CN1321549A - 具有数据装置的喷枪和控制方法 - Google Patents

Abstract

提供一种存储和读取关于一静电喷枪电源的参数数据的系统和方法。该方法例如包括下列步骤:从一数据库读取关于喷枪电源的参数数据后把该参数数据存储在一与该喷枪相联的存储装置中。该参数数据可包括例如驱动电流参数信息以及喷枪类型识别信息。该存储装置最好与该喷枪或一与喷枪连接的电缆接插件连成一体。该数据或信息可为模拟或数字信息。在读取喷枪电源参数数据后,喷枪控制器合适运行和监控该喷枪,确保喷枪电源正常工作。

Description

具有数据装置的喷枪和控制方法

本发明一般涉及静电喷涂系统，特别涉及控制静电喷枪的方法和装置，该静电喷枪具有存储喷枪工作参数和识别信息的存储装置。

静电喷涂系统把粉末状漆和涂层喷涂到各种产品上，例如家用电器、汽车部件、金属办公家具/储物架、变压器和娱乐设备。这类喷涂系统的一个重要部件是喷枪和喷枪控制器，特别是喷枪电源和用控制器对该电源进行控制。喷枪和喷枪控制器用来生成电晕充电效应，而电晕充电效应是静电喷涂系统的基础。

在电晕充电系统中，电源把喷枪电极充电到一高压，该高压在喷枪与要上漆的一部件之间生成一电场。粉末经该电场喷涂到部件上。粉末粒子在通过电场时带电而被吸引到通常接地的待上漆部件上。这样就在该部件上形成一粉末漆涂层。

在现有系统中，控制器设定成控制“标准化”电源。即，一组标准驱动电压和驱动电流被用来驱动各喷枪的电源，同时，从电源反馈的标准电流信息被用来监控各电源。但是，事实上，各电源之间有很大差别。电源由封装的电容器、二极管和其他部件构成。这些部件和封装材料之间常常存在差别。因此，在同一型号的不同喷枪中生成给定静电效应所需的驱动电源和驱动电流常常存在差别。但是，迄今为止，由于没有信息可用来识别各电源的性能参数，因此控制器无法在各电源之间作出区分。

按照本发明，可用一种系统和方法使该粉末喷漆过程最佳化，使用该方法和系统，一喷枪控制器可识别它所控制的喷枪的类型，监控各喷枪电源的工作参数并使这些参数最佳化。

按照本发明一实施例，提供一种控制静电喷枪电源的方法。该方法例如包括下列步骤：在与喷枪相联的一存储装置中存储喷枪电源的参数数据，使用该数据监控喷枪电源。该参数数据最好包括最大驱动电压、驱动电流和喷枪的反馈电流。该存储装置例如可与喷枪连成一体，也可与一与喷枪连接的电缆接插件连成一体。电源一般模制在喷枪主体中。最好是，一带有电源参数信息的半导体芯片模制在电源或喷枪壳体中。然后控制器从连接控制器与喷枪的电缆读取该信息。

按照本发明另一实施例，提供一种确定、存储喷枪电源信息的方法。该方法例如包括下列步骤：在一测试系统中设置一喷枪以生成关于喷枪电源的参数信息，然后在该喷枪的存储装置中存储该信息。该存储装置例如可与喷枪连成一体，也可与一与喷枪连接的电缆接插件连成一体。

按照本发明的另一实施例，提供一种识别喷枪类型或型号的方法。该方法例如包括下列步骤：从一与喷枪相联的识别装置中读取喷枪识别信息，然后根据所读取喷枪识别信息确定喷枪类型。所读取的信息可为模拟信息，也可为数字信息。模拟信息例如可为电压、电流或电阻值。数字信息例如可为二进制数字。不管是模拟的还是数字信息，每一值用来识别喷枪的一种类型或型号。

按照本发明的另一实施例，提供一种喷枪控制系统。该系统最好包括一个或多个把材料喷涂到物体上的喷枪、与各喷枪相联的一数据装置和一读取与各喷枪相联的该数据装置、然后根据该读取数据控制喷枪的喷枪控制器。该数据装置的实施例例如包括电阻、由开路或短路组合表示的位组合或其上有一存储器的一电路板。存储在该数据装置中的数据例如包括喷枪类型识别信息和/或喷枪电源的工作参数信息。

按照本发明的另一实施例，提供一种喷枪组件。该喷枪组件例如包括一喷涂子组件和一具有该喷枪组件的信息的数据装置。该数据装置的实施例例如包括电阻、由开路或短路组合表示的位组合或其上有一存储器的一电路板。存储在该数据装置中的数据至少包括喷枪类型识别信息和/或喷枪电源的工作参数信息。

按照本发明另一实施例，提供一种喷枪电缆。该电缆例如包括多根导线和一与喷枪连接的接插件部。该接插件部包括其中存储有喷枪数据的一数据装置。该数据装置的实施例例如包括电阻、由开路或短路组合表示的位组合或其上有一存储器的一电路板。存储在该数据装置中的数据至少包括喷枪类型识别信息和/或喷枪电源的工作参数信息。

因此本发明的一个优点是提供一种自动识别静电喷枪类型的系统和方法。

本发明的另一个优点是提供一种系统和方法，该系统和方法使用各喷枪电源的工作参数更佳地运行静电喷枪喷涂系统。

下面结合构成本说明书一部分的附图详述本发明各实施例，该详细说明与以上对本发明的一般说明一起，用来例示出本发明原理。

图1为本发明静电喷涂系统的方框图。

图2为测试一喷枪、确定该喷枪的电源工作参数的一系统的方框图。

图3为确定一喷枪的电源工作参数、然后把这些工作参数和喷枪类型识别信息存储在一存储器或数据装置中的一系统的方框图。

图4为一流程图，说明用来确定一喷枪的电源工作参数、然后把该电源工作参数与喷枪类型识别信息一起存储在一存储器或数据装置中的本发明测试逻辑。

图5A、5B和5C示出一与一喷枪连成一体的存储器或数据装置的各种实施例。

图6为示出一喷枪控制器、喷枪和数据装置之间的关系的方框图。

图7A-7F示出一位于一喷枪外部的存储器或数据装置的各实施例。

图8为示出一喷枪控制器、一喷枪、一从该控制器到该喷枪的接插件和一数据装置之间的关系的方框图。

图9为读取、配置和控制喷枪电源的逻辑的流程图。

下面结合图1对一静电喷涂系统100作出总体说明。静电喷涂系统100一般例如包括一个或多个与一喷枪控制器106电连接的喷枪102和104。各喷枪一般与其自身的专用控制器106相联。该电路连接最好使用屏蔽、绝缘导线。该一个或多个喷枪102和104还用一根或多根软管与一粉末涂层材料供应中心108连通。待喷涂的产品或部件112从一小室110的一开口进入该静电喷涂系统100。在小室110中，用喷枪102和/或104喷涂产品112。喷枪102和/或104受控制器106的控制。静电喷涂系统100还包括压缩气源和电源之类其他部件(未示出)。静电喷涂系统的详情见Solis的美国专利No.5,788,728、Shutic的美国专利No.5,743,958、Wilson等人的美国专利No.5,725,670、Hartle的美国专利No.5,725,161，这些专利作为参考材料包括在此。

粉末在静电喷射到产品112上前先进行流化。流化是这样一种过程，所喷射粉末与压缩空气混合，使粉末从供应中心108的一容器泵出后供应给喷枪102和/或104。控制供应给与供应中心108相联的气泵的气流即可调节粉末流。供应给喷枪102和/或104的粉末用一电晕充电或摩擦充电枪充电。然后用喷枪102和104把带电粉末喷向接地产品112。当粉末粒子接近产品112时，带电粉末粒子与接地产品112之间的静电吸力把粉末粘着在产品112上。经喷涂的产品112然后送入一炉子(未示出)，在该炉子中，粉末涂层材料熔化后固化。小室110中的多余粉末用一离心风扇(未示出)吸入过滤盒。回收的粉末经过滤后送回喷枪102和/或104。

喷枪102执行若干功能，例如包括：引导粉末流、控制喷流的大小和形状、赋予所喷射的粉末以静电电荷。应该指出，所示静电喷涂系统100只例示出两个喷枪102和104。静电喷涂系统100可包括一个或多个喷枪。因此，下面虽然只对喷枪102进行说明，但要看到，该说明适用于静电喷涂系统100中任何数量的喷枪。

喷枪102最好分成两类：电晕充电或摩擦充电(tribo-charging)。高压或低压电缆116是向电晕充电喷枪供电的两种优选方式。如高压发生器位于喷枪中，则一低压电缆向喷枪供电。如高压电源位于喷枪外部，一高压电缆从该电源接至该喷枪。这两种喷枪的极性可负可正。一般来说，电晕充电使用负极性高压电源，因为负极性比正极性生成更多离子、不易产生电弧。充电电极的负定位很高，所需电源的额定电压约为30,000-100,000v。

tribo一词来源于希腊词tribune，意为摩擦或产生摩擦。在摩擦充电中，粉末粒子在一摩擦充电表面上高速摩擦，从而把电荷从该摩擦表面转移到粉末粒子上，使粉末粒子带电。由于喷枪前方没有从电晕电极伸展到部件的强静电电场，因此摩擦充电实际上消除了众所周知的“法拉第筒效应”问题。喷枪然后把带电粒子喷向部件。由于粒子在摩擦喷枪中充电时没有强静电电场，因此粉末粒子不积累在被喷涂产品112的前边缘上。摩擦喷枪的优点是消除了“厚边”现象，在产品112上生成均匀涂层和均匀薄膜。

粉末喷枪102可为手动，也可为自动。手动喷枪由操作员手持和触发。手动喷枪的例子有SURE COAT手动喷枪系统、TRIBOMATICⅡ型喷枪、TRIBOMATIC500型手动喷枪、TRIBOMATIC棒和TRIBOMATIC盘，这些喷枪都由俄亥俄州韦斯特莱克的诺德森公司(Nordson Corp.of Westlake,Ohio)制造。自动喷枪由一控制器触发。自动喷枪可固定，也可支撑在一喷枪移动器上。自动喷枪系统的例子有VERSA-SPRAYⅡ型自动喷涂系统和配备SURE COAT控制的VERSA-SPRAYⅡ型PE搪瓷喷涂系统，它们都由俄亥俄州韦斯特莱克的诺德森公司(Nordson Corp.ofWestlake,Ohio)制造。可用于本发明的各种喷枪的例子见Rehman等人的美国专利No.5,938,126、Klein等人的美国专利No.5,908,162、Knobbe等人的美国专利No.5,904,294、Hollstein等人的美国专利No.5,816,508、Hartle的美国专利No.5,725,161，这些专利作为参考材料包括在此。除了上述例子，本发明一般可用于使用电晕充电和摩擦充电的任何种类喷枪。但本发明特别涉及具有内置电源的电晕型喷枪。

图2例示出一用于测试喷枪102并确定喷枪电源工作参数的系统200。喷枪102的工作参数一旦确定，系统200就把这些参数和喷枪类型识别数据存储在一与喷枪102相联的存储装置中。系统200包括一测试控制器202、与之相联的用户输入装置222和显示装置210。用户输入装置222用一键盘输入字母-数字信息和/或可用鼠标或其他指示装置输入的其他信息。显示装置210显示系统200生成的信息，可为CRT或LCD显示器。

测试控制器202包括一可编程CPU204、一解码器206、模数转换器(ADC)212、数模转换器(DAC)214、数字输入/输出(I/O)端口216和存储器218，这些部件经数据总线208互相电连接。测试控制器202还可包括其他部件，例如软盘驱动器和CD ROM之类外部存储装置、网络接口和扩展端口(未示出)。

下面说明测试控制器202的上述内部部件。解码器206对从用户输入装置(例如键盘或鼠标)输入的信息进行解码后把该信息置于数据总线208上。ADC212把模拟数据总线228上从喷枪102收到的模拟信息转换成数字信息后使这些信息出现在数据总线208上。从喷枪102读取的模拟数据包括最小驱动电流、最大驱动电流和反馈电流信息之类喷枪电源工作参数。最小驱动电流为给定驱动电压下电源运行在空载时所需电流。最大驱动电流为给定驱动电压下电源运行在满载时所需电流。这两个参数规定电源在给定驱动电压下的驱动电流工作窗口。因此，在正常工作时，控制器把这两个参数与实际驱动电流进行比较。如驱动电流不在这两个窗口范围内，就向控制器表明应更换电源。例如，如电源工作时其驱动电流小于电源空载运行所需最小电流，则表明电源肯定有问题。

此外，一电源的最小驱动电流可为50mA，而另一经测试的电源的最小驱动电流为74mA。这表明第一电源的效率较高，即它只须50mA就可使电源运行在空载下，而第二电源需要75mA才能使电源运行在空载下。这还意味着，如第二电源的读取值为60mA，则表明第二电源有问题，因为该电源运行所需最低电流为75mA；而对只须50mA就能运行的更有效第一电源来说，这并不表明有问题。因此，按照本发明，控制器可访问各电源的各参数，该系统可根据监控电源驱动电流更精确地确定例如一静电喷枪的电源是否存在问题。以往的控制系统由于无此能力而必须把驱动电流之类电源参数的可接受窗口定得很宽。这些现有控制方法在电源质量下降、从而对粉末涂层材料不再有效充电时仍继续使用静电喷枪。

在某些情况下，ADC212与模拟数据总线228可经合适缓冲和接口装置(未示出)与喷枪102电连接。这类缓冲和接口装置的作用是把模拟信息定标成可输入ADC212的大小。

DAC214把测试控制器202的数字信息转换成可经模拟数据总线230输入喷枪102的模拟信息。在某些情况下，DAC214与模拟数据总线230可经合适缓冲部件(未示出)间接电连接。在模拟数据总线230上传输的信息包括输入喷枪102的驱动电流和/或驱动电压信息。通过模拟数据总线228和230，测试控制器202可传输驱动电流和/或驱动电压之类测试信息，同时监控工作时喷枪102中的反馈电流。

一数字I/O端口216经数字数据总线232与喷枪102电连接。这样就可在测试控制器202与喷枪102之间传输纯数字信息。如下详述，该数字信息至少包括喷枪类型识别。

图2还示出本发明喷枪102包括一喷枪组件224和一与之相联的存储装置226。在图2实施例中，存储装置226与喷枪连成一体，包括关于喷枪类型识别和喷枪电源工作参数的信息。喷枪组件224包括电源、电极、把手或支撑机构和携带粉末粒子的气流的流路之类现有喷枪部件。还可有其他部件。这样，本发明系统200使用模拟和数字信息确定喷枪102的工作参数。然后把这些参数与喷枪类型识别信息一起存储在存储装置226和数据库220中。

图3示出一确定喷枪102的工作参数、把这些参数与喷枪类型识别信息一起存储在一存储装置226中的系统300。图3与图2大体相同，与图2中相同的部件的说明见结合图2的上述说明，不再赘述。应该看到，图3包括一与存储装置226连成一体的接插件302。如下详述，接插件226最好用电绝缘材料模制而成，用作喷枪102与喷枪控制器106的接口。因此，图2和3的喷枪为两种不同实施例，在图2中，存储装置226与喷枪102连成一体，而在图3中，存储装置226与一与喷枪102连接的可拔下接插件302连成一体。只要存储装置与喷枪电源在逻辑上连接并存储关于喷枪的信息，也可与喷枪远离。

图4为系统200和300用来确定喷枪电源工作参数和在存储装置226中一起存储这些参数与喷枪类型识别信息的测试逻辑的流程图。该逻辑开始于步骤402，在该步骤中，系统使电源向喷枪102供电。如上所述，为此例如在给定驱动电压下在电源中输入一连串驱动电流，以确定电源运行在空载下所需最小驱动电流。然后使电源工作在满载下测量、记录驱动电流，确定电源在给定驱动电压下运行在满载下所需最大驱动电流。在步骤404，确定这些参数。然后在步骤406把这些值存储在存储器218中的数据库220中。在步骤408，该逻辑把最大驱动电流和电压、反馈电流和喷枪类型识别数据写入存储装置226中。喷枪类型识别数据可在测试开始前写入存储装置226中。因此存储装置226中有重要的喷枪电源工作参数和喷枪类型识别信息，以便其后喷枪控制器从存储装置226读取这些信息。

图5A、5B和5C示出与喷枪102连成一体的存储装置226的各实施例。确切说，图5A和5B的存储装置226实施例涉及喷枪识别信息。图5C的存储装置226实施例涉及喷枪识别信息和喷枪电源工作参数信息。在所示各实施例中，存储装置226与一与喷枪102连成一体的接插件端口(未示出)电连接。该接插件端口可为公(即管脚)，也可为母(即插口)，从而可与喷枪控制器106或测试系统200上的一相配电缆和接插件连接。

特别参见图5A，该存储装置226包括一模制电阻502。模制电阻502横跨喷枪102的接插件端口的两管脚或插口503A和503B。模制电阻502的值代表喷枪识别信息。使用这种结构，喷枪控制器106读取电阻值或电流流过电阻502时生成的电压。根据电阻或电压值，喷枪控制器106可使用喷枪控制器逻辑或控制器例行程序中的一查表确定喷枪类型和该类型的喷枪的工作参数。例如，无限大的电阻值(即开路)表明不存在任何类型的喷枪。1kΩ的电阻可代表第一种喷枪。101kΩ的电阻可代表第二种喷枪。100kΩ的电阻可代表第三种喷枪。从上述说明应该看到，可使用大量(如果不是无限数量的话)电阻与识别组合。

特别参见图5B，存储装置226的该实施例包括模制串行识别位504和506。这些模制位横跨喷枪102的接插件端口的至少三个管脚或插口503C、503D和503E。这些模制位的值代表喷枪识别信息。如为两位，就生成4种喷枪识别信息：

位1	位2	识别信息
			0011	0101	不存在喷枪第一种喷枪第二种喷枪第三种喷枪

第一或第二管脚或插口503C、503D短路、第三管脚或插口503E接地代表位“1”。第一或第二管脚503C、503D与管脚或插口503E之间开路代表位“0”。使用这种结构，喷枪控制器106读取喷枪102的接插件端口的各识别管脚或插口的位组合。根据该位值，喷枪控制器106可使用喷枪控制器逻辑或控制器例行程序中的一查表确定喷枪类型和该类型的喷枪的工作参数。

特别参见图5C，存储装置225的该实施例包括其上有一电可擦可编程只读存储器(EEPR0M)510的电路板508。EEPROM510中至少有喷枪识别信息和工作参数信息。喷枪识别信息可采取(如上所述)两位或多位的形式或一识别码。该识别码的形式任意，包括二进制码、十六进制码、字母码、数字码和字母-数字码。可使用任何种类可存储在EEPROM510中的码或编码系统。工作参数信息最好包括给定驱动电压下喷枪的空载最小驱动电流和电源满载运行所需驱动电流。这些参数只是例示性的，也可确定电源的其他各种参数后存储在电源的存储装置226中。例如，可包括一个或多个反馈电流参数、工厂测试日期信息和其他跟踪信息。在其他实施例中，存储装置226可为电可编程只读存储器(EPROM)、可编程只读存储器(PROM)或普通的只读存储器(ROM)。这样，喷枪控制器106从存储装置226读取喷枪识别信息和工作参数信息。根据这些信息，喷枪控制器106可使用喷枪控制器逻辑中的一查表确定喷枪类型。

图6为示出例如喷枪控制器106、喷枪102和存储装置226之间的关系的方框图。确切说，喷枪控制器106包括一处理系统604，该处理系统包括例如一个或多个微处理器、I/O部件(即多个ADC、多个DAC、显示器、键盘等等)和存储装置。喷枪控制器106还包括从存储装置226读取信息后根据存储装置226所提供的信息控制喷枪电源的运行的控制器例行程序602。此外，控制器例行程序602监控驱动电流之类喷枪102电源参数，确保电源工作正常。

图7A-7E为位于喷枪102外部的存储装置226的各实施例。确切说，图7A-7E示出一与一接插件302连成一体的存储装置226的各实施例，该接插件把一控制器电缆702从喷枪控制器106连接到喷枪102上。该接插件302包括一与喷枪102上的一端口或与喷枪102相联的一端口相配的公接头(即管脚)或母接头(即插口)。

图7B所示存储装置226的实施例包括与接插件302模制成一体的电阻502。这样，与结合图5A所述相同方式使用模制电阻502。即，喷枪控制器106读取电阻值或电流通过电阻502时生成的电压。根据电阻或电压值，喷枪控制器106可使用喷枪控制器逻辑或控制器例行程序中的一查表确定喷枪类型及其工作参数。

图7D所示存储装置226的实施例包括与接插件302连成一体的模制串行识别位504和506。这样，与结合图5B所述相同方式构作和使用串行识别位504和506。即，喷枪控制器106读取喷枪102接插件端口的各识别管脚或插口的位组合。根据该位值，喷枪控制器106可使用喷枪控制器逻辑或控制器例行程序中的一查表确定喷枪类型及其工作参数。

图7F所示存储装置226的实施例包括与接插件302连成一体的电路板508和EEPROM510。如结合图5C所述，EEPROM510最好至少包括可以上述任何形式(例如二进制码、十六进制码、字母码、数字码、字母-数字码)表示的喷枪识别信息和工作参数信息。此外，如上所述，电路板508也可包括多个EPROM、多个PROM和/或多个ROM。

图8为同图6的方框图，示出例如喷枪控制器106、喷枪102、接插件302与存储装置226之间的关系。由于存储装置226位于接插件302中，因此本发明可用于无法实现图5A-5C之类一体化存储装置的现成喷枪。但是，对喷枪控制器106来说并不存在这一差别，因为控制器并不在乎喷枪识别信息和/或电压工作参数信息是直接来自于喷枪还是来自于与之相联的接插件302。

下面结合图6、8和9说明用来读取、配置和控制一喷枪的喷枪控制器逻辑900。逻辑900开始于步骤902，在步骤902中，喷枪控制器106从存储装置226读取喷枪识别信息和/或工作参数信息。如上所述，存储装置226可与喷枪102连成一体(即图6)，也可与一与喷枪102相联的接插件302连成一体(即图8)。一旦读取信息，逻辑900使用一个或多个诊断例行程序(在步骤904)，该诊断例行程序使用工作参数信息监控(在步骤906)喷枪电源的工作。如检测到一警报信号表明电源失灵，该信号最好显示在一喷枪控制器显示器上。

尽管以上结合实施例说明了本发明并相当详细地说明了这些实施例，但本申请人无意把权利要求的范围限制在这些详情内。本领域普通技术人员显然可知其他优点和修正。例如，存储装置226的位置可改变。可包括工作参数和喷枪类型识别之外的信息，例如测试设备、测试操作员、喷枪制造日期、维修时间间隔等等。此外，尽管结合静电粉末涂层材料喷枪说明了本发明，但本发明同样可用于静电液体涂层材料喷枪。因此，本发明的更宽广方面不限于所示和所述具体细节、代表性装置和例示性实施例。因此，在本申请人的一般新颖原理的精神或范围内具体细节可与上述细节不同。

Claims (10)

1、一种喷涂系统，其特征在于，包括：

(a)一喷枪；

(b)一具有与该喷枪有关的信息的数据装置；以及

(c)一从所述数据装置读取信息、使用所述数据控制所述喷枪的控制器。

2、按权利要求1所述的喷涂系统，其特征在于，该数据装置装在喷枪壳体中。

3、按权利要求1所述的喷涂系统，其特征在于，该数据装置包括关于喷枪类型的信息。

4、按权利要求1所述的喷涂系统，其特征在于，该喷枪为一具有一电源的静电喷枪；所述数据装置包括关于所述电源的工作参数信息。

5、按权利要求4所述的喷涂系统，其特征在于，所述电源和所述数据装置位于所述喷枪壳体中。

6、按权利要求4所述的喷涂系统，其特征在于，所述控制器包括一比较所述工作参数信息与喷枪工作过程中由该控制器确定的工作信息的比较器。

7、一种静电喷涂喷枪组件，其特征在于，包括一喷枪壳体、所述壳体中的一电源和所述壳体中的一存储装置，所述存储装置有关于所述电源的型号标识的信息。

8、按权利要求7所述的喷涂组件，其特征在于，所述存储装置包括关于所述电源的工作参数的信息。

9、一种控制一喷枪的系统，其特征在于，包括：

(a)把喷涂材料喷到物体上的一个或多个喷枪；

(b)与各喷枪相联的各数据装置，每一数据装置有关于与它相联的特定喷枪的信息；以及

(c)一用于读取与各喷枪相联的数据装置并根据该喷枪的存储装置中的数据控制各喷枪的喷枪控制器。

10、一种连接一喷枪与一喷枪控制器的喷枪电缆，该电缆包括：

(a)多根电导线；以及

(b)一用于与一喷枪连接的接插件部，该接插件部包括其中有喷枪数据的一数据装置。

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