CN113396034B - 一种铰接式自动操作装置的制造方法及相应的铰接式自动操作装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铰接式自动操作装置(10)的制造方法，特别是在药品的生产和包装领域，所述装置在表面上用耐腐蚀材料处理和/或获得耐CIP/SIP处理的表面性质，其中，所述装置包括多个铰接部件(11)，所述铰接部件(11)对应于各自的耦合接口(12)可旋转地彼此连接。所述方法提供适合组装在一起的外壳，以形成所述铰接部件(11)，其中所述外壳由第一材料制成，并且使用在超音速气体射流中加速的第二材料的固体粉末对每个外壳进行热喷涂处理，以至少在每个所述外壳的外表面(22a、22b)上沉积所述第二材料的涂层(29)。
Description
技术领域
本发明涉及一种铰接式自动操作装置的制造方法，即，具有以铰接方式一个相对于另一个耦合的多个部件的机器人或铰接臂。
具体地，本发明涉及一种铰接式自动操作装置的制造方法，该装置可用于医药领域，例如用于包装药品的机器，并承受通常在该领域中执行的去污染和灭菌处理。
背景技术
铰接式自动操作装置或铰接式机器人是已知的，其在现有技术的不同领域中用于代替人类操作员执行不同类型的操作。例如，在制药领域，使用铰接式自动操作装置包装药品是已知的。
这些机器人通常放置在腔室内，这些腔室定义了必须满足确定的洁净度和无菌要求的受保护的工作环境，在此领域称为“隔离器”。因此，所述腔室以及其中包含的设备通常要经过强化处理，以使其保持所需的无菌条件，并消除可能的污染物质。例如，已知对这些腔室使用过氧化氢蒸汽进行处理。然而，过氧化氢蒸汽虽然具有高效杀细菌、杀孢子和杀真菌的作用，但也具有高氧化能力，可能损坏这些腔室中的设备的表面。
已知在该领域中使用的机器人，为了承受这些去污染和灭菌处理，并保证对驱动构件和与各种铰接部件关联的电路的保护，通常由不锈钢制成，因此非常重。
然而，为了提高生产率，所讨论的机器人必须高速移动，并保证每次铰接式机器人末端的精确定位。
铰接部件的重量很重，一方面需要有更强大的运动构件和电机，以保证所需的运动速度，另一方面需要非常精确的系统来控制轨迹，以确保机器人的末端立即将自身定位在所需位置，而不会产生不想要的振荡。
为了解决这一问题，已知制造由铰接部件组成的机器人，所述铰接部件具有由轻质材料制成的基体，用作载体，所述载体被涂覆有用于涂覆和保护载体的材料。
例如，已知铰接式机器人的部件由铝制成，例如涂覆有一层油漆，或经过铝阳极氧化处理，或具有电镀涂层，例如基于铬(Cr)、镍(Ni)或其他适当金属的电镀涂层。日本专利JP 5272955 B2公开了这种铰接式机器人部件由铝制成的制造方法的一个例子。
通过浸入金属材料、塑料材料或树脂的浴槽中的方式来涂覆各种部件的解决方案也是已知的。然而，这些解决方案的一个缺点是，通过这种方式，涂层既应用在部件的外表面上，也应用在部件的内表面上，因此需要大量的涂层材料。
本发明的一个目的是完善一种铰接式自动操作装置的制造方法，该装置能够用于医药领域的隔离器中，其至少克服现有技术的一些缺点。
具体地，一个目的是完善一种铰接式自动操作装置的制造方法，该装置允许获得一种铰接式操作器，该铰接式操作器重量轻，同时适于抵抗强化处理。
另一个目的是完善一种铰接式自动操作装置的制造方法，该装置允许执行铰接部件或可能是驱动构件或电路的维护和更换操作，而不会损坏每次都要进行去污染和灭菌处理的表面。
申请人已设计、测试并实施了本发明，以克服现有技术的缺点并实现所述及其他目的和优点。
发明内容
本发明在独立权利要求中阐述和表征。从属权利要求描述了本发明的其它特征或主要发明构思的变体。
这里描述的实施例涉及一种铰接式自动操作装置的制造方法，该装置包括多个铰接部件，所述铰接部件可旋转地相互连接，每个部件内部包括用于移动铰接式自动操作装置的驱动构件、电气或电子部件和/或流体管道，适用于可控气氛环境，特别是药品的生产和包装领域。
具体地，铰接式自动操作装置在表面上用耐腐蚀材料进行处理，和/或获得耐就地清洗(CIP)和/或就地灭菌(SIP)处理的表面性质，特别是在药品的生产和包装领域，其也使用气相过氧化氢(VPHP)作为一种杀菌剂，它具有特别强的腐蚀性，容易氧化与之接触的表面。
根据本发明的方法包括一个步骤，其中提供适合组装在一起的可用外壳，以制造铰接式自动操作装置。根据这里提供的方法的一些实施例，所述外壳由选自以下组的第一材料制成，组中材料包括铝(Al)、镁(Mg)、钛(Ti)、钢、其合金、具有聚合物基体的复合材料、碳纤维，或其组合。
此外，根据本发明的一些实施例，每个外壳是中空的，并且具有适于容纳上述驱动构件和/或电气或电子部件和/或流体管道的壳体隔室。在一些实施例中，每个外壳具有至少一个各自的耦合边缘，该耦合边缘被配置成与另一外壳的相应耦合边缘耦合，以在相对于外部环境的隔离条件下构成铰接部件中的一个。
然后，根据本发明的方法通过在超音速气体射流中加速的第二材料的粉末对每个外壳进行热喷涂处理，其中所述第二材料选自一个组，组中材料包括一种或多种的不锈钢、钴铬金属合金、镍合金、具有聚合物基体的材料、金属-陶瓷复合材料，以至少在每个部件的外表面上沉积所述第二材料的涂层。
根据一些实施例，所述热喷涂处理是冷喷涂处理，其中所述第二材料的固体粉末在超音速气体射流中加速，并且使其猛烈地冲击待涂覆的表面。
根据其它实施例，所述热喷涂处理是超音速火焰喷涂(HVOF)涂层喷涂处理，其中所述第二材料的至少部分熔融粒子在超音速气体射流中加速，该超音速气体射流是通过燃烧氧和燃料获得的，特别是在高温和高速下燃烧氧和燃料获得的，以便随后喷涂在待涂覆表面上。
与其他热喷涂处理相比，在冷喷涂处理和超音速火焰喷涂(HVOF)涂层喷涂处理中，提供给粒子的大部分能量是动力型而不是热型的，因此可能有利于减少在工作过程中氧化的粒子，允许获得高抗性的最终涂层。
根据这里描述的实施例，该方法特别提供了将每个外壳分别进行热喷涂处理，并且至少将涂层沉积在各自的外表面和各自的耦合边缘上。
随后，根据本发明的方法提供将驱动构件、和电气或电子部件、和/或流体管道容纳在经受热喷涂的每个外壳的各个壳体隔室中，以便制造铰接部件；以及对应于各自的耦合接口相对于彼此组装各自的铰接部件，以形成铰接式自动操作装置。
根据一些实施例，铰接部件的外壳是具有通向壳体隔室的访问孔的外壳框架，并且铰接部件的另一外壳是适于关闭上述访问孔的覆盖元件。
所以，在本说明书中，“在隔离条件下构成铰接部件”的表达包括两个外壳的相互耦合，例如一个外壳框架和一个各自的覆盖元件，以定义单个铰接部件，这样壳体隔室就隔离于外部环境，以及各自的后续铰接部件的两个外壳的耦合，特别是两个外壳框架的耦合，所述铰接部件中各壳体隔室操作性地相互连接，但在任何情况下，都与外部隔离。
有利地，步骤还完全涂覆与耦合接口和访问孔相关联的边缘，所述步骤允许分离铰接部件和/或访问各自的内部壳体隔室，以便在没有损坏涂层的风险的情况下执行维护操作。
因此，根据本发明的方法允许制造铰接式自动操作装置，该装置可在隔离器的保护腔室中插入并使用，并且在其内部承受CIP和/或SIP处理而不被损坏。
同时，不受去污染和灭菌处理的影响的铰接部件的内表面保持无涂层，因此可以节省大量的经济成本。
根据一些实施例，所述方法提供以300m/s到1400m/s之间的速度将所述第二材料的固体粒子和气体混合物喷涂在外表面上，并且每次通过适于抵抗粒子和气体混合物施加的力的支撑物将外壳保持在固定和稳定的位置。
根据一些实施例，所述方法可以在外壳框架和各自的覆盖元件之间，和/或在耦合接口的各自的耦合边缘之间，插入密封元件，以保证各自铰接部件的密封闭合。
根据这些实施例，可以提供一个环形壳体座，该壳体座设置在耦合边缘的厚度中，所述耦合边缘与访问孔和/或至少一个耦合接口相对应，所述环形壳体座适合容纳环形密封元件，以及，所述方法可涂覆所述访问孔和/或所述耦合接口的耦合边缘直至所述壳体座的外部边缘。
根据一些实施例，对于冷喷涂处理，所述方法使用安装在铰接臂上或具有至少四个工作轴的数控机床上的喷头，并随之跟踪待处理表面的发展。通过这种方式，可以精确地跟踪所述外壳框架的外表面和边缘的发展，并且每次以适当的方式相对于表面引导所述喷头。
根据一些实施例，所述方法提供以相对所述外表面和/或所述耦合边缘的垂线±45°之间的入射角将材料喷涂到待处理表面上。入射角可以根据待处理表面的曲率半径而变化，或根据其上存在的可能的不均匀部分或边缘而变化，以便以有针对性的方式引导所述第二材料的粒子和气体混合物，并且获得基本均匀的涂层。
根据一些实施例，所述方法在每次喷涂动作下沉积厚度在约15μm与约100μm之间的材料层。
这里描述的实施例还涉及一种铰接式自动操作装置，其包括多个铰接部件，这些铰接部件对应于各自的耦合接口可旋转地相互连接，以及在每个铰接部件内部包括驱动构件和/或电气或电子部件，用于移动铰接式自动操作装置，所述铰接式自动操作装置适于在具有可控气氛的环境中使用，特别是在药品的生产和包装领域中。
根据本发明的一个方面，所述铰接式自动操作装置包括多个外壳，所述多个外壳适合组装在一起以形成铰接式自动操作装置，其中所述外壳由选自以下组的第一材料制成，组中材料包括铝(Al)、镁(Mg)、钛(Ti)、钢、其合金、具有聚合物基体的复合材料、碳纤维，或其组合。并且每个外壳是中空的，且具有适于容纳驱动构件、电气或电子部件、和/或流体管道的壳体隔室。其中，每个外壳具有至少一个各自的耦合边缘，所述耦合边缘被配置成与另一外壳的相应耦合边缘耦合，以在相对于外部环境的隔离条件下构成一个铰接部件。
根据本发明的另一方面，每个外壳的至少一个外表面包括由第二材料制成的涂层，其至少覆盖所述外壳的各自的外表面和可能的各自的耦合边缘。根据这里描述的实施例，通过热喷涂获得具有第二材料的涂层，所述热喷涂使用超音速气体射流中加速的固体粉末，所述第二材料选自一个组，组中材料包括一种或多种的不锈钢、钴铬金属合金、镍合金、具有聚合物基体的材料、金属-陶瓷复合材料、碳纤维或其他材料。特别地，通过前述的冷喷涂处理或火焰喷涂涂层喷涂处理的热喷涂，获得具有第二材料的涂层。
附图说明
根据以下对一些实施例的描述，本发明的这些和其它特性将变得显而易见，这些实施例是参考附图的非限制性示例，其中：
-图1是根据这里描述的实施例的铰接式自动操作装置的示意性立体视图；
-图2是图1的操作装置的结构部件的立体分解示意图；
-图3a-3c是根据这里描述的实施例的一种铰接式自动操作装置的制造方法的连续步骤的示意性剖面图。
为了便于理解，尽可能使用相同的标号来识别附图中相同的元件。据了解，一个实施例的元件和特征可以方便地并入其他实施例，无需进一步解释说明。
具体实施方式
这里描述的实施例涉及一种铰接式自动操作装置10或铰接式机器人的制造方法，所述铰接式自动操作装置10或铰接式机器人的类型如图1和2所示。
铰接式自动操作装置10包括多个一个接一个枢轴旋转的铰接部件11，并且特别适用于药品的生产和包装领域。也就是说，铰接式自动操作装置10可用于与外部环境分离的隔离腔室(也称为“隔离器”)，这些隔离腔室必须满足严格的无菌要求，以防止药品本身受到可能的污染。
所讨论的铰接式自动操作装置10尤其可承受适当的去污染和灭菌处理，例如使用气相过氧化氢(VPHP)的CIP和/或SIP处理，所述气相过氧化氢具有高氧化能力且具杀细菌、杀孢子和杀真菌作用，而没有氧化其外表面或可能损坏部件本身的作用。
举例来说，图1所示的铰接式自动操作装置10具有五个铰接部件11，分别用字母A、B、C、D、E表示，对应各自的耦合接口12以铰接方式一个接一个地耦合。
根据一些实施例，对应于可提供的耦合接口12运动构件(未示出)，其被配置成允许两个铰接部件11的相对旋转，所述两个铰接部件11分别耦合在公共旋转轴上。
然而，不排除铰接式自动操作装置10可以根据需求具有更少或更多数量的铰接部件11。
根据一些实施例，每个铰接部件11至少部分中空，并且内部设有壳体隔室14(图2)，所述壳体室14被配置成容纳驱动构件17、电气或电子部件18和/或流体管道，对于铰接部件11本身的移动以及各个铰接部件11之间的功率和数据信号传输是必要的。
每个铰接部件11还包括至少一个耦合接口12，所述耦合接口12适于与另一铰接部件11的匹配的耦合接口12耦合。
通过耦合接口12，后续铰接部件11的电气或电子部件18可以彼此连接。
根据一些实施例，如果所述铰接部件11是位于机器人10的运动链中的中间位置的部件，则该部件将具有两个耦合接口12，每个接口一边适合与各自的相邻铰接部件11耦合，另一边适合与铰接部件11本身耦合。
根据一些实施例，例如参考图2所述，铰接部件11包括具有壳体隔室14的中空的外壳。
根据一些实施例，至少一个铰接部件11包括对应各自的耦合边缘25、26彼此耦合的两个外壳。
根据一些实施例，铰接部件11的一个外壳是外壳框架13，所述外壳框架13具有通向壳体隔室14的访问孔15，并且铰接部件11的另一个外壳是覆盖元件16，所述覆盖元件16被配置成选择性地关闭所述访问孔15并防止对壳体隔室14的访问。
根据一些实施例，外壳框架13执行适合于支撑驱动构件17，和电气或电子部件18，和/或流体管道的结构功能。
外壳框架13由第一外表面22a、第一内表面23a、与第一外表面22a相对以及耦合边缘25限定，其使外表面22a和内表面23a彼此连接。
覆盖元件16包括第二外表面22b、第二内表面23b和耦合边缘26，在铰接部件11的闭合和组装状态下，它们朝向并配合各自的外壳框架13的匹配的耦合边缘25。
在访问孔15闭合的状态下，外壳框架13和覆盖元件16的各自的耦合边缘25、26彼此相对。
在一个优选实施例中，表面22、23的形状使得铰接部件11在如上所述的闭合和组装状态下，与耦合-边缘25、26相对应，具有尽可能倾斜或径向的轮廓，没有“尖锐”边缘。
所述第一外表面22a和第二外表面22b作为一个整体限定所述铰接部件11的外表面22，且所述第一内表面23a和第二内表面23b作为一个整体限定铰接部件11的内表面23。
在一个优选实施例中，所述外表面22为凸面，且尽可能不存在凹槽、中空、脊或类似的不连续。事实上，从以下描述中可以明显看出，外表面22的这种构象允许更好的喷涂步骤的结果。
覆盖元件16可通过可拆卸的连接构件30连接并附加到外壳框架13。在一个实施例中，铰接部件11的外表面22可包括多个凹槽38，每个凹槽38拟容纳相应的连接构件30。
在替代实施例中，覆盖元件16可以通过经干涉的机械连接(例如通过咬合)连接并附加到外壳框架13。在这种情况下，不提供连接构件30，并且铰接部件11的外表面22可以没有凹槽38。
在铰接部件11的情况下，例如用字母A表示的基础结构部件，可以提供与耦合接口12重合并且直接连接到控制塔(未示出)的访问孔15。
根据一些实施例，耦合接口12包括耦合表面19，其适于在使用期间与另一铰接部件11的匹配的耦合表面19配合。
根据一些实施例，在耦合表面19中形成通孔20，电气或电子部件18可以通过通孔从相应的壳体隔室14馈电。
耦合表面19包括外缘21，在铰接式自动操作装置10的组装状态下，所述外缘21布置为朝向另一耦合接口12的相应外缘21。
根据一些实施例，所述外缘21与外壳框架13的外表面22a限定了角34，所述角基本上呈阶梯状的形状。
根据一些实施例，在两个直接相邻的铰接部件11的各自耦合接口12之间，可以提供密封元件(未示出)，例如环形密封垫，用于保证两个铰接部件11之间的密封耦合。
根据一些实施例，至少一个相互朝向的耦合接口12可以设置有环形壳体座24，该环形壳体座24被配置成容纳密封元件。
根据一些实施例，所述壳体座24在外壳框架13的壁的厚度中制造。
根据一些实施例，外壳框架13的耦合边缘25相对于外表面22a的轮廓在横向平面上延伸，用其限定基本上阶梯状的角35。
根据一些实施例，覆盖元件16的耦合边缘26相对于外表面22b的轮廓在横向平面上延伸，用其限定基本上阶梯状的角36。
根据一些实施例，在耦合边缘25、26的至少一个中，制造具有环形形状且用于容纳密封元件28的壳体座27。
根据一些实施例，例如，所述壳体座27可以在外壳框架13的壁的厚度中制造。
根据一些实施例，所述壳体座27可以在外壳框架13的壁的厚度中，与外表面22的确定距离22上制造。
例如，所述壳体座27可以在耦合边缘25、26的中间位置，或可能在接近访问孔15边缘或访问孔15边缘附近的位置制造。
根据一些实施例，外壳框架13和/或覆盖元件16可由选自以下组的第一材料制成，组中材料包括一种或多种的铝(Al)、镁(Mg)、钛(Ti)、钢、其合金、具有聚合物基体的复合材料、碳纤维，或其组合、或其他刚性和轻质材料。
根据一些实施例，外壳的面层具有一定的最小表面粗糙度，使得在喷涂过程中喷涂的粒子沉积并保持附着在外表面22上。优选地，所述外壳(即外壳框架13和/或覆盖元件16)的外表面22的最小表面粗糙度Ra，约在1.6至12.5μm之间。
根据一些实施例，所述外壳还包括第二材料的涂层29，所述第二材料选自一个组，所述组组成为钴铬合金(例如钨铬钴合金)、不锈钢、具有聚合物基体的材料(例如聚醚醚酮(PEEK))、镍合金、金属-陶瓷复合材料、碳纤维，或其他适于承受去污染和灭菌处理而不受损坏或氧化的材料。
所述涂层29执行保护第一材料的功能，因此，由于涂层本身不需要具有耐强化处理的特性，因此可以从上面所示的轻材料中选择，并且，作为所使用材料的类型的功能，外壳(即外壳框架13和可能的覆盖元件16)可以以减小的厚度制成。根据一些实施例，所述涂层29既覆盖外壳(即外壳框架13和可能的覆盖元件16)的各自的外表面22a、22b和相应的对向耦合边缘25、26，也覆盖外壳框架13的外缘21。
换句话说，每个铰接部件11在其整个外表面22上，以及与耦合接口12和访问孔15相关联的耦合边缘21、25、26上，具有涂层29。
根据一些实施例，所述铰接部件的内表面23没有涂层29。
根据一些实施例，在存在壳体座24、27的情况下，涂层29延伸至壳体座24、27本身的外部边缘37。
下面将描述铰接式自动操作装置10的制造方法的实施例。
根据本发明的方法提供：
-提供适合组装在一起的外壳，以形成铰接式自动操作装置10的铰接部件11；
-使用在超音速气体射流中加速的第二材料的固体粉末对每个外壳体进行热喷涂处理，以至少在每个外壳的外表面22上和各自的耦合边缘21、25、26上沉积涂层29。
根据一些实施例，热喷涂处理可以在冷喷涂处理和超音速火焰喷涂(HVOF)涂层喷涂处理之间选择。
根据一些实施例，所述方法提供了经过冷喷涂处理或HVOF处理的铰接外壳框架13和可能的覆盖元件16的各自的外表面22a、22b，以及分别与耦合接口12和访问孔15相关联的耦合边缘21、25，26。
冷喷涂处理通过喷头31向待处理表面喷射气体形成的混合物，所述气体形成的混合物携带用于形成涂层29的材料的粉末或固体粒子。
根据可能的解决方案，至少一部分运载气体温度被加热到200℃到1200℃之间。
根据示例实施例，一部分气体可被加热并通过第一导管32输送至喷头31，而所述运载气体的剩余部分可保持在室温并使其通过包含第二材料的粉末的罐(未示出)，并通过第二导管33向喷头31输送。
根据一些实施例，气流中的粉末在喷头31中加速并以超音速(通常在300m/s到1400m/s之间)朝向待处理表面投射。
根据一些实施例，根据材料的类型和所携带粒子的尺寸，运载气体的压力可以在5巴和100巴之间变化。
根据一些实施例，例如，氮或氩可用作运载气体。
有利地，所述喷头31可以具有有利于粉末和运载气体加速的缩扩形状。
当加速的粒子冲击待处理表面时，冲击会决定处理表面的变形，从而在其与材料的粒子之间产生稳定且永久的耦合。
根据一些实施例，利用待处理表面上喷头31的每个通道，可以沉积厚度在约15μm到约100μm之间的材料层。根据一些实施例，所述方法可提供沉积多个重叠层，直到获得具有所需厚度的涂层29。
根据一些实施例，涂层29可以包括通过冷喷涂处理制成的多个层，其中后续层可根据需要使用相同材料或不同材料制成。
根据一些实施例，超音速火焰喷涂(HVOF)涂层喷涂处理通过在燃烧室中燃烧氧和燃料获得的气流来加热和加速第二材料的粒子。
燃烧产生的所述气流被加速到甚至高于2000m/s的速度。将第二材料的粉末注入所述气流中，气流熔融并加速至约1000m/s的速度，最后通过喷头21向待涂覆表面喷出。当粒子冲击表面时，由于它们具有高动能，它们迅速凝固形成层状组织，形成致密的涂层。
根据一些实施例，同样在HVOF处理的情况下，可以沉积多个重叠层，直到获得具有期望厚度的涂层29，可能根据需要修改后续层的材料类型。
根据一些实施例，外壳框架13已经可以在拆卸状态下提供。
根据其他实施例，所述铰接部件11可以以铰接式自动操作装置10的形式在组装状态下提供，并且随后可以被拆卸以彼此分离外壳框架13，还可能移除驱动构件17和电气或电子部件18，和/或流体管道(如果存在)。
根据一些实施例，涂层29由如上所述的第二材料形成，所述第二材料选自一个组，所述组组成为钴铬合金(例如钨铬钴合金)、镍合金、不锈钢、具有聚合物基体的材料(例如聚醚醚酮(PEEK))、金属-陶瓷复合材料、碳纤维或其他适于承受去污染和灭菌处理而不受损坏或氧化的材料。
根据一些实施例，所述方法分别处理了外壳框架13和覆盖元件16。
根据可能的实施例，所述方法稳定地定位所述外壳(例如外壳框架13和/或覆盖元件16)，以防止由第二材料的粒子和气体混合物施加的压力引起的其不必要的移动。
根据一些实施例，所述方法可以通过具有各自的匹配形状的支撑物来定位和保持外壳框架13和/或覆盖元件16的位置，例如保护和覆盖各自的内表面23a、23b。
根据本发明的方法提供使用喷头31，例如安装在拟人手臂上，或具有至少四个工作轴计算机数控(CNC)机器(两者均未示出)。具体而言，根据一些实施例，所述方法提供了在每次使用喷头31时，跟踪外壳框架13和覆盖元件16的外表面22a、22b以及各自的耦合边缘21、25、26的发展，从而限定了基本上阶梯状的角34、35，36与相应的外表面22a、22b。
根据可能的解决方案，所述喷头31可以基于预定义和预设的路径跟踪待处理表面的轮廓，所述预定义和预设的路径基于被加工元件的形状。
根据一个变体，可以实时地定义喷头31的路径和方向，例如通过处理3D相机获取的图像，所述3D相机也安装在支撑和移动喷头31的同一拟人臂上。
根据可能的变体，还可以提供正在被加工的元件和喷头31彼此相对运动。例如，可以提供被加工的元件在一个方向上平移并且喷头31在三个轴上移动，使得各个移动的组合提供具有至少四个轴的臂的自由度。
根据一些实施例，所述方法以以下的方式引导喷头31：以相对于与外表面22a、22b和耦合边缘21、25、26的正交方向在±45°之间的入射角α来喷涂第二材料(图3a)。
由于该入射角α，即使对应于待处理表面的可能的不均匀部分，特别是对应于外表面22a、22b与各自的耦合边缘21、25、26之间的角34、35、36，也可以有针对性地引导所述第二材料的粒子和气体混合物，以获得具有均匀厚度的涂层29。
根据一些实施例，如果所述第二材料的堆积形式与角34、35、36相对应或者与外表面22的可能的凹陷或突起相对应，根据本发明的方法可以在涂层29自身沉积之后立即并且基本上连续地通过合适的工具去除这些堆积。
根据一些实施例，所述工具可安装在喷头31附近，以便在喷头31自身移动期间作用于刚刚被粒子和气体混合物撞击的表面上。
根据一些实施例，所述方法在外壳框架13和可能的覆盖元件16的外表面22a、22b和耦合边缘21、25、26上制备涂层29之后，组装铰接式自动操作装置10。
具体地，所述方法提供通过访问孔15将各自的驱动构件17，和电气和/或电子部件18安装在铰接部件11的每个外壳框架13的各自的壳体隔室14中，然后用覆盖元件16关闭可能的访问孔15。最后，所述方法提供了与各自的耦合接口12相对应的各自的铰接部件11，所述各自的铰接部件11相对于彼此可旋转地连接和组装，以制造铰接式自动操作装置10。
根据一些实施例，所述方法可以在外壳框架13和各自的覆盖元件16之间，和/或在耦合接口12的各自的耦合边缘21之间，插入密封元件28，以保证各自的铰接部件11的密封闭合(图3b)。
根据一些实施例，如果用于密封元件28的壳体座24、27至少位于一个边缘21、25、26上，则该方法从角34、35、36到壳体座24、27的至少一个外部边缘37涂覆各自的边缘21、25、26。
显然，在不脱离本发明的领域和范围的情况下，可以对制造方法和铰接式自动操作装置10进行修改和/或部分添加。
同样清楚的是，尽管已经参考一些具体示例描述了本发明，但是本领域技术人员肯定能够实现许多其他等效形式的制造方法和铰接式自动操作装置10以具备权利要求书中规定的特征，因此都属于权利要求书定义的保护范围。
Claims (15)
1.一种铰接式自动操作装置(10)的制造方法，所述装置在表面上用耐腐蚀材料处理和/或获得耐CIP/SIP处理的表面性质，可适用于药品的生产和包装领域，所述装置包括多个铰接部件(11)，所述铰接部件(11)对应于各自的耦合接口(12)可旋转地彼此连接，所述铰接部件(11)内部包括驱动构件(17)和/或电气或电子部件(18)和/或流体管道，其中所述方法包括：
-提供适合组装在一起的外壳，以形成铰接式自动操作装置(10)的铰接部件(11)，其中所述外壳由选自以下组的第一材料制成，组中材料包括铝(Al)、镁(Mg)、钛(Ti)、钢、其合金、具有聚合物基体的复合材料、碳纤维，或其组合，每个外壳是中空的，并且具有适于容纳所述驱动构件(17)和/或电气或电子部件(18)和/或流体管道的壳体隔室(14)，其中每个所述外壳具有至少一个各自的耦合边缘(21、25、26)，所述耦合边缘配置成与另一外壳的相应耦合边缘(21、25、26)耦合，以在相对于外部环境的隔离条件下构成所述铰接部件(11)中的一个；
-使用在超音速气体射流中加速的第二材料的固体粉末对每个外壳进行热喷涂处理，所述第二材料选自一个组，组中材料包括一种或多种的不锈钢、钴铬金属合金、镍合金、具有聚合物基体的材料、金属-陶瓷复合材料，以至少在每个所述外壳的外表面(22a、22b)上沉积所述第二材料的涂层(29)；并且，在喷涂处理之后，所述方法提供：
-将所述驱动构件(17)和/或电气或电子部件(18)和/或流体管道容纳在每个所述外壳的各自的壳体隔室(14)中，以便制造所述铰接部件(11)；
-将各自的铰接部件(11)相对于彼此组装，所述各自的铰接部件(11)对应于各自的耦合接口(12)，以形成所述铰接式自动操作装置(10)，
其特征在于，所述热喷涂处理选自：
-冷喷涂处理，其中所述第二材料的固体粉末在超音速气体射流中加速；
-超音速火焰喷涂涂层喷涂处理，其中所述第二材料的至少部分熔融粒子在超音速气体射流中加速，所述超音速气体射流由氧和燃料的燃烧获得。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用固体粉末的热喷涂还将所述第二材料的涂层(29)沉积在各自的耦合边缘(21、25、26)上。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述铰接部件(11)的一个外壳是一个外壳框架(13)，所述外壳框架(13)具有通向所述壳体隔室(14)的访问孔(15)，所述铰接部件(11)的另一个外壳是一个适于关闭所述访问孔(15)的覆盖元件(16)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷喷涂在所述外表面(22)和所述耦合边缘(21，25，26)上喷涂气体混合物，所述气体混合物以300m/s到1400m/s之间的速度运输所述第二材料的固体粒子，并且所述冷喷涂每次通过适于抵抗粒子和气体混合物施加的力的支撑物将所述外壳保持在固定和稳定的位置。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，提供将携带所述固体粒子的所述气体的至少一部分加热至温度200-1100℃。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，携带所述固体粒子的所述气体的压力在5巴到100巴之间。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，提供在所述外壳的各自的耦合边缘(25、26)之间，和/或相邻铰接部件(11)的所述耦合接口(12)的各自的耦合边缘(21)之间，插入密封元件(28)，以保证所述铰接部件(11)的所述壳体隔室(14)的密封闭合。
8.如权利要求7所述的方法，其中在至少一个所述耦合边缘(21、25、26)上提供容纳所述密封元件(28)的壳体座(24、27)，并且所述方法用所述涂层(29)涂覆所述耦合边缘(21、25、26)，直到所述壳体座(24、27)的外部边缘(37)。
9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用安装在拟人手臂和/或具有至少四个工作轴的数控机器上的喷头(31)，并且每次使用所述喷头(31)跟踪每个外壳和所述耦合边缘(21、25、26)的外表面(22a、22b)的发展，以及跟踪在所述耦合边缘(21、25、26)和与其连接的各自的外表面(22a、22b)之间定义的角(34、35、36)的基本上阶梯状的发展。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，提供了以一定的方式放置所述喷头(31)，以相对于与所述外表面(22a、22b)和所述耦合边缘(21、25、26)正交方向±45°之间的入射角(α)来喷涂所述第二材料。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，如果所述第二材料的堆积与所述外表面(22a、22b)和所述耦合边缘(21，25，26)之间的所述角(34、35、36)相对应成形，或者与所述外表面(22a、22b)的凹陷或突起相对应，在所述第二材料沉积之后，立即在所述喷头(31)的移动期间连续地通过工具去除所述沉积。
12.一种铰接式自动操作装置(10)，表面用耐腐蚀材料处理和/或获得耐CIP/SIP处理的表面性质，可适用于药品的生产和包装领域，包括多个铰接部件(11)，所述铰接部件(11)对应于各自的耦合接口(12)可旋转地彼此连接，所述铰接部件(11)内部包括驱动构件(17)和/或电气或电子部件(18)和/或流体管道，其特征在于，包括组装在一起的多个外壳，以形成铰接式自动操作装置(10)的铰接部件(11)，其中所述外壳由选自以下组的第一材料制成，组中材料包括铝(Al)、镁(Mg)、钛(Ti)、钢、其合金、具有聚合物基体的复合材料、碳纤维，或其组合，每个外壳是中空的，并且具有适于容纳所述驱动构件(17)和/或电气或电子部件(18)和/或流体管道的壳体隔室(14)，其中每个所述外壳具有至少一个各自的耦合边缘(21、25、26)，所述耦合边缘配置成与另一外壳的相应耦合边缘(21、25、26)耦合，以在相对于外部环境的隔离条件下构成所述铰接部件(11)中的一个，其中，每个所述铰接部件(11)的至少一个外表面(22)包括由第二材料制成的涂层(29)，所述涂层(29)至少覆盖所述外壳的各自的外表面(22a、22b)；其中，具有所述第二材料的所述涂层(29)是通过气体射流中加速粉末的热喷涂获得的，所述第二材料选自一个组，组中材料包括一种或多种的不锈钢、钴铬金属合金、镍合金、具有聚合物基体的材料、金属-陶瓷复合材料，其中所述热喷涂处理选自：
-冷喷涂处理，其中所述第二材料的固体粉末在超音速气体射流中加速；
-超音速火焰喷涂涂层喷涂处理，其中所述第二材料的至少部分熔融粒子在超音速气体射流中加速，所述超音速气体射流由氧和燃料的燃烧获得。
13.如权利要求12所述的操作装置，其特征在于，所述涂层(29)还涂覆所述各自的耦合边缘(21、25、26)。
14.如权利要求13所述的操作装置，其特征在于，在至少一个所述耦合边缘(21、25、26)上提供了容纳密封元件(28)的壳体座(24、27)。
15.如权利要求14所述的操作装置，其特征在于，所述涂层(29)延伸至所述壳体座(24，27)的外部边缘(37)。
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