CN106622794A - 一种平面喷涂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平面喷涂装置，该平面喷涂装置包括纵向行走机构、横向行走机构、纵向直线导轨和横向直线导轨，其特征在于，所述的横向行走机构和纵向行走机构均包括环形齿条、行走装置、驱动电机和支承驱动电机的滑架；其中，所述的行走装置由驱动齿轮、滚轮和连接臂组成，其中连接臂的一头套设在驱动齿轮的轮轴上，另一头设有所述滚轮；所述的环形齿条的外侧面设有轮齿，该轮齿与所述的行走装置中的驱动齿轮啮合，所述的行走装置中的连接臂跨过环形齿条，使所述滚轮紧贴在环形齿条的内侧面；所述的滑架为移动方向与所述环形齿条长度方向垂直的滑移机构，所述的驱动电机固定在所述滑架上，其输出轴与所述的驱动齿轮的轮轴连接。

Description

一种平面喷涂装置

技术领域

本发明涉及对表面涂布液体或其他流体的装置，特别涉及自动将液体或其他流体喷射到工件表面的装置。

背景技术

在板材制造行业中，常常需要对板材表面进行涂装，以提高工件表面的抗腐蚀能力和美观度。但传统的涂装过程主要还是靠人来完成，喷涂不均匀，而且效率低，难以适应大批量生产的需求。另外，由于现有涂料多为对人体危害巨大的化工涂料，而手动喷涂时，操作者必须近距离接触涂料喷雾，这对操作者的身体健康造成的很大的危害。

现有自动涂装板材的方法，尤其是涂装面积较大的板材的方法基本上都是采用二维行走机构带动喷头逐行扫描的方法。现有喷涂设备中的二维行走机构虽然种类繁多，但是人们通常想到的就是控制驱动电机的正反转来控制行走机的往复移动。由控制电机的正反转的原理可知，电机由正向匀速转动变换为反向匀速转动的过程中必须要经历减速→停止→反向加速→反向匀速转动的过渡过程。因此要保证喷头往复移动方向两头板材的涂装质量无非采用以下两种方法：一是让喷头在板材的边缘外换向，二是在换向时控制喷头不喷出涂料。显然前者要浪费大量的涂料，后者给喷头的出料带来困难，因为阀门也有一个开关的过渡过程，该过程中涂料的流量也会发生变化而影响涂装质量。

公开号为CN 105903615 A的专利申请公开了一种喷涂设备，该设备包括机架和设在机架上由X轴横向运动组件、Y轴纵向运动组件和Z轴竖向运动组件三维运动机构，其中所述的Z轴竖向运动组件上设有涂覆执行组件。该喷涂设备可对六面体工件的五个面进行喷涂，但也还是采用控制所述同步带(应该由同步带和同步带轮组成)的正反转来控制喷阀(即喷头)往复移动的，因此要采用该设备来涂装板材，显然也存在上述现有技术的不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种平面喷涂装置，该平面喷涂装置不仅适用于板材，尤其面积较大板材的涂装，而且喷涂的涂层厚薄均匀，涂装质量好。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种平面喷涂装置，该平面喷涂装置包括纵向行走机构、横向行走机构、纵向直线导轨和横向直线导轨，其特征在于，

所述的横向行走机构和纵向行走机构均包括环形齿条、行走装置、驱动电机和支承驱动电机的滑架；其中，所述的环形齿条由两平行的直线段和位于两直线段两头的两段半圆形过度段组成；所述的行走装置由驱动齿轮、滚轮和连接臂组成，其中连接臂的一头套设在驱动齿轮的轮轴上，另一头设有所述滚轮；所述的环形齿条的外侧面设有轮齿，该轮齿与所述的行走装置中的驱动齿轮啮合，所述的连接臂跨过环形齿条，使所述滚轮紧贴在环形齿条的内侧面；所述的滑架为滑移方向与所述环形齿条长度方向垂直的滑移机构，该滑移机构的滑移范围大于所述环形齿条半圆形过度段分度圆直径与所述驱动齿轮分度圆直径之和；所述的驱动电机固定在所述滑架上，其输出轴与所述的驱动齿轮的轮轴连接；

所述的横向直线导轨为两根且相互平行；所述的纵向直线导轨为一根，且两头分别设有一横向行走轮，该横向行走轮分别支承于两根横向直线导轨位于外侧壁的行走工作面上，将纵向直线导轨悬吊于横向直线导轨的下方；

所述的横向行走机构中的环形齿条固定在一支撑梁上，该支撑梁轴线位于两根横向直线导轨的对称中心线上；所述的横向行走机构中的环形齿条沿长度方向固定在所述支撑梁的上表面，固定所述横向行走机构中驱动电机的滑架位于横向行走机构中的环形齿条的上方，并由两块固定板固定在纵向直线导轨的上表面；

所述的纵向行走机构中的环形齿条沿长度方向固定在所述纵向直线导轨的下表面，固定所述纵向行走机构中驱动电机的滑架位于纵向行走机构中的环形齿条的下方，并固定在一用于悬挂喷头的矩形框两侧边内，所述矩形框上边的中部设有一纵向切口，该切口两侧的下表面分别设有纵向行走轮，该纵向行走轮分别支承于纵向直线导轨位于外侧壁的行走工作面上，将所述的矩形框悬吊于纵向直线导轨的下方；

每一环形齿条的两头分别设有对射型光电开关，所述对射型光电开关的发射器和接收器分别设在所述环形齿条头部的直线导轨上和所述滑架上，且，二者的光路在水平面的投影经过驱动齿轮由环形齿条的直线段刚进入半圆形过度段的拐点在水平面的投影。

本发明所述的平面喷涂装置中所述滑架可以是各种长见的滑移机构，本发明推荐的两种如下：

第一种滑架为由两根光轴、四只与光轴相匹配的滑套和电机安装座组成的所述滑移机构，其中，所述四只滑套两两一组分别固定所述电机安装座上，所述两根光轴分别穿套在一组滑套内。

第二种滑架为由燕尾槽导轨和带燕尾结构的电机安装座组成的所述滑移机构，其中，所述电机安装座上的燕尾结构与燕尾槽导轨上的燕尾槽配合，且所述电机安装座上设有穿设驱动电机输出轴的圆孔，该圆孔相对位置的燕尾槽导轨上设有供驱动电机的输出轴往复移动的长孔。

上述方案中所述行走机构的工作原理如下：

驱动电机带动驱动齿轮转动，驱动齿轮在滚轮的限制下始终沿环形齿条的外侧循环绕圈运动；在此过程中，虽然驱动电机顺着所述环形齿条环形运动，但是当驱动齿轮由直线段进入过渡段后，由于驱动电机和与之固定连接在一起的物体(如纵向行走机构、喷头)之间设有滑架，而且该滑架的滑移方向与所述环形齿条长度方向垂直(即驱动电机在垂直于所述环形齿条长度方向是自由的)，因此此时与驱动电机固定连接在一起的物体在垂直于环形齿条长度方向则不会移动。由此可见，只要所述滑架的滑移范围大于所述环形齿条过度段的半圆形的直径，在驱动齿轮沿环形齿条的外侧循环绕圈运动时，驱动电机虽然顺着所述环形齿条环形运动，但与驱动电机固定连接在一起的物体只作往复直线运动。

本发明所述平面喷涂装置的控制过程如下：

所述的横向行走机构和纵向行走机构中，一个作为横向扫描，另一个即作为纵向进给，其中，作为横向扫描行走机构中驱动电机连续运转，带动驱动齿轮沿的环形齿条外侧环形运动，作为纵向进给行走机构中驱动电机受设在作为横向扫描行走机构中环形齿条两头的对射型光电开关控制，每当作为横向扫描行走机构中的驱动齿轮运动至所述半圆形过渡段时触发相应的对射型光电开关，作为纵向进给行走机构中驱动电机则短暂运行带动驱动齿轮进给一段距离。如上所述，作为横向扫描行走机构驱动喷头往复扫描，而每次调头时由作为横向扫描行走机构中对射型光电开关控制作为纵向进给行走机构驱动喷头进给一行，如此扫描一次进给一行即可实现对一个平面的自动喷涂。上述控制过程中，作为纵向进给的行走机构的驱动电机受作为横向扫描的行走机构中环形齿条两头的对射型光电开关控制运行后，延时关闭，延时的时间长短可通过现有的各种延时控制方式控制，如延时电路、时间继电器等。

由上述行走机构的工作原理可见，所述的对射型光电开关的作用是控制作为纵向进给行走机构的进给，因此所述驱动齿轮由环形齿条的直线段刚进入半圆形过度段的拐点，位于所述环形齿条半圆形过度段分度圆与该环形齿条直线段的分度线的切点位置偏向半圆形过度段的一侧，这些都些本领域普通技术人员熟知的常识。

由于所述纵向直线导轨的两头分别在两根横向直线导轨上行走时容易因受力不均失去平衡，导致纵向直线导轨两头动作不一致；针对以上不足，本发明的一个改进方案是：所述桥式自动喷涂设备还包括平衡装置，所述平衡装置由两组相同的直线齿轮齿条机构和由一根平衡轴、两只平衡齿轮和两根直线齿条组成，其中，所述的两根直线齿条分别固定在两根横向直线导轨上，所述的平衡轴由两轴承支座支承在纵梁的上表面，所述的两只平衡齿轮固定在所述平衡轴的两头，并分别与一根直线齿条啮合。

本发明所述的平面喷涂装置具有如下有益效果：

1、直线往复运动中电机连续运转，不需经过减速→停止→反向加速的过程，因此，换向流畅而迅捷，不影响板材边缘喷涂质量。

2、工作中，电机不需频繁改变转向，不仅电机发热量低、损耗小，而且有利于延长了电机使用寿命。

3、由于所述的纵向行走机构与横向行走机构相同，因此不需要转动工件即实现可两个垂直方向的喷涂，有利于进一步提高喷涂质量和效率。

附图说明

图1～9为本发明所述平面喷涂装置一个具体实施例的结构示意图，其中，图1为主视图，图2为俯视图，图3为左视图，图4为图3的D-D剖视图，图5为图3的A-A剖视图，图6为图3的B-B剖视图，图7为图3的C-C剖视图，图8为图3中局部Ⅰ的放大图，图9为图4中局部Ⅱ的放大图(图中双点划线示意连接臂)。

图10为图1～9所示实施例中行走机构的工作原理示意图(图中虚线示意滑架中的电机安装座，箭头示意驱动齿轮的运动方向)。

图11为图1～9所示实施例中喷头的工作状态示意图。

图12～14为本发明所述平面喷涂装置另一个具体实施例中横向行走机构的滑架的结构示意图，其中图12为主视图，图13为左视图，图14为图12的E-E剖视图。

图15为图1～9所示实施例中作为纵向进给行走机构中驱动电机的延时控制电路的电原理图。

具体实施方式

例1

参见图1～4，本例中的平面喷涂装置包括喷头22、纵向行走机构、横向行走机构、纵向直线导轨和横向直线导轨。

参见图1～5，所述横向直线导轨为相互平行的两根，每一根由一根横向固定在厂房内的横梁1和沿长度方向固定在横梁1上的一根横截面为弧形的直线轨道4组成，其中所述横梁1为H型钢，所述直线轨道4固定在所述H型钢位于下方的翼缘上。所述纵向直线导轨为一根，该纵向直线导轨由一根与所述横梁1垂直的纵梁2和两根沿长度方向固定在纵梁2上的横截面为弧形的直线轨道4组成，其中纵梁2也为H型钢，两根直线轨道4分别固定在该H型钢位于下方的翼缘两侧。所述纵梁2的两头分别设有一横向行走轮27，该两横向行走轮27分别通过类Z形连接件5固定在纵梁2上方；所述两横向行走轮27分别支承于两根横向直线导轨的直线轨道4上表面的行走工作面上，将纵向直线导轨悬吊于横向直线导轨的下方。

参见图4并结合图9和图10，所述横向行走机构和纵向行走机构结构相同，两者均包括由环形齿条6、行走装置、驱动电机8和用于安装驱动电机8的滑架；其中：

所述环形齿条6由两段直线段和两段半圆形过渡段组成，所述两直线段相互平行，两半圆形过渡段分别于直线段的两头将两直线段连接成封闭的类似足球场跑道的环形，环形齿条6的轮齿设在所述环形的外圈；

所述行走装置由驱动齿轮7、滚轮20和连接臂21组成，其中连接臂21的一头套设在驱动齿轮7的轮轴上并与之铰接，另一头设有所述滚轮20，滚轮20的轴线与驱动齿轮7的轴线平行；

所述驱动齿轮7于环形齿条6的外侧与之啮合；所述的行走装置中的连接臂21跨过环形齿条6的边，使所述滚轮20紧贴在环形齿条6的内侧面，如此即可限制驱动齿轮7始终与环形齿条6的外侧的轮齿啮合；

所述滑架由电机安装座12、两根光轴10和四只与光轴10相匹配的滑套11组成，所述滑套11为直线轴承，四只滑套11分成两对分别固定所述电机安装座12上，所述两根光轴10分别穿套在一对滑套11内，且所述电机安装座12来回滑动的范围大于所述环形齿条6半圆形过度段分度圆直径与所述驱动齿轮7分度圆直径之和；使所述电机安装座12能沿光轴10来回滑动；所述驱动电机8安装在电机安装座12上，输出轴与驱动齿轮7的轮轴相连；

所述横向行走机构中环形齿条6沿长度方向固定在一根支撑梁26上，该支撑梁26位于两根横向直线导轨的对称中心线上；所述横向行走机构的滑架中的两根光轴10的两头分别固定在自纵梁2上表面延伸上来的两块固定板9上，使得该两根光轴10垂直于横向行走机构中环形齿条6的直线段；

所述纵向行走机构中环形齿条6沿长度方向固定在纵梁2的下表面；固定所述纵向行走机构中驱动电机8的滑架位于纵向行走机构中的环形齿条6的下方，并固定在一矩形框3两侧边内，该滑架中的两根光轴10的两头分别固定在所述矩形框3两侧边上，使得该两根光轴10垂直于纵向行走机构中环形齿条6的直线段；所述矩形框3上边的中部设有一纵向切口，该切口两侧的下表面分别设有纵向行走轮28，该纵向行走轮28分别支承于纵向直线导轨中设在纵梁2上的两直线轨道4的工作面上，将所述的矩形框3悬吊于纵向直线导轨的下方；所述喷头22固定在矩形框的下表面。

参见图3并结合图6和图7，所述平衡装置由两组相同的直线齿轮齿条机构和一根平衡轴18组成，其中所述直线齿轮齿条机构由相互啮合的直线齿条16和平衡齿轮17组成；所述两组直线齿轮齿条机构中的两根直线齿条16分别沿长度方向固定在两根横梁1的下表面；所述平衡轴18由轴承支座19支撑固定在纵梁2的上表面，其两头将两组直线齿轮齿条机构中的两平衡齿轮17同轴固连在一起。如此通过平衡轴的作用，可避免纵向直线导轨的两头在两根横向直线导轨上的滑动不同步。

参见图1～4并结合图9和图10，横向行走机构和纵向行走机构中环形齿条6的两头分别设有对射型光电开关，四只光电开关的安装形式相同，此处以横向行走机构中环形齿条左端的对射型光电开关为例描述：参见图10，所述对射型光电开关包括发射器14和接收器15，其中发射器14由一支撑板13固定在支撑梁26的左端，接收器15固定在横向行走机构中电机安装座12的左侧边，发射器14与接收器15之间的光信号通路(简称光路)在水平面的投影经过驱动齿轮7由环形齿条6的直线段刚进入半圆形过度段的拐点在水平面的投影，所述拐点位于所述环形齿条6半圆形过度段分度圆与该环形齿条6直线段的分度线的切点位置偏向半圆形过度段的一侧；当驱动齿轮7沿环形齿条6一直线段向左运动时，所述接收器15的光信号接收孔与发射器14的光信号发射孔不在一条直线上，所述的对射型光光电开关未触发；一旦驱动齿轮7由环形齿条6直线段进入半圆形过渡段瞬间，对射型光电开关的发射器14的光信号接收孔则与接收器15的光信号发射孔对准，对射型光电开关被触发，启动纵向行走机构中的驱动电机8，该驱动电机8运行、延时后停止，完成一次进给。

参见图15并结合图2和图10，上述纵向行走机构中的驱动电机8的延时控制电路为一种延时时间可调的单稳态延时电路，该电路由NE555时基电路及相应外围电路组成，其定时时间由电阻R1、可调电阻RV与电容C的乘积决定，通过调节可调电阻RV即可调节定时时间；一旦光敏三极管G(即图2中的接收器15)接受到发光二极管D(即图2中的发射器14)的光信号后，NE555时基电路的3脚输出高电平并开始延时，由功率三极管Q1、Q2和继电器J组成的电子开关便接通驱动电机8的电源；延时结束后，所述的电子开关则切断驱动电机8的电源，即完成一次进给。

参见图1和图3并结合图8，所述喷头22通过喷射方向控制装置悬吊与矩形框3下方；

所述喷射方向控制装置由「形构件23、第一90°回转气缸24和第二90°回转气缸25组成，其中，

所述的第一90°回转气缸24的回转臂固定在「形构件23上部的横边上，是第一90°回转气缸24的回转中心线与「形构件23上部的横边垂直；

所述的第二90°回转气缸25的底座固定在「形构件23的竖边的下端，且其回转角的角平分线与「形构件23的竖边侧面呈45°夹角；

所述的第一90°回转气缸24的底座固定所述矩形框3下表面，且其回转角的两条边中的一条与所述的纵向直线导轨平行，另一条与所述的横向直线导轨平行；

所述的喷头22固定在第二90°回转气缸25的回转臂上，且喷头22的喷射方向与该回转气缸回转角的角平分线的指向一致。

本例中所述喷涂设备的控制方法如下：

工作时，所述的两行走机构(即横向行走机构和纵向行走机构)一个作为横向扫描行走机构，另一个即作为纵向进给行走机构；以纵向行走机构作为横向扫描行走机构为例分析，纵向行走机构中的驱动电机8连续转动，相应的驱动齿轮7带动驱动电机8沿环形齿条6外侧环形运动，由于矩形框3与驱动电机8之间设有滑架，所以，即使驱动电机8是绕圈运动，而矩形框3实际上是在沿纵向直线导轨作往复直线运动；另外，启动纵向行走机构时则控制第一90°回转气缸24转动使第二90°回转气缸25的回转中心线与纵向行走机构的往复运动方向垂直，控制第二90°回转气缸25转动，使喷头22的喷射方向斜向下指向喷头的运动方向(见图11实线所示)；当纵向行走机构中驱动齿轮7持续运动经过环形齿条6的半圆形过渡段时，触发对应的对射型光电开关，使横向行走机构短暂运行，带动纵向直线导轨平移一段距离完成进给动作，同时控制第二90°回转气缸25转动，此时由于喷头22掉头往回运动，因此其喷射方向仍然斜向下指向其运动方向(见图11虚线所示)。

例2

本例相较于例1主要对滑架的结构作了改进；

参见图12～14，本例中横向行走机构和纵向行走机构中的滑架实施方式相同，此处以横向行走机构中的滑架为例描述；所述滑架由燕尾槽导轨29和带燕尾结构的电机安装座30组成，其中燕尾槽导轨29的燕尾槽方向与横向行走机构中的环形齿条6长度方向垂直，所述电机安装座30上的燕尾结构与燕尾槽导轨29上的燕尾槽配合，并使得所述电机安装座30来回滑动的范围大于所述环形齿条6半圆形过度段分度圆直径与所述驱动齿轮7分度圆直径之和；所述驱动电机8安装在电机安装座30上，其输出轴8-1穿越电机安装座30和燕尾槽导轨29与对应驱动齿轮7的轮轴相连；所述电机安装座30上在驱动电机8的输出轴8-1穿越的位置设有穿设驱动电机8输出轴8-1的圆孔，所述燕尾槽导轨29上在驱动电机8的输出轴8-1穿越的位置设有沿燕尾槽方向的长孔29-1。

本例中上述以外的其它实施方式与例1相同。

Claims (4)

1.一种平面喷涂装置，该平面喷涂装置包括纵向行走机构、横向行走机构、纵向直线导轨和横向直线导轨，其特征在于，

所述的横向行走机构和纵向行走机构均包括环形齿条、行走装置、驱动电机和支承驱动电机的滑架；其中，所述的环形齿条由两平行的直线段和位于两直线段两头的两段半圆形过度段组成；所述的行走装置由驱动齿轮、滚轮和连接臂组成，其中连接臂的一头套设在驱动齿轮的轮轴上，另一头设有所述滚轮；所述的环形齿条的外侧面设有轮齿，该轮齿与所述的行走装置中的驱动齿轮啮合，所述的连接臂跨过环形齿条，使所述滚轮紧贴在环形齿条的内侧面；所述的滑架为滑移方向与所述环形齿条长度方向垂直的滑移机构，该滑移机构的滑移范围大于所述环形齿条半圆形过度段分度圆直径与所述驱动齿轮分度圆直径之和；所述的驱动电机固定在所述滑架上，其输出轴与所述的驱动齿轮的轮轴连接；

所述的横向直线导轨为两根且相互平行；所述的纵向直线导轨为一根，且两头分别设有一横向行走轮，该横向行走轮分别支承于两根横向直线导轨位于外侧壁的行走工作面上，将纵向直线导轨悬吊于横向直线导轨的下方；

所述的横向行走机构中的环形齿条固定在一支撑梁上，该支撑梁轴线位于两根横向直线导轨的对称中心线上；所述的横向行走机构中的环形齿条沿长度方向固定在所述支撑梁的上表面，固定所述横向行走机构中驱动电机的滑架位于横向行走机构中的环形齿条的上方，并由两块固定板固定在纵向直线导轨的上表面；

所述的纵向行走机构中的环形齿条沿长度方向固定在所述纵向直线导轨的下表面，固定所述纵向行走机构中驱动电机的滑架位于纵向行走机构中的环形齿条的下方，并固定在一用于悬挂喷头的矩形框两侧边内，所述矩形框上边的中部设有一纵向切口，该切口两侧的下表面分别设有纵向行走轮，该纵向行走轮分别支承于纵向直线导轨位于外侧壁的行走工作面上，将所述的矩形框悬吊于纵向直线导轨的下方；

每一环形齿条的两头分别设有对射型光电开关，所述对射型光电开关的发射器和接收器分别设在所述环形齿条头部的直线导轨上和所述滑架上，且，二者的光路在水平面的投影经过驱动齿轮由环形齿条的直线段刚进入半圆形过度段的拐点在水平面的投影。

2.根据权利要求1所述的一种平面喷涂装置，其特征在于，所述滑架为由两根光轴、四只与光轴相匹配的滑套和电机安装座组成的所述滑移机构，其中，所述四只滑套两两一组分别固定所述电机安装座上，所述两根光轴分别穿套在一组滑套内。

3.根据权利要求1所述的一种平面喷涂装置，其特征在于，所述滑架为由燕尾槽导轨和带燕尾结构的电机安装座组成的所述滑移机构，其中，所述电机安装座上的燕尾结构与燕尾槽导轨上的燕尾槽配合，且所述电机安装座上设有穿设驱动电机输出轴的圆孔，该圆孔相对位置的燕尾槽导轨上设有供驱动电机的输出轴往复移动的长孔。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种平面喷涂装置，其特征在于，所述桥式自动喷涂设备还包括平衡装置，所述平衡装置由一根平衡轴、两只平衡齿轮和两根直线齿条组成，其中，所述的两根直线齿条分别固定在两根横向直线导轨上，所述的平衡轴由两轴承支座支承在纵梁的上表面，所述的两只平衡齿轮固定在所述平衡轴的两头，并分别与一根直线齿条啮合。