DE69709306T2

DE69709306T2 - Modulare Halterung für Beschichtungen

Info

Publication number: DE69709306T2
Application number: DE69709306T
Authority: DE
Inventors: Steven M. Burns; William A. Nehez
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: DE69709306D1; EP0863226B1; UA48963C2; EP0863226A1; JPH10245672A; US6083322A; JP3290620B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige modulare Halterung, um in einer Vorrichtung zur Beschichtung von Werkstücken verwendet zu werden und ein Verfahren zur Beschichtung der Werkstücke. Die vorliegende Erfindung ist von besonderem Nutzen für die Beschichtung von Schaufeln und Blättern für industrielle Turbinen und Strahltriebwerke.
Schaufeln und Blätter, die in industriellen Turbinen und Strahltriebwerken verwendet werden, werden typischerweise einem Beschichtungsvorgang unterworfen, um ihren Widerstand gegen Korrosion und thermische Ermüdung zu verbessern und ansonsten ihre Leistung zu erhöhen. Wirtschaftliche Gesichtspunkte erfordern, daß es möglich sein muß, gleichzeitig zahlreiche Werkstücke zu beschichten, damit ein kommerzielles Verfahren erzielt wird.
Ein kommerzielles System zur gleichzeitigen Beschichtung einer Vielzahl von Werkstücken wird im US-Patent Nr. 4,192,253 gezeigt. Bei diesem System werden zahlreiche Werkstücke, die beschichtet werden sollen, in eine Beschichtungskammer eingeführt und gleichzeitig während des Beschichtungsvorgangs um ihre Längsachsen gedreht. Die gleichzeitige Drehung der Werkstücke um ihre Längsachsen wird durch die Befestigung jedes Werkstückes an die Spitze einer Halterung erzielt, deren anderes Ende mit einem komplexen getriebegesteuerten Antriebssystem zur Drehung der Halterung und der einzelnen Werkstücke, die darauf befestigt sind, verbunden ist. Diese Art von System ist aus einer Reihe von Gründen nachteilig. Zum Beispiel ist das System vom Gesichtspunkt der Wartung aus komplex und potentiell störanfällig. Weiter sind die Kosten, die mit einem derartigen System verbunden sind, ziemlich hoch. Noch ein weiterer Nachteil liegt in der Verzögerung, die sich aus der einzelnen Entfernung der beschichteten Werkstücke von jeder der Halterungen und der Befestigung von neuen Werkstücken, die beschichtet werden sollen, auf den Halterungen, ergibt.
US-A-5 112 644 offenbart einen doppelten drehbaren Werkstück- oder Gehäusehalter zur Beschichtung von Gegenständen wie z.B. Tuben oder Gegenstandshaltern. Die Gegenstände oder Gegenstandshalter werden in überdimensionierten Stützlöchern oder auf unterdimensionierten Stiften gestützt, so daß die Drehung des Gehäuses um die horizontale Achse eine schwerkraftinduzierte Präzession der Tuben hervorruft. Das Zentrum der Schwerkraft der Gegenstandshalter kann so verschoben sein, daß die Gegenstandshalter in einem spitzen Winkel bezüglich der Gehäuseachse gehalten werden, um die Beschichtung von schwierigen Formen wie z.B. Linsen zu erleichtern.
US-A-4 051 695 betrifft eine Kupplung zur Verwendung zwischen zwei drehenden Schäften in einer Umgebung mit Hochtemperatur und Hochvakuum. Die Kupplung umfaßt eine Steckdose, die zwei axial voneinander beabstandete innere Lagerflächen mit Rückführung und eine Rolle umfaßt, die zwei axial beabstandete äußere Lagerflächen mit geschlossenem Kreislauf für den Rollkontakt mit den inneren Lagerflächen der Steckdose aufweist. Die inneren und die äußeren Lagerflächen stellen an zwei radial gegenüberliegenden und axial voneinander beabstandeten Stellen einen Rollkontakt her, und der zweite Schaft ist bezüglich des ersten Schaftes in einem gewünschten Winkel angebracht. Es werden Mittel bereitgestellt, um zu verhindern, daß sich die Rolle und der Schaft voneinander loskuppeln, wenn sie sich drehen. Die Kupplung dieser Erfindung ermöglicht es, daß ein Substrat gedreht wird, während es in einem gewünschten Winkel zu einer Quelle des Beschichtungsdampfes und zu einem Substraterwärmer innerhalb einer evakuierten Kammer gestützt wird.
Erst kürzlich wurde vorgeschlagen, zahlreiche Werkstücke zur gleichen Zeit unter Verwendung einer modularen Halterungsanordnung zu beschichten. Diese Art von Beschichtungssystem wird im mitangemeldeten WO-A-98/30338 im Namen der vorliegenden Erfinder mit dem Titel MODULAR COATING FIXTURE dargestellt.
Gewisse Beschichtungstechniken wie z.B. das physische Abdampfen durch Elektronenstrahlen sind Sichtlinientechniken, wobei die Flächen eines Werkstückes, die mit der Quelle des Beschichtungsmaterials nicht in einer Sichtlinie liegen, nicht beschichtet werden. Somit besteht immer noch ein Bedürfnis für eine Vorrichtung und ein Verfahren, die es ermöglichen, Flächen wie z.B. Plattformen zu beschichten, die senkrecht oder fast senkrecht zu anderen Flächen eines Werkstückes sind, das beschichtet werden soll.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine modulare Halterung bereitzustellen, welche die gleichzeitige Beschichtung zahlreicher Werkstücke ermöglicht.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halterung wie oben bereitzustellen, welche die Beschichtung von Flächen ermöglicht, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halterung wie oben bereitzustellen, die ein schnelles Auswechseln der Teile ermöglicht, und die wirtschaftlich rentabel ist.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Beschichtung von Werkstücken wie z.B. Turbinenblättern und - schaufeln bereitzustellen.
Die obengenannten Aufgaben werden durch die modulare Halterung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung erzielt, wie in Anspruch 1 definiert wird. Eine entsprechende Vorrichtung wird in Anspruch 5 beansprucht. Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden in Anspruch 2 bis 4 beziehungsweise 6 bis 12 beansprucht.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, so wie sie beansprucht wird, umfaßt eine Vorrichtung zur Beschichtung eines oder mehrerer Werkstücke im allgemeinen eine modulare Halterung, die ein Mittel zum Stützen jedes Werkstückes, das beschichtet werden soll, umfaßt, um zu verursachen, daß sich jedes Werkstück während des Beschichtungsvorganges gleichzeitig um seine Längsachse dreht und auf eine Quelle von Beschichtungsmaterial hin neigt. Die modulare Halterung umfaßt einen sich längs erstreckenden Schaft und mindestens eine Stützplatte, die daran befestigt ist. Das Stützmittel für jedes Werkstück umfaßt eine Büchsenanordnung innerhalb jeder Stützplatte und eine zusammenarbeitende Spindelanordnung, an die das Werkstück befestigt ist. In der Halterungskonstruktion ist eine Vielzahl von Büchsenanordnungen radial um jede Stützplatte angeordnet, und eine zusammenarbeitende Spindelanordnung ist für jede Büchsenanordnung bereitgestellt. Die Büchsenanordnung umfaßt vorzugsweise eine hohle zylindrische Muffe, die eine innere Bohrung von einer gewünschten Größe aufweist, deren innere Fläche aufgerauht wurde. Die Spindelanordnung umfaßt einen Stift, der einen vergrößerten Endteil aufweist, um mit einem Ende der Muffe in Kontakt zu treten, und einen Schaftabschnitt, der am verlängerten Endteil befestigt ist. Der Schaftabschnitt weist einen äußeren Durchmesser auf, der kleiner als der Durchmesser der inneren Bohrung ist. Dies, zusammen mit der Aufrauhung der Bohrung, ermöglicht es, daß das Werkstück, das mit der Spindelnordnung verbunden ist, um seine Längsachse gedreht wird, wenn die modulare Halterung um ihre Längsachse gedreht und gleichzeitig bezüglich der Längsachse der Halterung und auf die Quelle des Beschichtungsmaterials hin geneigt wird.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung, so wie es beansprucht wird, umfaßt im allgemeinen die Schritte des Bereitstellens einer Quelle von Beschichtungsmaterial und einer Beschichtungshalterung, wie oben angegeben; des Befestigens eines Werkstückes, das beschichtet werden soll, an eine Halterung; und des Beschichtens mindestens einer Fläche des Werkstückes durch Drehen der Halterung und des Werkstückes, das daran befestigt ist, und gleichzeitig des Neigens des Werkstückes auf die Quelle des Beschichtungsmaterials hin.
Weitere Einzelheiten der Vorrichtung und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, ebenso wie andere Aufgaben und Vorteile, die damit verbunden sind, werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen dargelegt, in denen gleiche Bezugsnummern gleiche Elemente beschreiben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer modularen Halterung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht der modularen Beschichtungshalterung von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Draufsicht in teilweisem Querschnitt eines Verbindungsgliedes, das verwendet wird, um die Halterung von Fig. 1 mit einem Antriebswellenschaft zu verbinden.
Fig. 4 ist eine Seitenansicht des Verbindungsgliedes von Fig. 3, die es in einer Empfangs-/Entladelage der Halterung zeigt;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht in teilweisen Querschnitt der modularen Halterung von Fig. 1;
Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer Spindelanordnung, die in der modularen Halterung von Fig. 1 verwendet wird.
Fig. 7 ist eine Vorderansicht einer Werkstückrückhaltevorrichtung, die mit der modularen Halterung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht der Werkstückrückhaltevorrichtung von Fig. 7, die eine Abdeckung zeigt, die in ihrer Position befestigt ist, und
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines schaufelartigen Werkstückes, das innerhalb der Rückhaltevorrichtung von Fig. 7 und 8 angebracht ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER/DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE(S)

Nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen stellt Fig. 1 eine modulare Beschichtungshalterung 10 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung dar. Wie darin gezeigt wird, umfaßt die Halterung 10 einen zentralen Schaft 12, der sich in eine Richtung erstreckt, die parallel zur Längsachse 14 der Halterung 10 ist. Die Halterung 10 umfaßt weiter zwei voneinander beabstandete Stützplatten 16 und 18, die vorzugsweise an den Schaft 12 geschweißt sind. Falls gewünscht können die Stützplatten 16 und 18 durch eine Vielzahl von Stützen 20, die an den Schaft 12 an verschiedenen Stellen um dessen Umfang und an die Stützplatten 16 und 18 geschweißt sind, an den Schaft 12 befestigt sein. Der Schaft 12 kann hohl sein, um Gewicht einzusparen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, steht die zylindrische Befestigungssäule 22 von einem Ende der Halterung 10 hervor. Die Befestigungssäule 22 kann eine Verlängerung von Schaft 12 oder ein getrennter Bestandteil sein, der an eine der Stützplatten 16 und 18 geschweißt ist. Die Befestigungssäule 22 ist hohl und so entworfen, daß sie einen passenden Abschnitt 34 eines Verbindungsgliedes 24 aufnimmt, der an ein Antriebssystem (nicht gezeigt) zur Drehung der Halterung 10 um die Längsachse 14 angebracht ist. Nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 umfaßt die Befestigungssäule 22 vorzugsweise zwei ausgerichtete, gegenüberliegende Spalte 26 und 28. Außerdem weist sie eine Keilnut 30 angrenzend an ein Ende davon auf.
Nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 umfaßt das Verbindungsglied 24 einen Basisabschnitt 32 und einen Schaftabschnitt 34, der durch einen Dorn 36 mit dem Basisabschnitt verbunden ist. Wie in Fig. 4 gezeigt ermöglicht es der Dom 36, daß der Schaftabschnitt 34 bezüglich des Basisabschnittes 32 bewegt wird, um den Einbau und die Entfernung der Halterung 10 zu erleichtern. Der Schaftabschnitt 34 ist so bemessen, um in die hohle Befestigungssäule 22 zu passen. Der Basisabschnitt 32 ist mit zwei Spalten 38 und 40 zum Eingriff mit den Spalten 26 und 28 in der Säule 22 versehen. Außerdem umfaßt der Basisabschnitt 32 einen Keil 42, der in die Keilnut 30 paßt, um sicherzustellen, daß die Spalten 38 und 40 mit den Spalten 26 und 28 geeignet ausgerichtet sind.
Um die Halterung 10 an das Verbindungsglied 24 zu befestigen, wird ein Keil 44 durch die Spalten 26, 38, 40 und 28 geführt. Der Keil 44 weist vorzugsweise eine Öse 46 neben einem Ende zur Aufnahme eines Drahtes (nicht gezeigt) auf, um ihn in seiner Position festzusetzen.
Nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist eine Vielzahl von Büchsen 48 radial um jede der Stützplatten 16 und 18 angeordnet. Die Anzahl der Büchsen 48 in jeder Stützplatte und die Beabstandung der Büchsen 48 bezüglich des Schaftes 12 wird durch die Art des Werkstückes oder der Werkstücke, die beschichtet werden sollen, bestimmt. Wie in Fig. 5 gezeigt, werden die Büchsen 48 durch ein hohles, zylinderförmiges Muffenglied 50 gebildet, das auf zwei Seiten auf die entsprechende Stützplatte 16 oder 18 geschweißt ist. Die innere Bohrung 52 des Muffengliedes kann jeden gewünschten Durchmesser aufweisen. Aus Gründen, die im folgenden erörtert werden müssen, sind die Flächen der Bohrung 52 vorzugsweise aufgerauht.
Während des Beschichtungsvorganges ist es erforderlich, daß sich das Werkstück 54, das beschichtet wird, um seine Längsachse 122 dreht, so daß zahlreiche Flächen des Werkstückes, wie z.B. die Vorderkante 56 und die gegenüberliegenden Fließflächen 58 und 60 im wesentlichen gleichförmig beschichtet werden. Es ist bei vielen Anwendungen auch wünschenswert, daß eine Fläche 62, die im wesentlichen senkrecht zu den Fließflächen 58 und 60 ist, ebenfalls beschichtet wird. In Sichtlinienbeschichtungsverfahren wie z.B. physischen Abdampfungsverfahren durch Elektronenstrahlen ist es erforderlich, das Werkstück 54 auf die Quelle des Beschichtungsmaterials 120 hin zu neigen, wenn das Werkstück 54 um seine Längsachse 122 gedreht wird, um die Oberfläche 62 zu beschichten. In der vorliegenden Erfindung wird die gewünschte Beschichtung der Fläche 62 durch die Verwendung einer Spindelanordnung 64 mit jeder Buchse 48 erzielt, um das Werkstück auf die Quelle des Beschichtungsmaterials hin zu neigen.
Nun unter Bezugnahme auf Fig. 6 umfaßt die Spindelanordnung 64 vorzugsweise einen Stift 66, der einen Schaftabschnitt 67 und einen vergrößerten Kopfabschnitt 68 aufweist, wobei der Kopfabschnitt gegen ein Ende der Buchse 48, mit der er verbunden ist, stößt. Der Schaftabschnitt 67 weist eine aufgerauhte Fläche und einen äußeren Durchmesser auf, der kleiner ist als der innere Durchmesser der Bohrung 52, um es zu ermöglichen, daß sich der Stift 66 bezüglich der Buchse 48 neigt. Der Durchmesser des Schaftabschnittes 67 zusammen mit der Länge der Muffe 50 und dem Durchmesser der Bohrung 52 bestimmen den Grad der Neigung. Natürlich darf der Grad der Neigung nicht derart sein, daß das Werkstück 54 während der Beschichtung den Schaft 12 berührt. Der Stift 66 umfaßt weiter einen verkleinerten Schaftabschnitt 69, der in ein becherförmiges Glied 72 paßt, das später beschrieben wird.
1 Das Werkstück 54, das beschichtet werden soll, ist an die Spindelanordnung 64 befestigt. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist das Werkstück 54 an den Stift 66 über eine Werkstückrückhaltevorrichtung 70 und ein becherförmiges Glied 72 befestigt, das an ein Ende der Rückhaltevorrichtung befestigt ist. Das becherförmige Glied 72 kann an die Rückhaltevorrichtung 70 durch jedes geeignete Mittel, das nach dem Stand der Technik bekannt ist, wie z.B. durch Schweißung, befestigt sein. Das becherförmige Glied 72 umfaßt zwei gegenüberliegende Öffnungen 74 und 76, um in einen Spalt 78 in einem Ende des Schaftabschnittes 69 einzugreifen. Ein stift- oder keilförmiges Glied 80 wird durch die Öffnung 74, durch den Spalt 78 und durch die Öffnung 76 eingeführt, um das becherförmige Glied 72 an den Stift 66 zu befestigen. Das stift- oder keilförmige Glied 80 ist so entworfen, um die Rückhaltevorrichtung 70 fest an die Spindelanordnung 64 anzubringen.
Die Rückhaltevorrichtung 70 ist, wie in Fig. 7 gezeigt, eine Struktur mit offener Seite und offenem Ende, die eine hintere Wand 82 und zwei Seitenwände 84 und 86 umfaßt, die damit verbunden sind. Die Rückhaltevorrichtung 70 umfaßt weiter eine untere Wand 88, welche die zwei Seitenwände 84 und 86 verbindet. Das Werkstück 54, das beschichtet werden soll, wird in der Rückhaltevorrichtung 70 über der offenen Seite angebracht, die von den Seitenwänden 84 und 86, der hinteren Wand 82 und der unteren Wand 88 festgelegt wird. Nachdem der Abschnitt des Werkstückes 54, der beschichtet werden soll, in der Rückhaltevorrichtung 70 angebracht ist, erstreckt er sich durch das offene Ende, das sich gegenüber der unteren Wand 88 befindet. Dort, wo das Werkstück 54 eine Fläche 62 wie z.B. eine Plattform aufweist, die beschichtet werden soll, sind die Seitenwände 84 und 86 und die hintere Wand 82 so geformt und/oder konfiguriert, um der Form der Fläche 62 zu entsprechen. Wenn gewünscht, kann die hintere Wand 82 mit einer Stützplatte 90 zum Festhalten des Werkstückes 54 in einer gewünschten Position ausgestattet sein. Die Stützplatte 90 arbeitet vorzugsweise mit einem Merkmal auf dem Werkstück 54 wie z.B. einem gerippten Abschnitt oder einer Kerbe (nicht gezeigt) zusammen, um es in der gewünschten Position zu halten.
Eine Maskierungsvorrichtung 92 kann an die hintere Wand 82 und/oder eine Seitenwand 84 befestigt werden, um zu verhindern, daß bestimmte Abschnitte des Werkstückes 54, wie z.B. eine hintere Kante 94, beschichtet werden. Die Maskierungsvorrichtung 92 kann jede geeignete Form und Länge aufweisen. Zum Beispiel kann sie L-förmig sein. Natürlich hängt die Form der Maskierungsvorrichtung 92 von der Form desjenigen Abschnittes des Werkstückes 54 ab, der nicht beschichtet werden soll.
Ein Zungenglied 96 wird, z.B. durch Schweißung, an die Innenseite der Seitenwand 84 befestigt. Das Zungenglied. 96 weist einen Spalt 98 auf, der in dieses geschnitten ist, und dient dazu, um eine Abdeckung 100 an die Rückhaltevorrichtung 70 zu befestigen.
Nun unter Bezugnahme auf Fig. 8 weist die Abdeckung 100 Seitenabschnitte 102 und 104 auf, welche die Seitenwände 84 und 86 überlappen, wenn die Abdeckung auf der Rückhaltevorrichtung 70 und dem Verbindungsabschnitt 105, der sich dazwischen erstreckt, angebracht wird. Der Verbindungsabschnitt 105 der Abdeckung 100 umfaßt einen Spalt 106, durch den das Zungenglied 96 hervorsteht. Weiter umfaßt der Verbindungsabschnitt 105 der Abdeckung 100 eine Öse 108, die an seiner äußeren Fläche 110 angebracht ist, und ein optionales Stützglied 112, das an seiner inneren Fläche 114 befestigt ist. Das Stützglied 112 arbeitet mit einem Abschnitt des Werkstückes 54 zusammen, um das Werkstück in einer gewünschten Position in der Rückhaltevorrichtung zu halten.
Ein Keil 116 wird bereitgestellt, um die Abdeckung 100 an die Rückhaltevorrichtung 70 zu befestigen. Wie in Fig. 8 gezeigt, umfaßt der Keil 116 eine Bohrung 118 neben dem Ende davon. Wenn der Keil in seine Befestigungsposition neben der äußeren Fläche 110 der Abdeckung angebracht wird, wird ein Draht (nicht gezeigt) durch die Bohrung 118 und die Öse 108 geführt, um den Keil 116 in seiner geeigneten Position festzusetzen. Fig. 9 stellt ein Werkstück dar, das in der Rückhaltevorrichtung 70 befestigt ist.
Die verschiedenen Bestandteile der modularen Halterung 10, wie z.B. der Schaft 12, die Stützplatten 16 und 18, die Befestigungssäule 22, die Rückhaltevorrichtung 70, die Büchsen 48 und die Spindelanordnung 64 können aus jedem geeigneten Material geformt sein, das nach dem Stand der Technik bekannt ist. Vorzugsweise sind sie aus einem Material geformt, das als HASTALLOY-X bekannt ist.
Die modulare Halterung 10 der vorliegenden Erfindung wird auf die folgende Weise verwendet. Zunächst wird eine Vielzahl von Werkstücken 54, die beschichtet werden soll, in der Rückhaltevorrichtung 70 angebracht. Nachdem die Abdeckungen 100 in ihren Positionen befestigt wurden, wird die modulare Halterung 10 mit dem Werkstück 54 in seiner Position auf das Verbindungsglied 24, das mit einem Antriebssystem (nicht gezeigt) verbunden ist, angebracht. Wie oben beschrieben wird die Halterung 10 an das Verbindungsglied 24 über die ausgerichteten Spalten 26, 28, 38 und 40 und den Keil 44, der sich durch die Spalten erstreckt, befestigt. Nachdem die Halterung 10 an das Verbindungsglied 24 befestigt wurde, wird sie in eine Beschichtungskammer transportiert, wie z.B. eine Kammer zur physischen Abdampfung durch Elektronenstrahlen, in der sich ein Beschichtungsmaterial befindet, das auf bekannte Weise verdampft wird. Die gegenwärtige Technik, um zu verursachen, daß das Beschichtungsmaterial verdampft wird, ist nicht Teil der vorliegenden Erfindung. Die Halterung 10 kann mit einer beliebigen Anzahl von verschiedenen Techniken verwendet werden.
Während des Beschichtungsvorganges wird die modulare Halterung 10 durch das Antriebssystem (nicht gezeigt) um ihre Längsachse 14 gedreht. Wenn die Halterung 10 gedreht wird, bewirken die Schwerkraft und das Vorhandensein von Reibung zwischen jeder Buchse und zusammenarbeitenden Spindelanordnung, daß sich jede Rückhaltevorrichtung 70 und jedes Werkstück 54 um die Längsachse 122 des Werkstückes dreht, so daß die gegenüberliegenden Flußflächen 58 und 60 und die Vorderkante 56 jedes Werkstückes beschichtet werden. Zusätzlich ermöglichen es die Buchse 48 und die Spindelanordnung 64, daß sich jedes Werkstück 54 derart neigt, daß jede der Achsen 122 die Längsachse 14 schneidet und sich auf die Quelle des Beschichtungsmaterials 120 hin neigt. Als Ergebnis werden diejenigen Flächen, die senkrecht zu den Fließflächen 58 und 60 stehen, wie z.B. die Plattformfläche 62, dem verdampften Beschichtungsmaterial ausgesetzt und werden ebenfalls beschichtet. Nachdem der Beschichtungsvorgang beendet ist, wird die modulare Halterung 10 mit den Werkstücken 54 aus der Beschichtungskammer entfernt, und eine neue Halterung 10 mit neuen Werkstücken 54, die beschichtet werden sollen, wird eingebaut.
Es ist aus der obigen Beschreibung ersichtlich, daß die modulare Beschichtungshalterung der vorliegenden Erfindung zahlreiche kommerzielle Vorteile bietet. Am bemerkenswertesten ist, daß die Halterung die gleichzeitige Beschichtung von zahlreichen Werkstücken ermöglicht. Die Halterung ermöglicht es weiter, die Werkstücke leicht darin anzubringen und davon zu entfernen. Weiter können die Werkstücke in der Halterung angebracht und davon entfernt werden, während ein weiterer Satz von Werkstücken auf noch einer weiteren Halterung beschichtet wird. Außerdem kann die Halterung der vorliegenden Erfindung leichter als die Systeme nach dem Stand der Technik verwendet werden.
Die Halterung der vorliegenden Erfindung ist von besonderem Nutzen bei der Beschichtung von Tragflächen wie z.B. Turbinenblättern und -schaufeln. Durch die Verwendung der Halterung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Plattformabschnitt des Turbinenblattes oder der Turbinenschaufel ebenso wie die Vorderkante und beide Fließflächen zu beschichten.
Die Halterung der vorliegenden Erfindung weist im Vergleich zu teuren getriebegesteuerten längs und quer betätigten, als ein Teil funktionierenden Systemen, einen verhältnismäßig einfachen Entwurf auf. Weiter kann sie eine nahezu gleichförmige Beschichtungsdicke und eine hervorragende Beschichtungsstruktur erzeugen. Aufgrund des einfachen Entwurfs der Halterung der vorliegenden Erfindung kann die Beschichtung zu viel geringeren Kosten durchgeführt werden.

Claims

1. Verfahren zur Beschichtung von mindestens zwei Werkstücken, umfassend die Schritte:

Bereitstellen einer Quelle des Beschichtungsmaterials;

Bereitstellen einer modularen Vorrichtung (10) zur Beschichtung von mindestens zwei Werkstücken (64); wobei die modulare Vorrichtung (10) einen sich längs erstreckenden Schaft (12) und mindestens eine Stützplatte (16, 18), die daran befestigt ist, umfaßt;

Versehen der Stützmittel mit einer Vielzahl von Büchsenanordnungen (48) innerhalb der Stützplatte (16, 18), die radial vom Schaft (12) entfernt angebracht sind, und eine entsprechende Anzahl von zusammenarbeitenden Spindelanordnungen (64), mit denen die Werkstücke (54) verbunden sind;

Versehen der Büchsenanordnungen (48) mit einem hohlen Muffenglied (50), das eine innere Bohrung (52) aufweist;

Versehen der entsprechenden Spindelanordnungen (64) mit einem Stift (66), der einen vergrößerten Endteil (68) aufweist, der sich außen am hohlen Muffenglied (50) befindet, und einen Schaftabschnitt (67), der am verlängerten Endteil (68) angebracht ist, wobei der Schaftabschnitt (67) einen Durchmesser aufweist, der kleiner als der Durchmesser der Bohrung (52) ist;

Versehen des vergrößerten Endteils, der mit der Außenfläche des hohlen Muffenglieds (68) in Kontakt tritt, um die Längsbewegung der Spindelanordnung zu begrenzen und um einen Querneigungswinkel für jedes der Werkstücke bezüglich der Längsachse der Vorrichtung festzulegen;

Versehen des Werkstückstützmittels mit einer Werkstückrückhaltevorrichtung (70), die mit dem Schaftabschnitt (67) der Spindelanordnung (64) verbunden ist;

Anordnen jedes Werkstückes, das beschichtet werden soll, in einer entsprechenden Werkstückrückhaltevorrichtung; und

Beschichten jedes Werkstückes mit dem Beschichtungsmaterial durch Drehen der Vorrichtung um die Längsachse der Vorrichtung und dabei veranlassen, daß sich jede Spindel und jede Rückhaltevorrichtung um die Längsachse dreht und bezüglich der Vorrichtung und der Büchsen rollt und veranlassen, daß sich die Spindeln in Richtung auf die Quelle des Beschichtungsmaterials neigen, so daß, wenn sich die Vorrichtung dreht, sich jedes Werkstück um seine Längsachse dreht und somit das Beschichtungsmaterial mit mindestens einer Fläche jedes Werkstückes in einem Winkel zur Längsachse des Werkstückes in Kontakt steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Beschichtungsschritt die Beschichtung zwei gegenüberliegender Flächen des Werkstückes umfaßt und der Neigungsschritt die Beschichtung einer Fläche ermöglicht, die im wesentlichen senkrecht zu den zwei gegenüberliegenden Flächen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Werkstücke eine Vielzahl von Tragflächen umfassen, von denen jede eine Vorderkante, zwei gegenüberliegende Fließflächen und eine Plattform aufweist, die im wesentlichen senkrecht zu den gegenüberliegenden Flächen ist, und worin das Verfahren weiter die Schritte umfaßt:

Befestigen der Vorrichtung mit den Tragflächen in den Rückhaltevorrichtungen an ein drehendes Antriebssystem; Transport der Vorrichtung und der Tragflächen in eine Beschichtungskammer; und Drehen der Vorrichtung, so daß die Vorderkante, die gegenüberliegenden Flächen und die Plattform jeder der Tragflächen während eines Beschichtungszyklus dem Beschichtungsmaterial ausgesetzt sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin der Schritt des Drehens das Drehen der Vorrichtung um eine erste Achse und gleichzeitig das Veranlassen des Drehens jeder der Tragflächen um eine zweite Achse in einem Winkel zur ersten Achse umfaßt, wobei die zweite Achse in Richtung auf eine Quelle von Beschichtungsmaterial geneigt ist.

5. Vorrichtung zur Beschichtung eines Werkstückes, umfassend:

eine modulare Vorrichtung (10) zur Beschichtung von mindestens zwei Werkstücken (64);

wobei die modulare Vorrichtung (10) einen sich längs erstreckenden Schaft (12) und mindestens eine Stützplatte (16, 18), die daran befestigt ist, umfaßt;

Mittel (48-52) zur Stütze von mindestens zwei Werkstücken, um sich gleichzeitig um die entsprechende Längsachse des Schafts (12) zu drehen und sich während des Beschichtungsvorgangs bezüglich der Längsachse des Schafts (12) in Richtung auf eine Quelle (120) von Beschichtungsmaterial zu neigen;

wobei die Stützmittel eine Vielzahl von Büchsenanordnungen (48) innerhalb der Stützplatte (16, 18) umfassen, die radial vom Schaft (12) entfernt angebracht sind, und eine entsprechende Anzahl von zusammenarbeitenden Spindelanordnungen (64), mit denen die Werkstücke (54) verbunden sind;

wobei die Büchsenanordnungen (48) ein hohles Muffenglied (50) umfassen, das eine innere Bohrung (52) aufweist;

wobei die entsprechenden Spindelanordnungen (64) einen Stift (66) umfassen, der einen vergrößerten Endteil (68) aufweist, der sich außen am hohlen Muffenglied (50) befindet, und einen Schaftabschnitt (67), der am verlängerten Endteil (68) angebracht ist, wobei der Schaftabschnitt (67) einen Durchmesser aufweist, der kleiner als der Durchmesser der Bohrung (52) ist;

wobei der vergrößerte Endteil mit einer Außenfläche des hohlen Muffenglieds (68) in Kontakt steht, um die Längsbewegung der Spindelanordnung zu begrenzen und um einen Querneigungswinkel für das Werkstück bezüglich der Längsachse der Vorrichtung festzulegen; und

wobei das Werkstückstützmittel weiter eine Werkstückrückhaltevorrichtung (70) umfaßt, die mit dem Schaftabschnitt (67) der Spindelanordnung (64) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, weiter umfassend zwei sich voneinander in einen Abstand befindlichen Stützplatten (16, 18), von denen jede Büchsen- (48) und Spindel- (64) Anordnungen aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, weiter umfassend den Bohrungs- (52) und den Schaft- (67) Abschnitt, die aufgerauhte Flächen aufweisen, um eine Reibung zu erzeugen, die es dem Werkstück ermöglicht, während der Drehung der Vorrichtung zu rollen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, weiter umfassend:

die Rückhaltevorrichtung (70), die an einem Ende ein becherförmiges Verbindungsglied (72) aufweist;

wobei das becherförmige Verbindungsglied zwei gegenüberliegende Öffnungen (74, 76) aufweist;

wobei der Schaftabschnitt (67) mindestens einen Spalt (78) zum Eingreifen mit den zwei gegenüberliegenden Verbindungsgliedöffnungen aufweist; und

Mittel zur Befestigung des Verbindungsglieds an den Schaftabschnitt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, worin die Werkstückrückhaltevorrichtung (70) umfaßt:

eine Werkstückrückhaltevorrichtung, umfassend eine erste Wand (82) und zwei Seitenwände (84, 86), die sich von der ersten Wand erstrecken, wobei die Seitenwände und die erste Wand eine Öffnung zur Aufnahme des Werkstückes (54) festlegen; und

eine Abdeckung (100) zum Verschluß der Öffnung, nachdem das Werkstück innerhalb der Haltevorrichtung angebracht wurde.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, weiter umfassend:

ein zungenförmiges Glied (96), das an eine der Seitenwände (84, 86) befestigt ist und davon hervorsteht, wobei das zungenförmige Glied einen Spalt (98) darin aufweist;

wobei die Abdeckung (100) einen Spalt (106) aufweist, durch den sich das zungenförmige Glied erstreckt, wenn die Abdeckung die Öffnung schließt;

ein Keilglied (116) zur Befestigung der Abdeckung an die Werkstückhaltevorrichtung;

wobei sich das Keilglied durch den Spalt (98) im zungenförmigen Glied erstreckt und mit Abschnitten der Außenfläche der Abdeckung in Kontakt tritt;

Mittel (90) zur Anordnung des Werkstückes innerhalb der Werkstückhaltevorrichtung;

eine Maskierungsvorrichtung (92), die mit der Werkstückhaltevorrichtung verbunden ist; und wobei sich die Maskierungsvorrichtung über einen Abschnitt (94) des Werkstückes erstreckt, der während des Beschichtungsvorgangs nicht beschichtet werden soll.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, worin das Anbringungsmittel ein Anbringungsglied (90) umfaßt, das mit der ersten Wand (82) oder einem Anbringungsglied verbunden ist, das sich zwischen der ersten Wand (82) und einer der Seitenwände (84, 86) erstreckt, wobei das Anbringungsglied mit einem Abschnitt des Werkstückes (54) zusammenarbeitet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, weiter umfassend:

Mittel zur Befestigung der modularen Vorrichtung (10) an ein Mittel zur Drehung der modularen Vorrichtung um ihre Längsachse;

wobei das Befestigungsmittel eine zylindrische Befestigungssäule (22) umfaßt, die von einem Ende der modularen Vorrichtung vorspringt, wobei die zylindrische Befestigungssäule zwei gegenüberliegende Spalten (26, 28) aufweist, ein Antriebswellenschaftverbindungsglied (24), das einen Schaftabschnitt (34) aufweist, der mit der zylindrischen Befestigungssäule eingreift, und einen Basisabschnitt, wobei der Basisabschnitt (32) mindestens einen Spalt (38, 40) darin aufweist, um mit den zwei gegenüberliegenden Spalten einzugreifen, ein Mittel (42), das sich durch die zwei gegenüberliegenden Spalten erstreckt, und mindestens einen Spalt im Basisabschnitt, um die modulare Vorrichtung an das Verbindungsglied zu befestigen; und

wobei das Verbindungsglied einen Dorn (36) aufweist, um es zu ermöglichen, daß sich die modulare Vorrichtung bezüglich des Basisabschnittes bewegt.