塗料噴塗機及組裝、拆卸方法與流程

2023-10-27 19:28:53 19

本發明涉及一種塗料噴塗機，該噴塗機用於安裝於具有往復機械手或固定單元機械手的多軸機器人臂部末端，所述往復機械手更常稱為往復機件。多軸機器人尤其用於在汽車噴漆線上沉積底漆、清漆或油漆等塗料。

背景技術：

為了實現微細液滴形式的自動化以及實現對噴流的良好控制，一些噴塗機配有繞噴塗軸線對渦輪缸進行旋轉的高速渦輪機。此外，該渦輪機定子上緊固有裙狀部，該裙狀部用於將空氣噴流擴散至塗料產品霧狀體的內部和/或外部，以實現該霧狀體的穩定化。該裙狀部具有兩個部分：內側部分以及用於擴散「直流」和「渦流」空氣的外側部分。

所述裙狀部尤其為噴塗機賴以實現作用範圍大小調節以及獲得穩定且規律的噴射質量的部件。該裙狀部緊鄰旋轉缸安裝。因此，其深受所述塗料產品霧狀體的影響，所以必須定期拆卸和清潔。舉例而言，在使用三個八小時班次的生產組織系統中，必須在每次倒班時，或者說每八個小時，對所述裙狀部進行拆卸和清潔。

在一種已知方式中，所述裙狀部固定於噴塗機機身上，該固定或者通過直接將所述裙狀部的外側部分螺接於所述噴塗機機身上的方式實現，或者通過使用螺接於所述噴塗機機身上的特製螺母實現，其中，所述螺母通過一肩部對所述裙狀部進行固定。所述裙狀部貫穿有獨立壓縮空氣迴路。通常，這些獨立迴路包括一個或多個稱為「直流」空氣的定向空氣迴路，一個或多個稱為「渦流」空氣的附加空氣迴路，以及一個或多個清潔溶劑迴路。因此，裙狀部包括五至八個獨立迴路，這些迴路與噴塗機機身內形成的互補迴路相連。所以，該裙狀部必須相對於所述噴塗機機身以預設方式形成一定角度。該預設角度位置由徑向銷等附加部件保持。徑向銷因需頻繁更換密封墊圈，所以使得清潔操作變得複雜繁瑣。

此外，當在所述噴塗機機身上螺接所述裙狀部時，為了在該噴塗機機身和裙狀部之間的接合處獲得良好密封，需要使用極其微細的螺距。舉例而言，對於90mm至140mm直徑的裙狀部，所述螺距介於0.8mm和2mm之間。此類極其微細的螺距要求在組裝和拆卸所述裙狀部時給予特別注意。事實上，當螺紋在螺入或螺出所述裙狀部期間未正確對準時，可能會損壞上述部件。此外，出於重量和安全原因，用於將所述裙狀部保持於其預設角度位置上的構件通常由塑料或輕金屬合金製成。然而，這些材料不能很好地經受連續的組裝和拆卸操作，這是因為塗料殘留物可滲入所述裙狀部和/或噴塗機機身的螺紋內，從而導致徑向銷等保持構件拔出或導致噴塗機的部分或完全毀壞。

us2003/234299公開了一種塗料噴塗機的多種實施方式。該噴塗機包括機身，該機身形成用於容納部分的噴塗單元以及用於容納部分的料筒。該噴塗機的特點在於，其包括用於將所述料筒緊固於機身上述部分內部的磁性緊固裝置。這些磁性緊固裝置可包括永磁體或電磁體。所述噴塗單元包括空氣引導部件，該空氣引導部件內形成空氣排出孔。所述料筒設置為可更換，因此可被完全移除。如此可見，按該發明的意思，其不能視為所述噴塗機的固定部件。此外，該公開發明中提到的所述磁性緊固裝置用於將所述料筒緊固至機身上述部分內部，並不用於將所述空氣引導部件緊固於所述固定噴塗機機身。

wo2013/191323公開了一種噴塗裝置的噴頭的多種實施方式。在第一實施方式中，所述噴頭包括：形成流體排出通道的噴嘴；以及空氣引導部件，該空氣引導部件包括兩個沿直徑相對設置的喇叭，該喇叭用於生成霧化空氣噴流。所述噴頭緊固於所述噴槍槍身上。為實現此目的，所述噴槍包括一對設有相應開口的彈性舌片。當將所述噴槍槍身與所述噴頭相互接合時，所述彈性舌片彈性向外變形，直至設於所述噴頭上的止擋件穿入所述開口內部。第7頁第27至30行指出，所述緊固裝置可由磁體代替。該說明書段落中提到的磁體並未形成將所述空氣引導部件緊固於所述噴塗機固定部件上的構件。事實上，所述磁體涉及所述噴頭在噴槍槍身上的緊固。此外，所述止擋件設置於緊固所述空氣引導部件的筒體上。具體而言，所述空氣引導部件可剛性地緊固於所述筒體上，也可在所述筒體上轉動。此外，所述公開材料更尤其適合於用於塗敷塗料的手動噴槍，而非用於安裝於機器人上的噴塗機。

技術實現要素：

更具體而言，本發明的目的在於，通過提出一種塗料噴塗機解決上述缺點，通過使用該噴塗機，裙狀部的連續組裝和組裝操作不會損壞該噴塗機的部件。

為實現此目的，本發明公開了一種噴塗機，用於安裝於機器人上，所述噴塗機包括：一空氣引導部件；以及一緊固裝置，用於將所述空氣引導部件緊固於所述噴塗機的固定部件上，所述緊固裝置包括：至少一個磁吸部件，所述至少一個磁吸部件安裝於所述空氣引導部件和所述固定部件其中的一個部件上；以及由鐵磁材料製成的至少一個鐵磁部件，所述至少一個鐵磁部件用於與所述至少一個磁吸部件相互作用，所述至少一個鐵磁部件安裝於所述空氣引導部件和所述固定部件其中的另一個部件上，或者由所述另一個部件形成。

根據本發明，由於不使用螺紋，因此所述空氣引導部件可以不發生任何損壞噴塗機部件的風險的方式組裝和拆卸。

根據本發明的有利可選方面，所述噴塗機包括以下特徵中的一個或多個特徵，這些特徵可以以任何技術上可行的方式組合：

-所述噴塗機的所述固定部件為渦輪機定子；所述至少一個鐵磁部件安裝於所述空氣引導部件上，所述至少一個磁吸部件安裝於所述渦輪機定子上；

-所述至少一個磁吸部件容納於形成在所述渦輪機定子的一肩部中的第一凹槽內，所述至少一個鐵磁部件容納於所述空氣引導部件的第二凹槽內，所述第二凹槽形成於所述空氣引導部件的一互補肩部中；

-所述噴塗機的所述固定部件為渦輪機定子，所述至少一個鐵磁部件安裝於該渦輪機定子上，所述至少一個磁吸部件安裝於所述空氣引導部件上；

-所述至少一個磁吸部件容納於形成在所述空氣引導部件的一肩部中的第一凹槽內，所述至少一個鐵磁部件容納於形成在所述渦輪機定子的一互補肩部中的第二凹槽內；

-所述噴塗機的所述固定部件為渦輪機定子，所述空氣引導部件或所述渦輪機定子由鐵磁材料製成；

-所述噴塗機包括用於將所述空氣引導部件相對於所述固定部件自動定向於一預設角度位置上的定向裝置；

-所述定向裝置包括：至少一個銷釘；以及用於容納所述銷釘的相應的至少一個缺口或插槽；

-所述至少一個缺口或插槽構造為使得，當所述至少一個銷釘在所述相應的至少一個缺口或插槽內移動時，所述空氣引導部件可相對於所述固定部件繞一中心軸線轉動；

-所述至少一個缺口或插槽至少部分沿繞所述中心軸線的螺旋方向延伸；

-從與所述固定部件相反一側看時，所述至少一個缺口或插槽繞所述中心軸線右旋；

-從與所述固定部件相反一側看時，所述至少一個缺口或插槽繞所述中心軸線左旋；

-所述至少一個缺口形成於所述空氣引導部件中，所述至少一個銷釘由所述固定部件支承；

-所述至少一個插槽形成於所述固定部件中，所述至少一個銷釘由所述空氣引導部件支承；

-所述至少一個銷釘相對於所述空氣引導部件的外表面不徑向外凸。

本發明還公開了一種將空氣引導部件組裝於如上所述噴塗機的固定部件上的組裝方法。該組裝方法包括，將所述空氣引導部件和所述固定部件相對於彼此移動至所述空氣引導部件通過所述磁吸部件與所述鐵磁部件之間的相互作用緊固於所述固定部件上的位置。

本發明還公開了一種將空氣引導部件從如上所述的噴塗機的固定部件上拆下的拆卸方法。該拆卸方法包括，將所述空氣引導部件和所述固定部件相對於彼此移動至所述磁吸部件不再與所述鐵磁部件相互作用的位置。

有利但可選地，在所述組裝或拆卸過程中，所述引導部件和所述固定部件之間的相對運動為沿所述中心軸線的平移運動和/或繞該中心軸線的旋轉運動。

有利但可選地，在所述拆卸過程中，所述引導部件和所述固定部件之間的相對運動為沿所述中心軸線的平移運動；使用帶楔形部件的工具將所述空氣引導部件和所述固定部件沿軸向彼此分開。

附圖說明

通過以下對根據本發明原理的噴塗機的兩種實施方式的描述，本發明及其其他優點將變得更加清晰，該描述僅作為示例且參考附圖，附圖中：

-圖1為根據本發明的噴塗機的分解立體圖；

-圖2為另一角度下的與圖1類似的分解立體圖；

-圖3為所述噴塗機處於組裝構型下的縱向剖面圖；以及

-圖4為與拆卸工具一起示出的根據本發明第二實施方式的噴塗機的正面圖。

具體實施方式

圖1至圖3所示為用於粉末或液體形式塗料的塗料噴塗機1(下文為了方便描述，簡稱噴塗機1)。噴塗機1用於安裝於未圖示的多軸機器人的手臂腕部。此種類型的多軸機器人尤其用於在汽車噴漆線上塗敷底漆、清漆或油漆層。或者，噴塗機1也可安裝於往復機械手或固定單元機械手上，該往復機械手更常稱為往復機件。

有利地，噴塗機1為靜電噴塗機。

噴塗機1的局部具有繞軸線x-x'旋轉的幾何形狀，該軸線形成所述塗料產品的噴塗軸線。噴塗機1包括機體3，該機體在圖1中僅以混合線條示意性地示出，而且適於緊固於所述機器人腕部。機體3上適於緊固有高速渦輪機。該渦輪機設置為以介於1000rpm和110000rpm之間的速度旋轉。該渦輪機包括渦輪機定子2(下文為了方便描述，簡稱定子2)以及未圖示的轉子，該定子用於緊固於所述噴塗機的機體3上。在實際使用中，所述轉子上緊固有缸體，該缸體尤其通過磁化緊固。如此，此即稱為旋轉缸噴塗機。為了附圖的清晰性，附圖中並未示出所述缸體。定子2與機體3為噴塗機1的固定部件。

在本申請中，前向表示平行於軸線x-x'且朝向噴塗方向(即朝向圖3中左側)的軸向方向。相反地，後向為朝向所述噴塗方向反方向(即朝向圖3中右側)的軸向方向。

肩部20使得定子2的外徑前向減小。定子2內形成用於容納所述轉子的中心孔洞22。定子2的肩部20形成垂直於軸線x-x'的環形表面。此環形表面包括至少一個凹槽24，該凹槽內容納有磁吸部件6。在本實施例中，該磁吸部件為永磁體，在下文中，為了方便描述，簡稱磁體6。

有利地，定子2上形成繞軸線x-x'規則分布的三個凹槽24，每個凹槽內容納一個磁體6。磁體6的強度足以將所述裙狀部和機體之間的密封墊圈擠壓，因此可實現良好密封。該強度相對於軸向拔出介於10kn和200kn之間，優選約100kn。

在本實施例中，磁體6為環上截取的部分。然而，磁體6的形狀無任何限制。因此，磁體6可具有任何適用於所述噴塗機幾何形狀的形狀，例如具有正方形、矩形、圓形或橢圓形截面的形狀。

定子2包括至少一個相對於定子2的外表面徑向外伸的銷釘。在本實施例中，定子2包括三個銷釘，其中，兩個銷釘標註為26a，一個銷釘標註為26b。所述兩個銷釘26a為彼此間隔最小的銷釘。在圖2中，兩個銷釘26a中僅一個銷釘可見。因此，銷釘26a和26b繞軸線x-x'不規則分布。

定子2中形成多個孔21，其中，兩個孔在圖1中可見。孔21用於容納螺釘，以將定子2緊固於噴塗機1的機體3上。

定子2中貫穿有多個獨立迴路28，其中，8個迴路在圖1中可見。獨立迴路28包括至少一個壓縮空氣迴路。有利地，獨立迴路28包括至少一個稱為「直流」空氣的定向空氣迴路，一個稱為「渦流」空氣的附加空氣迴路，以及清潔溶劑迴路。

噴塗機1的固定部件上緊固有空氣引導部件。在本實施例中，此空氣引導部件為裙狀部4，且所述固定部件為所述定子2。有利地，所述裙狀部包括內側部分4a，以及螺接於內側部分4a周側的外側部分4b。作為未圖示的一種替代方案，裙狀部4為單片部件。裙狀部4具有繞軸線x-x'旋轉的幾何形狀。裙狀部4的內側部分4a包括與所述定子2的肩部20互補的肩部40。因此，在裙狀部4的安裝構型下，肩部20和40彼此接觸。肩部40使得裙狀部4的內直徑前向減小。肩部40形成垂直於軸線x-x'的表面，該表面形成至少一個凹槽44，該凹槽44內容納有由非磁化鐵磁合金製成的鐵磁部件8。在本實施例中，定子2內形成三個凹槽44。因此，磁體6的數目與鐵磁部件8的數目相同。如此，每個磁體6均與相應的鐵磁部件8有相互的作用力，以將裙狀部4緊固於所述定子2上。因此，磁體6與鐵磁部件8共同形成用於將裙狀部4緊固於所述定子2上的緊固裝置。利用磁化對裙狀部4緊固可免於對極微細螺距的使用，該極微細螺距要求在組裝和拆卸所述裙狀部時給予特別注意，並且容易對裙狀部的性能產生不好的影響。

裙狀部4的內側部分4a相對於外側部分4b軸向後伸。因此，其包括外伸後部，該外伸後部中形成至少一個缺口。在本實施例中，裙狀部4的內側部分4a形成三個缺口，其中，兩個缺口標註為42a，一個缺口標註為42b。由此可見，缺口的數目與銷釘的數目相同。所述兩個缺口42a為彼此間隔最小的缺口。因此，缺口42a和42b繞軸線x-x'不規則分布。缺口42a用於在將裙狀部4緊固於定子2上的過程中分別引導銷釘26a，缺口42b用於引導銷釘26b。

有利地，每個缺口42a和42b的長度介於10mm和50mm之間，優選為約20mm。

有利地，每個缺口42a，42b構造為使得，當銷釘26a，26b分別在缺口42a，42b內移動時，裙狀部4可相對於定子2繞軸線x-x'轉動。這實現了使得裙狀部4更易拆卸的優點，其原因在於，相對於僅靠單純軸向運動將所述裙狀部4與定子2拆分的構型，本發明使得裙狀部4和定子2彼此分離所需的力更小。

有利地，每個缺口42a或42b沿繞中心軸線x-x'的螺旋方向延伸，螺旋角θ介於5°和75°之間，尤其為約60°。該角度θ為相對於與軸線x-x'正交的方向所測的角度。在本實施例中，從與定子2相反一側看時，即從圖1和圖3中的左側看時，每個缺口42a和42b繞軸線x-x'右旋。這表示，為了將裙狀部4和定子2緊固於一起，必須以從與定子2相反一側看時的左向旋轉裙狀部4。在未圖示的一種替代方案中，所述缺口42a和42b的螺旋方向可以為從與定子2相反一側看時的左旋。

然而，作為一種未圖示的替代方案，缺口42a和42b以不同方向延伸。例如，缺口42a和42b可平行於軸線x-x'延伸，傾斜延伸，或者彎折延伸。還可考慮如下一種實施方式：所述缺口42a和42b自裙狀部4的後邊緣先以軸向方向，然後以傾斜、螺旋或曲線方向向前方延伸。

有利地，所述裙狀部的內側部分4a形成缺口42a和42b的部分的徑向厚度基本上等於銷釘26a和26b的高度，從而使得，在噴塗機1的所述組裝構型下，銷釘26a和26b並不徑向外凸。如此，每個銷釘26a和26b並不徑向凸出於裙狀部4的外表面之外，從而使得銷釘26a和26b在機器人運動時不會造成擾動。

裙狀部4中形成獨立迴路，該獨立迴路與定子2內形成的迴路28互補；此即為何對裙狀部4相對於所述定子2繞軸線x-x'的角度位置進行預先設定的原因。否則，裙狀部4的迴路將無法與所述定子2內形成的迴路相連接。

在將裙狀部4手動安裝於噴塗機1的定子2上時，需使得此兩部件軸向靠近至使得裙狀部4通過磁體6和鐵磁部件8之間的相互作用力緊固於定子2上的位置。

更具體而言，先繞軸線x-x'對裙狀部4進行定向，以使得銷釘26a與缺口42a對齊，且銷釘26b和缺口42b對齊。如此，缺口42a和42b的位置形成一種防止操作人員在將裙狀部4組裝於定子2上時發生錯誤的機械防錯機構。然後，將定子2的銷釘26a和26b穿入裙狀部4的相應缺口42a和42b。缺口42a和42b構造為使得銷釘26a和26b向相應缺口的底部穿入時，即使得裙狀部4和所述定子2緊緊靠在一起時，該裙狀部4自動繞軸線x-x'轉動。其後，鐵磁部件8被磁體6吸引，銷釘26a和26b到達缺口42a和42b底部。如此，所述裙狀部4即定向於所述預設角度位置，在該位置上，可在裙狀部4的相應迴路和所述定子2之間形成密封連接。由此可見，缺口42a，42b和銷釘26a，26b形成一種將所述裙狀部4相對於所述定子2繞軸線x-x'定向於預設角度位置的機構。

裙狀部4也可利用所述多軸機器人的運動實現自動安裝。在此情況下，裙狀部4安裝於支承件上，而且在該支承件上，裙狀部4不能繞其軸線x-x'旋轉，但可沿其軸線x-x'自由平移。或者，也可使裙狀部4不能平移。一種例示支承件為其內容納裙狀部4的柱體。在組裝裙狀部4時，所述多軸機器人將定子2帶入至使得每個銷釘26a和26b穿入相應缺口42a和42b的構型，然後繞中心軸線x-x'做旋轉運動，以使得每個銷釘26a和26b接合於相應缺口內部。更具體而言，裙狀部4和定子2之間的所述相對運動既為沿中心軸線x-x'的平移運動，也為繞中心軸線x-x'的旋轉運動。

在將裙狀部4從所述定子2手動拆下時，需將裙狀部4和定子2彼此繞中心軸線x-x'定向至使得磁體6不再與鐵磁部件8有相互作用力的位置。

更具體而言，先繞軸線x-x'旋轉裙狀部4，以使得銷釘26a和26b朝遠離缺口42a和42b底部的方向移動。這使得鐵磁部件8和磁體6側移至磁體6不再與鐵磁部件8徑向相對。如此，便減小了磁體6和鐵磁部件8之間的磁吸力。因此，該操作可按如下所述方式自動完成。

所述多軸機器人將安裝於該機器人臂部末端的噴塗機1設置於支承件上，該支承件構造為防止裙狀部4繞其軸線x-x'轉動。在該支承件上，裙狀部4仍然保持可沿軸線x-x'自由平移的狀態。或者，可還使得裙狀部4在所述支承件上不能沿軸線x-x'平移。在使得裙狀部4不能轉動後，所述機器人繞中心軸線x-x'做旋轉運動，以將每個銷釘26a和26b從相應缺口脫出。更具體而言，固定於所述支承件上的裙狀部4和安裝於所述機器人臂部末端的定子2之間的所述相對運動既為沿中心軸線x-x'的平移運動，也為繞中心軸線x-x'的旋轉運動。如此，磁體6和鐵磁部件8不再彼此交叉，而且不再有任何磁吸力，從而允許對裙狀部4進行清潔或更換。

圖4所示為根據本發明的噴塗機的第二實施方式。以下，僅描述相對於上述第一實施方式的不同點。在該第二實施方式的噴塗機的部件當中，與第一實施方式部件相類似的部件標有與上述相同的附圖標記，但其後添加撇號(')。

在本實施方式中，裙狀部4'中形成一個或多個缺口42'，每個缺口均平行於中心軸線x-x'延伸。

如此，只需將裙狀部4'定向至使得每個缺口42'穿入相應銷釘26'的構型，並使裙狀部4'和所述定子(圖4中未示出)靠近至一起，便完成裙狀部4'在所述定子上的手動組裝。此操作同樣可由所述多軸機器人自身完成，在此情況下，該機器人將所述定子自動定向至上述構型。在實現該構型後，裙狀部4'在磁性吸引作用下自動以平移方式向所述定子移動。

在拆卸裙狀部4'時，使用特製工具，該工具尤其為具有兩個鉗夾部分100a和100b的鉗具。鉗夾部分100a和100b中的每一個包括至少一個斜面102，尤其兩個斜面102和104，該斜面用於分別與裙狀部4'的傾斜表面和噴塗機1的機體3的傾斜表面相互匹配。實際上，如圖4中箭頭f1所示，鉗夾部分100a和100b在噴塗機1外側沿直徑相對設置，且在裙狀部4'和噴塗機1的機體3之間的空間內朝彼此徑向移動。每個鉗夾部分100a和100b的斜面102抵靠噴塗機1的機體3的互補傾斜表面，而斜面104抵靠裙狀部4'的互補傾斜表面。如圖4中的雙箭頭f2所示，鉗夾部分100a和100b在裙狀部4'和所述機體3兩者上施加的徑向力通過楔形效應轉換為沿軸線x-x'的軸向力，該軸向力將裙狀部4'和噴塗機1的機體3分開。如此，減小了磁體6和鐵磁部件8之間的磁吸力，並使得無需軸向力便可將裙狀部4'從所述噴塗機其餘部分拆下。由此可見，所述工具的每個鉗夾部分的斜面102和104形成楔形。

所述工具可由操作人員手動操作，或者可自動操作。

作為一種未圖示且可應用至上述所有實施方式的替代方案，裙狀部4，4'由與上述類似的緊固裝置直接緊固於所述噴塗機的機體3上。在此情況下，所述渦輪機不包括獨立迴路28。而且，所述壓縮空氣例如在設置於裙狀部4，4'和所述定子2之間的通道內流通。

根據另一未圖示的替代方案，每個磁體6由裙狀部4，4'支承，而每個鐵磁部件8取決於相應實施方式，由所述定子2或噴塗機的機體3支承。

根據另一未圖示的替代方案，裙狀部4，4'或定子2由鐵磁材料，尤其非磁化鐵磁合金製成。

根據另一未圖示的替代方案，銷釘26a，26b屬於裙狀部4，4'，且徑向內凸。在此情況下，取決於相應實施方式，在定子2的外徑向表面或所述渦輪機的噴塗機1的機體3的外徑向表面上形成插槽。這些插槽稱為定位斜槽。該插槽可相對於缺口42a和42b沿任何方向延伸，尤其沿上述方向延伸。在該螺旋插槽的情形中，每個該插槽均繞軸線x-x'左旋或右旋。

根據另一未圖示的替代方案，在定子2的較小直徑部分外周以可旋轉方式安裝有環件。有利地，該環件包括多個磁體，這些磁體沿繞該環件的中心軸線的周向方向以極性交替方式分布。如此，無論其角度位置如何，該環件不施加相同的磁效應。實際上，取決於該環件的角度位置，其既可吸引鐵磁部件，也可排斥鐵磁部件。在裙狀部4安裝於機體3上的構型下，足以對設置於機體3外周的所述環件進行轉動，以將裙狀部4自機體3後推，從而有利於裙狀部4的拆卸。

根據另一未圖示的替代方案，裙狀部4包括例如為盲孔形式的外殼，該外殼用於容納銷釘扳手的凸耳。如此，通過該銷釘扳手，可將裙狀部4繞中心軸線x-x'轉動至磁體6不再與鐵磁部件8有相互的作用力的位置。該扳手包括手柄，自該手柄延伸出支撐所述凸耳的半圓鉤，該手柄與裙狀部4的外徑相配。

根據另一替代方案，裙狀部4的拆卸可利用帶式扳手完成。

根據另一未圖示的替代方案，所述磁吸部件為電磁體。在此情況下，由於可通過切斷該電磁體的電源使其失去磁性，因此可使得裙狀部4，4'的拆卸更加容易。

上述實施方式的技術特徵以及以上考慮的替代方案可通過相互組合形成本發明的新實施方式。