CN102939169B - 静电涂装设备和静电涂装方法 - Google Patents

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Abstract

一种静电涂装设备(1)，包括：涂料枪(4)，其包括雾化部分(4a)和空气排出部分(7)，该雾化部分将涂料雾化，该空气排出部分排出用于对经雾化的涂料的扩散图案进行控制的成形空气；高电压产生器(5)，其将高电压施加到涂料枪；以及控制器(6)，其控制将要从高电压产生器施加的高电压，其中，高电压产生器(5)产生高的正电压。

Description

静电涂装设备和静电涂装方法
技术领域
本发明涉及静电涂装设备和静电涂装方法。
背景技术
静电涂装已知为例如对摩托车的车体进行涂装的方法。根据静电涂装方法，在被涂装物与涂装装置之间形成电场，并由此在被涂装物与涂料之间形成电势差。因此，库伦力作用在涂料上，由此使得涂料被有效地粘附在被涂装物上。根据本方法，形成均匀的涂料膜，并且实现了高的涂料粘附效率。因此，静电涂装被广泛地采用。例如在日本专利申请公报No.2001-170522(2001-170522)中描述了关于静电涂装设备和静电涂装方法得已知技术。
根据在日本专利申请公报No.2001-170522中描述的技术，为了将高的负电压施加到充电电极，使用了通过将多个电容器和多个二极管级联而形成的负输出多级级联电压加倍整流电路(例如，Cockcroft-Walton电路)。利用使用该技术的静电涂装设备和方法，在被涂装物接地(即，被涂装物的电势为“0”)并且高的负电压被施加到涂装装置的状态下，执行静电涂装。
如果高的负电压被施加到涂装装置，例如在钟形帽的边缘(前边缘)处产生负电晕放电。对于负电晕放电的特性，例如，在比发生正电晕放电的电压更低的电压下发生负电晕放电，并且在在比正电晕放电的情况下更高的电压下发生完全的电介质击穿，并且因此负电晕放电更不可能发展为火花放电。由于这个原因，认为适合于更高的负电压适合于由用于静电涂装的高电压产生器产生的高电压。因此，静电涂装设备已经被构造为将高的负电压施加到涂装装置。
利用静电涂装设备的上述构造，涂料被带负电。所喷射的涂料在不接触成形空气的状态下扩散。关于空气(即，成形空气)的特性，空气最可能被带正电，如图9中的摩擦电序图所示。因此认为当带负电的涂料接触空气(成形空气)时，电荷由空气中和，导致带电量的下降。
近年来，已经考虑进一步减小环境负担，并且因此在静电涂装领域，增加了对进一步改善涂料粘附效率的技术的要求。例如，涂料粘附效率可以通过增加涂料的带电量来有效地改善。
发明内容
本发明提供了一种静电涂装设备和静电涂装方法，其能够通过基于摩擦电序图中空气的位置使用成形空气来增加涂料的带电量，并且通过增加在被涂装物与涂装装置之间形成的电场的强度，来实现更高的涂料粘附效率。
本发明的第一方面涉及一种静电涂装设备，其包括：涂料枪，其包括雾化部分和空气排出部分，该雾化部分将涂料雾化，该空气排出部分排出用于对经雾化的涂料的扩散图案进行控制的成形空气；高电压产生器，其将高电压施加到涂料枪；以及控制器，其控制将要从高电压产生器施加的高电压，其中高电压产生器产生高的正电压。
利用上述静电涂装设备，在涂料被带正电时进行静电涂装，由此防止涂料的带电量下降，带电量的下降可能在涂料接触成形空气时引起。
静电涂装设备还包括：带电部分，其主动地使得从空气排出部分排出的成形空气带正电。
利用该结构，主动地使得成形空气带正电，并且因此涂料的带电量在涂料接触成形空气时增加。
带电部分可以是将空气提供到空气排出部分并由变得带负电的材料制成的空气供应部分。
利用该结构，可以更有效地使得成形空气带正电，并且因此涂料的带电量进一步通过使得涂料接触成形空气而增加。
控制器可以设置适合于静电涂装的第一施加电压以及低于第一施加电压的第二施加电压作为将要从高电压产生器施加的高电压，并且使得第一施加电压和第二施加电压以各具有预定脉冲宽度、预定脉冲间隔和预定振幅的脉冲方式交替地输出。
利用该结构，产生具有高强度和大面积的电场，由此增加所用在涂料颗粒上的库伦力并且由此改善涂料粘附效率。
本发明的第二方面涉及一种静电涂装方法，包括：在涂料枪处产生高的正电压，使得在被涂装物与涂料枪之间形成电场；以及在对从涂料枪喷射的涂料进行正充电的同时，在被涂装物上执行静电涂装。
根据上述静电涂装方法，可以防止涂料的带电量下降，带电量的下降可能在涂料接触成形空气时引起。
在上述静电涂装方法中，主动地使得从涂料枪排出的成形空气带正电。
因此，通过使得涂料接触成形空气而增加涂料的带电量。
在上述静电涂装方法中，使用空气供应部分来使得成形空气带正电，空气供应部分将空气提供到涂料枪的空气排出部分并由变得带负电的材料制成。
因此，可以更有效地使得成形空气带正电，并且因此，通过使得涂料接触成形空气而进一步增加涂料的带电量。
上述静电涂装方法还可以包括：设置适合于静电涂装的第一施加电压以及低于第一施加电压的第二施加电压作为要被施加的高电压；以及使得第一施加电压和第二施加电压以各具有预定脉冲宽度、预定脉冲间隔和预定振幅的脉冲方式交替地输出，从而与当第一施加电压被连续地施加时形成的电场的强度和面积相比，在被涂装物与所述涂料枪之间形成具有高强度和大面积的电场。
因此，形成具有高强度和大面积的电场，由此增加作用在涂料颗粒上的库伦力，并且由此改善涂料粘附效率。
附图说明
将会在下文中参照幅图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，附图中相似的附图标记表示相似的元件，并且在附图中：
图1是示意性地示出了根据本发明的第一示例实施例的静电涂装设备的整体构造的图；
图2是示意性地示出了根据本发明的第一示例实施例和比较示例的静电涂装设备的高电压产生器的构造的图；
图3A是示意性地示出了当使用根据本发明的第一示例实施例的静电涂装设备时(即，在施加正电压时)产生的感应电场的状态的图；
图3B是示意性地示出了当使用根据本发明的第一示例实施例的静电涂装设备时(即，在施加负电压时)产生的感应电场的状态的图；
图4A是示意性地示出了由根据本发明的第一示例实施例的静电涂装设备执行的静电涂装(即，在施加正电压时)的状态的图；
图4B是示意性地示出了由根据本发明的第一示例实施例的静电涂装设备执行的静电涂装(即，在施加负电压时)的状态的图；
图5是示意性地示出了由根据本发明的第二示例实施例的静电涂装设备执行的静电涂装(即，在施加正电压时)的状态的图；
图6是示意性地示出了由根据本发明的第三示例实施例的静电涂装设备执行的静电涂装的状态的图；
图7A是示出了在使用比较示例中的静电涂装设备时获得的、施加电压的时间变化与放电电流的时间变化之间的关系的图；
图7B是示出了在使用根据本发明的第三示例实施例的静电涂装设备时获得的、施加电压的时间变化与放电电流的时间变化之间的关系的图；
图8A是示意性地示出了在连续施加电压V1时由比较示例中的静电涂装设备产生的电场的状态的图；
图8B是示意性地示出了在连续施加电压V2时由比较示例中的静电涂装设备产生的电场的状态的图；以及
图9是摩擦电序图。
具体实施方式
将会参照图1和图2来描述根据本发明的第一示例实施例的静电涂装设备。如图1所示，根据第一示例实施例的静电涂装设备1在工件2上执行静电涂装，该工件2作为被涂装物。静电涂装设备1包括机器人3、涂料枪4、高电压产生器5、控制器6和空气喷嘴7。工件2被接地(即，连接到接地G)，并且因此工件2的电势为“0”。
机器人3是多关节机器人，其能够相对于工件2以期望的速度和期望的姿势移动涂料枪4，并且包括臂3a和基部3b。涂料枪4由在臂3a的末端的于部分3c支撑。虽然多关节机器人被用作为第一示例实施例中的静电涂装设备1的机器人3，但是根据本发明的静电涂装设备的机器人不局限于多关节机器人。
涂料枪4是通过将涂料朝向工件2喷涂来将涂料涂覆到工件2的涂装装置，并且包括杯形帽4a和枪体4b。涂料枪4是旋转雾化式涂装装置，其通过使用致动器(未示出)(例如，空气发动机)转动杯形帽4a，由此将液体涂料雾化到杯形帽4a的内面上。高电压产生器5电连接到枪体4b，并且用于输送涂料的涂料输送管8和用于输送成形空气的空气输送管9也连接到枪体4b。
虽然在上述第一示例实施例中，旋转雾化式涂料枪备用作为静电涂装设备1的涂料枪4，但是根据本发明的静电涂装设备的涂料枪不局限于旋转雾化式涂料枪。即，可以使用各种其他类型的涂料枪，包括具有不可旋转的头的那些。此外，虽然在第一示例实施例中高电压产生器5设置在涂料枪4的外侧，但是根据本发明的静电涂装设备的涂料枪不局限于结合高电压产生器的涂料枪。即，涂料枪和高电压产生器可以以各种其他形式和布置来结合。例如，可以使用其中结合高电压产生器的涂料枪。此外，虽然在第一示例实施例中涂料通过连接到枪体4b的涂料输送管输送到涂料枪4，但是向涂料枪4的涂料供应可以由各种其他方式实现。例如，涂料可以通过安装到涂料枪的存储涂料的盒式容器供应。
每个空气喷嘴7是将用于调整涂料扩散方式的成形空气排出的喷嘴部分，并且用于输送成形空气的空气输送管9连接到空气喷嘴7。通过例如调整每个空气喷嘴7的排出出口的形状和从空气输送管9提供的压力来调整涂料扩散图案。
空气喷嘴7被布置在枪体4b的前端面处，以沿着朝向杯形帽4a的方向排出空气。因此，空气喷嘴7将成形空气朝向杯形帽4a的后侧排出。因此，来自空气喷嘴7的成形空气以使得成形空气围绕杯形帽4a的图案扩散。用于排出成形空气的空气排出部分在第一示例实施例中是喷嘴形。然而，根据本发明的空气排出部分不局限于喷嘴形的空气排出部分。即，可以使用各种其他类型的空气排出部分。例如，形成环形空气排出部分的所谓成形空气环可以被用作为空气排出部分。
高电压产生器5具有产生电压的升压部分21和电源部分22。高电压产生器5通过使用升压部分21将由电源部分22产生的电压升压来产生约数十千伏的高的正静电压。应当注意，在以下的描述中，由高电压产生器5是假的高的静电压的值将会被称作为电压V，并且在施加电压V期间流动的放电电流的值将会被称作为电流I。此外，随着放电电流I流动而产生的静电场将会被称作为电场E。
高电压产生器5被经由线缆电连接到涂料枪4，并且将作为高的正电压的电压V施加到涂料枪4。当高电压产生器5将正电压V施加到涂料枪4时，放电电流I从与地G连接的工件2(即，其电势为0V)流动到杯形帽4a的前边缘。因此，产生电场E，作为其中电势从工件2朝向杯形帽4a改变的电场。因此，在工件2上使用电场E进行静电涂装。
虽然在第一示例实施例中静电涂装设备1的高电压产生器5连接到涂料枪4并且将电压V施加到涂料枪4，但是与本发明的静电涂装设备的高电压产生器连接的元件不局限于涂料枪4。即，例如，高电压产生器可以被连接到设置在涂料枪处的电极，以在涂料枪周围产生电场，并且电压可以由高电压产生器施加到电极。在这种静电涂装设备中，电场产生在电极与工件之间，并且涂料颗粒由电场带电。应当注意，在上述示例修改例中，涂料枪和设置在涂料枪处的电极可以被一同称作为本发明中的涂料枪。
此外，控制器6被连接到高电压产生器5。控制器6能够控制由高电压产生器5产生的高静电压(即，电压V)。
之后，将会参照图2描述根据本发明的第一示例实施例的静电涂装设备1的高电压产生器5。如图2所示，高电压产生器5包括升压部分21、电源部分22和低电压线缆23。
升压部分21对由电源部分22产生的电压进行升压。升压部分21包括高电压变压器24和Cockcroft-Walton升压电路25(下文中将被称作“CW电路”)，该CW电路25用作为用于高电压产生的整流器和用于高电压产生的倍增器，并且由按照给定组合设置的多个电容器、二极管构成。
升压部分21包括与高电压变压器24的主绕组24a的中央相位(下文中将会被称作为“CT相位”)相连接的输入端子21a、与主绕组24a的驱动A相位(下文中称作为“DA相位”)相连接的输入端子21b以及与主绕组24a的驱动B相位(下文中称作为“DB相位”)相连接的输入端子21c。此外，升压部分21具有输出端子21d、输出端子21f、接地端子21g和高电压输出端子21h等，输出端子21d用于输出表示在CW电路25中的总电流值的电流反馈信号(下文中将会被称作为“IM信号”)，输出端子21f用于输出表示通过在CW电路25处升高电压而获得的高电压值的电压反馈信号(下文中被称作为“VM信号”)，CW电路25经由接地端子21g接地，高电压输出端子21h用于输出通过在CW电路25处升高电压而获得的高电压。
高电压产生器5的CW电路25中的二极管被布置为使得它们的极性与高电压产生器55的CW电路65中的各个二极管相反，以产生高的负电压，这在图2中的双点划线框中示出为比较示例。因此，高电压产生器5的CW电路25能够产生高的正电压。即，高电压产生器5可以例如通过调整比较示例的高电压产生器55的CW电路65而容易获得。
高电压变压器24具有主绕组24a和副绕组24b，并且CW电路25连接到副绕组24b侧。
电源部分22产生电压，通过该电压获得用于对涂料枪4通电等的高电压。电源部分22具有直流电源27、放大器28、CPU(中央处理单元)29、RAM(随机访问存储器)30、中继器31、推挽式振动器32、电压传感器33、电流传感器34、带通滤波器35、36和37等。
电源部分22通过使用放大器28根据从CPU29输出的命令值调整直流电源27的输出电压，来产生施加电压。通过将由设置在用于提供施加电压的线上的电压传感器33和电流传感器34检测的值反馈到CPU29，将由此产生的施加电压调整为等于命令值。
上述IM信号和VM信号被反馈到CPU29，并且CPU29通过根据各个反馈信号以及存储在RAM30等中的给定条件等执行计算来确定输出到放大器28的命令值。IM信号、VM信号等经由带通滤波器35、36和37等被输入到CPU29中。
电源部分22根据从CPU29输出地命令值使用推挽式振动器32输出要被输入到主绕组24a的各个驱动相位中的驱动信号。通过基于各个反馈信号(即，反馈到CPU29的IM和VM信号)、存储在RAM30中的给定条件等执行计一算，CPU29确定将要从CPU29输出到推挽式振动器32的命令值。
电源部分22还包括布置在施加电压供应线上的中继器31。当由CPU29基于各个反馈信号、存储在RAM30中的给定条件等执行的计算的结果检测到异常时，中继器31立即进行操作以中断施加电压的供应。以此方式，例如可以可靠地防止高电压产生器5输出异常高的电压。
电源部分22包括输出端子22a、输出端子22b和输出端子22c，输出端子22a用于输出用于主绕组24a的CT相位的施加电压，输出端子22b用于输出用于主绕组24a的DA相位的驱动信号，输出端子22c用于输出用于主绕组24a的DB相位的驱动信号。此外，电源部分22包括用于将IM信号输出到CPU29的输出端子22d、用于将泄露电流反馈信号输入到CPU29的输入端子22e、用于将VM信号输入到CPU29的输入端子22f、以及电源部分22经由其接地的接地端子22g等。
低电压线缆23是用于将升压部分21电连接到电源部分22的各种线缆的线束，并且包括CT输入线缆(CT)23a、DA输入线缆(DA)23b、DB输入线缆(DB)23c、IM信号线缆(IM)23d、泄漏电流反馈线缆(LIM)23e、VM信号线缆(VM)23f、公共线缆(COM)23g等。
虽然包括CW电路25的高电压产生器5被用在第一示例实施例中，根据本发明的静电涂装设备的高电压产生器不局限于包括CW电路的高电压产生器。即，可以使用任何高电压产生器，只要其能够产生用于给涂料枪通电的高的正电压等。
之后，将会参照图3A、图3B、图4A和图4B描述涂料颗粒的带电状态和由静电涂装设备执行的静电涂装的状态。如图3B所示，在比较示例的静电涂装发备51中，高电压产生器55以高的负电压为涂料枪4通电。利用该结构，从杯形帽4a喷射的涂料的颗粒x在离开杯形帽4a时感应带电，这是由于负电荷载流子在从其发射出来之后存在于杯形帽4a附近。因此，涂料颗粒x被以负带电状态排出。
如图4B所示，已经通过上述感应带电而已经带负电的涂料颗粒x由于存在于空气(即，成形空气)中的正的电荷载流子而电中性化。因此，当使用比较示例中的静电涂装设备来执行静电涂装的情况中，涂料颗粒x的最终负带电量相对较小。
另一方面，如图3A所示，在根据本发明的第一示例实施例的静电涂装设备1中，高电压产生器5由高的正电压使杯形帽4a带电。因此，由于在从杯形帽4a发射之后存在于杯形帽4a附近的正的电荷载流子，从杯形帽4a喷洒出来的涂料颗粒x在离开杯形帽4a时感应带电。因此，涂料颗粒x被以带正电状态排出。
此外，如图4A所示，因为仅从杯形帽4a发射的正的电荷载流子存在于所喷雾的涂料颗粒x周围或者仅空气(即，成形空气)中的正的带电载流子存在于所喷雾的涂料颗粒x周围，涂料颗粒x继续被带正电，并且因此有效地进行它们的带正电过程。即，存在于空气中的正电荷载流子促进了涂料颗粒x的带正电。因此，在使用根据本发明的第一示例实施例的静电涂装设备1来执行静电涂装的情况中，存在于成形空气中的正电荷载流子不妨碍涂料颗粒x的带电，但是它们被有效地利用以进一步增加涂料颗粒x的带电量。
在电场中作用在涂料颗粒x上的库伦力F可以被表示为F＝qE，其中q表示涂料颗粒x的带电量，并且E表示电场(即，电场强度)。即，带电量q越大，作用在涂料颗粒x上的库伦力F越大，即，涂料颗粒被粘附到工件2上的力就越大。因此，如上所述增加带电量q实现了较比较示例更高的涂料粘附效率。
如上所述，根据本发明的第一示例实施例的静电涂装设备1包括：涂料枪4和空气喷嘴7，涂料枪4具有作为用于将涂料雾化的雾化部分的杯形帽4a，空气喷嘴7都作为用于排出用于控制雾化的涂料的扩散图案的成形空气的空气排出部分；高电压产生器5，其将高电压施加到涂料枪4(或者可以如上所述地设置在涂料枪4处的电极)；以及控制器6，其控制将要从高电压产生器5输出地高电压，并且高电压产生器5适合于产生高的正电压。因此，可以在涂料被带正电的情况下执行静电涂装。
同时，本发明的第一示例实施例可以被作为使用静电涂装设备1的静电涂装方法，该静电涂装设备1具有：涂料枪4和空气喷嘴7，涂料枪4具有作为用于将涂料雾化的雾化部分的杯形帽4a，空气喷嘴7都作为用于排出用于控制雾化的涂料的扩散图案的成形空气的空气排出部分；高电压产生器5，其将高电压施加到涂料枪4(或者可以如上所述地设置在涂料枪4处的电极)；以及控制器6，其控制将要从高电压产生器5输出地高电压，并且高电压产生器5适合于产生高的正电压。因此，可以在涂料被带正电的情况下执行静电涂装。根据本静电涂装方法，在使用高电压产生器5产生高的正电压的同时执行静电涂装，使得在作为被涂装物的工件2与涂料枪4(更具体地，杯形帽4a)之间形成电场E，并且因此从涂料枪4喷雾的涂料被带正电。因此，可以防止涂料的带电量下降，否则可能在涂料接触成形空气时导致涂料的带电量下降。
之后，将会参照图5描述根据本发明的第二示例实施例的静电涂装设备。如图5所示，在根据本发明的第二示例实施例的静电涂装设备11中，空气被通过空气输送管19提供到空气喷嘴7。
已知如果包括在摩擦电序(其通常被限定为摩擦电序图，诸如图9中所示出的那一个)中的材料之一接触在相同摩擦电序中的位置与该材料远离的另一材料，那么这些材料都带很大程度的电。例如，如图9中示出的摩擦电序图所示，氟塑料(PTFE)可能被带负电并且在摩擦电序中非常远离“空气”。本发明中的“可能被带负电的材料”表示在摩擦电序中相对于0在负轴侧上的任何材料，并且表示在图9中的示例中在棉的右侧上的任何材料。注意，图9中的摩擦电序仅为摩擦电序的示例，并且在图9中未示出的材料可以被包括在摩擦电序中。
在比较示例中，仅需要用于将成形空气输送到空气喷嘴7的管道具有输送空气的功能，并且因此没有注意管道的材料以及该材料在摩擦电序中的位置。例如，通常使用由聚酰胺合成纤维制成的管道，而没有特殊目的。如图9中的摩擦电序图所示，聚酰胺合成纤维以及空气可能被带正电，并且在摩擦电序图中比例如氟塑料(PTFE)更接近空气。因此，如果成形空气通过由聚酰胺合成纤维制成的管道输送到空气喷嘴7，成形空气没有被有效地充正电。
考虑到以上内容，氟塑料(PTFE)被有意地选择作为根据本发明的第二示例实施例的静电涂装设备11的空气输送管19的材料，从而使得空气输送管19与根据本发明的第一示例实施例的静电涂装设备1的空气输送管9不同。应当注意，静电涂装设备11除了空气输送管19之外的结构特征与静电涂装设备1相同，并且因此将不会在描述他们。
如图5所示，在根据本发明的第二示例实施例的静电涂装设备11中，高电压产生器5用高的正电压给涂料枪4通电，并且成形空气被通过由氟塑料(PTFE)制成的空气输送管19输送到空气喷嘴7，由此主动地使得成形空气带正电。因此，在使用根据本发明的第二示例实施例的静电涂装设备11来执行静电涂装的情况中，与在使用根据本发明的第一示例实施例的静电涂装设备1来执行静电涂装时相比，更多的带正电荷的载流子可以扩散成为该形状。
因此，如果带正电的涂料颗粒x在被喷雾之后立即接触成形空气，涂料颗粒x的正带电通过在空气中大量存在的正电荷载流子而受到强烈促进。即，静电涂装设备11在成形空气中主动产生正电荷载流子，并且使用它们有效地增加涂料颗粒x的带电量。
如上所述，根据本发明的第二示例实施例的静电涂装设备11具有主动地使得从空气喷嘴7排出的成形空气带正电的带电部分，并且由可能带负电并且其在摩擦电序中的位置远离空气的材料(在第二示例实施例中为氟塑料(PTFE))制成的空气输送管19被设置为如上所述的带电部分。因此，根据本发明的第二示例实施例的静电涂装设备11能够更有效地使得成形空气带正电。
同时，本发明的第二示例实施例可以被作为使用静电涂装设备11的静电涂装方法。该静电涂装方法主动地使得从空气喷嘴7排出的成形空气带正电。根据本静电涂装方法，更具体地，为了更有效地增加在涂料接触成形空气时产生的涂料的带电量，通过将成形空气经由空气输送管19输送到空气喷嘴7来主动地使得成形空气带正电，该空气输送管19由可能带负电并且在摩擦电序图中的位置远离空气的材料(在第二示例实施例中为氟塑料(PTFE))制成。
虽然空气输送管19在第二示例实施例中由氟塑料(PTFE)制成，但是根据本发明的第二实施例的静电涂装设备的空气输送管19的材料不局限于氟塑料(PTFE)。即，氟塑料(PTFE)仅为可能带负电的示例材料。即，用于本发明的静电涂装设备的空气输送管可以由任何其他材料制成，诸如硅和氯乙烯，只要其在摩擦电序图中的位置足够远离“空气”。优选地，更可能带负电的材料是从摩擦电序图(诸如图9中示出的那一个)中示出的材料中选择的。此外，虽然在第二示例实施例中空气输送管19由氟塑料(PTFE)等制成，但是应当理解如果空气喷嘴7以及空气输送管19整体或部分地由氟塑料(PTFE)等制成，可以更主动地使得成形空气带正电。此外，虽然在第二示例实施例中空气输送管19都作为使得成形空气带正电的带电部分，但是根据本发明的静电涂装设备中的带电部分的结构不局限于此。例如，带电部分可以另外为电极针等，其布置在成形空气的流动路径中的位置处并且产生带正电荷的载流子。
之后，将会参照图6到图8B描述根据本发明的第三示例实施例的静电涂装设备。如图6所示，根据本发明的第三示例实施例的静电涂装设备41包括代替上述控制器6的控制器46。控制器46将由高电压产生器5产生的高静电电压(即，电压V)的波形改变为脉冲波形，并且该特征使得控制器46与设置在根据本发明的第一示例实施例的静电涂装设备1和根据本发明的第二示例实施例的静电涂装设备11中的控制器6不同。应当注意，静电涂装设备41的除了控制器46之外的结构特征与静电涂装设备1的那些相同，并且因此将不会再次描述它们。
此外，虽然除了控制器46之外，根据第三示例实施例的静电涂装设备41在结构上与根据第一示例实施例的静电涂装设备1相同，静电涂装设备41可以可选地构造为除了控制器46之外与根据本发明的第二示例实施例的静电涂装设备11相同，所以其可以包括空气输送管19来代替空气输送管9。
控制器46控制由高电压产生器5产生的高的正静电压(即，电压V)。在静电涂装设备41中，更具体地，控制器46将表示脉冲条件的命令信号输出到高电压产生器5，并且由高电压产生器5产生的电压V的波形被改变为与从控制器46输出的命令信号相对应的脉冲波形。应当注意，脉冲波形表示在最大和最小水平(值)之间循环振荡的波形，并且脉冲波形的示例包括方(矩形)波、正弦波以及与其类似的波形。此外，应当注意，脉冲条件表示用于限定目标脉冲波形的各个因素，并且包括振幅(电压差)和脉冲周期(脉冲宽度和脉冲间隔)。
控制器46被连接到机器人3，并且从机器人3实时接收表示涂料枪4的工作状态(位置、振幅、移动速度等)的信号。此外，关于工件2的规格和涂装条件的信息(即，包括所使用涂料的类型或种类、被喷雾的涂料的量等)被预先存储在控制器46中，并且控制器46基于表示关于工件2的规格和涂装条件的信息的信号以及表示涂料枪4的工作状态的信号来检测静电涂装状态，并且之后由它们实时计算确定当前最佳脉冲条件。之后，控制器46将表示当前最佳脉冲条件的命令信号输出(其已经通过实时计算确定)到高电压产生器5。
关于短语“涂料的类型或种类”，应当注意具有不同的成分并且因此具有不同的带电特性和导电性的涂料应当被认为是具有不同“类型或种类”。例如，透明涂层涂料和基底涂料被认为是彼此不同的类型或种类。
在第三示例实施例中控制器46实时产生与当前静电涂装状态相对应的命令信号。然而，与整个静电涂装过程(即，从涂装开始到结束的全部静电涂装过程)相对应的脉冲条件可以被预先通过教导存储在控制器46中，并且控制器46可以按照教导规定将命令信号输出到高电压产生器5。
下文中，将会描述每个静电涂装设备如何产生电场E。如图7A中示出的比较示例所示，在静电涂装期间施加到涂料枪4的第一电压V将会被称作为“电压V1”，并且每次连续施加电压V1时流动的放电电流I的值将会被称作为“电流I1”。注意，电压V1具有通常被用来给类似于涂料枪4的涂料枪通电的电平。同时，也在静电涂装期间施加到涂料枪4并且低于通常使用的电压V1的第二电压V将会被称作为“电压V2”，并且每次连续施加电压V2时流动的放电电流I的值将会被称作为“电流I2”，并且在施加电压V1时流动的放电电流I1与在施加电压V2时流动的放电电流I2之间的差被称作为“ΔI”(即，ΔI＝I1-I2)。
在根据本发明的第三示例实施例的静电涂装设备41的情况中，换言之，如图7B所示，高电压产生器5利用电压V给涂料枪4通电，同时将电压值在与比较示例中的电压V1和V2的值相等的两个值之间切换，换言之，高电压产生器5按照从控制器46输出的信号向涂料枪4以脉冲方式交替输出电压V1和V2。如果电压V1和V2如上所述以脉冲方式输出，那么所得到的放电电流I的波形变为包括大致三角波(每个三角波都具有局部峰)的脉冲波形。下文中，每个局部峰处的放电电流I的值将会被称作为“峰电流I3”。
通过在电压V1和V2之间切换而产生的每个脉冲的形状可以使用表示电压V1和V2之间的差异的振幅ΔV、作为施加电压V1的单个单位时间的脉冲宽度t1以及作为施加低电压V2的单个单位时间的脉冲宽度t2来限定。在这种情况下，脉冲周期T可以被表示为T＝t1+t2。
通过按照从控制器46输出地信号来调整脉冲条件，可以使得峰电流I3比如图7A中示出的比较示例那样连续施加电压V1时流动的放电电流I1更大。即，当使用静电涂装设备41执行静电涂装时，放电电流I(峰电流I3)可以比比较示例中更大，尽管由高电压产生器5产生的电压V的值与比较示例中的那些(即，电压V1和V2)相等。
峰电流I3大于放电电流I1的可能原因如下所示。在电压V1和V2如图7A中示出的比较示例那样都被连续施加的状态中，存在电场E的区域已经充满电子，并且因此不发生大的电子流动。另一方面，在电压V1和V2以如图7B所示的脉冲交替输出的状态中，在存在电场E的区域中发生电子的快速流动，并且因此与连续施加电压V1和V2的状态相当的大的电流流动。
此外，因为电场E的强度按照放电电流I的水平而改变，所以随着比比较示例中的放电电流I更大的峰电流I3流动，产生具有更高强度的电场。在下文中，在以脉冲方式交替输出电压V1和V2的状态中，在施加电压V1期间的放电电流与在施加电压V2期间的放电电流I之间产生的差异将会被称作为“ΔIP”(即，ΔIP＝I3-I2).
之后，将会描述由根据本发明的第三示例实施例的静电涂装设备41以脉冲电压执行静电涂装的状态。在如图7A所示将电压V1从高电压产生器5连续地施加到涂料枪4的情况中，在工件2与杯形帽4a之间产生由图8A中的电力线表示的电场E1。应当注意，电力线之间的间隔越窄表示电场E1的局部强度更高。
考虑到要从涂料枪4喷射的涂料的所需扩散图案等来设置电压V1，以形成电场E1的有效区域W1，使得全部的涂料颗粒x通过电场E1的有效区域W1到达工件2。应当注意，每个电场的“区域”表示这样的电场区域：在该区域中，电场的强度足够高以产生具有使得涂料粘附所需的大小的库伦力，即，其不表示整个电场的区域。
此外，在电压V2如图7A所示从高电压产生器5连续施加到涂料枪4的情况中，在工件2与杯形帽4a之间产生由图8B中的电场力线表示的电场E2。当所施加的电压较低时(即，当施加电压V2时)，形成具有有效区域W2的电场E2，其小于电场E1的有效区域W1。此外，在电场E2中，电力线之间的间隔比电场E1中的电力线之间的间隔更宽，即，电场E2的强度低于电场E1。
另一方面，在根据本发明的第三示例实施例的静电涂装设备41的情况中，通过使用控制器46和高电压产生器5，电压V1和V2如图7B所示以脉冲方式交替地输出到涂料枪4，使得在工件2与杯形帽4a之间形成图6中表示的电场E3。电场E3的有效区域W3大于电场E1的有效区域W1。此外，电场E3中的电场线之间的间隔比电场E1中的电场线之间的间隔更窄，即，电场E3的强度高于电场E1。更具体地，静电涂装设备41调整电场E3的强度和电场E3的有效区域W3，通过按照从控制器46输出的信号来改变脉冲条件(即，脉冲宽度t1、脉冲间隔t2和振幅ΔV)。
在工件2与杯形帽4a之间形成的电场E的强度越高，涂料颗粒x更加由电场E带更正电，并且因此涂料颗粒x的带电量q更大。利用根据第三示例实施例的静电涂装设备41，因此，由于更高的电场E的强度和更大带电量q的协同作用，作用在穿过电场E3并且因而粘附到工件2的涂料颗粒x上的库伦力相比于比较示例的情况更大，并且因此涂料颗粒x由更大的力吸引到工件2，从而改善涂料粘附效率。
因此，在使用根据本发明的第三示例实施例的静电涂装设备41执行静电涂装的情况中，可以通过减小低电压V2来使得振幅ΔV更大，并且因此可以容易改善涂料粘附效率，而不升高电压V1。
即，在根据本发明的第三示例实施例的静电涂装设备41中，控制器46能够设置作为适合于静电涂装的施加电压的第一电压V1以及作为低于第一电压V1的施加电压的第二电压V2，作为为将要从高电压产生器5施加的高的正电压，并且之后控制以各具有预定脉冲宽度(即，脉冲宽度t1)、预定脉冲间隔(即，脉冲间隔t2)和预定振幅(即，振幅ΔV)的脉冲方式交替输出电压V1和V2。
同时，本发明的第三示例实施例可以被认为是使用静电涂装设备41的静电涂装方法。根据本方法，使用控制器46，设置作为适合于静电涂装的正电压的第一电压V1和作为比第一电压V1更低的电压的第二电压V2，作为将要从高电压产生器5施加的高电压，并且之后在由控制器46进行的控制下，以各具有预定脉冲宽度(即，脉冲宽度t1)、预定脉冲间隔(即，脉冲间隔t2)和预定振幅(即，振幅ΔV)的脉冲方式交替输出电压V1和V2，由此在工件2与涂料枪4之间产生相比于在从高电压产生器5连续施加电压V1的情况下形成的电场E1的强度和有效区域W1具有高电场强度和大面积(即，有效区域W3)的电场E3。因此，根据本方法，作用在涂料颗粒x上的库伦力F增加，并且因此改善涂料粘附效率。

Claims (4)

1.一种静电涂装设备，包括：
涂料枪(4)，其包括雾化部分(4a)和空气排出部分(7)，所述雾化部分将涂料雾化并且排出经雾化的涂料，所述空气排出部分排出用于对已排出的涂料的扩散图案进行控制的成形空气，所述空气排出部分布置在所述雾化部分的外围的后方，所述雾化部分包括杯形帽和使所述杯形帽转动的致动器；
高电压产生器(5)，其将高电压施加到所述涂料枪；
控制器(6)，其控制将要从所述高电压产生器施加的高电压；以及
带电部分(19)，其主动地使得从所述空气排出部分排出的成形空气带正电，其中
所述高电压产生器(5)产生高的正电压；并且
所述带电部分是将空气提供到所述空气排出部分并由变得带负电的材料制成的空气供应部分。
2.根据权利要求1所述的静电涂装设备，其中
所述控制器(6)设置适合于静电涂装的第一施加电压以及低于所述第一施加电压的第二施加电压作为将要从所述高电压产生器(5)施加的高电压，并且使得所述第一施加电压和所述第二施加电压以各具有预定脉冲宽度、预定脉冲间隔和预定振幅的脉冲方式交替地输出。
3.一种静电涂装方法，包括：
在涂料枪(4)处产生高的正电压并且将被涂装物(2)连接到地，使得在所述被涂装物(2)与所述涂料枪(4)之间形成电场，并且在高的正电压在所述涂料枪(4)处产生的同时对所述被涂装物进行涂装；以及
在对从所述涂料枪喷射的涂料进行正充电的同时，在所述被涂装物上执行静电涂装，其中
主动地使得从所述涂料枪(4)排出的成形空气带正电，并且
使用空气供应部分来使得所述成形空气带正电，所述空气供应部分将空气提供到所述涂料枪(4)的空气排出部分并由变得带负电的材料制成。
4.根据权利要求3所述的静电涂装方法，还包括：
设置适合于静电涂装的第一施加电压(V1)以及低于所述第一施加电压的第二施加电压(V2)作为要被施加的高电压；以及
使得所述第一施加电压(V1)和所述第二施加电压(V2)以各具有预定脉冲宽度、预定脉冲间隔和预定振幅的脉冲方式交替地输出，从而与当所述第一施加电压被连续地施加时形成的电场的强度和面积相比，在所述被涂装物与所述涂料枪(4)之间形成具有高强度和大面积的电场。
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