一種模塊化氣動控制閥和使用該換色閥的噴塗裝置和噴塗機器人的製作方法

2023-05-30 14:21:21 1

專利名稱：一種模塊化氣動控制閥和使用該換色閥的噴塗裝置和噴塗機器人的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種模塊化的氣動開關流體控制閥，具體的說，其涉及一種通過 空氣控制的流體閥。該閥可以在例如噴塗設備等中得到廣泛的應用。
背景技術：
圖4示出了一種噴塗自動化設備中使用的、現有技術開關控制閥的結構圖。圖4 所示的現有結構的不鏽鋼控制閥包括一左一右兩個二位二通流體閥，該流體閥通過螺釘連 接到換色設備的側面。在該流體閥中，利用空氣和彈簧的共同作用導通或是阻斷塗料通道， 以起到開關控制的效果。具體的說，對於圖4中左側的流體閥而言，按照箭頭42所示的方 向，從引導氣體口導入引導氣體之後，氣壓使得流體閥中的密封杆端部向右側移動。在該密 封杆端部進入中央通道41後，就使得圖中左側的塗料通道與中央通道連通。該塗料通道中 顏色44的塗料就可以進入噴塗設備的中央通道41。當停止從引導氣體入口導入氣體之後， 通過環繞密封杆設置的彈簧元件使得該密封杆向左側移動，使得密封杆的端部從中央通道 回到密封塗料通道中，從而使得該塗料通道與中央通道之間的連通斷開，即顏色44塗料的 噴塗操作停止。上述操作過程對於右側流體閥的輸入方向43和顏色45的塗料也是一樣。按照噴塗操作所需各種顏色塗料的操作順序，分別控制左側和右側的流體閥導通 或關閉，就可以使得噴塗裝置的換色閥在兩種顏色塗料的切換中進行噴塗，以對工件噴塗 所需的顏色。然而，上述現有技術開關閥的主要缺點在於，這種結構的流體閥體積較大，並且由 於使用不鏽鋼材料製造該流體閥，所以其重量比較大。對於在機器人噴塗設備上安裝並使 用的開關閥而言，較大的重量將導致機器人設備加速慢以及動力性能差。現有流體閥的另 一個缺點在於，在自動化噴塗設備中，安裝在不同位置、實現不同功能的流體閥具有不同的 尺寸和結構。因此，在自動化噴塗設備中的流體閥部件的兼容性比較差，從而導致噴塗設備 維護的難度和費用都顯著增加。為了解決上述問題，本發明的目的在於提供一種體積小以及質量輕的流體閥。本 發明的目的還在於提供一種可以在自動化噴塗設備的各個位置上兼容使用，並提供各種功 能的模塊化通用流體閥。
發明內容根據本實用新型的一種優選實施例，提供了一種氣動開關控制閥，包括內部形成 有空腔的閥體，設置在該空腔中的活塞，環繞該活塞設置的彈簧部件，在閥體上具有通向該 空腔的氣體導入口和活塞開口。該氣動開關控制閥的特徵在於引導氣體通過所述氣體導 入口進入所述閥體的空腔；所述活塞包括截面面積較大的一端以及截面面積較小的一端， 並且該活塞配置為通過所述活塞開口做線性運動；所述空腔配置為被所述活塞的較大一端 分隔為兩個子腔，所述氣體導入口和活塞開口位於同一子腔內。所述活塞進一步配置為，進入該子腔的氣體使活塞嚮導致所述同一子腔增大的方向做線性運動；並且該彈簧配置為，在活塞嚮導致該子腔增大的方向做線性運動時，向使該子腔減小的方向對該活塞施加彈性 力。根據本實用新型的另一優選實施例，所提出的開關控制閥由塑料材料製成。根據本實用新型的另一優選實施例，注入到所述空腔中的空氣是壓縮空氣。根據本實用新型的另一優選實施例，所述活塞的較小一端通過所述活塞開口伸出 所述控制閥之外，並且，伸出控制閥之外的較小一端為圓錐形狀。根據本實用新型的一種優選實施例，提供了一種用於塗料噴塗裝置的換色器(或 稱為換色閥)，包括根據上述的氣動開關控制閥；控制閥座，設置為可以與所述控制閥相 互配合連接；設置在所述控制閥座上的塗料輸入通道以及塗料輸出通道，不同顏色的塗料 通過所述塗料輸入通道進入所述換色閥，並流過塗料輸出通道以用於噴塗操作。該換色器 的特徵在於，所述塗料輸入通道和所述塗料輸出通道之間經由連通通道相連；所述控制閥 的活塞配置為，在沒有引導氣體進入該氣動開關控制閥內的空腔內時，該活塞的較小一端 位於所述連通通道內；所述控制閥的活塞進一步配置為，在引導氣體進入該控制閥內的空 腔內後，所述活塞的較小一端離開所述連通通道，以使得該塗料輸入通道和該塗料輸出通 道連通。根據本實用新型的另一優選實施例，其中所述換色器包括至少兩個根據本實用新 型實施例的氣動開關控制閥，還包括與所述氣動開關閥同樣數量的塗料輸入通道。根據本實用新型的一種優選實施例，提供了一種噴塗裝置，該噴塗裝置包括根據 上述的氣動開關控制閥。根據本實用新型的一種優選實施例，提供了一種噴塗機器人，該噴塗機器人包括 根據上述任意一個實施例所述的氣動開關控制閥。

本實用新型的這些和其他方面將從下面參照附圖的詳細描述中變得顯而易見，其 中圖1示出了氣動開關控制閥的操作原理；圖2A和圖2B示出依照本實用新型的一種實施例的氣動開關控制閥和換色閥的內 部結構；圖3A和圖3B示出依照本實用新型的一種實施例的氣動開關控制閥外部結構；以 及圖4示出了現有技術的氣動開關控制閥和換色閥的內部結構。
具體實施方式
圖1示出了本發明的氣動開關流體閥的原理示意圖。在自動化噴塗設備中，流體 閥用於通過引導氣體的操作而自動導通和關閉流體的通路。以圖1所示的二位二通流體閥 為例，其操作原理基本如下所述。在引導氣體沒有流入流體閥的空氣入口1的情況下，通過 密封杆使流體閥內部對於塗料等的流體通路關閉，不能進行噴塗操作，此時從入口 2進入 流體閥的流體不能從出口 3流出流體閥。在引導氣體流入流體閥的空氣入口，並且導入的引導氣體累積達到一定壓力之後，空氣壓力推動封閉流體通路的密封杆向使流體通路導通 的方向運動，從而導通被封閉的流體通路，隨後就可以進行噴塗操作。在引導氣體停止進 入空氣入口的時候，隨著氣體流出流體閥，閥內的空氣壓力下降，通過流體閥內部設置的彈 簧部件使得密封杆回到對流體通路進行密封的位置，重新停止該種顏色的塗料進入噴塗通 道。圖2A和2B示出了本實施例提出的一種流體閥的示意性內部結構。圖2A和2B分 別示出了在導入足量的壓縮空氣後使流體閥導通，以及未導入足夠壓縮空氣，流體閥關閉 的兩種情況。圖2A和2B中還示出了與該流體閥配合工作的換色閥的相應部分的結構。流體閥需要通過相應的閥座安裝在需要流體閥的設備上。該閥座可以設置在例如 換色閥、清洗單元以及噴槍適配器等需要對流體進行導通、截斷操作的設備中。圖2所示的氣動開關控制閥包括內部形成有空腔25的閥體，在該空腔的同一側 設置有氣體導入口 22和活塞開口。在該空腔中設置有起到密封杆作用的活塞21。活塞21 包括截面面積較大的一端以及截面面積較小的一端。該活塞較大一端將空腔25分隔為兩 個子腔，活塞較小一端延伸到流體閥之外，作為密封杆以封閉或導通換色閥設備中的流體 通路。上述的氣體導入口 22和活塞開口位於被分隔開的同一子腔內。只要能夠起到密封 流體通路的作用，作為密封杆使用的、活塞較小一端的端部可以是任何想要的形狀。在本實 施例中，該活塞的較小端部的形狀為圓錐形。如圖2A所示，在對應於密封杆21設置的彈簧部件(沒有示出)的彈簧力作用下， 通過壓緊密封杆而關閉流體導通路徑。在引入的引導氣體提供的氣壓足以克服該彈簧力的 情況下，推動密封杆21嚮導通流體通路的方向運動，即圖中所示向左的方向。在沒有引入 引導氣體、或是儘管引入了氣體，但氣壓不足的情況下，就不能克服彈簧力，也不能使得密 封杆嚮導通流體通路的方向運動。因此，該密封杆仍關閉流體通路。在流體閥活塞氣體導 入口一側導入足夠的空氣之後，通過空氣壓力將彈簧壓緊或是拉緊，就可以將密封杆21從 換色閥中的密封杆位置上移走。具體的說，該密封杆端部處於塗料輸入通路23和塗料輸出 通路24之間的開口處。在密封杆處於通路23和24之間的開口處時，塗料無法從輸入通路 23流到輸出通路24中，因此塗料輸出停止。通過空氣壓力的作用使得密封杆端部離開通路 23和24之間的開口位置後，塗料就可以從輸入通路23進入輸出通路24，就能夠進行輸出 塗料的噴塗操作。在本實施例中，可以將彈簧部件纏繞設置在活塞周圍，以給活塞提供與空氣壓力 相反方向的彈簧力。引導氣體通過氣體導入口 22進入閥體的空腔25，並在達到一定壓力的 情況下，超過彈簧所能夠提供的彈力而推動活塞運動。具體的說，進入子腔的氣體的壓力使 活塞嚮導致該子腔增大的方向運動。也就是說，使得活塞嚮導通換色閥流體通路的方向運 動。本領域技術人員可知，也可以不用環繞活塞纏繞的方式設置彈性元件。只要將彈 性元件設置為可以提供上述功能，任何形狀的彈性元件以及任何設置方式都可以採用。儘管沒有在圖中表示出，但是在本實施例中可以通過空氣壓縮泵提供壓縮空氣， 經過空氣入口到達腔體中。其他能提供壓縮空氣的各種設備，都可以在本實用新型的設計 中使用。圖2A和2B中，還示出了與該流體控制閥配合工作的換色閥，流體閥可以通過例如螺紋安裝到換色閥上。該換色閥包括換色閥主體，可作為控制閥的閥座與控制閥配合連 接；設置在換色閥主體上的塗料輸入通道23以及塗料輸出通道24，不同顏色的塗料通過塗 料輸入通道進入所述換色閥，並通過塗料輸出通道流出。輸出通道流出的塗料進入噴塗設 備的噴嘴(圖中沒有示出)，並由噴嘴進行噴塗操作。 塗料輸入通道23和塗料輸出通道24間經由連通開口相連。在沒有引導氣體進入 氣動開關控制閥內的空腔、或是空腔內氣體壓力不夠大的時候，該啟動開關控制閥的活塞 的較小一端位於所述連通開口處，以密封流體通道。在足量引導氣體進入控制閥的空腔內， 腔內空氣壓力達到足以推動活塞運動的時候，活塞的較小一端將離開此流體通道的連通開 口，這樣，輸入通道23中的塗料就可以流到輸出通道24中。圖3A和圖3B分別為控制閥外部結構的兩個側視圖。該控制閥包括用於密封塗料 的密封圈34、35，密封杆36，空氣進入開口 32，安裝部分33以及多個安裝旋鈕31。如圖2 的結構所示，可以將控制閥插入換色閥內。安裝部分33上設置有跟換色閥的閥座配合的螺 紋。通過安裝旋鈕31旋轉控制閥，就可以通過螺紋將控制閥固定到換色閥設備上。上述結構流體閥的體積比現有技術流體閥的體積更小，在使得設備小型化的同 時，還可以減少在流體閥中殘留塗料的數量，因此可以更節省塗料。此外，小型化的流體閥 也更便於清洗。 為了進一步減小重量，可以使用塑料材料製造上述結構的控制閥。通過使用塑料 材料製造，可以使得控制閥的質量比現有結構的不鏽鋼控制閥降低約70%。因此，使用該控 制閥的自動化設備的操作性和加速性能等有顯著提高。上述結構的控制閥可以廣泛用於需要對流體導通進行開關的各種應用場合。因 此，採用這種模塊化的控制閥，可以節省養護和維修相關設備的成本。本領域技術人員可知，為了實現換色功能，用於噴塗設備的換色閥包括至少兩個 上述氣動開關控制閥。該換色閥中還包括與氣動開關閥同樣數量的塗料輸入通道。每個 開關控制閥與特定顏色的塗料輸入通道相對應，從而可以按照需要控制該種顏色塗料的導 通。這樣，換色閥就能按照噴塗操作的需要在不同顏色之間進行切換。在噴塗裝置以及噴塗機器人中，可以使用上述結構的開關控制閥和相應的換色 閥。基於閱讀上述說明書，本領域技術人員可以構思出上述優選實施方式之外的其他 變形方式。但本實用新型的保護範圍應根據下面所附的權利要求而不是上述優選實施例而 確定。本實用新型的權利要求書的保護範圍應包括與上述實施方式所體現的整體構思屬於 同一構思內的所有變形方式。
權利要求一種模塊化氣動開關控制閥，包括內部形成有空腔的閥體，設置在該空腔中的活塞，與該活塞相配合設置的彈簧部件，在閥體上具有通向該空腔的氣體導入口和活塞開口，其特徵在於引導氣體通過所述氣體導入口進入所述閥體的空腔；所述活塞包括截面面積較大的一端以及截面面積較小的一端，並且該活塞配置為通過所述活塞開口運動；所述空腔配置為被所述活塞的較大一端分隔為兩個子腔，所述氣體導入口和活塞開口位於同一子腔內；所述活塞進一步配置為，通過所述氣體導入口進入該同一子腔的氣體使活塞嚮導致該同一子腔增大的方向運動；並且該彈簧配置為，在活塞嚮導致該同一子腔增大的方向運動時，向使得該同一子腔減小的方向對該活塞施加彈力。
2.如權利要求1所述的開關控制閥，其特徵在於，所述開關控制閥由塑料材料製成。
3.如權利要求1所述的開關控制閥，其特徵在於，所述活塞的較小一端通過所述活塞 開口伸出所述控制閥之外，並且，伸出控制閥之外的較小一端為圓錐形狀。
4.一種用於塗料噴塗裝置的換色閥，包括根據上述任一權利要求所述的模塊化氣動開關控制閥；控制閥座，設置為可以與所述控制閥相互配合連接；設置在所述控制閥座上的塗料輸入通道以及塗料輸出通道，不同顏色的塗料通過所述 塗料輸入通道進入所述換色閥，並流過塗料輸出通道以用於噴塗操作；其特徵在於，所述塗料輸入通道和所述塗料輸出通道之間經由連通通道相連；所述控制閥的活塞配置為，在沒有引導氣體進入該氣動開關控制閥的空腔時，該活塞 的較小一端位於所述連通通道內，並密閉地隔開該輸入通道和輸出通道；所述控制閥的活塞進一步配置為，在該空腔內引導氣體的氣壓到達預定值後，所述活 塞的較小一端離開所述連通通道。
5.根據權利要求4所述的換色閥，其中所述換色閥包括至少兩個根據權利要求1-3中 任意一個所述的氣動開關控制閥，還包括與所述氣動開關控制閥同樣數量的塗料輸入通 道。
6.一種噴塗裝置，其特徵在於，包括根據權利要求1-4中任意一個所述的模塊化氣動 開關控制閥。
7.一種噴塗機器人，其特徵在於，包括根據權利要求1-4中任意一個所述的模塊化氣 動開關控制閥。
專利摘要一種氣動開關控制閥，包括內部形成有空腔的閥體，設置在該空腔中的活塞，環繞該活塞設置的彈簧部件，在閥體上具有通向該空腔的氣體導入口和活塞開口，其特徵在於引導氣體通過所述氣體導入口進入所述閥體的空腔；所述活塞包括截面面積較大的一端以及截面面積較小的一端，並且該活塞配置為通過所述活塞開口做線性運動；所述空腔配置為被所述活塞的較大一端分隔為兩個子腔，所述氣體導入口和活塞開口位於同一子腔內；所述活塞進一步配置為，進入該子腔的氣體使活塞嚮導致所述同一子腔增大的方向做線性運動；並且該彈簧配置為，在活塞嚮導致該子腔增大的方向做線性運動時，向使該子腔減小的方向對該活塞施加彈性力。
文檔編號B05C11/10GK201552087SQ200920169779
公開日2010年8月18日 申請日期2009年8月28日 優先權日2009年8月28日
發明者何塞·羅德裡格斯 申請人:Abb技術有限公司