转盘式真空涂覆机设计

吕升锋，谢龙戌，刘冀鸿

（东莞益谦机械设备科技有限公司，广东东莞 523770）

0 引言

目前，喷涂技术已经应用于各行各业，最具代表性的就是喷涂机器人的应用。喷涂机器人进行喷涂作业具有速度快、重复定位精度高、柔性高、适用范围广等优点[1]。但是由于喷涂不均匀、喷涂厚度不均匀、厚度不易控制、成本高、控制复杂等缺点[2]，不适合转盘的涂覆。

本文设计一款新型转盘式真空涂覆机，主要应用于平板件表面喷涂技术领域。工件的胚体加工完毕后需要对其表面进行喷涂处理，提高工件表面的物理性能和化学性能。根据不同的应用环境，工件表面的喷涂质量要求也不相同，要求工件表面喷涂后涂层均匀、无砂眼、无气孔[3]。而传统工艺喷涂后的工件表面存在涂层不均匀、有砂眼及气孔的现象，影响生产质量，制约生产效率[4]。

为了克服现有技术中存在的工件表面涂层不均匀、有砂眼、有气孔的缺点，本文设计了一款新型转盘式真空涂覆机，该机提高了喷涂后涂层的均匀性及准确性，减少砂眼、气孔的存在。

1 转盘式真空涂覆机结构

本文所设计的真空涂覆机主要包括机台模组、转盘模组、刮刀、水平及升降组件、密封罩。

机台模组主要由底部KF法兰与外界抽真空设备（真空泵）连通，用以抽真空[5]。

转盘模组置于机台之上，其上方放置待涂覆工件，转盘可实现360°旋转并能够在任何位置实现停止。

水平及升降组件位于机台上。水平方向可移动至待喷涂工件合适处。之后，通过接收到的反馈信号，升降组件驱动刮刀靠近或远离转盘。

密封罩与机台模组之间放置有密封圈，两者通过螺栓联接在一起，保证一定的气密性。

上述所述机台模组、转盘模组、刮刀、水平及升降组件均位于密封罩内。机台底部设有通孔与外界抽真空设备（真空泵）连通，实现工作环境的真空状态。

图1 转盘式真空涂覆机结构

2 转盘式真空涂覆机工作过程

本文设计的真空涂覆机主要包括机台模组、转盘模组、刮刀、水平及升降组件、密封罩。

进行涂覆工作之前，首先需对设备进行抽真空处理；其次，由水平移动模组附件驱动刮刀组件至合适位置，开始进行涂覆工作，由电机驱动转盘模组运动，并由传感器读出响应距离信号并反馈；最后升降组件读出相应数据驱动刮刀升降，在刮刀的作用下，使得工件表面的涂层均匀分布，提高工件表面涂装质量。

上述实验中，所有部件均需置于真空环境中，避免空气内杂质对涂层的影响。

3 控制方案

依据此次转盘式真空涂覆机的设计功能要求，在本次设计中采用PLC作为主控制器，主要利用触摸屏进行通信，并采用传感器等采集信息进行反馈，从而建立一个完整的控制系统。主要工作原理：利用传感器等设备采集距离位置数据信息，并将数据信息反馈给控制器；通过触摸屏输入信号控制PLC，将获取的数据信息传送至执行机构部件，从而完成涂覆工艺流程[6]。其控制方案设计流程如图2所示。

图2 控制方案设计的流程

在控制方案中，主要以PLC作为核心，由传感器等采集数据信息并反馈至控制器；控制器在对反馈的数据信息进行处理分析并传送给执行机构，从而实现控制操作[7]；其次，触摸屏可以实现人机交互功能，用户可通过触摸屏的系统选择，设置相应的参数[8]。

4 性能参数测试

4.1 涂层测厚仪

涂层测厚仪可无损测量磁性金属基体（如钢、铁、合金和硬磁性钢等）上非磁性涂层的厚度及非磁性金属基体上非导电覆层的厚度[9]。

本次实验中采用Surfix系列分体分离式探头涂层测厚仪，外置分离探头，具有磁性涡流2种测量原理[10]。测量误差小、可靠性高、稳定性好，是控制和保证产品质量必不可少的检测仪器，如图3所示。

图3 PHNIX涂层测厚仪测量

4.2 涂覆检测

（1）在本次试验中，涂覆结束之后，将转盘涂层均匀划分为9个区域，划分区域如图4所示。

图4 转盘区域划分

（2）在每个区域，取5个点进行检测。使用菲尼克斯涂层测试仪检测涂层厚度，检测结果及数据分析如图5所示。从图中可以看出其检测厚度数据均在1 mm附近，验证本次设计涂覆涂层的准确性及均匀性。

图5 检测结果数据

（3）通过在真空环境中涂覆涂层与之前在大气环境中涂覆涂层的对比，可以看出在真空环境中涂覆涂层无明显气孔，如图6所示。从图中可以看出大气环境中涂层的气孔明显多于真空环境中涂层的气孔。通过观测，验证本次设计涂覆涂层无明显气孔的特性。

图6 检测结果数据

5 结束语

本文基于现有涂覆设备，设计制造了一款转盘式真空涂覆机。通过运用涂层测厚仪实测以及对比方法研究表明，为提高现有的涂覆设备喷涂后涂层的均匀性、准确性，搭建可靠的控制系统，如PLC控制、光栅反馈系统等。此外，为避免涂层气孔的存在，提高涂层的质量，保证产品的使用性能要求，可在真空环境中进行涂覆。