一種渦輪導(dǎo)向葉片自動(dòng)化噴涂系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種渦輪導(dǎo)向葉片自動(dòng)化噴涂系統(tǒng)包括噴涂外圍系統(tǒng)、噴涂設(shè)備、機(jī)械手系統(tǒng)及轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)；機(jī)械手系統(tǒng)包括機(jī)械手、機(jī)械手控制柜及安裝在機(jī)械手法蘭盤(pán)上的噴槍轉(zhuǎn)換夾持裝置；轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺(tái)本體、轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜、導(dǎo)向葉片保護(hù)工裝。轉(zhuǎn)臺(tái)為周向圓形回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，由伺服電機(jī)通過(guò)精密行星減速機(jī)減速后，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)支承盤(pán)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)周向360°旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)臺(tái)圓周方向間隔90°均勻分布四個(gè)噴涂工位，四個(gè)工位均可實(shí)現(xiàn)任意角度自轉(zhuǎn)，其自轉(zhuǎn)由伺服電機(jī)經(jīng)精密行星減速機(jī)減速后，通過(guò)單軸輸入-多軸輸出齒輪箱傳動(dòng)至聯(lián)軸器及導(dǎo)向葉片保護(hù)工裝卡軸，使安裝在導(dǎo)向葉片工裝卡軸上的帶導(dǎo)向葉片的保護(hù)工裝實(shí)現(xiàn)任意角度自轉(zhuǎn)。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及自動(dòng)化噴涂技術(shù)，特別是涉及一種針對(duì)渦輪導(dǎo)向葉片表面熱障涂 層制備用自動(dòng)化噴涂用系統(tǒng)。 一種渦輪導(dǎo)向葉片自動(dòng)化噴涂系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著航空工業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求越來(lái)越迫切，相應(yīng)的對(duì)航 空發(fā)動(dòng)機(jī)中關(guān)鍵部件渦輪葉片表面熱障涂層的要求也越來(lái)越高，對(duì)熱障涂層穩(wěn)定性和可靠 性的要求也日益苛刻。針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向葉片熱障涂層，國(guó)內(nèi)加工企業(yè)多采用手工噴涂 方式制備，而從目前應(yīng)用的狀況看，熱障涂層批產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定，已成為嚴(yán)重制約該技術(shù)在發(fā) 動(dòng)機(jī)行業(yè)應(yīng)用的瓶頸。而就提高涂層質(zhì)量可靠性而言，機(jī)器人比人工操作具有不可代替的 優(yōu)越性，其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
[0003] (1)噴涂的一致性。傳統(tǒng)的人工噴涂，批量化工作狀態(tài)下，需要多人進(jìn)行噴涂，雖然 使用的是同樣的設(shè)備，但卻難以保證這些人員具有相同的技術(shù)水平；機(jī)器人噴涂可有效解 決這一問(wèn)題，既保證了噴涂的一致性又控制了成本。
[0004] (2)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。機(jī)器人噴涂每一層的運(yùn)動(dòng)方式是完全固定且可重復(fù)的，降低 了人為因素(感情、體力等）對(duì)涂層質(zhì)量的影響，降低了對(duì)工人操作技術(shù)的要求。有效地消 除了噴涂工藝的不穩(wěn)定性，保證了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。
[0005] (3)節(jié)省材料、降低成本。機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)更為精確的表面噴涂，減少了材料的浪 費(fèi)。而且一臺(tái)機(jī)器人可以替代2到4名產(chǎn)業(yè)工人，節(jié)省了人力成本。
[0006] (4)環(huán)保和安全。機(jī)器人噴涂保證了噴涂工人免受噴涂材料粉塵的影響和人身安 全。
[0007] 因此，自動(dòng)化噴涂是高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片表面熱障涂層制備的必然發(fā)展方 向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于組建一套航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向葉片全自動(dòng) 噴涂系統(tǒng)，用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向葉片表面熱障涂層制備。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向葉片全自動(dòng)噴涂系 統(tǒng)，包括噴涂外圍系統(tǒng)、噴涂設(shè)備、機(jī)械手系統(tǒng)及轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)；
[0010] 其中，所述噴涂外圍系統(tǒng)包括負(fù)壓隔音噴涂房、安裝在負(fù)壓隔音噴涂房?jī)?nèi)的吸風(fēng) 除塵設(shè)備、安裝在噴涂房墻壁上的噴槍轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；
[0011] 其中，所述噴涂系統(tǒng)包括熱障涂層粘結(jié)層制備用超音速火焰噴涂系統(tǒng)、熱障涂層 陶瓷層制備用普通大氣等離子噴涂系統(tǒng)或高能等離子噴涂系統(tǒng)；
[0012] 其中，所述超音速火焰噴涂系統(tǒng)包括超音速火焰噴槍、超音速火焰噴涂控制柜、送 粉器、制冷機(jī)、煤油供應(yīng)系統(tǒng)、氧氣供應(yīng)系統(tǒng)、冷卻氣供應(yīng)系統(tǒng)；
[0013] 其中，所述普通大氣等離子噴涂系統(tǒng)或高能等離子噴涂系統(tǒng)包括等離子噴槍、等 離子噴涂控制柜、等離子噴涂電源、制冷機(jī)、氣體供應(yīng)系統(tǒng)、冷卻氣供應(yīng)系統(tǒng)；
[0014] 其中，所述機(jī)械手系統(tǒng)包括機(jī)械手本體、機(jī)械手控制柜及安裝在機(jī)械手第六軸法 蘭盤(pán)上的噴槍轉(zhuǎn)換夾持裝置；
[0015] 其中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺(tái)本體、轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜、導(dǎo)向葉片保護(hù)工裝；
[0016] 其中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)可實(shí)現(xiàn)周向任意角度旋轉(zhuǎn)，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由伺服電機(jī)、精密行星減速 機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)支承盤(pán)構(gòu)成；
[0017] 其中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)圓周方向間隔90°均勻分布四個(gè)噴涂工位，四個(gè)工位均可實(shí)現(xiàn)軸 向任意角度旋轉(zhuǎn)，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由伺服電機(jī)、精密行星減速機(jī)構(gòu)、單軸輸入-多軸輸出齒輪 箱、聯(lián)軸器、齒輪座及導(dǎo)向葉片保護(hù)工裝卡座組成；
[0018] 轉(zhuǎn)臺(tái)為周向圓形回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，由伺服電機(jī)通過(guò)精密行星減速機(jī)減速后，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)齒 輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)支承盤(pán)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)周向360°旋轉(zhuǎn)；
[0019] 安裝有葉片的四個(gè)工位均可實(shí)現(xiàn)任意角度自轉(zhuǎn)，其自轉(zhuǎn)由伺服電機(jī)經(jīng)精密行星減 速機(jī)減速后，通過(guò)單軸輸入-多軸輸出齒輪箱傳動(dòng)至聯(lián)軸器及導(dǎo)向葉片保護(hù)工裝卡軸，使 安裝在導(dǎo)向葉片工裝卡軸上的帶導(dǎo)向葉片的保護(hù)工裝實(shí)現(xiàn)任意角度自轉(zhuǎn)。
[0020] 所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向葉片自動(dòng)化噴涂系統(tǒng)急停、自保護(hù)等安全控制部分、轉(zhuǎn) 臺(tái)系統(tǒng)啟/停、自動(dòng)運(yùn)行等控制部分均接入機(jī)械手控制柜中，由機(jī)械手控制柜統(tǒng)一控制噴 涂系統(tǒng)、機(jī)械手及轉(zhuǎn)臺(tái)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)"一鍵式"全自動(dòng)噴涂功能；
[0021] 所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向葉片自動(dòng)化噴涂系統(tǒng)中機(jī)械手本體與轉(zhuǎn)臺(tái)本體處于同 一基座上，以螺栓固定方式確定機(jī)械手與轉(zhuǎn)臺(tái)相對(duì)位置；
[0022] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型 的限定。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向葉片自動(dòng)化噴涂系統(tǒng)簡(jiǎn)圖
[0024] 圖2是轉(zhuǎn)臺(tái)截面示意圖
[0025] 其中，附圖1標(biāo)記：
[0026] 1-噴涂用轉(zhuǎn)臺(tái) 2-渦輪導(dǎo)向葉片
[0027] 3-等離子噴槍/超音速火焰噴槍 4-機(jī)械手
[0028] 其中，附圖2標(biāo)記：
[0029] 11-伺服電極 12-伺服電機(jī)
[0030] 13-精密行星減速機(jī) 14-精密行星減速機(jī)
[0031] 15-回轉(zhuǎn)支承盤(pán) 16-傳動(dòng)齒輪
[0032] 17-齒輪座 18-葉片保護(hù)工裝卡軸
[0033] 19-聯(lián)軸器 110-齒輪座

【具體實(shí)施方式】：
[0034] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但 不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定
[0035] 本航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向葉片自動(dòng)化噴涂系統(tǒng)安裝在負(fù)壓隔音噴涂房?jī)?nèi)，噴涂系統(tǒng) 控制柜、機(jī)械手控制柜等控制系統(tǒng)安裝在負(fù)壓隔音噴涂房外面，吸風(fēng)除塵設(shè)備安裝在負(fù)壓 隔音噴涂房工作區(qū)域正面內(nèi)壁，等離子噴槍/超音速火焰噴槍及其支架安裝在負(fù)壓隔音噴 涂房工作區(qū)域側(cè)面內(nèi)壁，機(jī)械手及四工位轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在負(fù)壓隔音噴涂房?jī)?nèi)，為保證二者處于 同一基準(zhǔn)位，機(jī)械手及四工位轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在同一基座上并以螺栓固定各自位置。
[0036] 進(jìn)行自動(dòng)化噴涂前，機(jī)械手按照設(shè)定程序控制安裝在其第六軸法蘭盤(pán)上的噴槍轉(zhuǎn) 換夾持裝置去負(fù)壓隔音噴涂房?jī)?nèi)壁上夾持超音速火焰噴槍或等離子噴槍，然后回轉(zhuǎn)到噴涂 起始位置（Home點(diǎn)）等待噴涂指令。
[0037] 進(jìn)行自動(dòng)化噴涂前，導(dǎo)向葉片安裝在葉片保護(hù)工裝內(nèi)，再將帶有導(dǎo)向葉片的保護(hù) 工裝安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)工位上。
[0038] 如圖2所示，本實(shí)用新型中四工位轉(zhuǎn)臺(tái)為周向圓形回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，由伺服電機(jī)11通過(guò) 精密行星減速機(jī)14減速后，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)齒輪16帶動(dòng)回轉(zhuǎn)支承盤(pán)15實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)周向360°旋轉(zhuǎn)。
[0039] 如圖2所示，安裝有葉片的四個(gè)工位均可實(shí)現(xiàn)任意角度自轉(zhuǎn)，其自轉(zhuǎn)由伺服電機(jī) 12經(jīng)精密行星減速機(jī)13減速后，通過(guò)單軸輸入-多軸輸出齒輪箱110傳動(dòng)至聯(lián)軸器19及 導(dǎo)向葉片保護(hù)工裝卡軸18,使安裝在導(dǎo)向葉片工裝卡軸18上的帶導(dǎo)向葉片的保護(hù)工裝實(shí) 現(xiàn)任意角度自轉(zhuǎn)。
[0040] 進(jìn)行噴涂時(shí)，首先開(kāi)啟超音速火焰噴涂設(shè)備或等離子噴涂設(shè)備，機(jī)械手夾持相應(yīng) 噴槍，導(dǎo)向葉片安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)工位上，啟動(dòng)設(shè)定好的自動(dòng)化噴涂程序，機(jī)械手夾持噴槍按照一 定軌跡對(duì)導(dǎo)向葉片進(jìn)行噴涂，單遍噴涂完成后，機(jī)械手夾持噴槍回到起始位置（Home點(diǎn))，機(jī) 械手控制柜對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)出自轉(zhuǎn)指令，夾持有導(dǎo)向葉片的工位自轉(zhuǎn)一定角度，工位自轉(zhuǎn)完成后， 轉(zhuǎn)臺(tái)給機(jī)械手控制柜反饋一個(gè)自轉(zhuǎn)完成信號(hào)，機(jī)械手控制柜收到轉(zhuǎn)臺(tái)反饋信號(hào)后執(zhí)行下一 噴涂程序，機(jī)械手夾持噴槍進(jìn)行再次噴涂，當(dāng)導(dǎo)向葉片所有噴涂面均噴涂完成后，機(jī)械手控 制柜向轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)布周轉(zhuǎn)指令，轉(zhuǎn)臺(tái)軸向旋轉(zhuǎn)90°，進(jìn)入下一工位葉片噴涂程序。如此循環(huán)，周 而復(fù)始，可進(jìn)行不間斷循環(huán)噴涂作業(yè)，由于噴涂程序固定、噴涂參數(shù)固定，所有葉片涂層均 可保證質(zhì)量均一，批次穩(wěn)定性好，大大減輕了噴涂工人勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了人為因素對(duì)涂層質(zhì) 量影響。
[0041] 并且，本實(shí)用新型系統(tǒng)包括安全應(yīng)急程序，當(dāng)噴涂過(guò)程中發(fā)生任何預(yù)設(shè)程序以外 不可控事件時(shí)，安全應(yīng)急程序會(huì)自動(dòng)響應(yīng)，急停噴涂系統(tǒng)、急停機(jī)械手程序、急停轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)行， 確保葉片不發(fā)生損壞及其他安全事故。
[0042] 并且，本系統(tǒng)較佳還包括安裝于負(fù)壓隔音噴涂房噴涂區(qū)域側(cè)面內(nèi)壁上的涂層在線 檢測(cè)儀"Accura Spray"，實(shí)時(shí)檢測(cè)噴涂過(guò)程中焰流形狀、顏色、溫度、亮度及粒子速度、溫 度、粒子流密度等參數(shù)，當(dāng)這些參數(shù)與設(shè)定參數(shù)不一致時(shí)，及時(shí)反饋給噴涂控制柜進(jìn)行修 正，保證噴涂工藝穩(wěn)定性。
[0043] 本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果在于：
[0044] 本實(shí)用新型研制的航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向葉片自動(dòng)化噴涂系統(tǒng)，可用于不同型號(hào)的 航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪導(dǎo)向葉片、低壓渦輪導(dǎo)向葉片表面熱障涂層粘結(jié)層制備、陶瓷層制備， 是確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向葉片表面熱障涂層質(zhì)量均一性與批次穩(wěn)定性的重要設(shè)備，有助 于提高我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向葉片表面熱障涂層服役壽命。
[0045] 本實(shí)用新型不僅可用于現(xiàn)有在役航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向葉片表面熱障涂層制備，還 可用于在研及未來(lái)高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向葉片表面熱障涂層制備，甚至可以推廣應(yīng)用 到地面燃機(jī)渦輪葉片表面涂層制備應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1. 一種渦輪導(dǎo)向葉片自動(dòng)化噴涂系統(tǒng)，其特征在于：包括噴涂外圍系統(tǒng)、噴涂設(shè)備、機(jī) 械手系統(tǒng)及轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)； 其中，所述噴涂外圍系統(tǒng)包括負(fù)壓隔音噴涂房、安裝在負(fù)壓隔音噴涂房?jī)?nèi)的吸風(fēng)除塵 設(shè)備、安裝在噴涂房墻壁上的噴槍轉(zhuǎn)換系統(tǒng)； 其中，所述噴涂系統(tǒng)包括超音速火焰噴涂系統(tǒng)、普通大氣等離子噴涂系統(tǒng)或高能等離 子嗔涂系統(tǒng)； 其中，所述機(jī)械手系統(tǒng)包括機(jī)械手、機(jī)械手控制柜及安裝在機(jī)械手法蘭盤(pán)上的噴槍轉(zhuǎn) 換夾持裝置； 其中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺(tái)本體、轉(zhuǎn)臺(tái)控制柜、導(dǎo)向葉片保護(hù)工裝；所述轉(zhuǎn)臺(tái)圓周方 向間隔90°均勻分布四個(gè)噴涂工位，四個(gè)工位均可實(shí)現(xiàn)軸向任意角度旋轉(zhuǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪導(dǎo)向葉片自動(dòng)化噴涂系統(tǒng)，其特征在于：轉(zhuǎn)臺(tái)為周 向圓形回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，由伺服電機(jī)通過(guò)精密行星減速機(jī)減速后，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)支承盤(pán) 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)周向360°旋轉(zhuǎn)； 安裝有葉片的四個(gè)工位均可實(shí)現(xiàn)任意角度自轉(zhuǎn)，其自轉(zhuǎn)由伺服電機(jī)經(jīng)精密行星減速機(jī) 減速后，通過(guò)單軸輸入-多軸輸出齒輪箱傳動(dòng)至聯(lián)軸器及導(dǎo)向葉片保護(hù)工裝卡軸，使安裝 在導(dǎo)向葉片工裝卡軸上的帶導(dǎo)向葉片的保護(hù)工裝實(shí)現(xiàn)任意角度自轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】B05C5/00GK203842792SQ201420107235
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】汪瑞軍, 傅斌友, 袁濤, 陳文科, 馬林 申請(qǐng)人:北京金輪坤天科技發(fā)展有限公司