CN203842792U - 一种涡轮导向叶片自动化喷涂系统 - Google Patents
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Abstract
一种涡轮导向叶片自动化喷涂系统包括喷涂外围系统、喷涂设备、机械手系统及转台系统；机械手系统包括机械手、机械手控制柜及安装在机械手法兰盘上的喷枪转换夹持装置；转台系统包括转台本体、转台控制柜、导向叶片保护工装。转台为周向圆形回转机构，由伺服电机通过精密行星减速机减速后，驱动传动齿轮带动回转支承盘实现转台周向360°旋转。转台圆周方向间隔90°均匀分布四个喷涂工位，四个工位均可实现任意角度自转，其自转由伺服电机经精密行星减速机减速后，通过单轴输入-多轴输出齿轮箱传动至联轴器及导向叶片保护工装卡轴，使安装在导向叶片工装卡轴上的带导向叶片的保护工装实现任意角度自转。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动化喷涂技术，特别是涉及一种针对涡轮导向叶片表面热障涂层制备用自动化喷涂用系统。
背景技术
随着航空工业的蓬勃发展，对高性能航空发动机的需求越来越迫切，相应的对航空发动机中关键部件涡轮叶片表面热障涂层的要求也越来越高，对热障涂层稳定性和可靠性的要求也日益苛刻。针对航空发动机导向叶片热障涂层，国内加工企业多采用手工喷涂方式制备，而从目前应用的状况看，热障涂层批产质量不稳定，已成为严重制约该技术在发动机行业应用的瓶颈。而就提高涂层质量可靠性而言，机器人比人工操作具有不可代替的优越性，其优越性主要表现在以下几个方面：
（1）喷涂的一致性。传统的人工喷涂，批量化工作状态下，需要多人进行喷涂，虽然使用的是同样的设备，但却难以保证这些人员具有相同的技术水平；机器人喷涂可有效解决这一问题，既保证了喷涂的一致性又控制了成本。
（2）产品质量稳定性。机器人喷涂每一层的运动方式是完全固定且可重复的，降低了人为因素（感情、体力等）对涂层质量的影响,降低了对工人操作技术的要求。有效地消除了喷涂工艺的不稳定性，保证了产品质量稳定性。
（3）节省材料、降低成本。机器人可以实现更为精确的表面喷涂，减少了材料的浪费。而且一台机器人可以替代2到4名产业工人，节省了人力成本。
（4）环保和安全。机器人喷涂保证了喷涂工人免受喷涂材料粉尘的影响和人身安全。
因此，自动化喷涂是高性能航空发动机涡轮叶片表面热障涂层制备的必然发展方向。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于组建一套航空发动机涡轮导向叶片全自动喷涂系统，用于航空发动机涡轮导向叶片表面热障涂层制备。
为实现上述目的，本实用新型提出一种航空发动机涡轮导向叶片全自动喷涂系统，包括喷涂外围系统、喷涂设备、机械手系统及转台系统；
其中，所述喷涂外围系统包括负压隔音喷涂房、安装在负压隔音喷涂房内的吸风除尘设备、安装在喷涂房墙壁上的喷枪转换系统；
其中，所述喷涂系统包括热障涂层粘结层制备用超音速火焰喷涂系统、热障涂层陶瓷层制备用普通大气等离子喷涂系统或高能等离子喷涂系统；
其中，所述超音速火焰喷涂系统包括超音速火焰喷枪、超音速火焰喷涂控制柜、送粉器、制冷机、煤油供应系统、氧气供应系统、冷却气供应系统；
其中，所述普通大气等离子喷涂系统或高能等离子喷涂系统包括等离子喷枪、等离子喷涂控制柜、等离子喷涂电源、制冷机、气体供应系统、冷却气供应系统；
其中，所述机械手系统包括机械手本体、机械手控制柜及安装在机械手第六轴法兰盘上的喷枪转换夹持装置；
其中，所述转台系统包括转台本体、转台控制柜、导向叶片保护工装；
其中，所述转台可实现周向任意角度旋转，其驱动系统由伺服电机、精密行星减速机构、回转支承盘构成；
其中，所述转台圆周方向间隔90°均匀分布四个喷涂工位，四个工位均可实现轴向任意角度旋转，其驱动系统由伺服电机、精密行星减速机构、单轴输入-多轴输出齿轮箱、联轴器、齿轮座及导向叶片保护工装卡座组成；
转台为周向圆形回转机构，由伺服电机通过精密行星减速机减速后，驱动传动齿轮带动回转支承盘实现转台周向360°旋转；
安装有叶片的四个工位均可实现任意角度自转，其自转由伺服电机经精密行星减速机减速后，通过单轴输入-多轴输出齿轮箱传动至联轴器及导向叶片保护工装卡轴，使安装在导向叶片工装卡轴上的带导向叶片的保护工装实现任意角度自转。
所述航空发动机涡轮导向叶片自动化喷涂系统急停、自保护等安全控制部分、转台系统启/停、自动运行等控制部分均接入机械手控制柜中，由机械手控制柜统一控制喷涂系统、机械手及转台联动运行，实现“一键式”全自动喷涂功能；
所述航空发动机涡轮导向叶片自动化喷涂系统中机械手本体与转台本体处于同一基座上，以螺栓固定方式确定机械手与转台相对位置；
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1是航空发动机涡轮导向叶片自动化喷涂系统简图
图2是转台截面示意图
其中，附图1标记：
1-喷涂用转台 2-涡轮导向叶片
3-等离子喷枪/超音速火焰喷枪 4-机械手
其中，附图2标记：
11-伺服电极 12-伺服电机
13-精密行星减速机 14-精密行星减速机
15-回转支承盘 16-传动齿轮
17-齿轮座 18-叶片保护工装卡轴
19-联轴器 110-齿轮座
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细的描述，但不作为对本实用新型的限定
本航空发动机涡轮导向叶片自动化喷涂系统安装在负压隔音喷涂房内，喷涂系统控制柜、机械手控制柜等控制系统安装在负压隔音喷涂房外面，吸风除尘设备安装在负压隔音喷涂房工作区域正面内壁，等离子喷枪/超音速火焰喷枪及其支架安装在负压隔音喷涂房工作区域侧面内壁，机械手及四工位转台安装在负压隔音喷涂房内，为保证二者处于同一基准位，机械手及四工位转台安装在同一基座上并以螺栓固定各自位置。
进行自动化喷涂前，机械手按照设定程序控制安装在其第六轴法兰盘上的喷枪转换夹持装置去负压隔音喷涂房内壁上夹持超音速火焰喷枪或等离子喷枪，然后回转到喷涂起始位置（Home点）等待喷涂指令。
进行自动化喷涂前，导向叶片安装在叶片保护工装内，再将带有导向叶片的保护工装安装在转台工位上。
如图2所示，本实用新型中四工位转台为周向圆形回转机构，由伺服电机11通过精密行星减速机14减速后，驱动传动齿轮16带动回转支承盘15实现转台周向360°旋转。
如图2所示，安装有叶片的四个工位均可实现任意角度自转，其自转由伺服电机12经精密行星减速机13减速后，通过单轴输入-多轴输出齿轮箱110传动至联轴器19及导向叶片保护工装卡轴18，使安装在导向叶片工装卡轴18上的带导向叶片的保护工装实现任意角度自转。
进行喷涂时，首先开启超音速火焰喷涂设备或等离子喷涂设备，机械手夹持相应喷枪，导向叶片安装在转台工位上，启动设定好的自动化喷涂程序，机械手夹持喷枪按照一定轨迹对导向叶片进行喷涂，单遍喷涂完成后，机械手夹持喷枪回到起始位置（Home点），机械手控制柜对转台发出自转指令，夹持有导向叶片的工位自转一定角度，工位自转完成后，转台给机械手控制柜反馈一个自转完成信号，机械手控制柜收到转台反馈信号后执行下一喷涂程序，机械手夹持喷枪进行再次喷涂，当导向叶片所有喷涂面均喷涂完成后，机械手控制柜向转台发布周转指令，转台轴向旋转90°，进入下一工位叶片喷涂程序。如此循环，周而复始，可进行不间断循环喷涂作业，由于喷涂程序固定、喷涂参数固定，所有叶片涂层均可保证质量均一，批次稳定性好，大大减轻了喷涂工人劳动强度，避免了人为因素对涂层质量影响。
并且，本实用新型系统包括安全应急程序，当喷涂过程中发生任何预设程序以外不可控事件时，安全应急程序会自动响应，急停喷涂系统、急停机械手程序、急停转台运行，确保叶片不发生损坏及其他安全事故。
并且，本系统较佳还包括安装于负压隔音喷涂房喷涂区域侧面内壁上的涂层在线检测仪“Accura Spray”，实时检测喷涂过程中焰流形状、颜色、温度、亮度及粒子速度、温度、粒子流密度等参数，当这些参数与设定参数不一致时，及时反馈给喷涂控制柜进行修正，保证喷涂工艺稳定性。
本实用新型的有益技术效果在于：
本实用新型研制的航空发动机涡轮导向叶片自动化喷涂系统，可用于不同型号的航空发动机高压涡轮导向叶片、低压涡轮导向叶片表面热障涂层粘结层制备、陶瓷层制备，是确保航空发动机涡轮导向叶片表面热障涂层质量均一性与批次稳定性的重要设备，有助于提高我国航空发动机涡轮导向叶片表面热障涂层服役寿命。
本实用新型不仅可用于现有在役航空发动机涡轮导向叶片表面热障涂层制备，还可用于在研及未来高性能航空发动机涡轮导向叶片表面热障涂层制备，甚至可以推广应用到地面燃机涡轮叶片表面涂层制备应用。
Claims (2)
1.一种涡轮导向叶片自动化喷涂系统，其特征在于：包括喷涂外围系统、喷涂设备、机械手系统及转台系统；
其中，所述喷涂外围系统包括负压隔音喷涂房、安装在负压隔音喷涂房内的吸风除尘设备、安装在喷涂房墙壁上的喷枪转换系统；
其中，所述喷涂系统包括超音速火焰喷涂系统、普通大气等离子喷涂系统或高能等离子喷涂系统；
其中，所述机械手系统包括机械手、机械手控制柜及安装在机械手法兰盘上的喷枪转换夹持装置；
其中，所述转台系统包括转台本体、转台控制柜、导向叶片保护工装；所述转台圆周方向间隔90°均匀分布四个喷涂工位，四个工位均可实现轴向任意角度旋转。
2.根据权利要求1所述的一种涡轮导向叶片自动化喷涂系统，其特征在于：转台为周向圆形回转机构，由伺服电机通过精密行星减速机减速后，驱动传动齿轮带动回转支承盘实现转台周向360°旋转；
安装有叶片的四个工位均可实现任意角度自转，其自转由伺服电机经精密行星减速机减速后，通过单轴输入-多轴输出齿轮箱传动至联轴器及导向叶片保护工装卡轴，使安装在导向叶片工装卡轴上的带导向叶片的保护工装实现任意角度自转。
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