本發(fā)明涉及對表面涂布液體或其他流體的裝置,特別涉及自動將液體或其他流體噴射到工件表面的裝置。
背景技術:
在板材制造行業(yè)中,常常需要對板材表面進行涂裝,以提高工件表面的抗腐蝕能力和美觀度。但傳統(tǒng)的涂裝過程主要還是靠人來完成,噴涂不均勻,而且效率低,難以適應大批量生產(chǎn)的需求。另外,由于現(xiàn)有涂料多為對人體危害巨大的化工涂料,而手動噴涂時,操作者必須近距離接觸涂料噴霧,這對操作者的身體健康造成的很大的危害。
現(xiàn)有自動涂裝板材的方法,尤其是涂裝面積較大的板材的方法基本上都是采用二維行走機構帶動噴頭逐行掃描的方法?,F(xiàn)有噴涂設備中的二維行走機構雖然種類繁多,但是人們通常想到的就是控制驅動電機的正反轉來控制行走機的往復移動。由控制電機的正反轉的原理可知,電機由正向勻速轉動變換為反向勻速轉動的過程中必須要經(jīng)歷減速→停止→反向加速→反向勻速轉動的過渡過程。因此要保證噴頭往復移動方向兩頭板材的涂裝質量無非采用以下兩種方法:一是讓噴頭在板材的邊緣外換向,二是在換向時控制噴頭不噴出涂料。顯然前者要浪費大量的涂料,后者給噴頭的出料帶來困難,因為閥門也有一個開關的過渡過程,該過程中涂料的流量也會發(fā)生變化而影響涂裝質量。
公開號為CN 105903615 A的專利申請公開了一種噴涂設備,該設備包括機架和設在機架上由X軸橫向運動組件、Y軸縱向運動組件和Z軸豎向運動組件三維運動機構,其中所述的Z軸豎向運動組件上設有涂覆執(zhí)行組件。該噴涂設備可對六面體工件的五個面進行噴涂,但也還是采用控制所述同步帶(應該由同步帶和同步帶輪組成)的正反轉來控制噴閥(即噴頭)往復移動的,因此要采用該設備來涂裝板材,顯然也存在上述現(xiàn)有技術的不足。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種平面噴涂裝置,該平面噴涂裝置不僅適用于板材,尤其面積較大板材的涂裝,而且噴涂的涂層厚薄均勻,涂裝質量好。
本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案是:
一種平面噴涂裝置,該平面噴涂裝置包括縱向行走機構、橫向行走機構、縱向直線導軌和橫向直線導軌,其特征在于,
所述的橫向行走機構和縱向行走機構均包括環(huán)形齒條、行走裝置、驅動電機和支承驅動電機的滑架;其中,所述的環(huán)形齒條由兩平行的直線段和位于兩直線段兩頭的兩段半圓形過度段組成;所述的行走裝置由驅動齒輪、滾輪和連接臂組成,其中連接臂的一頭套設在驅動齒輪的輪軸上,另一頭設有所述滾輪;所述的環(huán)形齒條的外側面設有輪齒,該輪齒與所述的行走裝置中的驅動齒輪嚙合,所述的連接臂跨過環(huán)形齒條,使所述滾輪緊貼在環(huán)形齒條的內側面;所述的滑架為滑移方向與所述環(huán)形齒條長度方向垂直的滑移機構,該滑移機構的滑移范圍大于所述環(huán)形齒條半圓形過度段分度圓直徑與所述驅動齒輪分度圓直徑之和;所述的驅動電機固定在所述滑架上,其輸出軸與所述的驅動齒輪的輪軸連接;
所述的橫向直線導軌為兩根且相互平行;所述的縱向直線導軌為一根,且兩頭分別設有一橫向行走輪,該橫向行走輪分別支承于兩根橫向直線導軌位于外側壁的行走工作面上,將縱向直線導軌懸吊于橫向直線導軌的下方;
所述的橫向行走機構中的環(huán)形齒條固定在一支撐梁上,該支撐梁軸線位于兩根橫向直線導軌的對稱中心線上;所述的橫向行走機構中的環(huán)形齒條沿長度方向固定在所述支撐梁的上表面,固定所述橫向行走機構中驅動電機的滑架位于橫向行走機構中的環(huán)形齒條的上方,并由兩塊固定板固定在縱向直線導軌的上表面;
所述的縱向行走機構中的環(huán)形齒條沿長度方向固定在所述縱向直線導軌的下表面,固定所述縱向行走機構中驅動電機的滑架位于縱向行走機構中的環(huán)形齒條的下方,并固定在一用于懸掛噴頭的矩形框兩側邊內,所述矩形框上邊的中部設有一縱向切口,該切口兩側的下表面分別設有縱向行走輪,該縱向行走輪分別支承于縱向直線導軌位于外側壁的行走工作面上,將所述的矩形框懸吊于縱向直線導軌的下方;
每一環(huán)形齒條的兩頭分別設有對射型光電開關,所述對射型光電開關的發(fā)射器和接收器分別設在所述環(huán)形齒條頭部的直線導軌上和所述滑架上,且,二者的光路在水平面的投影經(jīng)過驅動齒輪由環(huán)形齒條的直線段剛進入半圓形過度段的拐點在水平面的投影。
本發(fā)明所述的平面噴涂裝置中所述滑架可以是各種長見的滑移機構,本發(fā)明推薦的兩種如下:
第一種滑架為由兩根光軸、四只與光軸相匹配的滑套和電機安裝座組成的所述滑移機構,其中,所述四只滑套兩兩一組分別固定所述電機安裝座上,所述兩根光軸分別穿套在一組滑套內。
第二種滑架為由燕尾槽導軌和帶燕尾結構的電機安裝座組成的所述滑移機構,其中,所述電機安裝座上的燕尾結構與燕尾槽導軌上的燕尾槽配合,且所述電機安裝座上設有穿設驅動電機輸出軸的圓孔,該圓孔相對位置的燕尾槽導軌上設有供驅動電機的輸出軸往復移動的長孔。
上述方案中所述行走機構的工作原理如下:
驅動電機帶動驅動齒輪轉動,驅動齒輪在滾輪的限制下始終沿環(huán)形齒條的外側循環(huán)繞圈運動;在此過程中,雖然驅動電機順著所述環(huán)形齒條環(huán)形運動,但是當驅動齒輪由直線段進入過渡段后,由于驅動電機和與之固定連接在一起的物體(如縱向行走機構、噴頭)之間設有滑架,而且該滑架的滑移方向與所述環(huán)形齒條長度方向垂直(即驅動電機在垂直于所述環(huán)形齒條長度方向是自由的),因此此時與驅動電機固定連接在一起的物體在垂直于環(huán)形齒條長度方向則不會移動。由此可見,只要所述滑架的滑移范圍大于所述環(huán)形齒條過度段的半圓形的直徑,在驅動齒輪沿環(huán)形齒條的外側循環(huán)繞圈運動時,驅動電機雖然順著所述環(huán)形齒條環(huán)形運動,但與驅動電機固定連接在一起的物體只作往復直線運動。
本發(fā)明所述平面噴涂裝置的控制過程如下:
所述的橫向行走機構和縱向行走機構中,一個作為橫向掃描,另一個即作為縱向進給,其中,作為橫向掃描行走機構中驅動電機連續(xù)運轉,帶動驅動齒輪沿的環(huán)形齒條外側環(huán)形運動,作為縱向進給行走機構中驅動電機受設在作為橫向掃描行走機構中環(huán)形齒條兩頭的對射型光電開關控制,每當作為橫向掃描行走機構中的驅動齒輪運動至所述半圓形過渡段時觸發(fā)相應的對射型光電開關,作為縱向進給行走機構中驅動電機則短暫運行帶動驅動齒輪進給一段距離。如上所述,作為橫向掃描行走機構驅動噴頭往復掃描,而每次調頭時由作為橫向掃描行走機構中對射型光電開關控制作為縱向進給行走機構驅動噴頭進給一行,如此掃描一次進給一行即可實現(xiàn)對一個平面的自動噴涂。上述控制過程中,作為縱向進給的行走機構的驅動電機受作為橫向掃描的行走機構中環(huán)形齒條兩頭的對射型光電開關控制運行后,延時關閉,延時的時間長短可通過現(xiàn)有的各種延時控制方式控制,如延時電路、時間繼電器等。
由上述行走機構的工作原理可見,所述的對射型光電開關的作用是控制作為縱向進給行走機構的進給,因此所述驅動齒輪由環(huán)形齒條的直線段剛進入半圓形過度段的拐點,位于所述環(huán)形齒條半圓形過度段分度圓與該環(huán)形齒條直線段的分度線的切點位置偏向半圓形過度段的一側,這些都些本領域普通技術人員熟知的常識。
由于所述縱向直線導軌的兩頭分別在兩根橫向直線導軌上行走時容易因受力不均失去平衡,導致縱向直線導軌兩頭動作不一致;針對以上不足,本發(fā)明的一個改進方案是:所述橋式自動噴涂設備還包括平衡裝置,所述平衡裝置由兩組相同的直線齒輪齒條機構和由一根平衡軸、兩只平衡齒輪和兩根直線齒條組成,其中,所述的兩根直線齒條分別固定在兩根橫向直線導軌上,所述的平衡軸由兩軸承支座支承在縱梁的上表面,所述的兩只平衡齒輪固定在所述平衡軸的兩頭,并分別與一根直線齒條嚙合。
本發(fā)明所述的平面噴涂裝置具有如下有益效果:
1、直線往復運動中電機連續(xù)運轉,不需經(jīng)過減速→停止→反向加速的過程,因此,換向流暢而迅捷,不影響板材邊緣噴涂質量。
2、工作中,電機不需頻繁改變轉向,不僅電機發(fā)熱量低、損耗小,而且有利于延長了電機使用壽命。
3、由于所述的縱向行走機構與橫向行走機構相同,因此不需要轉動工件即實現(xiàn)可兩個垂直方向的噴涂,有利于進一步提高噴涂質量和效率。
附圖說明
圖1~9為本發(fā)明所述平面噴涂裝置一個具體實施例的結構示意圖,其中,圖1為主視圖,圖2為俯視圖,圖3為左視圖,圖4為圖3的D-D剖視圖,圖5為圖3的A-A剖視圖,圖6為圖3的B-B剖視圖,圖7為圖3的C-C剖視圖,圖8為圖3中局部Ⅰ的放大圖,圖9為圖4中局部Ⅱ的放大圖(圖中雙點劃線示意連接臂)。
圖10為圖1~9所示實施例中行走機構的工作原理示意圖(圖中虛線示意滑架中的電機安裝座,箭頭示意驅動齒輪的運動方向)。
圖11為圖1~9所示實施例中噴頭的工作狀態(tài)示意圖。
圖12~14為本發(fā)明所述平面噴涂裝置另一個具體實施例中橫向行走機構的滑架的結構示意圖,其中圖12為主視圖,圖13為左視圖,圖14為圖12的E-E剖視圖。
圖15為圖1~9所示實施例中作為縱向進給行走機構中驅動電機的延時控制電路的電原理圖。
具體實施方式
例1
參見圖1~4,本例中的平面噴涂裝置包括噴頭22、縱向行走機構、橫向行走機構、縱向直線導軌和橫向直線導軌。
參見圖1~5,所述橫向直線導軌為相互平行的兩根,每一根由一根橫向固定在廠房內的橫梁1和沿長度方向固定在橫梁1上的一根橫截面為弧形的直線軌道4組成,其中所述橫梁1為H型鋼,所述直線軌道4固定在所述H型鋼位于下方的翼緣上。所述縱向直線導軌為一根,該縱向直線導軌由一根與所述橫梁1垂直的縱梁2和兩根沿長度方向固定在縱梁2上的橫截面為弧形的直線軌道4組成,其中縱梁2也為H型鋼,兩根直線軌道4分別固定在該H型鋼位于下方的翼緣兩側。所述縱梁2的兩頭分別設有一橫向行走輪27,該兩橫向行走輪27分別通過類Z形連接件5固定在縱梁2上方;所述兩橫向行走輪27分別支承于兩根橫向直線導軌的直線軌道4上表面的行走工作面上,將縱向直線導軌懸吊于橫向直線導軌的下方。
參見圖4并結合圖9和圖10,所述橫向行走機構和縱向行走機構結構相同,兩者均包括由環(huán)形齒條6、行走裝置、驅動電機8和用于安裝驅動電機8的滑架;其中:
所述環(huán)形齒條6由兩段直線段和兩段半圓形過渡段組成,所述兩直線段相互平行,兩半圓形過渡段分別于直線段的兩頭將兩直線段連接成封閉的類似足球場跑道的環(huán)形,環(huán)形齒條6的輪齒設在所述環(huán)形的外圈;
所述行走裝置由驅動齒輪7、滾輪20和連接臂21組成,其中連接臂21的一頭套設在驅動齒輪7的輪軸上并與之鉸接,另一頭設有所述滾輪20,滾輪20的軸線與驅動齒輪7的軸線平行;
所述驅動齒輪7于環(huán)形齒條6的外側與之嚙合;所述的行走裝置中的連接臂21跨過環(huán)形齒條6的邊,使所述滾輪20緊貼在環(huán)形齒條6的內側面,如此即可限制驅動齒輪7始終與環(huán)形齒條6的外側的輪齒嚙合;
所述滑架由電機安裝座12、兩根光軸10和四只與光軸10相匹配的滑套11組成,所述滑套11為直線軸承,四只滑套11分成兩對分別固定所述電機安裝座12上,所述兩根光軸10分別穿套在一對滑套11內,且所述電機安裝座12來回滑動的范圍大于所述環(huán)形齒條6半圓形過度段分度圓直徑與所述驅動齒輪7分度圓直徑之和;使所述電機安裝座12能沿光軸10來回滑動;所述驅動電機8安裝在電機安裝座12上,輸出軸與驅動齒輪7的輪軸相連;
所述橫向行走機構中環(huán)形齒條6沿長度方向固定在一根支撐梁26上,該支撐梁26位于兩根橫向直線導軌的對稱中心線上;所述橫向行走機構的滑架中的兩根光軸10的兩頭分別固定在自縱梁2上表面延伸上來的兩塊固定板9上,使得該兩根光軸10垂直于橫向行走機構中環(huán)形齒條6的直線段;
所述縱向行走機構中環(huán)形齒條6沿長度方向固定在縱梁2的下表面;固定所述縱向行走機構中驅動電機8的滑架位于縱向行走機構中的環(huán)形齒條6的下方,并固定在一矩形框3兩側邊內,該滑架中的兩根光軸10的兩頭分別固定在所述矩形框3兩側邊上,使得該兩根光軸10垂直于縱向行走機構中環(huán)形齒條6的直線段;所述矩形框3上邊的中部設有一縱向切口,該切口兩側的下表面分別設有縱向行走輪28,該縱向行走輪28分別支承于縱向直線導軌中設在縱梁2上的兩直線軌道4的工作面上,將所述的矩形框3懸吊于縱向直線導軌的下方;所述噴頭22固定在矩形框的下表面。
參見圖3并結合圖6和圖7,所述平衡裝置由兩組相同的直線齒輪齒條機構和一根平衡軸18組成,其中所述直線齒輪齒條機構由相互嚙合的直線齒條16和平衡齒輪17組成;所述兩組直線齒輪齒條機構中的兩根直線齒條16分別沿長度方向固定在兩根橫梁1的下表面;所述平衡軸18由軸承支座19支撐固定在縱梁2的上表面,其兩頭將兩組直線齒輪齒條機構中的兩平衡齒輪17同軸固連在一起。如此通過平衡軸的作用,可避免縱向直線導軌的兩頭在兩根橫向直線導軌上的滑動不同步。
參見圖1~4并結合圖9和圖10,橫向行走機構和縱向行走機構中環(huán)形齒條6的兩頭分別設有對射型光電開關,四只光電開關的安裝形式相同,此處以橫向行走機構中環(huán)形齒條左端的對射型光電開關為例描述:參見圖10,所述對射型光電開關包括發(fā)射器14和接收器15,其中發(fā)射器14由一支撐板13固定在支撐梁26的左端,接收器15固定在橫向行走機構中電機安裝座12的左側邊,發(fā)射器14與接收器15之間的光信號通路(簡稱光路)在水平面的投影經(jīng)過驅動齒輪7由環(huán)形齒條6的直線段剛進入半圓形過度段的拐點在水平面的投影,所述拐點位于所述環(huán)形齒條6半圓形過度段分度圓與該環(huán)形齒條6直線段的分度線的切點位置偏向半圓形過度段的一側;當驅動齒輪7沿環(huán)形齒條6一直線段向左運動時,所述接收器15的光信號接收孔與發(fā)射器14的光信號發(fā)射孔不在一條直線上,所述的對射型光光電開關未觸發(fā);一旦驅動齒輪7由環(huán)形齒條6直線段進入半圓形過渡段瞬間,對射型光電開關的發(fā)射器14的光信號接收孔則與接收器15的光信號發(fā)射孔對準,對射型光電開關被觸發(fā),啟動縱向行走機構中的驅動電機8,該驅動電機8運行、延時后停止,完成一次進給。
參見圖15并結合圖2和圖10,上述縱向行走機構中的驅動電機8的延時控制電路為一種延時時間可調的單穩(wěn)態(tài)延時電路,該電路由NE555時基電路及相應外圍電路組成,其定時時間由電阻R1、可調電阻RV與電容C的乘積決定,通過調節(jié)可調電阻RV即可調節(jié)定時時間;一旦光敏三極管G(即圖2中的接收器15)接受到發(fā)光二極管D(即圖2中的發(fā)射器14)的光信號后,NE555時基電路的3腳輸出高電平并開始延時,由功率三極管Q1、Q2和繼電器J組成的電子開關便接通驅動電機8的電源;延時結束后,所述的電子開關則切斷驅動電機8的電源,即完成一次進給。
參見圖1和圖3并結合圖8,所述噴頭22通過噴射方向控制裝置懸吊與矩形框3下方;
所述噴射方向控制裝置由「形構件23、第一90°回轉氣缸24和第二90°回轉氣缸25組成,其中,
所述的第一90°回轉氣缸24的回轉臂固定在「形構件23上部的橫邊上,是第一90°回轉氣缸24的回轉中心線與「形構件23上部的橫邊垂直;
所述的第二90°回轉氣缸25的底座固定在「形構件23的豎邊的下端,且其回轉角的角平分線與「形構件23的豎邊側面呈45°夾角;
所述的第一90°回轉氣缸24的底座固定所述矩形框3下表面,且其回轉角的兩條邊中的一條與所述的縱向直線導軌平行,另一條與所述的橫向直線導軌平行;
所述的噴頭22固定在第二90°回轉氣缸25的回轉臂上,且噴頭22的噴射方向與該回轉氣缸回轉角的角平分線的指向一致。
本例中所述噴涂設備的控制方法如下:
工作時,所述的兩行走機構(即橫向行走機構和縱向行走機構)一個作為橫向掃描行走機構,另一個即作為縱向進給行走機構;以縱向行走機構作為橫向掃描行走機構為例分析,縱向行走機構中的驅動電機8連續(xù)轉動,相應的驅動齒輪7帶動驅動電機8沿環(huán)形齒條6外側環(huán)形運動,由于矩形框3與驅動電機8之間設有滑架,所以,即使驅動電機8是繞圈運動,而矩形框3實際上是在沿縱向直線導軌作往復直線運動;另外,啟動縱向行走機構時則控制第一90°回轉氣缸24轉動使第二90°回轉氣缸25的回轉中心線與縱向行走機構的往復運動方向垂直,控制第二90°回轉氣缸25轉動,使噴頭22的噴射方向斜向下指向噴頭的運動方向(見圖11實線所示);當縱向行走機構中驅動齒輪7持續(xù)運動經(jīng)過環(huán)形齒條6的半圓形過渡段時,觸發(fā)對應的對射型光電開關,使橫向行走機構短暫運行,帶動縱向直線導軌平移一段距離完成進給動作,同時控制第二90°回轉氣缸25轉動,此時由于噴頭22掉頭往回運動,因此其噴射方向仍然斜向下指向其運動方向(見圖11虛線所示)。
例2
本例相較于例1主要對滑架的結構作了改進;
參見圖12~14,本例中橫向行走機構和縱向行走機構中的滑架實施方式相同,此處以橫向行走機構中的滑架為例描述;所述滑架由燕尾槽導軌29和帶燕尾結構的電機安裝座30組成,其中燕尾槽導軌29的燕尾槽方向與橫向行走機構中的環(huán)形齒條6長度方向垂直,所述電機安裝座30上的燕尾結構與燕尾槽導軌29上的燕尾槽配合,并使得所述電機安裝座30來回滑動的范圍大于所述環(huán)形齒條6半圓形過度段分度圓直徑與所述驅動齒輪7分度圓直徑之和;所述驅動電機8安裝在電機安裝座30上,其輸出軸8-1穿越電機安裝座30和燕尾槽導軌29與對應驅動齒輪7的輪軸相連;所述電機安裝座30上在驅動電機8的輸出軸8-1穿越的位置設有穿設驅動電機8輸出軸8-1的圓孔,所述燕尾槽導軌29上在驅動電機8的輸出軸8-1穿越的位置設有沿燕尾槽方向的長孔29-1。
本例中上述以外的其它實施方式與例1相同。