用于表面修整设备的引导工具以及修整装置

技术领域

本发明涉及一种用于表面修整设备的引导工具以及一种修整装置。

背景技术

风力涡轮机叶片、并且尤其是风力涡轮机叶片的前缘在其寿命期间可能遭受侵蚀。特别是当诸如雨、冰雹、沙或灰尘的颗粒在风力涡轮机叶片以高速旋转时撞击在风力涡轮机叶片上时，可能发生这种侵蚀。侵蚀可能导致风力涡轮机叶片的结构损坏并且降低风力涡轮机叶片的翼型件的性能。因此，重要的是提供一种修复和保护风力涡轮机叶片的前缘的装置。

已知提供由弹性体材料制成的侵蚀保护壳，用于侵蚀保护和用于损坏的风力涡轮机叶片的修复。这些保护壳可以通过使用可热活化的粘合剂片材和用于固化可热活化的粘合剂片材的加热毯附接到风力涡轮机叶片。为了维持风力涡轮机叶片的空气动力学特性，添加到风力涡轮机叶片的保护壳的边缘填充有附加材料以获得风力涡轮机叶片的平滑表面。然而，当使用弹性体材料的相对薄的保护壳时，仅相当小的高度差必须用边缘填充材料填充。在这种情况下，边缘填充不是非常实用，因为边缘填充材料的薄层将在风力涡轮机叶片的操作期间非常快速地分解。作为替代方案，可以对保护壳的边缘进行修整或研磨，以获得风力发电机叶片的光滑表面。然而，修整或研磨具有意外损坏风力涡轮机叶片的下伏表面的风险。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于表面修整设备的工具，其能够产生平坦表面并防止对工件、特别是风力涡轮机叶片的损坏的发生。

根据本发明，该目的通过一种用于表面修整设备的引导工具来实现，所述引导工具包括具有前侧基部部分和后侧基部部分的主体，所述前侧基部部分和所述后侧基部部分通过所述主体的至少一个连接部分连接，其中，所述主体在所述前侧基部部分和所述后侧基部部分之间的底侧上呈现凹部，其中，所述主体包括在所述主体的与所述凹部相对的顶侧上的固定装置，其中，表面修整设备可安装到所述固定装置，使得所述表面修整设备的可移动修整工具位于在所述前侧基部部分和所述后侧基部部分之间的所述凹部中。

引导工具可以联接到表面修整设备，特别是联接到用于手动操作的表面修整设备，如研磨机、刨床（planning machine）、边缘刨槽机（edge router）、掌状物刨槽机、刨木机等。引导工具包括在主体的前侧基部部分和后侧基部部分之间的凹部，其中安装到引导工具的固定装置的表面修整设备的可移动修整工具延伸到前侧基部部分和后侧基部部分之间的凹部中。表面修整设备可以使用固定装置安装到引导工具，这使得实现引导工具和所安装的表面修整设备之间的稳定联接。主体的前侧基部部分和后侧基部部分通过主体的至少一个连接部分连接，从而在凹部中形成至少部分地围绕表面修整设备的可移动修整工具的稳定框架。特别地，前侧基部部分和后侧基部部分在横向方向上比修整工具宽，使得可以防止修整工具在前侧、后侧处和在引导工具的横向方向上与工件的表面的意外接触。在安装到引导工具的表面修整设备的操作期间，还可以通过主体的至少一个连接部分来防止与修整设备的横向周围的意外接触。优选地，可移动修整工具与工件的表面之间的用于修整或研磨的接触分别仅在修整工具下方或凹部下方的区域中是可能的。

在附接到风力涡轮机叶片的前缘的保护壳的边缘修整期间，引导工具的前侧基部部分和后侧基部部分防止表面修整设备的可移动修整工具与风力涡轮机叶片的表面之间的接触。因此，引导工具防止在边缘修整期间在风力涡轮机叶片的表面上发生损坏。

优选地，前侧基部部分和后侧基部部分均包括用于在修整期间接触工件的表面的左接触部分和右接触部分。所有四个接触部分可以例如布置在矩形的角部中，使得获得分别具有基本上矩形的顶侧或底侧的主体。主体的前侧部分和后侧部分之间的凹部因此被前侧基部部分和后侧部分两者的左接触部分和右接触部分和/或至少一个连接部分包围，使得安装到引导工具的表面修整设备的可移动修整工具与下伏的工件、尤其是具有附接的边缘保护壳的风力涡轮机叶片之间的接触仅在主体的底侧上在接触部分之间是可能的。因此，有效地防止了在表面修整期间由表面修整设备的横向碰撞引起的意外损坏。为了使得能够分别从所述下伏表面进行表面修整或材料去除，所述前侧基部部分和所述后侧基部部分两者仅以其左接触部分和右接触部分接触所述下伏表面，使得在所述前侧基部部分和所述后侧基部部分两者的所述左接触部分和所述右接触部分之间，在基部部分与工件表面之间形成间隙。由于该间隙，仅表面的突出部分，尤其是表面的边缘或脊部可以与表面修整设备的可移动修整工具进行接触，从而分别导致表面变平或表面修整。

在本发明的优选实施例中，固定装置是高度可调节的，使得可移动修整工具的操作修整部分与前侧基部部分和后侧基部部分的下边缘之间的距离是可调节的。前侧基部部分和后侧基部部分的下边缘是在修整期间与工件的表面接触的主体的底侧上的前侧基部部分和后侧基部部分的边缘。在前侧基部部分和后侧基部部分均包括左接触部分和右接触部分的情况下，前侧基部部分和后侧基部部分的下边缘是接触部分的下边缘，其中可移动修整工具的操作修整部分与下边缘之间的距离可以通过固定装置来调节。在该上下文中，可移动修整工具的操作修整部分描述了可移动修整工具的用于材料去除和/或材料烧蚀的部分。取决于修整工具，这可以是例如刀片，覆盖有砂纸的部分、铣削头的尖端等。通过调整可移动修整工具的操作修整部分与前侧基部部分和后侧基部部分的下边缘之间的距离，可以通过适配高度可调节的固定装置来调节在表面修整设备的操作期间去除的材料的量。

优选地，固定装置适于固定不同的修整设备。固定装置可以包括例如可适配的夹具，其中夹具的直径可以调节到某个修整设备的壳体或壳体的一部分，使得不同类型的修整设备可以安装到引导工具。还可能的是，固定装置包括一个或多个支架、板（joke）和/或框架，这些支架、板和/或框架是可调节的，使得能够固定不同类型的表面修整设备。

在本发明的优选实施例中，前侧基部部分和后侧基部部分均包括至少一个第一引导辊。第一引导辊通过减小引导工具与工件表面之间的摩擦而在表面修整期间促进引导。第一引导辊可以是圆柱形的、圆锥形的、轮形的、滚珠轴承等。特别地，可以在前侧基部部分和后侧基部部分中的每一个上设置两个第一引导辊，使得总共设置四个第一引导辊。特别地，前侧基部部分或后侧基部部分的两个第一引导辊中的每一个可以分别形成前侧基部部分或后侧基部部分的左接触部分或右接触部分，使得所述前侧基部部分和/或所述后侧基部部分均利用所述两个第一引导辊接触所述工件的所述表面，其中在中间在所述前侧基部部分或所述后侧基部部分与所述工件的所述表面之间分别设置有间隙。

优选地，主体包括至少一个引导装置，该引导装置包括附接到引导装置的连接臂的至少一个第二引导辊，使得引导辊布置成与主体间隔开。利用所述至少一个引导装置的所述至少一个第二引导辊，获得对所述引导工具的附加引导，从而增加所述表面修整的精度。第二引导辊可以例如沿着工件的边缘或角部滚动，使得能够实现在引导工具在工件上的移动期间的精确定位和/或精确引导。由第二引导辊进行的引导可以在距引导工具一定距离处发生，因为第二引导辊附接到引导装置的连接臂，从而允许在与发生修整的表面区域相距一定距离的结构上进行引导。

在优选的实施例中，第一引导辊可绕第一平行轴线旋转，并且第二引导辊可绕与第一轴线成角度布置的第二轴线旋转。附接到主体的前侧基部部分和后侧基部部分的第一引导辊的第一轴线优选地是平行的。引导装置的第二引导辊可绕第二轴线旋转，第二轴线布置成与第一引导辊的平行的第一轴线成角度。这实现了例如在风力涡轮机叶片的前缘上由第二引导辊进行引导，其中第一引导辊与风力涡轮机叶片的表面进行接触。通过可绕与第一轴线成角度布置的第二轴线旋转的第二引导辊，第二引导辊的引导可以例如在从表面突出的结构上发生，引导工具在该表面上由第一引导辊引导。因此，第二轴线的角度对应于表面与突出结构之间的角度。

优选地，连接臂适于调整至少一个第二引导辊与主体之间的距离和/或调节至少一个第二引导辊的一个或多个第二轴线与第一轴线之间的角度。优选地，引导装置的连接臂的距离和角度都是可调节的，使得能够根据工件和适于引导的结构来适配引导装置。例如，通过适配连接臂，可以针对在前缘的直径和/或曲率上不同的不同类型的风力涡轮机叶片进行引导工具的调节，使得引导工具可以用于不同类型的风力涡轮机叶片上的表面修整。

根据本发明的修整装置包括根据本发明的引导工具以及修整设备。特别地，修整设备可安装到引导工具以获得修整装置，其可以用于例如风力涡轮机叶片的表面修整。

优选地，所述修整设备包括作为可移动修整工具的研磨盘或圆柱形或鼓形切削头（cutting bit）。研磨盘或切削头用于从表面去除材料，从而导致通过表面修整设备进行表面修整。修整设备可以是例如研磨机、刨床、边缘刨槽机，掌状物刨槽机、刨木机等。特别地，修整设备可以被设计用于由单个操作者手动使用。例如在刨木机中使用鼓形切削头有助于在边缘修整期间产生平滑表面。鼓形切削头可以在其中心具有较厚的直径，并且在其两个角部上具有较小的直径，使得在切削头的中心比在角部上去除更多的材料，从而在边缘修整期间产生弯曲的轮廓。

优选地，安装到固定装置的修整设备的可移动修整工具的操作修整部分至少部分地位于引导工具的主体的前侧基部部分和后侧基部部分的下边缘上方。在修整期间，前侧基部部分和后侧基部部分的下边缘与工件接触。优选地，可移动修整工具的整个操作修整部分位于前侧基部部分和后侧基部部分的下边缘上方，使得修整仅发生在前侧基部部分和后侧基部部分的下边缘之间的不接触工件表面的区域中。因此，操作修整部分到前侧基部部分和后侧基部部分的下边缘的距离确定了表面修整之后的最大表面粗糙度。

优选地，操作修整部分与前侧基部部分和后侧基部部分的下边缘之间的最小距离在0.05mm和1mm之间，优选地在0.1mm和0.3mm之间。通过提供该最小距离，防止了材料从表面的意外去除，因为一旦从表面突出的所有边缘和/或所有结构已经被修整到和在操作修整部分与前侧基部部分的下边缘之间的最小距离相对应的高度，修整装置的引导工具就防止表面修整。对于风力涡轮机叶片的边缘修整，在0.05mm和1mm之间、优选地在0.1mm和0.3mm之间的最小距离是优选的，以获得平滑的表面并且在施加保护壳之后保持风力涡轮机叶片的空气动力学特性。

附图说明

本发明的附加细节、优点和特征从下面讨论的实施例以及从附图中变得显而易见。附图是示意图并且示出了：

图1是根据本发明的引导工具的第一实施例，

图2是根据本发明的修整装置的第一实施例，

图3是根据本发明的修整装置的第一实施例的示意性侧视图，

图4为根据本发明的修整装置的修整设备的可移动修整工具，

图5是根据本发明的引导工具的第二实施例，

图6是包括根据本发明的引导工具的第三实施例的修整装置的第二实施例，

图7是安装到风力涡轮机叶片的保护壳的侧视图，以及

图8是图7中所示的风力涡轮机叶片的细节。

具体实施方式

在图7中，示出了风力涡轮机叶片1的截面图。在风力涡轮机叶片1的前缘2上，保护壳3安装到风力涡轮机叶片1，其中保护壳3使用粘合剂层4附接到风力涡轮机叶片1的表面。保护壳3例如由弹性体材料制成，并且用于保护风力涡轮机叶片1的前缘2免受在风力涡轮机叶片1的操作期间发生的侵蚀。保护壳3可以在风力涡轮机叶片1的制造期间和在已经操作的风力涡轮机叶片1的修复期间安装到风力涡轮机叶片1，所述已经操作的风力涡轮机叶片1在操作期间已经被侵蚀损坏。

在图8中，示出了风力涡轮机叶片1的细节。为了在安装保护壳3之后改善风力涡轮机叶片1的空气动力学特性，已知使用边缘填充以用于添加附加材料5，从而提供风力涡轮机叶片1的平滑表面6。替代性地，可以通过修整保护壳3的边缘8和/或粘合剂层4的边缘9来获得光滑表面7。然而，边缘8、9的修整可能对风力涡轮机叶片1造成表面损坏，例如在分别靠近保护壳3和粘合剂层4的边缘8、9的表面区域10中。

在图1中，示出了根据本发明的引导工具11的第一实施例。通过使用引导工具11，可以防止在表面的修整期间风力涡轮机叶片1的表面区域10中的损坏。引导工具11包括主体12。主体12包括前侧基部部分13和后侧基部部分14。主体12在前侧基部部分13和后侧基部部分14之间在主体12的底侧16上呈现凹部15。前侧基部部分13和后侧基部部分14通过两个连接部分17连接。主体12形成围绕凹部15的矩形框架。在主体12的顶侧18上，主体12包括固定装置19。通过固定装置19，修整设备可以安装到引导工具11。在该实施例中，固定装置19包括支架20，支架20在端部21处固定到主体12的表面18。支架20的第二端22可以可逆地附接到主体12的顶侧18，用于固定安装的修整设备。

在图2中，示出了根据本发明的修整装置23的第一实施例。修整装置23包括如图1所示的引导工具11和安装到引导工具11的修整设备24。修整设备24通过固定装置19附接到引导工具11，其中固定装置19的支架20布置成穿过修整设备24的手柄25，从而将修整设备24固定在引导工具11中。引导工具11的前侧基部部分13包括两个接触部分26，这两个接触部分26分别在前侧基部部分13的下边缘27上接触风力涡轮机叶片1或保护壳3的表面。在图2中不可见的后侧基部部分14呈现与前侧基部部分13相等的形状。修整设备24包括修整工具28，修整工具28具有位于可移动修整工具28的下边缘处的操作修整部分29。在该实施例中，修整设备24例如是表面刨削设备（surface planning device），其中可移动修整工具28是圆柱形切削头，其在修整设备24的操作期间旋转。

可移动修整工具28的操作部分29分别位于前侧基部部分13和后侧基部部分14的下边缘27上方。操作修整部分29和下侧27之间的最小距离30在0.05mm和1mm之间，优选地在0.1mm和0.3mm之间。通过使用修整装置23，可以分别修整保护壳3和粘合剂层4的边缘8、9，而不存在对风力涡轮机叶片1发生表面损坏的风险。由于前侧基部部分13和后侧基部部分14，防止了可移动修整工具28，特别是其操作修整部分29与风力涡轮机叶片1的表面之间的接触。在修整过程期间，接触部分26在其下边缘27处保持与风力涡轮机叶片1和保护壳3的表面接触，使得始终防止可移动修整工具28与风力涡轮机叶片1的表面之间的意外接触。

在图3中，示出了引导工具11的截面的示意图。示意性地描绘为虚线圆的可移动修整工具28位于引导工具11的凹部15内部。操作修整部分29，例如是从可移动修整工具28的周向部分突出的刀片，分别位于前侧基部部分13或后侧基部部分14的接触部分26的下边缘27或连接部分17的下边缘上方一定距离30处。可以提供的是，固定装置19是高度可调节的，使得距离30可以变化。固定装置19也可以是可调节的，使得不同类型的修整设备可以安装到引导工具11。

在图4中，示出了鼓形可移动修整工具31。鼓形可移动工具31可以用作图2或图3中所示的圆柱形可移动修整工具28的替代物。由于可移动修整工具31的鼓形形状，当绕轴线40旋转时，在可移动修整工具31的中心比朝向边缘去除更多的材料。这有助于在风力涡轮机叶片1的边缘修整期间产生平滑表面。

在图5中，示出了根据本发明的引导工具11的第二实施例。引导工具11包括四个第一引导辊32，四个第一引导辊32附接到引导工具11的前侧基部部分13和后侧基部部分14。第一引导辊32可绕第一平行轴线33旋转。在该实施例中，第一引导辊32形成前侧基部部分13和后侧基部部分14的接触部分26，使得引导工具11利用每个第一引导辊32的周向部分的一部分接触风力涡轮机叶片1的表面。因此，引导辊32的外周向部分的下边缘形成前侧基部部分13和后侧基部部分14两者的下边缘27。当修整设备24安装到引导工具11时，凹部15中的可移动修整工具28的位置由虚线示意性地示出。为了实现分别沿着保护壳3和粘合剂层4的边缘8、9的精确引导，引导工具11包括两个引导装置34，其中每个引导装置34包括第二引导辊35和连接臂36，其中第二引导辊35附接到引导装置34的连接臂36。第二引导辊35可绕第二轴线37旋转，第二轴线37布置成与第一轴线33成一定角度。由于引导装置34，引导工具11可以至少部分地沿着风力涡轮机叶片1的前缘2被引导，从而促进边缘8、9的边缘修整。连接臂36可以是可调节的，使得可以调节第二引导辊35与引导工具11的主体12之间的距离。此外，通过调节连接臂36，可以适配第二轴线37和第一轴线33之间的角度。这促进了引导工具11在不同类型的风力涡轮机叶片1上的使用，所述不同类型的风力涡轮机叶片1可以具有例如它们的前缘2的不同形状或不同曲率。

在图6中，示出了修整装置23的第二实施例。引导工具11包括主体12，其中主体12包括通过连接部分17连接的前侧基部部分13和后侧基部部分14。在主体12的顶侧18上，安装固定装置19，其中固定装置19包括夹具38。通过夹具38，修整设备24附接到引导工具11。夹具38在直径方面可以是可调节的，使得不同类型的修整设备24可以安装到引导工具。在修整装置23的该实施例中，修整设备24是刨槽机，其包括作为可移动修整工具28的研磨盘。修整设备24的可移动修整工具28布置在前侧基部部分13和后侧基部部分14之间的凹部15内。固定装置19包括螺钉39，其中螺钉39可用于调整固定装置19的高度，并因此调整研磨可移动修整工具28与前侧基部部分13和后侧基部部分14的下边缘27之间的距离。在该实施例中，前侧基部部分13和后侧基部部分14的下边缘27是形成前侧基部部分13和后侧基部部分14的接触部分26的第一引导辊32的外周向部分的下边缘。由于前侧基部部分13和后侧基部部分14在引导工具11的横向方向上扩展超过可移动修整工具28，因此可防止表面修整工具28与风力涡轮机叶片1的表面之间的意外接触。在该实施例中，第一引导辊32被实施为附接到前侧基部部分13和后侧基部部分14的滚柱轴承。

尽管已经参考优选实施例详细描述了本发明，但是本发明不受所公开的示例的限制，本领域技术人员能够从所公开的示例中导出其它变型而不脱离本发明的范围。