CN103586169A - 涂装装置及涂装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涂装装置及涂装方法，涂装装置包括装设有油漆的针头，位于所述针头下方的夹具，所述夹具与所述针头能够在横向、纵向上相对移动，位于所述夹具上方的成像装置，测高装置及控制装置；其中，所述针头能够相对于所述夹具垂直移动，所述针头连接流量控制装置，所述成像装置、所述测高装置及所述流量控制装置均与所述控制装置连接。在涂装时，通过流量控制装置控制针头的油漆的喷注量及阀门的开关，并且在喷注的过程中，控制装置控制夹具与针头的横向、纵向相对位置确保针头按照之前确定的点注轨迹进行点注，而控制针头相对于夹具垂直移动，确保针头与待涂装产品表面距离恒定。

Description

涂装装置及涂装方法
技术领域
本发明涉及一种汽车零件生产领域，尤其是指一种涂装装置及涂装方法。
背景技术
汽车上有很多字牌、标牌类的零部件，需要局部涂装成特定颜色，以起到突出显示和美观的作用。如某汽车品牌的标牌的字母A、B、C，根据设计图纸的要求需要涂装成黑色。对于这种仅需要涂装零部件表面字母区域的产品，生产时就需要使用罩具，对零部件字母以外不需要涂装的部位进行遮蔽，然后对需要涂装的字母区域进行涂装。
涂装前，需要打开罩具上盖，把零部件放置在相应的罩具底座上，然后锁紧罩具上盖，用普通压缩空气喷枪进行喷漆，以上各步骤均为人工操作，喷漆完成后，打开罩具上盖将零部件取出。每喷完5-8个零部件，需要用溶剂清洗罩具上盖积聚的油漆。由于上述喷漆过程中，受罩具制作精度和产品轻微变形的影响，罩具上盖与零部件表面总会存在一些细小缝隙，所以有些被压缩空气物化的油漆雾，会通过缝隙飞散到不需要涂装的区域。所以每一件喷漆完成后，都需要进入人工清理工序，将飞溅到这些区域的油漆雾擦拭干净，再送入烘箱，烤干油漆。
发明内容
基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种减少涂装工序，提高产品良率的涂装装置及涂装方法。
其技术方案如下：
一种涂装装置，包括有装设有油漆的针头，位于所述针头下方的夹具，所述夹具与所述针头能够在横向、纵向上相对移动，位于所述夹具上方的成像装置，测高装置及控制装置；其中，所述针头能够相对于所述夹具垂直移动，所述针头连接流量控制装置，所述成像装置、所述测高装置及所述流量控制装置均与所述控制装置连接。
下面对进一步技术方案进行说明：
优选的是，所述夹具上设有凹部，所述凹部的形状与待涂装产品背部的凸起结构相配合。
优选的是，所述流量控制装置包括与所述针头连通的气管，与所述气管连接的脉冲装置，所述气管与脉冲装置间通过脉冲阀控制。
优选的是，还包括有位于所述针头下方的移动平台，所述移动平台滑动地固定于第一滑轨上，所述第一滑轨为横向设置或纵向设置；所述针头通过第二滑轨滑动地固定于位于夹具上方的支架上，所述第二滑轨竖向设置；所述第二滑轨通过第三滑轨滑动地固定于所述夹具的上方的支架上，所述第三滑轨纵向或横向设置。
优选的是，所述测高装置为激光测高装置，该激光测高装置包括有激光发射头，该激光发射头设于所述夹具的上方。
优选的是，所述成像装置包括有摄像头及与摄像头连接的显示装置，所述摄像头安装于所述夹具的上方，所述显示装置与所述控制装置连接。
一种涂装方法，包括：
(1)放置待涂装产品于夹具上，并将所述夹具置于移动平台上；
(2)成像装置撷取待涂装产品的图像；
(3)根据撷取的图像确定待涂装产品上多个点的坐标；
(4)测高装置测量待涂装产品的高度，并将高度信息发送给控制装置；
(5)控制装置根据步骤(3)确定的坐标，改变针头与夹具的相对位置，实现对每一坐标点进行喷漆，并根据步骤(4)测量的高度信息控制针头的高度，确保针头与待涂装产品表面距离恒定。
优选的是，在步骤(3)中，根据待涂装产品的图像信息，采用相对坐标系，确定多个坐标点的坐标，该多个坐标点依次相连形成待涂装产品，该多个坐标点为油漆喷注点。
优选的是，在步骤(5)中，通过气压控制阀门的开启度改变所述针头的油漆流量，不需要点注油漆时，阀门关闭，气缸通过气压阀切换为负压，需要点注油漆时，阀门打开，气压通过气压阀切换为设定的正压。
优选的是，在步骤(5)中，移动所述夹具改变其纵向位置，移动所述针头改变其横向位置，移动第二滑轨改变针头垂直位置。
下面对前述技术方案的原理、效果等进行说明：
1、在涂装时，在夹具上装上相应的待涂装产品，通过成像装置扫描待涂装产品撷取图像信息；根据图像信息沿着待涂装产品的凹槽依次设定多个坐标点，连接多个该坐标点之间的直线即形成待涂装产品的形状，且该多个坐标点即为针头点注油漆时的油漆点注点；并通过测高装置对待涂装产品的高度进行扫描，确定待涂装产品表面的高度变化；在涂装时，通过流量控制装置控制针头的油漆的喷注量及阀门的开关，并且在喷注的过程中，控制装置控制夹具与针头的横向、纵向相对位置确保针头按照之前确定的点注轨迹进行点注，而控制针头相对于夹具垂直移动，确保针头与待涂装产品表面距离恒定。
2、由于汽车的字牌、标牌类且需涂装的字、标具有凹陷结构，本涂装装置直接将油漆通过针头，精确地点注到字、标的凹陷结构内，由于油漆具有一定的浸润流动性，油漆可覆盖字、标底部的所有区域，实现与现有涂装工艺相同的外观质量。
3、本涂装装置或涂装方法仅需要设置一次油漆点注轨迹，可完成相同形状的产品的涂装，重复性强，提高了涂装效率；整个涂装过程属于完全静态的点注方式，不会产生漆雾，有效提高油漆的利用率，使油漆利用率从现有的5.0％提高至99.9％，且不需要进行油漆清理，不仅可有效避免清理过程中会划伤产品，并避免了清洗罩具的溶剂、清理产品所需的擦拭纸、有机溶剂等产生的气味对工作人员的身体造成的威胁，同时还减少了大量废水、废油漆渣、废溶剂、废擦拭纸等危险废弃物的产生。
附图说明
图1是本发明实施例所述的涂装装置的结构示意图；
图2是本发明实施例所述的涂装方法的坐标点设置示意图。
附图标记说明：
100、支架，101、侧部，102、底部，103、移动平台，104、纵向导轨，105、垂直滑轨，106、固定架，107、横向滑轨，110、夹具，120、针头，130、摄像头，131、显示装置，140、激光发射头，150、脉冲装置，1-6、坐标点。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细说明：
如图1所示，一种涂装装置，包括有支架100，所述支架100上滑动地安装有夹具110，所述针头120滑动地安装于所述夹具110的上方，所述夹具110的上方还设有摄像头130、激光测高装置的激光发射头140，与所述针头120连接控制其流量及开启度的流量控制装置，还包括有控制装置，所述摄像头130、所述激光测高装置及所述流量控制装置均与所述控制装置连接；其中，所述针头120能够相对于所述夹具110垂直移动，通控制针头120与夹具110的横向、纵向及垂直向距离，使针头120能够对设置于夹具110上的每一个待涂装产品(字牌、标牌)的点注点注入油漆。
所述夹具110上设有多个凹部，所述凹部的形状与待涂装产品背部的凸起结构相配合，每一个凹部对应固定有一个待涂装产品，确保放入的每一个待涂装产品的稳定性。优选所述夹具110的平面度小于0.005mm，多个凹部的X\Y向尺寸偏差小于0.005mm。
所述针头120设有针筒，针筒的下方设有针头，针筒内装有油漆，且针筒通过供漆管与储漆装置连通，确保针头的供漆需求。
所述支架100包括有侧部101和底部102，所述底部102上设有纵向导轨104，纵向导轨104上滑动地固定有移动平台103，而所述夹具120则固定于所述移动平台103上，通过动力装置带动移动平台103实现在纵向导轨104(纵向设置的第一滑轨)上的移动，改变夹具110与针头120的纵向相对位置。所述侧部101固定于所述底部102的一侧，所述侧部101与所述底部102相对的一面设有垂直滑轨105(即竖向设置的第二滑轨)，所述垂直滑轨105上滑动地设有固定架106，所述针头120、所述摄像头130及激光发射头140固定于所述固定架106上，通过动力装置推动所述固定架106改变针头120针头与夹具(待涂装产品)的相对位置。所述侧部101上还设有横向滑轨107(横向设置的第三滑轨)，所述垂直滑轨105滑动地固定于所述横向滑轨107上，通过所述横向滑轨107改变针头与待涂装产品的横向相对位置。
所述流量控制装置包括与所述针头120的供漆管连通的气管，与所述气管连通的脉冲装置150，所述气管与脉冲装置之间通过脉冲阀控制气管的压力。
所述成像装置包括有摄像头130及与摄像头130连接的显示装置131，在涂装时，通过摄像头130扫描待涂装产品，并将扫描图像传输给显示装置131，根据显示内容，确定多个坐标点，多个该坐标点之间的直线连接形成待涂装产品，并且测出待涂装产品的上多个坐标点的坐标数据，多个该坐标点即为涂装时的油漆点注点。
一种涂装方法，其采用上述的涂装装置，包括：
(1)放置待涂装产品于夹具110上，并将所述夹具110置于移动平台103上；
(2)成像装置撷取待涂装产品的图像；
(3)根据撷取的图像确定待涂装产品上多个点的坐标；
(4)测高装置测量待涂装产品的高度，并将高度信息发送给控制装置；
(5)控制装置根据步骤(3)确定的坐标，改变针头与夹具的相对位置，实现对每一坐标点进行喷漆，并根据步骤(4)测量的高度信息控制针头的高度，确保针头与待涂装产品表面距离恒定。
每一个夹具110上装设有多个待涂装产品，通过步骤(3)确定针头点注轨迹，及通过步骤(4)获得待涂装产品表面的高度变化数据后，可连续完成多个产品的涂装工作。
其中，在步骤(1)中，先选择与待涂装产品的背部的凸起结构相匹配的夹具110，将夹具110固定于移动平台103上，将待涂装产品背部的凸起与夹具上的凹部配合固定待涂装产品，避免在涂装时待涂装产品移动影像涂装时的准确性。优选每一个产品对应一个夹具110，每一个夹具110横向、纵向分别设有多个凹部，可用于固定多个待涂装产品。
在步骤(2)中，通过摄像头130在其中一个待涂装产品的区域进行拍摄，并将拍摄图像传输给显示装置131。在步骤(3)中，根据显示图像建立坐标系，计算出待涂装产品上任意一个拐点的坐标，确定多个坐标点的坐标，该多个坐标点依次相连形成待涂装产品，该多个坐标点位为针头的喷注点。如图2所示，本实施例以字母“N”为例，需要确定6个坐标点1-6，这6个坐标点1-6之间的连线构成字母“N”。
在步骤(4)中，采用激光测高装置对待涂装产品进行测高，获知待涂装产品表面的高度差，并将该高度差数据发送给控制装置。
其中，步骤(2)、步骤(3)可以和步骤(4)互换，先确定待涂装产品的多个坐标点或先确定待涂装产品表面的高度差均可。
在步骤(5)中，通过气压控制阀门的开启度改变所述针头120的油漆流量，优选针头的点注流量为0.005g/次，脉冲频率为20-100次/秒。不需要点注油漆时，脉冲阀关闭，气缸通过气压阀切换为负压，确保油漆不从针头流出；需要点注油漆时，脉冲阀门打开，气压通过气压阀切换为设定的正压，注出油漆。
在步骤(5)中，为了确保针头120能够按照步骤(3)中确定的多个坐标点点注油漆，通过所述移动平台103与纵向滑轨104的配合、及所述垂直滑轨105与所述横向滑轨107的配合，改变针头与待涂装产品的纵向、横向距离。
目前生产的绝大多数零部件，其表面多为弧形面，同一个零部件上最高与最低的字、标高差可达5mm，例如NXXSXX标中，字母S所处的平面比字母N所处的平面要高出4mm，而点注的针头与字、标底面的距离必须保证在0.20mm±0.02mm范围内，因为距离再小，会因为产品Z向的公差造成撞针；如果距离偏大，则油漆从针头出来后，接触不到产品表面而越积越大，最终造成点注流量不稳定不连续，产品零部件不良。所以，需要对精确的Z向控制针头，才能保证点注过程中，针头始终与字、标底面以一定的距离，沿零部件弧形面进行涂装。因此，在步骤(5)中，根据激光测高装置测得的结果，使固定架107能够在垂直滑轨106上垂直移动，确保针头120的针头与待涂装产品表面的距离恒定。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种涂装装置，其特征在于，包括有装设有油漆的针头，位于所述针头下方的夹具，所述夹具与所述针头能够在横向、纵向上相对移动，位于所述夹具上方的成像装置，测高装置及控制装置；其中，所述针头能够相对于所述夹具垂直移动，所述针头连接流量控制装置，所述成像装置、所述测高装置及所述流量控制装置均与所述控制装置连接。
2.根据权利要求1所述的涂装装置，其特征在于，所述夹具上设有凹部，所述凹部的形状与待涂装产品背部的凸起结构相配合。
3.根据权利要求1所述的涂装装置，其特征在于，所述流量控制装置包括与所述针头连通的气管，与所述气管连接的脉冲装置，所述气管与脉冲装置间通过脉冲阀控制。
4.根据权利要求1所述的涂装装置，其特征在于，还包括有位于所述针头下方的移动平台，所述移动平台滑动地固定于第一滑轨上，所述第一滑轨为横向设置或纵向设置；所述针头通过第二滑轨滑动地固定于位于夹具上方的支架上，所述第二滑轨竖向设置；所述第二滑轨通过第三滑轨滑动地固定于所述夹具的上方的支架上，所述第三滑轨纵向或横向设置。
5.根据权利要求1所述的涂装装置，其特征在于，所述测高装置为激光测高装置，该激光测高装置包括有激光发射头，该激光发射头设于所述夹具的上方。
6.根据权利要求1所述的涂装装置，其特征在于，所述成像装置包括有摄像头及与摄像头连接的显示装置，所述摄像头安装于所述夹具的上方，所述显示装置与所述控制装置连接。
7.一种涂装方法，其特征在于，包括：
(1)放置待涂装产品于夹具上，并将所述夹具置于移动平台上；
(2)成像装置撷取待涂装产品的图像；
(3)根据撷取的图像确定待涂装产品上多个点的坐标；
(4)测高装置测量待涂装产品的高度，并将高度信息发送给控制装置；
(5)控制装置根据步骤(3)确定的坐标，改变针头与夹具的相对位置，实现对每一坐标点进行喷漆，并根据步骤(4)测量的高度信息控制针头的高度，确保针头与待涂装产品表面距离恒定。
8.根据权利要求7所述的涂装方法，其特征在于，在步骤(3)中，根据待涂装产品的图像信息，采用相对坐标系，确定多个坐标点的坐标，该多个坐标点依次相连形成待涂装产品，该多个坐标点为油漆喷注点。
9.根据权利要求7所述的涂装方法，其特征在于，在步骤(5)中，通过气压控制阀门的开启度改变所述针头的油漆流量，不需要点注油漆时，阀门关闭，气缸通过气压阀切换为负压，需要点注油漆时，阀门打开，气压通过气压阀切换为设定的正压。
10.根据权利要求7或9所述的涂装方法，其特征在于，在步骤(5)中，移动所述夹具改变其纵向位置，移动所述针头改变其横向位置，移动第二滑轨改变针头垂直位置。
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