CN109847971A - 一种具有低流速和高精度的自动化涂料装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有低流速和高精度的自动化涂料装置及方法，所述装置包括涂料吐出控制器和机器人控制器，所述机器人控制器控制工业多轴机器人，所述涂料吐出控制器作用于机械式精密调压阀，所述机械式精密调压阀还连接到低压涂料供给装置；其中，所述机械式精密调压阀固定于工业多轴机器人，涂料吐出控制器受控于机器人控制器；采用本发明后，被涂料零件通过夹具定位至相应位置，涂料装于低压涂料供给装置，机械式精密调压阀在工业多轴机器人的带动下在被加工表面所需涂膜位置运动并吐出涂料，能够很大程度上解决涂膜不均匀、误涂以及涂料喷溅的问题，良品率高；实现了工艺自动化，全程无需人工参与，效率高。
Description
技术领域
本发明涉及电镀防护或涂膜领域，特别是一种具有低流速和高精度的自动化涂料装置及方法。
背景技术
工件在加工完成后需要对其进行表面电镀工艺处理，以实现表面防护。但不同位置区域的电镀工艺不同、镀膜材料不同、防护要求也不同；有些区域不需镀膜。在不同电镀工艺处理时需对其余区域(不同电镀要求区域、无需镀膜区域)进行防护，防护措施通常是在其表面涂抹一层涂料薄膜，然后再将工件放置于电镀工艺装置中进行电镀处理。
所述工件不限于电子产品支撑板、军品等小型工件，涂料涂膜也不限于电镀保护漆；对于其他需要表面涂料涂覆处理的大、中、小型工件也可以实现；对水、部分工业涂料等材料也可适用。
目前，在国内调查走访中未找到此类能实现在小型复杂零件表面涂料加工自动化设备以及相应的生产设备。实现该工艺处理的方法基本为人工手持毛刷蘸取涂料涂绘于工件相应所需防护位置表面，由于工件较小，且表面形状结构复杂、凹凸不平，会出现涂膜不均匀、涂料易喷溅至其余部位(不同电镀要求区域、无需镀膜区域)等问题，导致无法达到防护要求或电镀工艺要求，良品率低；对加工人员技术要求高，工作效率低；同时，涂料对工作人员身体健康有一定危害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有低流速和高精度的自动化涂料装置及方法，实现防护涂料涂抹工艺的自动化，全程无需人工参与；多级供料系统控制涂料低速均匀吐出，涂料均匀涂抹于工件表面，涂膜界限明确、精准，无溢出、不溅出至其他位置；设备涂料过程全自动化，操作难度极低；涂料过程耗时短，效率高，良品率高，成本低。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种具有低流速和高精度的自动化涂料装置，包括涂料吐出控制器和机器人控制器；所述机器人控制器控制工业多轴机器人，所述涂料吐出控制器作用于机械式精密调压阀，所述机械式精密调压阀还连接到低压涂料供给装置；其中，所述机械式精密调压阀固定于工业多轴机器人上，所述涂料吐出控制器受控于机器人控制器；
所述低压涂料供给装置包括安全阀、出料孔、供给装置进气孔和压力调节器；所述机械式精密调压阀包括第一调压阀气孔、第二调压阀气孔、第一进料孔、第二进料孔、调压旋钮和涂料出料针头；所述涂料吐出控制器包括控制器进气孔、持续出气孔、调节进气孔和压力调节旋钮；
气源经气管分别与供给装置进气孔和控制器进气孔相连接；所述低压涂料供给装置的出料孔通过涂料管分别连接到第一进料孔和第二进料孔；所述持续出气孔连接到第一调压阀气孔，所述调节进气孔连接到第二调压阀气孔；
所述低压涂料供给装置的压力调节器用于调节低压涂料供给装置内的气压；所述涂料吐出控制器的压力调节旋钮用于调节涂料吐出控制器内的气压。
进一步的，设置有设备开关，用于控制整个自动化涂料装置的通断。
进一步的，设置有涂料吐出控制器开关，用于接收机器人控制器的信号，使机械式精密调压阀在适当位置、时刻吐出/停止吐出涂料。
进一步的，所述工业多轴机器人固定于工作平台。
进一步的，所述机械式精密调压阀固定于L形连接板，所述L形连接板通过法兰固定于工业多轴机器人。
进一步的，设置有继电器组，所述继电器组根据设备开关的启动或关闭，传递信号给机器人控制器。
进一步的，所述机器人控制器、涂料吐出控制器和继电器组都置于控制箱内。
一种具有低流速和高精度的自动化涂料装置的涂料方法，包括以下步骤：
步骤1：预先在机器人控制器中设定控制程序，包括母程序和子程序，所述母程序直接控制整个控制系统的运行与中断、停止，其由启动程序、停止程序、急停程序三组程序组成，为一级控制程序，随开机启动；母程序能够直接中断或继续子程序的运行，急停程序能直接中断整个设备运行；所述子程序为二级控制程序，用来控制涂料的吐出与停止、涂膜路径以及工业多轴机器人的运行速度；
步骤2：闭合设备开关，启动整个自动化涂料装置；
步骤3：通过继电器组传递信号至机器人控制器，母程序中启动程序响应；启动相应子程序，子程序控制工业多轴机器人运动、涂料吐出控制器打开；
步骤4：工业多轴机器人带动机械式精密调压阀沿既定涂膜路径运动；涂料吐出控制器于适当时刻打开、关闭涂料吐出开关并通过气动作用于机械式精密调压阀；
步骤5：工业多轴机器人带动机械式精密调压阀沿设定路径运动、涂料全部完成后，回到初始位置。
进一步的，还包括步骤6：在正常运行过程中，按下急停按钮，经由继电器组传递信号给机器人控制器，母程序中急停程序相应，中断设备运行，再次按下启动按钮，设备会先恢复至初始位置后重新开始工作。
进一步的，涂料吐出流速由低压涂料供给装置的压力调节器、涂料吐出控制器的压力调节旋钮和机械式精密调压阀的调压旋钮共同控制；涂料路径确定方式为：由软件WINCAPS III三维模拟坐标或者由示教器手动调至工件位置确定坐标。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)自动在形状结构复杂、表面凹凸不平的小型工件(电子产品支撑板、军品等)表面分区域、分层次、沿既定路径，快速、准确的涂抹一层涂料保护膜；
2)在工件表面不同加工工艺需求区域分别实现不同涂膜保护；
3)不同区域的保护涂膜界限明确、精准，无溢出、不溅出至其他位置区域(不同电镀要求区域、无需镀膜区域)，涂膜宽度最小可至1.20mm；
4)出料速率低，涂料吐出最低速率可达0.375ml/min，匀速、稳定吐出；
5)适用流体粘度范围广；适用于水、大部分电镀保护漆及部分工业涂料，主要适用于水性电镀封闭漆；
6)健康环保；保护涂料属于化工原料，有一定的挥发性，长期接触、长时间处在有涂料的环境中对人体健康有一定的危害，设备实现了全程自动化，无人工参与，将涂料密封于低压涂料供给装置内，无挥发，保护人体健康；一些保护涂料属于易燃品，设备将涂料密封于低压涂料供给装置内，安全性高。
附图说明
图1是本发明自动化涂料装置整体结构示意图一；
图2是本发明自动化涂料装置整体结构示意图二；
图3是本发明自动化涂料装置中的喷涂管道连接示意图；
图4是本发明自动化涂料装置中的喷涂管道设置简图；
图5是本发明自动化涂料装置的控制原理图；
图6是本发明自动化涂料装置的控制系统程序逻辑图；
图7是本发明自动化涂料装置的工作过程示意图。
图8是本发明中根据涂料装置要求所展示的一种优选的电路图。
图中：1-涂料吐出控制器开关；2-工作平台；3-机械式精密调压阀；4-低压涂料供给装置；5-L形连接板；6-工业多轴机器人；7-法兰；8-排线孔；9-设备开关；10-控制箱；11-继电器组；12-涂料吐出控制器；13-机器人控制器；
41-安全阀；42-出料孔；43-供给装置进气孔；44-压力调节器；31-第一调压阀气孔；32-第二调压阀气孔；33-第一进料孔；34-第二进料孔；35-调压旋钮；36-涂料出料针头；121-控制器进气孔；122-持续出气孔；123-调节进气孔；124-压力调节旋钮。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，本发明提供的一种具有低流速和高精度的自动化涂料装置，其结构为：包括涂料吐出控制器12和机器人控制器13，所述机器人控制器13控制工业多轴机器人6，所述涂料吐出控制器12作用于机械式精密调压阀3，所述机械式精密调压阀3还连接到低压涂料供给装置4；其中，所述机械式精密调压阀3固定于工业多轴机器人6。
如图3和图4所示，气源与涂料吐出控制器12、低压涂料供给装置4通过气管连接，提供气压；第一涂料管、第二涂料管分别连接至机械式精密调压阀3的进料孔(包括第一进料孔33和第二进料孔34)，双向提供涂料；第一气管由涂料吐出控制器12的调节进气孔123与机械式精密调压阀3上的第一调压阀气孔31连接；第二气管由涂料吐出控制器12的持续出气孔122与机械式精密调压阀3上的第二调压阀气孔32连接。开关信号为开，气管驱动阀内活塞运动，涂料从出料孔42被压出，再压至机械式精密调压阀3，然后从涂料出料针头36吐出；涂料吐出控制器12、低压涂料供给装置4内的气压均可调节，机械式精密调压阀3可调节(通过其自身的调压旋钮35)，三者共同调节实现涂料流出速率要求。通过上述结构，由机器人控制器13程序控制工业多轴机器人6带动安装于其上的机械式精密调压阀3沿着工件表面设定路径运动。由机器人控制器13程序控制涂料吐出控制器12适时吐出/停止吐出涂料；由低压涂料供给装置4提供机械式精密调压阀3所用涂料。
涂料吐出流速控制：低压涂料供给装置4的压力调节器44、涂料吐出控制器12的压力调节旋钮124和机械式精密调压阀3的调压旋钮35(旋钮控制阀门，进而控制压力)共同控制。涂料路径确定：由软件WINCAPS III三维模拟坐标或者由示教器手动调至工件位置确定坐标。保证高精度：工业多轴机器人6位置精度可达小数点后三位(0.001mm)；机械式精密调压阀3的涂料出料针头36直径最低可达(涂料出料针头36可更换)。
如图5所示，本发明装置的设计原理为：气源通过气路供气给低压涂料供给装置4、涂料吐出控制器12；低压涂料供给装置4盛放涂料，压力稳定且可调节，通过管路与机械式精密调压阀3连接，供给涂料；涂料吐出控制器12内置电子单元控制气流开关、气压调节阀，与机械式精密调压阀3的气路连接，通过气压调节控制涂料的吐出及停止。低压涂料供给装置4、涂料吐出控制器12及机械式精密调压阀3组成的多级供料控制系统可以达到低速、均匀、稳定吐出涂料。
机器人控制器13通过程序、信号控制涂料吐出控制器12的开关(涂料吐出控制器开关1)，使机械式精密调压阀3在适当位置、时刻吐出/停止吐出涂料；通过程序控制工业多轴机器人6的路径设定及其运动，机械式精密调压阀3与工业多轴机器人6相连接，实现沿高精度的涂膜路径运动。
如图6所示，母程序直接控制整个控制系统的运行与中断、停止；母程序由启动程序、停止程序、急停程序三组程序组成，为一级控制程序，随开机启动；可以直接中断或继续子程序的运行。其中急停程序可直接中断整个设备运行；子程序为二级控制程序，用来控制涂料的吐出与停止、涂膜路径以及工业多轴机器人6的运行速度；其中涂料的吐出与停止程序信号传递至继电器组11，继电器组11中的一个模块控制涂料吐出控制器12的开关(控制涂料吐出与停止)；涂膜路径程序直接调动工业多轴机器人6带动机械式精密调压阀3运动；工业多轴机器人6带动机械式精密调压阀3的运动速度由子程序设定，是经过涂膜路径的运行速度，由移动部分装置参与实现。
如图7所示，当按下本发明装置的启动按钮后，通过继电器组11其中一组模块将信号传递至工业多轴机器人6的控制器，母程序中启动程序响应，启动相应子程序，子程序调动移动部分装置沿既定路径、确定速度运动；调动涂料吐出控制器12打开、关闭涂料吐出开关(经由继电器组11的开关信号控制)。工业多轴机器人6带动机械式精密调压阀3沿既定涂膜路径、设定运行速度运动；涂料吐出控制器12于适当时刻打开、关闭涂料吐出开关并通过气管作用于机械式精密调压阀3控制涂料的吐出与停止。移动部分装置沿设定路径运动、涂料，直至涂膜路径全部完成后回到初始位置，整个工作过程结束。
在正常工作过程中，按下停止按钮，经由继电器组11传递信号给机器人控制器13，母程序中停止程序响应，即中断设备运行，再次按下启动按钮即继续工作；在正常运行过程中，按下急停按钮，经由继电器组11传递信号给机器人控制器13，母程序中急停程序响应，中断设备运行，再次按下启动按钮，设备会先恢复至初始状态后，再重新开始工作。
Claims (10)
1.一种具有低流速和高精度的自动化涂料装置，其特征在于，包括涂料吐出控制器(12)和机器人控制器(13)；所述机器人控制器(13)控制工业多轴机器人(6)，所述涂料吐出控制器(12)作用于机械式精密调压阀(3)，所述机械式精密调压阀(3)还连接到低压涂料供给装置(4)；其中，所述机械式精密调压阀(3)固定于工业多轴机器人(6)上，所述涂料吐出控制器(12)受控于机器人控制器(13)；
所述低压涂料供给装置(4)包括安全阀(41)、出料孔(42)、供给装置进气孔(43)和压力调节器(44)；所述机械式精密调压阀(3)包括第一调压阀气孔(31)、第二调压阀气孔(32)、第一进料孔(33)、第二进料孔(34)、调压旋钮(35)和涂料出料针头(36)；所述涂料吐出控制器(12)包括控制器进气孔(121)、持续出气孔(122)、调节进气孔(123)和压力调节旋钮(124)；
气源经气管分别与供给装置进气孔(43)和控制器进气孔(121)相连接；所述低压涂料供给装置(4)的出料孔(42)通过涂料管分别连接到第一进料孔(33)和第二进料孔(34)；所述持续出气孔(122)连接到第一调压阀气孔(31)，所述调节进气孔(123)连接到第二调压阀气孔(32)；
所述低压涂料供给装置(4)的压力调节器(44)用于调节低压涂料供给装置(4)内的气压；所述涂料吐出控制器(12)的压力调节旋钮(124)用于调节涂料吐出控制器(12)内的气压。
2.如权利要求1所述的一种具有低流速和高精度的自动化涂料装置，其特征在于，设置有设备开关(9)，用于控制整个自动化涂料装置的通断。
3.如权利要求1所述的一种具有低流速和高精度的自动化涂料装置，其特征在于，设置有涂料吐出控制器开关(1)，用于接收机器人控制器(13)的信号，使机械式精密调压阀(3)在适当位置、时刻吐出/停止吐出涂料。
4.如权利要求1所述的一种具有低流速和高精度的自动化涂料装置，其特征在于，所述工业多轴机器人(6)固定于工作平台(2)。
5.如权利要求1所述的一种具有低流速和高精度的自动化涂料装置，其特征在于，所述机械式精密调压阀(3)固定于L形连接板(5)，所述L形连接板(5)通过法兰(7)固定于工业多轴机器人(6)。
6.如权利要求2所述的一种具有低流速和高精度的自动化涂料装置，其特征在于，设置有继电器组(11)，所述继电器组(11)根据设备开关(9)的启动或关闭，传递信号给机器人控制器(13)。
7.如权利要求6所述的一种具有低流速和高精度的自动化涂料装置，其特征在于，所述机器人控制器(13)、涂料吐出控制器(12)和继电器组(11)都置于控制箱(10)内。
8.如权利求7所述具有低流速和高精度的自动化涂料装置的涂料方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：预先在机器人控制器(13)中设定控制程序，包括母程序和子程序，所述母程序直接控制整个控制系统的运行与中断、停止，其由启动程序、停止程序、急停程序三组程序组成，为一级控制程序，随开机启动；母程序能够直接中断或继续子程序的运行，急停程序能直接中断整个设备运行；所述子程序为二级控制程序，用来控制涂料的吐出与停止、涂膜路径以及工业多轴机器人(6)的运行速度；
步骤2：闭合设备开关(9)，启动整个自动化涂料装置；
步骤3：通过继电器组(11)传递信号至机器人控制器(13)，母程序中启动程序响应；启动相应子程序，子程序控制工业多轴机器人(6)运动、涂料吐出控制器(12)打开；
步骤4：工业多轴机器人(6)带动机械式精密调压阀(3)沿既定涂膜路径运动；涂料吐出控制器(12)于适当时刻打开、关闭涂料吐出开关并通过气动作用于机械式精密调压阀(3)实现吐出/停止吐出涂料；
步骤5：工业多轴机器人(6)带动机械式精密调压阀(3)沿设定路径运动、涂料全部完成后，回到初始位置。
9.如权利利要求8所述自动化涂料方法，其特征在于，还包括步骤6：在正常运行过程中，按下急停按钮，经由继电器组(11)传递信号给机器人控制器(13)，母程序中急停程序相应，中断设备运行，再次按下启动按钮，设备会先恢复至初始位置后重新开始工作。
10.如权利要要求8所述自动化涂料方法，其特征在于，涂料吐出流速由低压涂料供给装置(4)的压力调节器(44)、涂料吐出控制器(12)的压力调节旋钮(124)和机械式精密调压阀(3)的调压旋钮(35)共同控制；涂料路径确定方式为：由软件WINCAPS III三维模拟坐标或者由示教器手动调至工件位置确定坐标。
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