專利名稱：用于制造部件的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及制造部件，并且更具體涉及用于為制造而對準(zhǔn)、支撐和/或緊固部件的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的精密制造是確定制造額定工時(shí)以及成本二者的重要因素。具體說來，當(dāng)部件是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片時(shí)，葉片的精密制造可以是影響燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的總制作成本以及葉片的后續(xù)改進(jìn)、維修以及檢測的重要因素。例如，至少某些公知燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片接收保護(hù)覆層以便有助于當(dāng)葉片在高溫環(huán)境下受到高速流體流的影響時(shí)保護(hù)渦輪葉片。精密涂覆渦輪葉片有助于增強(qiáng)葉片的有效壽命。
為了對準(zhǔn)渦輪葉片以便進(jìn)行噴涂，公知系統(tǒng)能夠?qū)蝹€(gè)葉片耦合到定位系統(tǒng)以便能夠?qū)娡扛矊油坎嫉饺~片上。至少某些公知定位系統(tǒng)需要在各種操作過程中將葉片重新定位若干次，以便使在要進(jìn)行涂覆的葉片各部分上將覆層涂布到所需的厚度。隨后對需要覆層的各葉片重復(fù)該過程。同樣，使用公知系統(tǒng)向部件涂布覆層是增加發(fā)動(dòng)機(jī)制造周期時(shí)間以及制作成本的耗時(shí)過程。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，提供了一種用于制造部件的方法。該方法包括將驅(qū)動(dòng)組件耦合到定位組件，將多個(gè)要制造的部件耦合到多個(gè)夾具上，將該多個(gè)夾具緊固驅(qū)動(dòng)組件，其中各夾具配置為接收要制造的部件，并且使用定位組件同時(shí)重新定位該多個(gè)部件以便有助于制造該多個(gè)部件，其中部件配置為通過驅(qū)動(dòng)組件在第一轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)振動(dòng)并且通過該多個(gè)夾具經(jīng)第二轉(zhuǎn)動(dòng)平面轉(zhuǎn)動(dòng)。
另一方面，提供了一種用于制造多個(gè)部件的夾具組件。該夾具組件包括至少兩個(gè)配置為支撐該多個(gè)正在制造的部件的夾具，驅(qū)動(dòng)組件，該至少兩個(gè)夾具耦合到驅(qū)動(dòng)組件并且可沿第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)組件包括從其向外延伸的多個(gè)主軸(spindle)以及耦合到主軸的多個(gè)壓板，該多個(gè)主軸和該多個(gè)壓板配置為在正交第一轉(zhuǎn)軸的第二轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)振動(dòng)。
又一方面，提供了一種涂覆系統(tǒng)。該涂覆系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)組件，包括至少兩個(gè)耦合到驅(qū)動(dòng)組件的夾具的夾具組件以及耦合到夾具組件的定位組件，驅(qū)動(dòng)組件包括多個(gè)從其向外延伸的主軸以及耦合到主軸的多個(gè)壓板，該多個(gè)主軸和該多個(gè)壓板配置為在正交第一轉(zhuǎn)軸的第二轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)振動(dòng)。


圖1是包括部件制造組件的示范性部件噴涂系統(tǒng)的透視圖；圖2是與圖1所示的噴涂系統(tǒng)一同使用的示范性部件制造設(shè)備的端部示意圖；圖3是與圖1所示的噴涂系統(tǒng)一同使用的部分組裝的驅(qū)動(dòng)組件的一部分的透視圖；圖4是圖3所示的并且處于組裝間歇階段的驅(qū)動(dòng)組件的端部透視圖；圖5是圖3所示的并且處于組裝最終階段的驅(qū)動(dòng)組件的側(cè)視圖；以及圖6是圖1所示的部件制造設(shè)備組件的放大透視圖。
元件列表100部件噴涂系統(tǒng)102部件制造設(shè)備104覆層涂布器105噴霧嘴
106夾具組件108定位組件110夾具112渦輪葉片114壓板116驅(qū)動(dòng)組件117外殼119安裝框120主軸121提升槽122底盤支柱124傾斜驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)126壓板驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)128壓板驅(qū)動(dòng)平動(dòng)齒輪130電力電纜132上升的落地架150上軸承152套圈154主驅(qū)動(dòng)齒輪156壓板驅(qū)動(dòng)齒輪158中間壓板驅(qū)動(dòng)齒輪159壓板驅(qū)動(dòng)齒輪軸桿
160驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)軸桿162下軸承164壓板驅(qū)動(dòng)軸桿166驅(qū)動(dòng)組件到定位組件耦合168傾斜驅(qū)區(qū)動(dòng)軸桿170傾斜驅(qū)動(dòng)軸桿軸承172傾斜的轉(zhuǎn)軸210偏置的主軸到壓板耦合220頂部分230壓板撐條具體實(shí)施方式
圖1是處于第一位置的部件噴涂系統(tǒng)100的示范性實(shí)施例的透視圖。在示范性實(shí)施例中，系統(tǒng)100用于噴涂渦輪葉片112。系統(tǒng)100包括具有噴霧嘴(spray nozzle)105的覆層涂布器104、包括夾具組件106的部件制造設(shè)備102以及定位及涂覆控制系統(tǒng)(圖1中未圖示)。在圖1中，夾具組件106朝向覆層涂布器104轉(zhuǎn)動(dòng)并且耦合到定位組件108。
夾具組件106包括多個(gè)用于緊固部件的夾具110。更具體說來，在示范性實(shí)施例中，如下文更詳細(xì)描述的，組件106包括四個(gè)能夠使四個(gè)渦輪葉片112同時(shí)進(jìn)行涂覆的夾具110。在備選實(shí)施例，組件106包括任意數(shù)量的多個(gè)夾具110。渦輪葉片112顯示為僅出于說明性目的并且夾具組件106不僅限于用于制造葉片112。夾具110緊固耦合到多個(gè)壓板114中的相應(yīng)一個(gè)上。該示范性實(shí)施例包括四個(gè)分別與相應(yīng)夾具110協(xié)作的壓板114。壓板114分別耦合到驅(qū)動(dòng)組件116。
驅(qū)動(dòng)組件116包括容納多個(gè)耦合到多個(gè)主軸(圖1中未圖示)和壓板114的驅(qū)動(dòng)齒輪(圖1中未圖示)的外殼117。主軸(圖1中未圖示)從組件116向外延伸，并且對該多個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪進(jìn)行尺寸限定、定位以及對準(zhǔn)以便能夠使各主軸和壓板114以基本相同的速率轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)組件116包括安裝框119以及與安裝框119一體形成的多個(gè)提升槽121。圖1上標(biāo)注為J8的箭頭顯示了壓板114的轉(zhuǎn)動(dòng)平面以及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。驅(qū)動(dòng)組件116還收容多個(gè)上軸承(圖1中未圖示)、多個(gè)壓板到主軸的偏置耦合件(圖1中未圖示)、多個(gè)套圈(圖1中未圖示)、主驅(qū)動(dòng)齒輪(圖1中未圖示)、多個(gè)壓板驅(qū)動(dòng)齒輪(圖1中未圖示)、多個(gè)中間壓板驅(qū)動(dòng)齒輪(圖1中未圖示)、主驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)軸桿(圖1中未圖示)以及多個(gè)下軸承(圖1中未圖示)。
在示范性實(shí)施例中，定位組件108是已經(jīng)進(jìn)行改進(jìn)并且包括多個(gè)底盤支柱122、傾斜驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)124、傾斜驅(qū)動(dòng)軸桿以及支撐軸承(圖1中未圖示)、壓板驅(qū)動(dòng)馬達(dá)126、壓板驅(qū)動(dòng)平動(dòng)齒輪128、多個(gè)電力電纜130以及上升的落地架132的轉(zhuǎn)臺。組件108還包括組件108通過其為驅(qū)動(dòng)組件116提供動(dòng)力的壓板驅(qū)動(dòng)軸桿到主驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)軸桿的耦合件(圖1中未圖示)。在圖1中，標(biāo)記為J7的箭頭顯示組件106的傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)平面以及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
圖2是與涂覆系統(tǒng)100一同使用的部件制造設(shè)備102的端部示意圖。除了主軸120，組件102也包括多個(gè)上軸承150、多個(gè)套圈152、主驅(qū)動(dòng)齒輪154、多個(gè)壓板驅(qū)動(dòng)齒輪156、多個(gè)中間壓板驅(qū)動(dòng)齒輪158、多個(gè)中間壓板驅(qū)動(dòng)齒輪軸桿159、主驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)軸桿160、多個(gè)下軸承162、壓板驅(qū)動(dòng)軸桿164、驅(qū)動(dòng)組件到定位組件耦合件166、傾斜驅(qū)動(dòng)軸桿168、傾斜驅(qū)動(dòng)軸桿軸承170以及傾斜轉(zhuǎn)軸172。軸承170支撐傾斜驅(qū)動(dòng)軸桿168。壓板驅(qū)動(dòng)軸桿到主驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)軸桿耦合件(圖2中未圖示)將驅(qū)動(dòng)軸桿164轉(zhuǎn)動(dòng)耦合到驅(qū)動(dòng)軸桿160。
在示范性實(shí)施例中，四個(gè)夾具110(如圖1所示)緊固耦合各相應(yīng)的壓板114以便能夠直到將四個(gè)渦輪葉片112(如圖1所示)耦合到設(shè)備102上。壓板驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)126通過平動(dòng)齒輪128耦合到壓板驅(qū)動(dòng)軸桿164。齒輪128接收來自馬達(dá)126的輸入并使驅(qū)動(dòng)軸桿164在與傾斜轉(zhuǎn)軸172正交的轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。更具體說來，在示范性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)可以是順時(shí)針或逆順時(shí)針方向，或者馬達(dá)126可以在這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向之間產(chǎn)生振動(dòng)。
驅(qū)動(dòng)軸桿164通過壓板驅(qū)動(dòng)軸桿到主驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)軸桿耦合件(圖2中未圖示)轉(zhuǎn)動(dòng)耦合到主驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)軸桿160并且轉(zhuǎn)動(dòng)從驅(qū)動(dòng)軸桿164感應(yīng)到驅(qū)動(dòng)軸桿160。驅(qū)動(dòng)軸桿160接著轉(zhuǎn)動(dòng)使兩個(gè)相鄰壓板驅(qū)動(dòng)齒輪156轉(zhuǎn)動(dòng)的主驅(qū)動(dòng)齒輪154。齒輪156將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到相鄰齒輪156定位的中間壓板驅(qū)動(dòng)齒輪158。齒輪158將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到鄰近齒輪158的第二對壓板驅(qū)動(dòng)齒輪156。上軸承150、套圈152、下軸承162和中間壓板驅(qū)動(dòng)軸桿159為齒輪160、158和156提供軸向和徑向支撐。
傳遞到壓板114的轉(zhuǎn)動(dòng)隨后振動(dòng)夾具110和葉片112，以使葉片112的方位相對噴霧嘴105一致地選擇性變化。更具體說來，在示范性實(shí)施例中，傳遞到壓板114的轉(zhuǎn)動(dòng)基本均勻以使葉片112相對噴霧嘴105的方位以有助于涂布到各所有葉片112的覆層一致沉積的基本恒定的方式變化。
此外，在操作過程中，定位組件108還提供了沿傾斜軸172的傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)。更具體說來，傾斜驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)124將轉(zhuǎn)動(dòng)感應(yīng)到傾斜驅(qū)動(dòng)軸桿168，因?yàn)檩S桿168耦合到定位組件108，傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到定位組件108。在示范性實(shí)施例中，定位組件108耦合到夾具組件106并且隨傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到定位組件108，組件106與組件108同時(shí)傾斜以便選擇性改變?nèi)~片112相對噴霧嘴105的方位。葉片112的選擇性傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)有助于涂布到葉片112的覆層的一致沉積。
噴霧嘴105可在基本平行(并且徑向朝向或遠(yuǎn)離)部件制造設(shè)備102的方向上選擇性移動(dòng)。通過包括多個(gè)輸入、多個(gè)輸出、多個(gè)算法、多個(gè)操作界面以及至少一個(gè)處理器的定位和涂覆控制子系統(tǒng)(圖2中未圖示)選擇性控制噴霧嘴105的移動(dòng)以及葉片112的振動(dòng)和傾斜以便有助于目前正涂布到葉片112的覆層的所希望沉積。
圖3是與涂覆系統(tǒng)100(如圖1所示的)部分組裝的驅(qū)動(dòng)組件116的一部分的透視圖。圖4是驅(qū)動(dòng)組件116在組裝的間歇階段的端部透視圖。驅(qū)動(dòng)組件116的組裝過程中，主驅(qū)動(dòng)齒輪154耦合到主驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)軸桿160并且由下軸承162(圖3中未圖示)支撐。套圈152耦合到主驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)軸桿160并且由主驅(qū)動(dòng)齒輪154支撐。兩個(gè)壓板驅(qū)動(dòng)齒輪156繞主軸120耦合并由下軸承162(圖3中未圖示)支撐在主驅(qū)動(dòng)齒輪154的相對側(cè)面。套圈152插在主軸120上方并且定位成與壓板驅(qū)動(dòng)齒輪156接觸。兩個(gè)中間壓板驅(qū)動(dòng)齒輪158繞中間壓板驅(qū)動(dòng)齒輪軸桿159耦合并由下軸承162(圖3中未圖示)支撐以使套圈152與壓板驅(qū)動(dòng)齒輪156相對側(cè)面上的中間壓板驅(qū)動(dòng)齒輪158接觸。兩個(gè)壓板驅(qū)動(dòng)齒輪156耦合到主軸120并由下軸承162(圖3中未圖示)支撐在中間壓板驅(qū)動(dòng)齒輪158的相對側(cè)面。偏置主軸到壓板的耦合件210耦合到各主軸120。壓板114(圖3中未圖示)插在主軸120上方并進(jìn)行彈簧加載，偏置耦合件210通過耦合件210與壓板114的內(nèi)壁的直接接觸緊固嚙合壓板114。隨后，頂部分220耦合到組件116。
圖5是處于最后組裝階段并安裝了壓板撐條230的驅(qū)動(dòng)組件116的側(cè)視圖。撐條230有助于在組件116傳輸并安裝到定位組件108的過程中將壓板114保持在相對固定的位置。在驅(qū)動(dòng)組件116的安裝過程中，索帶(圖5中未圖示)在組件116的兩側(cè)插過提升槽121。鏈條(圖5中未圖示)可以插過至少一個(gè)索帶環(huán)(圖5中未圖示)并且可以耦合到提升機(jī)構(gòu)(圖5中未圖示)，以便使組件116能夠傳輸并耦合到定位組件108(圖5中未圖示)。
圖6是部件制造設(shè)備102的放大透視圖。驅(qū)動(dòng)組件116耦合到定位組件108。多個(gè)渦輪葉片112耦合到多個(gè)夾具110以便顯示在單個(gè)涂覆周期內(nèi)涂覆多個(gè)葉片112的能力。
在夾具組件106的備選實(shí)施例中，單個(gè)夾具卷筒可以代替驅(qū)動(dòng)組件116耦合到基礎(chǔ)組件108以便有助于涂覆單個(gè)葉片112。壓板114耦合到卷筒，夾具110耦合到壓板114并且葉片112耦合到夾具110。傾斜和轉(zhuǎn)動(dòng)基本類似于上文所描述的，除了可以減少涂覆周期的時(shí)間長度以及噴霧嘴105的移動(dòng)以便解決較小數(shù)量的葉片112。
本申請所描述的部件制造組件有助于制造部件。更具體說來，該部件制造組件定位渦輪部件以便有助于覆層的涂布。結(jié)果是降低制造渦輪部件的時(shí)間和費(fèi)用。
盡管本申請所描述和/或顯示的方法和系統(tǒng)是針對制造部件進(jìn)行描述和/或顯示的，并且更具體說來是渦輪葉片，但本申請所描述和/或顯示的方法和系統(tǒng)的實(shí)施一般不局限于渦輪葉片或渦輪。更確切的是，本申請所描述和/或顯示的方法和系統(tǒng)適用于制造任意機(jī)器上的任意部件。
上文詳細(xì)描述了制造部件的示范性實(shí)施例。該方法、設(shè)備以及系統(tǒng)不限于本本申請所描述的特定實(shí)施例，也不限于所制造的特定部件，而更確切的是，可以與本申請所描述的其他方法、設(shè)備和系統(tǒng)獨(dú)立以及分開使用或者制造本申請所沒有描述的部件。例如，還可以使用本申請所描述的方法制造其他部件。
盡管已經(jīng)依據(jù)特定實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識到可在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)通過改進(jìn)實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于制造多個(gè)部件中的夾具組件(106)，所述夾具組件包括至少兩個(gè)配置為支撐所述多個(gè)正在制造的部件的夾具(110)；以及驅(qū)動(dòng)組件(116)，所述至少兩個(gè)夾具耦合到所述驅(qū)動(dòng)組件并且可沿第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)組件包括從其向外延伸的多個(gè)主軸(120)以及耦合到所述主軸的多個(gè)壓板(114)，所述多個(gè)主軸和所述多個(gè)壓板配置為在正交于所述第一轉(zhuǎn)軸的第二轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)振動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾具組件(106)，其特征在于所述至少一個(gè)夾具(110)包括配置為將各所述多個(gè)部件緊固到所述多個(gè)夾具中的對應(yīng)一個(gè)上以使所述多個(gè)部件緊固到相對所述驅(qū)動(dòng)組件(116)的適當(dāng)位置的夾緊機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾具組件(106)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)組件(116)進(jìn)一步包括多個(gè)配置為同時(shí)定位各所述至少兩個(gè)夾具(110)的驅(qū)動(dòng)齒輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾具組件(106)，其特征在于所述多個(gè)壓板(114)分別通過多個(gè)偏置耦合件(210)緊固耦合到所述多個(gè)主軸(120)，所述多個(gè)壓板配置為支撐其上的所述多個(gè)部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾具組件(106)，其特征在于所述多個(gè)壓板(114)間隔開預(yù)定距離，以使耦合到所述多個(gè)壓板的第一壓板的部件可以在不接觸耦合為與所述多個(gè)壓板直接鄰接的夾具(110)的情況下相對于所述驅(qū)動(dòng)組件(116)轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾具組件(106)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)組件(116)包括對稱性中軸線，所述多個(gè)主軸(120)相對所述對稱性驅(qū)動(dòng)組件軸基本同心對準(zhǔn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾具組件(106)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)組件(116)進(jìn)一步包括安裝框(119)，所述安裝框(119)包括外殼(117)、多個(gè)軸承(150，162)和多個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪(154，156，158)，各所述多個(gè)軸承和所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪耦合到所述多個(gè)夾具。
8.一種部件制造系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)組件(116)；耦合到所述驅(qū)動(dòng)組件上的包括至少兩個(gè)夾具(110)的夾具組件(106)；以及耦合到所述夾具組件的定位組件(108)，所述驅(qū)動(dòng)組件包括從其向外延伸的多個(gè)主軸(120)和耦合到所述主軸的多個(gè)壓板(114)，所述多個(gè)主軸和所述多個(gè)壓板配置為在正交所述第一轉(zhuǎn)軸的第二轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)振動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的部件制造系統(tǒng)，其特征在于所述定位組件(108)配置為相對噴霧嘴對準(zhǔn)所述夾具組件(106)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的部件制造系統(tǒng)，其特征在于所述定位組件(108)包括至少一個(gè)耦合到所述夾具組件(106)的用于定位所述夾具組件的傾斜驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述定位組件耦合到控制機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制造部件的方法。該方法包括將驅(qū)動(dòng)組件(116)耦合到定位組件(106)，要制造的多個(gè)部件耦合到多個(gè)夾具(110)，將該多個(gè)夾具緊固到驅(qū)動(dòng)組件，其中各夾具配置為接收要制造的部件，并且使用定位組件同時(shí)重新定位該多個(gè)部件，以便有助于制造該多個(gè)部件，其中部件配置為通過驅(qū)動(dòng)組件在第一轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)振動(dòng)并且通過該多個(gè)夾具轉(zhuǎn)動(dòng)通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)平面。
文檔編號C23C24/00GK1935390SQ200610139590
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月21日
發(fā)明者J·G·阿爾巴內(nèi)塞, R·S·沙爾沃伊, J·E·迪金遜 申請人:通用電氣公司