JP2015532217A - 風力発電装置の成形された大型部材を自動で面加工するための方法、加工装置、並びに加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】風力発電装置の成形された大型部材の処理及び／又は加工において比較的大きな融通性を可能とする加工方法及び／又は加工装置を提供する。できるだけ効率的で同時に好ましくは正確な大型部材の処理及び加工のための方法及び装置を設計する。加工工具を用いて比較的位置正確に及び／又は均質に大型部材の自動の面加工を実行可能とする方法及び装置を提供する。【解決手段】運動基台と、制御システムを備えたロボットシステムと、作業ヘッドの加工工具とを有する加工装置を用い、風力発電装置の成形された大型部材、特にロータブレードの形式による成形部材を自動で面加工する、特に研磨するための方法であって、以下のステップ、即ち、運動基台を、移動ワゴンとして、成形部材の成形面に沿って基本的に機械的な制限をもたずに移動させるステップ、移動ワゴンと加工工具との間において運動可能な位置付けロボットシステムを用い、加工工具を成形部材の成形面に対して実質的に横向きに位置付けるステップ、加工工具を用いて大型部材を面処理するステップ、但し制御システムを用い、運動基台の走行運動と、位置付けロボットシステムを用いた加工工具の位置付け運動とが、成形部材の成形面のモデルの事前設定に従って実行されること、大型部材において、所定数の面状の処理ストロークを実行するステップを含むこと。【選択図】図１

Description

本発明は、風力発電装置（風力エネルギー設備）の成形された大型部材、特にロータブレードの形式による成形部材（異形部材 Profilbauteil）を自動で面加工する、特に研磨するための方法、並びにそれに対応する加工装置、及び該加工装置を備えた加工システムに関する。

この種の装置とこの種の方法は、下記特許文献１から公知である。

WO 2008/077844 A1

上記特許文献１において開示された方法の欠点は、以下のとおりである：
− 研磨ガントリ構造がレール上を移動し、従って研磨ガントリ構造は、他の製造場所へ搬送されることはない；
− 研磨ヘッドが水平方向においてのみ摺動されるので、全形状輪郭を研磨することはできない；
− 横断面において又は長さにおいてもロータブレードが大きくなる場合には、全ガントリ構造が適合されなくてはならない。

つまり例えばロータブレードのような風力発電装置の成形された大型部材においても、或いは場合によりスピナカバーやハブやナセルカバーやタワーセグメントなどのような風力発電装置の他の大型部材においても、大型部材の成形処理が多くの場合は複雑で且つ装置タイプに応じて必然的に変えられるということは問題である。例えばロータブレードの形状は、複雑なものであり、また装置特有のものとして必然的に変更は免れないが、そのような変更は、これらの変更が冒頭に掲げた形式の比較的融通性のない加工装置では加工不能であることをもたらすであろう。

本発明の課題は、従来技術に関して改善されており、同時に上述の問題点の少なくとも１つを解消することのできる方法及び装置を提供することである。また従来技術から既知の解決策に対する代替的な解決策が提案されるべきである。

とりわけ本発明の課題は、風力発電装置の成形された大型部材の処理（Behandlung）及び／又は加工（Bearbeitung）において比較的大きな融通性（フレキシビリティ）を可能とする加工方法及び／又は加工装置を提供することである。それに加え、とりわけ本発明の課題は、できるだけ効率的で同時に好ましくは正確な大型部材の処理及び加工のための方法及び装置を設計することである。それに加え、とりわけ本発明の課題は、加工工具を用いて比較的位置正確に及び／又は均質に大型部材の自動の面加工を実行可能とする方法及び装置を提供することである。

方法に関する前記課題は、本発明により、請求項１の方法により解決される。

装置に関する前記課題は、本発明により、請求項１７の加工装置により解決される。

本発明のコンセプトは、前記加工装置を備え、更に前記加工装置と制御接続されており風力発電装置の成形された大型部材を回転可能に保持するための保持装置（例えば保持クレーン）、特に保持装置の回転装置とを備えた、請求項１９の加工システムにも通じている。

以下、発明を実施するための形態について説明する。

上述の欠点を解消するために本発明のコンセプトでは、研磨ロボットが移動ワゴン上に取り付けられ、それによりロータブレードの各ポジション（任意のポジション）に到達可能であることが考慮されている。

本発明では、自由に動くことのできる移動ワゴンを利用することにより加工工具の効率的で正確な案内が可能であることが認識されている。本発明により制御システムを用い、運動基台（Bewegungsportal プラットフォーム：移動ワゴンのこと）の走行運動と、位置付けロボットシステムを用いた加工工具の位置付け運動とが、成形部材の成形面のモデルの事前設定に従って実行される。（この際、位置付けロボットシステムを用いた加工工具の位置付け運動とは、加工中、成形部材の形状に応じ、成形部材の表面に対して実質的に横向き（即ち垂直方向）に加工工具を動かすことであり、またこの際、実質的に横向きとは、正確な横向き（即ち正確な垂直方向）に限らず、多少の斜め方向も含むことを意味する。）

面としては、基本的に、大型部材の成形面、特に表面における、平坦な各面、又は多くの場合は３次元的に湾曲した各面、特に複雑に丸みを帯びた各面として理解され、特にロータブレードの表面のような複雑に丸みを帯びた面として理解される。それ故、面処理ストローク（flaechiger Behandlungszug）は、基本的に空間内の任意に湾曲された面又は線の加工を含んでいる。

本発明の有利な他の更なる構成は、下位請求項から読み取れるが、そこでは、更なる構成の枠内で更なる利点の提供のもと、本発明のコンセプトを実現する有利な可能性が個々に提示されている。

また特に（とりわけ大型部材の面処理の前には）中でも本質的でなくはない大型部材の面部分にわたる複数の加工ストロークができるだけ均質に実行されることが保証されるべきであることが分かった。この際、問題点が見出され、その理由は、一方では、運動基台の移動は、比較的高い融通性を保証するために基本的に機械的な制限をもたず（即ち運動基台は、部分的にレールガイドなどによるガイドも可能であるが、それ以外では自由に走行できるということ）、しかし他方では、加工工具の位置付け（送り運動 Zustellen）と案内（Fuehren）は、成形される大型部材の処理及び／又は加工に対し、必然的に品質に関連した目に見える影響をもち、つまり運動基台の移動性にもかかわらずできるだけ正確に且つ均質に行われるべきであるからである。

好ましくは、加工工具の摩損（ないし摩耗 Abnutzung）は、第１加工ストロークと第２加工ストロークとの間において検査可能である。

処理（Behandlung）及び／又は加工（Bearbeitung）は、例えば研磨や仕上げ削りや塗装などの表面加工を含むことができる。例えば基本的な製造プロセスの枠内で大型部材の処理及び／又は加工は、大型部材の深い所まで、即ち表面の下側にまで達してもよい。このことは、例えば大型部材の積層材やそのような面状の層構造物の取り入れ（ラミネーティング）のような大型部材を作り上げる加工を含んでいてもよい。

好ましくは、加工工具の案内は、大型部材の面の大部分にわたり位置正確に及び／又は均等に行われるべきである。好ましくは、正確なポジショニングのためにロボットシステムを、所定の固定ポジションにおける処理ストロークの開始前にこのロボットシステムのポジションに関して測定することが可能であり、とりわけ大型部材に関する加工工具の実際のポジションを、モデルに関する加工工具の仮想ポジションと照合する（対比する abgleichen）ことが可能である。それに加え、更なる構成においては、加工工具が（任意に（例えば、時間に関して、場所に関して、加工システムなどに関して任意に）固定可能な第１加工ストロークと第２加工ストロークとの間において）比較的長く継続する広い面の処理の最中に摩損又は摩耗などにさらされると直ちにこのことが処理の品質に直接的な影響をもつということが認識されている。例えば、研磨過程において（研磨ホイールや研磨プレート工具のような）研磨工具の摩損は（工具素材がすり切れていくことにより）研磨工具の研磨表面における周速度の変化を介し、加工の品質に直接的な影響をもつことが分かった。

また更なる構成では、大型部材において所定回数の面処理ストロークが実行され、また第１加工ストロークと第２加工ストロークとの間の加工工具の摩損が検査されることが考慮されている。

以下、加工（Bearbeitung）としては、原則的に部材から材料を削り取る各処理としても、部材に材料をもたらす各処理としても理解され、また単に成形部材の構成材料を実質的に変更しないで場合により修正するだけのような処理措置としても理解される。更に加工としては、各種の切削加工又は非切削加工として理解されてもよい。

第１加工ストロークと第２加工ストロークとの間の加工工具の摩損に関する検査の時点の選択は、様々なところに固定することが可能である。例えば、固定サイクルの枠内で、即ち例えば加工システム的に固定された各加工ストロークの後（例えば方向転換ポイントにおける一走行方向の終了後）で、次の加工ストロークが実行される前に、加工工具の検査を行うことを考慮することができる。研磨過程の場合、例えばロータブレードは、その縦軸線に沿って研磨可能であり、この際、ロータブレード上において作業ヘッドの２つの方向転換ポイントの間に１つの加工ストロークが定義可能であり、それらの方向転換ポイントは、例えばブレード付根部とブレード先端部とに位置することができるが、またそれよりも短い任意の区間終端ポイントが２つの方向転換ポイントの間の１つの加工ストロークを境界付けることも可能である。そしてロータブレードにおいて縦方向に実行される各研磨過程は、研磨過程の枠内で表面の一定の品質をもたらすことになる。

一変形形態の枠内で検査の時点は、例えば加工工具の検査にとって相応しい、加工工具の研磨距離又は運転時間の経験値に基づき、固定で予め設定することも可能である。このことは、定められた研磨距離が大きすぎる場合、又は定められた運転時間が大きすぎる場合（つまり損耗により工具の変化が比較的大きい場合）には、処理の品質の低下をもたらすことになるだろう。しかしこのことは、サイクルの適合（マッチング）により回避することが可能であろう。つまり基本的にそのようなプロセスを学習可能なものとして構成することが可能であり、従って本方法の実行の最中には、所定の処理工具、並びに例えばロータブレードのような所定の大型部材のために特徴付けられている特性マップを提供することができる。しかし特に有利には、本発明により提案されているように加工工具の摩損は、第１加工ストロークと第２加工ストロークとの間において検査される。

好ましくは、以下のステップを含み、摩損が検査される：
− 第１加工ストロークの後で第２加工ストロークの前に加工工具を基準物体上へ位置付けるステップ、
− 加工工具と基準物体との間の圧力を測定するステップ、及び／又は、
− 加工工具と基準物体との間の間隔を測定するステップ、及び／又は、
− 加工工具と基準物体との間のその他の所定の基準パラメータを測定するステップ。

好ましくは、第１加工ストロークの後で第２加工ストロークの前に加工工具と基準物体との間の基準パラメータを決定することが可能である。基準パラメータに従って検出された摩損パラメータと摩損閾値との比較により摩損閾値を超えている場合には、作業ヘッドにおける加工工具の交換か又は加工工具の追従調整（Nachfuehren）が行われ、特に第２加工ストロークにおいて基準パレメータの処理値が第１加工ストロークの時と同じであるように行われる。つまり大型部材の面処理に際し、全ての処理ストロークにおいて成形品の表面の均質の品質が保証される。

また以下のステップを含むことにより、摩損を更に検査することが可能である：
− 摩損圧力及び／又は摩損間隔又はその他の摩損パラメータを確認するステップ；
− 摩損圧力を圧力閾値と比較する、及び／又は摩損間隔を間隔閾値と比較する、及び／又は摩損パラメータを摩損閾値と比較するステップ。

更に圧力閾値及び／又は間隔閾値を超える場合には加工工具を交換及び／又は洗浄することが有利であると分かっており、特に第２加工ストローク中及び／又は第２加工ストローク前における交換及び／又は洗浄である。

好ましくは、加工工具の制御パラメータの追従調整（Nachfuehren）を摩損圧力及び／又は摩損間隔及び／又はその他の摩損閾値に基づき第２加工ストロークにおいて行うことも可能である。

本発明の特に有利な更なる一構成の枠内において、成形部材の成形面の仮想モデルに基づき、成形面の輪郭が制御システム内に登録され、加工工具は、該輪郭に沿って案内される。本発明の更なる一構成の枠内において、成形部材の成形面の仮想モデルの事前設定に従って制御システム内に輪郭及び／又は成形面を登録することが有利であると分かった。このことは、一方では走行運動のために必要な計算時間を少なくしてくれる。また他方では、その分の計算時間を、例えば位置付け運動の適応制御（アダブティブコントロール）へ投入することができ、この際、その位置付け運動は、実際の加工品質にとって重要である。特にこのことは、比較的、計算時間に関して効率的な制御システムをもたらしてくれる。

好ましくは、成形部材の成形面の仮想モデルのための識別、及び／又は仮想モデルから検出された制御システム内の輪郭のための識別（Kennung）が、（特に成形部材に取り付けられるものであるが、基本的に作業場や、ロボットシステムのアクセス可能な場所のような他の場所にも設けることのできる）識別マーク（Identifikationsmerkmal）と照合（対比 abgleichen）される。この識別マークは、ロボットシステムのポジション測定のための上記の固定ポジションの機能を含むことが可能であり、大型部材に取り付けることが（必須ではないが）可能である。特に加工工具を用いた大型部材の面処理は、識別が識別マークに肯定的（ポジティブ）に割り当て可能である場合にのみ行うことが可能である。肯定的な割り当てとは、好ましくは、制御システム内の成形部材の成形面の輪郭及び／又は仮想モデルが成形部材に合致することを保証する。そのために検知センサを、識別マークを読むために、加工装置に設けること、特に作業ヘッドに設けることが可能である。識別マークは、好ましくは、バーコードやエリアコードなどの簡単な識別マークとして構成することが可能である。また承認プロセスの枠内の比較的複雑なデータ交換も、照合プロセスとして利用することが可能である。特に識別マーク内に全体的に又は部分的にロードされた成形部材の成形面の仮想モデル及び／又は成形面の輪郭（例えば識別マークのヘッダ）を、照合の枠内で先ず加工装置の制御システムへロードするか或いは全体的に又は部分的に交換し、肯定的な割り当てのために利用することも可能である。

特に好ましくは、外部の障害物、特に人物障害が加工装置により認識される。このことは、基本的に機械的な制限をもたずに成形部材の成形面に沿って行われる移動ワゴンの走行運動、及び／又は位置付けロボットシステムの作業運動が、障害物又は人物に対して望まれない損傷を与えないことを保証する。特に運動基台及び／又はロボットシステムの直接的な運動範囲内の障害物、特に人物障害を検知するための検知センサ装置を構成することが可能である。

特に有利には、加工工具が沿って案内される輪郭が、特に成形面の長手方向に割り当てられた複数のポイント（これらのポイントは、加工ストロークの軌道（Trajektorie）に割り当て可能である）と、加工工具の加工ストロークを制限するために必要である向かい合った複数のポイント（特に作業ヘッドのための方向転換ポイント）とを有するポイント格子を含んでいる。

特に有利には、大型部材、特にロータブレードは、加工装置と制御接続されている保持装置（例えば保持クレーン）の回転装置において保持されており、この際、加工工具が沿って案内される輪郭は、成形面の周方向（umfaenglich）に割り当てられた複数の回転ポイント（特に作業ヘッドのための方向転換ポイント）を有するポイント格子を含み、加工工具は、それらの回転ポイントに対し、大型部材の回転後で加工ストロークの前にセットされる。

特に有利には、運動基台（プラットフォーム）の走行運動と、加工工具の位置付け運動（送り運動 Zustellbewegung）とは、学習アルゴリズムを用いた実行の修正のもと実行される。

特に有利には、加工工具は、研磨工具である。加工工具の洗浄は、圧縮空気の吹き付けのもと行われる。

特に加工工具の制御パラメータは、加工工具の周速度であり、この際、周速度が第１加工ストロークと第２加工ストロークにおいて実質的に同じになるように周速度の追従調整（Nachfuehren）が行われる。

好ましくは、加工ストローク中は、特に成形された大型部材に対し、加工工具の間隔、及び／又は圧力、及び／又はその他の制御パラメータを制御すること、特に一定に制御（例えばフィードバック制御）することが可能である。

本発明の更なる詳細及び利点は、図面に基づく実施例において開示されている。以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。これらの図面は、実施例を必ずしも縮尺どおりに図示するものではなく、つまり説明のために用いられるこれらの図面は、図式的な形で及び／又は僅かに歪んだ形で描かれている。図面から直接的に見ることのできる教示内容の補足分に関しては、関連の従来技術が参照される。この際、本発明の全般的なアイディアから逸脱することなく、実施形態の形状及び詳細に関して多岐にわたる修正及び変更が可能であることが考慮される。明細書、図面、並びに請求項において開示された本発明の特徴は、本発明の更なる構成のために単独としても任意の組み合わせとしても本質的な内容であり得る。更に明細書、図面、及び／又は請求項において開示された特徴の少なくとも２つからなる全ての組み合わせは、本発明の枠内に含まれる。本発明の全般的なアイディアは、図面に図示されて以下に説明される有利な実施例の正確な形状又は詳細に限定されるものではなく、また請求項の請求対象と比べて限定されるであろう対象に限定されるものでもない。また記載された測定範囲については、言及された限界値の範囲内にある値も、限界値として開示されており、任意に使用可能であり、従って請求可能とすべきである。本発明の更なる利点、特徴、詳細は、有利な実施例の以下の説明、並びに図面に基づき明らかである。

研磨装置の有利な一実施例を斜め上方から見た図である。 図１の研磨装置の研磨ヘッドの斜視図である。 図１の研磨装置の研磨ヘッドの側面図である。 図１の研磨装置の移動ワゴンを斜め下方から見た図である。 風力発電装置のロータブレードのための研磨方法の形態について処理方法の有利な一実施例に関するフローパターンを示す図である。 風力発電装置のロータブレードのための加工装置及び保持装置の回転装置から成る加工システムの概略図であり、該概略図は、本処理方法のための有利な一制御コンセプトを模式的に示し、特に有利な一研磨過程を説明するためのものである。 加工工具が研磨工具として構成されている場合の第１加工ストロークと第２加工ストロークとの間の加工工具の摩損を確認するための有利な一検査方法について概略構成（Ａ）とフローチャート（Ｂ）を示す図である。

図１に図示された、風力発電装置用のロータブレードを研磨する装置は、研磨ロボット２から構成され、該研磨ロボット２のアームには、研磨ヘッド１が装着されている。研磨ロボット２も吸引容器３も移動ワゴン４上へ取り付けられている。全装置は、作業安全技術上の理由から、運転中に作業員がワゴンに立ち入らないようにするために保護カバー６を用いて包囲されている。移動ワゴン４（運動ポータルと称することもできる）は、無線遠隔制御方式として設計することもできる遠隔操作を介して任意の各方向へ操縦可能である。研磨ヘッド１は、研磨ロボット２の頭部に回転可能に装着されている。

基本的な構造について、以下に説明する。

ここでは研磨装置の形式の全加工システムは、実際には３つのコンポーネント、即ち、
（ｉ）移動ワゴン４上に装着されている、研磨ヘッド１を含めた研磨ロボット２、
（ｉｉ）研磨ロボット２の制御装置と、研磨ユニットからの粉塵のための吸引ユニット２１とを備えた移動ワゴン４、及び全パワーエレクトロニクス装置、並びに、
（ｉｉｉ）ロータブレード用の保持装置（保持ポータルと称することもできる）の回転装置、ここではブレード支持器７
を含んでいる。

基本的に研磨ロボット２の設置においては、部分的にレールガイドも勿論可能であるが、好ましくは研磨ロボット２が自由に走行できるように構成されている。この際、移動ワゴン４は、ケーブルを用いて制御キャビネットと連結することが可能である。この制御キャビネットは、好ましくは、安全装置を統合し且つ監視し、それに対応し、危険状況の場合には研磨ロボット２ないし移動ワゴン４を停止状態にもたらすために用いられる。

好ましくは、この制御キャビネットは、直接的に移動ワゴン４上に装着される。移動ワゴン４には、同様に研磨ロボット２のための全機械系を制御するために構成されているコンプレッサユニットも装着されている。

図２は、研磨ヘッド１を斜視図として示している。研磨ヘッド１は、ロボットアームアダプタ２３に回転可能に装着されている。研磨ヘッド１には、研磨要素（研磨素材）を備えた研磨ホイール２０が格納されている。研磨ホイールは（その一部分が）研磨ホイールハウジング２４から突出している。研磨ホイールハウジング２４の下部領域には、吸引装置（吸引ユニット）２１が装着されている。吸引装置２１は、研磨時に発生する粉塵を吸引容器３へ搬送するために用いられる。そのために吸引装置２１は、ホース（チューブ）を用いて吸引容器３と接続されている。

ここでは研磨ヘッドとして構成された作業ヘッドの構造について、以下に説明する。

ここでは研磨ホイールとして構成された加工工具は、研磨ヘッド１の範囲内で可動に装着されており、従って研磨ホイールは、前方ないし後方へ運動可能である。ホイール自体が、バルブ及びレバーアームを介して前進ないし後退される。この際、押圧力は、一定に保たれるべきである；このことは、ここでは適応制御（アダブティブコントロール）を介して実現される。押圧力は、所定の機械系を介して制御され、それに対応し、比例バルブを用いて調節することが可能である。つまり押圧力が強くなりすぎる場合（即ち任意の形状において輪郭が変化した場合）には、比例バルブにおける圧力も上昇し、それに対応し、研磨ホイールは引き戻される。例えば研磨ホイールの半径について５ｃｍの間隔閾値よりも多く摩損がある場合には、研磨ホイールが交換され、また摩損間隔が５ｃｍ未満の場合には、研磨ホイールを調節し直すことが可能であろう。

図３は、研磨ヘッド１を側面図として示している。研磨ホイールは、モータ３１と駆動ベルト３３を用いて駆動される。駆動ベルト３３は、選択的にチェーン駆動部として構成することも可能である。研磨ホイールハウジング２４は、空気圧シリンダ３２を用いて動かされる。空気圧シリンダ３２は、研磨ヘッド旋回駆動部を介して連結されている。

図４は、移動ワゴン４を斜め下方から見た図として示している。移動ワゴン４は、駆動部４０を介して駆動される。移動ワゴン４は、操縦可能なローラ４１を介して操縦される。駆動部４０並びに制御装置４３は、エネルギー蓄積器（蓄電器）４２を介して給電される。

図５は、有利な一実施例による研磨方法のフローを示している。

初期ポジションとして、ステップＳ１でロータブレードがＰＯＳ−Ｐにおいて位置決めされ、ステップＳ２で研磨ロボット２がＰＯＳ−Ｒにおいて位置決めされる。研磨ロボット２は、ステップＳ３において、自身の相対ポジションｒｅｌＰＯＳ、即ちロータブレードに対する自身のポジションを、ここではロータブレードにおける３重のスキャンにより検出する。（この際、３重のスキャンとは、決定すべき空間ポジションに関するスキャンのことを意味し、ここではロータブレードに対する研磨ロボットの相対ポジションを決定するために３つの空間情報（パラメータ）が必要であり、つまりこれらの空間情報を決定するために３度のスキャン過程が必要となる。スキャンは、例えばｘ，ｙ，ｚ方向におけるスキャンとすることができるが、また例えば球座標系や円筒座標系などのような他の座標系を用いることもできる。）

検出されたこのポジションｒｅｌＰＯＳに基づき、ステップＳ４において研磨プログラムがランされ、つまり移動ワゴン４と、位置付けロボットシステム（ここではロボットアーム及び研磨ヘッド）とのための互いに適合された第１研磨プログラムＰＶと第２研磨プログラムＰＡである。輪郭（輪郭データ）ＫＯＮＴＵＲは、既にステップＳ０２において研磨ロボット２のためのプログラムに登録されている。つまりこのケースでは、成形品の自動スキャンが行われるのではなく、始動のためのポジションと研磨のためのポジションがステップＳ０１においてモデル（モデルデータ）ＭＯＤＥＬＬの事前設定に従ってプログラム内にティーチイン（einlernen）されている。ロータブレードの表面は、ジグザグ形状をもって対応して研磨される。有効に作業技術的に分割された各研磨過程（ここでは加工ストローク（加工行程 Bearbeitugnszug）と称するものとする）の後、研磨ヘッド１の摩耗が検出される。

図６は、複数の加工ストロークへの分割の一実施例を模式的に示している。

輪郭ＫＯＮＴＵＲないし輪郭ＫＯＮＴＵＲの座標は、ロボットプログラムＰＡ，ＰＶ内に登録されている。この輪郭ＫＯＮＴＵＲの個々のポイントＰｉは、ロータブレードのコンピュータモデルＭＯＤＥＬＬから引き出され；好ましくは、自動で、また場合により手動でも引き出される。新しいロータブレードがティーチ（学習）されるべき場合には、コンピュータモデルＭＯＤＥＬＬと、それに基づく輪郭ＫＯＮＴＵＲとが対応して適合される。ロボットに対するコンピュータモデルＭＯＤＥＬＬとロボットプログラムＫＯＮＴＵＲの自動適合（自動マッチング）は、確かに基本的に可能であるが、複雑性に応じ、別個の設計方法を用いて手動でも可能である。

ロータブレードに対する研磨ロボットの位置決めについて、以下に説明する。

ロータブレード５は、該ロータブレード５の各側面から到達可能であるために保持装置（例えば保持クレーン）の好ましくは１１０°の回転装置５０に締付固定されている。ロータブレード５をその軸線周りで所定の回転角度分だけ所定の値に至るまで回転させるように構成されている回転装置５０を設けることが基本的に可能である。回転角度範囲は、基本的にロボットの到達範囲において任意に且つ適切に選択することが可能である。回転角度範囲は、好ましくは、少なくとも９０°まで及び／又は９０°よりも大きい角度まで、特に好ましくは（上記の好ましい１１０°の回転装置により）１１０°まで、また好ましくは１８０°までの回転角度も含んでいる。加工状態に応じ、ロータブレード５の所定のポジションのために、適切な回転角度を選択し、引き続き他のポジションのために変更させることが可能である。研磨中にロータブレード５は、一ポジションにおいて一定に留まる。研磨ロボット２、即ち移動ワゴン４は、研磨ヘッド１を押し当てながら、ブレード付根部５.１からブレード先端部５.２に至るまで走行し、ロータブレード５の一側面ないし一輪郭を研磨する。この際、ブレード付根部５.１及びブレード先端部５.２の近傍に位置する方向転換ポイントＵｇ１，Ｕｇ２が比較的長い軌道（Trajektorie）Ｔｇのために可能であり、しかしそれらの間に位置する方向転換ポイントＵｋ１，Ｕｋ２も比較的短い軌道Ｔｋのために可能であり、成形品の幾何学形状に応じ有意義である。研磨ロボット２が、一加工ストロークの終わり、即ちロータブレード５の一加工ストロークの終わりに、方向転換ポイントＵｇ１，Ｕｇ２又はそれらの間でそれらの間に位置する方向転換ポイントＵｋ１，Ｕｋ２に到着すると、研磨ロボット２は、そこから後退し、回転装置５０によりロータブレード５を所定のポジション分だけ更に回転させてよいとの信号を供給する。この信号は、手動でも、しかし好ましくは自動で実行することも可能である；そのために研磨ロボット２と保持装置の１１０°の回転装置５０との間には通信チャンネル５２が対応して設けられている。研磨ロボット２が一加工ストロークを終えたことを通知すると、ロータブレード５は他のポジションへ回転され、その後、研磨ロボット２は、対応して再び輪郭の軌道Ｔｇ，Ｔｋに沿って自動で走行する。

座標系について、以下に説明する。

ＰＯＳ−ＰないしＰＯＳ−Ｒにおいてロータブレード５は、研磨ロボット２と同様に固定座標系を有する。研磨ロボット２に対するロータブレード５のポジションｒｅｌＰＯＳの検出により、これらの両方の座標系の差が検出される。従って研磨ロボット２は、自分がロータブレード５に対してどこでどのポジションｒｅｌＰＯＳにいるのかを知った後、個々の輪郭ポイントを走行し、同時にロータブレード５を研磨していく。つまり研磨ロボット２に対するロータブレード５の正確な方向付けは有意義であり、この際、研磨ロボット２は可動式であり、従って研磨ロボット２がロータブレード５に対して方向付けられる。ロータブレード５に対する研磨ロボット２の間隔は変更可能であるが、変更が必須であるというわけではない；押圧力の近距離適合（Nahanpassung）又は比較的小さな障害物の補償は、上述の適応制御（アダブティブコントロール）により、そしてプログラムＰＡに従って行うことが可能である。

図７は、図７（Ａ）において、加工ヘッドの摩耗を検出するための検査台の概要図を示しており、図７（Ｂ）において、第１処理ストロークと第２処理ストロークとの間において加工工具の摩損の検査を実行するためのフローチャートを示している。この際、加工ヘッドは、第１ステップＰ１において所定のポジションＰＯＳにあるものとする。

研磨ヘッド１の摩耗を検出するために研磨ロボット２は、ステップＰ２において研磨ヘッド１を基準物体６０上へ、ここではプレート上へ位置付ける。研磨ロボット２の圧力シリンダ内、好ましくは作業ヘッド又は（本例のように）直接的に作業工具における組込式の測定システム７０に基づき、摩耗が検出される。研磨ヘッド１がゆっくりとプレートへ押し当てられ（ステップＰ３において決定された、測定システム７０による圧力ｐと距離ｄに基づく）、そしてステップＰ４において、ホイール自体においてどのくらいの摩耗ＡＢＮが生じているのかが検査される。ステップＰ５において、研磨ホイールの半径について５ｃｍの間隔閾値よりも大きい摩損間隔ｄが摩損されていることが確認される場合には、研磨ホイールは、ステップＰ６において交換されるべきであろう。

摩耗に関する検査の頻度は、定まっていない。検査後の輪郭走行ないし加工ストロークの頻度に応じ、時間制御された手動検査が考慮可能である。このことは、摩損間隔ｄが５ｃｍの間隔閾値よりも短い場合に限り、ステップＰ７における後調節可能性の頻度に依存することも可能である。

研磨要素は、圧力シリンダと同様に市販の研磨要素（研磨素材）としてよい。

また場合により研磨ホイールから粉塵を取り除くために、圧縮空気を研磨ルーム内へ吹き入れることにより研磨ヘッドを洗浄するための装置が設けられている。洗浄は、手動で行うことが可能であるが、好ましくは時間制御されるか又は研磨過程に基づいても制御される。

きれいな研磨跡とするために本コンセプトが研磨ホイールの周速度を直接的に考慮するように構成されていると有利であると分かった。

周速度は、全ての加工ストロークにおいて可能な限り一定であるべきであり、例えば分あたりで３桁又は４桁の回転数値（Ｕ／ｍｉｎ）が保たれるべきである。研磨要素の周部は、研磨過程の時間が長くなるほど変化するので、好ましくは、それに対応して周速度を適合させるか或いは研磨要素などの加工工具を交換するか又は後調節（位置調節）することが考慮される。周速度の適合は、図７（Ａ）と図７（Ｂ）に図示されているように、研磨ヘッドの摩耗測定後、好ましくは毎回行われる。

１ 研磨ヘッド
２ 研磨ロボット
３ 吸引容器
４ 移動ワゴン
５ ロータブレード
５.１ ブレード付根部
５.２ ブレード先端部
６ 保護カバー
７ ブレード支持器

２０ 研磨ホイール
２１ 吸引装置（吸引ユニット）
２３ ロボットアームアダプタ
２４ 研磨ホイールハウジング
３１ モータ
３２ 空気圧シリンダ
３３ 駆動ベルト

４０ 駆動部
４１ ローラ
４２ エネルギー蓄積器
４３ 制御装置

５０ １１０°の回転装置
５２ 通信チャンネル

６０ 基準物体
７０ 測定システム

ＰＯＳ−Ｐ ロータブレードの初期ポジション
ＰＯＳ−Ｒ 研磨ロボットの初期ポジション
ｒｅｌＰＯＳ 研磨ロボット／ロータブレードの相対ポジション
ＰＶ 第１研磨プログラム
ＰＡ 第２研磨プログラム
ＫＯＮＴＵＲ 輪郭
ＭＯＤＥＬＬ モデル

Ｐｉ 輪郭の個々のポイント
Ｔｇ 比較的長い軌道
Ｔｋ 比較的短い軌道
Ｕｇ１，Ｕｇ２ 方向転換ポイント
Ｕｋ１，Ｕｋ２ 方向転換ポイント

ＰＯＳ 所定のポジション
ｐ 圧力
ｄ 距離
ＡＢＮ 摩耗

Ｓ１〜Ｓ４，Ｓ０１，Ｓ０２ 方法ステップ
Ｐ１〜Ｐ７ 方法ステップ

方法に関する前記課題は、本発明により、請求項１の方法により解決される。
即ち本発明の第１の視点により、運動基台と、制御システムを備えたロボットシステムと、作業ヘッドの加工工具とを有する加工装置を用い、風力発電装置の成形された大型部材の形式による成形部材を自動で面加工するための方法であって、
以下のステップ、即ち、
− 前記運動基台を、移動ワゴンとして、成形部材の成形面に沿って基本的に機械的な制限をもたずに移動させるステップ、
− 前記移動ワゴンと前記加工工具との間において運動可能な位置付けロボットシステムを用い、前記加工工具を成形部材の成形面に対して実質的に横向きに位置付けるステップ、
− 前記加工工具を用いて大型部材を面処理するステップ、但し前記制御システムを用い、前記運動基台の走行運動と、前記位置付けロボットシステムを用いた前記加工工具の位置付け運動とが、成形部材の成形面のモデルの事前設定に従って実行されること、
− 大型部材において、所定数の面処理ストロークを実行するステップを含むこと
を特徴とする方法が提供される。

装置に関する前記課題は、本発明により、請求項１７の加工装置により解決される。
即ち本発明の第２の視点により、運動基台と、制御システムを備えたロボットシステムと、作業ヘッドの加工工具とを有する、風力発電装置の成形された大型部材を自動で面加工するための加工装置であって、
− 前記運動基台は、移動ワゴンとして構成されており、前記移動ワゴンは、作業範囲において、成形部材の成形面に沿って基本的に機械的な制限をもたずに移動可能であり、
− 前記ロボットシステムは、前記移動ワゴンと前記加工工具との間において運動可能な位置付けロボットシステムを含み、前記ロボットシステムを用い、前記加工工具が成形部材の成形面に対して実質的に横向きに位置付け可能であること、
− 前記加工工具は、大型部材を面処理するために構成されており、
− 前記制御システムは、前記移動ワゴンの走行運動と、前記位置付けロボットシステムの位置付け運動とを、成形部材の成形面のモデルの事前設定に従って実行するように構成されており、
− 大型部材において、所定数の面処理ストロークが実行可能であること
を特徴とする加工装置が提供される。

本発明のコンセプトは、前記加工装置を備え、更に前記加工装置と制御接続されており風力発電装置の成形された大型部材を回転可能に保持するための保持装置（例えば保持クレーン）、特に保持装置の回転装置とを備えた、請求項１９の加工システムにも通じている。
即ち本発明の第３の視点により前記加工装置と、前記加工装置と制御接続されており風力発電装置の成形された大型部材を回転可能に保持するための保持装置の回転装置とから成る加工システムが提供される。
尚、本願の特許請求の範囲において場合により付記される図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。

本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）運動基台と、制御システムを備えたロボットシステムと、作業ヘッドの加工工具とを有する加工装置を用い、風力発電装置の成形された大型部材、特にロータブレードの形式による成形部材を自動で面加工する、特に研磨するための方法であって、
以下のステップ、即ち、
− 前記運動基台を、移動ワゴンとして、成形部材の成形面に沿って基本的に機械的な制限をもたずに移動させるステップ、
− 前記移動ワゴンと前記加工工具との間において運動可能な位置付けロボットシステムを用い、前記加工工具を成形部材の成形面に対して実質的に横向きに位置付けるステップ、
− 前記加工工具を用いて大型部材を面処理するステップ、但し前記制御システムを用い、前記運動基台の走行運動と、前記位置付けロボットシステムを用いた前記加工工具の位置付け運動とが、成形部材の成形面のモデルの事前設定に従って実行されること、
− 大型部材において、所定数の面処理ストロークを実行するステップ
を含むこと。
（形態２）前記方法において、前記加工工具の摩損が、第１加工ストロークと第２加工ストロークとの間において検査されることが好ましい。
（形態３）前記方法において、
− 第１加工ストロークの後で第２加工ストロークの前に前記加工工具を基準物体上へ位置付けるステップ、
− 前記加工工具と前記基準物体との間の圧力を測定するステップ、及び／又は、
− 前記加工工具と前記基準物体との間の間隔を測定するステップ、及び／又は、
− 前記加工工具と前記基準物体との間のその他の所定の基準パラメータを測定するステップ
を含み、前記摩損が検査されることが好ましい。
（形態４）前記方法において、
− 摩損圧力及び／又は摩損間隔又はその他の摩損パラメータを確認するステップ；
− 前記摩損圧力を圧力閾値と比較する、及び／又は前記摩損間隔を間隔閾値と比較する、及び／又は前記その他の摩損パラメータを摩損閾値と比較するステップ
を含み、前記摩損が検査されることが好ましい。
（形態５）前記方法において、前記圧力閾値及び／又は前記間隔閾値を超える場合には、前記加工工具を交換及び／又は洗浄することが好ましい。
（形態６）前記方法において、第２加工ストロークにおいて、前記摩損圧力及び／又は前記摩損間隔及び／又は前記その他の摩損パラメータに基づき前記加工工具の制御パラメータを追従調整することが好ましい。
（形態７）前記方法において、成形部材の成形面の仮想モデルに従って構成されている、成形面の少なくとも１つの輪郭が、前記制御システム内に登録され、前記加工工具は、前記輪郭に沿って案内されること、特に成形部材の成形面の仮想モデルが前記制御システム内に登録され、前記輪郭は、前記制御システムにより検出されることが好ましい。
（形態８）前記方法において、成形部材の成形面の仮想モデルのための識別、及び／又は前記仮想モデルから検出された制御システム内の輪郭のための識別が、特に成形部材及び／又は作業場に設けられた識別マークと照合され、特に前記加工工具を用いた大型部材の面処理は、前記識別が前記識別マークに肯定的に割り当て可能である場合、特に前記制御システム内の成形部材の成形面の輪郭及び／又は仮想モデルが成形部材に合致することが確定される場合にのみ行われることが好ましい。
（形態９）前記方法において、外部の障害物、特に人物障害が前記加工装置により認識され、特に前記運動基台及び／又は前記ロボットシステムの直接的な運動範囲内の障害物、特に人物障害を検知するための検知センサ装置が設けられていることが好ましい。
（形態１０）前記方法において、前記加工工具が沿って案内される輪郭が、前記加工工具の加工ストロークのために成形面の長手方向に割り当てられて向かい合った複数の方向転換ポイントを有するポイント格子を含むことが好ましい。
（形態１１）前記方法において、大型部材、特にロータブレードは、前記加工装置と制御接続されている保持装置の回転装置において保持されており、前記加工工具が沿って案内される輪郭は、成形面の周方向に割り当てられた複数の回転ポイントを有するポイント格子を含み、前記加工工具は、前記回転ポイントに対し、大型部材の所定の回転後で加工ストロークの前にセットされることが好ましい。
（形態１２）前記方法において、前記運動基台の走行運動及び／又は前記加工工具の位置付け運動は、学習アルゴリズムによる実行の修正のもと実行されることが好ましい。
（形態１３）前記方法において、前記加工工具は、研磨工具であることが好ましい。
（形態１４）前記方法において、前記加工工具の洗浄は、圧縮空気の吹き付けのもと行われることが好ましい。
（形態１５）前記方法において、前記加工工具の制御パラメータは、前記加工工具の周速度であり、前記周速度が第１加工ストロークと第２加工ストロークにおいて実質的に同じになるように前記周速度の追従調整が行われることが好ましい。
（形態１６）前記方法において、加工ストローク中は、特に成形された大型部材に対し、前記加工工具の間隔、及び／又は圧力、及び／又はその他の制御パラメータが制御される、特に一定に制御されることが好ましい。
（形態１７）運動基台と、制御システムを備えたロボットシステムと、作業ヘッドの加工工具とを有する、風力発電装置の成形された大型部材を自動で面加工するための加工装置であって、
− 前記運動基台は、移動ワゴンとして構成されており、前記移動ワゴンは、作業範囲において、成形部材の成形面に沿って基本的に機械的な制限をもたずに移動可能であり、
− 前記ロボットシステムは、前記移動ワゴンと前記加工工具との間において運動可能な位置付けロボットシステムを含み、前記ロボットシステムを用い、前記加工工具が成形部材の成形面に対して実質的に横向きに位置付け可能であること、
− 前記加工工具は、大型部材を面処理するために構成されており、
− 前記制御システムは、前記移動ワゴンの走行運動と、前記位置付けロボットシステムの位置付け運動とを、成形部材の成形面のモデルの事前設定に従って実行するように構成されており、
− 大型部材において、所定数の面処理ストロークが実行可能であること。
（形態１８）前記加工装置において、前記加工工具の摩損が、第１加工ストロークと第２加工ストロークとの間において検査可能であることが好ましい。
（形態１９）前記加工装置と、前記加工装置と制御接続されており風力発電装置の成形された大型部材を回転可能に保持するための保持装置の回転装置とから成る加工システム。

好ましくは、加工工具の制御パラメータの追従調整（Nachfuehren）を摩損圧力及び／又は摩損間隔及び／又はその他の摩損パラメータに基づき第２加工ストロークにおいて行うことも可能である。

Claims (19)

1. 運動基台と、制御システムを備えたロボットシステムと、作業ヘッドの加工工具とを有する加工装置を用い、風力発電装置の成形された大型部材、特にロータブレードの形式による成形部材を自動で面加工する、特に研磨するための方法であって、
   以下のステップ、即ち、
   − 前記運動基台を、移動ワゴンとして、成形部材の成形面に沿って基本的に機械的な制限をもたずに移動させるステップ、
   − 前記移動ワゴンと前記加工工具との間において運動可能な位置付けロボットシステムを用い、前記加工工具を成形部材の成形面に対して実質的に横向きに位置付けるステップ、
   − 前記加工工具を用いて大型部材を面処理するステップ、但し前記制御システムを用い、前記運動基台の走行運動と、前記位置付けロボットシステムを用いた前記加工工具の位置付け運動とが、成形部材の成形面のモデルの事前設定に従って実行されること、
   − 大型部材において、所定数の面処理ストロークを実行するステップ
   を含むこと
   を特徴とする方法。
2. 前記加工工具の摩損が、第１加工ストロークと第２加工ストロークとの間において検査されること
   を特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. − 第１加工ストロークの後で第２加工ストロークの前に前記加工工具を基準物体上へ位置付けるステップ、
   − 前記加工工具と前記基準物体との間の圧力を測定するステップ、及び／又は、
   − 前記加工工具と前記基準物体との間の間隔を測定するステップ、及び／又は、
   − 前記加工工具と前記基準物体との間のその他の所定の基準パラメータを測定するステップ
   を含み、前記摩損が検査されること
   を特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. − 摩損圧力及び／又は摩損間隔又はその他の摩損パラメータを確認するステップ；
   − 前記摩損圧力を圧力閾値と比較する、及び／又は前記摩損間隔を間隔閾値と比較する、及び／又は前記その他の摩損パラメータを摩損閾値と比較するステップ
   を含み、前記摩損が検査されること
   を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記圧力閾値及び／又は前記間隔閾値を超える場合には、前記加工工具を交換及び／又は洗浄すること
   を特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 第２加工ストロークにおいて、前記摩損圧力及び／又は前記摩損間隔及び／又は前記その他の摩損閾値に基づき前記加工工具の制御パラメータを追従調整すること
   を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 成形部材の成形面の仮想モデルに従って構成されている、成形面の少なくとも１つの輪郭が、前記制御システム内に登録され、前記加工工具は、前記輪郭に沿って案内されること、特に成形部材の成形面の仮想モデルが前記制御システム内に登録され、前記輪郭は、前記制御システムにより検出されること
   を特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 成形部材の成形面の仮想モデルのための識別、及び／又は前記仮想モデルから検出された制御システム内の輪郭のための識別が、特に成形部材及び／又は作業場に設けられた識別マークと照合され、特に前記加工工具を用いた大型部材の面処理は、前記識別が前記識別マークに肯定的に割り当て可能である場合、特に前記制御システム内の成形部材の成形面の輪郭及び／又は仮想モデルが成形部材に合致することが確定される場合にのみ行われること
   を特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 外部の障害物、特に人物障害が前記加工装置により認識され、特に前記運動基台及び／又は前記ロボットシステムの直接的な運動範囲内の障害物、特に人物障害を検知するための検知センサ装置が設けられていること
   を特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記加工工具が沿って案内される輪郭が、前記加工工具の加工ストロークのために成形面の長手方向に割り当てられて向かい合った複数の方向転換ポイントを有するポイント格子を含むこと
    を特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 大型部材、特にロータブレードは、前記加工装置と制御接続されている保持装置の回転装置において保持されており、前記加工工具が沿って案内される輪郭は、成形面の周方向に割り当てられた複数の回転ポイントを有するポイント格子を含み、前記加工工具は、前記回転ポイントに対し、大型部材の所定の回転後で加工ストロークの前にセットされること
    を特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記運動基台の走行運動及び／又は前記加工工具の位置付け運動は、学習アルゴリズムによる実行の修正のもと実行されること
    を特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記加工工具は、研磨工具であること
    を特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記加工工具の洗浄は、圧縮空気の吹き付けのもと行われること
    を特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記加工工具の制御パラメータは、前記加工工具の周速度であり、前記周速度が第１加工ストロークと第２加工ストロークにおいて実質的に同じになるように前記周速度の追従調整が行われること
    を特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 加工ストローク中は、特に成形された大型部材に対し、前記加工工具の間隔、及び／又は圧力、及び／又はその他の制御パラメータが制御される、特に一定に制御されること
    を特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 運動基台と、制御システムを備えたロボットシステムと、作業ヘッドの加工工具とを有する、風力発電装置の成形された大型部材を自動で面加工するための加工装置であって、
    − 前記運動基台は、移動ワゴンとして構成されており、前記移動ワゴンは、作業範囲において、成形部材の成形面に沿って基本的に機械的な制限をもたずに移動可能であり、
    − 前記ロボットシステムは、前記移動ワゴンと前記加工工具との間において運動可能な位置付けロボットシステムを含み、前記ロボットシステムを用い、前記加工工具が成形部材の成形面に対して実質的に横向きに位置付け可能であること、
    − 前記加工工具は、大型部材を面処理するために構成されており、
    − 前記制御システムは、前記移動ワゴンの走行運動と、前記位置付けロボットシステムの位置付け運動とを、成形部材の成形面のモデルの事前設定に従って実行するように構成されており、
    − 大型部材において、所定数の面処理ストロークが実行可能であること
    を特徴とする加工装置。
18. 前記加工工具の摩損が、第１加工ストロークと第２加工ストロークとの間において検査可能であること
    を特徴とする、請求項１７に記載の加工装置。
19. 請求項１７又は１８に記載の加工装置と、前記加工装置と制御接続されており風力発電装置の成形された大型部材を回転可能に保持するための保持装置の回転装置とから成る加工システム。

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