特許 7554825 風力タービンのギヤ組立体の組立又は分解

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-11

(45)【発行日】2024-09-20

(54)【発明の名称】風力タービンのギヤ組立体の組立又は分解

(51)【国際特許分類】

   F03D 80/50 20160101AFI20240912BHJP

   F03D 15/00 20160101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

F03D80/50

F03D15/00

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022523873

(86)(22)【出願日】2020-10-02

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-28

(86)【国際出願番号】 DK2020050267

(87)【国際公開番号】W WO2021078341

(87)【国際公開日】2021-04-29

【審査請求日】2023-07-13

(31)【優先権主張番号】PA201970660

(32)【優先日】2019-10-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DK

(73)【特許権者】

【識別番号】514130633

【氏名又は名称】ヴェスタス ウィンド システムズ エー／エス

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100101498

【弁理士】

【氏名又は名称】越智 隆夫

(74)【代理人】

【識別番号】100107401

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 誠一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100120064

【弁理士】

【氏名又は名称】松井 孝夫

(74)【代理人】

【識別番号】100182257

【弁理士】

【氏名又は名称】川内 英主

(74)【代理人】

【識別番号】100202119

【弁理士】

【氏名又は名称】岩附 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】ヤンベー ヤンバハ，ノエル

(72)【発明者】

【氏名】ルビアン ベレコ，ショセ

【審査官】松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】特表２００７－５２５６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１７８３２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００３６６０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０００－３３７２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３７１１６５６（ＣＮ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２００４００４３５１（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｄ ８０／５０

Ｆ０３Ｄ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

風力タービン（１０）のギヤ組立体（２０）を組立又は分解する方法であって、
前記ギヤ組立体（２０）は、第１ヘリカルギヤ（２８）と、前記第１ヘリカルギヤ（２８）と回転可能に係合するように構成された第２ヘリカルギヤ（２４）とを備え、
前記方法は、
前記第１ヘリカルギヤ（２８）の回転軸に沿った、前記第２ヘリカルギヤ（２４）に対する軸方向速度での前記第１ヘリカルギヤ（２８）の軸方向移動と、
前記第１ヘリカルギヤ（２８）の前記回転軸を中心とした前記第２ヘリカルギヤ（２４）に対する第１回転速度での前記第１ヘリカルギヤ（２８）の回転と、
を発生させる制御信号であって、前記第１ヘリカルギヤ（２８）の前記軸方向移動及び回転を同時に発生させて、前記第１ヘリカルギヤ（２８）と前記第２ヘリカルギヤ（２４）の係合又は係合解除をする制御信号を送信するステップを有し、
前記軸方向速度及び前記第１回転速度の一方は所定の速度であり、前記軸方向速度及び前記第１回転速度の他方は前記所定の速度に応じて決定され、
前記制御信号は、前記制御信号に依存して、前記第１ヘリカルギヤ（２８）の軸方向移動を発生させるように構成された第１アクチュエータ（５４）、及び、前記第１ヘリカルギヤ（２８）の回転を発生させるように構成された第２アクチュエータ（７８）に送信されることを特徴とする風力タービン（１０）のギヤ組立体（２０）を組立又は分解することを特徴とする方法。

【請求項2】

前記第１回転速度は、前記第１ヘリカルギヤ（２８）及び／又は第２ヘリカルギヤ（２４）の幾何学的パラメータに依存して決定される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記幾何学的パラメータは、歯幅、らせん角、チルト角、ピッチ直径の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記制御信号は、前記第１ヘリカルギヤ（２８）の軸方向移動及び回転を実質的に同時に開始させる、ことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の方法。

【請求項5】

前記ギヤ組立体（２０）と係合し、前記第１ヘリカルギヤ（２８）の前記軸方向移動及び回転を発生させるように制御されるように構成された係合部（４８）を備える昇降ツール（４０）を提供し、
前記第１ヘリカルギヤ（２８）の前記軸方向移動及び回転に先立って、前記第２ヘリカルギヤに対し前記第１ヘリカルギヤ（２８）を軸方向に整列するように制御信号を送信することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の方法。

【請求項6】

前記ギヤ組立体を組み立てる際に、前記第２ヘリカルギヤ（２４）に対する前記第１ヘリカルギヤ（２８）の前記軸方向移動及び回転の前に、前記第１ヘリカルギヤ（２８）の溝を前記第２ヘリカルギヤ（２４）の歯に位置合わせすることを含むことを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の方法。

【請求項7】

前記ギヤ組立体（２０）は、前記第１ヘリカルギヤ（２８）を遊星ギヤとして支持するキャリアに太陽ギヤとして連結された第３ヘリカルギヤ（３２）と、前記第３ヘリカルギヤ（３２）と回転可能に係合するように構成された第４ヘリカルギヤとを備え、
前記第３ヘリカルギヤ（３２）の回転軸に沿った前記第４ヘリカルギヤに対する軸方向速度での前記第３ヘリカルギヤ（３２）の軸方向移動と、
前記第３ヘリカルギヤ（３２）の回転軸を中心とした前記第４ヘリカルギヤに対する第３回転速度での前記第３ヘリカルギヤ（３２）の回転であって、前記第３回転速度は前記第１回転速度とは異なり前記所定の速度に応じて決定される回転と、
を発生させる前記制御信号を送信するステップを有し、
前記制御信号は、前記第３ヘリカルギヤ（３２）の前記軸方向移動及び回転を、前記第１ヘリカルギヤ（２８）の前記軸方向移動及び回転と同時に発生させて、前記第３ヘリカルギヤ及び前記第４ヘリカルギヤを係合又は係合解除することを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の方法。

【請求項8】

前記ギヤ組立体（２０）は、前記第１ヘリカルギヤ（２８）を支持し、前記第３ヘリカルギヤ（３２）に結合される遊星キャリア（３０）を含み、前記方法が、前記制御信号を送信して、前記遊星キャリアの回転を発生させ、前記回転軸を中心とする前記第３ヘリカルギヤ（３２）の回転を発生させることを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。

【請求項9】

風力タービン（１０）のギヤ組立体（２０）を組立又は分解するためのコントローラであって、前記ギヤ組立体（２０）は、第１ヘリカルギヤ（２８）と、前記第１ヘリカルギヤ（２８）と回転可能に係合するように構成された第２ヘリカルギヤ（２４）と、前記第１ヘリカルギヤ（２８）を第２ヘリカルギヤ（２４）に対して軸方向に移動させる第１アクチュエータ（５４、５６）と、前記第２ヘリカルギヤ（２４）に対し前記第１ヘリカルギヤ（２８）を回転させる第２アクチュエータ（７８）とを含み、
前記コントローラ（１００）は、
前記第１ヘリカルギヤ（２８）の回転軸に沿った前記第２ヘリカルギヤ（２４）に対する前記第１ヘリカルギヤ（２８）の軸方向速度と、前記第２ヘリカルギヤ（２４）に対する前記第１ヘリカルギヤ（２８）の第１回転速度の一方を示すデータを受信し、
受信した前記データに応じて前記軸方向速度と前記第１回転速度の他方を決定し、
前記第１ヘリカルギヤ（２８）を前記第１ヘリカルギヤ（２８）の回転軸に沿って前記軸方向速度で軸方向移動させ、前記第１ヘリカルギヤ（２８）を前記第１ヘリカルギヤ（２８）の前記回転軸を中心として前記第２ヘリカルギヤ（２４）に対して相対的に前記第１回転速度で回転させる制御信号を前記第１及び第２のアクチュエータに送信する
ように構成され、
前記制御信号は、前記第１ヘリカルギヤ（２８）の前記軸方向移動及び回転を同時に発生させて、前記第１ヘリカルギヤ（２８）及び前記第２ヘリカルギヤ（２４）を係合又は係合解除するように構成されていることを特徴とするコントローラ。

【請求項10】

風力タービン（１０）のギヤ組立体（２０）を組立又は分解するための昇降ツールであって、
前記ギヤ組立体は、第１ヘリカルギヤ（２８）と、前記第１ヘリカルギヤ（２８）と回転可能に係合するように構成された第２ヘリカルギヤ（２４）とを含み、
前記昇降ツール（４０）は、
支持フレーム（４２）と、前記ギヤ組立体（２０）と係合するように構成された係合手段（４８）とを有する支持フレーム（４２）と、
前記ギヤ組立体（２０）のハウジング（２６）に取り付けられ、前記支持フレーム（４２）と係合するように配置されたガイド組立体（５０）と、
前記ガイド組立体（５０）によってガイドされる前記支持フレーム（４２）の軸方向移動を引き起こすように構成された第１アクチュエータ（５４）と、
前記支持フレーム（４２）に対して前記係合手段（４８）を回転させるように構成された第２アクチュエータ（７８）と、
を有し、
前記係合手段（４８）が前記ギヤ組立体（２０）と係合しているときに、前記第１アクチュエータ（５４）は、前記第１ヘリカルギヤ（２８）の回転軸に沿って、前記第２ヘリカルギヤに対して相対的な軸方向速度で前記支持フレーム（４２）及び前記第１ヘリカルギヤを軸方向移動させるように制御可能であり、前記第２アクチュエータ（７８）は、前記第１ヘリカルギヤ（２８）の回転軸を中心として、前記第２ヘリカルギヤ（２４）に対して相対的な第１回転速度で、前記係合手段（４８）及び前記第１ヘリカルギヤ（２８）を回転させるように制御可能であり、
前記軸方向速度及び前記第１回転速度の一方は所定の速度であり、前記軸方向速度及び前記第１回転速度の他方は前記所定の速度に依存して決定され、前記第１及び第２アクチュエータ（５４、７８）は、それぞれの軸方向移動及び回転を同時に発生させて前記第１及び第２ヘリカルギヤ（２８、２４）を係合又は係合解除するように制御可能であることを特徴とする昇降ツール。

【請求項11】

前記ギヤ組立体（２０）は、第３ヘリカルギヤ（３２）と、前記第３ヘリカルギヤ（３２）と回転可能に係合するように構成された第４ヘリカルギヤとを備え、
前記係合手段（４８）は、前記第１ヘリカルギヤ（２８）に係合するように配置された第１ヘリカルギヤ係合部（７４）と、前記第３ヘリカルギヤ（３２）に係合するように配置された第３ヘリカルギヤ係合部（７６）とを備え、前記第２アクチュエータ（７８）は、前記第１ヘリカルギヤ係合部（７４）を回転させるように配置され、前記昇降ツール（４０）は、前記第３ヘリカルギヤ係合部（７６）を回転させるように配置された第３アクチュエータ（９２）を備え、
前記第３アクチュエータ（９２）は、前記第３ヘリカルギヤ（３２）の回転軸の回りで前記第４ヘリカルギヤに対して相対的な第３回転速度で前記第３ヘリカルギヤ（３２）を回転させるように制御可能であり、前記第３回転速度は前記所定の速度に応じて決定され、
前記第３アクチュエータ（９２）は、前記第３及び第４ヘリカルギヤと係合又は係合解除するために、前記第１及び第２アクチュエータ（５４、７８）の少なくとも一方と同時に動作するように制御可能であることを特徴とする請求項１０に記載の昇降ツール。

【請求項12】

前記第１ヘリカルギヤ（２８）は、前記ギヤ組立体（２０）の第１ギヤセット（２２）の遊星ギヤであり、前記第２ヘリカルギヤ（２４）は、前記第１ギヤセット（２２）のリングギヤであり、前記第３ヘリカルギヤ（３２）は、前記ギヤ組立体（２０）の第２ギヤセットの太陽ギヤであり、前記第４ヘリカルギヤは、前記第２ギヤセットの遊星ギヤであり、前記ギヤ組立体（２０）は、前記第１ギヤセット（１２）の遊星ギヤを支持し、前記第２ギヤセットの太陽ギヤに連結された遊星キャリア（３０）を含み、
前記第１ヘリカルギヤ係合部（７４）は、前記第１ギヤセット（２２）の前記遊星ギヤ（２８）と係合するように配置されたダミー太陽ギヤを含み、前記第３ヘリカルギヤ係合部（７６）は、前記遊星キャリア（３０）と回転可能に係合して前記第２ギヤセットの前記太陽ギヤ（３２）を回転させるように構成されることを特徴とする請求項１１に記載の昇降ツール。

【請求項13】

前記昇降ツールは、前記昇降ツール（４０）を前記昇降ツール（４０）を所定の位置に移動させるためのクレーンに連結するために、前記支持フレーム（４０）に取り付けられた連結手段（６０）を含み、
前記連結手段（６０）は、前記支持フレーム（４０）に取り付けられるように配置され、前記支持フレーム（４０）を前記連結手段に対して移動させるように配置された取り付け部材を含み、前記昇降ツール（４０）は、前記支持フレーム（４０）の長手方向軸に沿って前記支持フレーム（４０）を前記連結手段（６０）に対して移動させて前記昇降ツール（４０）のチルト角を調整するように配置された第４アクチュエータ（６８）を含むことを特徴とする請求項１０から１２までのいずれか一項に記載の昇降ツール。

【請求項14】

第１ヘリカルギヤ（２８）と、前記第１ヘリカルギヤ（２８）と回転可能に係合するように構成された第２ヘリカルギヤ（２４）とを有するギヤ組立体（２０）を含む風力タービン（１０）と、
前記ギヤ組立体（２０）を組立又は分解するための請求項１０から１３までのいずれか一項に記載の昇降ツール（４０）と、
前記昇降ツール（４０）を前記ギヤ組立体（２０）に対して所定の位置に移動させるためのクレーンを有することを特徴とする風力タービン装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、風力タービンのギヤ組立体の組立又は分解に関し、特に、ヘリカルギヤを有するギヤ組立体の組立又は分解に関する。

【背景技術】

【0002】

発電用の風力発電機は、従来から広く知られている。発電容量を増大させるために、風車のサイズと規模の大型化が進んでいる。典型的な風力タービンは、ナセルを支持するタワー、ロータハブ、及びロータハブに接続された複数のロータブレードを有する。

【0003】

多くの風力タービンは、ナセルに収容されたギヤ組立体を含むギヤボックスを有する。特に、ギヤ組立体は、ロータハブと風力タービンの発電機との間に位置し、ギヤ組立体は、ロータ及びロータブレードに連結された主軸の比較的低い回転速度を、発電機に連結された発電機シャフトの比較的高い回転速度に上げるように作用する。

【0004】

風力タービンのギヤ組立体は、通常、いくつかの構成部品を含む。例えば、ギヤ組立体は、太陽ギヤ、複数の遊星ギヤ及びリングギヤをそれぞれ含む１つ以上の遊星ギヤ装置を含むことができ、これらのギヤは、互いに回転可能に係合するように構成されたヘリカルギヤである。

【0005】

ギヤ組立体は、「アップタワー」、つまり、ギヤ組立体がナセルの風力タービンタワーの上部の位置にある状態で、組み立て又は分解する必要がある場合がある。例えば、ギヤ組立体又は風力タービンの他の部分のメンテナンスを実施するため、又はギヤ組立体の特定の構成部品を交換するために、ギヤ組立体の構成部品を互いに係合又は係合解除する必要がある場合がある。

【0006】

ギヤボックス組立体全体をナセルから取り外すことなく特定のギヤ構成部品を取り外すことによって、取り外しを実施するためのより小さなクレーンを使用することができ、これによりメンテナンスを実施するコストを低減することができる。しかしながら、特定のギヤ構成要素、例えば、ヘリカルギヤを互いに係合解除することは、構成要素に生じる損傷を防止するための精度を必要とする。たとえば、１つのヘリカルギヤを回転させずに別のヘリカルギヤから取り外すことは困難である。風力タービンの上部にある比較的大きく重い部品のこのような精密な制御は、単にギヤの重量を支持するように設計されたクレーン及び／又はツールを使用する熟練オペレータによるギヤの手動制御を必要とする。ギヤに生じる損傷を防止するために、このような手動操作は、典型的には、オペレータが、ギヤが互いに分離されるまで、ギヤに小さな交互の回転及び並進調整を行うことを含み、これには時間がかかることがある。

【0007】

風力タービン上でギヤ組立体を組み立てたり分解したりするための公知の方法及びツールは、必要な精蜜さ、精度及び制御の程度を提供していない。

【0008】

本発明はこのような背景に対してなされたものである。

【発明の概要】

【0009】

本発明の第１の態様によれば、風力タービンのギヤ組立体を組立又は分解する方法を提供する。ギヤ組立体は、第１ヘリカルギヤと、前記第１ヘリカルギヤと回転可能に係合するように構成された第２ヘリカルギヤとを備える。本発明の方法は、制御信号を送信して、第１ヘリカルギヤの回転軸に沿って、第２ヘリカルギヤに対して軸方向速度で第１ヘリカルギヤの軸方向移動と、前記第１ヘリカルギヤの回転軸を中心とした前記第２ヘリカルギヤに対する第１回転速度での前記第１ヘリカルギヤの回転を引き起こす。前記軸方向速度及び前記第１回転速度の一方は所定の速度であり、前記軸方向速度及び前記第１回転速度の他方は前記所定の速度に依存して決定される。前記制御信号は、前記第１ヘリカルギヤの軸方向移動及び回転を同時に発生させて前記第１ヘリカルギヤ及び前記第２ヘリカルギヤを係合又は係合解除することを特徴とする。

【0010】

回転速度及び軸方向速度は、第１ヘリカルギヤのそれぞれの軸方向移動及び回転を同時に発生させて、第１ヘリカルギヤ及び第２ヘリカルギヤを滑らかに、速く、かつ制御された方法で係合又は係合解除するように制御することができる。これは、回転及び軸方向移動が別々の連続した段階で行われることを必要とするギヤ組立体を組み立てる又は分解する公知の方法とは対照的である。

【0011】

制御信号は、制御信号に依存して第１ヘリカルギヤのそれぞれの軸方向移動及び回転を引き起こすように構成された第１及び第２アクチュエータに伝達され得る。制御信号は、予め定められた分解方法のアセンブリに従ってアクチュエータを制御することができる。各アクチュエータは、ステップモータ、例えばブラシレスＤＣ電気モータを備えてもよく、このステップモータは、３６０度の回転を多数の等しいステップに分割し、これにより、回転方向及び軸方向の両方における第１ヘリカルギヤの速度及び相対位置を高精度に制御することができる。

【0012】

第１回転速度は、第１及び／又は第２ヘリカルギヤの幾何学的パラメータに依存して決定することができる。このような幾何学的パラメータは、ヘリカルギヤのねじれ角を規定し、これにより、ギヤ組立体の組立又は分解中に第２ヘリカルギヤと接触しないように第１ヘリカルギヤの軸方向移動及び回転を制御することができる。幾何学的パラメータは、歯幅、らせん角、チルト角、そして、ピッチ直径の少なくとも１つを含むことができる。

【0013】

制御信号は、第１ヘリカルギヤの軸方向移動及び回転を実質的に同時に開始させることができる。各アクチュエータは、軸方向及び回転方向の両方で第１ヘリカルギヤの瞬間的かつ同時の動きを引き起こすように制御されてもよい。

【0014】

この方法は、ギヤ組立体と係合し、第１ヘリカルギヤの軸方向移動及び回転を引き起こすように制御されるように構成された昇降ツールを提供すること、及び、第１ヘリカルギヤの軸方向移動及び回転の前に、第２ヘリカルギヤに対する昇降ツールのチルト角を調整させるように制御信号を送信することを含むことができる。昇降ツールのチルト角、したがってギヤ組立体を制御することは、組立又は分解プロセスの間に第１及び第２ヘリカルギヤを都合よく整列させ、それによってギヤ組立体のヘリカル機構への損傷を防止する。

【0015】

この方法は、ギヤ組立体を組み立てる際に、第２ギヤヘリカルギヤに対する第１ヘリカルギヤの軸方向及び回転方向の移動の前に、第１ヘリカルギヤの溝を第２ヘリカルギヤの歯に位置合わせするステップを含むことができる。あるいは、第２ヘリカルギヤの溝を第２ヘリカルギヤの歯と位置合わせしてもよい。この第１、第２ヘリカルギヤの螺旋パターンの初期位置ずれにより、各螺旋パターンの歯同士の当接が防止され、組立工程における歯の損傷が防止される。

【0016】

ギヤ組立体は、第３ヘリカルギヤと、第３ヘリカルギヤと回転可能に係合するように構成された第４ヘリカルギヤとを含むことができる。この方法は、制御信号を送信して、第３ヘリカルギヤの回転軸に沿って、第４ヘリカルギヤに対して軸方向速度で第３ヘリカルギヤを軸方向に移動させ、及び、前記第３ヘリカルギヤの回転軸を中心とした前記第４ヘリカルギヤに対する第３回転速度で前記第３ヘリカルギヤを回転させる。前記第３回転速度は前記所定速度に応じて決定され、前記第３回転速度は前記第１回転速度とは異なる。前記制御信号は、前記第３ヘリカルギヤの軸方向移動及び回転を前記第１ヘリカルギヤの軸方向移動及び回転と同時に発生させて、前記第３ヘリカルギヤと前記第４ヘリカルギヤを係合又は係合解除する。

【0017】

有利には、本方法は、同じギヤ組立体内の２つのギヤ対の円滑な係合及び／又は解除を提供する。特に、第１ヘリカルギヤ及び第３ヘリカルギヤの回転速度（すなわち、第１及び第２回転速度）と軸方向速度とを互いに独立して制御することができ、ギヤ組立体の組立又は分解を同時に行うことができる。

【0018】

ギヤ組立体の別の例示的な構成では、第１及び第３ヘリカルギヤは、それらが異なる軸方向速度で並進され得るように配置されてもよい。したがって、第１ヘリカルギヤの第２ヘリカルギヤに対する軸方向速度は、第４ヘリカルギヤに対して定義された第３ヘリカルギヤの軸方向速度と異なっていてもよいことが理解されよう。

【0019】

ギヤ組立体は、第１ヘリカルギヤを支持し、かつ第３ヘリカルギヤに結合された遊星キャリアを含むことができる。この方法は、遊星キャリアの回転を生じさせるために制御信号を送信し、その回転軸の周りに第３ヘリカルギヤの回転を生じさせることを含む。この例示的な構成によれば、第３及び第１ヘリカルギヤは、第３ヘリカルギヤの軸方向速度が第１ヘリカルギヤの軸方向速度と同じになるように、ギヤ組立体の取り外し可能な単一の部分として一緒に配置される。

【0020】

本発明のさらに別の態様によれば、風力タービンのギヤ組立体を組立又は分解するためのコントローラが提供される。ギヤ組立体は、第１ヘリカルギヤと、第１ヘリカルギヤと回転可能に係合するように構成された第２ヘリカルギヤとを備える。前記コントローラは、第１のヘリカルギヤの回転軸に沿った第２ヘリカルギヤに対する第１ヘリカルギヤの軸方向速度と、第２ヘリカルギヤに対する第１ヘリカルギヤの第１回転速度とのうちの１つを示すデータを受信し、受信したデータに応じて軸方向速度と第１回転速度の一方を決定し、及び、制御信号を送信して、第１ヘリカルギヤの回転軸に沿った軸方向速度で第１ヘリカルギヤの軸方向を生じさせ、第１ヘリカルギヤの回転軸を中心に、第２ヘリカルギヤに対して第１回転速度で第１ヘリカルギヤの回転を生じさせるように構成される。制御信号は、第１ヘリカルギヤの軸方向及び回転を同時に生じさせて、第１ヘリカルギヤ及び第２ヘリカルギヤを係合又は係合解除するように構成される。

【0021】

本発明のさらに別の態様によれば、風力タービンのギヤ組立体を組み立て又は分解するための昇降ツールが提供される。このギヤ組立体は、第１ヘリカルギヤと、第１ヘリカルギヤと回転可能に係合するように構成された第２ヘリカルギヤとを備える。この昇降ツールは、支持アームと、このギヤ組立体と係合するように構成された係合手段とを有する支持フレームと、ギヤ組立体のハウジングに取り付けられ、支持アームと係合するように配置されたガイド組立体と、ガイド組立体によって案内される支持フレームの軸方向移動を引き起こすように構成された第１アクチュエータと、支持アームに対する係合手段の回転を引き起こすように構成された第２アクチュエータを備える。前記係合手段が前記ギヤ組立体と係合しているときに、前記第１アクチュエータは、前記第１ヘリカルギヤの回転軸に沿って前記第２ヘリカルギヤに対して相対的な軸方向速度で前記支持フレーム及び前記第１ヘリカルギヤの軸方向移動を生じさせるように制御可能であり、前記第２アクチュエータは、前記第１ヘリカルギヤの回転軸を中心とする前記第２ヘリカルギヤに対して相対的な第１回転速度で前記係合手段及び前記第１ヘリカルギヤの回転移動を生じさせるように制御可能である。前記軸方向速度と前記第１回転速度の一方は所定の速度であり、前記軸方向速度と前記第１回転速度の他方は前記所定の速度に応じて決定される。前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータは、前記第１ヘリカルギヤと前記第２ヘリカルギヤとの係合又は係合解除のためにそれぞれの軸方向及び回転移動を同時に生じさせるように制御可能である。

【0022】

ギヤ組立体は、第３ヘリカルギヤ及び前記第３ヘリカルギヤと回転可能に係合するように構成された第４ヘリカルギヤを含むことができる。前記係合手段は、第１ヘリカルギヤと係合するように構成された第１ヘリカルギヤ係合部と、ギヤ組立体の第３ヘリカルギヤと係合するように構成された第３ヘリカルギヤ係合部とを含み、前記第２アクチュエータは第１ヘリカルギヤ係合部の回転を引き起こすように構成され、前記昇降ツールは第３ヘリカルギヤ係合部の回転を引き起こすように構成された第３アクチュエータを含む。前記第３アクチュエータは、前記第３ヘリカルギヤの回転軸を中心に、前記第４ヘリカルギヤに対する第３回転速度で前記第３ヘリカルギヤの回転を生じさせるように制御可能であり、前記第３回転速度は前記所定の速度に依存して決定され、前記第３アクチュエータは、前記第１及び第２アクチュエータと同時に動作して、前記第３及び第４カルギヤを係合又は係合解除するように制御可能である。

【0023】

第１ヘリカルギヤは、ギヤ組立体の第１ギヤセットの遊星ギヤであってもよく、第２ヘリカルギヤは、第１ギヤセットのリングギヤであり、第３ヘリカルギヤは、ギヤ組立体の第２ギヤセットの太陽ギヤであり、第４ヘリカルギヤは、第２ギヤセットの遊星ギヤである。ギヤ組立体は、前記第１ギヤ組立体の前記遊星ギヤを支持し、前記第２ギヤセットの太陽ギヤに連結される遊星キャリアを含む。前記第１ヘリカルギヤ係合部は、前記第１ギヤセットの前記遊星ギヤと係合するように配置されたダミー太陽ギヤを含み、前記第３ヘリカルギヤ係合部は、前記遊星キャリアと回転可能に係合して前記第２ギヤセットの前記太陽ギヤを回転移動させるように構成されている。

【0024】

昇降ツールは、昇降ツールを所定の位置に移動させるためのクレーンに昇降ツールを結合するために支持フレームに取り付けられた結合手段を含む。結合手段は、支持フレームに取り付けられるように配置され、結合手段に対する支持フレームの移動を可能にするように配置された取り付け部材を含む。昇降ツールは、支持フレームの長手方向軸に沿った結合手段に対する支持フレームの移動を可能にし、昇降ツールのチルト角を調節するように配置された第４アクチュエータを含む。

【0025】

本発明のさらに別の態様によれば、第１ヘリカルギヤと該第１ヘリカルギヤと回転可能に係合するように構成された第２ヘリカルギヤとを有するギヤ組立体と、ギヤ組立体の組立て又は分解のための前出の段落に記載の昇降ツール、及び、昇降ツールを前記ギヤ組立体に対して所定の位置に移動させるためのクレーンを含む風力タービンが提供される。

【0026】

上記は、含まれてもよい昇降ツール制御装置の特定のサブシステム、及び制御装置とのこれらのサブシステムの構成に関する可能性の一部のみを表していることが理解されよう。従って、他の又は追加のサブシステム及びサブシステム構成を含む昇降ツール制御システムの実施形態は、本発明の範囲内にとどまることがさらに理解されよう。追加のサブシステムは、例えば、風力タービン発電機の操作に関連するシステムを含むことができる。

【0027】

上述の命令のセット（又は方法ステップ）は、限定されるものではないが、磁気記憶媒体（例えばフロッピーディスク）、光学記憶媒体（例：ＣＤ－ＲＯＭ）、磁気光学記憶媒体、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブルメモリ（例：ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、又はそのような情報／命令を保存するための電気又はその他のタイプの媒体を含む、機械又は電子プロセッサ／計算装置によって読み取り可能な形式で情報を記憶するための任意の機構を含むことができるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体（例えば、固定記憶媒体）に埋め込むことができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。

【図1】ナセル及び複数のロータブレードを含む風力タービンを示す図である。

【図2】図１のナセルに収容されたギヤ組立体と、ギヤ組立体の取り外し可能な部分に取り付けられた昇降ツールを示す図である。ギヤ組立体は分解された状態で示されている。

【図3】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ギヤ組立体の取り外し可能な部分に取り付けられ、ギヤ組立体の残りの部分から切り離された、図２の昇降ツールの斜視図及び側面図である。

【図4】（ａ）及び（ｂ）は、ギヤ組立体が組み立てられた構成にある場合の、図２のギヤ組立体及び昇降ツールの斜視図及び側面図である。

【図5】図２の昇降ツールの一部を示し、特に、昇降ツールの支持アーム及び係合部分を示す図である。

【図6】（ａ）及び（ｂ）は、図５の昇降ツール係合部分の斜視図である。

【図7】ギヤ組立体に取り付けられた図２の昇降ツールの一部の斜視図である。

【図8】昇降ツールをクレーンに連結するための図２の昇降ツールの連結部材を示す図である。

【図9】図２の昇降ツールの動作を制御するためのコントローラを示す図である。

【図10】図９のコントローラによって実行される方法のステップを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

詳細な説明
図１は、タワー１２を含む風力タービン１０と、タワー１２の上部に回転可能に結合されたナセル１４と、ナセル１４に取り付けられたロータハブ１６を含むロータと、ロータハブ１６に結合された複数の風力タービンロータブレード１８（上述の例では３つのロータブレード）とを示す。ナセル１４及びロータブレード１８は、ヨー・システムによって風向に向けられる。ナセル１４は、発電機、ギヤボックス、ドライブトレイン、及びブレーキ組立体などの風力タービン１０の発電用部品（図示せず）と、電力網に供給するために風の運動エネルギーを電気的なエネルギーに変換する変換装置とを収容している。風力タービン１０は、運転に適した完全装備の状態で示されている。特に、ロータハブ１６はナセル１４に取り付けられ、各ブレード１８はロータハブ１６に取り付けられる。

【0030】

図２は、風力タービン１０のギヤ組立体２０を示す。このギヤ組立体は、ナセル１４に収容されている。特に、ギヤ組立体２０は遊星ギヤボックスのサブアセンブリであり、具体的には、ギヤ組立体２０は二つの遊星ギヤセットを含む。前記ギヤセットのうちの第１のもの２２は、ギヤ組立体２０のハウジング２６によって画定されるリングギヤ２４と、リングギヤ２４と係合するための複数の―この例では３つの―遊星ギヤ２８と、遊星ギヤ２８を支持又は担持する（遊星ギヤキャリアとも呼ばれる）遊星キャリア３０と、遊星キャリア３０内に収容され、遊星ギヤ２８と係合するための太陽ギヤ（図示せず）とを含む。図２において、遊星ギヤ２８及び遊星キャリア３０は、リングギヤ２４から係合解除されている。

【0031】

ギヤセットのうちの第２のものは、第１ギヤセット２２の遊星キャリア３０に連結された太陽ギヤ３２を含む。図２において、太陽ギヤ３２は、ハウジング２６内にある第２ギヤセット（図示せず）の残り部分から外れている。特に、太陽ギヤ３２は、第２ギヤセットの複数の遊星ギヤと係合するためのものである。

【0032】

第１ギヤセット２２の遊星ギヤ２８及び遊星キャリア３０、及び第２ギヤセットの太陽ギヤ３２の構成は、ギヤ組立体２０の残りの部分から分離されたギヤを示す図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されている。図４（ａ）及び図４（ｂ）において、ギヤ組立体２０は、複数の遊星ギヤ２８が第１ギヤセット２２の対応するリングギヤ２４と係合し、太陽ギヤ３２が第２ギヤセットの複数の遊星ギヤと係合する組み立てられた構成で示されている。

【0033】

第１及び第２ギヤセットのギヤ２４、２８、３２は、ヘリカルギヤの形態であり、すなわち、各ギヤは、螺旋角度を規定する一連の係合歯及び溝を含む。各ギヤのねじれ角は、少なくとも部分的に、ねじれ角の「値」及び「方向」によって定義される。

【0034】

ねじれ角の値は、ねじれの長手方向（すなわち、らせんギヤの歯又は溝の１つ）に対する接線とギヤの回転軸との間で測定されます。ねじれ角の方向は、ねじれ角のカット方向が右回りか左回りかによって定義されます。互いにかみ合うギヤのねじれ角は、互いに「対応する」ように配置される。すなわち、例えば２つの外ギヤが噛み合っている場合には、噛み合っているギヤのねじれ角の値は同じであるが、反対のねじれ角の方向を有しており、一方、例えば内ギヤと外ギヤが噛み合っている場合には、噛み合っているギヤのねじれ角の方向は同じである。

【0035】

図２、図３（ａ）及び図３（ｂ）は、リングギヤ２４のねじれ角３４のねじれ角方向が遊星ギヤ２８のねじれ角３６のねじれ角方向と等しく、これらのねじれ角３４、３６が同じ角度値を有することを示している。このようにして、リングギヤ２４のねじれ角３４は、遊星ギヤ２８のねじれ角３６に対応し、遊星ギヤ２８（第１ギヤ２８とも呼ばれる）は、リングギヤ２４（第２ギヤ２４とも呼ばれる）と回転可能に係合することができる。

【0036】

第１ギヤセット２２の太陽ギヤ（図示せず）は、リングギヤのねじれ角３４及び遊星ギヤ２８のねじれ角３６の方向とは逆のねじれ角方向を有する。リングギヤ２４のねじれ角３４及び遊星ギヤ２８のねじれ角３６は、右回りの方位を有するものとして定義される。第１ギヤセット２２の遊星ギヤ、リングギヤ、及び太陽ギヤのねじれ角はすべて、例示的な実施形態では８度である同じねじれ角値を有する。螺旋ギヤは、本発明の異なる例示的な構成に従って、異なる螺旋角度を含むことができることが理解されよう。

【0037】

同様に、第２ギヤセットでは、太陽ギヤ３２のねじれ角３８は、遊星ギヤ（図示せず）のねじれ角に対応し、太陽ギヤ３２は、第３ギヤ３２とも呼ばれ、第２ギヤセットの遊星ギヤ（第４ギヤとも呼ばれる）と回転可能に係合することができる。したがって、太陽ギヤ３２のねじれ角３８の向きは、遊星ギヤのねじれ角の向きとは反対であるが、同じねじれ角の値で構成されている。

【0038】

さらに、第１ギヤセット２２のリングギヤ２４及び遊星ギヤ２８のねじれ角３４、３６は、第２ギヤセットの太陽ギヤ３２のねじれ角３８と異なる。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、第１及び第２ギヤセットのヘリカルギヤは、対応する螺旋角度で構成することができることが理解されよう。

【0039】

ここに記載される例示的な配置によれば、第１ギヤセット２２のヘリカルギヤ２４、２８は、第２ギヤセットのヘリカルギヤ３２のものとは異なるピッチ直径及び歯／溝幅で配置される。しかしながら、第１及び第２ギヤセットのヘリカルギヤは、本発明の範囲から逸脱することなく、実質的に同じピッチ直径及び歯／溝幅で構成することができることが理解されよう。

【0040】

引き続き図２、図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照し、さらに図５を参照すると、ギヤ組立体２０を組み立て又は分解するために、昇降ツール４０が提供される。すなわち、昇降ツール４０は、ギヤ組立体２０の少なくとも一部を、（図２に示す）非係合構成から（図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す）係合構成へ、又はその逆へ移動させるためのものである。

【0041】

昇降ツール４０は、垂直アーム４４と水平アーム４６とを有する支持フレーム４２を備え、垂直アーム４４の上端が水平アーム４６に連結されている。支持フレーム４２の垂直アーム４４は、その下端部が支持フレーム４２の係合部４８に接続又は取り付けられ、係合部４８はギヤ組立体２０と係合するためのものである。

【0042】

特に図２、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照し、さらに図７を参照すると、昇降ツール４０は、ギヤ組立体２０のハウジング２６に取り付けられたガイド組立体５０を含む。ガイド組立体５０は、支持フレーム４２と結合するためのガイド部品５２を有する。特に、ガイド構成要素５２は、支持フレーム４２の一部がそれを通して受容されて、支持アーム４２とガイド構成要素５２との間で、ギヤ組立体２０の軸方向、すなわち、ギヤ２４、２８、３２のうちの一つ以上の回転軸に実質的に平行な相対的摺動可能な移動を可能にするスロットを形成する。

【0043】

昇降ツール４０は、第１アクチュエータ５４とも呼ばれる軸方向アクチュエータ５４を含み、これにより、ギヤ組立体２０のガイド構成要素５２及びハウジング２６に対する支持フレーム４２の軸方向移動を引き起こす。記載の例では、軸方向アクチュエータ５４は、ロッド５８に結合された回転可能なモータ５６を含む。ロッド５８は支持フレーム４２に連結されており、モータ５６の回転はロッドの並進運動を生じさせ、これは支持フレーム４２を移動させる。ロッド５８は、ガイド構成要素５２のスロットを通って延び、ロッド５８、したがって支持フレーム４２の移動方向を維持する。

【0044】

図２、３（ａ）、３（ｂ）、４（ａ）、４（ｂ）、及び図８に示すように、昇降ツール４０は、昇降ツール４０をクレーン（図示せず）に連結し、昇降ツール４０をハウジング２６を含むギヤ組立体２０に対して所定の位置に移動させる連結装置６０を含む。例えば、昇降ツール４０のガイド組立体５０は、最初にギヤ組立体ハウジング２６に取り付けられてもよく、次いで、昇降ツール４０の残りの部分は、クレーンによって所定の位置に持ち上げられてもよく、特に、支持アーム４２をガイド構成要素５２と摺動可能な取り付けにする。

【0045】

特に図８を参照すると、連結装置６０は、クレーンのフックを受けて係合する連結リング６２を含む。連結装置６０はまた、連結リング６２に連結され、支持フレーム４２の水平アーム４６に摺動可能に連結された取り付け部材又は調節可能なヨーク６４を含む。特に、取り付け部材６４は、水平アーム４６の長さに沿って延びる水平アーム４６のスロット６６内に受け入れられる。これにより、連結装置６０と支持フレーム４２との間でギヤ組立体２０の実質的に軸方向に相対的に移動することができる。具体的には、支持フレーム４２は、支持フレーム４２及び係合部４８のチルト角を調整するために、連結装置６０に対して移動され得る。これは、昇降ツール４０の係合部４８がギヤ組立体２０のチルト角に対応する適切な量だけ傾くことを確実にするために使用され得る。支持フレーム４２のチルト角とは、水平アーム４６の長手方向軸が水平からずれる角度である。同様に、ギヤ組立体２０のチルト角は、第１ヘリカルギヤ２８の回転軸が水平からずれる角度を規定する。

【0046】

ギヤ組立体２０のチルト角を制御することにより、第１及び第２ヘリカルギヤ２８、２４は、それらの組立又は分解の前に軸方向に整列され、ギヤの螺旋形状への損傷を防止する。例えば、第１ギヤセット２２のリングギヤ２４は、その回転軸が６度上向きになるようにハウジング２６内に取り付けられる。したがって、遊星ギヤ２８の先端は、リングギヤ２４と係合するために６度だけ下方に傾斜していなければならない。

【0047】

昇降ツール４０は、連結装置６０に対して支持フレーム４２を移動させるチルト角アクチュエータ６８をさらに含む。軸方向アクチュエータ５４と同様に、説明した例では、チルト角アクチュエータ６８は、ロッド７２に結合された回転可能モータ７０を含む。ロッド７２は、調整可能なヨーク６４に接続され、モータ７０の回転は、ロッド７２の並進運動を生じさせ、これは、支持フレーム４２を移動させる。ロッド７２は、水平部材４６のスロット６６を通って延び、ロッド７２の向き及び位置を維持する。

【0048】

チルト角は、連結装置６０に対する懸架質量（すなわち、ギヤ組立体２０と支持フレーム４２との合計質量）の配向の影響を受ける。連結装置６０を支持フレーム４２に対して移動させると、連結装置は取り付け部材６４を中心に回転し、それによってギヤ組立体２０のチルト角が変化する。

【0049】

ギヤ組立体の懸架部分の質量は、全体にわたってクレーンによって支持される。ギヤ装置２０の組立又は分解の間のある時点で、ギヤ組立体２０と昇降ツール４０を組み合わせた重心は、支持フレーム４２の水平アームの長手方向に沿って（すなわち、ギヤ組立体のギヤの回転軸と平行である）移動するようにされる。例えば、ギヤ組立体２０の組立中のある時点で、支持アーム４２が連結装置６０を中心に傾斜すると、懸架ギヤ組立体の先端が立ち上がり、それによってチルト角が変化する。

【0050】

この傾斜移動に対抗するために、チルト角アクチュエータ６８は、ギヤ組立体２０のチルト角を維持するように、取り付け部材６４を水平アーム４６の後端（すなわち、チルト角アクチュエータ６８に向かって）に向けて平行移動させるように制御される。また、チルト角アクチュエータ６８は、ギヤ組立体２０の分解中に、ギヤ組立体の懸架部分が静止部分に向かって移動するときに、取り付け部材６４を水平アーム４６の先端に向かって（すなわち、アクチュエータ６８から離れるように）移動させることによって、連結装置６０の構成を調整するように制御されてもよい。クレーンはまた、チルト角アクチュエータ６８と関連して制御され、ギヤ組立体のチルト角を所望のレベルに維持するように連結装置６０の高さを調整する。

【0051】

本発明の別の実施形態によれば、ギヤ組立体の懸架部分は、組立／分解プロセス中のある時点で、ギヤ組立体の静止部分によって少なくとも部分的に支持されてもよい。例えば、水平アーム４６をガイド組立体５０上に静止させることができる。これにより、支持アーム４２が連結装置６０を中心に傾斜すると、懸架ギヤ組立体の先端が立ち上がり、それによってチルト角が変化する。このような状況では、チルト角アクチュエータ６８及びクレーンを制御して、上述したように昇降ツール４０の傾斜を調整することができる。

【0052】

図５、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照すると、以下により詳細に説明するように、昇降ツール４０の係合部４８は、ギヤ組立体２０の遊星ギヤ２８と係合するためのダミー太陽ギヤ７４（第１ヘリカルギヤ係合部７４とも呼ばれる）を含む。ダミー太陽ギヤ７４のねじれ角７５は、遊星ギヤ２８のねじれ角３６に対応して配置されている。したがって、ねじれ角７５は、リングギヤ２４、遊星ギヤ２８のねじれ角３４、３６と同じねじれ角値を有する。ダミー太陽ギヤのねじれ角７５は、遊星ギヤのねじれ角３６及びリングギヤのねじれ角３４の方向と対向するねじれ角方向を有する。

【0053】

係合部４８はまた、第１ギヤセット２２の遊星キャリア３０と係合する遊星キャリア係合部７６を含み、第２ギヤセットの太陽ギヤ３２に連結される。したがって、遊星キャリア係合部７６は、昇降ツール４０の第３ヘリカルギヤ係合部７６を規定する。

【0054】

遊星キャリア係合部７６は、遊星キャリア３０と係合して、昇降ツール４０の支持フレーム４２に対して遊星キャリア３０を回転させるように構成された軸受組立体を含む。軸受組立体の外側リング８０は、支持フレーム４２の垂直アーム４４の下端に固定的に取り付けられた円筒形ハウジングによって画成される。軸受組立体の内側リング８２は、外側リング８０内に回転可能に取り付けられ、内側リング８２と外側リング８０との間に設けられた軸受によってその中に支持される。このようにして、内側リング８２及び外側リング８０は、ギヤ組立体２０が昇降ツール４０に取り付けられたときに、それぞれの軸が遊星キャリア３０の回転軸と一致するように配置される。

【0055】

内側リング８２の内側に向いた端部は、内側リング８２と外側リング８０との間に遊星キャリア係合部７６のベアリングセットをクランプするように配置されたクランプ板８４を画定する。内側リング８２は、使用時に遊星キャリア３０と係合するように構成された取り付けリング８３をさらに備える。取り付けリング８３は、遊星キャリア３０の一部が少なくとも部分的に内輪８２を介して受け入れられ、取り付けリング８３と係合するように、内側リング８２の外向きの端部に配置される。取り付けリング８３は、内側リング８２の周囲に配置された対応する一組のボルト穴８５によって支持され、遊星キャリア３０を取り付けリング８３に結合するように構成された複数の取り付けボルト（図示せず）を含む。

【0056】

遊星キャリア回転ギヤ８６は、支持フレーム４２に対して内側リング８２と共に回転するように、内側リング８２の外向き端部に固定的に取り付けられている。ダミー太陽ギヤアクチュエータ７８は、第２アクチュエータ７８とも呼ばれ、遊星キャリア回転ギヤ８６に取り付けられ、支持フレーム４２に対して、ダミー太陽ギヤ７４をその軸回りに回転させるように構成される。ダミーギヤ軸８８は、一端において、回転ギヤ８６の軸心に固定的に取り付けられたダミー太陽ギヤアクチュエータ７８の回転可能なモータ９０の外向きの表面に連結されている。遊星キャリア回転ギヤ８６は、内側リング８２に直接機械加工される。あるいは、回転ギヤ８６は、内側リング８２に固定的に取り付けられる別のギヤとして設けられてもよい。

【0057】

ダミー太陽ギヤ軸８８は、ダミー太陽ギヤアクチュエータ７８から遊星キャリア回転ギヤ８６を通って延び、その反対端でダミー太陽ギヤ７４に結合される。ダミー太陽ギヤ軸８８は、ダミー太陽ギヤ７４が遊星キャリア係合部７６に対して回転可能となるように、回転ギヤ８６の軸受配置によって支持されている。ダミー太陽ギヤ軸８８は、アクチュエータ７８のギヤボックスの出力軸に回転自在に取り付けられており、使用時にはアクチュエータ７８によって駆動されるようになっている。

【0058】

引き続き図５、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照すると、昇降ツール４０は、遊星キャリア係合部７６の外側リング８０上に配置され、支持フレーム４２に対して遊星キャリア３０の回転を引き起こすように構成された、第３アクチュエータ９２とも呼ばれる遊星キャリアアクチュエータ９２を含む。軸方向アクチュエータ５４と同様に、説明した例では、遊星キャリアアクチュエータ９２は、モータ９４の回転が遊星キャリア回転ギヤ８６の回転を引き起こし、次に遊星キャリア３０を動かすように、従動ギヤ９６によって遊星キャリア回転ギヤ８６に回転可能に結合された回転可能なモータ９４を含む。

【0059】

昇降ツール４０の特別な利点は、各遊星ギヤ２８及びリングギヤ２４のヘリカル角を係合又は係合解除するために、ギヤ組立体２０の各ヘリカルギヤを軸方向及び回転方向に同時に移動させることができることである。ギヤ組立体２０の係合又は係合解除の間、軸方向アクチュエータ５４は、リングギヤ２８に対して軸方向速度で支持フレーム４２及び遊星ギヤ２４の軸方向移動を引き起こすように制御可能である。同時に、ダミーギヤアクチュエータ７８は、ダミー太陽ギヤ７４を回転させて遊星ギヤ２８を遊星ギヤ回転速度（第１回転速度とも呼ばれる）で回転させるように構成可能である。したがって、回転速度及び軸方向速度を制御して、それぞれの軸方向移動及び回転を同時に発生させて、遊星ギヤ２８及びリングギヤ２４を滑らかに、速く、かつ制御された方法で係合又は係合解除することができる。

【0060】

上述の例では、昇降ツール４０は、遊星ギヤ２８をギヤ組立体２０の残りの部分と係合又は係合解除するために、リングギヤ２４に対して三つの遊星ギヤ２８を同時に軸方向及び回転移動させるように構成されている。しかしながら、昇降ツール４０は、ギヤ組立体２０の任意の数のヘリカルギヤの軸方向及び回転方向の同時移動を引き起こすように構成されてもよいことが理解されよう。例えば、上記構成では、リングギヤ２４は、ギヤ組立体２０のハウジング２６内で静止したままであり、遊星ギヤ２８は、リングギヤ２４に対して移動可能である。別の構成では、昇降ツール４０は、ハウジング２６内に取り付けられた複数の静止遊星ギヤ２８に対するリングギヤ２４の軸方向移動及び回転を引き起こすように構成されてもよい。あるいは、昇降ツール４０は、第２ギヤセットの遊星ギヤに対して太陽ギヤ３２を係合又は係合解除するように構成されてもよい。このようにして、本発明による第１及び第２ヘリカルギヤは、互いに係合又は係合解除されるギヤ組立体２０の任意の二つのヘリカルギヤを規定することができる。

【0061】

有利には、昇降ツール４０の係合部４８は、遊星キャリア３０及び遊星ギヤ２８が、互いに独立してそれぞれの回転軸を中心に回転することを可能にするようにさらに構成される。したがって、遊星ギヤ２８及び遊星キャリア３０は、第１ギヤセット２２の遊星ギヤ２８がリングギヤ２４と係合することを可能にし、同時に太陽ギヤ３２が第２ギヤセットの遊星ギヤと係合することを可能にするために、必要な回転速度で回転することができる。従って、昇降ツール４０は、同じギヤ組立体２０内の二つのギヤ組の円滑な係合及び／又は解除を提供する。

【0062】

別個のギヤセット間の上述の調整を達成するために、遊星キャリアアクチュエータ９２は、遊星キャリア３０を回転させて太陽ギヤ３２を遊星キャリア回転速度（第２回転速度とも呼ばれる）で回転させるように構成可能である。同時に、軸方向アクチュエータ５４は、支持フレーム４２及び太陽ギヤ３２（遊星キャリア３０に連結されている）を、第２ギヤセットの遊星ギヤに対して軸方向速度で軸方向移動させるように制御可能である。太陽ギヤ３２及び遊星ギヤ２８は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ギヤ組立体２０の単一の取り外し可能部分として一緒に配置されるので、太陽ギヤ３２の軸方向速度は、遊星ギヤ２８の軸方向速度と同じである。したがって、遊星ギヤ２８及び太陽ギヤ３２（すなわち、第１及び第２回転速度）の回転速度及び軸方向速度は、ギヤ組立体２０の同時係合又は同時係合解除を提供するように、互いに独立して制御することができる。

【0063】

昇降ツール４０は、図９に示すように、ユーザと昇降ツール４０の種々のアクチュエータとの間の指令及び制御インターフェースとして動作可能なコントローラ１００に接続されている。昇降ツール４０の動作中、コントローラ１００は、以下により詳細に説明するように、ギヤ組立又は分解制御方法に従ってアクチュエータを制御するように構成される。

【0064】

コントローラ１００は、電源（図示せず）に接続され、それによって、アクチュエータへの電力の流れを制御して、それらの動作を制御するように構成される。特に、コントローラは、各アクチュエータが動作する速度を制御するように構成される。コントローラ１００はまた、クレーンの動作を制御して、昇降ツール４０のギヤ組立体２０に対する所定の位置への移動を制御するように構成されてもよい。

【0065】

コントローラ１００は、ギヤ組立体２０の組立及び分解に関連する入力及び出力をそれぞれ受信及び送信するための入力部１０２及び出力部１０４を含む。コントローラ１００はまた、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）又はプロセッサ１１６を含み、これは入力、フィードバック信号及び出力を処理するように構成され、これらは適切に規定された制御方法に従って昇降ツール４０のアクチュエータを動作させるように構成される。

【0066】

入力部１０２は、ギヤ組立体２０の幾何学的パラメータを示すデータを受け取るように構成されており、このデータは、ヘリカルギヤのねじれ角を定義するピッチ直径、歯幅／溝幅、及びねじれ角を含み得る。入力データは、昇降ツール４０によって支持されているギヤ組立体２０の質量を示すデータをさらに含むことができる。あるいは、幾何学的パラメータに関する情報は、コントローラ１００のメモリ装置に記憶され、プロセッサ１１６によってアクセス可能であってもよい。入力部１０２はまた、昇降ツール４０の動作パラメータを示すデータを受け取り、このデータは、アクチュエータ５４、６８、７８、９２の各々の現在の動作状態、例えば、各アクチュエータの現在の動作速度を含むことができる。

【0067】

動作パラメータデータは、ギヤ組立体２０のヘリカルギヤの軸方向及び回転位置に関連する。例えば、動作パラメータデータは、互いに係合又は係合解除される２つのヘリカルギヤ間の相対的な軸方向距離を、それぞれの回転方向と共に含んでもよい。

【0068】

入力部１０２はまた、ギヤ組立体２０の組立及び／又は分解に関するユーザコマンドを受信するように構成される。例えば、ユーザは、所望の速度及び時間でギヤ組立体２０を組み立てることに向けられた制御方法を開始するためのコマンドを入力することができる。入力部１０２は、ヒューマン・マシン・インターフェース（ＨＭＩ）に接続されており、このヒューマン・マシン・インターフェースを介して、昇降ツール４０のオペレータは、ギヤ組立体２０に関する様々な物理的及び動作パラメータを入力することができる。ＨＭＩは、ユーザ操作コマンドを受信することもできます。あるいは、入力の各々は、コントローラ１００に予めプログラムされていてもよい。例えば、幾何学的パラメータ及び動作パラメータは、ルックアップテーブル又は一連のルックアップテーブルとしてコンピュータ可読記憶媒体上に記憶されてもよい。

【0069】

プロセッサ１１６は、所定の制御方法に従って、アクチュエータ５４、６８、７８、９２、及び任意選択的に昇降クレーンを制御するための制御信号を決定するように構成された多数の決定モジュールを含むことができる。各決定モジュールは、受け取った入力パラメータのうちの一つ以上に依存して、昇降ツール４０又はクレーンのアクチュエータのうちの少なくとも一つを制御するための制御信号を計算するように構成される。

【0070】

軸方向移動モジュール１１０は、ギヤ組立体の遊星ギヤ２８及び／又は太陽ギヤ３２の軸方向速度に対応する軸方向制御信号を決定するように構成される。あるいは、軸方向制御信号は、遊星ギヤ２８及び太陽ギヤ３２の少なくとも一方の所望の軸方向速度に依存して決定されてもよい。「所望の軸方向速度」は、制御方法の所定の速度を表し、第１及び第３ヘリカルギヤ２８、３２が並進する速度を規定する。この例では、軸方向速度は、コントローラ１００が軸方向アクチュエータ５４を制御して、第２及び第４のヘリカルギヤに対してそれぞれ昇降ツール４２を移動させる目標速度を規定する。

【0071】

ギヤ組立体２０の別の例示的な配置では、第１及び第３ヘリカルギヤ２８、３２は、それらが異なる軸方向速度で並進され得るように配置され得る。したがって、第１ヘリカルギヤ２８の第２ヘリカルギヤ２４に対する軸方向速度は、第３ヘリカルギヤ３２の第４ヘリカルギヤに対する軸方向速度と異なっていてもよいことが理解されよう。

【0072】

遊星ギヤ回転モジュール１０８は、遊星ギヤ回転速度に対応する遊星ギヤ回転制御信号を決定するように構成され、遊星ギヤ回転制御信号は、遊星ギヤ２８の所望の軸方向速度に依存して決定される。遊星キャリアの回転は、遊星キャリアに支持された遊星ギヤ２８の位置に影響を与えるため、遊星キャリア３０の回転速度に依存して遊星ギヤ回転制御信号を決定することもできる。

【0073】

遊星キャリア回転モジュール１０６は、遊星キャリア３０及び太陽ギヤ３２の回転速度に対応する遊星キャリア回転制御信号を決定するように構成され、遊星キャリア回転制御信号は太陽ギヤ３２の軸方向速度に依存して決定される。遊星キャリア回転制御信号は、遊星キャリアの回転が遊星キャリア３０に支持された遊星ギヤ２８の位置に影響を与えるので、遊星ギヤ２８の回転速度に依存して決定されてもよい。

【0074】

チルト角モジュール１１２は、遊星ギヤ２８の軸方向移動及び回転の前に、リングギヤ２４に対する昇降ツール４０のチルト角の調整を引き起こすチルト角制御信号を決定するように構成される。チルト角は、第１ヘリカルギヤ２８の回転軸が第２ヘリカルギヤ２４の軸と一致したままであることを確実にするために、組立／分解プロセス中に動的に調節又は維持され得る。

【0075】

また、チルト角モジュール１１２の機能は、遊星ギヤ２８のチルト角をリングギヤ２４に対して相対的に調整するだけでなく、遊星キャリア３０のチルト角も同時に調整するように構成されている。したがって、遊星ギヤ２８及び太陽ギヤ３２は、遊星キャリア３０によって互いに連結されているので、少なくとも、遊星ギヤ２８及び太陽ギヤ３２の両方が、同一のギヤ組立体２２の一部として一緒に組み立てられたときに同時に取り付けられる場合には、それらは、各々、同一のチルト角を共有することになる。

【0076】

昇降モジュール１１４は、遊星ギヤ２８の軸方向及び回転方向の移動に先立って、昇降ツール４０及びギヤ組立体２０を所定位置に移動させるための昇降コントロール信号を決定するように構成される。ギヤ組立体２０の組立中に、軸方向アクチュエータ５４が次の係合手順の間に昇降ツール４０の軸方向移動を制御するために、昇降クレーンをコントローラ１００によって操作して、昇降ツールを開始位置に移動させて、ガイド組立体５０を支持フレーム４２に接続することができるようにしてもよい。あるいは、昇降クレーンは、クレーンオペレータ又は専用クレーンコントローラによって手動で操作されてもよい。

【0077】

決定モジュールによる制御信号の決定に続いて、出力部１０４は、昇降ツール４０の動作を制御するために、各制御信号を各アクチュエータのモータに送信するように構成される。決定された制御信号は、それぞれのアクチュエータモータの開始位置、開始時間、及び動作速度を制御するための位置、タイミング、及び速度成分を含む。これを達成するために出力される制御信号は、当業者に容易に理解されるように、適切な電流／電圧パラメータを含むように構成される。

【0078】

次に、コントローラ１００によって実行される例示的な制御方法１２０を、図１０を参照して説明する。制御方法１２０は、主として、ギヤ組立体２０を組み立てるか、又は分解するために、昇降ツール４０を制御することに向けられる。

【0079】

制御方法１２０は、第１ステップ１２１で開始し、コントローラ１００は、所望の軸方向速度でギヤ組立体２０を組み立て又は分解する要求を示す信号を受信する。所望の軸方向速度は、その速度で係合又は解放されるリングギヤ２４に対する遊星ギヤ２８の相対軸方向移動に対応する。

【0080】

第２ステップ１２２ａにおいて、コントローラ１００は、遊星ギヤ２８がリングギヤ２４と所望の軸方向速度で係合又は係合解除されることを可能にする遊星ギヤ２８（すなわち、最初の回転速度）の回転速度を決定する。同時に、ステップ１２２ｂにおいて、コントローラ１００は、太陽ギヤ３２が第２ギヤセットの遊星ギヤと所望の軸方向速度で係合又は係合解除することを可能にする遊星キャリア３０（すなわち、第２回転速度）の回転速度を決定する。

【0081】

決定された回転速度は、それぞれ、所望の軸方向速度と、ギヤ組立体２０の予め定義された一連の幾何学的パラメータとに基づいて計算される。さらに、ステップ１２２ｃでは、制御装置１００は、連結装置６０の構成も決定し、これにより、支持フレーム４２とギヤ組立体２０のチルト角が、係合又は係合解除を行うことができるように十分に整列された状態を維持する。

【0082】

第３ステップ１２３ａでは、ダミー太陽ギヤアクチュエータ７８に回転制御信号を送信して遊星ギヤ２８を第１回転速度で回転させる。同時に、ステップ１２３ｂにおいて、遊星キャリア回転制御信号が遊星キャリアアクチュエータ９２に送信され、遊星キャリア３０及び太陽ギヤ３２を第２回転速度で回転移動させる。さらに、チルト角制御信号がチルト角アクチュエータ６８に送信され、支持フレーム４２に対する調節可能なヨークの位置を調整する。同時に、ステップ１２３ｄにおいて、軸方向制御信号が軸方向アクチュエータ５４に送信され、遊星ギヤ２８及び太陽ギヤ３２を所望の軸方向速度で軸方向に移動させる。これらの制御信号の組み合わせにより、太陽ギヤ２４に対して遊星ギヤ２８が軸方向及び回転方向に同時に移動し、その結果、ギヤ組立体２０の必要な組立又は解が生じる。

【0083】

同じ所望の軸方向速度に依存して軸方向及び回転制御信号を決定することによって、コントローラ１００は、同時にギヤの螺旋形状への損傷を防止しながら、ギヤ組立体を組み立てるか又は分解するように昇降ツール４２を制御することができる。

【0084】

添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、上述の実施例に多くの修正を加えることができる。例えば、別の制御方法によれば、各ヘリカルギヤの軸方向移動及び回転は、第１及び第３ヘリカルギヤのうちの１つの所望の回転速度に依存して制御される。このような例示的な構成では、コントローラ１００は、第１及び第３ヘリカルギヤ２８、３２の少なくとも一方に対応する所望の回転速度を受けるように構成される。このようにして、受信された回転速度値は、制御方法の決定された速度を規定する。次いで、コントローラ１００は、所定の速度に基づいて、必要な対応する軸方向及び回転制御信号を決定するように構成される。

【0085】

一方の対のヘリカルギヤのみが互いに係合又は係合解除される状況では、その対のヘリカルギヤに対応する回転アクチュエータのみがコントローラ１００によって制御される。

【0086】

アクチュエータモータ５６、７０、９０、９４の各々は、ステップモータ、例えば、３６０度の回転を複数の等しいステップに分割するブラシレスＤＣ電気モータである。さらに、コントローラモジュール１０６，１０８，１１０，１１２，１１４の各々は、コントローラ１００のプロセッサ１１６上にアルゴリズムインスタンスとして提供される。プロセッサ１１６は、適切な要求又は命令に応答して各モジュールの機能を実行するように構成される。あるいは、制御装置のモジュール１０６，１０８，１１０，１１２，１１４の各々は、当業者に容易に理解されるように、任意の数の別個の物理的処理ユニットを備えることができる。

【0087】

また、コントローラ１００と昇降ツール４０の種々のアクチュエータとを相互接続するために、適切な接続装置を設けることができることも理解されよう。相互接続は、直接接続、すなわち、「ポイントツーポイント」接続であってもよく、あるいは適切なプロトコル（例えば、ＣＡＮバス又はイーサネット）の下で動作するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）の一部であってもよい。また、ケーブル配線を使用するよりもむしろ、制御コマンドは、例えば、ＷｉＦｉ（登録商標）規格、又は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）規格（それぞれＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１５．４）の下で動作する、適切な無線ネットワークを介して無線送信されてもよいことを理解されたい。

【符号の説明】

【0088】

機能リスト
風力タービン １０
タワー １２
ナセル １４
ロータハブ １６
ロータブレード １８
ギヤ組立体 ２０
第１ギヤセット ２２
リングギヤ ２４
ハウジング ２６
遊星ギヤ ２８
遊星キャリア ３０
太陽ギヤ ３２
リングギヤねじれ角 ３４
遊星ギヤのねじれ角 ３６
太陽ギヤねじれ角 ３８
昇降ツール ４０
支持フレーム ４２
垂直アーム ４４
水平アーム ４６
係合部 ４８
ガイド組立体 ５０
ガイドコンポーネント ５２
軸方向アクチュエータ ５４
軸方向アクチュエータ回転可能モータ ５６
軸方向アクチュエータロッド ５８
連結装置 ６０
連結リング ６２
調節式ヨーク ６４
水平アームスロット ６６
傾斜角アクチュエータ ６８
傾斜角アクチュエータ回転可能モータ ７０
傾斜角アクチュエータロッド ７２
ダミー太陽ギヤ ７４
遊星キャリア係合部 ７６
ダミー太陽ギヤアクチュエータ ７８
外側リング ８０
内側リング ８２
アタッチメントリング ８３
クランピングプレート ８４
ボルト穴 ８５
遊星キャリア回転ギヤ ８６
ダミーの太陽ギヤシャフト ８８
ダミー太陽ギヤアクチュエータ回転可能モータ ９０
遊星キャリアアクチュエータ ９２
遊星キャリアアクチュエータ回転可能モータ ９４
被駆動ギヤ ９６
コントローラ １００
入力部 １０２
出力部 １０４
遊星キャリア回転モジュール １０６
遊星ギヤ回転モジュール １０８
軸方向モジュール １１０
チルト角モジュール １１２
昇降モジュール １１４
プロセッサ １１６
管理方法 １２０

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】