CN1799704B - 适用于程控喷漆装置的定量设备、定量给料的方法及涂覆系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个方面涉及一种适用于程控喷漆装置的定量设备，该喷漆装置适用于为喷枪/涂覆器定量供给导电流体材料。该喷枪可被充电至高电压以使导电流体材料静电雾化。本发明的另一方面涉及一种包括该定量设备的涂覆系统，其利用致动器在供漆料供应管或清洗液供应管使用的连接件与喷枪之间移动该定量设备。还描述了一种方法以及执行该方法的计算机程序。

Description

适用于程控喷漆装置的定量设备、定量给料的方法及涂覆系统
技术领域
本发明涉及喷漆装置的定量设备，该设备用于定量供给喷枪/涂覆器导电流体材料，并且尤其适用于具有使导电流体材料静电雾化的高压电极的喷枪/涂覆器。在本发明的另一方面中，描述了一种用于连接和断开定量设备的致动器以及一种用于喷漆的系统。
背景技术
本发明涉及一种漆料定量设备，优选适用于安装得极接近喷枪且应用在程控喷漆装置中。该漆料定量设备提供定量的漆料供给喷枪，尤其在该喷枪具有使所供应的导电流体漆料电雾化的高压电极的情况下。
漆料定量装置用于给喷枪、齿轮泵供应溶剂载体、不导电漆流体材料，利用与测量设备例如齿轮流量计或其它类型的流量测量装置等等相结合的调节器来测定剂量。这些方案不适用于带电漆料物质例如水溶性漆料的应用。导电或水溶性漆料的应用需要在充电至高电压的喷枪/涂覆器与漆料定量设备之间、和/或给该定量设备供料的漆料管之间有效绝缘或电流阻隔。
名称为喷射器装置的US 4785760(Tholome)描述了这样一种喷射器装置，其包括一种承载着适于喷射水基漆料的喷枪的多轴机器人。该机器人配备有设置在机器人的臂上、且位于喷枪端部附近的可再填充罐。该机器人可横过至涂漆室的一侧移动喷射臂及与其连接的罐，并连接该罐与固定在该涂漆室壁上的一系列填充或清洗管之一。当机器人停止喷射时，切断对喷枪或涂覆器的高压供应，并当罐的填充或颜色改变或清洗等已完成时随后再次接通高压供应。这种方案的缺点是其在执行颜色改变时需要清洗罐，因而除了机器人移动至填充或清洗站以及移回并相对于漆料管上的物体再定向所需要的时间以外，需要更长的循环周期来进行清洗和再填充。另外，对连续生产以及制造灵活性的需求已导致对迅速地进行颜色改变和/或清洗操作的需求增加，这可能是US 4785760中所述方案的缺点。
名称为程控喷漆装置的漆料定量设备的US 5630552(Anfindsen)描述了一种特别适于静电雾化漆料的应用的喷漆装置。该装置的定量设备包括定量气缸。每个定量气缸分别具有调节活塞以及用于控制该调节活塞在定量气缸中的位置和移动速率的调节件。所述定量气缸还具有可控阀组件和连接装置，该连接装置用于可选择性地连接该气缸与喷枪，以及用于连接当喷枪断开时与供清洗和再填充漆料所使用的装置相连接的气缸。所述喷枪还具有用于使所供应的导电漆料带静电的高压电极，在这种情况下，利用供应给喷枪的雾化空气使漆料雾化，还利用供应给喷枪的成形空气束适当地成形由雾化漆料颗粒形成的烟云。在目前的情况下，漆料导电且与喷枪的高压电极接触，由于此原因，每个气缸的调节活塞都通过由电绝缘材料制成的轴件与其相应的驱动电机隔离。所述定量设备可以安装得极靠近机器人臂上的喷枪，其提供准确的流体材料(漆料)的定量给料且其与漆料供应管相绝缘。
上述方案的缺点是：采用阻隔设备(绝缘柱塞)与绝缘流体相结合的电流阻隔方案是一种需要定期清除绝缘流体以避免由于(来自漆料颗粒的)导电颗粒而导致的任何杂质累积的较复杂方案。
对通常涉及较短加工周期的连续涂覆生产和对产品灵活制造的需求已导致了对更迅速、花费更少时间进行颜色改变和/或清洗操作的需求增加。另外，漆料定量装置还必须是良好绝缘、防爆并且可靠、不过度难以实施或者实施过度昂贵的。
发明内容
本发明一个方面的目的是提供上述类型的漆料定量设备，利用它克服现有定量装置的所述缺点。本发明的另一目的是提供一种不需要重复地接通和切断高压供应的定量设备。本发明的另一目的是提供一种可以在制造过程中尽可能减少中断或者延迟来进行再填充和再使用的定量设备。
依据本发明，以上及更多目的由本发明所述的定量设备、本发明所述的方法以及本发明所述的系统来实现。另外还描述了优选实施例。
在本发明的另一方面中，提供一种与漆料定量设备一起使用和协作的致动器。依据本发明的漆料定量装置的独创特征是其被设置成可在漆料填充连接件与漆料喷射连接件之间移动；以及其包括至少一个用于可控地定量供给流体漆料的定量设备以及至少一个阀组件，所述阀组件设置为用于该定量设备与喷枪以及可选择的与流体填充件之间的连接和可选择性地断开。所述定量设备被设置成可经由上述致动器移动，以使该定量设备在其与喷枪断开时同该喷枪电流绝缘以及随后与流体填充件连接。所述定量设备可与填充件连接以便给该定量设备再填充漆料或其它流体材料，或者可选择性地用清洗液冲洗该定量设备。
这种定量设备尤其适用在喷枪或其它涂覆器具有使所供应的导电漆料静电雾化的高压电极的情况下，因为依据本发明一实施例的定量设备在与喷枪断开时，通过绝缘气隙与漆料填充供应源和/或清洗液供应源绝缘。
依据本发明的一实施例，通过从与喷枪连接的入口管设备移动并断开(脱开)定量设备来实现该漆料定量设备与带高电压部件、尤其是喷枪/涂覆器的绝缘。然后，该定量设备朝向填充管移动，并与该填充管的出口相连接。当该定量设备在其与主漆料供应源(或者清洗液供应源)断开且朝向喷枪或涂覆器移动时所述喷漆装置绝缘。例如通过给包括气动开关设备(气缸)的致动器施加压缩空气来移动定量设备使其与阀组件接触或者使其脱离与该阀组件的接触，从而有效实现该定量设备的运动。
该定量设备可通过致动器从该设备与主漆料供应管连接且不带高电压的后方位置朝向该定量设备与喷枪或涂覆器连接且与主漆料供应管断开的前端位置移动。用这种方法，该定量设备在与喷枪连接且受到高压充电时通过气隙与主漆料供应源绝缘。
本发明的主要优点是主漆料处理系统、漆料管以及漆料供应源都与被充电至高电压下的系统部件尤其是喷枪绝缘。这提供用于涂漆和涂覆的坚固的设备和系统，它们还以完全自由的灵活方式操作，包括有效的漆料改变、颜色改变和/或冲洗顺序，且通常不中断漆涂或涂覆加工。
在两个或多个定量设备设置在程控自动喷漆装置例如机器人的臂上的优选实施例中，通过利用一个定量设备定量供给漆料且同时第二定量设备正被再填充、改变颜色或者冲洗以准备在第一定量设备用完时立即使用，来持续进行喷射。这允许几乎不中断喷射，且尤其不需要为了绝缘例如接通和切断高压的任何中止或停止。避免了重载、迅速操作的绝缘设备或断路器的需要，极大地减小高压动力供应系统的波动，尽可能缩短漆料或颜色之间配制或改变的时间，对于保持质量和灵活制造的要求都提供了极大的支持。另外，本发明便于把喷枪或涂覆器安装在程控自动喷漆装置的一端处，例如安装在配备有定量设备的机器人臂端部的机械手腕处，因而极靠近喷枪。这还能采用短软管与喷枪连接，从而也尽可能减少更换过程中的漆料损耗。其还允许在需要涂覆以大量漆料的物体上和/或设置得彼此相互靠近的物体上喷漆的可能性，而不因为清洗和再填充中断涂覆过程。
在本发明的另一方面中，描述了用于操纵程控喷漆装置以及用于连接和断开该定量设备的方法。还公开了一种用于执行所述方法的计算机程序。
附图说明
现在将参照附图通过示范性实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1a表示从上往下看安装在机器人臂上的、依据本发明一种实施例的漆料定量设备及致动器的示意图；图1b表示同一漆料定量设备及致动器的侧视图；
图2a表示从上往下看安装在机器人臂上的、依据本发明另一实施例的具有两个漆料定量设备及两个致动器的示意模型的示图；图2b表示该示意模型的侧视图；以及图2c是透视图；
图3a表示从上往下看依据本发明另一优选实施例的具有两个漆料定量设备及两个致动器的示意图的顶视图；图3b和3c表示该实施例的侧视图；
图4表示用于依据本发明实施例的漆料定量设备及致动器的示意布置图；
图5a表示从依据本发明另一优选实施例的两个漆料定量设备及两个致动器的一侧看的示意图；图5b-5f表示从上方看的该实施例的示图，用图表示两个定量设备中的每个从喷射位置至填充/清洗位置的移动；图5g表示致动器及定量设备的透视图；图5h表示其上设置有致动器及定量设备的机器人臂的侧视图；以及图5i表示优选实施例的改进，表示了一端上具有填充入口且另一端上具有开孔/出口的双端漆料定量设备，以及相应设置的填充阀体5；
图6a表示依据本发明实施例的、用于操作且从填充至喷射至再填充移动定量设备的方法的流程图；图6b，6c和6d是依据本发明优选实施例且尤其关于图3a-c的方法流程图；图6e是用于本发明另一优选实施例且尤其关于图5a-h的流程图。
具体实施方式
为了理解方便，将附图标记3，5和5’做如下简要说明：
附图标记3表示的部件依其功能、位置、结构和形状可以分别称为“块体”、“调节阀组件”、“连接体”、“前端阀块”、“入口阀”、“连接阀”、“连接点”，但为了清楚一致符合相关规定，在下面统一用“连接点”表示；
附图标记5表示的部件依其功能、位置、结构和形状可以分别称为“供应连接件”、“填充连接件”、“接地阀组件”、“阀件”、“部件”、“填充供应件”、“阀块”或者“块体”，但为了清楚一致符合相关规定，在下面统一用“供应连接件”表示；
附图标记5’表示的部件依其功能、位置、结构和形状可以分别称为“供应连接件”、“填充连接件”、“接地阀组件”、“阀件”、“部件”、“填充供应件”、“阀块”或者“块体”，但为了清楚一致符合相关规定，在下面统一用“填充连接块”表示。
图1a和1b表示一种程控自动化设备例如工业机器人的机械臂的示意图，该臂配备有依据本发明一个方面的定量设备以及依据本发明另一方面的致动器。图1a表示从上方看机器人臂9的示图。在喷漆枪/涂覆器将被安装在其旁边的臂的前端F处，表示了一种其内设置有入口阀(3a，3b未示出)的连接点3，该入口阀同通过块体5与定量设备的定量气缸1相连接的阀2协作。在此示范实施例中，定量气缸通过致动器6的臂7沿箭头A所示方向前后移动。
在图1a，1b中，定量气缸1表示在中间位置，在该中间位置，块体5不与部件4对接且出口阀2也不与连接点3对接。当定量气缸1朝向机器人臂(例如，设置在机器人手腕或者类似工具架上)的前部F往前(右)移动时，喷枪将被安装在此点旁边，定量设备的出口阀2与连接点3的入口阀(3a，3b未示出)相连接。当操作定量设备以定量供给漆料时，连接点3内的入口阀下游的阀(这里未示出)允许漆料供应给喷枪或涂覆器。如下面参照图4所述，该喷枪或其它涂覆器可维持用于进行静电喷射的高电压。
当定量气缸通过致动器6的臂7朝向机器人臂的后部B往后移动时，对接耦合以及阀2与连接点3之间的电连接被切断，因而定量气缸与可能带有高电压的喷枪或涂覆器部件相绝缘。该定量气缸移至后方(左)位置，在那里，经由设置在定量设备1上的块体5与填充连接件4接触。在该后方位置，定量设备的定量气缸可以被填充以漆料、可选择的清洗液、可选择的其它颜色或者种类的漆料。在此位置，定量气缸在正充以漆料或清洗材料的同时与系统部件、尤其是可能带有高电压的喷枪相绝缘。
在此例中，臂后端处的连接/对接部件以及填充连接件4用于通过设置在块体5内的阀、管等等可选择地向定量气缸供应漆料、其它种类的漆料、其它颜色的漆料、其它成分的漆料或者供给清洗液。在用清洗液等等清洗定量气缸时，该定量气缸可移动至前方位置并与连接点3的入口阀连接，在该连接点3内，入口阀下游的多个阀(这里未示出，参见下面图4的实施例)可输送该清洗液至喷枪或者把废液倾倒至供废清洗液用的污水池。
总而言之，通过移动并对接(连接)定量设备与同喷枪相连接的对接或连接设备且同时切断定量气缸与主漆料填充连接件4，实现带电的漆料定量部(1，1a，1b，定量气缸和喷枪)的高压绝缘。定量气缸的移动可例如通过设置作为致动器的气动开关设备(气缸6)来执行。按照这种方式，定量气缸可与喷枪连接并同时与主漆料供应管断开，从而与主漆料供应站绝缘，并且由此其能被充以高电压。
图2a，2b和2c表示本发明一种实施例的示意模型，其中，两个定量气缸和两个致动器安装在单个程控自动化设备上，在此例中该自动化设备被表示为工业机器人的机械臂，并在可能时为相同的部件采用相同的参考数字。
图2a表示从具有两个定量气缸1a，1b的程控自动化设备的一部分，即机器人臂，的顶部看的示图，利用两个致动器6a，6b的臂7a，7b前后移动每个定量气缸1a，1b。图2b表示前面的一个致动器6b和一个定量气缸1b的侧视图。可见定量气缸1b的对接连接和出口阀2b与包括入口阀及至喷枪的管(未表示)的连接点3相接触。可见定量气缸1b位于与填充连接及阀件4b断开的位置。
透视图2c表示安装在机器人臂9上且在此情况中并排布置的两个定量气缸。定量气缸1b位于一种更朝向前(喷射)端的前方位置，而定量气缸1a位于后方位置。可见入口阀件位于块体5b内，在填充或清洗过程中的后方位置，该块体5b与阀件4b协作以便与定量气缸1b相连接。可见安装在该臂的前端F处的任何喷枪或涂覆器将极靠近连接点3的阀和内管。由此所设置的喷枪要求该喷枪与连接点3的管之间的软管或管线连接相当短，从而尽可能减少在颜色改变或者冲洗过程中流体材料的漆料损耗或者浪费。
设在喷枪连接件(未表示)正前面的壁前方的连接点3至少包括入口阀和用于朝向喷枪或涂覆器输送流体的输入管(未表示在图1或2中)。连接点3可包括由多个阀和/或管组成的阀体或其它组件，和/或为了操作该阀以便在涂漆和/或冲洗和/或清洗过程的不同阶段提供不同液流而提供的压缩空气(参见例如图4所示实施例中的阀组件10)。连接点3可以包括阀装置和用于把废清洗液运走至污水池或供废材料使用的其它收集器的管装置。设在定量气缸1上的块体5至少包括入口阀和用于把流体材料例如油漆或者清洗液从注入管路送入该定量气缸内的管件(未示出)。
在如此设置于一个机器人臂或者其它程控涂覆设备上的两个或多个定量气缸的操作过程中，第一定量气缸1b通过经由其入口管供应的清洗液而被冲洗干净，且块体5b在4b处与连接阀配合。当第一定量气缸的清洗完成时，为了限定定量气缸1b的漆料填充量，将其调节活塞设置为经程序确定它在气缸内的出发位置。然后，为了在定量气缸例如定量气缸1a已用完其当前用料量时，给向喷枪定量供应漆料的定量气缸1b做好准备，通过4b处的入口管以及连接阀再填充定量气缸1b。
该定量气缸的调节活塞可由具有供活塞使用的螺旋式驱动机构以及在上述US 5630552中公开的那类绝缘驱动件的电动机或伺服电机来驱动。尤其有利的改进是采用由不导电流体材料驱动且与任何电动机驱动装置绝缘的活塞；或者采用与电动机驱动机构相结合的不导电流体材料。通过采用伺服控制驱动来精确控制定量气缸内的活塞提供了这样一种可能性，即，当需要改变颜色时，通过向出口管内代替移入只不过预定所需的漆料量来填充用于覆盖表面的准确的预定材料(漆料)量，并从而尽可能减少漆料的损耗。这意味着定量装置的最后一次填充量可比满载少，从而尽可能减少将过多漆料注入管路及涂覆器内，否则随后由于颜色改变或者成分改变而必须冲洗和废弃残存的漆料。
图4中表示了定量气缸1a，其包括在工作时可通过标识为DCF，即定量控制流体，的流体材料相对于该定量气缸内的漆料或其它流体逆向运动的调节活塞51a。可选择地，调节活塞51a(和/或51b)可经由电绝缘轴件和流体材料的结合来运动。次优选的，调节活塞51a，51b可用其它适当设置的调节件来替换，例如，泵、隔膜或其类似物。
图4示意性地表示了优选实施例的布置图。其在可能时采用同前相同的参考数字。其表示了位于前端处、被供应以漆料、雾化空气和成形空气且设置有带有高电压的电极的喷枪或涂覆器11。表示了通过管路L1与喷枪相连接的阀组件10。表示了两个定量设备，即，定量气缸1a和1b。所示定量气缸1a处于通过出口阀2a1和对接阀3a及阀组件10内的其它阀件经由管路L1与喷枪11相连接的前方位置。所示另一定量气缸1b处于断开并因而经由气隙与前端处的阀组件10的第二对接阀3b相绝缘的后方位置。所示第二定量气缸1b经由出口阀2b1和起到对接阀作用的填充连接件4和阀块5b的入口阀55a相连接，且还与用于漆料冲洗和填充的接地填充连接管路P相连接，该连接管路P在图4中用粗实线表示。多个漆料供应装置设置有经由多个入口和阀的组合供应一种或多种流体材料或漆料P以填充定量气缸1a，1b的阀和管装置43。
定量气缸1a还与流体调节设备40相连接，该流体调节设备40可调节定量气缸内的漆料或其它流体材料的流量和流速。可选择地，定量气缸的活塞51a，51b或其它调节设备可通过流体材料与电绝缘轴件的结合来移动或操纵。
图4还示出了两个通常经由压缩空气(未示出)来推动的两个致动器6a，6b，每个致动器都设置有分别与定量气缸1a，1b相连接从而分别沿着箭头A的方向前后移动它们的臂7a，7b。利用此装置，定量气缸可选择性地经由纵列入口阀3a或3b与喷枪阀块10连接或断开，或者可选择性地与阀块5b的入口4a，4b连接或断开，从而与漆料填充管路连接或进行清洗操作。阀块5和10利用虚线(…)标识的封闭矩形表示。
为了切换气缸的操作功能，利用由连接调节装置执行的阀控制，对应地调节连接点10或3内的对接阀3a，3b等，该连接调节装置例如出于控制目的经由压缩空气Ca驱动，其空气管路的一些部分在图4中用短划线(-)表示。随后或者定期地，用由CS标识且作为清洗剂的清洗液体来冲洗定量气缸1a，该清洗剂用长划-点-点线(-··)表示。压缩空气还用于净化或清洗功能，如利用一个示范管路Pa所表示的，该管路用于净化来自入口阀的漆料并冲洗至排出管路例如ID的废漆料和/或溶剂。清洗剂供应给阀块10和5b，并通过阀经由管路发送以根据需要冲洗该管路和喷枪涂覆器的部件。
相应的，所示大量排出管路D例如与阀块5b连接以便将冲洗掉的漆料引离至一个或多个污水池。例如，可操作阀56a以便将清洗流体CS发送至纵列阀及定量气缸1b的入口2b2，阀56c可发送清洗流体CS至纵列阀以及甚至定量气缸1b的入口2b1，并且可操作阀56b以便从入口阀2b1和管路发送材料至排出管路D。用ID即绝缘排出管路表示的涂覆器11的特定排出管路是绝缘且接地的，因为来自涂覆器11的冲洗掉的漆料和溶剂可能处在高电压下。
在气缸清洗过程中，清洗流体在压力下冲入定量气缸的气缸空间内，因此所供应的液体与残余漆料一起排出至供废液使用的排出管路，优选经由连接点3，10或者阀组件5a，5b或者其它适当的阀或阀组件通过出口。为实现不中断或者连续的涂漆操作，同时维持涂覆或者漆料喷射质量参数的连续性，两个或多个定量设备1a和1b可选择性地分别用于为喷射或者清洗或者冲洗和再填充定量供给漆料。由此，定量设备之一被再填充(或者改变颜色)，同时另一定量气缸给涂覆器11供应漆料，这样尽可能地缩小从空定量气缸至充满定量气缸的转换时间。当不涉及涂覆器的冲洗时，转换时间仅包括把阀块10内的阀接入来自第二气缸的液流以及断开来自第一气缸的液流所花费的时间。通过错开或者阀运动以及受控且匀变的流体填充压力，更换时间可完全消除。请参照图6b来看下文。
与转换时间无关，依据本发明的一种实施例，在正常操作下的工作过程中，任何情况下都不需要切断对喷射系统的高压供应，因而不需要那些与阀的连接及调节一起进行协调和控制的、同步切换高压的设备或方法。
图4所示实施例具有两个用于再填充/冲洗的阀块5a，5b，尽管该图仅表示了一个阀块5b。
在另一优选实施例中，在自图4可见并相对于图5在下文表示并说明的构造中，两个或多个定量气缸例如1a，1b的填充功能由单个阀块例如5b实现。
依据本发明在漆料定量设备的某些实施例中，可设置一个或多个额外定量气缸用于与来自上述定量气缸之一或其它的漆料一起的硬化剂或者其它漆料成分的定量供给。在这种与喷枪相结合可将两种成分定量供给的情况中，它们优选首先在混合设备中充分混合。
图6a是用以执行程控喷漆装置的定量供料步骤的方法的流程图，该喷漆装置适用于向喷枪/涂覆器定量供给导电流体材料(例如，水溶性漆料、密封剂、胶粘剂等)。所示的示范方法可开始于操作周期中的一点，例如：
61-填充第一定量设备1，
62-将第一剂量设备从填充端断开，
63-移动第一定量设备至喷枪端，
65-连接定量设备与喷枪的入口，
66-对喷枪进行定量给料，
67-将第一定量设备从喷枪端断开，以及
68-把第一定量设备移向填充端。
图6b表示用于通过逐渐地或者交错地把从一个定量设备对涂覆器/喷枪的漆料供应改变为从另一定量设备进行漆料供应来实施连续涂漆的流程图。所示的示范方法可开始于操作周期中的一点例如(66-从定量设备1b进行定量供料)且包括操作：
65a-连接定量设备1a与喷枪入口
65a2-连接定量设备1a与喷枪之间的入口阀
65a3-增大定量设备1a上的输出剂量数量
66a-自定量设备1a向喷枪定量给料
66a2-减小定量设备1b上的输出剂量数量
66a3-断开定量设备1b与喷枪之间的入口阀
67b-断开定量设备1b与喷枪入口
此流程图表明按照该顺序增大调节设备例如活塞51a的移动速度以逐渐地从充满的定量气缸例如1a开始定量给料以及减小另一调节设备例如51b的速度以减少来自用完或者近空的定量气缸例如1b的流量。然而，可控制两定量气缸给料量的增大和减小按其它顺序发生，例如使两变化周期重叠、部分重叠或者同时发生。类似的，可控制两变化阶段以便用于不同时间量的操作。
所述的以上及其它方法可利用一个或多个计算机程序执行或者在它们的监督下执行，该计算机程序至少部分在系统控制器、系统计算机、自动控制器、PLC(可编程逻辑控制器)控制器或与系统相连接的其它控制器内运行。
图3a和3b表示了具有依据本发明另一实施例的定量气缸和致动器的系统的示意性的细节。在此实施例中，定量气缸沿着从喷枪至填充管的路径移动且在移动过程中转动。图3a表示设置在机器人臂(未示出)上的两个定量气缸1a，1b的俯视图。图3b表示两个定量设备的侧视图，其中，利用设置在定量设备上以便与致动臂17协作的枢转件13可移动地安装每个定量设备1a，1b。致动臂17被设置成可在轨道12上移动和驱动，于是该轨道起到致动器的作用，使每个定量设备都沿着箭头A的方向从前方位置F朝向后方位置B以及从后方位置B朝向前方位置F前后移动。致动臂17可方便地经由压缩气缸致动且沿着轨道12移动。在此实施例中，定量设备具有安装在其同一端上的入口和出口阀，且该定量设备转动或旋转180度以使该定量设备的入口和出口阀可与前(喷射)端断开，随后移动和转动该设备，使阀与后端连接以便进行填充。
图3c表示采用设置在与图3b所示轨道12平行的前后端之间的轨道或导轨来调节旋转运动的另一实施例。将轨道14设置为：当定量设备沿着一种在所示例子中基本为直线的路径前后移动时，引导设在该定量设备上以便调节该定量设备绕枢转件13转动的定位件16、销、凸缘或其类似物。
在另一实施例中，定量气缸绕该气缸的主长轴转动，同时在例如前端的喷枪连接处与后端的填充连接处之间移动。本实施例中的定量气缸可仅包括位于一个端部上的单个阀，该阀既起到入口阀的作用，又起到出口阀的作用。在此情况中，一个端部上具有单个阀的定量气缸在移动过程中旋转，例如从前端朝向喷枪转动为后端朝向喷枪，以便使前端朝向与设置在后端处的填充管相连接的阀件。
在另一实施例中，定量气缸具有如在图3a，3b和3c中所示的、设在同一端上的至少两个阀。同样，这种实施例中的定量气缸也在移动的同时绕气缸的主长轴转动，例如从前端的喷枪连接处后移至后端的填充连接处。
图6c，6d均表示依据一实施例的用于程控喷漆装置执行定量供料步骤的方法的流程图，在该实施例中，定量设备转动的同时与每个端部都断开。两图的标号在可能时对应于图6a，且可与图6a和/或6b所示的方法相结合。图6c表示在图6a中的62-第一定量设备与填充端断开之后，执行操作：
63b-朝向喷枪端移动定量设备，
64b-将定量设备旋转180度，
65b-将经过转动的定量设备连接到喷枪端。
图6d表示填充端部的等效操作：
63b-朝向喷枪端移动定量设备，
64b-将定量设备旋转180度，
65b-将经过转动的定量设备连接到喷枪端。
图5a-5i表示本发明的另一优选实施例。图5a表示相互分离地安装在工业机器人或其它程控涂覆设备(未表示)的臂上的两定量设备及连接点3，填充连接块5′的侧视图。如先前实施例所述，将定量设备设置成可沿箭头A所示方向移动。利用设置在载体18上的臂7a安装每个定量设备，该载体18设置在轨道12上且优选是气动的。图5a表示载体上的定量设备1a位于使供应漆料与喷枪相连接的前端(喷枪端)处。注意，在这些图中，定量设备和连接组件被表示为相互分离，以便简化理解附图，然而应理解的是，在定量设备1b与填充连接块5′齐平的同时，定量气缸1a和阀2a得要与对接阀3a齐平连接。
图5i表示对具有双端漆料定量设备的优选实施例的改进。图5i表示这样一种定量设备1a″，该定量设备长轴的一端上具有填充入口以及在该定量设备长轴的另一端上具有出口或者排出阀或部件。相应的，将填充阀块5″设置为当定量设备沿方向A移离喷射端返回以便与该填充阀块5″相连接从而进行填充或清洗时填充该定量设备，如位于下方位置。
与先前实施例的连接点3对应的连接阀由包括绝缘材料且用交叉阴影线指示的外壳30a部分包围。此外壳在定量设备的接地部和/或机器人臂和连接阀至喷射头/涂覆器的可能充电部件之间生成良好的绝缘空间。当定量设备1移入外壳30a内时，在该定量设备的阀与至连接点的对接部的阀3a接触之前，利用充电天线32电流接触，该充电天线32可以是单电极、电刮刀或电刷等。除此特征以外，高压电路中的高压保护设备监测供应给喷枪/涂覆器的高压电流。如果发生例如使HV馈电电流的量值迅速增大的故障时，保护设备确定故障状态并切断高压电流，由此终止任何可能已开始出现的故障电流。该图还表示了填充连接块5′具有位于该填充连接块5′与连接至喷枪端的充电位置时的定量设备之间的且位于该填充连接块5′侧面上的绝缘材料层33。这维持了任一定量气缸1 a和/或1b当位于图5e，5f所示的任何前方位置时它们与填充连接块5′的良好绝缘。填充连接块5′可具有类似于先前图中的对接点3(或对接阀3a，3b)的几何尺寸，但要具有与先前图中的供应连接件5或阀块5a，5b等效的功能，即，其是与流体材料供应源和/或清洗流体供应源相连接的连接件。
图5b-5f是与图5a所示的定量设备1a，1b的布置相同的、从上方看的示图，表示了依据优选实施例的、在用于连接和断开一个或多个定量设备的方法中的位置的顺序。图5b示出了与前端处的喷枪端相连接的定量设备1a，和与用于填充的后方位置相连接的定量设备1b。(注意，定量设备和连接组件被表示为彼此相互分离，仅仅是为了便于理解附图)。在此实施例中仅需要一个填充连接块5′以便与用于漆料及其类似物或者清洗流体的填充管相连接，但是也可将其设置成给一个定量设备1、或者两个定量设备1a，1b、或者多于两个的设备供应流体。
图5c表示填充连接块5′已沿着与定量设备移动方向A垂直的方向P移离定量设备1b，以允许该定量设备1b往前移动至前端即喷枪端。图5d表示定量设备1b已移入适当位置，并经由连接点3，对接阀3a与前端处的喷枪相连接。在图5e中，填充连接块5′暂时沿着方向P横向移动到定量设备1b的后方，以便允许定量设备1a经由致动器回退到图5f所示的后方位置。随后，连接组件横向移动以便与1a相连接。
图5g表示定量气缸致动器6a和6b沿如前所述方向A在喷射端与填充端之间移动的透视图，然而其中，通过在一种垂直于方向A所处平面的平面内基本沿弧线Pa移动臂7a，7b，该臂实现定量气缸垂直于行进方向A的运动P。该图表示了每个定量气缸1a，1b都可经由弧线Pa移动至与连接点3内的对接阀3a或3b对准，以及填充连接块5′可经由弧线Pa移动以使每个定量气缸1a，1b与其对准。
在图5h的示图中可见，机器人手腕10安装在机器人臂9的前端上。把一个或多个喷枪/涂覆器安装在机器人手腕上为涂覆过程提供了更大的灵活性。例如，通过给手腕编程序以使一个或多个涂覆器轮流指向每个涂覆点或路径，可有效地漆涂被设置得相互非常靠近的物体。图5h还表示由(1b)指示的一个定量气缸，意味着该定量气缸1b位于防护物30a(参见图5a)内部，因而在此图中不可见，同时其处在也位于防止物内部的连接点3附近。注意，图5i的布置为双端定量设备1a″提供简单的前后运动以及为填充块5″提供较少移动以便供应一个或多个定量设备例如1a″。填充块5″可按照图1a，b，2a-c，4所示的每个实施例沿方向P″在供应设备1a″与所述1b″之间横向直线运动，或者可按照图3，5g，5h所示的每个实施例遵循某种弧线运动。
图6d是依据图5a-f中所示的本发明另一实施例的用于给程控喷漆装置执行定量供料步骤的方法的流程图。该图的标号在可能时对应于图6a，且可与图6a，6b和/或6c所示的方法相结合。所示方法开始于操作周期中的一点例如：
61bd-填充第一定量设备1b；
62bd-使第一定量设备与填充端断开；
63bx-把填充组件移离定量设备1b；
63bd-把第一定量设备1b移至喷枪端；
65bd-将定量设备1b与喷枪的入口相连接；
66bd-第一定量设备1b为喷枪定量给料；
63bx-把填充组件移离定量设备1a；
62ad-使第二定量设备1a与喷枪端断开；
63ad-朝向填充端移动第二定量设备1a；
63xa-朝向定量设备1a移动填充组件；
68da-连接定量设备1a与填充组件的出口。
此实施例的优点是致动器机构例如填充连接块5′(或图5i的5″)可服务于多于一个定量设备乃至两个或多个设备，或者与多于一个定量设备乃至两个或多个设备合作。
在优选实施例中，定量气缸和致动器用于例如给车体的外部和/或内部或者给车辆部件涂覆水溶体颜料。尽管所述绝大部分例子采用工业机器人作为程控自动设备，但出现了机器人的多轴能力不被需要或者过度昂贵的状况。本发明实施例可包括与具有例如两或多轴运动的更简单操纵器臂一起使用。其它应用甚至可采用具有仅单轴喷射运动例如沿垂直方向上下直线运动的往复式涂漆机器以涂覆简单或盒类形状的物体。
定量设备1，2和/或起到入口阀的作用的连接点3和/或供应连接件5可具有连接装置或任何类型的迅速释放接合件，它们在一次操作中经由各自的入口或出口提供与阀件和流体连接件的连接。因此，例如图6b的流程图中所示方法的接合和连接操作例如步骤65a和65a2和/或66a3，67b可在单次步骤中实现。
以上参照图4所述的定量设备具有经由不导电流体或者绝缘部件与流体的结合来驱动的调节活塞51，51a，51b。在对该优选实施例的有利的改进中，定量设备设置有导电且优选是水或水基流体的DCF，即定量控制流体介质。
可对所公开的方案作出若干变化和修改，本发明实施例还可用于涂覆不同类型的漆料、双成分漆料、底涂层、底漆等。类似的，上述方案也可用于涂覆或者喷涂其它物质例如保护涂层、密封剂或粘结剂。本发明的方法可利用一个或多个计算机程序来监督、控制或者执行。类似的，可将一个或多个定量设备设置成如上所述沿着基本直线往复运动，但本发明不限于直线运动，依据自动设备或机器人臂的形状等以及涂覆系统的几何构造，可使运动路径适合于用于填充和喷射的连接点之间的其它形状的路径。
依据本发明一个或多个实施例的喷涂装置优选包括一个或多个微处理器(或处理器或计算机)或者其它形式的中央处理单元CPU以执行依据本发明一个或多个方面的方法的步骤，如例如参照图6a-6e所描述的方法。方法或借助一个或多个计算机程序执行的方法至少部分储存在可被一个或多个处理器进入的存储器内。应理解的是，用于执行依据本发明方法的计算机程序也可在一个或多个通用工业微处理器、PLC或计算机上运行，以代替一个或多个专用计算机或处理器。
计算机程序包括使计算机或处理器采用方程、算法、数据、储存值、演算、以及统计或模式识别方法来执行先前例如相对于图6a-6e所述方法的计算机程序码元或者软件码部分。计算机程序可包括一个或多个可执行的小程序，例如，Web客户程序、Web服务器、Flash(商标)程序、Java(商标)应用程序。程序的一部分可储存在如上所述的处理器中，也可储存在ROM、RAM、PROM、EPROM或EEPROM芯片或者类似的存储装置中。程序的全部或者一些也可部分地或者整体地本地(或中央)储存在其它适当的计算机可读介质例如磁盘、CD-ROM或DVD盘、硬盘、光磁存储装置、非易失性存储器以及闪速存储器中，作为固件，或者储存在数据服务器上。还可采用其它已知且适当的介质，包括可移动存储介质例如索尼记忆棒(TM)及其它可移动闪速存储器、硬盘驱动器等。程序也可部分地自数据网络提供，尤其是在包括公用网络例如Internet的构造或者维护操作的情况下。所述一个或多个计算机程序也可部分地设置为可在大约同一时间执行在若干不同计算机或计算机系统上运行的分布式应用程序。
应注意的是，尽管以上描述了本发明示范性实施例，但在不脱离本发明范围的情况下可对所公开方案做出若干变化和修改。

Claims (48)

1.一种程控喷漆装置的定量设备（1），所述喷漆装置适用于为喷枪（11）定量供给导电流体材料，所述喷枪具有用于使供给至其的导电流体材料静电雾化的高压电极，所述喷漆装置包括所述定量设备的入口管和所述定量设备的出口管，经由所述入口管交替供应流体材料和清洗液，所述出口管用于分别给所述喷枪和用于废清洗液的污水池交替输送所述流体材料和所述清洗液，其特征在于，所述定量设备（1,1a,1b）被设置成安装在操纵器臂（9）上且可移动至所述流体材料和/或所述清洗液的供应连接件（5）和填充连接块（5'），所述供应连接件和填充连接块安装在所述喷漆装置的所述操纵器臂上且用于将所述出口管与所述喷枪（11）和/或供废清洗液使用的排出管路相连接、选择性断开。
2.根据权利要求1所述的定量设备，其特征在于，所述定量设备被设置成可经由致动器部件沿着在供应连接件（5）和填充连接块（5'）与喷枪（11）的连接点（3,3a,3b）之间的路径移动。
3.根据权利要求2所述的定量设备，其特征在于，所述定量设备被设置成与一个或多个移动部件连接，该移动部件被设置成可沿着在采用所述流体材料填充所述定量设备的供应连接件（5）和填充连接块（5'）与至所述喷枪的连接点（3,10）之间的路径移动所述定量设备。
4.根据权利要求1所述的定量设备，其特征在于，至少一个入口连接阀设置在与所述入口管相连接的管内。
5.根据权利要求4所述的定量设备，其特征在于，所述至少一个入口连接阀设置为用以交替地与漆料（P）填充管和清洗液（CS）管相连接。
6.根据权利要求4所述的定量设备，其特征在于，所述定量设备的所述入口管被设置成可与设置为与所述定量设备协作的供应连接件（5）和填充连接块（5'）连接，经由所述供应连接件（5）和填充连接块（5'）交替地供应所述流体材料和清洗液。
7.根据权利要求1所述的定量设备，其特征在于，将至少一个出口连接阀（2a1,2b2）设置为用以交替地与所述喷枪或者与至少一个废清洗液排出管路相连接。
8.根据权利要求1所述的定量设备，其特征在于，所述定量设备被设置成安装在所述程控喷漆装置上，以便将所述出口管或所述定量设备的出口阀（2,2a,2b）设置成比所述程控喷漆装置的后端（B）更靠近所述喷枪的连接点（3,3a,3b,10）。
9.根据权利要求8所述的定量设备，其特征在于，所述定量设备被设置成这样安装，即当其处在填充位置时，所述定量设备与所述喷枪之间存在气隙。
10.根据权利要求1所述的定量设备，其特征在于，所述定量设备具有一个交替起到入口阀和出口阀作用的连接阀。
11.根据权利要求10所述的定量设备，其特征在于，所述入口阀和所述出口阀都设置在所述定量设备的主长轴的同一端处。
12.根据权利要求10所述的定量设备，其特征在于，所述入口阀和所述出口阀分别设在所述定量设备的主长轴的相对端处。
13.根据权利要求1所述的定量设备，其特征在于，所述定量设备被设置成可与所述喷枪（11）的连接点（3,3a,3b,10）相连接，所述连接点被设置在配置有外壳（30a）的部件内，所述外壳包括至少一个由绝缘材料制成的防护件。
14.根据权利要求1所述的定量设备，其特征在于，所述定量设备具有用于均衡或者减小在所述定量设备（1）与至所述喷枪的连接点（3,10）之间的电势场或电晕场差异的导电接地件（32）。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的定量设备，其特征在于，还包括这样的定量气缸，其中，将调节装置或活塞（51a）设置为用以把所述流体材料移离所述定量设备，且所述活塞具有驱动件，所述驱动件包括不导电流体（DCF）。
16.根据权利要求1-14中任一项所述的定量设备，其特征在于，还包括这样的定量气缸，其中，将调节装置或活塞（51a）设置为用以把所述流体材料移离所述定量设备且所述活塞具有驱动件，该驱动件包括驱动控制流体，该驱动控制流体包括基本导电的流体。
17.一种用于给程控喷漆装置定量给料的方法，所述喷漆装置适用于为喷枪（11）定量供给导电流体材料，所述喷枪具有用于使供给至其的导电流体材料静电雾化的高压电极，其特征在于：
-将定量设备（1,1a,1b）与漆料填充连接件相连接，并填充所述定量设备，
-断开所述定量设备与所述漆料填充连接件，
-移动所述定量设备至喷枪连接件（3,3a,3b,10），
-连接所述定量设备与所述喷枪的入口阀，并为所述喷枪定量供给所述流体材料。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，操纵一个或多个阀件以便把所述流体材料从漆料填充管引入所述定量设备。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，操纵一个或多个阀件以便把清洗液（CS）流从清洗液供应管引入定量设备入口。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，操纵一个或多个阀件以把清洗液（CS）流引入用于收集和处理的倾倒系统（D，ID）。
21.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，通过利用致动器（6,6a,6b,12）移动所述定量设备，实现所述定量设备的每次连接和断开运动。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，利用可致动运动件（7,7a,7b,17）沿着位于所述漆料填充连接件与所述喷枪连接件（3,3a,3b）之间的路径移动所述定量设备。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，利用可致动运动件（7,7a,7b,17）沿着位于所述漆料填充连接件与所述喷枪连接件之间的路径移动所述定量设备，所述喷枪连接件包括绝缘介质。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，当所述定量设备沿着所述漆料填充连接件与所述喷枪连接件之间的所述路径移动时，所述定量设备转动180度。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，将多于一个的定量设备（1a,1b）中的每一个与含有一个填充连接块（5’）和一个供应连接件（5）的一个具有填充连接件（4）的部件轮流地相连接，所述填充连接件用于漆料或流体材料和/或清洗液。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，供多于一个定量设备（1a,1b）使用的所述填充连接块（5'）被设置成可沿着这样的方向移动，即所述方向不沿着所述漆料填充连接件与所述喷枪连接件之间的路径。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，供多于一个定量设备（1a,1b）使用的所述填充连接块（5'）被设置成可沿着这样的方向（P，Pa）移动，即所述方向在与所述漆料填充连接件和所述喷枪连接件之间的所述路径所在的平面垂直的平面内。
28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，供多于一个定量设备（1a,1b）使用的所述填充连接块（5'）被设置成可枢转且可沿着位于两个或多个定量设备（1a,1b）之间的路径移动。
29.根据权利要求17-28中任一项所述的方法，其特征在于操作下述步骤：
-当第一定量设备（1b）与所述喷枪连接时，将第二定量设备（1a）与所述喷枪相连接，
-从所述第二定量设备向所述喷枪定量供给所述流体材料，以及
-结束从所述第一定量设备（1b）向所述喷枪的定量供料。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，在装料阶段，从所述第二定量设备给所述喷枪定量供给改变量的所述流体材料。
31.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，在卸料阶段，从所述第一定量设备给所述喷枪定量供给改变量的所述流体材料。
32.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，操纵所述定量设备（1）中的活塞（51a,51b）以供应预定所需体积的所述流体材料，使得最终满载的定量设备可部分填充，并容纳预定量和比所述定量设备满载时正常容纳的流体材料量少的流体材料。
33.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，操纵所述定量设备（1）中的活塞（51a,51b）以回推残留在所述定量设备内且未使用的所述流体材料，以使未使用的所述流体材料返回漆料供应管。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，操纵溶剂增压器以克服主漆料供应管中的压力，从而使未使用的所述流体材料返回漆料供应管。
35.一种包括程控喷漆装置的涂覆系统，所述喷漆装置适用于为喷枪（11）定量供给导电流体材料，所述喷枪具有用于使供给至其的导电流体材料静电雾化的高压电极，所述涂覆系统包括具有入口管和出口管的定量设备（1），其特征在于，所述定量设备（1,1a,1b）被设置成安装在操纵器臂（9）上，且可沿着位于至流体材料填充供应件的连接件与可选择性地至清洗液供应件的连接件之间、和至所述喷枪的连接件与可选择性地至供废清洗液使用的污水池的连接件之间的路径移动。
36.根据权利要求35所述的涂覆系统，其特征在于，至少一个致动器（6,12）被设置在所述臂上，以便在至流体材料填充供应件的连接件或者至所述清洗液供应件的连接件与至所述喷枪的连接件之间移动所述定量设备。
37.根据权利要求35所述的涂覆系统，其特征在于，至少一个自动设备设置在所述操纵器臂上。
38.根据权利要求35-37中任一项所述的涂覆系统，其特征在于，所述喷枪（11）包括下列中的任一个：旋转式喷雾机、料钟。
39.根据权利要求35所述的涂覆系统，其特征在于，用于把所述流体材料引至所述喷枪（11）的连接件包括在阀块内。
40.根据权利要求35所述的涂覆系统，其特征在于，至所述流体材料的连接件以及至所述清洗液的连接件都包括在阀块内。
41.根据权利要求36所述的涂覆系统，其特征在于，将至少一个致动器（6,12）设置为用以移动多于一个的定量设备（1a,1b）或者与多于一个的定量设备（1a,1b）合作。
42.根据权利要求41所述的涂覆系统，其特征在于，至少一个致动器具有用于与所述定量设备的枢转件（13）合作的导轨（14），以使所述定量设备在沿填充连接端与喷枪端之间移动的过程中转动。
43.根据权利要求42所述的涂覆系统，其特征在于，将至少一个致动器设置为在沿着从填充连接端至喷枪端的路径移动的过程中将所述定量设备（1）转动180度。
44.根据权利要求42所述的涂覆系统，其特征在于，将至少一个致动器设置为移动并转动所述定量设备中的第一定量设备的入口连接件以便与指定填充位置连接，以及移动并转动所述定量设备中的第二定量设备的入口连接件，以及沿着位于供流体材料或清洗液使用的填充连接件与喷枪连接件之间的路径移动所述定量设备。
45.根据权利要求44所述的涂覆系统，其特征在于，所述定量设备（1,1a,1b）具有可伺服控制的、或者配置其他高精度装置的调节件（51a,51b），以便供应预定所需体积的所述流体材料以涂覆物体表面，从而尽可能减少由于在颜色改变过程中扔弃超过所需数量的过多漆料导致的漆料损耗。
46.根据权利要求45所述的涂覆系统，其特征在于，将所述定量设备（1,1a,1b）中的一个或多个调节件（51a,51b）设置为供应预定所需体积的所述流体材料，以使得所述定量设备可填充以预定量和比所述定量设备满载时正常容纳的流体材料量少的流体材料。
47.根据权利要求41所述的涂覆系统，其特征在于，所述定量设备（1,1a,1b）中的一个或多个调节件（51a,51b）具有伺服控制或其它高精度控制装置和/或溶剂增压器，以便为残留在所述定量设备内且未使用的所述流体材料提供回推机构，从而使未使用的所述流体材料返回漆料供应管。
48.根据权利要求36所述的涂覆系统，其特征在于，所述致动器（6,6a,6b,12）由下列中的任一种驱动：压缩空气、高电阻液压液、电动螺旋式驱动机构。
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