用于紧固多个相同类型的构件的方法和装置与流程

本发明涉及一种用于通过借助不同的支撑件实现的力锁合的夹紧来紧固多个相同类型的构件的方法和装置。

背景技术：

借助支撑件紧固构件在多个生产过程中使用。为此的示例是在涡轮中安装涡轮叶片。在此，通常手动地将多个涡轮叶片分别锤击到合适的置入涡轮的槽中的支撑件上，以便因此实现支撑件、涡轮叶片和槽的力锁合的夹紧。在此涉及过度配合或过盈配合，即各自的支撑件分别比空着的间隙厚一些。

基于涡轮叶片和容纳的槽的生产不精确性，为了可靠地紧固涡轮叶片，通常需要稍微不同大小的支撑件。太小的支撑件通常不能够可靠地紧固涡轮叶片，而太大的支撑件可以使夹紧过程变得困难或者损害涡轮叶片。在两个情况下，涡轮叶片又被捶出，选择新的支撑件，并且将涡轮叶片锤击到新的支撑件上。此外，支撑件的错误的尺寸确定通常较晚地识别出。

技术实现要素：

本发明的任务在于说明一种用于借助不同的支撑件紧固多个相同类型的构件的更有效的方法和更有效的装置。

该任务通过具有专利权利要求1的特征的方法，通过具有专利权利要求12的特征的装置，通过具有专利权利要求13的特征的计算机程序产品和通过具有专利权利要求14的特征的计算机可读的存储介质解决。

为了通过借助不同的支撑件实现的夹紧来紧固多个相同类型的构件，根据本发明，第一构件通过致动器相对第一支撑件力锁合地夹紧。在此，通过第一传感器在夹紧过程期间测量第一夹紧参数。随后根据第一夹紧参数选择第二支撑件，第二构件相对第二支撑件通过致动器力锁合地夹紧。

作为夹紧参数，尤其是可以优选在支撑件上和/或构件上测量在夹紧时出现的和/或待施加的力、压力、形变、移动路径、间距和/或另外的对于夹紧过程来说重要的物理参数。

为了实施根据本发明的方法设置用于紧固多个相同类型的构件的装置、计算机程序产品和计算机可读的存储介质。

通过本发明，在紧固第一构件时测量的传感器数据可以以有利的方式用于选择用于下一构件待使用的支撑件。该优点基于通常存在的情况，即相同类型的构件大多批量生产，并且一个批次的连续生产的构件的生产变化大多是很小的，并且是相互关联的。一个批次的生产变化通常尤其是可以很好地外推该批次的相应下一构件。这能够对支撑件进行自动化的和有利的选择，并且因此以紧固质量的仅很小的变化有效地紧固这种构件。

本发明的有利的实施方式和改进方案在从属权利要求中说明。

根据本发明的有利的实施方式，在夹紧过程期间可以测量和评估第一夹紧参数的时间的和/或与路径有关的走势。第二支撑件的选择可以根据检测的走势进行。作为第一夹紧参数的走势尤其是可以测量测量压力作为第一构件和/或第一支撑件的移动路径的函数。根据这种走势，不合适的支撑件已经可以提前在夹紧过程期间识别出并且必要时更换。

此外，第一夹紧参数可以与一个或多个预设的目标夹紧参数比较。第二支撑件的选择可以根据比较结果并且尤其是根据第一夹紧参数和目标夹紧参数之间的偏差进行。优选地，第一夹紧参数的时间的和/或与路径有关的走势可以连续与预设的目标走势比较。尤其是也可以针对预设的目标夹紧参数或预设的目标走势预设公差范围，并且将其与第一夹紧参数比较。

根据本发明的有利的实施方式，从第一夹紧参数和一个或多个提前测量的夹紧参数可以获知针对夹紧参数的改变趋势。第二支撑件的选择可以根据改变趋势进行。改变趋势例如可以通过差形成或通过线性的或非线性的回归获知。优选地，可以借助改变趋势外推针对第二构件的夹紧参数。外推的夹紧参数随后可以与目标夹紧参数和必要时其公差范围比较。这种外推在多个情况下导致选择针对第二构件的更适当的支撑件。

此外可以检验改变趋势是否满足预设的非连续性标准。如果是这样的情况，那么可以改变第二支撑件的选择。为了识别这种非连续性例如可以评估夹紧参数的连续的改变和/或测量的夹紧参数与外推的夹紧参数的偏差。这种非连续性可以评估为针对批次更换或构件的生产过程的另外的改变的标志。在这些情况下通常有利的是更换或者此外改变选择方法。

根据本发明的另外的有利的实施方式，可以通过第二传感器测量第一构件的紧固参数。第二支撑件的选择随后可以根据紧固参数进行。作为紧固参数尤其是可以测量关于之前紧固的构件的间距、位置、定向、间隙宽度或形状锁合。备选地或附加地，紧固参数可以是第一构件的固定、间隙、可运动性、形变和/或机械应力。优选地，紧固参数可以量化紧固质量。紧固质量在此例如可以是固定、与目标的偏差和/或紧固的可靠性。

根据本发明的有利的改进方案，机器学习程序可以针对不同的支撑件借助多个测量的夹紧参数和紧固参数训练，从而获知优化紧固质量的夹紧参数。第一夹紧参数可以与优化针对第一支撑件的紧固质量的夹紧参数比较，并且第二支撑件的选择根据比较结果进行。机器学习程序可以借助机器学习的标准方法有效地训练，从而也识别并且描绘对紧固质量的非线性的影响。通常，以该方式可以明显改进对适当的支撑件大小的预测和进而紧固质量。

此外，致动器可以如下地被操控，使根据第一夹紧参数，第二构件的夹紧过程相对于第一构件的夹紧过程改变。

此外可以检验第一夹紧参数、紧固参数或其各自的走势是否位于预设的公差范围内。由于负面的检验结果，第一支撑件可以借助致动器移除，并且根据第一夹紧参数选择第二支撑件。借助致动器，第一构件可以相对所选择的第二支撑件力锁合地夹紧。为了移除第一支撑件，致动器可以设计用于在两侧将力施加到第一支撑件和/或第一构件上。

附图说明

本发明的实施例随后借助附图详细阐述。在此分别以示意图：

图1示出了借助支撑件紧固在涡轮叶片载体中的涡轮叶片；

图2示出了根据本发明的第一实施例的用于紧固涡轮叶片的装置；并且

图3示出了根据本发明的第二实施例的用于紧固涡轮叶片的装置。

具体实施方式

作为针对通过支撑件根据本发明地紧固多个相同类型的构件的应用示例，随后描述了涡轮叶片在蒸汽涡轮机的叶片载体上的紧固。在此，在环形的涡轮叶片载体的内侧的槽中安装有多个相同类型的涡轮叶片，并且其借助支撑件力锁合地夹紧。为了补偿涡轮叶片的不可避免的制造公差，为此设置了稍微不同大小的支撑件。通过本发明尤其是改进了相应适当的支撑件的选择和进而改进了紧固过程。

图1以示意图示出了借助支撑件st紧固在涡轮叶片载体tst中的涡轮叶片ts。支撑件st用于相对涡轮叶片载体tst内的涡轮叶片ts的涡轮叶片支脚tsf的力锁合的夹紧。针对该目的，支撑件st安装到涡轮叶片载体tst的为此设置的槽中。在安装支撑件st后，涡轮叶片ts利用其涡轮叶片支脚tsf导入涡轮叶片载体tst中，并且移动和/或锤击到支撑件st上，从而涡轮叶片支脚tsf和支撑件st力锁合地相互挤压。支撑件st的大小在此以如下方式选择，使涡轮叶片支脚tsf可靠地和没有间隙地固定在涡轮叶片载体tst中。另外的槽n用于随后移入或捶入另外的支撑件（未示出）。

图2以示意图示出了根据本发明的第一实施例的用于将涡轮叶片紧固在涡轮叶片载体tst中的装置。涡轮叶片的各自的涡轮叶片支脚和用于支撑件的槽由于清晰性原因没有特别地示出。

多个相同类型的涡轮叶片的一个涡轮叶片ts1作为待紧固的第一构件被移动，用于通过第一支撑件st1夹紧。第一支撑件st1在此从支撑件库存stv的稍微不同的大小的多个支撑件选出。第一支撑件st1安装到涡轮叶片载体tst的为此设置的槽中，并且用于涡轮叶片载体tst中的涡轮叶片ts1的叶片支脚的力锁合的夹紧。涡轮叶片ts1在一定程度上移动到第一支撑件st1上，直到涡轮叶片与已经在之前借助支撑件st0紧固在涡轮叶片载体tst中的涡轮叶片ts0相邻。

根据本发明的装置具有用于控制紧固方法的控制装置ctl1。控制装置ctl1包括一个或多个用于实施控制装置ctl1的方法步骤的处理器，以及一个或多个存储器和/或用于存储有待通过控制装置ctl1处理的数据的数据库。

控制装置ctl1与支撑件库存stv和液压致动器ak耦合。控制装置ctl1尤其是控制从支撑件库存stv选出合适的支撑件以及各自的涡轮叶片相对各自的支撑件的各自的夹紧过程。

液压致动器ak借助液压冲头hs将待紧固的涡轮叶片（在此是ts1）在涡轮叶片载体tst中移动到置入涡轮叶片载体的槽中的支撑件（在此是st1）上，并且由此相对支撑件st1以力锁合的方式夹紧涡轮叶片ts1。致动器ak可以通过连续的力施加和/或通过锤击移动涡轮叶片ts1，即直到涡轮叶片与之前紧固的涡轮叶片（在此是ts0）相邻。备选地或附加地，作为致动器ak可以使用气动和/或磁致动器。

为了使各自的支撑件从支撑件库存stv运输到涡轮叶片载体tst的为此设置的槽中，为了将各自的涡轮叶片导入涡轮叶片载体tst中，以及为了跟踪致动器ak可以设置机器人（未示出）或另外的操纵器。

在涡轮叶片ts1的夹紧过程期间，第一传感器s1测量第一夹紧参数vp1。例如可以作为第一夹紧参数vp1测量在夹紧过程中出现的和/或待施加的力、压力、移动路径、移动时间或另外的对于夹紧过程来说重要的物理参数。第一传感器s1相应可以设计为力传感器、压力传感器、位置传感器或另外的夹紧传感器。第一传感器s1优选集成在致动器ak中。

尤其是可以作为第一夹紧参数vp1通过第一传感器s1测量由致动器ak施加的压力作为涡轮叶片ts1的移动路径的函数，即力-路径走势。

第一夹紧参数vp1或其走势为了评估传送至控制装置ctl1。在控制装置ctl1的比较模块cmp中，电压参数vp1或其走势与预设的目标夹紧参数svp或相应的目标走势比较。

目标夹紧参数svp例如可以优选分别针对不同的叶片-槽组合和不同的物质说明期望的力、压力、移动路径、移动时间或另外的对于夹紧过程来说重要的物理参数。有利地，针对目标夹紧参数svp附加地预设公差范围。目标夹紧参数svp尤其是可以预设由致动器ak待施加的压力作为移动路径的函数，即目标力-路径走势。第一夹紧参数vp1的走势可以连续与目标夹紧参数svp的走势并且必要时与其公差范围或其走势比较。在此尤其地，可以由第一夹紧参数vp1与目标夹紧参数svp的偏差获知紧固的质量。

备选地或除了第一夹紧参数vp1与目标夹紧参数svp的直接比较以外，第一夹紧参数vp1可以借助在夹紧更早紧固的构件（在此是ts0）时测量的夹紧参数外推，并且外推结果与目标夹紧参数svp或附属的公差范围比较。针对该目的，改变趋势例如可以借助更早测量的夹紧参数通过线性或非线性的回归获知。优选地，借助获知的改变趋势外推在下一待紧固的涡轮叶片中期待的夹紧参数。针对夹紧参数的外推的值的使用经常提供比最后测量的夹紧参数（在此是vp1）的直接使用更好的结果。这可以归因于涡轮叶片通常连续批量地生产。在连续生产的涡轮叶片中，生产变化通常是很小的，并且大多以均匀的或连续的方式改变，例如这是因为工具在该时间期间连续磨损。

有利地检验获知的改变趋势是否满足非连续标准。为了识别这种非连续性，测量的夹紧参数vp1与外推的值的偏差例如可以与阈值比较。在超过阈值时，可以通报非连续性。这种非连续性可以评估为针对批次更换或涡轮叶片的生产过程的另外的改变的标志。

为了评估涡轮叶片ts1的紧固，通过第二传感器s2测量涡轮叶片ts1的紧固参数bp1。紧固参数bp1例如可以说明尤其是关于之前紧固的构件或涡轮叶片载体tst或涡轮的另外的部分的间距、位置、定向、间隙宽度或形状锁合。备选地或附加地，紧固参数bp1可以是固定、间隙、可运动性、形变和/或机械应力。第二传感器s2优选可以设计为主动的传感器，其将力施加到涡轮叶片ts1上和/或支撑件st1上，并且在此测量被夹紧的构件的变形和/或可运动性。第二传感器s2可以尤其是集成在致动器ak中。

在本实施例中，作为紧固参数bp1，通过第二传感器s2测量夹紧，例如力、挤压力和/或紧固的涡轮叶片ts1和/或支撑件st1的形变。优选地，第二传感器s2为此使用第一传感器s1的测量值，或者与其部分或完全相同。

优选地，借助紧固参数bp1和更早测量的紧固参数可以外推在下一构件中待期待的紧固参数。

紧固参数bp1为了评估被传送至控制装置ctl1。控制装置ctl1借助紧固参数bp1尤其是获知当前紧固的涡轮叶片ts1的紧固质量。紧固质量在此可以尤其是涉及或量化固定、与目标值的偏差和/或紧固的可靠性。

在控制装置ctl1的比较模块cmp中，紧固参数bp1与预设的目标紧固参数sbp比较。目标紧固参数sbp优选分别针对不同的叶片-槽组合和不同的物质来预设。备选地或附加地，可以预设针对各自的目标紧固参数sbp的各自的公差范围。

根据第一夹紧参数vp1或外推的夹紧参数与目标夹紧参数svp之间的或其各自的走势之间的偏差，通过比较模块cmp操控与其耦合的选择模块sel。在此优选地也可以考虑到紧固参数bp1或外推的紧固参数与目标紧固参数sbp之间的偏差。

选择模块sel是控制装置ctl1的一部分并且用于选择合适的支撑件，以用于夹紧相应下一待紧固的构件，在此是在涡轮叶片ts1后待紧固的涡轮叶片（未示出）。在本实施例中，为此第二支撑件st2通过选择模块sel选择。在此，选择可以以如下方式进行，即在相对于目标夹紧参数svp提高的夹紧参数vp1中选择相对于当前的支撑件（在此是st1）更小的支撑件（在此是st2），并且在更小的夹紧中相应选择更大的支撑件。

在确定夹紧参数或紧固参数的趋势中的非连续性时，此外可以更改选择。因此，在该情况下可以抑制外推，改变选择参数和/或更换选择方法。

在选择支撑件的范围内，通过选择模块sel生成选择信息si，其说明了相应选择的支撑件（在此是st2）和尤其是其大小。选择信息si由选择模块sel传送至支撑件库存stv，并且导致支撑件库存提供通过选择信息st鉴别的支撑件（在此是st2）。选择的支撑件st2随后用于紧固下一涡轮叶片（未示出）。

优选地，夹紧过程本身也可以根据第一夹紧参数vp1和/或紧固参数bp1在夹紧下一构件时改变。因此，当第一夹紧参数vp1示出提高的力耗费时，例如可以在夹紧下一涡轮叶片时降低致动器ak的移动速度。

此外优选检验第一夹紧参数vp1和/或紧固参数bp1是否位于目标夹紧参数或目标紧固参数的各自的公差范围以外。如果是这样的情况，那么第一支撑件st1借助致动器又被移除，并且替代地选择、安装和夹紧新的支撑件。针对该目的，致动器ak可以设计用于在两侧将力施加到或在两侧锤击到各自的涡轮叶片上和/或各自的支撑件上。

图3以示意图示出了根据本发明的第二实施例的用于将涡轮叶片紧固在涡轮叶片载体tst中的装置。

只要在图3中使用和在图2中相同的附图标记，那么这些附图标记表示相同的实体。这些实体可以在图3的功能关系中如结合图2描述的那样实施或实现。

第二实施例与第一实施例的不同之处在于不同实施的第二控制装置ctl2。和第一控制装置ctl1一样，第二控制装置ctl2用于控制紧固方法。第二控制装置包括一个或多个用于实施控制装置ctl2的方法步骤的处理器和一个或多个存储器和/或用于存储有待通过控制装置ctl2处理的数据的数据库。第二控制装置ctl2尤其是可以在通过图2说明的第一实施例中替代控制装置ctl1地使用。

此外，第二控制装置ctl2包括人造神经网络nn和与之耦合的选择模块sel。选择模块sel和控制装置ctl1的选择模块一样用于选择合适的支撑件（在此是st2），以用于夹紧相应下一待紧固的构件，在此是下一涡轮叶片（未示出）。

选择借助通过第一传感器s1测量的第一夹紧参数vp1和通过第二传感器s2测量的紧固参数bp1实现，第一夹紧参数和紧固参数针对该目的传送至神经网络nn并且由其评估。

借助神经网络nn实施机器学习程序。神经网络nn针对支撑件库存stv的不同的支撑件借助多个测量的夹紧参数vp和bp训练。优选地，训练分别针对不同的叶片-槽组合，以及针对不同的物质进行。为了训练神经网络nn可以使用机器学习的多个对于本领域技术人员来说已知的标准方法。用于训练神经网络nn的训练数据vp和bp在图3中通过虚线的矩形示出。

借助夹紧参数vp和紧固参数bp训练神经网络nn，从而获知优化紧固质量的夹紧参数。紧固质量在此可以如上面描述的那样定义。优选地，神经网络nn利用分别当前测量的夹紧参数和紧固参数（在此是vp1和bp1）持续进一步训练。

获知的优化的夹紧参数在第二实施例中具有和第一实施例中的目标夹紧参数svp类似的功能。相应地，对下一待使用的支撑件的选择可以如下地进行，即在相对于优化的夹紧参数提高的夹紧vp1的情况下选择相对于当前的支撑件st1更小的支撑件（在此是st2），并且在更小的夹紧的情况下相应选择更大的支撑件。

为了选择支撑件，如在第一实施例中那样，通过选择模块sel生成选择信息si，选择信息说明了分别选择的支撑件（在此是st2）和尤其是其大小。选择信息si由选择模块sel传送至支撑件库存stv，并且导致支撑件库存提供通过选择信息si鉴别的支撑件st2。

借助神经网络nn根据第二实施例的选择方法也可以与根据第一实施例的选择方法组合。在选择时，除了通过神经网络nn获知的优化的夹紧参数以外尤其是也可以考虑到目标夹紧参数或目标紧固参数。

根据本发明，在夹紧当前的构件时测量的传感器数据大多可以有利地用于选择用于下一构件的支撑件，这是因为连续生产的涡轮叶片或另外的构件的生产变化经常是相关联的。这能够对支撑件进行自动化的和有利的选择，并且因此利用紧固质量的仅很小的变化有效地紧固这种构件。