用于将粘性材料涂抹到风力涡轮机叶片边缘的涂抹工具及其应用，具有这种工具的机器人系统，具有这种系统的现场以及操作这种系统的方法技术方案

提供了一种涂抹工具(52)，用于将粘性材料涂抹在风力涡轮机叶片(5)的表面(5’)上，例如其边缘的表面(5’)上。涂抹工具(52)包括至少一个可弯曲的涂抹刮片(54A、54B)，例如设置为鳍条结构，用于将柔性带(53)按压在叶片(5)的弯曲部上，并用于在涂抹工具(52)沿叶片(5)表面(5’)移动时通过柔性带沿其拖曳粘性材料。该涂抹工具有利地是用于加工叶片(5)的表面(5’)的机器人系统的一部分。

A daubing tool for applying viscous material to the edge of a wind turbine blade and its application, a robotic system with such a tool, a site with such a system and a method of operating such a system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将粘性材料涂抹到风力涡轮机叶片边缘的涂抹工具及其应用，具有这种工具的机器人系统，具有这种系统的现场以及操作这种系统的方法
本专利技术涉及一种具有机器人的系统，例如用于加工垂直表面或倾斜表面，特别是风力涡轮机的表面，及其操作方法。还涉及该系统的使用以及一种具有这种系统的操作现场以及用于这种风力涡轮机叶片的维修工具。
技术介绍
为了对风力涡轮机叶片进行清洁或涂漆或维修，现有技术公开了用于保养风力涡轮机的外部部件的多个系统。国际专利申请WO2004/092577公开了一种工人的可移动工作平台。该平台悬挂在从机舱中的起重机上伸出的电缆上，并附接在一个与塔架接合的臂上，从而在平台升降时抓附在塔架上或者沿塔架外侧滑动。塔架和平台之间的间距能够通过伸长臂来调节。为了避免人工，提出了自动化设备。欧洲专利EP2281770公开了一个实例，其中围绕塔架设置了多个无人攀爬车，并通过塔架和车周围的电线将其按压在塔架表面。每辆车的臂上的摩擦垫反复从各自的车上伸出，并被按压在车辆下方的塔架表面，以推动车辆向上。维修工具设置在车辆下方，例如用于清洁和涂漆。其他无人系统设置在紧固至机舱或转子的电线上。例子如韩国专利申请KR20130114913、KR20140001412、KR20140001444、KR20120067128、KR20140000370和KR20140000383、韩国专利KR101324974B1，以及美国专利申请US2011318496A。后面的系统包括液体喷雾器，通过管道将该液体喷雾器连接至地面货车上的水箱，以向喷雾器提供液体。由于这些系统的尺寸，它们的制造相对比较贵，运输至现场也贵。US2011318496A中的系统具有管道从机器人向下延伸的额外问题。包括在风力涡轮机叶片为水平方向时沿其滑动或爬动的机器人的较小的系统，例如在国际专利申请WO2013/032166所公开的，该申请等同于US2015/135459，以及美国专利申请US2010132137和等同的欧洲专利申请EP2752621所公开的，或者中国技术CN205129861U所公开的。US2013/0289766公开了通过爬行机器人维护机翼。US5551525公开了用于水平壁或垂直壁的另一种类型的爬行机器人。两个类似的具有吸盘的臂通过铰链互相连接，且当一个臂移动时，另一个臂固定在一个位置，反之亦然。国际专利申请WO00/75000中公开了另一种类型的爬行机器人，其中车辆包括环状履带，环状履带设有吸入腔用于将履带吸附在表面上。可选地，车辆上附接有活动臂，活动臂在其远端设有吸盘。当该臂恰当地附接在表面上时，能够将车辆提起越过障碍物。这些系统在商业上都没有成功。市场似乎仍在等待通用的、生产低成本的、并且易于在现场之间运输的小型的技术方案。对于风力涡轮机，美国专利申请US20140519169中公开了一种真空步进机器人。该机器人包括一个带有多个真空吸盘的底座，这些吸盘相对彼此交替地移动。国际专利申请WO2012/158042公开了一种构造为履带车的清洁车，该履带车具有用于在风力涡轮机的金属塔架上向上爬行的磁性轨道。安全线用作安全特征。这样的机器人对于风力涡轮机的机翼没有用，因为没有让磁性脚在其上工作的金属。美国专利申请US2011/0138937公开了一种用于风力涡轮机叶片的爬行和检查设备。包括真空吸附系统的履带牵引系统被用于将车辆保持在塔架处，可选地由电线系统进行辅助。该车辆沿塔架移动时，摄像机随之沿塔架向上移动，以在叶片与塔架平行时检查叶片。对于一般的机器人而言，相对较新的发展集中在合成干性粘合剂上，试图模仿壁虎的脚，因为壁虎可以沿着垂直的墙壁爬行，也可以倒挂在天花板上。在US7762362和德国专利申请DE201510101290中公开了干性粘合剂的实例。在US2008/169003、US2014272272和US8882996中参照静电力和范德华力，大致描述和讨论了微结构干性粘合剂。在US2014272272中，参考壁虎脚解释了干性粘合剂通常使用不对称的微结构化的毛发，该毛发在沿优选的方向负载时，产生大的接触面积。当负载反向时，粘合剂以接近零的力从表面释放。为了通过工业机器人来抓取元件，欧洲专利EP2735408B1公开了一种包括鳍条元件的抓取器。还公开了鳍条元件用于挡风玻璃刮水器，例如在美国专利申请US20177232935和欧洲专利申请EP3172098中所公开的。在US2012/0222230中公开了类似的构造原理。对于分配粘性材料，现有技术中的系统已经大致公开，例如在US2009/0229760公开的。US2017/239682公开了无人机器人，其设有臂，臂持有涂抹工具，用于将粘性材料涂抹在风力涡轮机叶片的弯曲部的表面上，其中该涂抹工具包括可弯曲涂抹刮片。然而，该涂抹工具不能适应弯曲部的不同曲率。特别是对于风力涡轮机，对于改进风力涡轮机的保养、检查和维修存在稳定的需求。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供本领域的改进。具体地，目的在于提供一种易于用于修复表面，特别是风力涡轮机叶片表面的系统，且其制造成本低，并且具有高的通用性和适应性。该目的通过一种工具和机器人系统以及下文进一步描述的加工表面的方法。如下所示，其他优点包括系统的可靠性、稳定性和低重量。该目的还通过具有如下所述的这种系统的操作现场来实现。另一个目的在于提供该系统的操作方法以及这种系统，特别是所描述的各种实施例的有利使用。该系统包括无人机器人。该机器人具有底座和从底座延伸的臂。该机器人可以是各种类型，例如具有在表面爬行的各种腿或臂，或者是根据现有技术的其他原理。下文更详细地描述了一种电线上的机器人。术语“臂”使用时是指“至少一个臂”。多个臂能够用于相似的功能，或者多个臂能够具有多个功能。在多个臂的情况下，通常地，这些臂具有不同功能。例如，不同的臂用于握持并操作不同工具。在多个臂用于不同功能时，描述为“臂”和“另外的臂”；在这种情况下，术语“臂”包括一个或多个臂，具有为此特定臂所述的特定功能，且术语“另外的臂”包括一个或多个另外的臂，具有此特定“另外的臂”的特定功能。另外的臂可用于握持并操作不同工具。然而，在一些情况下，为了使重量最小化并降低生产成本，只有一个臂用在底座上。该臂包括远端，通常设有联轴器，用于附接工具，以检查和/或加工表面。该臂设置为将远端相对底座移动，以调节远端处的工具的位置和方向。臂相对底座是活动的，因此其相对底座具有至少一个自由度。然而，臂通常具有相对底座活动的多个自由度，例如相对底座活动的2、3、4、5、6、7或8个自由度。例如，这是通过相应数量的旋转致动器各具有一个自由度实现的。然而，单个致动器可提供多于一个自由度，例如当设置为协作的半球。机器人设有至少一个工具，设置为用于检查和加工表面中的至少一个。加工还可能包括清洁、修复或涂覆。为了修复风力涡轮机叶片的表面，特别是风力涡轮机叶片的边缘，将填充材料分配到表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在操作现场(1)操作一种系统(7)的方法，所述操作现场(1)包括表面(5’)；其中所述操作现场为具有风力涡轮机叶片(5)的风力涡轮机(1)，且所述表面(5’)是风力涡轮机叶片(5)的表面；其中所述系统包括/n-无人机器人(8)，其中所述机器人(8)包括底座(15)和从所述底座(15)延伸的臂(16)，所述臂包括远端(22)，所述臂设置用于将远端(22)相对底座(15)移动；/n-附接至所述臂(16)的远端(22)的涂抹工具(52)，其设置用于将粘性材料涂抹到所述风力涡轮机叶片(5)的弯曲部(5”)的所述表面(5’)上，所述涂抹工具(52)包括可弯曲的涂抹刮片(54A)和弯曲机构，所述弯曲机构包括致动器(58)，用于将所述涂抹刮片(54A)变形为不同弯曲结构，并设置为将所述涂抹刮片(54A)的挠曲线调节至所述弯曲部(5”)的曲率；/n其中所述方法包括/n-将所述机器人(8)定位在所述弯曲部(5”)；/n-在所述弯曲部(5”)上提供粘性材料；/n-通过所述臂(16)将所述涂抹工具(52)相对所述弯曲部(5”)定向，/n-通过所述致动器将所述涂抹刮片(54A、54B)调整至所述弯曲部(5”)的曲率；/n-通过所述臂(16)将所述涂抹工具(52)沿所述弯曲部(5”)移动，沿所述弯曲部(5”)拖曳粘性材料，并将粘性材料涂抹在所述弯曲部(5”)上。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171002 DK PA2017707471.一种在操作现场(1)操作一种系统(7)的方法，所述操作现场(1)包括表面(5’)；其中所述操作现场为具有风力涡轮机叶片(5)的风力涡轮机(1)，且所述表面(5’)是风力涡轮机叶片(5)的表面；其中所述系统包括
-无人机器人(8)，其中所述机器人(8)包括底座(15)和从所述底座(15)延伸的臂(16)，所述臂包括远端(22)，所述臂设置用于将远端(22)相对底座(15)移动；
-附接至所述臂(16)的远端(22)的涂抹工具(52)，其设置用于将粘性材料涂抹到所述风力涡轮机叶片(5)的弯曲部(5”)的所述表面(5’)上，所述涂抹工具(52)包括可弯曲的涂抹刮片(54A)和弯曲机构，所述弯曲机构包括致动器(58)，用于将所述涂抹刮片(54A)变形为不同弯曲结构，并设置为将所述涂抹刮片(54A)的挠曲线调节至所述弯曲部(5”)的曲率；
其中所述方法包括
-将所述机器人(8)定位在所述弯曲部(5”)；
-在所述弯曲部(5”)上提供粘性材料；
-通过所述臂(16)将所述涂抹工具(52)相对所述弯曲部(5”)定向，
-通过所述致动器将所述涂抹刮片(54A、54B)调整至所述弯曲部(5”)的曲率；
-通过所述臂(16)将所述涂抹工具(52)沿所述弯曲部(5”)移动，沿所述弯曲部(5”)拖曳粘性材料，并将粘性材料涂抹在所述弯曲部(5”)上。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂抹刮片(54A)按照鳍条原理构建，设有第一支柱(60A)和第二支柱(60B)，两个支柱(60A、60B)组成两条长边，支柱(60A、60B)之间为锐角，其中多个支撑梁(62)以旋转连接将第一支柱(60A)和第二支柱(60B)连接起来；其中所述第二支柱(60B)连接至所述致动器(58)；其中所述方法包括通过借助所述致动器(58)将所述第二支柱(60B)相对所述第一支柱(60A)移动，从而推动鳍条结构成为弯曲结构。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一支柱和第二支柱分别由第一链条和第二链条(60A、60B)形成，其中所述致动器(58)连接至所述第二链条(60B)，且其中所述方法包括借助所述致动器(58)将所述第二链条(60B)相对所述第一链条(60A)移动，从而推动所述第一链条(60A)成为与所述叶片(5)在弯曲部(5”)处形状类似的弯曲形状。


4.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述涂抹刮刀(54A)上附接有平坦的柔性带(53)，用于紧靠在所述弯曲部(5”)上并在借助臂(16)将所述涂抹工具(52)沿所述弯曲部(5”)移动期间沿所述弯曲部(5”)拖曳粘性材料。


5.根据权利要求4所述的方法，且当权利要求4从属于权利要求3时，其特征在于，所述柔性带(53)附接至所述第一链条(60A)，且其中所述方法包括借助所述致动器(58)推动所述柔性带(53)结合所述第一链条(60A)，形成与所述弯曲部(5”)形状类似的弯曲形状。


6.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述涂抹工具(52)包括第二涂抹刮片(54B)，两个涂抹刮片(54A、54B)从中心区域(59)沿相反方向延伸；其中两个涂抹刮片(54A、54B)中的每一个都连接至弯曲机构，用于将两个涂抹刮片(54A、54B)的组合的挠曲线调节为所述弯曲部(5”)的曲率；其中所述方法包括将所述涂抹工具(52)相对所述弯曲部(5”)定向并结合所述弯曲部(5”)的曲率调节所述涂抹刮片(54A、54B)的曲率。


7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述弯曲部(5”)是所述叶片(5)的边缘；其中两个涂抹刮片(54A、54B)设置为，当所述中心区域(59)位于所述风力涡轮机叶片(5)的边缘(5”)时面向彼此，同时两个涂抹刮片(54A、54B)在所述边缘(5”)的两侧面向所述风力涡轮机叶片(5)的表面(5’)，以在借助所述弯曲机构将两个涂抹刮片(54A、54B)弯曲在所述叶片边缘(5”)周围时，使其紧靠在所述风力涡轮机叶片(5)上，并用于在借助臂沿所述边缘(5”)移动所述涂抹工具(52)时，将粘性材料沿所述边缘(5”)拖曳；其中所述方法包括将所述涂抹工具(52)相对所述边缘(5”)定向，将所述两个涂抹刮片(54A、54B)的曲率调整到所述风力涡轮机叶片(5)在其边缘(5”)处的曲率，将所述两个涂抹刮片(54A、54B)放置在所述边缘(5”)的两侧，借助沿所述边缘(5”)移动所述涂抹工具(52)来沿所述边缘(5”)拖曳粘性材料并将粘性材料涂抹在所述边缘(5”)上。


8.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述底座(15)包括底座附接装置(20)，用于通过所述底座附接装置(20)与所述表面(5’)的接触将底座(15)静止固定至所述表面(5’)，且其中所述方法包括将底座(15)静止固定至所述表面(5’)并相对底座(15)、相对所述叶片表面(5’)沿所述弯曲部(5”)移动设有涂抹工具(52)的臂(16)的远端，并沿所述弯曲部(5”)涂抹粘性材料。


9.一种在操作现场(1)加工表面(5’)的系统，其中所述操作现场是具有风力涡轮机叶片(5)的风力涡轮机(1)，且所述表面(5’)是风力涡轮机叶片(5)的表面；
其中所述系统包括
-无人机器人(8)，其中所述机器人(8)包括底座(15)和从所述底座(15)延伸的臂(16)，所述臂包括远端(22)，所述臂设置用于将远端(22)相对底座(15)移动；
-附接至所述臂(16)的远端(22)的涂抹工具(52)，其设置用于将粘性材料涂抹到所述风力涡轮机叶片(5)的弯曲部(5”)的所述表面(5’)上，所述涂抹工具(52)包括可弯曲的涂抹刮片(54A)和弯曲机构，所述弯曲机构包括致动器(58)，用于将所述涂抹刮片(54A)变形为不同弯曲结构，并设置为将所述涂抹刮片(54A)的挠曲线调节至所述弯曲部(5”)的曲率；
其中所述系统设置为
-通过所述臂(16)将所述涂抹工具(52)相对所述弯曲部(5”)定向，
-通过所述致动器将两个涂抹刮片(54A、54B)调节至所述弯曲部(5”)的曲率；
-通过所述臂(16)将所述涂抹工具(52)沿所述弯曲部(5”)移动，沿所述弯曲部(5”)拖曳粘性材料，并将粘性材料涂抹在所述弯曲部(5”)上。


10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述涂抹刮片(54A)按照鳍条原理构建，设有第一支柱(60A)和第二支柱(60B)，两个支柱(60A、60B)组成两条长边，支柱(60A、60B)之间为锐角，其中多个支撑梁(62)以旋转连接将第一支柱(60A)和第二支柱(60B)连接起来；其中所述第二支柱(60B)连接至所述致动器(58)；其中所述系统设置为通过借助所述致动器(58)将所述第二支柱(60B)相对所述第一支柱(60A)移动，从而推动鳍条结构为弯曲结构。


11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，第一支柱和第二支柱分别由第一链条和第二链条(60A、60B)形成，其中所述致动器(58)连接至所述第二链条(60B)，且其中所述系统设置为借助所述致动器(58)将所述第二链条(60B)相对所述第一链条(60A)移动，从而推动所述第一链条(60A)成为与所述叶片(5)在弯曲部(5”)处形状类似的弯曲形状。

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯·劳尔贝格，马丁·胡斯·彪，安德烈·米格森，特勒尔斯·艾斯肯·安德森，马蒂亚斯·斯蒂芬森，
申请(专利权)人：丹麦绳索机器人公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK