可由气动、液压或通过电动机来回移动风力涡轮机组件。当停放装置移动到风力涡轮机组件时，停放装置可接合风力涡轮机组件，因此抓紧风力涡轮机组件。提升装置可通过气动、液压或电力驱动在竖直方向上提升风力涡轮机组件。而且，转动装置可包括液压、气动或电力驱动以便旋转风力涡轮机组件。在风力涡轮机组件操纵设备已经使风力涡轮机组件旋转倒置之后，风力涡轮机组件可通过提升装置分别基本降低或向下降至其原始位置和原始垂直位置。由于风力涡轮机组件由停放装置保持、提升、完全倒置和降低，与通过起重机操纵偏航底座相比，风力涡轮机组件操纵设备需要明显更小的空间。而且此外，风力涡轮机组件由停放装置保持，相应地本发明与使用起重机完全倒置偏航底座相比，提供了更高的安全性。而且，在自动操作模式下，当将停放装置移动到风力涡轮机组件以便抓紧风力涡轮机组件时，当在向上方向上竖直地提升风力涡轮机组件时，当绕水平轴线转动风力涡轮机组件时以及当将风力涡轮机组件降低到其原始垂直位置时，风力涡轮机组件操纵设备不需要与操作员进行任何交互。然而，在半自动或手动操作模式下，操作员可以控制风力涡轮机组件的操作。相应地，风力涡轮机组件操纵设备比使用起重机使偏航底座安全倒置的方法更加高效。而且，与上述使用起重机相比，由于风力涡轮机组件由停放装置保持，因此不能从风力涡轮机组件操纵设备脱落，所以风力涡轮机组件操纵设备提供更高的安全性等级。停放装置可例如通过夹紧、力锁合、正锁定等等接合风力涡轮机组件。风力涡轮机组件可包括与停放装置提供的特征互补的特征，以便停放装置可接合风力涡轮机组件。在风力涡轮机的生产过程中，特别是为了旋转风力涡轮机组件，诸如偏航底座，接合停放装置的互补特征的风力涡轮机组件的特征可以可释放地与风力涡轮机组件耦连。本发明特别有利的实施例和特征由从属权利要求给出，正如在下面的描述中揭露的。风力涡轮机组件操纵装置可以由控制器控制。控制器可以命令停放装置基本上水平地移动到风力涡轮机组件，以便接合风力涡轮机组件。控制器可以命令提升装置在向上方向上基本上竖直地提升风力涡轮机组件。而且，控制器可以命令转动装置使风力涡轮机组件基本上绕水平轴线旋转。因此，风力涡轮机组件操纵设备的操作是通过控制器以自动操作模式控制的，转动风力涡轮机组件不需要操作员交互。然而，在半自动或手动操作模式下，操作员可以控制风力涡轮机组件操纵设备的操作。停放装置可适于被定位在风力涡轮机组件的相对侧。停放装置可包括两个横梁， 其被实现为定位在风力涡轮机组件的相对侧，其中每个横梁包括至少一个接合部分，所述接合部分适于接合风力涡轮机组件或耦连到风力涡轮机组件的辅助结构的互补接合部分。 由于横梁从相对侧抓紧风力涡轮机组件，风力涡轮机组件被保持在稳定状态。风力涡轮机组件可包括突起，其接合横梁的至少一个开口。在可替代方式中，辅助结构可耦连到接合横梁中的至少一个开口的风力涡轮机组件。耦连到风力涡轮机组件的辅助结构可以是在制造过程中被拧入风力涡轮机组件中并从风力涡轮机组件突出的销。风力涡轮机组件在第一面可包括两个开口，在相对第一面的第二面包括拧入销的两个开口。每个横梁可包括两个开口，其与拧入到风力涡轮机组件中的相应销接合。由此，风力涡轮机组件可由停放装置牢靠地保持。至少一个开口可包括椭圆形状。由此，特别是可以适应风力涡轮机组件的位置公差。开口的直径可以比销的直径大，以便确保可以在销上移动开口，以便适应公差。转动装置可适于使停放装置和耦连到其上的风力涡轮机组件绕水平轴线旋转。转动装置可使横梁和耦连到其上的风力涡轮机组件绕水平轴线旋转。提升装置可被实现为在竖直方向上提升诸如横梁的停放装置和耦连到其上的风力涡轮机组件。诸如横梁的停放装置可安装在转动装置上，转动装置可安装在提升装置上。如之前提到的，每个横梁可包括至少两个开口，它们适于接合耦连到风力涡轮机组件的销，以便在相对于停放装置的固定位置抓紧风力涡轮机组件。每个横梁可包括至少一个间隔件，其设置在指向风力涡轮机组件的横梁的壁上。当横梁在水平方向上向风力涡轮机组件移动时，间隔件用作挡块。间隔件可确保横梁的开口定位在销周围，使得销被设置在开口中。间隔件可包括指示间隔件接触风力涡轮机组件因此指示销被定位在开口中的传感器。本发明还描述了一种包括上述的风力涡轮机组件转动系统的风力涡轮机制造系统和具有至少一个优选三个或四个支架或叉形元件的支撑设备，其中辅助结构，即优选是销被定位在相应的支架或叉形元件中，并且其中每个辅助结构与风力涡轮机组件耦连。风力涡轮机组件可包括开口，销拧入其中。支撑设备可优选包括四个支架元件，并且优选使用四个销，它们优选在风力涡轮机组件的两个相对侧上拧入。由此，在制造过程中，风力涡轮机组件被牢固地定位在支撑设备中。支撑设备可被实现为从一个制造点移动到下一制造点。这允许在多个制造步骤中使用同一辅助结构，即销。如果在现有技术的方法中使用起重机来安全倒置偏航底座，则要求在开口中拧入塞孔圈。但是，塞孔圈只能在通过起重机转动偏航底座过程中使用，在其它制造步骤中不能使用。本发明还描述一种操纵风力涡轮机组件的方法，包括以下步骤通过停放装置抓紧风力涡轮机组件，通过提升装置提升风力涡轮机组件，以及通过转动装置旋转风力涡轮机组件。所述方法可由上述的设备执行。旋转可包括转动、倾斜和/或翻转。提升风力涡轮机组件可包括从支撑结构提起风力涡轮机组件。在提起风力涡轮机组件并旋转它之后， 风力涡轮机组件可向下降至支撑结构。所述方法可包括以下步骤在风力涡轮机组件上安装多个优选是三个或四个销， 将风力涡轮机组件定位在支撑设备上使得每个销放置在支持设备的支架元件中，以及基本在水平方向上推动停放装置，使得停放装置中的开口接合风力涡轮机组件中的销。所述方法进一步包括步骤基本上竖直地提升停放装置，其中风力涡轮机组件由安装在风力涡轮机组件上的销提升，以及基本绕水平轴旋转停放装置，其中风力涡轮机组件通过安装在风力涡轮机组件的销基本绕水平轴转动。最后，停放装置被降低或向下降直到安装在风力涡轮机组件的销放置在支撑设备的支架元件中的相应一个元件中。所述方法可以包括如以上在偏航操纵设备和风力涡轮机制造系统中揭露的相似特征。本发明针对一种操纵和/或旋转风力涡轮机组件的设备和方法。风力涡轮机组件可具有优选超过10kg，优选超过50kg，更优选超过100kg，更优选超过250kg，更优选超过 500kg，最大优选超过IOOOkg的质量。风力涡轮机组件可以是风力涡轮机的支撑结构具体是偏航底座的一部分。从结合附图考虑的以下详细描述，本发明的所有目标和特征将变得明显。但是要理解，附图只是为了说明目的而不是作为本发明的限制的定义设计的。
将通过示例性偏航转动设备解释本发明。但是要注意本发明不局限于偏航转动设备，而是可以应用于转动风力涡轮机的任何组件。
图1示出了在其初始位置的偏航转动设备的透视图2示出了在偏航底座已经移动到偏航转动设备的偏航转动设备； 图3示出了在停放装置已经移动到偏航底座的偏航转动设备； 图4示出了在提升偏航底座之后的偏航转动设备； 图5示出了在转动偏航底座的过程中的偏航转动设备； 图6示出了在转动偏航底座之后的偏航转动设备； 图7示出了在降低偏航底座之后的偏航转动设备； 图8示出了偏航底座和停放装置的视图； 图9以详细视图示出了横梁； 图10示出了横梁的细节； 图11是设置在货车上的偏航底座的侧视图； 图12和图13示出了货车的支架部件的细节； 图14示出了在旋转过程中的偏航底座和横梁；和图15和图16示出了在旋转过程中偏航底座和横梁的细节。
具体实施例方式图中，相似的附图标记全部指相同的物体。图中的物体不一定是按比例绘制的。图1示出了偏航转动设备1的透视图。偏航转动设备1包括可以在水平方向上移动的两个托架6。在每个托架6上设置一个提升装置14。提升装置14可以在竖直方向上提升、移动、推动转动装置4。在转动装置4上设置横梁2。偏航转动设备1进一步包括控制单元8。控制单元8控制托架6、提升装置14和转动装置4的操作。托架6、提升装置14和转动装置4可以通过液压、气动和/或电流控制和/或驱动。相应地，托架6、提升装置14和转动装置4可包括液压气缸、气动气缸和/或电动机。工业自动化领域的技术人员知道如何控制这些部件。为了简洁起见，因此省略对这些部件控制的详细解释。图2示出了偏航转动设备，在此状态下，设置在货车12上的偏航底座10被定位在偏航转动设备1中。偏航底座10的第一面指向向上方向。各组件已经组装在偏航底座的
第一面上。图3示出了在某位置的偏航操纵设备1，在此位置，在托架6已经水平移动到偏航底座10之后，横梁2接合偏航底座10。在本发明的详细实施例中，托架6和/或横梁2形成停放装置。偏航底座10现在被作为停放装置一部分的横梁2保持。图4示出了在提升装置14已经在竖直方向上向上提升偏航底座10之后状态下的偏航操纵设备1。图5示出了转动装置4已经将偏航底座10绕水平轴线转动90°的状态。图6示出了转动装置4已经将偏航底座10完全翻转180°之后的偏航操纵设备1。偏航底座10的第二面朝上。图7示出了在提升装置14将偏航底座10降低或向下降至货车12上的初始垂直位置之后的最终状态。已经在水平方向上从偏航底座10中撤回托架6和横梁2及因此撤回停放装置。偏航底座已经根据本发明的设备和方法完全翻转，制造过程可以通过将另外的组件组装到第二面继续，第二面现在指向向上方向。要理解偏航转动设备可以任何取向旋转偏航底座10，即在组装偏航底座的第二面之后。偏航转动设备1可以用来在一个取向上使偏航底座1返回，在此取向上偏航底座的第一面面向向上方向。图8示出了停放设备的细节。即通过拧紧或拧入偏航底座10中，安装销16。销 16是在制造和组装偏航底座的过程中使用的辅助结构。销最小化了从货车12举起偏航底座10和将偏航底座10放到货车12的时间。销也可与叉车式卡车的叉车协作，以便在制造过程中提升并运输底座。由于支撑结构不接触底座10，销16确保可从两面接近偏航底座。 销16可与任何提升装备协作。销确保底座被定位在货车上的或多或少在自动化和在生产过程中移动底座时要求的可再生产位置。图8还示出了两个横梁2，它们在水平方向上接近偏航底座，以便接合销16。优选地，销16对称于转动装置的水平转轴20设置。图9示出了横梁2的侧视图。优选地，两个开口 18对称于横梁的转轴20设置。图10示出了横梁2的开口 18的另外细节。优选地，开口 18具有椭圆形状，以便适应公差。开口 18可以形成椭圆形状，使得椭圆的较长轴在垂直或水平方向上延伸。横梁 2的开口 18之一可以形成为使椭圆的较长轴在竖直方向上延伸，而另一开口形成为使得椭圆的较长轴在水平方向上延伸。可替代地，两个开口可被配置成使得椭圆的较长轴在竖直方向上延伸。当横梁2由托架6移动到偏航底座10时，横梁的开口 18接合销16。当横梁2接合销16时，一个销16被定位在开口 18之一，而在偏航底座10的同一面上的另一销16被定位在横梁2的其它开口 18中。为了适应公差，优选开口 18包括比销16更大的直径。图11示出了偏航底座10定位在其上的货车12。货车12包括多个臂，臂包括定位销16的支架或叉形部分M。臂或支架元件M通过销16支撑偏航底座10。图12和图13示出了货车12的臂的细节。每个臂包括定位安装到偏航底座10的一个销16的一个叉形或支架元件24。叉形元件M包括基本为V形的上部，以便使销16相对于臂居中。支架元件M的下部22包括基本为U形的部分，以便抓紧销16，并因此在其位置抓紧偏航底座10，使得偏航底座10相对于工作机械设置在或多或少已知的可再生产位置。图14示出了用于转动偏航底座10的过程的进一步的细节。横梁2接合销16，以便抓紧偏航底座10。可选的间隔件沈设置在横梁上，确保横梁2相对于偏航底座10以正确方式定位。间隔件26在其端部可包括指示控制单元8(参见图2)间隔件沈接触底座10 的传感器(未示出)。图14示出了底座10绕水平回转轴线20旋转近似45°的状态。图15和图16示出了在旋转偏航底座10的过程中销16和开口 18的相互作用。同样，图15和图16示出了在偏航底座已经旋转近似45°之后状态下的偏航底座10和横梁2。 销16设置在横梁2的开口 18中。图16示出了销16可在开口 18中轻微移动，这是由于销 16具有比开口 18小的直径，开口 18具有椭圆形状。由此，可适应公差。
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本发明提供一种风力涡轮机组件操纵设备，其在制造风力涡轮机的过程中可安全旋转风力涡轮机的笨重庞大组件。本发明的风力涡轮机组件转动设备在自动化操作模式下不要求象基于起重机系统要求的与操作员的交互。风力涡轮机组件设备可以自动操作。而且，本发明的风力涡轮机组件转动系统达到了更高的安全标准。尽管以优选实施例的形式公开了本发明和其变型，但要理解在不偏离本发明的范围下可以对其进行各种附加修改和变型。为清楚起见，要理解的是，在本申请全文中使用的“一”并不排除多个，“包括”并不排除其它步骤或元件。除非另外指出，“单元”或“模块”可包括多个单元或模块。
权利要求
1.一种风力涡轮机组件操纵设备(1)，其被实现为使风力涡轮机组件旋转，包括停放装置(2)，其被实现为可相对于风力涡轮机组件(10)基本上水平地移动，并抓紧所述风力涡轮机组件(10);提升装置(14)，其被实现为基本上竖直地提升所述风力涡轮机组件(10)；和转动装置(4 )，其被实现为使所述风力涡轮机组件(10 )基本上绕水平轴线(20 )旋转。
2.风力涡轮机组件操纵设备(1)，进一步包括控制器，所述控制器适于命令所述停放装置(2)相对于所述风力涡轮机组件(10)基本上水平地移动并抓紧所述风力涡轮机组件 (10)，命令所述提升装置(14)在向上方向上基本垂直地提升所述风力涡轮机组件(10)，以及命令所述转动装置(4)使所述风力涡轮机组件(10)基本上绕水平轴线旋转。
3.根据权利要求1所述的风力涡轮机组件操纵设备(1)，其中所述停放装置(2)包括设置在所述风力涡轮机组件(10)的相对侧上的两个横梁(2)，每个横梁(2)具有至少一个接合部分(18)，所述至少一个接合部分适于接合所述风力涡轮机组件或耦连到所述风力涡轮机组件的辅助结构(16)的互补接合部分。
4.根据权利要求3所述的风力涡轮机组件操纵设备(1)，其中所述接合部分由开口 (18)形成，所述开口优选具有椭圆形状。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的风力涡轮机组件操纵设备(1)，其中所述转动装置(4)被实现为使所述停放装置(2)和耦连到其上的风力涡轮机组件(10)基本上绕水平轴线(20)旋转。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的风力涡轮机组件操纵设备(1)，其中所述提升装置(14)被实现为基本上在竖直方向上提升所述停放装置(2)和耦连到其上的风力涡轮机组件(10)。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的风力涡轮机组件操纵设备(1)，其中每个横梁(2) 包括至少两个开口(18)，其中每个开口被实现为接合耦连到所述风力涡轮机组件(10)的销(16)，以便在相对于所述停放装置(2)的固定位置抓紧所述风力涡轮机组件(10)。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的风力涡轮机组件操纵设备(1)，其中每个横梁包括设置在面向所述风力涡轮机组件(10)的横梁(2)的侧壁上的至少一个间隔件(26)。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的风力涡轮机组件操纵设备(1)，其被实现为使偏航底座(10)旋转。
10.一种风力涡轮机制造系统，包括根据权利要求1-9中任一项所述的风力涡轮机组件操纵设备(1)，和具有至少一个支架元件(24)的支撑设备(12)，其中辅助结构(16)被定位在相应的支架元件中，并且其中相应的辅助结构(16)与所述风力涡轮机组件(10)耦连。
11.根据权利要求10所述的风力涡轮机制造系统，其中所述支撑设备(12)是可移动的。
12.一种用于操纵风力涡轮机组件(10)的方法，包括以下步骤通过停放装置(2)抓紧所述风力涡轮机组件(10)；通过提升装置(14)提升所述风力涡轮机组件(10)；和通过转动装置旋转所述风力涡轮机组件。
13.根据权利要求12所述的操纵风力涡轮机组件(10)的方法，包括以下步骤将多个销(16)安装到所述风力涡轮机组件(10)；在支撑设备(12)上定位所述风力涡轮机组件(10)，使得每个销(16)放置在所述支撑设备(12)的支架元件(24)中；其中抓紧步骤包括基本在水平方向上移动所述停放装置(2)，使得所述停放装置(2) 中的开口(18)接合安装到所述风力涡轮机组件(10)的销(16)；其中提升步骤包括提升所述停放装置(2)，并且其中所述风力涡轮机组件(10)由安装到所述风力涡轮机组件(10)的销(16)提升；其中旋转步骤包括使所述停放装置(2)基本上绕水平轴线旋转，并且其中所述风力涡轮机组件(10)通过安装到所述风力涡轮机组件(10)的销(16)而被绕水平轴线转动；和降低所述停放装置(2)，直到安装到所述风力涡轮机组件(10)的销(16)放置所述支撑设备(12)的支架元件(24)的相应一个中。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中被转动的组件是偏航底座(10)。
全文摘要
本发明的风力涡轮机组件操纵设备可使风力涡轮机组件旋转，包括可相对于风力涡轮机组件基本水平移动并将其抓紧的停放装置；沿向上方向竖直提升风力涡轮机组件的提升装置；绕水平轴线旋转风力涡轮机组件的转动装置。转动风力涡轮机组件的方法包括将多个销装于风力涡轮机组件；在支撑设备上定位风力涡轮机组件，使销置入支撑设备的支架元件中；在水平方向上推动停放装置，使停放装置中的开口接合装于风力涡轮机组件的销；提升停放装置，风力涡轮机组件由装于风力涡轮机组件的销提升；绕水平轴线旋转停放装置，风力涡轮机组件由装于风力涡轮机组件的销绕水平轴线旋转；降低停放装置，直到装于风力涡轮机组件的销置入支撑设备的相应支架元件。
文档编号B25B11/00GK102416605SQ20111028544
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月23日 优先权日2010年9月24日
发明者V. 特拉尼 A. 申请人:西门子公司