(57)【要約】      （修正有）【課題】構成要素をコーティングするためのスプレーガンの動作経路の生成の改良された方法を提供する。【解決手段】コーティング経路生成の方法は、表面形状の不確かなデータを分析する能力、ＣＡＤデータに基づくドラフトロボット経路の作成、実際的なロボット動作を伴うオフラインのコーティング厚さシミュレーション、シミュレートされた厚さ分布の分析、およびそれに続く構成要素全体が所望の厚さ許容差を達するための初期経路の反復調整に基づく。【選択図】図１
2012149342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成要素（１０）をコーティングするためのスプレーガン（２４）の動作経路（１１）を生成する方法であって、
ａ）前記構成要素（１０）の面セグメントについての経路テンプレートを画定する（２）ステップと、
ｂ）前記面セグメントの表面を分析する（３）ステップと、
ｃ）第１の動作経路を生成する（４）ステップと、
ｄ）噴霧形状モデルをシミュレートする（５）ステップと、
ｅ）シミュレートされた前記噴霧形状モデル（５）および生成された前記第１の動作経路（４）に基づき、動作経路についてのコーティング厚さをシミュレートする（６）ステップと、
ｆ）前記シミュレートされたコーティング厚さと所定の許容差とを比較する（７）ステップと、
ｇ）前記シミュレートされたコーティング厚さ（７）が前記所定の許容差に達しない場合に、適合する動作経路を生成する（８）ステップと、
ｈ）シミュレートされた前記噴霧形状モデルおよび前記生成された適合する動作経路に基づき、前記動作経路についての前記コーティング厚さをシミュレートする（６）ステップと、
ｉ）前記シミュレートされたコーティング厚さが前記所定の許容差に達するまでステップｆ）〜ステップｈ）を繰り返すステップ（９）と、
を備える方法。
【請求項２】
前記構成要素の前記面セグメントについての前記経路テンプレート（２）は、前記構成要素のデータベースに基づいて画定され、および／または前記構成要素のデータベースに基づいて前記面セグメントの前記表面が分析され（３）、および／または前記構成要素のデータベースに基づいて前記第１の動作経路が生成される（４）、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
特定の構成要素についての前記第１の動作経路の生成（４）を簡素化するために、特徴的な外形によって一般的な構成要素が画定される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
任意の一般的な構成要素に対して標準経路テンプレートが形成され、該標準経路テンプレートは、コーティングされる特徴的な表面に対応する１組の標準噴霧経路セグメントを表す、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記経路テンプレートに対応する場所におけるスプレーガン（２４）の位置および／または向きが、前記構成要素の表面の位置および／または向きに関連付けられる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記経路テンプレートに対応する場所におけるスプレーガン（２４）の前記位置および／または前記向きが、前記特定の幾何学的なおよび／または運動学的な噴霧パラメータに基づいて前記構成要素の表面の前記位置および／または向きに関連付けられる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記経路テンプレートに対応する場所におけるスプレーガン（２４）の前記位置および／または前記向きが、特定の経路オフセットおよび／または特定の噴霧距離および／または特定の噴霧角度範囲および／または特定のオーバースプレー距離および／または特定のスプレーガン速度および／または特定のガン位置決め精度に基づいて、前記構成要素の表面の前記位置および／または前記向きに関連付けられる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記経路テンプレートに対応する前記場所についての到達可能性確認および／または衝突確認が実行され、かつ前記経路テンプレートに対応する前記場所についての前記到達可能性確認および／または前記衝突確認の結果に対する前記経路テンプレートに基づいて、前記第１の動作経路が生成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ロボットが前記経路テンプレートの前記場所に到達するための関節の限界に基づいて、実際的なロボット動作シミュレーションの機能性が確認される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記機能性確認および／または前記衝突確認の結果に応じて幾何学的な噴霧パラメータが適合される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ガウス分布をモデル化した１つの形状に基づいて、前記噴霧形状の前記モデルがシミュレートされる（５）、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
シミュレートされた前記噴霧形状の前記モデル（５）が初期パターンの厚さ分布を示す厚さの方程式を表している、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記スプレーガン（２４）の動作により多数の初期パターンが適用された前記厚さの累積値に基づいて、作用を受ける表面全体の厚さがシミュレートされる（６）、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記シミュレートされたコーティング厚さが前記所定の許容差に達しない前記領域における前記厚さ分布に影響を及ぼす動作経路セグメントが、特定され、分析され、かつ自動的に調整される請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
構成要素（１０）をコーティングするためのスプレーガン（２４）の動作経路（１１）を生成する装置であって、
ａ）前記構成要素の面セグメントについての経路テンプレートを画定する手段（２）と、
ｂ）前記面セグメントの前記表面を分析する手段（３）と、
ｃ）第１の動作経路を生成する手段（４）と、
ｄ）噴霧形状モデルをシミュレートする手段（５）と、
ｅ）シミュレートされた前記噴霧形状モデル（５）および前記生成された第１の動作経路（４）に基づいて、前記動作経路についての前記コーティング厚さをシミュレートする手段（６）と、
ｆ）前記シミュレートされたコーティング厚さと所定の許容差とを比較する手段（７）と、
ｇ）適合する動作経路を生成する手段（８）と、
ｈ）シミュレートされた前記噴霧形状モデル（５）および前記生成された適合する動作経路（８）に基づいて、前記動作経路についての前記コーティング厚さをシミュレートする手段（６）と、
ｉ）前記シミュレートされたコーティング厚さが前記所定の許容差に達するまでステップｆ）〜ステップｈ）を繰り返す手段（９）と、
を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構成要素をコーティングするためにスプレーガンの動きの経路を生成するための方法および装置に関する。本発明は、特に、タービンブレードおよび羽根、特にガスタービンブレードおよび羽根などの複雑な形状を有する構成要素の自動コーティング経路生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
厚さ分布は、コーティングの最も重要なパラメータの１つである。コーティングの厚みは、噴霧された粉の量のみではなく、コーティングの機能特性をも画定し、結果として製造環境にてコーティングされた構成要素の特性を画定する。したがって、例えばタービン構成要素に適用された保護コーティングの厚さ分布は、タービンの全構成要素の寿命を画定する。特に最新の高温保護金属および遮熱セラミックコーティングについての製造者の仕様は、得られたコーティング厚さについての非常に厳しい厚さの許容差を要求している。
【０００３】
コーティングされるほとんどの構成要素の表面形状が複雑であるために、全構成要素の最終コーティングで所望の厚さの許容差を達成するロボットの経路のプログラミングは、重要であり、かつタービン構成要素のほとんどの場合において、高度な作業である。ほとんどの場合、ロボットプログラミングにおいて手動の「ティーチイン（teach-in）」手順の使用は、高度な作業者の努力が必要であり、得られた厚さは、どのような場合でも必要な精度を満たすわけではない。プログラミング手順を簡素化するために、かつ必要なプログラミングの精度を得るために、オフラインロボットプログラミング（ＯＬＰ）を可能にする様々なソフトウェアツールが開発された。
【０００４】
「ティーチイン」方法の代わりにロボット経路を作成するオフラインロボットシミュレートの利用は、空気プラズマ溶射（ＡＰＳ）、高速酸素燃料溶射（ＨＶＯＦ）、低圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ）、溶射コーティング蒸着、レーザークラッディング、ワイヤーアーク溶射、コールドスプレイング、センサ蒸着または一般的な塗装などの材料蓄積工程において、近年最先端の技術になっている。
【０００５】
オフラインロボットプログラミング方法は、ロボットの動作の実際的なシミュレーションのために様々なソフトウェアツールを使用する。ロボット経路の設計は、構成要素の表面形状のＣＡＤデータに基づき、かつ対話方式にてソフトウェア操作員によって実行される。構成要素全体において所望のコーティング分布に達するために、得られたコーティングの最終的な検証および開発は、後続のコーティングブース試験の反復工程、コーティング厚さ分析および噴霧経路の調整を必要とする。
【０００６】
シミュレーションツール開発の次のステップは、オフラインのコーティング厚さのシミュレーションである。オフラインの厚さシミュレーションには、噴霧点または噴霧形状の形の初期噴霧パターンモデリングが必要である。この理由により、物理的なモデリングまたはパターンデーターベース概念が使用される。コーティング厚さの実際的なモデリングは、コーティング工程中の関連する工程パラメータの変化に依存して、パターンの変化を反映させる必要がある。厚さシミュレーションは、ロボットシミュレーションソフトウェアにおいて実行することができる。
【０００７】
特許文献１は、物体の形状の離散化モデルを取り込む、ロボットスプレーガン組立体のためのスプレーコーティングシミュレーションに関する。次に、シミュレータは、数値的に特徴づけられる噴霧パターンファイルと、スプレーガンの動作経路を画定するための複数の動作位置、滞留時間および向きを有するロボットの動作ファイルとを取り込む。動作ファイル内の個々の動作位置が読み込まれ、かつ各動作位置において物体形状の一部分が見えるようになっているか判定される。次に、各動作位置に対して、指定された噴霧パターンデータ、滞留時間およびロボット動作経路の向きに基づいて物体形状の各可視部分のコーティング厚さが計算される。最後に、物体形状全体のコーティング厚さが計算される。
【０００８】
非特許文献１は、スプレーガンの経路を画定し、かつブレード表面の得られたコーティング厚さを分析するためのオフラインシミュレーションツールを開示する。コーティングされる表面は、個別に扱われることができるサブドメインに分割される。このようなサブドメインは、順番に処理され、前の全てのサブドメインの噴霧結果が次のサブドメインの開始条件となる。さらに、各サブドメインの噴霧経路は、パラメータ化される。コーティングストラテジーおよびパラメータ化の両方は、完成せず、かつ再度オフラインにて再検討が必要である。
【０００９】
非特許文献２において、スプレーガン速度およびその慣性の実際的なシミュレーションが可能な、ロボット軌跡をプログラムする方法が記載されている。シミュレーションソフトウェアを使用して、軌跡ファイルが作られる。さらに、噴霧蒸着モデルと軌跡とを結合することにより開発された専門システムが記載されている。専門システムの作業は、コーティングの設計において加工パラメータを選択することにより使用者を補助し、かつガンの軌跡を積算することによりコーティングの形をシミュレートすることである。
【００１０】
非特許文献３は、スプレーガン形状の時間依存型の連続的なシーケンスを有する経路指向スプレーコーティング工程の設計に関し、シーケンスが実行されると所望の厚さのコーティングが達成される。より一般的なガン形状カバー問題に対する「ジオメトリーラスト（geometry-last）」と呼ばれる設計作業を解決する新規な手法が説明されている。ガン形状カバー問題は、目標のコーティングおよび同時にこれらの形状を活性化することにより引き起こされるコーティングとの間の誤差を最小にするスプレーガン形状の明確なセットを見つけることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６，２５６，５９７号明細書
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Dr. Martin Balliel著、「Numerical Calculation of the Process Parameters, which Optimise the Gas Turbine Blade Coating Process by Thermal Spraying, for given Spray Path」, COST 526 - Project CH2 Final Report (ALSTROM)
【非特許文献２】Florin Ilullu Tifa等著、「Model-based expert system for design and simulation of APS coatings」, Journal of Thermal Spray Technology, 128, Vol. 16 (1) 2007, 128〜139ページ
【非特許文献３】H-P. Wang著、「Parameter optimization for spray coating method and simulation, GE. 1998, Engineering Software 40 (2009) 1078〜1086ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の第１の目的は、構成要素をコーティングするためのスプレーガンの動作経路の生成の改良された方法を提供することである。本発明の第２の目的は、構成要素をコーティングするためのスプレーガンの動作経路を生成するために好都合な装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。第２の目的は、請求項１５に記載の装置によって達成される。従属請求項は本発明のさらなる発展形を定める。
【００１５】
構成要素をコーティングするためのスプレーガンの動作経路を生成する発明の方法は、
ａ）構成要素の面セグメントについての経路テンプレートを画定するステップと、
ｂ）面セグメントの表面を分析するステップと、
ｃ）第１の動作経路を生成するステップと、
ｄ）噴霧形状モデルをシミュレートするステップと、
ｅ）シミュレートされた噴霧形状モデルおよび生成された第１の動作経路に基づき、動作経路についてのコーティング厚さをシミュレートするステップと、
ｆ）シミュレートされたコーティング厚さと所定の許容差とを比較するステップと、
ｇ）シミュレートされたコーティング厚さが所定の許容差に達しない場合に、適合する動作経路を生成するステップと、
ｈ）シミュレートされた噴霧形状モデルおよび生成された適合する動作経路に基づき、動作経路についてのコーティング厚さをシミュレートするステップと、
ｉ）シミュレートされたコーティング厚さが所定の許容差に達するまでステップｆ）〜ｈ）を繰り返すステップと、
を備える。
【００１６】
通常、動作経路は、ロボット動作経路とすることができる。スプレーガンは、ロボットスプレーガンとすることができる。好都合に、シミュレーションおよび動作経路の生成は、オフラインで実行されることができる。例えば、第１の動作経路は、オフラインで生成されることができ、および／または動作経路のコーティング厚さはオフラインでシミュレートすることができる。
【００１７】
構成要素の面セグメントについての経路テンプレートは、構成要素のデータベースに基づいて画定されることができる。面セグメントの表面は、構成要素のデータベースに基づいて分析されることができる。第１の動作経路は、構成要素のデータベースに基づいて生成されることができる。好都合に、構成要素のデータベースは、好ましくは標準フォーマットのＣＡＤ（コンピュータ支援設計）データを備えている。
【００１８】
本発明の自動コーティング経路生成の方法は、表面形状の不確かなデータを分析する能力、ＣＡＤデータに基づくドラフトロボット経路の作成、実際的なロボット動作を伴うオフラインのコーティング厚さシミュレーション、シミュレートされた厚さ分布の分析、およびそれに続く構成要素全体が所望の厚さ許容差を達するための初期経路の反復調整に基づく。
【００１９】
特定の構成要素についての第１の動作経路の生成を簡素化するために、一般的な構成要素は、特徴的な外形および／または属性によって画定されることができる。例えば、特定の構成要素についての第１のロボット経路の生成を簡素化するために、構成要素は、特徴的な外形または属性によってグループに分割されることができる。
【００２０】
ガスタービンの場合、標準のガスタービンブレードおよび／または標準のガスタービン羽根は、一般的な構成要素として画定されることができる。好ましくは、任意の一般的な構成要素に対して標準の経路テンプレートが画定され、それは例えば個別の噴霧経路ブロックを有する、コーティングされる特徴的な表面に対応する１組の標準噴霧経路セグメントを表す。
【００２１】
根部プラットフォームを有する根部と、抗力側、揚力側および前縁を有する翼部を備える標準のブレードとについて、標準経路セグメントは、抗力側および／または揚力側および／または前縁および／または根部プラットフォームとすることができる。
【００２２】
経路テンプレートは、構成要素のデータベースに基づいて特定の構成要素の寸法に調整されることができる。例えば、スケーリングアルゴリズムを有する類似の構成要素に対して、同じ仮想のスプレーブースにて動作経路を自動的に生成することができる。
【００２３】
さらに、経路テンプレートに対応する場所におけるスプレーガンの位置および／または向きは、例えば特に幾何学的および／または運動学的な噴霧パラメータに基づいて、構成要素の表面の位置および／または向きと関連付けることができる。好ましくは、特定の経路オフセットおよび／または特定の噴霧距離および／または特定の噴霧角度範囲および／または特定のオーバースプレー距離および／または特定のスプレーガン速度および／または特定のガン位置決め精度に基づいて、経路テンプレートに対応する場所におけるスプレーガンの位置および／または向きは、構成要素の表面の位置および／または向きと関連付けることができる。
【００２４】
経路テンプレートに対応する場所についての到達可能性確認および／または衝突確認が好都合に実行される。好ましくは、経路テンプレートに対応する場所についての到達可能性確認および／または衝突確認の結果に対するテンプレートに基づいて、第１の動作経路は生成される。実際的なロボットシミュレートについてのソフトウェアの機能を使用して、ロボットがテンプレート噴霧経路の位置に到達するための関節の限界を確認することができる。噴霧セルにおいて、ロボットに取り付けられたスプレーガンなどのスプレー工具と噴霧される構成要素、または他の補助道具との衝突を防ぐために、同時に衝突確認を実行することができる。ある位置において到達可能性の問題または衝突の検出がある場合、噴霧経路を改善するために噴霧角度または噴霧距離などの幾何学的な噴霧パラメータを変えることができる。最終の到達可能性および衝突確認の後、第１の動作経路、特に第１ロボットの動作経路は、ドライシミュレーション実行の準備ができる。
【００２５】
好都合に、ロボットが経路テンプレートの場所に到達するための関節の限界に基づいて、例えば適切なソフトウェアを使用することにより、実際的なロボット動作シミュレーションのための機能性を確認することができる。噴霧角度または噴霧距離のような幾何学的な噴霧パラメータは、例えば機能性確認および／または衝突確認の結果に依存して適合されることができる。
【００２６】
実際の利用のために、この適応アルゴリズムは特定の構成要素のための完全に設計されたロボット経路をテンプレートとして設定することができる。類似の形状を有するが異なる寸法の構成要素の経路の生成は、構成要素の寸法の空間歪みを考慮して１つの構成要素から別の構成要素へ関連する経路パラメータを拡大縮小することにより行うことができる。
【００２７】
テンプレートから噴霧経路を生成した後で、対応するコーティング厚さ分布をオフラインでシミュレートすることができる。厚さシミュレーションは、スプレーガンの直線運動の結果である噴霧形状の物理モデルに基づくことができる。
【００２８】
通常、噴霧形状の厚さ分布は、ガウス分布によってシミュレートすることができる。シミュレートされた噴霧形状モデルは、例えば、パターン中心からの距離および／または工程パラメータおよび／または工程パラメータの異なる組に対応する噴霧パターンライブラリに依存して初期パターンの厚さ分布を記述した厚さの方程式を表すことができる。作用を受ける表面全体の厚さは、スプレーガンの動きによりいくつかの噴霧形状が適用された厚さの累積値に基づいて、シミュレートされることができる。
【００２９】
シミュレートされたコーティング厚さが所定の許容差に達しない領域における厚さ分布に作用する動作経路セグメントは、特定され、分析され、かつ自動的に調整されることができる。例えばこれは、スプレーガンの速度および／または経路オフセットおよび／または噴霧角度を変えることによって達成される。
【００３０】
ロボット経路調整の反復プロセスは、構成要素全体の所望のコーティング厚さが達成されるまで実行されることができる。
【００３１】
本願の方法は、タービンブレードおよび羽根などの複雑な形状を有する構成要素の自動コーティング経路生成を提供する。方法は、所望のコーティング分布に達するために、反復の経路調整にオフラインコーティング厚さシミュレーションを利用すると共に、例えば表面形状のＣＡＤデータの同時分析に基づくロボット経路作成に高度な手法を使用する。通常、構成要素の表面は、空気プラズマ溶射（ＡＰＦ）、高速酸素燃料溶射（ＨＶＯＦ）、低圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ）、溶射コーティング蒸着、レーザークラッディング、ワイヤーアーク溶射、コールドスプレイング、センサ蒸着または一般的な塗装などによってコーティングされる。
【００３２】
オフラインのロボットシミュレーションと組み合わされたオフラインコーティング厚さシミュレーションの実施は、ＣＡＤ構成要素表面上にマッピングされた厚さ分布の予測および分析を可能にする。したがって、シミュレートされた厚さ分布の分析後の初期のロボット経路は、経路作成ステップの中間においてコーティング厚さを確認するために、後続のブース試験なしで作業者によって調整されることができる。したがって、オフラインコーティング厚さシミュレーションとオフラインのロボットシミュレーションとの組み合わせは、噴霧経路作成の半仮想工程を可能にする。
【００３３】
本発明は、ＣＡＤデータからの構成要素の表面形状およびオフラインのコーティング厚さシミュレートから得られた厚さデータを用いた噴霧経路の反復調整に基づく自動噴霧経路生成を提供する。
【００３４】
構成要素をコーティングするためのスプレーガンの動作経路を生成する本願の装置は、
ａ）構成要素の面セグメントについての経路テンプレートを画定する手段と、
ｂ）面セグメントの表面を分析する手段と、
ｃ）第１の動作経路を生成する手段と、
ｄ）噴霧形状モデルをシミュレートする手段と、
ｅ）シミュレートされた噴霧形状モデルおよび生成された第１の動作経路に基づいて、動作経路についてのコーティング厚さをシミュレートする手段と、
ｆ）シミュレートされたコーティング厚さと所定の許容差とを比較する手段と、
ｇ）適合する動作経路を生成する手段と、
ｈ）シミュレートされた噴霧形状モデルおよび生成された適合する動作経路に基づいて、動作経路についてのコーティング厚さをシミュレートする手段と、
ｉ）シミュレートされたコーティング厚さが所定の許容差に達するまでステップｆ）〜ｈ）を繰り返す手段と、
を備える。
【００３５】
本願の方法は、本願の装置によって実行されることができる。本願の装置は、本願の方法と同じ利点を有する。
【００３６】
本発明のさらなる特徴、特性および利点は、添付の図面と関連する実施形態についての以下の説明から明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本願の動作経路生成の工程を図式的に示す。
【図２】仮想シミュレーション環境に読み込まれたガスタービンブレードのモデルを図式的に示す。
【図３】スケーリングアルゴリズムを用いた、類似の構成要素に対する同じ仮想スプレーブースの自動動作経路生成を図式的に示す。
【図４】１つの噴霧形状を適用したコーティング層全体の厚さの蓄積を図式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の実施形態は、図１〜図４を参照しながら説明される。図中の物体の寸法は、明瞭にするために選択されており、必ずしも実際の相対的な寸法を反映させたものではない。説明する機能は、好都合に分けられる、または互いに任意に組み合わせられる。
【００３９】
図１は、自動動作経路、特に自動噴霧経路の生成の工程を図式的に示す。第１ステップにおいて、構成要素の面セグメントの経路テンプレートを画定するために、構成要素のデータベース、例えばＣＡＤ設計データが使用される。これは、図１の符号１および２によって表される。そして、面セグメントの表面がＣＡＤモデルに基づいて分析される。これは符号３によって表される。第１の動作経路、例えば第１ロボット経路は、ＣＡＤデータに基づいてオフラインで生成される。これは符号４によって表される。
【００４０】
噴霧形状モデルがシミュレートされ、かつ動作経路、例えばロボット経路、のコーティング厚さは、シミュレートされた噴霧形状モデルおよび生成された第１の動作経路に基づいてオフラインでシミュレートされる。これは図１の符号４，５および６によって表される。その後、シミュレートされたコーティング厚さは、所定の許容差と比較、つまりシミュレートされた厚さが所定の許容差内にあるかどうかが確認される。これは符号７によって表される。
【００４１】
シミュレートされた厚さが所定の許容差内である場合、または所定の許容差に達する場合、シミュレーションは終了する。工程の終わりは、符号９によって示される。シミュレートされた厚さが所定の許容差外の場合、または所定の許容差に達しない場合、シミュレートされた厚さおよび構成要素のデータ、例えばＣＡＤデータに基づいて適合動作経路が生成される、または調整される。適合する動作経路の生成または調整は、符号８によって示される。続くステップにおいて、適合された動作経路のコーティング厚さは再度シミュレートされる、つまり工程は、ステップ６および７を再度実行する。
【００４２】
ステップ６〜８は、ステップ９が達成されるまで、つまり厚さが所定の許容差内になるまで反復的に繰り返される。
【００４３】
図２は、仮想のシミュレーション環境に読み込まれたガスタービンブレードのモデル、例えばＣＡＤモデルを図式的に示している。ブレード１０は、根部１４、プラットフォーム１５および翼部２７を備える。翼部２７は、プラットフォーム１５に接続される。根部１４もまたプラットフォーム１５に接続される。翼部は、抗力側１８および揚力側１９を備える。さらに、前縁１６および後縁１７を備える。
【００４４】
翼部２７は、スプレーガン２４によってコーティング材料２５でコーティングされる。スプレーガン２４は、ロボットツールに接続される。ロボットツールは、スプレーガン２４をロボットに接続するための固定手段２６を備える。ロボットは、スプレーガン２４を動作経路に沿って移動させるために、少なくとも１つのロボットブーム２３をさらに備える。
【００４５】
図１のステップ１〜９をより詳細に説明する。
構成要素のデータベース１は、標準フォーマットでの構成要素の利用可能なＣＡＤモデルを含むことができる。特定の構成要素についての第１ロボット経路の作成を簡素化するために、構成要素は、特徴的な外形および属性によりグループに分割される。したがって、例えば構成要素外表面に関連する全ての特徴的な外形を有する標準のガスタービンブレードおよび標準のガスタービン羽根は、一般的な構成要素として画定されることができる。
【００４６】
任意の一般的な構成要素に対して、コーティングされる特徴的な表面に対応する、個別の噴霧経路ブロックを有する噴霧経路セグメント２の標準セットを表す標準の経路テンプレートが画定される。例えば標準のブレードについて、翼の抗力側および揚力側、前縁および根部プラットフォームから離れた領域は、標準の経路セグメントとして選択されることができる。
【００４７】
対応する経路テンプレートを選択するために、データベース１からの構成要素のＣＡＤモデルは、構成要素の一般的なタイプの必要な入力データと共にシミュレートソフトウェアの仮想環境にダウンロードすることができる。仮想のソフトウェア環境（例えば図２参照）は、ロボット、構成要素の固定具、および関連する補助工具を含むコーティングブート（boot）の正確な幾何学的モデルを表す。
【００４８】
ＣＡＤデータからの構成要素表面３の幾何学的な特性を分析して、経路テンプレートは特定の構成要素の寸法に調整される。噴霧経路テンプレートに対応するロボットの場所の位置および向きは、構成要素表面の位置および向きに対応させることができる。ここで、経路オフセット、噴霧距離、噴霧角度範囲、オーバースプレー距離、ガン速度、ガンの位置精度等などの特定の幾何学的および運動学的な噴霧パラメータの入力が必要となる。
【００４９】
経路テンプレートに基づいて、第１ロボット経路４が作成され、およびロボットの位置の到達可能性に関連して調整されることができる。実際的なロボットのシミュレートのソフトウェア機能性を利用して、テンプレート噴霧経路の場所に達するためのロボットの関節の限界が確認される。同時に、噴霧しているセルにおいてロボットに取り付けられたスプレーガン２４などのスプレー工具とスプレーされる構成要素１０または他の補助工具との衝突を防ぐために、衝突確認が実行される。ある場所において到達可能性の問題または衝突検出がある場合、噴霧経路を改善するために噴霧角度または噴霧距離などの幾何学的な噴霧パラメータを変更することができる。最終の到達可能性および衝突確認後に、第１ロボットの経路は、ドライシミュレーション実行の準備ができる。
【００５０】
実際の利用のために、この適応アルゴリズムは特定の構成要素のための完全に設計されたロボット経路をテンプレートとして設定することができる。類似の形状を有するが異なる寸法の構成要素の経路の生成は、構成要素の寸法の空間歪みを考慮して１つの構成要素から別の構成要素へ関連する経路パラメータを拡大縮小することにより行うことができる。
【００５１】
同じ仮想スプレーブースにおけるスケーリングアルゴリズムを用いた類似の構成要素の自動経路生成は、図式的に図３に示される。図３は、異なる縦方向１３の長さを有する４つの異なる羽根２０，３０，４０，５０を示す。第１の羽根５０に対して動作経路１１が生成される、または経路ライブラリから取り込まれる。スケーリングアルゴリズムによって、第２の羽根２０、第３の羽根３０および第４の羽根４０の動作経路が自動的に生成される。スケーリング方向は、符号１２によって示される。
【００５２】
テンプレート３によって作られた噴霧経路４は、構成要素全体の得られるコーティング厚さ分布が所望の許容差内にあることが確実ではないドラフト経路を表している。構成要素全体のコーティング厚さ分布の予測を可能にするために、ロボットのドラフト経路についてのオフラインコーティングシミュレーション６が実行される。
【００５３】
コーティングシミュレーションの必要条件は、噴霧点または噴霧形状などの初期の噴霧パターンのシミュレーションモデル５があることである。噴霧点は、スプレーガンの固定位置からある期間にスプレーすることにより得られる平面上のコーティングパターンである。噴霧形状は、一定の表面速度によるスプレーガンの線の動作により得られるものである。シミュレーションモデルは、パターン中心からの距離および工程パラメータまたは異なるセットの工程パラメータに対応する噴霧パターンライブラリまたは両方の組み合わせに依存する初期パターンの厚さ分布を記述した厚さ方程式を表すことができる。例えば熱溶射コーティングの１つの形状は、高精度にガウス分布としてモデル化することができる。
【００５４】
スプレーガンの動作によって複数の初期パターンが適用された厚さの累積値を計算するためのほとんどのロボットシミュレートソフトウェアの能力により、作用を受けた全表面の厚さのシミュレーションが可能である。例えば互いにオフセットされたある経路を動く線形の噴霧経路のシーケンスによって平面に適用された厚さの累積総量は、図４に示される。ガウス曲線によって表される１つの噴霧経路形状の厚さの多数の重ね合わせの結果として一様なコーティング層の外観が得られる。
【００５５】
図４は、１つの噴霧形状を適用することによるコーティングの層全体の厚さの累積２２を図式的に示す。異なる噴霧経路が符号３１〜３９によって示される。１つのガウス形状により、全体のコーティング厚さ２２が得られる。所定の許容差または所望の厚さが符号２１によって示される。
【００５６】
ドラフト噴霧経路から得られた厚さ分布は、自動的に分析される（符号７）。厚さの値が許容差範囲内の場合、追加的なロボットの経路の開発は必要なく、工程は完了する。
【００５７】
所望の許容差を越えた厚さの値を有する表面がある場合、ロボット経路は、適応するように変更される。所望の厚さを有していない領域の厚さ分布に影響を及ぼすロボット経路セグメントが画定され、分析され、かつ自動的に調整される。ロボット経路の小さい変更のアルゴリズムの実施により、既定された表面の厚さの値を増加または減少させるように経路セグメントを変化させることができる。これは例えばガン速度、経路オフセット、噴霧角度等を変更することにより達成されることができる。
【００５８】
ロボット経路の変更後、得られる厚さ分布は、所望の領域だけではなく、経路セグメントの変更により影響を受ける他の領域においても変化する可能性がある。したがって、構成要素全体または場合によっては影響を受けた領域のみのコーティング分布を明らかにするために、後続のコーティングシミュレーションが必要である。構成要素全体において所望のコーティング厚さが達成されるまで、説明されたロボット経路の調整の反復工程が実行される。
【符号の説明】
【００５９】
１  構成要素データベース
２  経路テンプレートの画定
３  構成要素表面の分析
４  第１の動作経路の生成
５  噴霧形状モデルのシミュレーション
６  コーティング厚さのシミュレーション
７  比較
８  適合経路調整
９  反復
１０  ブレード
１１  動作経路
１４  根部
１５  プラットフォーム
１６  前縁
１７  後縁
１８  抗力側
１９  揚力側
２３  ロボットブーム
２４  スプレーガン
２５  コーティング材料
２６  固定手段
２７  翼部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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