CN108816542B - 静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法，该方法包括：提供静电粉末喷枪系统；利用所述微处理器调用执行所述存储器内的预设规则对应的程序，根据所述预设规则对应的程序实现自动控制调节所述静电发生器的充电功率。与相关技术相比，本发明的静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法喷涂效果质量好，因自动调节充电功率使得喷涂效率高且节约生产成本。

Description

静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法

技术领域

本发明涉及喷涂设备领域，尤其涉及一种静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法。

背景技术

过往的静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法系统，普遍为恒定输出电流的类型，如设定电流为一定值后，无论静电粉末喷枪到工件的距离怎么变化，电流始终保定一个恒定值，粉末充电的充电功率并没有下降或者下降幅度非常小，不能较好的克服静电粉末喷涂中常见的“法拉第静电屏蔽现象”和“反向电离”现象。在实际的静电粉末喷涂作业中，通常一个待喷涂产品是由复杂/凹凸位置和简单平面构成的。

过往的静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法系统在喷涂作业中，静电粉末喷枪靠近产品喷涂复杂/凹凸位置时，由于粉末充电的充电功率并没有下降或者下降幅度非常小，不能较好的克服静电粉末喷涂中常见的“法拉第静电屏蔽现象”和“反向电离”现象，所以不能有效的喷涂待喷涂产品的复杂/凹凸位置。要想有效喷涂复杂/凹凸位置，需要操作工人人工调小充电电压和电流以克服“法拉第静电屏蔽现象”和“反向电离”现象。当人工调小充电电压和电流有效的完成复杂/凹凸位置后，再喷涂同一个产品的简单平面时，因为“法拉第静电屏蔽现象”和“反向电离”现象在远距离喷涂时较弱，这时就需要让粉末带电荷较强，才能在远距离的情况下加大吸附力以有利于粉末吸附到待喷涂产品上，以获得平板产品的最佳喷涂效果(高的粉末吸附率)，为了达到这个最佳喷涂效果，又需要操作工人人工调大充电电压和电流，这样反复调整，在实际的流水线喷涂作业中效率低且控制效果差。

因此，有必要提供一种新的静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种工作效率高且喷涂质量好的静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法。

本发明提供一种静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法系统，一种静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法，该方法包括如下步骤：

步骤S1、提供静电粉末喷枪系统，包括具有静电发生器的静电粉末喷枪、用于控制所述静电粉末喷枪工作的具有存储器的微处理器、电连接于所述微处理器与所述静电发生器之间的直流功率控制器以及并联连接于所述直流功率控制器与所述微处理器之间的信号反馈单元。

步骤S2、利用所述微处理器调用执行所述存储器内的预设规则对应的程序，根据所述预设规则对应的程序实现自动控制调节所述静电发生器的充电功率；

优选的，步骤S2具体包括如下：

步骤S21、通过静电粉末喷枪的瞬间电流信号以检测所述静电粉末喷枪与工件之间的距离；

步骤S22、所述微处理器接收反馈的所述瞬间电流信号，并调用执行所述预设规则对应的程序，根据所述预设规则调节所述直流功率控制器的电压和电流大小，实现自动控制所述静电发生器的充电功率。

优选的，所述预设规则包括：在预设距离范围内，所述直流功率控制器输出至所述静电发生器的充电功率与所述静电粉末喷枪到工件之间的距离呈正比变化。

优选的，所述直流功率控制器输出至所述静电发生器的充电功率的调节方式包括电流调节和电压调节。

优选的，所述信号反馈单元包括电压反馈和电流反馈，所述微处理器根据接收的所述电压反馈的电压信号和所述电流反馈的电流信号调节所述直流功率控制器的电压和/或电流。

优选的，所述预设规则还包括：所述静电粉末喷枪到不同的工件之间为同一距离时，所述微处理器调用所述存储器内预存的对应该类工件及距离的电流数据和电压数据，并使所述直流功率控制器输出对应所述电流数据和所述电压数据的电流与电压。

优选的，所述电流数据和电压数据的获取为：当所述静电粉末喷枪到不同的工件之间为同一距离时，在该距离获取多组电压数据和电流数据，并根据实际喷涂效果选择最合适的一组电压数据和电流数据进行存储。

优选的，所述预设距离范围为所述静电粉末喷枪到工件的距离为3～25CM。

与现有技术相比，本发明提供的静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法中通过微处理器执行预设规则的程序，使得所述静电粉末喷枪在对工件喷涂时，其静电发生器能根据二者的间距自动获得对应充电功率，充电功率的大小与间距的大小成正比调节，有效克服“法拉第静电屏蔽现象”和“反向电离”现象，获得相对较好的产品喷涂效果；且微处理器执行预设规则的程序时还能使所述静电粉末喷枪与不同的工件在同一间距时，比如喷涂环境、喷涂对象、不同的粉末等获取该间距对应的多组电压数据和电流数据，根据实际喷涂效果选择最合适的一组电压数据和电流数据进行存储，提高喷涂效果，并将对应的电压数据和电流数据存储，方便调用，提高喷涂效率，节约生产成本；另外根据喷涂间距自动调节充电功率，提高产品表面质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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它的附图，其中：

图1为本发明静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法的流程框图；

图2为本发明静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法的结构示意图；

图3为本发明静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法的电流曲面图；

图4为本发明静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法的电压曲面图；

图5为本发明静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法的电压控制电路结构图；

图6为发明静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法的电流控制电路结构图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法，该方法包括如下步骤：

步骤S1、提供静电粉末喷枪系统。

请结合参阅图2，所述静电粉末喷枪系统100包括微处理器1，如MCU。用于对整个静电粉末喷枪系统100的工作流程进行控制，比如，用于控制所述静电粉末喷枪工作。

存储器2，用于存储用户设置的参数，如电压、电流、气量、工作模式、本机地址、背光亮度、第二隐藏菜单参数等。

液晶显示单元3，用于显示工作状态、控制量、设置值(如，电压、电流、气量、工作模式、主从机模式、本机地址、背光亮度、第二隐藏菜单等)。

总线控制4，如485总线控制，用于主从联调或人机界面远程控制。

电子阀5，用于调节粉量。本实施方式中，具体包括用于控制粉量大小的第一电子阀51，用于控制粉末的雾化/稀释程度的第二电子阀52，用于清洁控制的第三电子阀53。

按键面板6，用于用户和设置的人机交互，对设备的参数进行调节。

直流功率控制器7，用于将24V直流电转换成大小精确可调的直流。

静电粉末喷枪8，包括静电发生器81。直流电压通过振荡器产生15～30K的高频交流，通过静电发生器81进行升压、整流，得到高压静电通过针尖释放。所述直流功率控制器7电连接于所述微处理器1与所述静电发生器81之间。

信号反馈单元9，并联连接于所述直流功率控制器7与所述微处理器1之间。具体包括：

电压反馈91，用于所述微处理器1实时检测当前输出电压，以便形成闭环进行精确控制电压。

电流反馈92：用于所述微处理器1实时检测当前输出电流，以便精确控制静电粉末喷枪的输出功率。

步骤S2、利用所述微处理器1调用执行所述存储器2内的预设规则对应的程序，根据所述预设规则对应的程序实现自动控制调节所述静电发生器81的充电功率。

具体的，步骤S2具体包括如下：

步骤S21、通过静电粉末喷枪的瞬间电流信号以检测所述静电粉末喷枪与工件之间的距离；

步骤S22、所述微处理器接收反馈的所述瞬间电流信号，并调用执行所述预设规则对应的程序，根据所述预设规则调节所述直流功率控制器的电压和电流大小，实现自动控制所述静电发生器的充电功率。

其中，所述预设规则包括：在预设距离范围内，所述直流功率控制器输出至所述静电发生器的充电功率与所述静电粉末喷枪到工件之间的距离呈正比变化。本实施方式中，所述预设距离范围为所述静电粉末喷枪到工件的距离为3～25CM。

比如，在静电粉末喷涂作业时，所述静电粉末喷枪靠近喷涂复杂产品时(这个近距离通常大约是3～8cm左右)，能自动获得较低静电电压和电流值，有效克服静电粉末喷涂中常见的“法拉第静电屏蔽现象”和“反向电离”现象，获得较好的凹槽位置/或者复杂产品的喷涂效果。反之可逆，当所述静电粉末喷枪远距离喷涂平面简单产品时(这个近距离通常大约是10～20cm左右)，能自动获得较高静电电压和电流值。因为“法拉第静电屏蔽现象”和“反向电离”现象在远距离喷涂时较弱，这时就需要让粉末带电荷较强，才能在远距离的情况下加大吸附力以有利于粉末吸附到待喷涂产品上，得到高的粉末吸附率，以获得平板产品的最佳喷涂效果。

所述预设规则还包括：所述静电粉末喷枪到不同的工件之间为同一距离时，所述微处理器调用所述存储器内预存的对应该类工件及距离的电流数据和电压数据，并使所述直流功率控制器输出对应所述电流数据和所述电压数据的电流与电压。

比如，在某一个距离，所述静电粉末喷枪喷涂产品时，针对不同的工作环境，不同的产品，不同的粉末，想要获得最佳的喷涂效果，在该距离上还需要获得多组静电电压和电流值并选择其中最合适的一组电流数据和电压数据存储起来，从而方便于供以后直接调用。也就是说，所述电流数据和电压数据的获取为：当所述静电粉末喷枪到不同的工件之间为同一距离时，在该距离获取多组电压数据和电流数据，并根据实际喷涂效果选择最合适的一组电压数据和电流数据进行存储

通过调节μA数值的大小，可以自动获得许多组不同的静电电压和电流值(参见图3和图4分别所示的充电功率区域自动控制电压曲线图和电流曲线图)，并选择其中最佳的一组静电电压和电流值并存储起来，从而获得最佳的凹槽产品喷涂效果。

本发明的静电粉末喷枪控制系统的区域功率自动控制方法中，所述静电发生器的充电功率区域自动控制方式包括区域电流控制和区域电压控制：

如图3所示，通过充电功率区域自动控制电流曲面图，我们可以直观的知道在在水平坐标任何一个距离上，充电功率区域自动控制能让所述静电粉末喷枪产生的电流范围。如：在静电粉末喷枪在距离待喷涂接地产品(工件)10cm距离时，所述静电粉末喷枪能获得的电流范围是30～88μA，在系统调试的时候，针对不同的工作环境，不同的产品，不同的粉末，通过调节μA数值的大小，我们可以在30～88μA的电流范围内，选择一个最合适的电流值，并将该参数存储起来，方便调用。其他距离同理可获得。其中，需要说明的是，充电功率区域自动控制的区域代表的是：在任何一个距离，它获得的电压或电流数值是一个区域，或者说是一个面，可以在这个区域内供选择一个最合适的数值。

请结合图4，通过充电功率区域自动控制电压曲面图，我们可以直观的知道在在水平坐标任何一个距离上，充电功率区域自动控制能让所述静电粉末喷枪产生的电压范围。如：在静电粉末喷枪在距离待喷涂接地产品(工件)10cm距离时，所述静电粉末喷枪能获得的电压范围是46～100KV，在系统调试的时候，针对不同的工作环境，不同的产品，不同的粉末，通过调节μA数值的大小，我们可以在46～100KV的电压范围内选择一个最合适的电压值，并将该参数存储起来，方便调用。其他距离同理。其中，需要说明的是，充电功率区域自动控制的区域代表的是：在任何一个距离，它获得的电压或电流数值是一个区域，或者说是一个面，即面控制，可以在这个区域内供选择一个最合适的数值。

本实施方式中，在静电喷涂作业时，当静电粉末喷枪从远距离(25cm左右)靠近待喷涂产品时，其静电充电电压和电流值可控并逐步降低，而静电电流数值的大小决定充电电荷数量的多少(电荷的定向移动形成电流，单位时间内通过导线某一截面的电荷量决定电流的大小；静电电流也一样，单位时间内通过电场线的电荷数量多少决定静电电流的大小)，本发明的区域功率自动控制方法中，极大减少了静电喷涂作业时的多余的电荷数量，从而有效的克服了静电喷涂作业常见的“法拉第静电屏蔽现象”和“反向电离”现象，提高了静电喷涂作业的上粉率，节约生产成本。

本实施方式中，更优的，所述直流功率控制器输出至所述静电发生器的充电功率的调节方式包括电流调节和电压调节。

所述信号反馈单元包括电压反馈和电流反馈，形成自动反馈电路，所述微处理器根据接收的所述电压反馈的电压信号和所述电流反馈的电流信号调节所述直流功率控制器的电压和/或电流。在喷涂作业时，根据静电粉末喷枪距离待喷涂产品(工件)的距离自动获得在该距离最合适的静电电压和电流，不需要调节喷涂参数，提高了喷涂效率。

在静电喷涂作业时，其静电充电电压和电流值可控并逐步降低，而静电电流数值的大小决定充电电荷数量的多少，本发明专利大大减少了静电喷涂作业时滞留在喷涂产品表面的多余的电荷数量，有效减少了同性电荷之间因为互相排斥引起的静电喷涂产品的表面缺陷，有效提高了静电喷涂作业的产品的表面质量。

本发明通过上述方法实现充电功率区域自动控制，具体指在不同距离控制静电发生器产生不同的充电功率。其中这个距离指的是所述静电粉末喷枪的尖端放电针到接地的工件的距离，距离不断变化功率也发生变化，具体体现为当静电粉末喷枪靠近工件时功率会自动减小，相反当静电粉末喷枪远离工件时，功率会自动增大；区域指的是：在任何一个有效的喷涂距离，系统能获得很多组不同的静电电压和电流值，以供用户选择其中最合适的一组，不同的距离和其对应获得的不同静电电压/电流构成了一个区域。

在静电粉末喷枪距离工件很近喷涂凹凸复杂产品时，由于“法拉第静电屏蔽现象”，静电粉末喷枪产生的大量电荷累积在凹凸复杂产品的表面，形成交叉屏蔽，粉末很难渗透到凹凸复杂产品的内壁，这个凹凸复杂产品的内壁覆盖的粉末不够，造成产品喷涂不合格，这时所述静电粉末喷枪需要自动获得一个很小的可控的充电静电功率才能得到一个好的喷涂效果；而当所述静电粉末喷枪离工件较远时，由于单位面积内的粉量较小，反向电离现象较弱，这时就需要让粉末带电荷较强，才能在远距离的情况下加大吸附力。

本发明的信号反馈单元在硬件实现方式如下：

请参图5，输出电压检测，即电压反馈：输出电压硬件上是采用微处理器控制一个半桥驱动芯片IR2104，该半桥驱动芯片IR2104驱动两个场效应管Q4、Q5来产生一个高频方波，再通过LC滤波电路的滤波，得到一个可调的大功率输出电压，微处理器通过改变PWM的脉宽控制(即由微处理器产生PWM脉冲信号加到半桥驱动芯片IR2104以驱动场效应管Q4和Q5)，通过半桥原理截波，把24V直流变成幅值可调的高频交流，再通过L4和C32组成的LC滤波电路等到一个可调的直流电压，输出电压通过分压电阻R70和R73得到ADC电压，微处理器通过对ADC电压进行检测，实现一个闭环精确控制。

请参图6，输出电流检测，即电流反馈：电流检测是使用高端电流检测IC(MAX4372)通过采集输出电压和静电发生器之间串联的采样电阻(R85、R86、R87)上的电压来实现，电流变化在采样电阻上反应出一个小信号的电压，通过MAX4372的放大处理，得到一个精确的以电流成正比的电压,微处理器通过检测这个电压来实现对电流的检测。

微处理器是通过对电压和电流的检测来实现区域功率控制，调节参数有两个，一个是KV调节，一个是μA调节，KV是设置静电发生器(或高压发生器)输出的电压，电压范围为0－100％，这个设置值为静电粉末喷枪能到达的最大电压，比如设置值为85％，这时对空开静电粉末喷枪(对空开静电粉末喷枪意为静电粉末喷枪离工件距离很远以致脱离其作用范围)，静电粉末喷枪输出的电压即为最大电压85％；μA调节为静电枪的电流，范围为0－100％，这个参数表示电流为输出电压的比例，如值设为85％，表示电流最大能到达电压的85％。当电压设为一个固定值，此时打开静电粉末喷枪，将静电粉末喷枪慢慢靠近工件(接地点)，这时电流会先随静电粉末喷枪到工件的距离减小而增大，当电流增大到电压的85％时，再继续靠近工件，此时电压和电流随之减小，始终保持电流为电压的85％。可以理解为μA调节参数是改变静电粉末喷枪输出电压变化的敏感程度，当μA调小，静电粉末喷枪的电压对工件距离就会更敏感，当μA调大时，静电粉末喷枪距离工件很近时电压才发生变化。用户设定的电压和电流的值可以保存在系统的存储器中，最多可以保存20组，以方便用户调用。

通过硬件电路和软件算法，本发明可以实现对区域内的电功率进行自动控制，无需用户去人为的调节。

与现有技术相比，本发明提供的静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法中通过微处理器执行预设规则的程序，使得所述静电粉末喷枪在对工件喷涂时，其静电发生器能根据二者的间距自动获得对应充电功率，充电功率的大小与间距的大小成正比调节，有效克服“法拉第静电屏蔽现象”和“反向电离”现象，获得相对较好的产品喷涂效果；且微处理器执行预设规则的程序时还能使所述静电粉末喷枪与不同的工件在同一间距时，比如喷涂环境、喷涂对象、不同的粉末等获取该间距对应的多组电压数据和电流数据，根据实际喷涂效果选择最合适的一组电压数据和电流数据进行存储，提高喷涂效果，并将对应的电压数据和电流数据存储，方便调用，提高喷涂效率，节约生产成本；另外根据喷涂间距自动调节充电功率，提高产品表面质量。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤S1、提供静电粉末喷枪系统，包括具有静电发生器的静电粉末喷枪、用于控制所述静电粉末喷枪工作的具有存储器的微处理器、连接于所述微处理器与所述静电发生器之间的直流功率控制器以及连接于所述直流功率控制器与所述微处理器之间的信号反馈单元；

步骤S2、利用所述微处理器调用执行所述存储器内的预设规则对应的程序，根据所述预设规则对应的程序实现自动控制调节所述静电发生器的充电功率；具体包括如下：

步骤S21、通过静电粉末喷枪的瞬间电流信号以检测所述静电粉末喷枪与工件之间的距离；

步骤S22、所述微处理器接收反馈的所述瞬间电流信号，并调用执行所述预设规则对应的程序，根据所述预设规则调节所述直流功率控制器的电压和电流大小，实现自动控制所述静电发生器的充电功率；

其中，所述预设规则包括：在预设距离范围内，所述直流功率控制器输出至所述静电发生器的充电功率与所述静电粉末喷枪到工件之间的距离呈正比变化。

2.根据权利要求1所述的静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法，其特征在于，所述直流功率控制器输出至所述静电发生器的充电功率的调节方式包括电流调节和电压调节。

3.根据权利要求2所述的静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法，其特征在于，所述信号反馈单元包括电压反馈和电流反馈，所述微处理器根据接收的所述电压反馈的电压信号和所述电流反馈的电流信号调节所述直流功率控制器的电压和/或电流。

4.根据权利要求3所述的静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法，其特征在于，所述预设规则还包括：所述静电粉末喷枪到不同的工件之间为同一距离时，所述微处理器调用所述存储器内预存的对应该类工件及距离的电流数据和电压数据，并使所述直流功率控制器输出对应所述电流数据和所述电压数据的电流与电压。

5.根据权利要求4所述的静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法，其特征在于，所述电流数据和电压数据的获取为：当所述静电粉末喷枪到不同的工件之间为同一距离时，在该距离获取多组电压数据和电流数据，并根据实际喷涂效果选择最合适的一组电压数据和电流数据进行存储。

6.根据权利要求1所述的静电粉末喷枪系统的区域功率自动控制方法，其特征在于，所述预设距离范围为所述静电粉末喷枪到工件的距离为3～25CM。

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