GE運輸鐵路公司是全球技術(shù)的領(lǐng)頭羊，也是鐵路、運輸、船用引擎以及礦業(yè)中的設(shè)備供應(yīng)商。該公司在賓西法尼亞西部設(shè)有工廠，在過去的十年中，該公司領(lǐng)導(dǎo)了整個柴油電力機車市場，目前，在世界范圍內(nèi)有15,000臺GE公司的機車投入使用，用于貨運和客運車廂的牽引。

        鐵路工業(yè)與其他行業(yè)沒有什么兩樣；鐵路的利潤在于以最小的投入實現(xiàn)最大的產(chǎn)出。開始時，鐵路工業(yè)盡力實現(xiàn)更為經(jīng)濟的運送收貨人的產(chǎn)品。這就是說，需要尋找速度更快，馬力更大，也更為經(jīng)濟的動力。所謂的“動力競爭”事實上就是在鐵路剛出現(xiàn)的時候開始的。

       早期的機車大部分都是由蒸汽作為動力。用木材，煤，或者石油加熱鍋爐中的水來產(chǎn)生蒸汽，從而推動與驅(qū)動桿相連的活塞，驅(qū)動桿推動車輪的轉(zhuǎn)動。過去，在這種方案里出現(xiàn)了許多不同的實現(xiàn)方式，發(fā)展的頂峰是使用大型機車，它利用了許多耦合的驅(qū)動輪，使得這種動力的牽引能力實現(xiàn)最大化。這些機器的維護(hù)專業(yè)化程度高得可怕。到三十年代或者四十年代，人們普遍感到蒸汽動力相對于投資來說，已經(jīng)發(fā)展到了利潤的最大程度。

        二十世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)利用電力來牽引是一種更為有效的推動方式。但是，這需要建設(shè)固定的發(fā)電設(shè)備，還需建立高架設(shè)施來把電流傳到機車處。電流被用來使(牽引)馬達(dá)轉(zhuǎn)動，馬達(dá)連接到車軸上。機車的每個車軸都需要安裝馬達(dá)，這就使得鐵路中使用的牽引能力更大，而消耗的電能更少。

      多年來，許多發(fā)明者和制造商努力尋找備選方案。結(jié)論就是開發(fā)輕型、高輸出功率的柴油引擎的發(fā)展就是得到的答案。這使 制造商可以將它們與發(fā)電機耦合起來直接在機車上驅(qū)動牽引馬達(dá)。這樣就不需要之前所用的昂貴的固定發(fā)電站來實現(xiàn)電力牽引了。

       GE公司現(xiàn)已成為實際電力機車的制造商們所需的電氣器件的供應(yīng)商。早期的柴油電力機車需要許多這樣的設(shè)備。該公司與幾家機車制造商合作提高電力設(shè)備的容量，以便與柴油機輸出功率的提高同步。GE公司還建成了自己的一套小型配電系統(tǒng)以及工業(yè)用的機車來滿足相應(yīng)的市場需要。

        在二十世紀(jì)四十年代到五十年代之間，北美鐵路工業(yè)實現(xiàn)了向柴油電力驅(qū)動的轉(zhuǎn)換。對柴油電動機車來說，維護(hù)更便宜，它也更為靈活機動，停工時間更短，而且相互之間能夠連結(jié)到一起，可以從一個位置進(jìn)行控制。這里最后一個特點加速了北美蒸汽動力機車退出歷史舞臺的進(jìn)程。如今，單個的引擎可以有足夠的輸出功率和牽引能力來拉動以前需要兩個或更多蒸汽機車(包括各自的機組人員)才能拉動的列車。

       二十世紀(jì)五十年代到六十年代期間，北美的機車制造商數(shù)量減少，雖然此時鐵路正急需更高的馬力。而GE公司利用了它在機車電力控制方面的經(jīng)驗，于六十年代初開始制造自己的更高馬力機車的生產(chǎn)線。機車的通用系列為本工業(yè)設(shè)定了一個輸出功率標(biāo)準(zhǔn)。到了七十年代，節(jié)約燃料已變得比輸出功率更為重要，GE公司再次加入這一發(fā)展。八十年代，電力控制上的進(jìn)步使得動力競爭地位又再次得到提升。GE公司總是在電力控制技術(shù)的前沿，并且借機生產(chǎn)了“第二代”柴油電力機車，它建立了性能改善，可靠性和生命周期成本的新記錄。GE公司已經(jīng)成為大馬力的柴油電力機車的頭號生產(chǎn)商。但是這并不是GE公司的頂峰。

牽引動力是機車中最重要的部分，這臺GE公司柴油機利用激光標(biāo)記的正時齒輪來獲得動力

       直到此時，大部分的柴油機車還是用直流牽引式電動機來提供動力。直流牽引效率相當(dāng)好，維護(hù)簡便，使用安全，且只需要一個發(fā)電機來提供電流。然而直流牽引電動機的效率曲線在每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下降時也會下降。轉(zhuǎn)速越慢它們的效率越低，更容易過熱。

       機車車輪變得越慢，需要的牽引作用就越大。機車的輸出功率需要在牽引電動機產(chǎn)生的最低“失速速度”處達(dá)到峰值。七十到八十年代的進(jìn)一步改善把“最低失速”降低到8到9 MPH。在這個速度時，牽引電動機輸出功率最大，效率最低。由于過熱帶來的損壞和效率的損失限制了速度的進(jìn)一步降低。鐵路和工業(yè)供應(yīng)商都知道交流電動機的效率曲線更好，但是在運動的情況下它不能合理的控制交流電流。

       九十年代時，人們發(fā)現(xiàn)歐洲鐵路市場發(fā)展起來的計算機控制和直流技術(shù)的進(jìn)步也滿足北美鐵路的需要。GE公司將這種交流技術(shù)和新一代效率超高的高馬力柴油引擎和交流發(fā)電機結(jié)合起來，從而生產(chǎn)了目前前沿的機車。在一些方面，這些機車的性能在移動速度慢時更好。高速時的效率也顯著提高。目前GE公司繼續(xù)革新并改善它當(dāng)前產(chǎn)品系列，包括直流、交流和客運機車。

       約兩年前，公司開始尋找新的方法來改善打越來越多的定時標(biāo)記的方法，在位于賓州Grove市的工廠中，這些標(biāo)記被打在大型的200磅機車齒輪裝置上。當(dāng)時是使用了一臺老舊的激光打標(biāo)器，它很笨重，操作時容易出錯，得到的標(biāo)志又不連續(xù)。

       時間標(biāo)記是由激光在沿著凸輪軸齒輪走360度時，在每個度點刻出的線。它被用來設(shè)定氣閥機構(gòu)和機軸之間的時間，這樣氣閥在活塞到達(dá)它在汽缸中運動的上止點時就能打開。這個過程貫穿于整個4400-輸出功率、16-汽缸引擎的進(jìn)氣和排氣周期。凸輪裝置被栓緊在由機軸驅(qū)動的凸輪軸上，凸輪軸又驅(qū)動氣閥機構(gòu)。利用機軸齒輪按度數(shù)的排列，凸輪裝置也可用來設(shè)定引擎的時間。

激光在凸輪裝置上的刻蝕，有360個散列的正時標(biāo)記線和36個數(shù)字

       時間標(biāo)記是由激光在鋼材表面雕刻得到的，散列的標(biāo)記是從0度到360度，每一度劃下線，每十度劃一個數(shù)字。這樣，就有360條散列的標(biāo)記線以及36個數(shù)字需要進(jìn)行激光雕刻。

       GE公司發(fā)現(xiàn)由舊激光器對零件做標(biāo)記時，產(chǎn)品廢棄率為50%，這是因為激光輸出重復(fù)率不好，同時由于處理的齒輪有200磅重，它帶來的誤差導(dǎo)致了工作位置的不一致。不合適的標(biāo)記需由系統(tǒng)操作員磨平，之后重新標(biāo)記。

       Telesis Technologies公司(俄亥俄州，Circleville市)進(jìn)行了定制工程，在對GE公司的需要進(jìn)行考察后，提議了建立一套易裝卸的Eclipse激光標(biāo)記系統(tǒng)(CDRH一級封裝)，它使用了一個安裝在直線滑板上的分度器。大型的凸輪裝置可以通過起重機來簡便安裝到分度器上，這樣，只要按個按鈕，整個平臺就將凸輪裝置平移到一個一級聯(lián)鎖封裝系統(tǒng)內(nèi)，開始在凸輪軸的齒輪面上進(jìn)行360度的正時標(biāo)記的雕刻。此前，舊的系統(tǒng)中，操作員不得不抬起一個金屬蓋，把大型凸輪裝置“運”到安裝夾具中，且必須仍吊在起重機上，以免破壞激光器的檢流計頭。這個Telesis系統(tǒng)由于使用了可平移的回轉(zhuǎn)臺，安裝簡便，無任何阻礙。這個系統(tǒng)還包括了用來保障安全的光幕，凸輪裝置的固定裝置提供了參照，可以確保齒輪方向的正確性。

       GE公司購買的Telesis系統(tǒng)可以為凸輪裝置和引擎機座做標(biāo)記，這取決于固定裝置。這樣安排是因為機車的生產(chǎn)速度很低，利用激光的靈活性，公司可以既對齒輪進(jìn)行打標(biāo)又對所需的引擎機座進(jìn)行打標(biāo)。引擎機座被成批的打上條形碼標(biāo)志(表示生產(chǎn)信息)，而齒輪的標(biāo)記使用靜態(tài)信息標(biāo)記。目前使用的這個系統(tǒng)裝備有100W燈泵浦的Nd:YAG激光器。

       所定制的工作站的設(shè)計，齒輪打標(biāo)是自動進(jìn)行的，機座打標(biāo)是人工操作的。按鈕式控制站和工作狀態(tài)選擇開關(guān)可以用來控制水平滑板裝置的平移過程以及進(jìn)入工作點的激光能量。從側(cè)邊裝卸的特點使它可以進(jìn)行面板打標(biāo)，而此特點在舊系統(tǒng)中是沒有的。這項應(yīng)用需要一個回轉(zhuǎn)臺來對凸輪裝置的整個周長進(jìn)行標(biāo)記，因此，就為安裝不同的夾具帶來方便以滿足進(jìn)行標(biāo)志面板的標(biāo)記時的需要。側(cè)面的入口處不僅提供了凸輪裝置的安裝方法，也提供了面板打標(biāo)的安裝/拆卸方法。

打標(biāo)以前，未處理的機車正時齒輪被放置在
Nd:YAG激光器打標(biāo)頭下面定制的固定裝置上

       此外，Telesis AMI(自動化機器接口)軟件使得編程和用來加載圖形的條形碼掃描更為簡單，并將掃描信息置于合適的位置。AMI還可以加載所要做的標(biāo)記的正確標(biāo)簽的圖片文件，這樣操作員可以保證正確圖案的加載，夾具的固定等等。因為Telesis軟件可以支持四種可編程的軸向控制，操作員可以簡便的加載用于凸輪裝置或面板的正確圖樣，而回轉(zhuǎn)臺，平移臺，和可編程“Z”工具可被快速的移動到需要應(yīng)用的位置。編程和操作的簡便可以使操作員對系統(tǒng)更容易接受，大大減少了學(xué)習(xí)周期。

       大約18個月以前，GE公司安裝了這套系統(tǒng)。目前得到的結(jié)果很不同凡響。四月份，超過1800個凸輪裝置被打標(biāo)且無一報廢。這點尤為重要，因為每個齒輪要用測試夾具進(jìn)行檢驗，以確保每個散列的標(biāo)志的排列在齒輪的360度標(biāo)志范圍內(nèi)是正確且可重復(fù)的。由于不用再打磨和再打標(biāo)而節(jié)省的生產(chǎn)費用已經(jīng)可以與短短的18個月內(nèi)由于投資該系統(tǒng)而從正常運作中得到的收益相比擬。

       打標(biāo)齒輪的操作順序如下；操作員人工在固定裝置上加載和安置一個齒輪，當(dāng)它們通過安全光幕后，操作員接收到一個就緒信號，后運行電腦中的齒輪程序。齒輪被移入激光器的封裝內(nèi)，位置放好后，門就被自動關(guān)上了，激光就在齒輪周邊打上需要的標(biāo)記。標(biāo)記打好后，門被自動打開，齒輪從一級工作站內(nèi)被送出。

       對于機座標(biāo)記來說，通過掃描條形碼，滑板被自動移到打標(biāo)處，條形碼的作用是選擇一個適當(dāng)?shù)膱D案，設(shè)置從激光器到適當(dāng)焦點處“Z”形的高度。操作者可以透過側(cè)邊門人工安裝單個或者多個機座到夾具上。門關(guān)上后，允許“開始打標(biāo)”，軟件將旋轉(zhuǎn)夾具調(diào)節(jié)機座和激光光束之間相對位置，然后進(jìn)行所需的打標(biāo)操作。如果使用的是多重夾具，軟件將驅(qū)動回轉(zhuǎn)臺對下一批打標(biāo)，直至平臺上所有象限的完整圖案都打好為止。

       也許給人印象最深的就是Nd:YAG 100W Eclipse激光器標(biāo)記系統(tǒng)，它能夠在凸輪軸所需的深度雕刻以及機座所要求的表面退火標(biāo)記過程中保持穩(wěn)定。Telesis系統(tǒng)的雙重過程能夠滿足GE公司設(shè)計和建立有利于客戶的革新解決方案的相同目標(biāo)。