一种多工作角度的涂敷头机构
阅读说明：本技术 一种多工作角度的涂敷头机构 (Coating head mechanism with multiple working angles ) 是由 王明 丁礼平 韩坤 易传伟 杨开鹏 于 2021-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多工作角度的涂敷头机构,包括：底板,所述底板为机构的基座部分,所述底板上设有对接自动化执行机构的连接孔；注液轴,所述注液轴通过连接孔安装在底板上,所述注液轴的注液口与旋转头安装孔中空贯通并形成中空贯通孔,并设有贯通驱动轴的通孔,本发明配合带定量和回吸功能的自动供液设备使用可以实现液体材料的精确定量涂敷,无滴挂；支持连续性涂敷作业,速度稳定,涂敷厚度一致性高；涂敷位置精准,避免污染非涂敷面；涂敷过程中不会产生气泡,且可通过刷头对液体既有气泡进行碾除；涂敷过程受材料密度和外部环境等因素影响小；搭载自动化执行机构使用可大幅提高生产效率,质量稳定性好。(The invention discloses a coating head mechanism with multiple working angles, which comprises: the bottom plate is a base part of the mechanism, and a connecting hole for butting the automatic executing mechanism is formed in the bottom plate; the liquid injection shaft is arranged on the bottom plate through the connecting hole, the liquid injection port of the liquid injection shaft is communicated with the rotating head mounting hole in a hollow mode to form a hollow through hole, and the hollow through hole is provided with a through hole communicated with the driving shaft; the continuous coating operation is supported, the speed is stable, and the coating thickness consistency is high; the coating position is accurate, and the pollution to a non-coating surface is avoided; no air bubble is generated in the coating process, and the existing air bubble of the liquid can be removed by the brush head; the coating process is slightly influenced by factors such as material density, external environment and the like; the automatic execution mechanism is carried to greatly improve the production efficiency and have good quality stability.)
技术领域
本发明涉及航空航天制造技术领域，具体为一种多工作角度的涂敷头机构。
背景技术
航空航天制造领域存在许多需要在小工件内壁和内端面涂敷胶粘剂、绝热层等液体材料的工序，且工件大多存在内腔深、端口小、中间大的情况，常规的涂敷机构或无法进入腔体内部、或无法作用于内端面、或无法覆盖到全部作业面。
目前应对这种工件的涂敷作业主要为定量灌注方式，人工或者借助设备将液体材料定量倒入工件腔体内，然后转动工件、利用液体的流动性将材料覆盖到工件内壁表面和内端面，同时利用毛刷或者仿形薄片等工具对材料进行摊平作业，直到材料半固化或者固化。该操作过程繁琐，严重依赖操作人员的经验和工艺控制水平，造成生产效率低下，产品一致性差，影响产品质量。随着这种类型产品的市场需求量不断增大，该制造方式效率低产量少，已经不能满足市场的需求。为此，我们提出一种多工作角度的涂敷头机构。
发明内容
本发明目的是提供一种可以在小型工件内腔实时改变工作角度的涂敷机构，以适用于自动化执行系统，实现工件内壁和内端面的自动化涂敷作业。
解决现有定量灌注方式存在的各种问题：
中高黏度液体材料注入时因滴挂现象导致的定量不准确；内壁和内端面转角位置堆积多；灌注过程中混入气泡影响产品质量；涂敷厚度一致性差；液体材料溢出污染非涂敷面；工艺过程受材料密度和外部环境因素影响大；生产效率低、质量稳定性差。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多工作角度的涂敷头机构，包括：
底板，所述底板为机构的基座部分，所述底板上设有对接自动化执行机构的连接孔；
注液轴，所述注液轴通过连接孔安装在底板上，所述注液轴的注液口与旋转头安装孔中空贯通并形成中空贯通孔，并设有贯通驱动轴的通孔；
驱动部，所述驱动部安装在底板上；
涂敷头，所述涂敷头与驱动部连接，
所述涂敷头包括轴向一端盲孔、径向两个贯穿孔的旋转头，针管和刷头分别置于旋转头大头侧贯穿孔两侧。
优选的，所述驱动部包括依次相连接且传动的电机、驱动轴、皮带、从动轴和传感器，所述电机安装于底板、和驱动轴为同轴连接，所述驱动轴和从动轴通过皮带连接。
优选的，所述电机为伺服电机，所述驱动轴与伺服电机旋转轴同轴连接。
优选的，所述旋转头小头侧通过设于小头侧贯穿孔两侧的密封圈贯通注液轴旋转头安装孔，所述旋转头上设有用于密封圈安装的密封圈安装槽，并与从动轴同轴连接，旋转头轴向侧盲孔通过顶丝堵住。
优选的，所述传感器为金属接近传感器，所述驱动轴径向安装有凸头螺丝，通过感应驱动轴上凸头螺丝的位置确定旋转角度的基准。
优选的，所述注液口通过软管与外部供液设备连接。
优选的，所述针管为中空结构，所述刷头与旋转轴连接侧为实心结构、位于实心结构的另一侧为鬃毛。
本发明至少具备以下有益效果：
本发明配合带定量和回吸功能的自动供液设备使用可以实现液体材料的精确定量涂敷，无滴挂；支持连续性涂敷作业，速度稳定，涂敷厚度一致性高；涂敷位置精准，避免污染非涂敷面；涂敷过程中不会产生气泡，且可通过刷头对液体既有气泡进行碾除；涂敷过程受材料密度和外部环境等因素影响小；搭载自动化执行机构使用可大幅提高生产效率，质量稳定性好。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明涂敷头爆炸图；
图3为本发明旋转头立体图；
图4为本发明旋转头平面图；
图5为本发明旋转头B-B面剖视图；
图6为本发明注液轴立体图；
图7为本发明注液轴平面图；
图8为本发明注液轴A-A面剖视图；
图9为本发明驱动部爆炸图；
图10为本发明工件及工件剖视图；
图11为本发明内壁涂胶系统结构图。
图中：1-底板；2-涂敷头；21-刷头；22-旋转头；221-大头侧贯穿孔；222-密封圈安装槽；223-小头侧贯穿孔；224-盲孔；24-密封圈；23-针管；3-注液轴；31-通孔；32-安装孔；33-注液口；34-旋转头安装孔；35-中空贯通孔；4-驱动部；41-电机；43-皮带；44-从动轴；45-凸头螺丝；46-驱动轴；47-传感器；5-外部供液设备；6-工件；7-壳体定位机构；8-轨迹控制单元；9-涂敷机构；10-壳体自转机构；11-持续供胶机构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-11，本发明提供一种技术方案：一种多工作角度的涂敷头2机构，包括：
底板1，所述底板1为机构的基座部分，所述底板1上设有对接自动化执行机构的连接孔；
注液轴3，所述注液轴3通过连接孔安装在底板1上，所述注液轴3的注液口33与旋转头安装孔34中空贯通并形成中空贯通孔35，并设有贯通驱动轴46的通孔31；
驱动部4，所述驱动部4安装在底板1上；
涂敷头2，所述涂敷头2与驱动部4连接，
所述涂敷头2包括轴向一端盲孔224、径向两个贯穿孔的旋转头22，针管23和刷头21分别置于旋转头22大头侧贯穿孔221两侧。
所述驱动部4包括依次相连接且传动的电机41、驱动轴46、皮带43、从动轴44和传感器47，所述电机41安装于底板1、和驱动轴46为同轴连接，所述驱动轴46和从动轴44通过皮带43连接。
所述电机41为伺服电机41，所述驱动轴46与伺服电机41旋转轴同轴连接。
所述旋转头22小头侧通过设于小头侧贯穿孔223两侧的密封圈24贯通注液轴3旋转头安装孔34，所述旋转头22上设有用于密封圈24安装的密封圈安装槽222，并与从动轴44同轴连接，旋转头22轴向侧盲孔224通过顶丝堵住。
所述传感器47为金属接近传感器47，所述驱动轴46径向安装有凸头螺丝45，通过感应驱动轴46上凸头螺丝45的位置确定旋转角度的基准。
所述注液口33通过软管与外部供液设备5连接。
所述针管23为中空结构，所述刷头21与旋转轴连接侧为实心结构、位于实心结构的另一侧为鬃毛。
本申请可实现的效果：该机构工作时，通过驱动部4的旋转传动带动注液轴3末端的涂敷头2旋转，液体材料通过供液口注入后依次进入注液轴3中空孔、旋转头22小头侧贯穿孔223、旋转头22盲孔224、旋转头22大头侧贯穿孔221，最后通过针管23流出。通过伺服电机41的正反转、速度控制、转动角度控制，可以使涂敷头2在工件6空腔内的任意角度涂敷，通过搭载自动化执行机构、如机械手、工件6旋转装置等，使机构和工件6在三维方向相对位移，可以实现对工件6内腔表面的全面积涂敷。针管23供液涂敷完成后，可根据实际需要切换刷头21进行作业，碾除可能会存在的气泡或者对涂敷层进行整形。
作为本方案的另一实施例，以(卫星用)自控发动机壳体内壁涂胶为主要目的，涂胶工序在产品制造过程中起着重要的作用，甚至是决定性的作用，所以涂胶过程中保证涂胶质量就尤为重要。根据发动机内壁涂胶工艺要求设计一台专用型内壁涂胶系统，用于提高产品生产效率，降低人员作业强度。经过前期的调研和资料搜集，以及对发动机壳体外形和胶液流动的特性分析，最终决定采用轨迹点胶法作为研发方案的中心方法。依靠机械手或者操作员将发动机壳体放入旋转单元中，系统根据设定的运行轨迹自动完成壳体内壁涂胶。
4.1系统结构
根据自控发动机壳体外形特性进行结构设计。系统结构由壳体定位机构7、轨迹控制单元8、涂敷机构9、壳体自转机构10和持续供胶机构11组成。如图11所示。
4.2单元功能
1壳体定位机构7
在不影响壳体自转的前提下实现壳体的(轴向)定位。
2轨迹控制单元8
轨迹控制单元8主要由X\Y方向移动的直线模组组成，搭载涂敷机构9进行水平和垂直方向的位移。
3涂敷机构9
涂敷机构9，由1组自制微型毛刷和1组针管23绕中空结构的旋转头22布置，旋转头22通过密封圈24与注液轴3浮动配合(相切部分设有贯通的孔)。注液轴3同样为中空结构、胶液通过注液口33进入中空部分后继续供给到旋转头22中空部分及针管23。旋转头22(针管23及毛刷)的转动通过伺服电机41和皮带43进行传动，通过电气控制系统对伺服电机41进行控制，实现针管23和毛刷的角度控制。
4壳体自转机构10
用于壳体(工件6)的定位和自转。仿形治具安装在中空结构旋转台的中空位置，用于放置壳体(工件6)，中空旋转台在伺服电机41的控制下自转，继而带动壳体(工件6)自转。
5持续供胶机构11
通过压缩空气控制注射活塞挤压胶液供料。
6壳体
入口小中间大的小型空腔零件。
7电气控制系统
电气控制系统进行任务及信息处理，向驱动器发出脉冲和方向信号，完成对轨迹控制单元8的控制，实现预期的动作，同时控制涂胶信号，共同完成精确涂胶。
4.3主要参数
1涂胶厚度：0.5mm
2涂胶周期：25S/发
4.4工作流程
其具体工作流程如下所述。
1将壳体放入仿形治具中；
2壳体定位机构7气缸动作，轴向固定(压住)壳体；
3中空旋转机构启动(壳体开始自转)；
4轨迹控制单元8位移(涂敷机构9进入壳体)；
5持续供液机构运转，开始供给胶料，胶液持续从涂敷机构9针管23吐出；
6轨迹控制单元8按照预设轨迹位移，同步的、涂敷机构9伺服电机41根据控制系统指令实时调整针管23角度；
7涂敷完成后，持续供液机构停止运转，结束涂胶；
8切换到毛刷进行作业(必要的话)，重复涂胶轨迹将胶液刷平并去除表面气泡；
9轨迹控制单元8复位(涂敷机构9退出壳体)；
10涂敷机构9伺服电机41(针管23回到初始角度)；
11中空旋转电机41停止(壳体停止自转)；
12壳体定位机构7气缸复位，松开壳体；
13取出涂敷完成后的壳体；
14返回第1步依次循环
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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