CN104785393B - 用于导电材料的机器人喷涂系统的静电屏障 - Google Patents

Abstract

一种用于导电材料的机器人喷涂系统的静电屏障，包括由电绝缘材料构成并且设置在用于容纳在静电喷涂操作中使用的导电涂料的相邻的贮存器之间的屏障。利用中心板以及上凸缘和下凸缘，所述屏障被定型和定尺为适合于阻挡在贮存器之间的每个直线路径以静电分离贮存器，并且防止当贮存器之间有电压差时形成接地路径或短路。所述贮存器的静电分离进一步防止所述机器人静电喷涂系统的导电元件劣化。

Description

用于导电材料的机器人喷涂系统的静电屏障

技术领域

本发明涉及一种机器人静电喷涂系统，用于将导电涂料涂于物体，并且更具体而言，涉及一种静电屏障，其形成在静电充电涂料贮存器与接地涂料贮存器之间，以防止机器人静电喷涂系统劣化。

背景技术

用于导电涂料的机器人静电喷涂系统分为两大类：“直接电荷”系统，其将静电电荷直接涂于与地面静电隔离的大量涂料中；以及“间接电荷或电晕充电”系统，其使用电极，以通过涂料可从接地涂料供给装置中连续地供给的方式，在喷涂云上涂覆或引起电荷。

本发明涉及采用两个或多个贮存器用于保持导电涂料的“直接电荷”系统存在的特别问题，其中，这两个或多个贮存器彼此很接近地安装在机器人静电喷涂系统的机械臂上。在该配置中，期望启用一种状态，其中，一个贮存器与接地电位隔离并且静电充电，以进行喷涂操作，而另一个贮存器接地，同时被装填有来自接地涂料供给装置的导电涂料。这两个(或多个)贮存器的最有利的位置是彼此接近，通常安装在用于将涂料涂于物体(诸如车身)的机械臂的相同链路上。

不得已安装为如此靠近在一起的两个(或多个)这种贮存器在当一个贮存器充电并且另一个(其他的)贮存器接地时，产生非常强烈的电场。久而久之，该电场可造成喷涂元件劣化，从而危害系统。这种劣化有时称为“静电蚀刻”或“针孔”，并且最后在贮存器之间产生接地路径或短路，阻碍分配贮存器有效充电。

根据设计和使用情况，密封件或外壳的静电蚀刻可发生在大约几分钟内，或者在好几个月的运行期间发展。为了包含在工业用途的可靠系统内，非常接近贮存器的机器人静电喷涂系统的元件必须最少在几个月的使用时间内抵抗这种劣化。

因此，期望生产一种屏障系统，用于使相邻的导电涂料贮存器彼此静电隔离，以防止在相邻的导电涂料贮存器之间形成接地路径或短路。

发明内容

本发明涉及一种屏障设计，该设计阻止在几个月的使用期间在贮存器之间产生接地路径。本发明包括屏障，该屏障由具有高介电常数的材料(诸如PTFE材料)制成，并且该屏障的形状被设计为防止在贮存器之间具有任何“视线”路径，并且使在元件表面上的最短路径大于100mm。

在一个实施方式中，提供了一种用于在用于导电材料的机器人喷涂设备中静电分离相邻的贮存器的屏障系统。该屏障系统包括物理屏障，其由电绝缘材料构成，其中，所述屏障设置在相邻的贮存器之间，使得在贮存器之间没有不通过屏障的直线路径。

在另一个实施方式中，提供了一种用于在用于导电材料的机器人喷涂设备中将第一涂料贮存器从相邻的第二涂料贮存器静电分离的屏障系统。该屏障系统包括由介电强度大于300V/mil的电绝缘材料构成的物理屏障，所述屏障由多个元件构成以帮助其安装和维护。该屏障设置在第一和第二相邻的涂料贮存器之间，使得在第一涂料贮存器与第二涂料贮存器之间没有不通过屏障的直线路径。

在又一个实施方式中，提供了一种用于在用于导电材料的机器人喷涂设备中将第一涂料贮存器从相邻的第二涂料贮存器静电分离的屏障系统。该屏障系统包括由介电强度大于300V/mil的电绝缘材料构成的物理屏障，所述屏障包括中心板、上凸缘以及下凸缘。上凸缘设置在中心板的顶表面上并且下凸缘设置在中心板的底表面上。该屏障设置在第一和第二相邻的涂料贮存器之间，使得在第一涂料贮存器和第二涂料贮存器之间没有不通过屏障的直线路径。

附图说明

在根据附图进行考虑时，通过优选实施方式的以下详细描述，本发明的以上和其他优点将对于本领域的技术人员显而易见，其中：

图1为在机械臂上安装了两个涂料罐的根据本发明的屏障系统的透视示意图；

图2为在图1中所示的涂料罐和屏障的透视图，其中，以局部透视图示出了涂料罐；

图3为在图2中所示的涂料罐和屏障的端视图；以及

图4为在图2中所示的贮存器和屏障的侧视图，其中，以局部透视图示出了涂料罐。

具体实施方式

以下详细描述和附图描述并且说明了本发明的各种示例性实施方式。说明书和示图用于使本领域的技术人员能够制成和使用本发明，并非旨在通过任何方式限制本发明的范围。

图1示出了根据本发明的优选实施方式的机器人喷涂系统1。机器人喷涂系统1包括机械臂3、第一涂料罐20、第二涂料罐30以及屏障10。屏障10是由电绝缘材料构成的物理结构，其设置在第一与第二涂料罐20、30之间。第一与第二涂料罐20、30以并排设置彼此很接近地安装在机械臂3上，其纵轴总体上平行地延伸，第一与第二涂料罐通过屏障10物理上彼此分开。第一涂料罐20的第一端23和第二涂料罐30的第一端33设置为与固定的歧管块5相邻并且与该模块相联，在该歧管块内具有用于控制导电涂料流入每个涂料罐20、30内的阀门(未显示)和通道(未显示)。

如图所示，第一与第二涂料罐20、30通常是具有相同的尺寸和形状的空心圆柱形容器。而且，第一涂料罐20的纵轴通常被设置为与第二涂料罐30的纵轴平行，并且第一涂料罐20的第一端23和第二涂料罐30的第一端33与和平行的第一与第二涂料罐20、30纵轴横向绘制的公共线相交。然而，应理解的是，在本发明的范围内，如期望地可使用第一与第二涂料罐20、30的其他设置，包括第一与第二涂料罐20、30彼此不平行放置的设置。

现在，参照图2，第一涂料罐20的开放第二端24包括可滑动地设置在其内的第一活塞7，并且第二涂料罐30的开放第二端34包括可滑动地设置在其内的第二活塞8。每个活塞7、8分别在涂料罐20、30内与注射器一样滑动，允许每个涂料罐20、30根据每个活塞7、8在每个涂料罐20、30内的位移具有可变的内部容积。在喷涂过程期间，每个活塞7、8可用于控制在每个涂料罐20、30内分配流体的容积，包括但不限于空气、导电涂料以及潜在地包括用于在喷涂之后清洁每个涂料罐20、30的内部的溶剂。

第一涂料罐20的内表面22与第一活塞7的第一活塞头17配合，以在第一涂料罐20内形成第一涂料贮存器21，而关于第二涂料罐30，第二涂料罐30的内表面32与第二活塞8的第二活塞头18配合，以在第二涂料罐30内形成第二涂料贮存器31，如在图4中最佳所示。应理解的是，如图2和图4中所示，在每个活塞7、8处于完全缩回的位置时，每个涂料贮存器21、31具有最大的内部容积，并由此容纳最大量的导电涂料。

第一涂料罐20与第一绝缘线(未显示)和具有接地电位的在其内储存了导电涂料的导电涂料源(未显示)相联。第二涂料罐30与第二绝缘线(未显示)和具有接地电位的导电涂料源(未显示)相联。第一和第二绝缘线用于在喷涂期间将包含在第一或第二涂料罐20、30内的导电涂料以预先选择的间距从导电涂料源静电隔离。

在使用期间，允许导电涂料通过第一绝缘线从导电涂料源中流入第一涂料贮存器21内，其中，在填充期间，包含在第一涂料贮存器内的导电涂料也具有接地电位。在填充完第一涂料贮存器21时，一系列阀门(未显示)可用于阻止导电涂料从导电涂料源中流入第一涂料贮存器21内。然后，第一绝缘线允许将包含在第一涂料贮存器21内的导电涂料从具有接地电位的导电涂料源隔离。然后，可对包含在第一涂料贮存器21内的导电涂料静电充电，以具有比接地电位更大的电位。一旦进行了静电充电，然后，包含在第一涂料贮存器21内的导电涂料可从其中分配给设置在机械臂上3上的涂料喷涂机(未显示)，用于对物体喷涂(未显示)。

在第一涂料罐20用于喷涂的同时，然后可通过与上面参照第一涂料罐20描述的方式相同的方式，使用第二绝缘线以及具有接地电位的导电涂料源，填充第二涂料罐30的第二涂料贮存器31。然后，包含在第二涂料贮存器31内的导电涂料可从具有接地电位的导电涂料源隔离，使得包含在第二涂料贮存器31内的导电涂料可静电充电至具有比接地电位更大的电位。然后，可将包含在第二涂料贮存器31内的静电充电的导电涂料提供给涂料喷涂机，用于涂到物品。应理解的是，该过程可根据需要轮流重复多个周期，以完成喷涂过程。

由于涂料罐20、30中的一个将静电充电的导电涂料提供给涂料喷涂机，同时涂料罐20、30的另一个填充有具有接地电位的导电涂料，两个涂料罐20、30的使用允许机器人涂料系统1无不必要延迟地将导电涂料涂于物体。

然而，由于在填充涂料罐20、30中的一个的期间，包含在涂料罐20、30中的另一个内的导电涂料静电充电，通过这种方式使用两个涂料罐20、30引出了额外的担忧。如上所述，涂料罐20、30中的一个可填充有静电充电的导电涂料，同时涂料罐20、30中的另一个填充有具有接地电位的导电涂料，在第一和第二涂料罐20、30之间造成明显的电压差。该电压差造成非常强烈的电场，这种电场可使在电场附近的机器人涂料系统1的元件劣化。为此，提供屏障10，以进一步将第一涂料罐20从第二涂料罐30隔离。

图3显示了屏障10和具有并排设置的两个圆柱形涂料罐20、30的端视图。如图所示，屏障10设置在第一涂料罐20和第二涂料罐30之间并且与每个第一涂料罐20和第二涂料罐30的最近表面区域相距等距离。屏障10优选地由帮助其安装和维护的多个元件构成。屏障10包括中心板40、上凸缘50以及下凸缘60。

现在，参照图3和图4，中心板40通常是矩形的，并且在与两个圆柱形涂料罐20、30的纵轴的方向平行的方向伸长。中心板40包括第一端面41和相对的第二端面42、顶表面43和相对的底表面44、以及第一侧面45和相对的第二侧面46。然而，应理解的是，根据需要，中心板可使用任何形状和方向。中心板40的厚度被限定为在第一侧面45和第二侧面46之间测量的距离。可选择中心板40的厚度，以为中心板40提供期望的介电强度。

还应理解的是，在材料经受电场的方向，材料的介电强度可直接受到材料的厚度的影响。例如在绝缘材料的厚度增大时，绝缘材料的介电强度通常减小。在其他情况下，由于电子隧道效应，在绝缘材料的厚度减小到以至于绝缘材料更具有导电性的程度时，绝缘材料的介电强度可减小。此外，在周围环境中的条件可影响绝缘材料的介电强度。例如，绝缘材料的介电强度可受到包围绝缘材料的环境的温度和湿度(如果是气态的话)以及与绝缘材料相邻的任何导电元件的方向和位置的影响。

因此，基于机器人涂料系统1的操作条件，应选择中心板40的厚度以致介电强度，以阻碍机器人涂料系统1的劣化。

如图所示，上凸缘50通常为在与中心板40的平面垂直的平面内延伸的矩形板，并且沿着中心板40的顶表面43设置，形成T形剖面。如图3中所示，上凸缘50横向延伸超过中心板40的第一侧面45和第二侧面46中的每个。根据与屏障10相邻的任何导电元件的位置和方向，可选择上凸缘50横向延伸超过侧面45、46中任一个的距离。如图4中所示，上凸缘50沿着中心板40的顶表面43从第一端面41延伸到第二端面42。应理解的是，根据期望，上凸缘50可横向延伸超过第一端面41和/或第二端面42，或者短于第一端面41和/或第二端面42结束。还应理解的是，可基于用于选择中心板40的厚度的相同因素，选择上凸缘50的厚度。

下凸缘60在图3中显示为一片弯曲或弧形材料，该材料与中心板40的底表面44耦接并且沿着该底表面设置。与上凸缘50一样，下凸缘60横向延伸超过中心板40的第一侧面45和第二侧面46中的每个。下凸缘60还从中心板40的第一端面41延伸到第二端面42。然而，根据期望，下凸缘60可延伸超过中心板40的第一端面41和/或第二端面42，或者短于第一端面41和/或第二端面42结束。如图所示，下凸缘60的弧形形状使下凸缘60的底表面61具有半圆形剖面，以在其内容纳用于耦接下凸缘60和机械臂3的机械臂3的圆柱形元件。然而，应理解的是，机械臂3的不同配置可需要下凸缘60为与上凸缘50相似的方式的平面。还应理解的是，下凸缘60可选择任何形状和方向，以允许在机械臂3上容易安装下凸缘60。还应理解的是，可基于用于选择中心板40的厚度的相同因素，选择下凸缘60的厚度。

现在，参照图4，显示了屏障10相对于第二涂料罐30的位置和方向的侧视图，其中，第二活塞8处于完全缩回的位置中，并且第二涂料贮存器31完全装满导电涂料。在与中心板40和第二涂料罐30中的每个的纵轴平行的方向，中心板40的第一端面41延伸超过完全装满的第二涂料贮存器31的第一端35距离A。选择距离A，以便确保屏障10延伸超过第二涂料贮存器31充足的距离，以便确保屏障10完全设置在第一与第二涂料贮存器21、31之间，同时进一步防止由在第一与第二涂料贮存器21、31之间的电位差造成的电场绕过屏障10。在距离A的长度至少为10mm时，发现了有利的结果。

图4还显示了中心板40的第二端面42也延伸超过第二涂料贮存器31的第二端36距离B。而且，在距离B的长度至少为10mm时，发现了有利的结果。应理解的是，上凸缘和下凸缘50、60还分别延伸通过第二涂料贮存器31的端部距离A和B。而且，应理解的是，在屏障10的相对侧上，通过相似的方式，相对于屏障10放置第一涂料罐20和第一涂料贮存器21，确保屏障10对称地位于第一涂料贮存器与第二涂料贮存器21、31之间。因此，中心板40的第一端面41和第二端面42也分别延伸超过第一涂料贮存器21的每个纵端距离A和B。

图1-4显示了一种设置，其中，屏障10、第一涂料罐20以及第二涂料罐30设置为纵轴彼此平行。应理解的是，屏障10可用于机器人喷涂系统中，其中，第一和第二涂料罐20、30以及第一与第二涂料贮存器21、31并不设置为彼此平行。在这种情况下，在与从第一涂料贮存器21到第二涂料贮存器31的最短直线路径垂直的第一方向，屏障10的第一端优选地至少延伸超过第一涂料贮存器21和第二涂料贮存器31中的每个10mm。而且，在与从第一涂料贮存器21到第二涂料贮存器31的最短直线路径垂直的第二方向，屏障10的第二端也优选地至少延伸超过第一涂料贮存器21和第二涂料贮存器31中的每个10mm。例如，第二方向可为与第一方向相对的方向。

在图3和图4中可以看出，屏障10相对于第一和第二涂料罐20、30的设置使在不通过屏障10的情况下不能绘制从第一涂料贮存器21内的任何点到第二涂料贮存器31内的任何点的直线。因此，屏障10使相邻的第一和第二涂料贮存器21、31彼此静电分离。通过防止由位于第一和第二涂料贮存器21、31中的一个内的静电充电的导电涂料形成的电场通过屏障10，屏障10的位置防止机器人涂料系统1的近端元件劣化。屏障10还防止在相邻的第一和第二涂料贮存器21、31之间形成接地路径或短路，其中，接地路径或短路可能阻碍将导电涂料分配给正在被喷涂的物体的涂料贮存器21、31被有效地充电。

而且，沿着从第一涂料贮存器21到第二涂料贮存器31的任何表面的最短路径优选地大于预设的距离值，如在图3中最佳所示，该图用虚线显示了在第一涂料贮存器21与第二涂料贮存器31之间的路径C和路径D。路径C表示在第一涂料贮存器21的顶表面与第二涂料贮存器31的顶表面之间的可能最短的路径，而路径D表示在第一涂料贮存器21的底表面与第二涂料贮存器31的底表面之间的可能最短的路径。在路径距离值等于或大于100mm时，发现了有利的结果。然而，应理解的是，根据机器人涂料系统1的元件的设置，可选择其他路径距离值。

图1-4显示了一种设置，其中，屏障10、第一涂料罐20以及第二涂料罐30被设置为彼此平行。应理解的是，只要屏障10依然在第一和第二涂料贮存器21、31之间，屏障10就可与机器人涂料系统1的元件的任何设置一起使用，使得在不通过屏障的情况下，不能绘制从第一涂料贮存器21到第二涂料贮存器31的直线路径。而且，在屏障10、第一涂料贮存器21以及第二涂料贮存器31不被平行设置的设置中，在与在相邻的第一和第二涂料贮存器21、31之间的最短直线路径垂直的方向测量的屏障10的长度优选地大于在与在相邻的第一和第二涂料贮存器21、31之间的最短直线路径垂直的方向测量的相邻的第一和第二涂料贮存器21、31中的每个的长度。例如，在与最短直线路径垂直的方向，屏障10的长度可为10mm或者大于在相同方向测量的第一和第二涂料贮存器21、31中的每个的长度。

屏障10的三部分构造允许屏障10容易地安装到机械臂3内。在图3中可以看出，第一和第二涂料罐20、30可非常接近屏障10，尤其非常接近中心板40。屏障10的三部分构造允许按照任何顺序组装中心板40、上凸缘50以及下凸缘60，以容纳可干扰完全组装的屏障10的安装的机械臂3的任何周围结构。而且，由于可单独去除屏障10的单独元件40、50、60，以允许进入机械臂3的所选区域，所以该三部分构造可允许容易地维护机械臂3、第一和第二涂料罐20、30和屏障10。上凸缘50和下凸缘60可使用任何已知的传统耦接装置耦接至中心板40，例如，包括粘合、紧固装置以及中间安装元件。

屏障10的中心板40、上凸缘50以及下凸缘60优选地均由相同的绝缘材料构成。如上所述，绝缘材料必须具有内在的介电强度，该介电强度足以防止在由包含在第一和第二涂料贮存器21、31内的导电涂料之间的电位差造成机器人涂料系统1的任何元件的劣化。在屏障10由具有300V/mil或更大的介电强度的绝缘材料构成时，发现了有利的结果。屏障10还可优选地由具有刚性的绝缘材料构成，在机械臂3的使用期间，该刚性足以保持该屏障的形式、位置以及方向。因此，适合于机器人涂料系统1使用的绝缘材料的实例可包括聚四氟乙烯(PTFE)材料和乙缩醛共聚物材料。

根据专利条例的规定，描述了本发明的被视为表示其优选实施方式的内容。然而，应注意的是，在不背离其精神或范围的情况下，除如具体说明和描述的，可另外实践本发明。

Claims (20)

1.一种用于在机器人喷涂设备中静电分离两个相邻的涂料贮存器的设备，包括：

静电屏障，其由电绝缘材料构成，所述静电屏障布置在机械臂上，并且被设置在两个相邻的涂料贮存器之间，其中，在所述涂料贮存器之间没有不通过所述静电屏障的直线路径，所述静电屏障将所述涂料贮存器彼此静电隔离以防止在相邻的涂料贮存器之间形成接地路径或短路，

其中，一个贮存器与接地电位隔离并且静电充电以进行喷涂操作，而另一个贮存器接地，同时被装填有来自接地涂料供给装置的导电涂料。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电绝缘材料具有大于300V/mil的介电强度。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电绝缘材料是聚四氟乙烯材料。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电绝缘材料是乙缩醛共聚物材料。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述静电屏障被定型为将不通过所述静电屏障的所述涂料贮存器之间的最短路径限制为不小于100mm。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述静电屏障沿着纵轴的长度大于相邻的所述涂料贮存器的每个的纵向长度。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，在所述涂料贮存器的每个纵端上，所述静电屏障的长度比每个涂料贮存器的所述纵向长度至少大10mm。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述静电屏障由至少两个元件组装而成，以帮助安装和维护所述静电屏障。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述静电屏障的元件包括具有顶表面和底表面的中心板、适合于在顶表面附接至所述中心板的上凸缘以及适合于在底表面附接至所述中心板的下凸缘。

10.一种用于在用于导电材料的机器人喷涂设备中将第一涂料贮存器和相邻的第二涂料贮存器静电分离的设备，包括：

静电屏障，其由介电强度大于300V/mil的电绝缘材料构成，所述静电屏障由多个元件组装而成，以帮助安装和维护所述静电屏障；并且

其中，所述静电屏障设置在相邻的第一涂料贮存器和第二涂料贮存器之间，在所述第一涂料贮存器和第二涂料贮存器之间没有不通过所述静电屏障的直线路径，所述静电屏障将所述第一涂料贮存器和所述第二涂料贮存器彼此静电隔离以防止在所述第一涂料贮存器和所述第二涂料贮存器之间形成接地路径或短路，

其中，一个贮存器与接地电位隔离并且静电充电以进行喷涂操作，而另一个贮存器接地，同时被装填有来自接地涂料供给装置的导电涂料。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述静电屏障的元件包括中心板和上凸缘，其中，所述上凸缘设置在所述中心板的顶表面上并且横向延伸超过所述中心板的第一侧面和第二侧面中的每个。

12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述静电屏障的元件包括中心板和设置在所述中心板的底表面上的下凸缘，所述下凸缘横向延伸超过所述中心板的第一侧面和第二侧面中的每个。

13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述下凸缘被配置为耦接至所述机器人喷涂设备的机械臂。

14.根据权利要求10所述的设备，其中，所述静电屏障的第一端在与每个涂料贮存器的纵轴平行的方向至少延伸超过每个涂料贮存器的第一纵端10mm。

15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述静电屏障的第二端在与每个涂料贮存器的纵轴平行的所述方向至少延伸超过每个涂料贮存器的第二纵端10mm。

16.根据权利要求10所述的设备，其中，所述电绝缘材料是聚四氟乙烯材料和乙缩醛共聚物材料中的一种。

17.根据权利要求10所述的设备，其中，所述静电屏障被定型为将不通过所述静电屏障的所述第一涂料贮存器与相邻的所述第二涂料贮存器之间的最短路径限制为大于100mm。

18.一种用于在用于导电材料的机器人喷涂设备中将第一涂料贮存器从相邻的第二涂料贮存器静电分离的设备，包括：

静电屏障，其由电绝缘材料构成，所述静电屏障包括具有顶表面和底表面的中心板、设置在所述中心板的所述顶表面上的上凸缘以及设置在所述中心板的所述底表面上并且适合于安装在机械臂上的下凸缘；并且

其中，当通过将所述中心板设置在所述第一涂料贮存器和相邻的所述第二涂料贮存器之间来设置所述静电屏障时，在所述第一涂料贮存器和所述第二涂料贮存器之间没有不通过所述静电屏障的直线路径，所述静电屏障将所述第一涂料贮存器和所述第二涂料贮存器彼此静电隔离以防止在所述第一涂料贮存器和所述第二涂料贮存器之间形成接地路径或短路，

其中，一个贮存器与接地电位隔离并且静电充电以进行喷涂操作，而另一个贮存器接地，同时被装填有来自接地涂料供给装置的导电涂料。

19.根据权利要求18所述的设备，其中，在涂料贮存器的每个纵端上，所述中心板的纵向长度比每个涂料贮存器的纵向长度至少大10mm。

20.根据权利要求18所述的设备，其中，所述电绝缘材料具有大于300V/mil的介电强度。

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