一种实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备及方法

1.本发明涉及金属试件耐磨改性技术领域，具体涉及一种实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备及方法。


背景技术：

2.谐波减速器广泛应用于航空航天、机器人、造船等行业。谐波减速器结构简单紧凑，主要是由柔轮、刚轮以及波发生器三个基本部件组成。工作时，谐波减速器中的下试样承受较大的交变载荷而处于持续性周期变形的状态，致使柔轮内壁与波发生器的柔性轴承外圈间的润滑条件苛刻，产生严重磨损。谐波减速器的主要失效形式为传动精度下降，磨损是其主要失效诱导因素之一。磨损降低了谐波减速器的传动效率和精度，引起噪声和振动甚至造成零部件的破坏，最终导致谐波减速器失效。
3.然而，在现有众多涂层制备技术中，还没有发现哪一种技术是采用柔性聚合物涂附在柔轮的金属圆筒内壁形成聚合物薄壁涂层，从而获得改性的谐波减速器柔轮，以有效改善柔轮的磨损，最终提高使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备及方法，用以解决现有涂层制备技术还没有采用柔性聚合物涂附在柔轮的金属圆筒内壁形成聚合物薄壁涂层从而获得改性的谐波减速器柔轮的问题。
5.本发明提供一种实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备，其中谐波减速器柔轮由金属圆筒部和法兰盘部对接而成，其特征在于，包括：
6.旋转机构，包括旋转台、联轴器、柔轮固定盘和步进电机，所述旋转台内部设置有齿轮箱组和转盘，所述齿轮箱组的输入轴通过联轴器与步进电机的输出轴对接，所述转盘固定于所述齿轮箱组的输出轴上，所述柔轮固定盘固定在旋转台的转盘上，所述柔轮固定盘的外侧面用于固定所述谐波减速器柔轮试件的法兰盘部；
7.聚合物涂层液输送装置，包括储液容器、吸液管、蠕动泵和输液管，所述储液容器通过吸液管与所述蠕动泵的进液口连通，所述蠕动泵的出液口与所述输液管的进液端连通，所述输液管的进液端穿入至所述谐波减速器柔轮试件的金属圆筒部内，且出液口对准所述金属圆筒部的内壁；
8.加热装置，包括加热环，所述加热环套在所述金属圆筒部的外侧，所述加热环配置有温控器。
9.进一步地，还包括基础结构，所述基础结构包括支撑台和立板，所述支撑台为矩形板状，所述立板垂直固定在所述支撑台的后边。
10.进一步地，所述旋转机构还包括底座，所述底座通过螺栓固定在所述立板的上部，所述步进电机设置于所述立板的下部，所述旋转台包括壳体，所述旋转台的壳体固定在所述底座上。
11.进一步地，所述旋转台的壳体内部设置有齿轮箱组，所述齿轮箱组包括第一齿轮箱和第二齿轮箱，第一齿轮箱和第二齿轮箱均包括输入轴和输出轴，且输入轴和输出轴相互垂直，第一齿轮箱的输入轴通过联轴器与步进电机的输出轴对接；第一齿轮箱的输出轴与第二齿轮箱的输入轴对接；所述第二齿轮箱的输出轴与所述转盘固定连接。
12.进一步地，所述柔轮固定盘上设置有三个螺纹销，所述谐波减速器柔轮试件的法兰盘部上设置有若干个螺纹销孔，对齐谐波减速器柔轮试件的法兰盘部的圆心与柔轮固定盘的圆心，将所述谐波减速器柔轮试件的法兰盘部的其中三个螺纹销孔分别套在所述柔轮固定盘的三个螺纹销上，暴露的螺纹销的外端分别先放入垫片，在通过螺母拧紧，实现所述谐波减速器柔轮试件的法兰盘部可拆卸固定连接在所述柔轮固定盘上。
13.进一步地，所述步进电机配置有编码器，所述编码器靠近所述步进电机设置在所述立板的下部，所述步进电机和所述编码器之间通过有线连接。
14.进一步地，所述聚合物涂层液输送装置还包括输液管支架，输液管支架立在所述支撑台的右侧，输液管支架滑动设置有套管，套管设置有挂杆，所述输液管悬挂在所述输液管支架的挂杆上。
15.进一步地，所述加热装置还包括支撑管，所述温控器设置所述支撑台的左侧，所述支撑管靠近所述温控器立在所述支撑台上，所述加热环固定在所述支撑管，所述加热环和所述温控器之间连接有导线，所述导线穿设在所述支撑管内。
16.进一步地，还包括控制器，所述步进电机、所述蠕动泵、所述温控器和所述编码器通过有线与所述控制器相连。
17.本发明还公开了一种实现谐波减速器柔轮内附聚合物涂层的方法，采用上述的实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备，包括：
18.将谐波减速器柔轮试件的法兰盘部的圆心与柔轮固定盘的圆心对齐，将所述谐波减速器柔轮试件的法兰盘部的其中三个螺纹销孔分别套在所述柔轮固定盘的三个螺纹销上，暴露的螺纹销的外端分别先放入垫片，在通过螺母拧紧，实现所述谐波减速器柔轮试件的法兰盘部可拆卸固定连接在所述柔轮固定盘上；
19.启动步进电机，调试旋转台转速与方向；
20.将聚合物液体装入储液容器；
21.输液管悬挂在所述输液管支架的挂杆上，且输液管的出液口距离谐波减速器柔轮试件的金属圆筒部内壁面约10mm处；
22.将加热环的内壁贴紧套在所述金属圆筒部的外侧，同时设置温控器的加热温度和加热时间；
23.启动步进电机带动旋转台转动，待转速稳定后，启动蠕动泵，向谐波减速器柔轮试件的金属圆筒部内壁喷射聚合物液体；
24.直至谐波减速器柔轮试件的金属圆筒部内壁形成薄壁圆筒的聚合物涂层，关闭蠕动泵，通过温控器启动加热环加热；
25.保持步进电机继续工作，以保持旋转台继续运行，使聚合物液体稳定均匀地涂覆在谐波减速器柔轮试件的金属圆筒部内壁面；
26.聚合物液体充分固化完成，通过温控器停止加热环的加热，并且停止步进电机，将谐波减速器柔轮试件从柔轮固定盘上取下，最终获得内壁面附着聚合物涂层的谐波减速器
柔轮。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
28.本发明公开了一种实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备及方法，其中，储液容器储存聚合物液体；蠕动泵调节聚合物液体在谐波减速器柔轮试件的金属圆筒部内壁的滴加速度与加液量；步进电机控制旋转台的转速及顺时针和逆时针转动的方向；加热环为金属圆筒部外侧的加热，温控器控制加热环的温度时间与温度；控制器控制蠕动泵、步进电机和温控器，可以有效解决聚合物等胶状液体因流动性、粘性等无法稳定均匀涂覆在圆柱面内壁的问题，实现聚合物液体在谐波减速器柔轮试件的金属圆筒部内壁均匀地涂覆，且保证涂覆的均匀性及稳定性，最终解决了聚合物等胶状液体因流动性无法在圆柱面内壁稳定均匀涂敷的问题，为聚合物等胶状液体在金属圆筒内壁实现稳定均匀涂覆等工作提供了基础。
附图说明
29.图1为本发明实施例1提供的谐波减速器柔轮试件的结构示意图；
30.图2为本发明实施例2提供的实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备的轴测图；
31.图3为本发明实施例2提供的实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备的正面视图；
32.图4为本发明实施例2提供的实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备的俯视图；
33.图5为本发明实施例2提供的实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备的侧面视图；
34.图6为本发明实施例2提供的谐波减速器柔轮试件与固定盘连接的结构示意图。
35.附图标记说明：1-基础结构，11-支撑台，12-立板；2-旋转机构，21-底座，22-旋转台，23-联轴器，24-柔轮固定盘，240-螺纹销，241-螺纹销孔，242-垫片，243-螺母；25-步进电机，26-编码器；3-聚合物涂层液输送装置，31-储液容器，32-吸液管，33-蠕动泵，34-输液管，35-输液管支架；4-加热装置，41-加热环，42-温控器，43-支撑管；5-控制器；100-谐波减速器柔轮试件，101-金属圆筒部，102-法兰盘部。
具体实施方式
36.以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
37.需要说明的是，本发明中的“上”、“下”、“左”、“右”是相对于附图而言，“前”指的相对于附图垂直纸面向外，“后”指的是相对于附图垂直纸面向内。
38.为了解决现有涂层制备技术还没有采用柔性聚合物涂附在柔轮的金属圆筒内壁形成聚合物薄壁涂层从而获得改性的谐波减速器柔轮的问题，本发明公开了一种实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备及方法，其中，储液容器31储存聚合物液体；蠕动泵33调节聚合物液体在谐波减速器柔轮试件100的金属圆筒部101内壁的滴加速度与加液量；步进电机25控制旋转台22的转速及顺时针和逆时针转动的方向；加热环41为金属圆筒部101外侧的加热，温控器42控制加热环41的温度时间与温度；控制器5控制蠕动泵33、步进电机
25和温控器42，实现聚合物液体在谐波减速器柔轮试件的金属圆筒部内壁均匀地涂覆，且保证涂覆的均匀性及稳定性，采用柔性聚合物涂层改善柔轮耐磨性，可用于解决在谐波减速器运行过程中，因柔轮的周期性变形而导致的涂层薄膜发生脆性断裂、硬质涂层的剥离形成硬质颗粒以及在接触区域易引发更严重的磨损等问题。
39.实施例1：一种谐波减速器柔轮试件
40.实施例1提供一种谐波减速器柔轮试件，下面结合附图对其结构进行详细描述。
41.参考图1，所述谐波减速器柔轮试件100为现有技术，是本发明要改进的对象，包括金属圆筒部101和法兰盘部102，金属圆筒部101的两端开口，金属圆筒部101和法兰盘部102对接形式所述谐波减速器柔轮100。
42.研究表明，采用柔性聚合物涂附在谐波减速器柔轮试件100的金属圆筒部101的内壁形成聚合物薄壁涂层，从而获得改性的谐波减速器柔轮，以有效改善柔轮的磨损，最终提高使用寿命。
43.实施例2：一种实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备
44.实施例1提供一种实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备，下面结合附图对其结构进行详细描述。
45.参考图2至图5，该实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备包括基础结构1、旋转机构2、聚合物涂层液输送装置3、加热装置4和控制器5，
46.基础结构1包括支撑台11和立板12，所述支撑台11为矩形板状，所述立板12垂直固定在所述支撑台11的后边；
47.旋转机构2包括底座21、旋转台22、联轴器23、柔轮固定盘24、步进电机25和编码器26，
48.所述底座21通过螺栓固定在所述立板12的上部，所述步进电机25设置于所述立板12的下部，所述旋转台22包括壳体，所述旋转台22的壳体固定在所述底座21上；
49.所述旋转台22的壳体内部设置有齿轮箱组和转盘，所述齿轮箱组的输入轴通过联轴器23与步进电机25的输出轴对接，所述转盘固定于所述齿轮箱组的输出轴上，所述柔轮固定盘24固定在旋转台22的转盘上。
50.具体地，所述齿轮箱组包括第一齿轮箱和第二齿轮箱，第一齿轮箱和第二齿轮箱均包括输入轴和输出轴，且输入轴和输出轴相互垂直，第一齿轮箱的输入轴通过联轴器23与步进电机25的输出轴对接，实现与步进电机25的输出轴共平面的垂直转向；第一齿轮箱的输出轴与第二齿轮箱的输入轴对接，实现与步进电机25的输出轴相垂直的另外一个平面内的垂直转向；所述第二齿轮箱的输出轴与所述转盘固定连接。
51.其中，第一齿轮箱和第二齿轮箱均为转角齿轮箱，能够实现转动方向的垂直转向，是现有技术，具体结构形式可参考申请号为201120339563.5的实用新型专利《一种垂直传动齿轮箱》。
52.更具体地，所述步进电机25配置有编码器26，所述编码器26靠近所述步进电机25设置在所述立板12的下部，所述步进电机25和所述编码器26之间通过有线连接。
53.参考图6，所述柔轮固定盘24的外侧面用于固定所述谐波减速器柔轮试件100的法兰盘部102。具体地，柔轮固定盘24通过螺栓固定在旋转台22的转盘上；所述谐波减速器柔轮试件100的法兰盘部102可拆卸固定连接在所述柔轮固定盘24上。
54.具体地，所述柔轮固定盘24上设置有三个螺纹销240，所述谐波减速器柔轮试件100的法兰盘部102上设置有若干个螺纹销孔241，
55.对齐谐波减速器柔轮试件100的法兰盘部102的圆心与柔轮固定盘24的圆心，将所述谐波减速器柔轮试件100的法兰盘部102的其中三个螺纹销孔241分别套在所述柔轮固定盘24的三个螺纹销240上，暴露的螺纹销240的外端分别先放入垫片242，在通过螺母243拧紧，实现所述谐波减速器柔轮试件100的法兰盘部102可拆卸固定连接在所述柔轮固定盘24上。
56.继续参考图2至图5，聚合物涂层液输送装置3包括储液容器31、吸液管32、蠕动泵33和输液管34，
57.所述蠕动泵33设置于支撑台11的旁边，所述储液容器31设置于所述蠕动泵33的旁边；
58.所述储液容器31通过吸液管32与所述蠕动泵33的进液口连通，所述蠕动泵33的出液口与所述输液管34的进液端连通，所述输液管34的进液端穿入至所述谐波减速器柔轮试件100的金属圆筒部101内，且出液口对准所述金属圆筒部101的内壁。
59.为了实现输液管34的进液端穿入至所述谐波减速器柔轮试件100的金属圆筒部101内，且出液口对准所述金属圆筒部101的内壁，聚合物涂层液输送装置3还包括输液管支架35，输液管支架35立在所述支撑台11的右侧，输液管支架35滑动设置有套管，套管设置有挂杆，所述输液管34悬挂在所述输液管支架35的挂杆上。具体地，输液管34的出液口距离谐波减速器柔轮试件100的金属圆筒部101内壁面约10mm处
60.具体地，蠕动泵33放置在支撑台11右侧约10厘米，将输液管34通过输液管支架35固定在合适位置。
61.继续参考图2至图5，加热装置4包括加热环41、温控器42和支撑管43，所述加热环41套在所述金属圆筒部101的外侧；
62.所述温控器42设置所述支撑台11的左侧，所述支撑管43靠近所述温控器42立在所述支撑台11上，所述加热环41固定在所述支撑管43，所述加热环41和所述温控器42之间连接有导线，所述导线穿设在所述支撑管43内。
63.优选地，所述加热环41的内壁圈设置有硅橡胶加热带。
64.所述步进电机25、所述蠕动泵33、所述温控器42和所述编码器26通过有线与所述控制器5相连。
65.其中，储液容器31用于储存聚合物液体；
66.蠕动泵33用于调节聚合物液体在谐波减速器柔轮试件100的金属圆筒部101内壁的滴加速度与加液量；
67.步进电机25用于控制旋转台22的转速及顺时针和逆时针转动的方向；
68.加热环41用于为金属圆筒部101外侧的加热
69.温控器42用于控制加热环41的温度时间与温度；
70.控制器5用于控制蠕动泵33、步进电机25和温控器42，最终实现聚合物液体在谐波减速器柔轮试件100的金属圆筒部101内壁均匀地涂覆。
71.实施例3：一种实现谐波减速器柔轮内附聚合物涂层的方法
72.实施例3提供一种实现谐波减速器柔轮内附聚合物涂层的方法，采用实施例2提供
的实现谐波减速器柔轮内壁附聚合物涂层的设备，该方法包括以下步骤：
73.步骤一：将谐波减速器柔轮试件100的法兰盘部102的圆心与柔轮固定盘24的圆心对齐，将所述谐波减速器柔轮试件100的法兰盘部102的其中三个螺纹销孔241分别套在所述柔轮固定盘24的三个螺纹销240上，暴露的螺纹销240的外端分别先放入垫片242，在通过螺母243拧紧，实现所述谐波减速器柔轮试件100的法兰盘部102可拆卸固定连接在所述柔轮固定盘24上；
74.步骤二：启动步进电机25，调试旋转台22转速与方向；
75.步骤三：将聚合物液体装入储液容器31；
76.步骤四：输液管34悬挂在所述输液管支架35的挂杆上，且输液管34的出液口距离谐波减速器柔轮试件100的金属圆筒部101内壁面约10mm处；
77.步骤五：将加热环41的内壁贴紧套在所述金属圆筒部101的外侧，同时设置温控器42的加热温度和加热时间；
78.步骤六：启动步进电机25带动旋转台22转动，待转速稳定后，启动蠕动泵33，向谐波减速器柔轮试件100的金属圆筒部101内壁喷射聚合物液体；
79.步骤七：直至谐波减速器柔轮试件100的金属圆筒部101内壁形成薄壁圆筒的聚合物涂层，关闭蠕动泵33，通过温控器42启动加热环41加热；
80.步骤八：保持步进电机25继续工作，以保持旋转台22继续运行，使聚合物液体稳定均匀地涂覆在谐波减速器柔轮试件100的金属圆筒部101内壁面；
81.步骤九：聚合物液体充分固化完成，通过温控器42停止加热环41的加热，并且停止步进电机25，将谐波减速器柔轮试件100从柔轮固定盘24上取下，最终获得内壁面附着聚合物涂层的谐波减速器柔轮。
82.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。