CN104607335A - 一种全角度超声喷涂操作系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全角度超声喷涂操作系统，所述系统包括：工件夹持单元，所述工件夹持单元用于夹持待喷涂的工件；超声喷涂单元，所述超声喷涂单元用于对待喷涂的工件进行超声喷涂；负压吸附单元，所述负压吸附单元用于控制超声喷涂操作系统内部的气压维持为负压；驱动控制单元，所述驱动控制单元用于驱动和控制所述工件夹持单元、超声喷涂单元和负压吸附单元。本发明实现了精密超声喷涂，颗粒度可达到微米尺度，同时使得所喷涂试剂的均匀度和附着能力得到显著提高。

Description

一种全角度超声喷涂操作系统

技术领域

本发明涉及自动化和超声应用技术领域，特别是涉及一种针对柔性细长工件利用超声雾化技术的全角度超声喷涂操作系统。

背景技术

超声喷涂利用超声振动在液体中产生的雾化功能，对流经超声波换能器前端的液体进行雾化，产生微米级细小液滴；加入适当压力的压缩气体，使雾粒在气流作用下，更加碎小、匀化，同时引导雾粒的运行分向，增加雾化颗粒运行动力，从而达到对待涂物体表面的精密喷涂目的。

现有技术中的超声喷涂设备针对柔性细长工件的喷涂仍存在以下不足：

雾化试剂在柔性细长工件上的附着和挥发能力差，影响喷涂质量；

无法实现精密微流量控制，雾化试剂在柔性细长工件上喷涂不均匀，不能实现工件的全角度喷涂。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种针对柔性细长工件的全角度超声喷涂操作系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种针对柔性细长工件的全角度超声喷涂操作系统。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种全角度超声喷涂操作系统，所述系统包括：

工件夹持单元，所述工件夹持单元用于夹持待喷涂的工件；

超声喷涂单元，所述超声喷涂单元用于对待喷涂的工件进行超声喷涂；

负压吸附单元，所述负压吸附单元用于控制超声喷涂操作系统内部的气压维持为负压；

驱动控制单元，所述驱动控制单元用于驱动和控制所述工件夹持单元、超声喷涂单元和负压吸附单元；

其中，所述超声喷涂单元包括：

超声换能器喷头、以及用于固定超声换能器喷头的移动滑台，所述超声换能器喷头对准所述工件夹持单元；

与所述超声换能器喷头相连的压电超声电源、精密微动泵和微小压力源。

作为本发明的进一步改进，所述微小压力源为微小气体压力源。

作为本发明的进一步改进，所述微小气体压力源的压力控制为0.01-0.1MPa。

作为本发明的进一步改进，所述驱动控制单元包括与工件夹持单元相连的脚踏开关。

本发明的有益效果是：

利用压电陶瓷的压电效应输出高能超声振动，能使不同浓度的液体试剂均匀雾化；

通过超声换能器喷头内部所设计的气道，改善接入的微气流气体流场，将试剂均匀的指引到工件指定区域；

通过所设计的负压吸附单元，可增强雾化试剂在工件外表面的附着面积及挥发速度；

工件的夹持方法通过步进式旋转工件，可实现全角度精密喷涂；

超声喷涂单元具有精密微流量控制，喷涂涂层全角度覆盖，喷涂均匀，雾化颗粒大小可控，损耗小等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一具体实施例中全角度超声喷涂操作系统的结构示意图；

图2为本发明一具体实施例中工件夹持单元的结构示意图；

图3为本发明一具体实施例中超声喷涂单元的模块示意图；

图4为本发明一具体实施例中负压吸附的原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种全角度超声喷涂操作系统，包括：

工件夹持单元，工件夹持单元用于夹持待喷涂的工件；

超声喷涂单元，超声喷涂单元用于对待喷涂的工件进行超声喷涂；

负压吸附单元，负压吸附单元用于控制超声喷涂操作系统内部的气压维持为负压；

驱动控制单元，驱动控制单元用于驱动和控制工件夹持单元、超声喷涂单元和负压吸附单元。

参图1所示为发明一具体实施例中针对柔性细长工件的全角度超声喷涂操作系统的结构示意图，下面分别以工件夹持单元、超声喷涂单元、负压吸附单元和驱动控制单元对本发明全角度超声喷涂操作系统进行详细说明。

结合图2所示，本实施例中工件夹持单元包括：

旋转台11；

位于旋转台11下方的旋转电机12，旋转电机可以驱动旋转台在水平面上步进转动；

位于旋转台11上方的夹持支架13，夹持支架与旋转台垂直安装，其中，夹持支架包括第一夹持支架131和第二夹持支架132，第一夹持支架131为设置为矩形平面，第二夹持支架132位于第一夹持支架131旁侧，且呈长条形设置，第二夹持支架132的高度高于第一夹持支架131的高度；

固定于夹持支架13中第一夹持支架131上的棘轮转盘14，其中，棘轮转盘14上设有工件固定槽141，棘轮转盘14上还包括用于控制棘轮转盘反向转动的反向手柄142；

位于夹持支架13中第二夹持支架132上的气动夹持手指15。本实施例中气动夹持手指15包括上气动夹持手指151和下气动夹持手指152共两个气动夹持手指，在其他实施方式中也可以设置为两个以上的气动夹持手指。

本实施例中针对柔性细长工件的工件夹持通过尾部旋转固定工件细长部分、顶端及中间两端固定的方法，具体操作步骤包括：

（1）、将工件16安装在工件固定槽141中，旋转棘轮转盘14，使得工件16的细长部分均匀的棘轮转盘14在转盘上；

（2）、通过安装在上气动夹持手指151上的限位挡块，将工件16前段定位，并通过踩脚踏开关41，控制上气动夹持手指151夹紧；

（3）、通过调整棘轮转盘14，将工件16喷涂部分拉直后，再次踩脚踏开关41，控制下气动夹持手指152夹紧，完成整个工件16的精确定位。

结合图3所示，超声喷涂单元包括：

超声换能器喷头21、以及用于固定超声换能器喷头21的移动滑台22，超声换能器喷头21可以在移动滑台22上进行上下移动，超声换能器喷头21对准上气动夹持手指151和下气动夹持手指152之间的夹持支架13；

与超声换能器喷头21相连的压电超声电源23、精密微动泵24和微小压力源25。

压电超声电源23可根据客户需求调节不同的功率，使得所喷涂的雾化试剂达到预计的颗粒度，在实施例中所用超声换能器喷头雾化试剂颗粒度为30-50μm；

精密微动泵24可根据喷涂的剂量及速度，精确控制试剂的进给速度；

微小气体压力源的压力可控制在0.01-0.1MPa，本实施例中微小气体压力源25为微小氮气压力源，氮气气流经过超声喷头内部气道后，给雾化后的试剂提供一定的引导压力，进一步提高试剂在工件表面的承载能力。

本发明中利用喷头上下移动以及工件指定角度步进旋转的喷涂方法，通过步进角度的调节，可实现工件表面的全覆盖喷涂。

负压吸附单元包括负压吸附装置31，负压吸附装置31用于控制超声喷涂操作系统内部的气压维持为负压。

参图4所示为本实施例中负压吸附的原理图，由于负压吸附作用，在工件16表面形成负压气流301，该负压气流301使得喷涂试剂接触到工件16时，沿工件16表面蔓延，形成包裹状态，从而大大增加了雾化试剂302在工件表面的附着面积。由于气流流动作用，也提高了雾化试剂302在工件16表面的挥发速度，提高了喷涂涂层的均匀性。

因此，本发明采用负压吸附，利用气流带动力来增加雾化试剂在工件（或圆柱型工件表面）的覆盖面积及挥发速度。

进一步地，本发明中的驱动控制单元包括：

驱动和控制工件夹持单元的第一驱动控制单元，第一驱动控制单元包括脚踏开关41，在其他实施例中第一驱动控制单元也可以采用其他控制方式对工件夹持单元进行驱动和控制；

驱动和控制超声喷涂单元的第二驱动控制单元；

驱动和控制负压吸附单元的第三驱动控制单元。

由上述技术方案可以看出，本发明结合压电超声喷涂技术和自动化控制技术，提出了一种全角度超声喷涂操作系统，其具有以下优点：

利用压电陶瓷的压电效应输出高能超声振动，能使不同浓度的液体试剂均匀雾化；

通过超声换能器喷头内部所设计的气道，改善接入的微气流气体流场，将试剂均匀的指引到工件指定区域；

通过所设计的负压吸附单元，可增强雾化试剂在工件外表面的附着面积及挥发速度；

工件的夹持方法通过步进式旋转工件，可实现全角度精密喷涂；

超声喷涂单元具有精密微流量控制，喷涂涂层全角度覆盖，喷涂均匀，雾化颗粒大小可控，损耗小等优点。

综上所述，本发明结合超声雾化系统、精密微动泵、微小氮气压力源以及负压吸附等设备，实现了精密超声喷涂，颗粒度可达到微米尺度，同时使得所喷涂试剂的均匀度和附着能力得到显著提高。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种全角度超声喷涂操作系统，其特征在于，所述系统包括：

工件夹持单元，所述工件夹持单元用于夹持待喷涂的工件；

超声喷涂单元，所述超声喷涂单元用于对待喷涂的工件进行超声喷涂；

负压吸附单元，所述负压吸附单元用于控制超声喷涂操作系统内部的气压维持为负压；

驱动控制单元，所述驱动控制单元用于驱动和控制所述工件夹持单元、超声喷涂单元和负压吸附单元；

其中，所述超声喷涂单元包括：

超声换能器喷头、以及用于固定超声换能器喷头的移动滑台，所述超声换能器喷头对准所述工件夹持单元；

与所述超声换能器喷头相连的压电超声电源、精密微动泵和微小压力源。

2.根据权利要求1所述的全角度超声喷涂操作系统，其特征在于，所述微小压力源为微小气体压力源。

3.根据权利要求2所述的全角度超声喷涂操作系统，其特征在于，所述微小气体压力源的压力控制为0.01-0.1MPa。

4.根据权利要求1所述的全角度超声喷涂操作系统，其特征在于，所述驱动控制单元包括与工件夹持单元相连的脚踏开关。