JP2011195945A - Construction method and construction apparatus for thermal barrier coating - Google Patents

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秀次 谷川
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泰治 鳥越
Ichiro Nishi
一郎 西
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Naotoshi Okaya
尚俊 岡矢
Rumi Haruna
るみ 春名
Yoshihisa Kamimura
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a construction method performing thermal barrier coating with satisfactory quality for a stationary blade having a complicated shape.SOLUTION: A melt spraying gun 2 is attached to the distal end part of a robot 1 and a blade 100 is placed on a turn table 10. The turn table 10 is rotated in the clockwise direction and, at the same time, the distal end part of the robot 1 is moved horizontally in the counter-clockwise direction. Therein, when the curvature change of a blade surface opposite to the melt spraying gun 2 is small(the blade surface opposite to the melt spray gun is a blade pressure surface or a blade suction surface), a turn table 10 is rotated at a regulated rotational speed and the melt spraying gun 2 is moved at a regulated moving speed. When the curvature change of a blade surface opposite to the melt spraying gun 2 is large (the blade surface opposite to the melt spray gun is a blade leading edge surface), the rotational speed of the turn table 10 is made to be smaller than the regulated rotational speed and the moving speed of the melt spray gun 2 is made to be larger than the regulated moving speed in accordance with an increasing in the curvature change.

Description

本発明は遮熱コーティング施工方法及び遮熱コーティング施工装置に関するものであり、複雑な形状をした被溶射物に対して、品質が良好な遮熱コーティングを施すことができ、良好な遮熱性能を有する製造物を製造することができるように工夫したものである。   The present invention relates to a thermal barrier coating construction method and a thermal barrier coating construction apparatus, which can apply a thermal barrier coating with a good quality to a thermal sprayed object having a complicated shape and provide a good thermal barrier performance. It is devised so that the product which it has can be manufactured.

ガスタービンでは、その効率を向上させるために、使用するガスの温度を高く設定している。このような高温のガスに晒される翼には、耐熱性を高めるために、遮熱コーティング(Thermal Barrier Coating:TBC)が施されている。TBCとは、被溶射物である翼の表面に、溶射により熱伝導率の小さい遮熱材(例えば熱伝導率の小さいセラミックス系材料)を被覆したものである。   In the gas turbine, in order to improve the efficiency, the temperature of the gas used is set high. A blade exposed to such a high-temperature gas is provided with a thermal barrier coating (TBC) in order to improve heat resistance. TBC is obtained by coating the surface of a blade, which is a sprayed object, with a heat shielding material having a low thermal conductivity (for example, a ceramic material having a low thermal conductivity) by thermal spraying.

被溶射物にTBCを施すには、一般的には、多軸ロボットの先端にプラズマ溶射をする溶射ガンを取り付けた遮熱コーティング施工装置が使用される。このような遮熱コーティング施工装置では、多軸ロボットを駆動して溶射ガンを走査移動させつつ、溶射ガンから被溶射物に対して加熱・溶融した遮熱材を吹き付けて溶射をしている。   In order to apply TBC to the object to be sprayed, a thermal barrier coating apparatus in which a spray gun for plasma spraying is attached to the tip of a multi-axis robot is generally used. In such a thermal barrier coating construction apparatus, a thermal spray material is sprayed by spraying a heated and melted thermal spray material from the thermal spray gun to the sprayed object while driving the multi-axis robot to scan and move the thermal spray gun.

このようにして得られる遮熱コーティング(TBC)の性能の主なものとしては、遮熱性、耐久性、成膜効率(コスト)がある。
このような性能を良好に維持するためには、(1)電流、(2)プラズマガス流量、(3)溶射距離、(4)粉末量、(5)溶射ガンの移動速度、(6)予熱温度、(7)溶射角度等を適正化する必要がある。
The main performance of the thermal barrier coating (TBC) thus obtained includes thermal barrier properties, durability, and film formation efficiency (cost).
In order to maintain such performance well, (1) current, (2) plasma gas flow rate, (3) spraying distance, (4) powder amount, (5) spray gun moving speed, (6) preheating It is necessary to optimize the temperature, (7) spraying angle, etc.

そこで、上記の各要求性能を満たす遮熱コーティング施工装置を実現するために、次のような設計手法が採用されている。   Therefore, in order to realize a thermal barrier coating apparatus that satisfies the above required performances, the following design method is employed.

まず、試験片レベルで要求性能(遮熱、耐久、効率)を満足する、上記パラメータの組合せを得る。
次に、このようにして得たパラメータの組合せを、実部品へトレースするために、装置(ロボット)を駆動するための適正なプログラムを製作する必要がある。
First, a combination of the above parameters that satisfies the required performance (heat insulation, durability, efficiency) at the test piece level is obtained.
Next, in order to trace the combination of parameters obtained in this way to actual parts, it is necessary to produce an appropriate program for driving the apparatus (robot).

ロボットの動きに関連する特に重要なパラメータは、(3)溶射距離、(5)溶射ガンの移動速度、(7)溶射角度であるため、このようなパラメータを考慮してプログラムを製作する必要がある。
このうち、溶射ガンの移動速度は、ロボットに数値で指定できるため、折り返し端部の誤差等を除けば、比較的制御は容易である。ただし、角度急変部、折り返し部等の速度は、条件によっては、ロボットの加速が間に合わず、速度一定にはなりにくい。
溶射ガンの移動速度は、膜厚には直接的に影響しやすいが、TBC膜の性能(耐熱サイクル性、遮熱性等)は、ある速度範囲内であれば、同等のものが得られる。
溶射距離と溶射角度は、ロボットの位置と部品(被溶射物)の位置の相対的なもので決まるため、特に制御が難しい。
The most important parameters related to robot movement are (3) spraying distance, (5) spraying gun movement speed, and (7) spraying angle. is there.
Among these, since the moving speed of the spray gun can be designated numerically to the robot, it is relatively easy to control except the error at the folded end. However, the speeds of the sudden angle change part, the turn-back part, etc., depending on the conditions, the acceleration of the robot is not in time, and the speed is difficult to be constant.
Although the moving speed of the thermal spray gun tends to directly influence the film thickness, the performance of the TBC film (heat cycle resistance, heat shield, etc.) can be obtained as long as it is within a certain speed range.
The spraying distance and spraying angle are particularly difficult to control because they are determined by the relative positions of the robot and the parts (sprayed object).

以上のようにして製作する、実部品に遮熱コーティングを施工するための、ロボットのプログラムの開発の流れを図7に示す。   FIG. 7 shows the flow of developing a robot program for applying a thermal barrier coating to an actual part manufactured as described above.

溶射距離は、非常に重要なパラメータであり、距離が長くなるほど、溶射粒子の温度は下がるため、組織、密着性に直接作用し、遮熱性、耐久性に影響が大きい。
逆に、溶射距離が短い場合等では、溶射ガンと被溶射物(ワーク)との接触を避けるため、溶射角度が浅くなるケースがある。
溶射角度が極端に浅くなると、膜の組織が悪くなり、また密着性が落ち、図8に示すように、膜の耐久性が低下しやすい。ここで、溶射角度(θ)とは、図9に示すように、遮熱材の吹き付け方向(図において矢印で示す方向)と、被溶射物の表面とでなす角度をいう。
結局、上記のような条件や状況を考慮して、溶射作業に用いるロボットのプログラムを製作している。
The spraying distance is a very important parameter. The longer the distance, the lower the temperature of the sprayed particles, so that it directly affects the structure and adhesion, and has a great influence on the heat shielding properties and durability.
On the other hand, when the spraying distance is short, the spraying angle may be shallow in order to avoid contact between the spraying gun and the object to be sprayed (work).
When the spray angle becomes extremely shallow, the film structure is deteriorated and the adhesion is deteriorated, and the durability of the film is likely to be lowered as shown in FIG. Here, as shown in FIG. 9, the spray angle (θ) refers to an angle formed between the spraying direction of the heat shielding material (direction indicated by an arrow in the figure) and the surface of the sprayed object.
After all, considering the above-mentioned conditions and situations, a robot program used for thermal spraying work is produced.

ここで、発電用のガスタービンの静翼を、大気プラズマ溶射により遮熱コーティングする従来の一例を、図10を参照して説明する。   Here, a conventional example in which the stationary blade of the gas turbine for power generation is thermally shielded by atmospheric plasma spraying will be described with reference to FIG.

図10に示すように、遮熱コーティング施工装置は、多軸ロボット1と溶射ガン2とターンテーブル10により構成されている。
多軸ロボット1の先端には、溶射ガン2が取り付けられており、溶射ガン2は、加熱・溶融した遮熱材を被溶射物に吹き付ける。
ターンテーブル10は、水平面内において回転駆動することができる。
As shown in FIG. 10, the thermal barrier coating construction apparatus includes a multi-axis robot 1, a spray gun 2, and a turntable 10.
A thermal spray gun 2 is attached to the tip of the multi-axis robot 1, and the thermal spray gun 2 sprays a heat shield material heated and melted onto the sprayed object.
The turntable 10 can be driven to rotate in a horizontal plane.

ガスタービンの静翼100は、通常、翼の根元側(図10では上側)にシュラウド101があり、翼の先端側(図10では下側)にシュラウド102がある構造となっている。更に、遮熱コーティングをする際には、コーティング不要部の成膜を避けるため等のために、シュラウド101側には治具111が、シュラウド102側には治具112が取り付けられている。
そして、静翼100の根元側と先端側が上下に位置する状態で、静翼100が、ターンテーブル10上に載置される。
静翼100の翼面は、翼腹面、翼前縁面、翼背面、翼後縁面からなり、概略的には涙形となっている複雑な形状となっている。
The stationary blade 100 of the gas turbine has a structure in which a shroud 101 is usually provided on the blade base side (upper side in FIG. 10) and a shroud 102 is provided on the blade tip side (lower side in FIG. 10). Furthermore, when performing thermal barrier coating, a jig 111 is attached to the shroud 101 side and a jig 112 is attached to the shroud 102 side in order to avoid the formation of a coating unnecessary portion.
Then, the stationary blade 100 is placed on the turntable 10 with the root side and the distal end side of the stationary blade 100 positioned vertically.
The blade surface of the stationary blade 100 includes a blade abdominal surface, a blade leading edge surface, a blade back surface, and a blade trailing edge surface, and has a complicated shape that is generally a teardrop shape.

このような装置においては、ターンテーブル10は、後述する割り出し動作をして、静翼100の翼面のうち、遮熱コーティングを施す面を、多軸ロボット1に対向させるように回転動作する。
多軸ロボット1は溶射ガン2を走査移動させて、翼面のうち対向した面に対して、溶射をする。
In such an apparatus, the turntable 10 performs an indexing operation, which will be described later, and rotates so that the surface to which the thermal barrier coating is applied among the blade surfaces of the stationary blade 100 faces the multi-axis robot 1.
The multi-axis robot 1 scans and moves the thermal spray gun 2 to spray the opposite surfaces of the blade surfaces.

次に、多軸ロボット1とターンテーブル10とが動くことにより、溶射をする動作を、図11〜図13を参照して説明する。なお図11〜図13は、図10の状態に載置されている静翼100及びターンテーブル10等を上方からみた平面図である。   Next, the operation of spraying by moving the multi-axis robot 1 and the turntable 10 will be described with reference to FIGS. 11 to 13 are plan views of the stationary blade 100 and the turntable 10 mounted in the state of FIG. 10 as viewed from above.

まず、ターンテーブル10を回転させていって、図11に示すように静翼100の翼腹面が多軸ロボット1に対向する状態になった回転位置で、ターンテーブル10の回転を停止させる。
このとき、多軸ロボット1の先端部を翼腹面に対向させつつ翼面の横方向(翼の根元側と先端側とを結ぶ縦方向(垂直方向)に対して、直交する方向)に沿い走査移動することにより、図中において点線の矢印で示す経路に沿い溶射ガン2を横方向(水平方向)に走査移動させていき、各走査移動位置において溶射ガン2から静翼100に向かって溶射をする。
図11中において、実線の矢印及び二点鎖線の矢印は、遮熱材の溶射方向を示すものである。
First, the turntable 10 is rotated, and the rotation of the turntable 10 is stopped at a rotational position where the blade surface of the stationary blade 100 faces the multi-axis robot 1 as shown in FIG.
At this time, scanning is performed along the lateral direction of the wing surface (a direction perpendicular to the vertical direction (vertical direction) connecting the root side and the tip side of the wing) with the tip of the multi-axis robot 1 facing the flank surface. By moving, the spray gun 2 is scanned and moved in the horizontal direction (horizontal direction) along the path indicated by the dotted arrow in the figure, and spraying is performed from the spray gun 2 toward the stationary blade 100 at each scanning movement position. To do.
In FIG. 11, a solid line arrow and a two-dot chain line arrow indicate the thermal spraying direction of the heat shielding material.

次に、多軸ロボット1を一端退避させた状態にしてから、再びターンテーブル10を回転させていって、図12に示すように静翼100の翼前縁面が多軸ロボット1に対向する状態になった回転位置で、ターンテーブル10の回転を停止させる。
このとき、多軸ロボット1の先端部を翼前縁面に対向させつつ翼面の横方向に沿い走査移動することにより、図中において点線の矢印で示す経路に沿い溶射ガン2を横方向に走査移動させていき、各走査移動位置において溶射ガン2から静翼100に向かって溶射をする。
図12中において、実線の矢印及び二点鎖線の矢印は、遮熱材の溶射方向を示すものである。
Next, after the multi-axis robot 1 is retracted, the turntable 10 is rotated again, and the blade leading edge surface of the stationary blade 100 faces the multi-axis robot 1 as shown in FIG. The rotation of the turntable 10 is stopped at the rotation position that has reached the state.
At this time, the thermal spray gun 2 is moved in the horizontal direction along the path indicated by the dotted arrow in the figure by scanning and moving along the horizontal direction of the blade surface with the tip of the multi-axis robot 1 facing the blade front edge surface. The scanning movement is performed, and spraying is performed from the spray gun 2 toward the stationary blade 100 at each scanning movement position.
In FIG. 12, the solid line arrow and the two-dot chain line arrow indicate the thermal spraying direction of the heat shielding material.

その後は、多軸ロボット1を一端退避させた状態にしてから、再びターンテーブル10を回転させていって、図13に示すように静翼100の翼背面が多軸ロボット1に対向する状態になった回転位置で、ターンテーブル10の回転を停止させる。
このとき、多軸ロボット1の先端部を翼背面に対向させつつ翼面の横方向に沿い走査移動することにより、図中において点線の矢印で示す経路に沿い溶射ガン2を横方向に走査移動させていき、各走査移動位置において溶射ガン2から静翼100に向かって溶射をする。
図13中において、実線の矢印及び二点鎖線の矢印は、遮熱材の溶射方向を示すものである。
Thereafter, after the multi-axis robot 1 is retracted, the turntable 10 is rotated again, and the back surface of the stationary blade 100 faces the multi-axis robot 1 as shown in FIG. The rotation of the turntable 10 is stopped at the rotated position.
At this time, the multi-axis robot 1 is scanned and moved along the horizontal direction of the blade surface while the tip of the multi-axis robot 1 is opposed to the back surface of the blade. Thermal spraying is performed from the spray gun 2 toward the stationary blade 100 at each scanning movement position.
In FIG. 13, the solid line arrow and the two-dot chain line arrow indicate the thermal spraying direction of the heat shielding material.

上述したように、ターンテーブル10を回転させていって、溶射すべき翼面が多軸ロボット1に対向する状態になったところで停止する、という動作を繰り返し行うことを、ターンテーブル10の「割り出し動作」と称している。   As described above, repeating the operation of rotating the turntable 10 and stopping when the blade surface to be sprayed faces the multi-axis robot 1, It is called “operation”.

国際公開WO98/17837International Publication WO 98/17837

[成膜品質に関する問題]
静翼の翼面に対して溶射をして成膜をする場合において、最も成膜が難しいのは、翼前縁面の曲率急変部である。このため従来では、例えば、図11〜図13に示すように、溶射パスを3分割するなどの手法で、成膜を重ねて成膜対象面全面を施工している。翼の形状や寸法に応じ、分割パターンは変えられるものの、ここでは、簡単のため、3分割の場合を例にとり、説明する。
このように成膜を重ねて施工すると、溶射をすべき全ての翼面に対して面直に溶射をすることはできず、かつ、重なり部の膜厚の調整や、組織の調整が難しく、膜に継目部や、浅角度の成膜や、距離の悪い成膜が混じり、これら部分の耐久性が低下するなどの懸念があった。
[Problems related to deposition quality]
In the case where film formation is performed by spraying on the blade surface of the stationary blade, the most difficult part of film formation is the sudden curvature change portion of the blade leading edge surface. For this reason, conventionally, as shown in FIGS. 11 to 13, for example, the entire surface to be formed is applied by overlapping the film formation by a technique such as dividing the thermal spray path into three. Although the division pattern can be changed according to the shape and dimensions of the wing, here, for the sake of simplicity, the case of three divisions will be described as an example.
When film formation is repeated in this way, it is not possible to spray directly on all blade surfaces to be sprayed, and it is difficult to adjust the thickness of the overlapping part and the structure, There was a concern that the film was mixed with a seam portion, a shallow-angle film formation, or a film formation with a poor distance, and the durability of these portions was lowered.

このようになる理由を、図11〜図13の各パスにおける状態毎に次に順次説明する。   The reason for this will be described next in order for each state in each path of FIGS.

図11に示す状態では、静翼100の翼腹面を多軸ロボット1側に向けた位置でターンテーブル10が静止し、多軸ロボット1の先端部(溶射ガン2)のみが点線の矢印で示すように走査して成膜している。
実線の矢印及び二点鎖線の矢印は、溶射ガン2が狙っている方向で、この場合、翼腹面に対しては、かなり90度に近い施工となっているが、溶射ガン2の向きは急に変えにくいため、翼前縁面の部分では、角度が悪く、かつ溶射距離の長い膜が不本意ながら少量成膜されてしまう。
溶射施工の場合、膜品質にはある程度の裕度があり、上記課題が直に剥離等の致命的な欠陥につながるわけではなく、使用環境に対して、コーティング部の耐久性が十分高い場合には、このような膜が少量混じっても、性能にはほとんど影響を及ぼさない。しかし、厳しい使用環境となるほど上記施工方法もより理想状態に近づけて、信頼性を増加させる必要がある。
ここで実線の矢印は、狙った翼面に溶射施工している状態を示しており、二点鎖線の矢印は、一連の動きで仕方なく、狙った翼面ではない翼面に成膜されてしまう状態を示している。
In the state shown in FIG. 11, the turntable 10 is stationary at a position where the blade surface of the stationary blade 100 faces the multi-axis robot 1, and only the tip (spray gun 2) of the multi-axis robot 1 is indicated by a dotted arrow. Thus, the film is formed by scanning.
The solid line arrows and the two-dot chain line arrows are the directions that the spray gun 2 is aiming at. In this case, the construction is almost 90 degrees with respect to the blade surface, but the direction of the spray gun 2 is abrupt. Therefore, a small amount of a film having a bad angle and a long spraying distance is undesirably formed on the blade leading edge surface.
In the case of thermal spraying, there is a certain degree of tolerance in film quality, and the above issues do not directly lead to fatal defects such as peeling, and when the durability of the coating part is sufficiently high for the usage environment Even if a small amount of such a film is mixed, the performance is hardly affected. However, it is necessary to increase the reliability by bringing the construction method closer to the ideal state as the use environment becomes severer.
Here, the solid line arrows indicate the state where thermal spraying is applied to the target blade surface, and the two-dot chain line arrow is a film that is deposited on the blade surface that is not the target blade surface. This shows the state.

図12に示す状態では、静翼100の翼前縁面を成膜するため、翼前縁面を多軸ロボット1側に向けた位置でターンテーブル10が静止し、多軸ロボット1の先端部(溶射ガン2)は点線の矢印で示すように走査する。
この場合も、二点鎖線の矢印で示すように、翼腹面側の部分に距離の長い、角度の浅い膜が不本意ながら成膜されてしまう。
In the state shown in FIG. 12, in order to form the blade leading edge surface of the stationary blade 100, the turntable 10 stops at a position where the blade leading edge surface faces the multi-axis robot 1 side. The (thermal spray gun 2) scans as indicated by the dotted arrow.
Also in this case, as shown by the two-dot chain line arrow, a film having a long distance and a shallow angle is undesirably formed on the blade surface side.

同様に図13に示す状態では、翼背面側を成膜するケースであり、静翼100の翼背面を成膜するため、翼背面を多軸ロボット1側に向けた位置でターンテーブル10が静止し、多軸ロボット1の先端部(溶射ガン2)は点線の矢印で示すように走査する。
この場合も、二点鎖線の矢印で示すように、翼前縁面の部分に、角度が浅く、溶射距離の長目の成膜部が生じてしまう。
Similarly, in the state shown in FIG. 13, the film is formed on the blade back side, and the turntable 10 is stationary at a position where the blade back is directed toward the multi-axis robot 1 in order to form the blade back surface of the stationary blade 100. The tip (spray gun 2) of the multi-axis robot 1 scans as indicated by the dotted arrow.
Also in this case, as indicated by the two-dot chain line arrow, a film forming portion having a shallow angle and a long spraying distance is generated at the blade leading edge surface.

溶射施工の場合、膜品質にはある程度の裕度があり、上記課題が直に剥離等の致命的な欠陥につながるわけではないが、厳しい使用環境となるほど上記施工方法もより理想状態に近づけて、信頼性を増加させる必要がある。   In the case of thermal spraying construction, there is a certain degree of tolerance in film quality, and the above problems do not directly lead to fatal defects such as peeling, but the more severe the usage environment, the closer the above construction method becomes to the ideal state. Need to increase reliability.

結局、図11〜図13に示す各溶射動作においては、溶射距離(溶射ガン2から溶射される翼面までの距離)が一定で、溶射角度(図9参照)が90°となる面直施工となるように常に維持することは困難であり、特に、涙形形状を持つ翼前縁面の部分では曲率が急変するため、かかる問題が顕著になっていた。   After all, in each spraying operation shown in FIG. 11 to FIG. 13, the surface spraying in which the spraying distance (distance from the spraying gun 2 to the blade surface to be sprayed) is constant and the spraying angle (see FIG. 9) is 90 °. It is difficult to always maintain such a state, and in particular, since the curvature of the wing leading edge surface having a teardrop shape changes suddenly, such a problem becomes remarkable.

[ロボットの稼動限界に伴う問題点]
一方、ガスタービンの翼は、非常に複雑狭隘な曲面を持っていて、溶射施工の基本である、面直施工(対象面に対し溶射角度を90°に保つこと)が難しい。
つまり、翼面は概略涙形の複雑な形状をしているため、涙形曲線に沿う形で多軸ロボット1の先端の溶射ガン2を横方向に動かすと、溶射時の多軸ロボット1の速度は、溶接等の動きに比べて速度が概して速いため、特に翼前縁面の曲率急変部では、多軸ロボット1の姿勢の変化が苦しくなる。
その結果、多軸ロボット1の軸の稼動範囲を超えて多軸ロボット1が止まってしまったり、動いたとしても、速度の変動他による膜厚不均一が生じて、TBCのうちトップコート層の膜厚が過大となって剥がれる等、不適合が生じやすい。
[Problems associated with robot operation limits]
On the other hand, the blades of a gas turbine have a very complicated and narrow curved surface, and it is difficult to perform surface directing (maintaining the spraying angle at 90 ° with respect to the target surface), which is the basis of thermal spraying.
That is, since the wing surface has a generally teardrop-shaped complicated shape, if the thermal spray gun 2 at the tip of the multi-axis robot 1 is moved laterally along the teardrop-shaped curve, the multi-axis robot 1 at the time of thermal spraying Since the speed is generally higher than the speed of welding or the like, the posture of the multi-axis robot 1 is difficult to change, particularly in the sudden curvature change portion of the blade leading edge surface.
As a result, even if the multi-axis robot 1 stops or moves beyond the operating range of the axis of the multi-axis robot 1, film thickness non-uniformity occurs due to speed fluctuations, etc. Nonconformity is likely to occur, such as peeling off due to excessive film thickness.

このような不都合が生じる理由は、
(1)溶射施工時の速度が、溶接等のプロセスに比べ、速度が速い点、
(2)塗装等に比べ、大気プラズマ溶射によるセラミックス遮熱コーティングの場合には、成膜される領域が中央部に集中する形となるので、多軸ロボット1の微妙な動きの不安定(速度の微妙な差など)が結果(膜厚等)に反映されやすい点、
(3)大気プラズマ溶射の溶射距離は、LPPS(低圧プラズマ溶射法)やHVOF(高速フレーム溶射法)等に比べ、概して短く、溶射距離や、位置の微妙なずれも結果に反映されやすい点、 等が組合わさるためである。
The reason for this inconvenience is that
(1) The speed at the time of thermal spraying is faster than the welding process,
(2) Compared to painting, etc., in the case of ceramic thermal barrier coating by atmospheric plasma spraying, the film formation area is concentrated in the center, so the subtle movement instability (speed) of the multi-axis robot 1 Subtle differences in the quality) are easily reflected in the results (film thickness, etc.)
(3) The spraying distance of atmospheric plasma spraying is generally shorter than LPPS (low pressure plasma spraying method), HVOF (high-speed flame spraying method), etc., and the spraying distance and subtle shifts in position are easily reflected in the results, This is because they are combined.

[縦方向走査を採用しようとした場合の問題点]
また、特に重要な翼面部の施工をする場合、例えば、静翼100の例では、曲率変化が少ない縦方向(翼の根元側と先端側とを結ぶ方向(垂直方向)、図10では上下方向)に溶射ガン2を主に動かすことが考えられるが、上下のシュラウド101,102が邪魔になるため、パスを繋ぐことが難しい。
[Problems when using vertical scanning]
Further, when constructing a particularly important blade surface portion, for example, in the example of the stationary blade 100, the vertical direction in which the curvature change is small (the direction connecting the root side and the tip side of the blade (vertical direction), the vertical direction in FIG. However, it is difficult to connect the paths because the upper and lower shrouds 101 and 102 are obstructive.

更に、成膜仕様によって、溶射距離を短くしなければならない場合には、図10中に点線で図示するように、溶射ガン2がシュラウド101,102や治具111,112と干渉しやすい。かかる観点から、溶射ガン2を縦方向には動かせないことが多い。
なお溶射距離が短くない場合であっても、一般的にシュラウド101,102や治具111,112の奥行きが長いため、溶射ガン2がシュラウド101,102や治具111,112と干渉しやすく、溶射ガン2を縦方向には動かせないことが多い。
Furthermore, when it is necessary to shorten the spraying distance depending on the film forming specification, the spraying gun 2 is likely to interfere with the shrouds 101 and 102 and the jigs 111 and 112 as shown by dotted lines in FIG. From this point of view, the spray gun 2 cannot often be moved in the vertical direction.
Even when the spraying distance is not short, the depth of the shrouds 101, 102 and the jigs 111, 112 is generally long, so that the spray gun 2 easily interferes with the shrouds 101, 102 and the jigs 111, 112. Often, the spray gun 2 cannot be moved vertically.

[低熱伝導TBCを採用しようとした場合の問題点]
一方、近年各方面で研究がなされている、パイロクロア形結晶構造をもつ低熱伝導のセラミックス等は、一般的に遮熱性や、相安定性には、非常に優れるものの、耐久性を従来並に維持するには、工夫が必要である。これは、上記、低熱伝導セラミックスの破壊靱性が、一般的に、従来YSZ等に比べ小さいためである。
このため、低熱伝導TBCを適用する場合、耐久性維持のため、施工面でも工夫が必要であり、溶射距離を短くして、緻密な組織、場合により微細縦割れを含む組織等とすることも、その1つの打ち手となる。通常、緻密な膜は、熱伝導率が増加方向となるので、打ち手としては使いにくいが、元々熱伝導率が低い、低熱伝導TBCの場合、熱伝導率の増加と耐久性の向上のバランス次第では、有効な改善手段となる。しかし、従来技術では、上述したように、短溶射距離で複雑狭隘な翼形状を施工することは困難である。この結果、従来では、図10に示すような遮熱コーティング施工装置により、低熱伝導型TBCをベストな状態で成膜することはできなかった。
[Problems when trying to adopt low thermal conductivity TBC]
On the other hand, low thermal conductivity ceramics with a pyrochlore crystal structure, which have been studied in various fields in recent years, generally have excellent heat insulation and phase stability, but maintain durability as before. In order to do so, some ingenuity is required. This is because the fracture toughness of the low thermal conductive ceramic is generally smaller than that of conventional YSZ or the like.
For this reason, when applying low thermal conductivity TBC, it is necessary to devise on the construction side in order to maintain durability, and it is possible to shorten the spraying distance to make a dense structure, possibly a structure containing fine vertical cracks, etc. , One of them. In general, a dense film tends to increase in thermal conductivity, so it is difficult to use as a batting hand. However, in the case of low thermal conductivity TBC, which is originally low in thermal conductivity, a balance between increased thermal conductivity and improved durability. Depending on the situation, it becomes an effective improvement means. However, in the conventional technology, as described above, it is difficult to construct a complicated and narrow blade shape with a short spray distance. As a result, conventionally, it has not been possible to form a low thermal conductivity type TBC in the best state using a thermal barrier coating apparatus as shown in FIG.

本発明は、上記従来技術に鑑み、曲率急変部を有する複雑な形状となっている翼などの被溶射物に対しても、溶射距離を一定にして、溶射距離を90°とする面直施工ができる、遮熱コーティング施工方法及び遮熱コーティング施工装置を提供することを目的とする。   In view of the above-described conventional technology, the present invention is a surface-directed construction in which a spraying distance is constant and a spraying distance is 90 ° even for a sprayed object such as a wing having a complicated shape having a sharply curved portion. An object of the present invention is to provide a thermal barrier coating construction method and thermal barrier coating construction apparatus that can perform the above process.

上記課題を解決する本発明の遮熱コーティング施工方法の構成は、
被溶射物が載置されると共に、水平面内で回転するターンテーブルの回転と、
加熱・溶融した遮熱材を前記被溶射物に吹き付けて溶射をする溶射ガンが、先端部に取り付けられたロボットの先端部の移動動作とを連動制御する遮熱コーティング施工方法において、
前記ターンテーブルを予め決めた1つの回転方向に回転させ、
前記溶射ガンが前記被溶射物の被溶射面に対向しつつ溶射距離が予め決めた一定距離で且つ被溶射面に対する溶射角度が90°となるように維持しつつ、前記ロボットの先端部を、前記回転方向と逆方向に水平方向に移動させ、
前記ターンテーブル上に載置した前記被溶射物の被溶射面のうち前記ロボットの先端部に対向している面の曲率変化が零であるときには、前記ターンテーブルの回転速度を予め決めた規定回転速度とし、前記ターンテーブル上に載置した前記被溶射物の被溶射面のうち前記ロボットの先端部に対向している面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ターンテーブルの回転速度を前記規定回転速度よりも遅い回転速度とし、
前記ロボットの先端部が対向している前記被溶射面の曲率変化が零であるときには、前記ロボットの先端部の移動速度を予め決めた規定移動速度とし、前記ロボットの先端部が対向している前記被溶射面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ロボットの先端部の移動速度を前記規定移動速度よりも速い移動速度とすることを特徴とする。
The configuration of the thermal barrier coating construction method of the present invention that solves the above problems is as follows.
While the sprayed material is placed, the turntable rotates in a horizontal plane,
In the thermal barrier coating construction method in which the thermal spray gun that sprays the thermal spray material that is heated and melted on the object to be sprayed is controlled in conjunction with the movement of the tip of the robot attached to the tip.
Rotate the turntable in a predetermined rotation direction,
While maintaining the spray gun facing the spray surface of the object to be sprayed while the spray distance is a predetermined distance and the spray angle with respect to the spray surface is 90 °, the tip of the robot, Move horizontally in the direction opposite to the direction of rotation,
When the change in curvature of the surface of the sprayed surface of the sprayed object placed on the turntable facing the tip of the robot is zero, the rotation speed of the turntable is determined in advance. As the change in curvature of the surface of the sprayed surface of the sprayed object placed on the turntable facing the tip of the robot increases, the rotation speed of the turntable is determined as described above. The rotation speed is slower than the rotation speed,
When the curvature change of the sprayed surface facing the tip of the robot is zero, the moving speed of the tip of the robot is set to a predetermined specified moving speed, and the tip of the robot is facing. The moving speed of the tip of the robot is set to a moving speed faster than the specified moving speed as the change in curvature of the sprayed surface increases.

また本発明の遮熱コーティング施工方法の構成は、
ガスタービンの翼が翼の根元側と先端側が上下に位置する状態で載置されると共に、水平面内で回転するターンテーブルの回転と、
加熱・溶融した遮熱材を前記翼に吹き付けて溶射をする溶射ガンが、先端部に取り付けられたロボットの先端部の移動動作とを連動制御する遮熱コーティング施工方法において、
前記ターンテーブルを予め決めた1つの回転方向に回転させ、
前記溶射ガンが前記翼の翼面に対向しつつ溶射距離が予め決めた一定距離で且つ翼面に対する溶射角度が90°となるように維持しつつ、前記ロボットの先端部を、前記回転方向と逆方向に水平方向に移動させ、
前記ターンテーブル上に載置した前記翼の翼面のうち前記ロボットの先端部に対向している面が翼腹面または翼背面であるときには、前記ターンテーブルの回転速度を予め決めた規定回転速度とし、前記ターンテーブル上に載置した前記翼の翼面のうち前記ロボットの先端部に対向している面が翼前縁面であるときには、翼前縁面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ターンテーブルの回転速度を前記規定回転速度よりも遅い回転速度とし、
前記ロボットの先端部が対向している前記翼面が翼腹面または翼背面であるときには、前記ロボットの先端部の移動速度を予め決めた規定移動速度とし、前記ロボットの先端部が対向している前記翼面が翼前縁面である場合には、翼前縁面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ロボットの先端部の移動速度を前記規定移動速度よりも速い移動速度とすることを特徴とする。
The configuration of the thermal barrier coating construction method of the present invention is as follows:
The gas turbine blade is placed with the root side and tip side of the blade positioned vertically, and the turntable rotates in a horizontal plane,
In the thermal barrier coating construction method in which the thermal spray gun that sprays heated and melted thermal barrier material on the wings and sprays it controls the movement of the tip of the robot attached to the tip.
Rotate the turntable in a predetermined rotation direction,
While the spray gun is opposed to the blade surface of the wing and the spray distance is a predetermined distance and the spray angle with respect to the blade surface is 90 °, the tip of the robot is moved in the rotational direction. Move horizontally in the opposite direction,
Of the wing surfaces of the wings placed on the turntable, when the surface facing the tip of the robot is a wing belly surface or wing back surface, the rotation speed of the turntable is set to a predetermined specified rotation speed. When the surface facing the tip of the robot among the wing surfaces of the wings placed on the turntable is a wing leading edge surface, as the curvature change of the wing leading edge surface increases, The rotation speed of the turntable is a rotation speed slower than the specified rotation speed,
When the wing surface facing the tip of the robot is a wing belly surface or a wing back, the moving speed of the tip of the robot is set to a predetermined specified moving speed, and the tip of the robot is facing. When the blade surface is a blade leading edge surface, the moving speed of the tip of the robot is set to a moving speed faster than the specified moving speed as the curvature change of the blade leading edge surface increases. And

また本発明の遮熱コーティング施工方法の構成は、
前記翼面のうち最下部を溶射する場合には、前記溶射ガンを斜め下方に向け、前記翼面のうち最上部を溶射する場合には、前記溶射ガンを斜め上方に向ける、制御をすることを特徴とする。
The configuration of the thermal barrier coating construction method of the present invention is as follows:
When spraying the lowermost part of the blade surface, the spray gun is directed obliquely downward, and when spraying the uppermost part of the blade surface, the spray gun is directed obliquely upward. It is characterized by.

また本発明の遮熱コーティング施工装置の構成は、
被溶射物が載置されると共に、水平面内で回転するターンテーブルと、
加熱・溶融した遮熱材を前記被溶射物に吹き付けて溶射をする溶射ガンが、先端部に取り付けられたロボットと、
前記ターンテーブルの回転と、前記ロボットの先端部の移動動作とを連動制御する制御部と、
を備えた遮熱コーティング施工装置において、
前記制御部は、
前記ターンテーブルを予め決めた1つの回転方向に回転させ、
前記溶射ガンが前記被溶射物の被溶射面に対向しつつ溶射距離が予め決めた一定距離で且つ被溶射面に対する溶射角度が90°となるように維持しつつ、前記ロボットの先端部を、前記回転方向と逆方向に水平方向に移動させ、
前記ターンテーブル上に載置した前記被溶射物の被溶射面のうち前記ロボットの先端部に対向している面の曲率変化が零であるときには、前記ターンテーブルの回転速度を予め決めた規定回転速度とし、前記ターンテーブル上に載置した前記被溶射物の被溶射面のうち前記ロボットの先端部に対向している面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ターンテーブルの回転速度を前記規定回転速度よりも遅い回転速度とし、
前記ロボットの先端部が対向している前記被溶射面の曲率変化が零であるときには、前記ロボットの先端部の移動速度を予め決めた規定移動速度とし、前記ロボットの先端部が対向している前記被溶射面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ロボットの先端部の移動速度を前記規定移動速度よりも速い移動速度とする、連動制御をすることを特徴とする。
The configuration of the thermal barrier coating construction apparatus of the present invention is as follows:
A turntable on which a sprayed object is placed and rotates in a horizontal plane,
A thermal spray gun that sprays the thermal spray material heated and melted on the object to be sprayed, and a robot attached to the tip,
A control unit that interlocks and controls the rotation of the turntable and the movement of the tip of the robot;
In thermal barrier coating construction equipment with
The controller is
Rotate the turntable in a predetermined rotation direction,
While maintaining the spray gun facing the spray surface of the object to be sprayed while the spray distance is a predetermined distance and the spray angle with respect to the spray surface is 90 °, the tip of the robot, Move horizontally in the direction opposite to the direction of rotation,
When the change in curvature of the surface of the sprayed surface of the sprayed object placed on the turntable facing the tip of the robot is zero, the rotation speed of the turntable is determined in advance. As the change in curvature of the surface of the sprayed surface of the sprayed object placed on the turntable facing the tip of the robot increases, the rotation speed of the turntable is determined as described above. The rotation speed is slower than the rotation speed,
When the curvature change of the sprayed surface facing the tip of the robot is zero, the moving speed of the tip of the robot is set to a predetermined specified moving speed, and the tip of the robot is facing. As the change in the curvature of the sprayed surface increases, interlocking control is performed in which the moving speed of the tip of the robot is set to be higher than the specified moving speed.

また本発明の遮熱コーティング施工装置の構成は、
ガスタービンの翼が翼の根元側と先端側が上下に位置する状態で載置されると共に、水平面内で回転するターンテーブルと、
加熱・溶融した遮熱材を前記翼に吹き付けて溶射をする溶射ガンが、先端部に取り付けられたロボットと、
前記ターンテーブルの回転と、前記ロボットの先端部の移動動作とを連動制御する制御部と、
を備えた遮熱コーティング施工装置において、
前記制御部は、
前記ターンテーブルを予め決めた1つの回転方向に回転させ、
前記溶射ガンが前記翼の翼面に対向しつつ溶射距離が予め決めた一定距離で且つ翼面に対する溶射角度が90°となるように維持しつつ、前記ロボットの先端部を、前記回転方向と逆方向に水平方向に移動させ、
前記ターンテーブル上に載置した前記翼の翼面のうち前記ロボットの先端部に対向している面が翼腹面または翼背面であるときには、前記ターンテーブルの回転速度を予め決めた規定回転速度とし、前記ターンテーブル上に載置した前記翼の翼面のうち前記ロボットの先端部に対向している面が翼前縁面であるときには、翼前縁面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ターンテーブルの回転速度を前記規定回転速度よりも遅い回転速度とし、
前記ロボットの先端部が対向している前記翼面が翼腹面または翼背面であるときには、前記ロボットの先端部の移動速度を予め決めた規定移動速度とし、前記ロボットの先端部が対向している前記翼面が翼前縁面である場合には、翼前縁面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ロボットの先端部の移動速度を前記規定移動速度よりも速い移動速度とする、連動制御をすることを特徴とする。
The configuration of the thermal barrier coating construction apparatus of the present invention is as follows:
The gas turbine blade is placed with the root side and tip side of the blade positioned vertically, and a turntable that rotates in a horizontal plane,
A spray gun that sprays heated and melted heat shield on the blades, and a robot attached to the tip;
A control unit that interlocks and controls the rotation of the turntable and the movement of the tip of the robot;
In thermal barrier coating construction equipment with
The controller is
Rotate the turntable in a predetermined rotation direction,
While the spray gun is opposed to the blade surface of the wing and the spray distance is a predetermined distance and the spray angle with respect to the blade surface is 90 °, the tip of the robot is moved in the rotational direction. Move horizontally in the opposite direction,
Of the wing surfaces of the wings placed on the turntable, when the surface facing the tip of the robot is a wing belly surface or wing back surface, the rotation speed of the turntable is set to a predetermined specified rotation speed. When the surface facing the tip of the robot among the wing surfaces of the wings placed on the turntable is a wing leading edge surface, as the curvature change of the wing leading edge surface increases, The rotation speed of the turntable is a rotation speed slower than the specified rotation speed,
When the wing surface facing the tip of the robot is a wing belly surface or a wing back, the moving speed of the tip of the robot is set to a predetermined specified moving speed, and the tip of the robot is facing. When the blade surface is a blade leading edge surface, interlocking control in which the moving speed of the tip of the robot is set to a moving speed faster than the specified moving speed as the curvature change of the blade leading edge surface increases. It is characterized by doing.

また本発明の遮熱コーティング施工装置の構成は、
前記制御部は、
前記翼面のうち最下部を溶射する場合には、前記溶射ガンを斜め下方に向け、前記翼面のうち最上部を溶射する場合には、前記溶射ガンを斜め上方に向ける、制御をすることを特徴とする。
The configuration of the thermal barrier coating construction apparatus of the present invention is as follows:
The controller is
When spraying the lowermost part of the blade surface, the spray gun is directed obliquely downward, and when spraying the uppermost part of the blade surface, the spray gun is directed obliquely upward. It is characterized by.

本発明によれば、ロボットの稼動範囲および速度を、その許容稼動範囲内及び許容速度範囲内に納めつつ、溶射距離を一定にして溶射角度を90°に保った状態で、被溶射物に対して横方向に溶射ができる。この結果、高品質の遮熱コーティングを形成することができる。
また、溶射距離を短くすることもでき、低熱伝導型TBCを用いて高品質で耐久性良い遮熱コーティングを形成することができる。
According to the present invention, while keeping the operating range and speed of the robot within the allowable operating range and the allowable speed range, the spraying distance is kept constant and the spraying angle is kept at 90 °, the sprayed object is Can be sprayed horizontally. As a result, a high quality thermal barrier coating can be formed.
Further, the spraying distance can be shortened, and a high-quality and durable thermal barrier coating can be formed using a low thermal conductivity type TBC.

本発明の実施例に係る、遮熱コーティング施工装置を示す構成図。The block diagram which shows the thermal barrier coating construction apparatus based on the Example of this invention. 実施例の動作状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the operation state of an Example. 本発明の実施例に係る、遮熱コーティング施工装置を示す構成図。The block diagram which shows the thermal barrier coating construction apparatus based on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る、遮熱コーティング施工装置を示す構成図。The block diagram which shows the thermal barrier coating construction apparatus based on the Example of this invention. 従来の割り出し法により形成したTBCの組成を示す組成図。The composition figure which shows the composition of TBC formed by the conventional indexing method. 本発明の実施例により形成したTBCの組成を示す組成図。The composition diagram which shows the composition of TBC formed by the Example of this invention. 実部品に遮熱コーティングを施工するための、ロボットのプログラム開発の流れを示す説明図。Explanatory drawing which shows the flow of the program development of the robot for constructing a thermal barrier coating on an actual part. 溶射角度と膜組成との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between a thermal spray angle and a film | membrane composition. 溶射角度を示す説明図。Explanatory drawing which shows a thermal spray angle. 従来の遮熱コーティング施工装置を示す構成図。The block diagram which shows the conventional thermal barrier coating construction apparatus. 従来の遮熱コーティング施工方法の動作を示す説明図。Explanatory drawing which shows operation | movement of the conventional thermal barrier coating construction method. 従来の遮熱コーティング施工方法の動作を示す説明図。Explanatory drawing which shows operation | movement of the conventional thermal barrier coating construction method. 従来の遮熱コーティング施工方法の動作を示す説明図。Explanatory drawing which shows operation | movement of the conventional thermal barrier coating construction method.

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples.

[実施例1の全体構成]
図1は本発明の実施例1に係る、遮熱コーティング施工装置を示す。この遮熱コーティング施工装置は、多軸ロボット1と溶射ガン2とターンテーブル10と制御部20により構成されている。
多軸ロボット1の先端部には、溶射ガン2が取り付けられている。溶射ガン2は、加熱・溶融した遮熱材を被溶射物に吹き付ける溶射をする。
ターンテーブル10は、水平面内において回転駆動する。
[Overall Configuration of Example 1]
FIG. 1 shows a thermal barrier coating apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The thermal barrier coating construction apparatus includes a multi-axis robot 1, a spray gun 2, a turntable 10, and a control unit 20.
A spray gun 2 is attached to the tip of the multi-axis robot 1. The thermal spray gun 2 performs thermal spraying by spraying a heated and melted heat shielding material on the sprayed object.
The turntable 10 is driven to rotate in a horizontal plane.

被溶射物であるガスタービンの静翼100は、翼の根元側(図1では上側)にシュラウド101が取り付けられ、翼の先端側(図1では下側)にシュラウド102が取り付けられている。更に、遮熱コーティングをする際には、シュラウド101側には治具111が、シュラウド102側には治具112が取り付けられている。
そして、静翼100の根元側と先端側が上下に位置する状態で、静翼100が、ターンテーブル10上に載置される。
静翼100の翼面(被溶射面)は、翼腹面、翼前縁面、翼背面、翼後縁面からなり、概略的には涙形となっている複雑な形状となっている。
A stationary blade 100 of a gas turbine that is a sprayed object has a shroud 101 attached to the root side (upper side in FIG. 1) and a shroud 102 attached to the tip side (lower side in FIG. 1) of the blade. Further, when performing thermal barrier coating, a jig 111 is attached to the shroud 101 side, and a jig 112 is attached to the shroud 102 side.
Then, the stationary blade 100 is placed on the turntable 10 with the root side and the distal end side of the stationary blade 100 positioned vertically.
The blade surface (sprayed surface) of the stationary blade 100 is composed of a blade belly surface, a blade leading edge surface, a blade back surface, and a blade trailing edge surface, and has a complicated shape that is generally a teardrop shape.

ターンテーブル10は、制御部20による制御に応じて回転する。
多軸ロボット1は、制御部20による制御に応じて駆動し、溶射ガン2を走査移動させ、溶射ガン2は、静翼100の翼面のうち対向した面に対して溶射をする。
The turntable 10 rotates according to control by the control unit 20.
The multi-axis robot 1 is driven in accordance with the control by the control unit 20 to scan and move the spray gun 2, and the spray gun 2 sprays the opposed surfaces of the stationary blade 100.

制御部20は、ターンテーブル10の回転と、溶射ガン2を走査移動させる多軸ロボット1の動作とを、連動動作させる連動動作プログラムを有しており、この連動動作プログラムに従い、ターンテーブル10の回転と、溶射ガン2を走査移動させる多軸ロボット1の動作とを連動させる制御を行う。   The control unit 20 has an interlocking operation program that interlocks the rotation of the turntable 10 and the operation of the multi-axis robot 1 that scans and moves the thermal spray gun 2. Control that links the rotation and the operation of the multi-axis robot 1 that scans and moves the spray gun 2 is performed.

次に、制御部20による、ターンテーブル10と多軸ロボット1の制御手法を説明する。
以下の説明では、連動動作のうち「ターンテーブルの制御」と「多軸ロボットの制御」を個別に説明した後に、「ターンテーブルと多軸ロボットとを連動動作させる制御」について説明する。
Next, a control method of the turntable 10 and the multi-axis robot 1 by the control unit 20 will be described.
In the following description, “turn table control” and “multi-axis robot control” among the interlocking operations will be described separately, and then “control for interlocking the turn table and multi-axis robot” will be described.

[ターンテーブルの制御]
ターンテーブル10は、予め決めた一つの回転方向(例えば時計周り方向)に回転し、しかも、ターンテーブル10上に載置した静翼100の翼面のうち多軸ロボット1の先端部に対向している面の曲率変化が小さいほど、ターンテーブル10の回転速度がより速くなり、翼面のうち多軸ロボット1の先端部に対向している面の曲率変化が大きいほど、ターンテーブル10の回転速度がより遅くなる。
[Control of turntable]
The turntable 10 rotates in one predetermined rotation direction (for example, clockwise direction), and faces the tip of the multi-axis robot 1 on the blade surface of the stationary blade 100 placed on the turntable 10. The smaller the change in curvature of the surface being turned, the faster the rotation speed of the turntable 10. The larger the change in curvature of the surface of the blade surface facing the tip of the multi-axis robot 1 is, the greater the rotation of the turntable 10 is. The speed is slower.

更に詳述すると、静翼100の翼面のうち多軸ロボット1の先端部に対向している面の曲率変化が零であるとき(平面であるとき)には、ターンテーブル10の回転速度は予め決めた速い規定回転速度となり、翼面のうち多軸ロボット1の先端部に対向している面の曲率変化が大きくなるにつれて、ターンテーブル10の回転速度は予め決めた規定回転速度よりも遅い回転速度となる。   More specifically, when the change in curvature of the surface of the stationary blade 100 facing the tip of the multi-axis robot 1 is zero (when it is a plane), the rotational speed of the turntable 10 is The rotation speed of the turntable 10 is slower than the predetermined rotation speed as the curvature of the blade surface facing the tip of the multi-axis robot 1 increases. It becomes the rotation speed.

このため、ターンテーブル10上に載置した静翼100の翼面のうち多軸ロボット1の先端部に対向している面が、翼腹面や翼背面である場合(翼面の曲率変化が小さい場合)には、ターンテーブル10の回転速度は、ほぼ規定回転速度(規定回転速度、ないし、規定回転速度に対して、翼面の曲率変化に応じてやや遅くなった回転速度)となる。   For this reason, when the surface of the stationary blade 100 placed on the turntable 10 that faces the tip of the multi-axis robot 1 is the blade abdominal surface or the blade rear surface (the curvature variation of the blade surface is small). In this case, the rotation speed of the turntable 10 is almost the specified rotation speed (the specified rotation speed, or a rotation speed that is slightly slower with respect to the specified rotation speed in accordance with the curvature change of the blade surface).

一方、静翼100の翼面のうち多軸ロボット1の先端部に対向している面が、翼前縁面である場合(翼面の曲率変化が大きい場合)には、ターンテーブル10の回転速度は、翼面の曲率変化に応じて規定回転速度よりも遅くなる。
このように、静翼100の翼面のうち多軸ロボット1の先端部に対向している面が、翼前縁面である場合には、
(1)静翼100の翼面のうち多軸ロボット1の先端部に対向している面が、翼前縁面の翼前縁に近づく方向に移動するにしたがい、ターンテーブル10の回転速度が減少し、
(2)静翼100の翼面のうち多軸ロボット1の先端部に対向している面が、翼前縁面の翼前縁から離れる方向に移動するにしたがい、ターンテーブル10の回転速度が増加してくる。
これは、翼前縁面は翼前縁に近づくほど曲率変化が大きいからである。
On the other hand, when the surface of the stationary blade 100 facing the tip of the multi-axis robot 1 is the blade leading edge surface (when the curvature variation of the blade surface is large), the turntable 10 rotates. The speed becomes slower than the specified rotation speed according to the curvature change of the blade surface.
Thus, when the surface of the stationary blade 100 facing the tip of the multi-axis robot 1 is the blade leading edge surface,
(1) As the surface of the stationary blade 100 facing the tip of the multi-axis robot 1 moves in a direction approaching the blade leading edge of the blade leading edge surface, the rotation speed of the turntable 10 increases. Decreased,
(2) As the surface of the stationary blade 100 facing the tip of the multi-axis robot 1 moves away from the blade leading edge, the rotation speed of the turntable 10 increases. Will increase.
This is because the curvature variation increases as the blade leading edge surface approaches the blade leading edge.

[多軸ロボットの制御]
多軸ロボット1は、ロボット先端部に備えた溶射ガン2が、静翼100の翼面に対向しつつ翼面の横方向(翼の根元側と先端側とを結ぶ縦方向(垂直方向)に対して、直交する方向)に走査移動するように、動作する。この多軸ロボット1の先端部ひいては溶射ガン2の横方向(水平方向)の移動方向は、ターンテーブル10の回転方向(例えば時計周り方向)と逆の方向(反時計周り方向)である。
しかも多軸ロボット1の先端部が対向している静翼100の翼面の曲率変化が小さいほど、多軸ロボット1の先端部の横方向の移動速度がより遅くなり、多軸ロボット1の先端部が対向している静翼100の翼面の曲率変化が大きいほど、多軸ロボット1の先端部の横方向の移動速度がより速くなる。
[Control of multi-axis robot]
In the multi-axis robot 1, the thermal spray gun 2 provided at the tip of the robot faces the blade surface of the stationary blade 100 in the lateral direction of the blade surface (vertical direction (vertical direction) connecting the root side and the tip side of the blade. On the other hand, it operates so as to scan and move in an orthogonal direction. The moving direction in the lateral direction (horizontal direction) of the tip of the multi-axis robot 1 and thus the spray gun 2 is the direction (counterclockwise direction) opposite to the rotational direction (for example, clockwise direction) of the turntable 10.
Moreover, the smaller the change in curvature of the blade surface of the stationary blade 100 that the tip of the multi-axis robot 1 is facing, the slower the lateral movement speed of the tip of the multi-axis robot 1 becomes. The greater the change in curvature of the blade surface of the stationary blade 100 facing the part, the faster the lateral movement speed of the tip of the multi-axis robot 1 becomes.

更に詳述すると、多軸ロボット1の先端部が対向している翼面の曲率変化が零であるとき(平面であるとき)には、多軸ロボット1の先端部の移動速度は予め決めた遅い規定移動速度であり、多軸ロボット1の先端部が対向している翼面の曲率変化が大きくなるにつれて、多軸ロボット1の先端部の移動速度は予め決めた規定移動速度よりも速い回転速度となる。   More specifically, when the curvature change of the wing surface facing the tip of the multi-axis robot 1 is zero (when it is a plane), the moving speed of the tip of the multi-axis robot 1 is determined in advance. The movement speed of the tip of the multi-axis robot 1 is faster than the predetermined movement speed as the curvature change of the blade surface facing the tip of the multi-axis robot 1 increases. It becomes speed.

このため、多軸ロボット1の先端部が、静翼100の翼腹面や翼背面に対向している場合(翼面の曲率変化が小さい場合)には、多軸ロボット1の先端部(溶射ガン2)の移動速度は、ほぼ規定移動速度(規定移動速度、ないし、規定移動速度に対して、翼面の曲率変化に応じてやや速くなった移動速度)となる。   For this reason, when the tip of the multi-axis robot 1 faces the blade surface or back of the stationary blade 100 (when the change in curvature of the blade surface is small), the tip of the multi-axis robot 1 (spray gun) The moving speed of 2) is almost the specified moving speed (the specified moving speed, or a moving speed slightly increased in accordance with the curvature change of the blade surface with respect to the specified moving speed).

一方、多軸ロボット1の先端部が、静翼100の翼前縁面に対向している場合(翼面の曲率変化が大きい場合)には、多軸ロボット1の先端部(溶射ガン2)の移動速度は、翼面の曲率変化に応じて規定移動速度よりも速くなる。
このように、多軸ロボット1の先端部が、静翼100の翼前縁面に対向している場合には、
(1)多軸ロボット1の先端部が対向している静翼100の翼面が、翼前縁面の翼前縁に近づく方向に移動するにしたがい、多軸ロボット1の先端部の移動速度が増加し、
(2)多軸ロボット1の先端部が対向している静翼100の翼面が、翼前縁面の翼前縁から離れる方向に移動するにしたがい多軸ロボット1の先端部の移動速度が減少してくる。
これは、翼前縁面は翼前縁に近づくほど曲率変化が大きいからである。
On the other hand, when the tip of the multi-axis robot 1 faces the blade leading edge surface of the stationary blade 100 (when the curvature change of the blade surface is large), the tip of the multi-axis robot 1 (thermal spray gun 2). The moving speed of becomes higher than the specified moving speed according to the curvature change of the blade surface.
Thus, when the tip of the multi-axis robot 1 faces the blade leading edge surface of the stationary blade 100,
(1) The moving speed of the tip of the multi-axis robot 1 as the blade surface of the stationary blade 100 opposed to the tip of the multi-axis robot 1 moves in a direction approaching the blade leading edge of the blade leading edge. Increased,
(2) The moving speed of the tip of the multi-axis robot 1 increases as the blade surface of the stationary blade 100 facing the tip of the multi-axis robot 1 moves away from the blade leading edge of the blade leading edge. It will decrease.
This is because the curvature variation increases as the blade leading edge surface approaches the blade leading edge.

更に、溶射ガン2から出力される遮熱材の溶射方向が静翼100の翼面に対して直交し、且つ、溶射ガン2と静翼100の翼面との距離が予め決めた一定距離となるように、多軸ロボット1の先端部の位置及び向きが制御される。   Further, the spraying direction of the heat shield material output from the spray gun 2 is orthogonal to the blade surface of the stationary blade 100, and the distance between the spray gun 2 and the blade surface of the stationary blade 100 is a predetermined distance. Thus, the position and orientation of the tip of the multi-axis robot 1 are controlled.

[ターンテーブルと多軸ロボットとを連動動作させる制御]
図2は実施例1において、制御部20により、ターンテーブル10と多軸ロボット1とが連動動作している状態を示す説明図である。
図2において、ポジションP1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8は、それぞれ、ターンテーブル10の回転位置(回転角度)が、−50°,−80°,−90°,−100°,−110°,−120°,−150°,−190°における、静翼100と、溶射ガン2から吹き出された遮熱材の溶射方向(図中、棒状の矢印で示している)とを、平面的に示すものである。
[Control for interlocking movement of turntable and multi-axis robot]
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a state in which the turntable 10 and the multi-axis robot 1 are operating in conjunction with each other in the first embodiment.
In FIG. 2, positions P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, and P8 have rotation positions (rotation angles) of the turntable 10 of −50 °, −80 °, −90 °, and −100, respectively. The spray direction of the heat shield material blown out of the stationary blade 100 and the spray gun 2 at °, -110 °, -120 °, -150 °, and -190 ° (indicated by a bar-shaped arrow in the figure) Is shown in a plan view.

ポジションP1〜P8のように、テーブル10は、水平面内において時計周り方向に回転し、多軸ロボット1の先端部(溶射ガン2)は、反時計周り方向に沿い横方向移動する。つまりテーブル10の回転方向と、多軸ロボット1の先端部(溶射ガン2)の移動方向は、逆方向になっている。   As in positions P1 to P8, the table 10 rotates clockwise in the horizontal plane, and the tip of the multi-axis robot 1 (spray gun 2) moves laterally along the counterclockwise direction. That is, the rotation direction of the table 10 and the moving direction of the tip portion (spraying gun 2) of the multi-axis robot 1 are opposite to each other.

このとき、溶射ガン2から吹き出された遮熱材により静翼100の翼面を溶射する場合には、多軸ロボット1の先端部の位置及び向き、即ち、溶射ガン2の位置及び向きは、溶射ガン2から出力される遮熱材の溶射方向が静翼100の翼面に対して直交し、且つ、溶射ガン2と静翼100の翼面との距離が予め決めた一定距離となるように、制御部20により制御される。   At this time, when spraying the blade surface of the stationary blade 100 with the heat shielding material blown from the spray gun 2, the position and orientation of the tip of the multi-axis robot 1, that is, the position and orientation of the spray gun 2 are as follows. The spraying direction of the heat shield material output from the spray gun 2 is orthogonal to the blade surface of the stationary blade 100, and the distance between the spray gun 2 and the blade surface of the stationary blade 100 is a predetermined constant distance. In addition, it is controlled by the control unit 20.

ポジションP1〜P3のように、静翼100の翼腹面がロボット1の先端部に対向している場合には、ターンテーブル10はほぼ規定回転速度(速い回転速度)で時計周り方向に回転し、多軸ロボット1の先端部はほぼ規定移動速度(遅い移動速度)で反時計周り方向に横移動する。
より詳細に説明すると、ポジションP2では、翼腹面の曲率変化が零であるため、ターンテーブル10の回転速度は規定回転速度となり、多軸ロボット1の先端の移動速度は規定移動速度となり、ポジションP1,P3では、翼腹面の曲率変化がやや大きくなるため、ターンテーブル10の回転速度は規定回転速度よりもやや遅くなり、多軸ロボット1の先端部の移動速度は規定移動速度よりもやや速くなる。このとき、規定回転速度の減少割合と、移動速度の増加割合を同じにしている。
なお翼腹面の曲率変化が、全体的に小さいときには、ポジションP1〜P3を含む翼腹面の全体において、ターンテーブル10の回転速度を規定移動速度とし、多軸ロボット1の先端部の移動速度を規定移動速度にするようにしてもよい。
When the blade surface of the stationary blade 100 faces the tip of the robot 1 as in the positions P1 to P3, the turntable 10 rotates in the clockwise direction at a substantially specified rotational speed (fast rotational speed), The tip of the multi-axis robot 1 moves sideways in the counterclockwise direction at a substantially specified moving speed (slow moving speed).
More specifically, since the curvature change of the wing belly surface is zero at the position P2, the rotation speed of the turntable 10 is the specified rotation speed, the moving speed of the tip of the multi-axis robot 1 is the specified moving speed, and the position P1 , P3, the curvature change of the wing belly surface becomes slightly larger, so the rotational speed of the turntable 10 is slightly slower than the specified rotational speed, and the moving speed of the tip of the multi-axis robot 1 is slightly faster than the specified moving speed. . At this time, the decrease rate of the specified rotational speed and the increase rate of the moving speed are the same.
When the change in curvature of the wing abdominal surface is small as a whole, the rotational speed of the turntable 10 is defined as the specified moving speed in the entire wing abdominal surface including positions P1 to P3, and the moving speed of the tip of the multi-axis robot 1 is specified. The moving speed may be set.

かかる動作により、静翼100の翼腹面の後縁側から前縁側に向けて、横方向に沿い溶射をすることができる。しかも、ターンテーブル10と多軸ロボット1の先端部との相対移動速度は、ポジションP1〜P3に渡り同一となり、これにより、溶射ガン2による横方向に沿う溶射速度(溶射点の移動速度;図2の場合、翼面と溶射カガンの狙う方向の交点Aが溶射点となる。)が一定となる。   With such an operation, thermal spraying can be performed along the lateral direction from the rear edge side to the front edge side of the blade belly surface of the stationary blade 100. In addition, the relative movement speed between the turntable 10 and the tip of the multi-axis robot 1 is the same over the positions P1 to P3, whereby the spraying speed along the lateral direction of the spray gun 2 (the movement speed of the spraying point; In the case of 2, the intersection point A in the target direction of the blade surface and the spray gun is the spray point.)

ポジションP4〜P6のように、静翼100の翼前縁面がロボット1の先端部に対向している場合には、ターンテーブル10は、多軸ロボット1の先端部との対向位置が翼前縁面の翼前縁に向かうにしたがい、回転速度が規定回転速度から減少し、多軸ロボット1の先端部との対向位置が翼前縁面の翼前縁から離れるにしたがい、規定回転速度に向かって増加してくる。
一方、ロボット1の先端部は、この先端部が対向する位置が翼前縁面の翼前縁に向かうにしたがい、移動速度が規定移動速度から増加し、先端部が対向する位置が翼前縁面の翼前縁から離れるにしたがい、移動速度が規定移動速度に向かって減少してくる。
このとき、規定回転速度の減少・増加割合と、移動速度の増加・減少割合を同じにしている。
When the blade leading edge surface of the stationary blade 100 faces the tip of the robot 1 as in positions P4 to P6, the turntable 10 has a position facing the tip of the multi-axis robot 1 at the front of the blade. As the edge surface moves toward the blade leading edge, the rotation speed decreases from the specified rotation speed, and as the position facing the tip of the multi-axis robot 1 moves away from the blade leading edge of the blade front edge surface, the specified rotation speed is reached. It will increase towards.
On the other hand, as for the tip of the robot 1, the moving speed increases from the specified moving speed as the position where the tip faces is directed toward the blade leading edge of the blade leading edge surface, and the position where the tip faces is the blade leading edge. As the distance from the wing leading edge of the surface increases, the moving speed decreases toward the specified moving speed.
At this time, the decrease / increase rate of the specified rotational speed and the increase / decrease rate of the moving speed are the same.

かかる動作により、静翼100の翼前縁面に対して、横方向に沿い溶射をすることができる。しかも、ターンテーブル10と多軸ロボット1の先端部との相対移動速度は、ポジションP4〜P6に渡り同一となり、これにより、溶射ガン2による横方向に沿う溶射速度(溶射点の移動速度;図2の場合、翼面と溶射ガンの狙う方向の交点Aが溶射点となる。)が一定となる。   With this operation, thermal spraying can be performed along the lateral direction with respect to the blade leading edge surface of the stationary blade 100. In addition, the relative movement speed between the turntable 10 and the tip of the multi-axis robot 1 is the same over the positions P4 to P6, so that the spraying speed along the lateral direction by the spray gun 2 (spraying point moving speed; In the case of 2, the intersection point A in the target direction of the blade surface and the spray gun is the spray point.) Is constant.

ポジションP7〜P8のように、静翼100の翼背面がロボット1の先端部に対向している場合には、ターンテーブル10はほぼ規定回転速度(速い回転速度)で時計周り方向に回転し、多軸ロボット1の先端部はほぼ規定移動速度(遅い移動速度)で反時計周り方向に横移動する。
より詳細に説明すると、翼背面は平面ではなく全体的に緩やかな曲率変化があるため、ターンテーブル10の回転速度は規定回転速度よりもやや遅くなり、多軸ロボット1の先端部の移動速度は規定移動速度よりもやや速くなる。このとき、規定回転速度の減少割合と、移動速度の増加割合を同じにしている。
なお翼背面の曲率変化が、全体的に小さいときには、ポジションP7〜P8を含む翼背面の全体において、ターンテーブル10の回転速度を規定移動速度とし、多軸ロボット1の先端部の移動速度を規定移動速度にするようにしてもよい。
When the back surface of the stationary blade 100 faces the tip of the robot 1 as in the positions P7 to P8, the turntable 10 rotates clockwise at a substantially specified rotational speed (fast rotational speed), The tip of the multi-axis robot 1 moves sideways in the counterclockwise direction at a substantially specified moving speed (slow moving speed).
More specifically, since the back surface of the wing is not a flat surface but has a gentle change in curvature as a whole, the rotational speed of the turntable 10 is slightly slower than the specified rotational speed, and the moving speed of the tip of the multi-axis robot 1 is Slightly faster than the specified movement speed. At this time, the decrease rate of the specified rotational speed and the increase rate of the moving speed are the same.
When the change in the curvature of the back surface of the wing is small as a whole, the rotational speed of the turntable 10 is defined as the specified moving speed and the moving speed of the tip of the multi-axis robot 1 is specified over the entire back surface including the positions P7 to P8. The moving speed may be set.

かかる動作により、静翼100の翼背面の前縁側から後縁側に向けて、横方向に沿い溶射をすることができる。しかも、ターンテーブル10と多軸ロボット1の先端部との相対移動速度は、ポジションP7〜P8に渡り同一となり、これにより、溶射ガン2による横方向に沿う溶射速度(溶射点の移動速度;図2の場合、翼面と溶射ガンの狙う方向の交点Aが溶射点となる。)が一定となる。   With this operation, thermal spraying can be performed along the lateral direction from the front edge side to the rear edge side of the rear surface of the stationary blade 100. In addition, the relative moving speed between the turntable 10 and the tip of the multi-axis robot 1 is the same over the positions P7 to P8, so that the spraying speed along the lateral direction by the spray gun 2 (spraying point moving speed; In the case of 2, the intersection point A in the target direction of the blade surface and the spray gun is the spray point.) Is constant.

結局、ターンテーブル10の回転と多軸ロボット1の先端部の横方向移動とを連動させることにより、ポジションP4〜P6のように、曲率変化の大きな翼前縁面を溶射する場合には多軸ロボット1の移動は速い速度で行うが、ポジションP1〜P3やポジションP7〜P8のように、曲率変化の小さな翼腹面や翼背面を溶射する場合には、多軸ロボット1の移動は遅い速度で行うことができ、多軸ロボット1の先端部の走査移動は、このロボット稼動範囲(角度、位置、速度)内で実行することができる。   Eventually, by rotating the turntable 10 and the lateral movement of the tip of the multi-axis robot 1, a multi-axis is used when spraying a blade leading edge surface having a large curvature change, such as positions P 4 to P 6. The movement of the robot 1 is performed at a high speed, but when the thermal spray is performed on the blade surface or the back surface of the blade having a small change in curvature as in positions P1 to P3 and positions P7 to P8, the movement of the multi-axis robot 1 is performed at a low speed. Scanning movement of the tip of the multi-axis robot 1 can be performed within this robot operating range (angle, position, speed).

このように、制御部20により、多軸ロボット1の先端部の横方向に沿う走査移動と、ターンテーブル10の回転を、連動して制御することにより、静翼100の翼腹面の後縁側から前縁側、前縁面、翼背面の前縁側から後縁側に向けて、横方向に所謂「一筆書き」の状態で、溶射距離を一定にして、且つ、溶射角度を90°にした面直施工により、1パスの溶射をすることができる。   In this way, the control unit 20 controls the scanning movement along the lateral direction of the tip of the multi-axis robot 1 and the rotation of the turntable 10 in conjunction with each other, so that from the trailing edge side of the blade surface of the stationary blade 100. Surface construction with a constant spraying distance and a 90 ° spraying angle in the so-called “single stroke” state from the leading edge side, leading edge surface, and leading edge side to the trailing edge side of the blade back Thus, one-pass thermal spraying can be performed.

このようにして1パスの溶射が完了したら、ターンテーブル10と多軸ロボット1の位置を、図2のポジションP1の状態に戻し、前回の1パスの位置に対して上下方向(縦方向に1ピッチ(例えば3〜5mm)ずらした位置に溶射ができるように、多軸ロボット1の先端の上下方向(縦方向)の位置を調整する。
その後は、前述したのと同様に、制御部20により、図2に示すようなターンテーブル10と多軸ロボット1との連動動作を行って、新たな1パスの溶射をする。
When the spraying of one pass is completed in this way, the positions of the turntable 10 and the multi-axis robot 1 are returned to the state of the position P1 in FIG. 2, and the vertical direction (vertical direction is 1) with respect to the position of the previous one pass. The position in the vertical direction (vertical direction) of the tip of the multi-axis robot 1 is adjusted so that spraying can be performed at a position shifted by a pitch (for example, 3 to 5 mm).
Thereafter, in the same manner as described above, the controller 20 performs the interlocking operation between the turntable 10 and the multi-axis robot 1 as shown in FIG.

以降は、同様に上下方向(縦方向)に1ピッチずらした位置で、パスの溶射をしていき、静翼100の翼面の全面を溶射してTBCを形成する。   Thereafter, similarly, the path is sprayed at a position shifted by 1 pitch in the vertical direction (longitudinal direction), and the entire blade surface of the stationary blade 100 is sprayed to form the TBC.

かかる実施例1では、横方向に沿い所謂一筆書きの状態で1ピッチの溶射ができるため、溶射部の重なりがなくなり、溶射して形成した遮熱コーティングの品質が向上する。
また多軸ロボット1の移動範囲は、この多軸ロボット1に許容される稼動範囲内に納まることができる。
更に、多軸ロボット1の先端部(溶射ガン2)を横方向に移動させるため、溶射ガン2がシュラウド101,102や治具111,112と干渉することを防止でき、このため、溶射距離を短くして溶射作業をすることができる。
したがって、溶射材として低熱伝導型TBCを採用しても、端溶射距離で溶射をすることができ、低熱伝導型TBCを用いて高品質で耐久性の良い遮熱コーティングを形成することができる。
In Example 1, since one pitch spraying can be performed in a so-called one-stroke state along the horizontal direction, there is no overlap of sprayed portions, and the quality of the thermal barrier coating formed by spraying is improved.
Further, the movement range of the multi-axis robot 1 can be within an operation range allowed for the multi-axis robot 1.
Furthermore, since the tip (spray gun 2) of the multi-axis robot 1 is moved in the lateral direction, the spray gun 2 can be prevented from interfering with the shrouds 101, 102 and the jigs 111, 112. Thermal spraying can be done by shortening.
Therefore, even if low thermal conductivity type TBC is adopted as the thermal spray material, thermal spraying can be performed at the end thermal spray distance, and a high quality and durable thermal barrier coating can be formed using the low thermal conductivity type TBC.

次に本発明の実施例2について説明する。実施例2では、翼面の縦方向に沿う最下部や最上部の1パスの溶射をする場合において、ロボット1や溶射ガン2が、上下のシュラウド101,102や治具111,112と干渉しないように工夫したものである。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the robot 1 and the spray gun 2 do not interfere with the upper and lower shrouds 101 and 102 and the jigs 111 and 112 when spraying the lowermost part and the uppermost part along the longitudinal direction of the blade surface. It is devised as such.

翼面の縦方向に沿う最下部の1パスの溶射をする場合には、図3に示すように、溶射ガン2の向きを、水平面に対して下方に20°程度傾ける。このように溶射ガン2を下方に向けた状態にして、実施例1と同様にして、制御部20により、図2に示すようなターンテーブル10と多軸ロボット1との連動動作を行って、横方向に沿う1パスの溶射をする。   When spraying the lowermost one pass along the longitudinal direction of the blade surface, as shown in FIG. 3, the direction of the spray gun 2 is inclined downward by about 20 ° with respect to the horizontal plane. In this way, with the spray gun 2 facing downward, the controller 20 performs an interlocking operation between the turntable 10 and the multi-axis robot 1 as shown in FIG. Spray one pass along the horizontal direction.

このようにすることにより、ロボット1や溶射ガン2が、シュラウド102や治具112に干渉することを防止することができる。   By doing so, it is possible to prevent the robot 1 and the spray gun 2 from interfering with the shroud 102 and the jig 112.

また溶射角度が70°の場合には、図8にも示すように、溶射角度が90°(つまり面直)のときと同等の性能が得られる。溶射ガン2を下方に20°傾けても、溶射角度は70°以上となり、良好な溶射性能が得られる。   Further, when the spray angle is 70 °, as shown in FIG. 8, the same performance as that when the spray angle is 90 ° (ie, perpendicular) can be obtained. Even if the spray gun 2 is tilted 20 ° downward, the spray angle becomes 70 ° or more, and good spraying performance can be obtained.

翼面の縦方向に沿う中央部において1パスの溶射をする場合には、図1に示すのと同様に、溶射ガン2の向きを水平面にする。このように溶射ガン2を水平にして、実施例1と同様にして、制御部20により、図2に示すようなターンテーブル10と多軸ロボット1との連動動作を行って、横方向に沿う1パスの溶射をする。   When one-pass spraying is performed in the central portion along the longitudinal direction of the blade surface, the orientation of the spray gun 2 is set to a horizontal plane as shown in FIG. In this way, the spray gun 2 is leveled and the control unit 20 performs the interlocking operation of the turntable 10 and the multi-axis robot 1 as shown in FIG. Spray one pass.

翼面の縦方向に沿う最上部の1パスの溶射をする場合には、図4に示すように、溶射ガン2の向きを、水平面に対して上方に20°程度傾ける。このように溶射ガン2を上方に向けた状態にして、実施例1と同様にして、制御部20により、図2に示すようなターンテーブル10と多軸ロボット1との連動動作を行って、1パスの溶射をする。   When spraying the uppermost one pass along the longitudinal direction of the blade surface, as shown in FIG. 4, the direction of the spray gun 2 is tilted upward by about 20 ° with respect to the horizontal plane. In this manner, with the spray gun 2 facing upward, the control unit 20 performs an interlocking operation between the turntable 10 and the multi-axis robot 1 as shown in FIG. Spray one pass.

このようにすることにより、ロボット1や溶射ガン2が、シュラウド101や治具111に干渉することを防止することができる。   By doing so, it is possible to prevent the robot 1 and the spray gun 2 from interfering with the shroud 101 and the jig 111.

また溶射角度が70°の場合には、図8にも示すように、溶射角度が90°(つまり面直)のときと同等の性能が得られる。溶射ガン2を上方に20°傾けても、溶射角度は70°以上となり、良好な溶射性能が得られる。   Further, when the spray angle is 70 °, as shown in FIG. 8, the same performance as that when the spray angle is 90 ° (ie, perpendicular) can be obtained. Even if the spray gun 2 is tilted 20 ° upward, the spray angle becomes 70 ° or more, and good spraying performance can be obtained.

図5は従来の割り出し法により形成したTBCの組成を示し、図6は実施例1,2により形成したTBCの組成を示している。
従来手法では、翼の曲率急変部では角度の浅い膜が同一箇所に繰り返し重なるため、図5に示すように、異常にポーラスな組織が形成されてしまうのに対して、実施例1,2では、図6に示すように、非常に良好な膜が得られることが分かる。
FIG. 5 shows the composition of TBC formed by the conventional indexing method, and FIG. 6 shows the composition of TBC formed by Examples 1 and 2.
In the conventional method, since the film having a shallow angle repeatedly overlaps the same portion in the sudden curvature change portion of the blade, an abnormally porous structure is formed as shown in FIG. As can be seen from FIG. 6, a very good film can be obtained.

本発明は、ガスタービンの静翼のみならず、ガスタービンの動翼や、その他の被溶射物に対して溶射をしてTBCを形成するものに対して適用することができる。   The present invention can be applied not only to a stationary blade of a gas turbine, but also to a turbine blade of a gas turbine and other components to be sprayed to form a TBC.

1 多軸ロボット
2 溶射ガン
10 ターンテーブル
20 制御部
100 静翼
101,102 シュラウド
111,112 治具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multi-axis robot 2 Thermal spray gun 10 Turntable 20 Control part 100 Stator blade 101,102 Shroud 111,112 Jig

Claims (6)

被溶射物が載置されると共に、水平面内で回転するターンテーブルの回転と、
加熱・溶融した遮熱材を前記被溶射物に吹き付けて溶射をする溶射ガンが、先端部に取り付けられたロボットの先端部の移動動作とを連動制御する遮熱コーティング施工方法において、
前記ターンテーブルを予め決めた1つの回転方向に回転させ、
前記溶射ガンが前記被溶射物の被溶射面に対向しつつ溶射距離が予め決めた一定距離で且つ被溶射面に対する溶射角度が90°となるように維持しつつ、前記ロボットの先端部を、前記回転方向と逆方向に水平方向に移動させ、
前記ターンテーブル上に載置した前記被溶射物の被溶射面のうち前記ロボットの先端部に対向している面の曲率変化が零であるときには、前記ターンテーブルの回転速度を予め決めた規定回転速度とし、前記ターンテーブル上に載置した前記被溶射物の被溶射面のうち前記ロボットの先端部に対向している面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ターンテーブルの回転速度を前記規定回転速度よりも遅い回転速度とし、
前記ロボットの先端部が対向している前記被溶射面の曲率変化が零であるときには、前記ロボットの先端部の移動速度を予め決めた規定移動速度とし、前記ロボットの先端部が対向している前記被溶射面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ロボットの先端部の移動速度を前記規定移動速度よりも速い移動速度とすることを特徴とする遮熱コーティング施工方法。
While the sprayed material is placed, the turntable rotates in a horizontal plane,
In the thermal barrier coating construction method in which the thermal spray gun that sprays the thermal spray material that is heated and melted on the object to be sprayed is controlled in conjunction with the movement of the tip of the robot attached to the tip.
Rotate the turntable in a predetermined rotation direction,
While maintaining the spray gun facing the spray surface of the object to be sprayed while the spray distance is a predetermined distance and the spray angle with respect to the spray surface is 90 °, the tip of the robot, Move horizontally in the direction opposite to the direction of rotation,
When the change in curvature of the surface of the sprayed surface of the sprayed object placed on the turntable facing the tip of the robot is zero, the rotation speed of the turntable is determined in advance. As the change in curvature of the surface of the sprayed surface of the sprayed object placed on the turntable facing the tip of the robot increases, the rotation speed of the turntable is determined as described above. The rotation speed is slower than the rotation speed,
When the curvature change of the sprayed surface facing the tip of the robot is zero, the moving speed of the tip of the robot is set to a predetermined specified moving speed, and the tip of the robot is facing. The thermal barrier coating method according to claim 1, wherein the moving speed of the tip of the robot is set to be higher than the specified moving speed as the change in curvature of the sprayed surface increases.
ガスタービンの翼が翼の根元側と先端側が上下に位置する状態で載置されると共に、水平面内で回転するターンテーブルの回転と、
加熱・溶融した遮熱材を前記翼に吹き付けて溶射をする溶射ガンが、先端部に取り付けられたロボットの先端部の移動動作とを連動制御する遮熱コーティング施工方法において、
前記ターンテーブルを予め決めた1つの回転方向に回転させ、
前記溶射ガンが前記翼の翼面に対向しつつ溶射距離が予め決めた一定距離で且つ翼面に対する溶射角度が90°となるように維持しつつ、前記ロボットの先端部を、前記回転方向と逆方向に水平方向に移動させ、
前記ターンテーブル上に載置した前記翼の翼面のうち前記ロボットの先端部に対向している面が翼腹面または翼背面であるときには、前記ターンテーブルの回転速度を予め決めた規定回転速度とし、前記ターンテーブル上に載置した前記翼の翼面のうち前記ロボットの先端部に対向している面が翼前縁面であるときには、翼前縁面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ターンテーブルの回転速度を前記規定回転速度よりも遅い回転速度とし、
前記ロボットの先端部が対向している前記翼面が翼腹面または翼背面であるときには、前記ロボットの先端部の移動速度を予め決めた規定移動速度とし、前記ロボットの先端部が対向している前記翼面が翼前縁面である場合には、翼前縁面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ロボットの先端部の移動速度を前記規定移動速度よりも速い移動速度とすることを特徴とする遮熱コーティング施工方法。
The gas turbine blade is placed with the root side and tip side of the blade positioned vertically, and the turntable rotates in a horizontal plane,
In the thermal barrier coating construction method in which the thermal spray gun that sprays heated and melted thermal barrier material on the wings and sprays it controls the movement of the tip of the robot attached to the tip.
Rotate the turntable in a predetermined rotation direction,
While the spray gun is opposed to the blade surface of the wing and the spray distance is a predetermined distance and the spray angle with respect to the blade surface is 90 °, the tip of the robot is moved in the rotational direction. Move horizontally in the opposite direction,
Of the wing surfaces of the wings placed on the turntable, when the surface facing the tip of the robot is a wing belly surface or wing back surface, the rotation speed of the turntable is set to a predetermined specified rotation speed. When the surface facing the tip of the robot among the wing surfaces of the wings placed on the turntable is a wing leading edge surface, as the curvature change of the wing leading edge surface increases, The rotation speed of the turntable is a rotation speed slower than the specified rotation speed,
When the wing surface facing the tip of the robot is a wing belly surface or a wing back, the moving speed of the tip of the robot is set to a predetermined specified moving speed, and the tip of the robot is facing. When the blade surface is a blade leading edge surface, the moving speed of the tip of the robot is set to a moving speed faster than the specified moving speed as the curvature change of the blade leading edge surface increases. Thermal barrier coating construction method.
請求項4において、
前記翼面のうち最下部を溶射する場合には、前記溶射ガンを斜め下方に向け、前記翼面のうち最上部を溶射する場合には、前記溶射ガンを斜め上方に向ける、制御をすることを特徴とする遮熱コーティング施工方法。
In claim 4,
When spraying the lowermost part of the blade surface, the spray gun is directed obliquely downward, and when spraying the uppermost part of the blade surface, the spray gun is directed obliquely upward. Thermal barrier coating construction method characterized by
被溶射物が載置されると共に、水平面内で回転するターンテーブルと、
加熱・溶融した遮熱材を前記被溶射物に吹き付けて溶射をする溶射ガンが、先端部に取り付けられたロボットと、
前記ターンテーブルの回転と、前記ロボットの先端部の移動動作とを連動制御する制御部と、
を備えた遮熱コーティング施工装置において、
前記制御部は、
前記ターンテーブルを予め決めた1つの回転方向に回転させ、
前記溶射ガンが前記被溶射物の被溶射面に対向しつつ溶射距離が予め決めた一定距離で且つ被溶射面に対する溶射角度が90°となるように維持しつつ、前記ロボットの先端部を、前記回転方向と逆方向に水平方向に移動させ、
前記ターンテーブル上に載置した前記被溶射物の被溶射面のうち前記ロボットの先端部に対向している面の曲率変化が零であるときには、前記ターンテーブルの回転速度を予め決めた規定回転速度とし、前記ターンテーブル上に載置した前記被溶射物の被溶射面のうち前記ロボットの先端部に対向している面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ターンテーブルの回転速度を前記規定回転速度よりも遅い回転速度とし、
前記ロボットの先端部が対向している前記被溶射面の曲率変化が零であるときには、前記ロボットの先端部の移動速度を予め決めた規定移動速度とし、前記ロボットの先端部が対向している前記被溶射面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ロボットの先端部の移動速度を前記規定移動速度よりも速い移動速度とする、連動制御をすることを特徴とする遮熱コーティング施工装置。
A turntable on which a sprayed object is placed and rotates in a horizontal plane,
A thermal spray gun that sprays the thermal spray material heated and melted on the object to be sprayed, and a robot attached to the tip,
A control unit that interlocks and controls the rotation of the turntable and the movement of the tip of the robot;
In thermal barrier coating construction equipment with
The controller is
Rotate the turntable in a predetermined rotation direction,
While maintaining the spray gun facing the spray surface of the object to be sprayed while the spray distance is a predetermined distance and the spray angle with respect to the spray surface is 90 °, the tip of the robot, Move horizontally in the direction opposite to the direction of rotation,
When the change in curvature of the surface of the sprayed surface of the sprayed object placed on the turntable facing the tip of the robot is zero, the rotation speed of the turntable is determined in advance. As the change in curvature of the surface of the sprayed surface of the sprayed object placed on the turntable facing the tip of the robot increases, the rotation speed of the turntable is determined as described above. The rotation speed is slower than the rotation speed,
When the curvature change of the sprayed surface facing the tip of the robot is zero, the moving speed of the tip of the robot is set to a predetermined specified moving speed, and the tip of the robot is facing. The thermal barrier coating apparatus according to claim 1, wherein interlocking control is performed such that the moving speed of the tip of the robot is faster than the specified moving speed as the change in curvature of the sprayed surface increases.
ガスタービンの翼が翼の根元側と先端側が上下に位置する状態で載置されると共に、水平面内で回転するターンテーブルと、
加熱・溶融した遮熱材を前記翼に吹き付けて溶射をする溶射ガンが、先端部に取り付けられたロボットと、
前記ターンテーブルの回転と、前記ロボットの先端部の移動動作とを連動制御する制御部と、
を備えた遮熱コーティング施工装置において、
前記制御部は、
前記ターンテーブルを予め決めた1つの回転方向に回転させ、
前記溶射ガンが前記翼の翼面に対向しつつ溶射距離が予め決めた一定距離で且つ翼面に対する溶射角度が90°となるように維持しつつ、前記ロボットの先端部を、前記回転方向と逆方向に水平方向に移動させ、
前記ターンテーブル上に載置した前記翼の翼面のうち前記ロボットの先端部に対向している面が翼腹面または翼背面であるときには、前記ターンテーブルの回転速度を予め決めた規定回転速度とし、前記ターンテーブル上に載置した前記翼の翼面のうち前記ロボットの先端部に対向している面が翼前縁面であるときには、翼前縁面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ターンテーブルの回転速度を前記規定回転速度よりも遅い回転速度とし、
前記ロボットの先端部が対向している前記翼面が翼腹面または翼背面であるときには、前記ロボットの先端部の移動速度を予め決めた規定移動速度とし、前記ロボットの先端部が対向している前記翼面が翼前縁面である場合には、翼前縁面の曲率変化が大きくなるにしたがい、前記ロボットの先端部の移動速度を前記規定移動速度よりも速い移動速度とする、連動制御をすることを特徴とする遮熱コーティング施工装置。
The gas turbine blade is placed with the root side and tip side of the blade positioned vertically, and a turntable that rotates in a horizontal plane,
A spray gun that sprays heated and melted heat shield on the blades, and a robot attached to the tip;
A control unit that interlocks and controls the rotation of the turntable and the movement of the tip of the robot;
In thermal barrier coating construction equipment with
The controller is
Rotate the turntable in a predetermined rotation direction,
While the spray gun is opposed to the blade surface of the wing and the spray distance is a predetermined distance and the spray angle with respect to the blade surface is 90 °, the tip of the robot is moved in the rotational direction. Move horizontally in the opposite direction,
Of the wing surfaces of the wings placed on the turntable, when the surface facing the tip of the robot is a wing belly surface or wing back surface, the rotation speed of the turntable is set to a predetermined specified rotation speed. When the surface facing the tip of the robot among the wing surfaces of the wings placed on the turntable is a wing leading edge surface, as the curvature change of the wing leading edge surface increases, The rotation speed of the turntable is a rotation speed slower than the specified rotation speed,
When the wing surface facing the tip of the robot is a wing belly surface or a wing back, the moving speed of the tip of the robot is set to a predetermined specified moving speed, and the tip of the robot is facing. When the blade surface is a blade leading edge surface, interlocking control in which the moving speed of the tip of the robot is set to a moving speed faster than the specified moving speed as the curvature change of the blade leading edge surface increases. Thermal barrier coating equipment characterized by
請求項5において、
前記制御部は、
前記翼面のうち最下部を溶射する場合には、前記溶射ガンを斜め下方に向け、前記翼面のうち最上部を溶射する場合には、前記溶射ガンを斜め上方に向ける、制御をすることを特徴とする遮熱コーティング施工装置。
In claim 5,
The controller is
When spraying the lowermost part of the blade surface, the spray gun is directed obliquely downward, and when spraying the uppermost part of the blade surface, the spray gun is directed obliquely upward. Thermal barrier coating equipment characterized by
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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