一種渦輪導向葉片自動化噴塗系統的製作方法

2023-05-23 22:58:06

一種渦輪導向葉片自動化噴塗系統的製作方法
【專利摘要】一種渦輪導向葉片自動化噴塗系統包括噴塗外圍系統、噴塗設備、機械手系統及轉臺系統；機械手系統包括機械手、機械手控制櫃及安裝在機械手法蘭盤上的噴槍轉換夾持裝置；轉臺系統包括轉臺本體、轉臺控制櫃、導向葉片保護工裝。轉臺為周向圓形迴轉機構，由伺服電機通過精密行星減速機減速後，驅動傳動齒輪帶動迴轉支承盤實現轉臺周向360°旋轉。轉臺圓周方向間隔90°均勻分布四個噴塗工位，四個工位均可實現任意角度自轉，其自轉由伺服電機經精密行星減速機減速後，通過單軸輸入-多軸輸出齒輪箱傳動至聯軸器及導向葉片保護工裝卡軸，使安裝在導向葉片工裝卡軸上的帶導向葉片的保護工裝實現任意角度自轉。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及自動化噴塗技術，特別是涉及一種針對渦輪導向葉片表面熱障塗 層製備用自動化噴塗用系統。 一種渦輪導向葉片自動化噴塗系統

【背景技術】
[0002] 隨著航空工業的蓬勃發展，對高性能航空發動機的需求越來越迫切，相應的對航 空發動機中關鍵部件渦輪葉片表面熱障塗層的要求也越來越高，對熱障塗層穩定性和可靠 性的要求也日益苛刻。針對航空發動機導向葉片熱障塗層，國內加工企業多採用手工噴塗 方式製備，而從目前應用的狀況看，熱障塗層批產質量不穩定，已成為嚴重製約該技術在發 動機行業應用的瓶頸。而就提高塗層質量可靠性而言，機器人比人工操作具有不可代替的 優越性，其優越性主要表現在以下幾個方面：
[0003] (1)噴塗的一致性。傳統的人工噴塗，批量化工作狀態下，需要多人進行噴塗，雖然 使用的是同樣的設備，但卻難以保證這些人員具有相同的技術水平；機器人噴塗可有效解 決這一問題，既保證了噴塗的一致性又控制了成本。
[0004] (2)產品質量穩定性。機器人噴塗每一層的運動方式是完全固定且可重複的，降低 了人為因素(感情、體力等）對塗層質量的影響，降低了對工人操作技術的要求。有效地消 除了噴塗工藝的不穩定性，保證了產品質量穩定性。
[0005] (3)節省材料、降低成本。機器人可以實現更為精確的表面噴塗，減少了材料的浪 費。而且一臺機器人可以替代2到4名產業工人，節省了人力成本。
[0006] (4)環保和安全。機器人噴塗保證了噴塗工人免受噴塗材料粉塵的影響和人身安 全。
[0007] 因此，自動化噴塗是高性能航空發動機渦輪葉片表面熱障塗層製備的必然發展方 向。


【發明內容】

[0008] 本實用新型所要解決的技術問題在於組建一套航空發動機渦輪導向葉片全自動 噴塗系統，用於航空發動機渦輪導向葉片表面熱障塗層製備。
[0009] 為實現上述目的，本實用新型提出一種航空發動機渦輪導向葉片全自動噴塗系 統，包括噴塗外圍系統、噴塗設備、機械手系統及轉臺系統；
[0010] 其中，所述噴塗外圍系統包括負壓隔音噴塗房、安裝在負壓隔音噴塗房內的吸風 除塵設備、安裝在噴塗房牆壁上的噴槍轉換系統；
[0011] 其中，所述噴塗系統包括熱障塗層粘結層製備用超音速火焰噴塗系統、熱障塗層 陶瓷層製備用普通大氣等離子噴塗系統或高能等離子噴塗系統；
[0012] 其中，所述超音速火焰噴塗系統包括超音速火焰噴槍、超音速火焰噴塗控制櫃、送 粉器、制冷機、煤油供應系統、氧氣供應系統、冷卻氣供應系統；
[0013] 其中，所述普通大氣等離子噴塗系統或高能等離子噴塗系統包括等離子噴槍、等 離子噴塗控制櫃、等離子噴塗電源、制冷機、氣體供應系統、冷卻氣供應系統；
[0014] 其中，所述機械手系統包括機械手本體、機械手控制櫃及安裝在機械手第六軸法 蘭盤上的噴槍轉換夾持裝置；
[0015] 其中，所述轉臺系統包括轉臺本體、轉臺控制櫃、導向葉片保護工裝；
[0016] 其中，所述轉臺可實現周向任意角度旋轉，其驅動系統由伺服電機、精密行星減速 機構、迴轉支承盤構成；
[0017] 其中，所述轉臺圓周方向間隔90°均勻分布四個噴塗工位，四個工位均可實現軸 向任意角度旋轉，其驅動系統由伺服電機、精密行星減速機構、單軸輸入-多軸輸出齒輪 箱、聯軸器、齒輪座及導向葉片保護工裝卡座組成；
[0018] 轉臺為周向圓形迴轉機構，由伺服電機通過精密行星減速機減速後，驅動傳動齒 輪帶動迴轉支承盤實現轉臺周向360°旋轉；
[0019] 安裝有葉片的四個工位均可實現任意角度自轉，其自轉由伺服電機經精密行星減 速機減速後，通過單軸輸入-多軸輸出齒輪箱傳動至聯軸器及導向葉片保護工裝卡軸，使 安裝在導向葉片工裝卡軸上的帶導向葉片的保護工裝實現任意角度自轉。
[0020] 所述航空發動機渦輪導向葉片自動化噴塗系統急停、自保護等安全控制部分、轉 臺系統啟/停、自動運行等控制部分均接入機械手控制櫃中，由機械手控制櫃統一控制噴 塗系統、機械手及轉臺聯動運行，實現"一鍵式"全自動噴塗功能；
[0021] 所述航空發動機渦輪導向葉片自動化噴塗系統中機械手本體與轉臺本體處於同 一基座上，以螺栓固定方式確定機械手與轉臺相對位置；
[0022] 以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述，但不作為對本實用新型 的限定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是航空發動機渦輪導向葉片自動化噴塗系統簡圖
[0024] 圖2是轉臺截面示意圖
[0025] 其中，附圖1標記：
[0026] 1-噴塗用轉臺 2-渦輪導向葉片
[0027] 3-等離子噴槍/超音速火焰噴槍 4-機械手
[0028] 其中，附圖2標記：
[0029] 11-伺服電極 12-伺服電機
[0030] 13-精密行星減速機 14-精密行星減速機
[0031] 15-迴轉支承盤 16-傳動齒輪
[0032] 17-齒輪座 18-葉片保護工裝卡軸
[0033] 19-聯軸器 110-齒輪座

【具體實施方式】：
[0034] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的技術方案作進一步詳細的描述，但 不作為對本實用新型的限定
[0035] 本航空發動機渦輪導向葉片自動化噴塗系統安裝在負壓隔音噴塗房內，噴塗系統 控制櫃、機械手控制櫃等控制系統安裝在負壓隔音噴塗房外面，吸風除塵設備安裝在負壓 隔音噴塗房工作區域正面內壁，等離子噴槍/超音速火焰噴槍及其支架安裝在負壓隔音噴 塗房工作區域側面內壁，機械手及四工位轉臺安裝在負壓隔音噴塗房內，為保證二者處於 同一基準位，機械手及四工位轉臺安裝在同一基座上並以螺栓固定各自位置。
[0036] 進行自動化噴塗前，機械手按照設定程序控制安裝在其第六軸法蘭盤上的噴槍轉 換夾持裝置去負壓隔音噴塗房內壁上夾持超音速火焰噴槍或等離子噴槍，然後迴轉到噴塗 起始位置（Home點）等待噴塗指令。
[0037] 進行自動化噴塗前，導向葉片安裝在葉片保護工裝內，再將帶有導向葉片的保護 工裝安裝在轉臺工位上。
[0038] 如圖2所示，本實用新型中四工位轉臺為周向圓形迴轉機構，由伺服電機11通過 精密行星減速機14減速後，驅動傳動齒輪16帶動迴轉支承盤15實現轉臺周向360°旋轉。
[0039] 如圖2所示，安裝有葉片的四個工位均可實現任意角度自轉，其自轉由伺服電機 12經精密行星減速機13減速後，通過單軸輸入-多軸輸出齒輪箱110傳動至聯軸器19及 導向葉片保護工裝卡軸18,使安裝在導向葉片工裝卡軸18上的帶導向葉片的保護工裝實 現任意角度自轉。
[0040] 進行噴塗時，首先開啟超音速火焰噴塗設備或等離子噴塗設備，機械手夾持相應 噴槍，導向葉片安裝在轉臺工位上，啟動設定好的自動化噴塗程序，機械手夾持噴槍按照一 定軌跡對導向葉片進行噴塗，單遍噴塗完成後，機械手夾持噴槍回到起始位置（Home點)，機 械手控制櫃對轉臺發出自轉指令，夾持有導向葉片的工位自轉一定角度，工位自轉完成後， 轉臺給機械手控制櫃反饋一個自轉完成信號，機械手控制櫃收到轉臺反饋信號後執行下一 噴塗程序，機械手夾持噴槍進行再次噴塗，當導向葉片所有噴塗面均噴塗完成後，機械手控 制櫃向轉臺發布周轉指令，轉臺軸向旋轉90°，進入下一工位葉片噴塗程序。如此循環，周 而復始，可進行不間斷循環噴塗作業，由於噴塗程序固定、噴塗參數固定，所有葉片塗層均 可保證質量均一，批次穩定性好，大大減輕了噴塗工人勞動強度，避免了人為因素對塗層質 量影響。
[0041] 並且，本實用新型系統包括安全應急程序，當噴塗過程中發生任何預設程序以外 不可控事件時，安全應急程序會自動響應，急停噴塗系統、急停機械手程序、急停轉臺運行， 確保葉片不發生損壞及其他安全事故。
[0042] 並且，本系統較佳還包括安裝於負壓隔音噴塗房噴塗區域側面內壁上的塗層在線 檢測儀"Accura Spray"，實時檢測噴塗過程中焰流形狀、顏色、溫度、亮度及粒子速度、溫 度、粒子流密度等參數，當這些參數與設定參數不一致時，及時反饋給噴塗控制櫃進行修 正，保證噴塗工藝穩定性。
[0043] 本實用新型的有益技術效果在於：
[0044] 本實用新型研製的航空發動機渦輪導向葉片自動化噴塗系統，可用於不同型號的 航空發動機高壓渦輪導向葉片、低壓渦輪導向葉片表面熱障塗層粘結層製備、陶瓷層製備， 是確保航空發動機渦輪導向葉片表面熱障塗層質量均一性與批次穩定性的重要設備，有助 於提高我國航空發動機渦輪導向葉片表面熱障塗層服役壽命。
[0045] 本實用新型不僅可用於現有在役航空發動機渦輪導向葉片表面熱障塗層製備，還 可用於在研及未來高性能航空發動機渦輪導向葉片表面熱障塗層製備，甚至可以推廣應用 到地面燃機渦輪葉片表面塗層製備應用。
【權利要求】
1. 一種渦輪導向葉片自動化噴塗系統，其特徵在於：包括噴塗外圍系統、噴塗設備、機 械手系統及轉臺系統； 其中，所述噴塗外圍系統包括負壓隔音噴塗房、安裝在負壓隔音噴塗房內的吸風除塵 設備、安裝在噴塗房牆壁上的噴槍轉換系統； 其中，所述噴塗系統包括超音速火焰噴塗系統、普通大氣等離子噴塗系統或高能等離 子嗔塗系統； 其中，所述機械手系統包括機械手、機械手控制櫃及安裝在機械手法蘭盤上的噴槍轉 換夾持裝置； 其中，所述轉臺系統包括轉臺本體、轉臺控制櫃、導向葉片保護工裝；所述轉臺圓周方 向間隔90°均勻分布四個噴塗工位，四個工位均可實現軸向任意角度旋轉。
2. 根據權利要求1所述的一種渦輪導向葉片自動化噴塗系統，其特徵在於：轉臺為周 向圓形迴轉機構，由伺服電機通過精密行星減速機減速後，驅動傳動齒輪帶動迴轉支承盤 實現轉臺周向360°旋轉； 安裝有葉片的四個工位均可實現任意角度自轉，其自轉由伺服電機經精密行星減速機 減速後，通過單軸輸入-多軸輸出齒輪箱傳動至聯軸器及導向葉片保護工裝卡軸，使安裝 在導向葉片工裝卡軸上的帶導向葉片的保護工裝實現任意角度自轉。
【文檔編號】B05C5/00GK203842792SQ201420107235
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】汪瑞軍, 傅斌友, 袁濤, 陳文科, 馬林 申請人:北京金輪坤天科技發展有限公司