CN102641812A

CN102641812A - 喷涂机器人用防沉淀供料系统

Info

Publication number: CN102641812A
Application number: CN2012100981361A
Authority: CN
Inventors: 王国磊; 陈恳; 潘玉龙; 缪东晶; 杨向东; 杨东超; 伊强; 邵君奕
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2012-08-22

Abstract

喷涂机器人用防沉淀供料系统，包括涂料容器、稀料容器、回收容器、进料管路、回料管路和自动喷枪。该系统在进料管路和回料管路之间增加了一个旁路，依靠旁路的分流作用增加管路流量，提高涂料的循环速度，降低长尺寸管路和高固体份涂料带来的流量衰减效应；同时，该系统通过四个通断阀实现了稀料和涂料的快速切换供应，可在喷涂作业间隙时对管路进行快速清洗，进一步避免了长时间喷涂作业时，涂料在管路内发生沉积的问题。该系统适用于喷涂流量小、管路尺寸长、涂料固体份含量高的场合。

Description

喷涂机器人用防沉淀供料系统

技术领域

本发明涉及一种喷涂机器人用防沉淀供料系统，属于机器人喷涂技术领域。

背景技术

由机器人携带喷枪进行自动化喷涂操作时，为保证涂层厚度的均一性，对喷枪流量的稳定具有较高的要求。然而，当喷涂流量小、供料管路长，或使用高固体份含量的涂料长时间工作时，涂料中的固体份容易沉积在管路内，导致管路流量发生衰减。流量衰减现象会导致喷枪流量不稳定，对喷涂效果和涂层厚度均匀性造成极为不良的影响，甚至导致管路堵塞。

通过对已有专利的调研发现，目前工业领域中，防止涂料管路内涂料沉淀和流量衰减主要有以下四种方法：

第一种方法是采用循环到枪模式进行供料。即选用支持内循环的喷枪，涂料经进料管到喷枪后，一部分从喷嘴喷出，另一部分从回料管流回涂料容器，因此不论喷枪开枪与否，涂料在管路中始终都处于循环流动状态，避免了涂料凝结或沉淀。但是，由于喷枪流量较小，管路内的涂料流动速度是比较慢的，对于长尺寸管路、高固体份涂料来说，仍然会出现涂料沉积和流量衰减现象。

第二种方法是在第一种方法的基础上，增大供料压力，提高管路内涂料的流量，通过提高涂料在管路内的流动速度避免沉淀。但管路内压力升高会导致喷枪流量随之增大，因此需要同时把自动喷枪的针阀开口调小，以便在管路循环流量很高的情况下获得合适的喷枪流量，由此带来的问题是喷枪针阀开口被调得很小，一旦喷针在使用过程中发生磨损，则喷枪喷出的漆柱就会出现歪斜、飞散等现象，严重影响喷涂质量。

第三种方法是采用主路循环，喷枪盲端的方式进行供料。即在主管路中高速循环涂料，而在主路中接一根涂料管到喷枪进行供料，并喷枪入口处串接一个枪下调压器，调节喷枪喷出流量。这种方式可以解决主管路中的沉淀问题，同时避免了针阀开口调节过小的问题。但喷枪改为盲端后的最大问题是：喷枪不开枪时，涂料在主路到喷枪这一段的管路内是不流动的，因此如较长时间不开枪，同样会造成涂料沉积和流量衰减问题。

第四种方法是通过在涂料管路中串接流量计、计量齿轮泵等元器件采集流量信号，并通过控制器实现流量的闭环控制。一旦发现流量衰减，则自动提高供料压力，使流量恢复正常。但该方式的缺点是实施成本高，因为流量计、计量齿轮泵等元器件的价格非常昂贵，而且非常精密，对于固体份较高的涂料来说，非常容易造成流量计等元器件的磨损，使系统控制精度下降。

发明内容

本发明所要解决的问题是克服小喷涂流量、长尺寸管道和大比重、高固体份、易沉淀涂料带来的涂料沉积和流量衰减问题，设计一种适用于喷涂机器人的，结构简单、成本低廉的涂料输送系统。

本发明的技术方案如下：

一种喷涂机器人用防沉淀供料系统，包括带有搅拌器的涂料容器、进料管路、自动喷枪和回料管路，进料管路从涂料容器中连出，依次连接涂料入口通断阀、涂料泵、过滤器入口球阀、过滤器、过滤器出口球阀、总调压阀和主路调压阀，最终连接到自动喷枪；回料管路从自动喷枪连出，依次连接背压阀和涂料出口通断阀，最终连回到涂料容器，其特征在于：在总调压阀和主路调压阀之间用三通增加一个旁路，旁路内串接旁路调压阀，与回料管路汇接于背压阀入口前；该系统还包括稀料容器和回收容器，所述的稀料容器经稀料入口通断阀与涂料泵的入口连接，回收容器经稀料出口通断阀与背压阀出口的回料管路相连。

所述搅拌器采用气动往复式搅拌器。

所述涂料泵采用隔膜泵、活塞泵或齿轮泵。

所述稀料入口通断阀、涂料入口通断阀、稀料出口通断阀和涂料出口通断阀采用气动通断阀或手动通断阀。

所述总调压阀、旁路调压阀和主路调压阀采用气动式调压阀或手动式调压阀。

所述背压阀采用手动式背压阀或气动式背压阀。

所述自动喷枪为自动空气喷枪。

本发明与已有技术相比，具有以下优点及突出性效果：

①在喷枪的供料管路中增加一个旁路，从而提高了管路总流量，使得管路内涂料流动速度加快，避免了涂料沉积现象的发生，同时，由于旁路的分流作用，输送涂料给喷枪的主管路内流量并未增加，因此无需把喷枪针阀调节得太小，避免了喷枪出口漆柱歪斜、飞散等问题。

②通过总调压阀、主路调压阀和旁路调压阀的共同作用，可以根据喷枪流量需求对管路总流量、主管路流量和旁管路流量进行灵活调节，在不开枪时采用高压力、大流量进行循环，避免长时间不开枪时涂料沉积在管路内部。

③在系统中同时连接稀料容器、涂料容器和回收容器，并通过稀料入口通断阀、涂料入口通断阀、稀料出口通断阀和涂料出口通断阀的开闭组合实现了涂料、稀料的快速切换供应，在喷涂作业间隙内对管路进行快速清洗。有效避免了长时间喷涂作业时，涂料在管路内发生沉积的问题。

④在涂料容器中采用往复式搅拌器，搅拌效果更佳，有效避免了涂料在容器内的凝结和沉淀。

⑤系统结构简单、实施方便、成本低廉，可以有效解决长尺寸管路、高固体份涂料带来的涂料沉积和流量衰减问题，且适用范围广泛、通用性好，可广泛应用于大型喷涂机器人、管道喷涂机器人等需长距离输送涂料的场合。

附图说明

图1为本发明所述一种喷涂机器人用防沉淀供料系统的原理图。

其中：1-稀料入口通断阀；2-涂料入口通断阀；3-涂料泵；4-过滤器入口球阀；5-过滤器；6-过滤器出口球阀；7-总调压阀；8-旁路调压阀；9-主路调压阀；10-自动喷枪；11-背压阀；12-稀料出口通断阀；13-涂料出口通断阀；14-搅拌器；15-稀料容器；16-涂料容器；17-进料管路；18-回收容器；19-回料管路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构、原理和工作过程进一步说明。

1.供料系统的具体结构

如图1所示，本发明的供料系统包括带有搅拌器14的涂料容器16、进料管路17、自动喷枪10和回料管路19，进料管路17从涂料容器16中连出，依次连接涂料入口通断阀2、涂料泵3、过滤器入口球阀4、过滤器5、过滤器出口球阀6、总调压阀7和主路调压阀9，最终连接到自动喷枪10；回料管路从自动喷枪10连出，依次连接背压阀11和涂料出口通断阀13，连回到涂料容器16；其特征在于：在总调压阀7和主路调压阀9之间用三通增加一个旁路，旁路内串接旁路调压阀8，与主路汇接于背压阀11入口前；系统还包括稀料容器15和回收容器18，稀料容器15经稀料入口通断阀1与涂料泵3的入口连接，回收容器18经稀料出口通断阀12与背压阀11出口的回料管路19相连。

所述搅拌器14采用气动往复式搅拌器，与单向搅拌器相比，搅拌效果更佳，且不易出现气泡现象。

所述涂料泵3可采用气动隔膜泵，具有体积小、安装方便、适用于中高粘度且较大颗粒液体等优良特性，也可根据实际需要采用活塞泵和齿轮泵等其他泵。

所述稀料入口通断阀1、涂料入口通断阀2、稀料出口通断阀12和涂料出口通断阀13采用气动通断阀或手动通断阀。

所述总调压阀7、旁路调压阀8和主路调压阀9采用气动式调压阀或手动式调压阀。

所述背压阀11采用手动式背压阀或气动式背压阀。

所述自动喷枪10采用LVMP型自动空气喷枪，也可采用HVLP等其他类型的自动空气喷枪。

过滤器5经常需要更换滤芯，为了实现滤芯的在线更换并防止涂料泄漏，在过滤器5的上下游布置过滤器入口球阀4和过滤器出口球阀6，在清洗、拆换滤芯前，不必排空管路，只需关闭过滤器入口球阀4和过滤器出口球阀6即可。

2.供料系统的工作原理

本发明的基本原理是依靠旁路的分流作用增加主管路内涂料的流量，从而增加主管路内涂料的循环速度，降低长尺寸管路和高固体份涂料带来的流量衰减效应；同时，设计能快速切换涂料和稀料供给的结构，在喷涂作业间隙时对管路进行清洗，进一步避免涂料沉积现象的出现。

3.供料系统的典型工作过程

1)喷涂准备。首先将稀料注入稀料容器15，配比好的涂料注入涂料容器16，清空回收容器18；然后打开搅拌器14，在整个喷涂作业过程中对涂料容器16中的涂料进行不间断的搅拌，避免涂料在涂料容器16内发生凝固和沉淀；保持自动喷枪10关闭，打开涂料泵，打开涂料入口通断阀2和涂料出口通断阀13，关闭稀料入口通断阀1和稀料出口通断阀12，使涂料从涂料容器16中被抽出，经进料管路17到达自动喷枪10，再经回料管路19流回涂料容器16，处于循环状态。

2)压力设置和调节。保持自动喷枪10关闭，调节总调压阀7压力为P₁、主路调压阀9压力为P₂、旁路调压阀8压力为P₃，背压阀11压力为P₄，使涂料处于高速循环状态，记录各调压阀数值；打开自动喷枪10，测量喷枪流量q，调节总调压7阀压力为P₁′、主路调压阀9压力为P₂、旁路调压阀8压力为P₃′，得到需要喷枪流量q，记录当前各调压阀压力值。

3)不喷涂时。保持自动喷枪为关闭状态，调节总调压阀7压力为P₁、主路调压阀9压力为P₂、旁路调压阀8压力为P₃，使涂料在管路内高速循环。

4)喷涂时。调节总调压阀7压力为P₁′、主路调压阀9压力为P₂、旁路调压阀8压力为P₃，打开自动喷枪10，进行喷涂作业。

5)清洗作业。当喷涂作业超过一定时间或较长时间不开枪时，关闭涂料入口通断阀2和涂料出口通断阀13，打开稀料入口通断阀1和稀料出口通断阀12，使稀料从稀料容器15中被抽出，在涂料管路内循环后，流到回收容器18，完成涂料管路的清洗。清洗完毕后，重新打开涂料入口通断阀2和涂料出口通断阀13，关闭稀料入口通断阀1和稀料出口通断阀12，恢复涂料循环状态。

6)作业结束。整个喷涂作业结束后，排空管路内涂料，从稀料容器15内抽取稀料清洗管路，方法同步骤5)。

在上述工作过程中，具体的调压阀压力设置和调节办法是：

1)首先设置背压阀11压力，设置好后通常不再改动。

2)初步设置各调压阀压力。

3)如需提高循环流量，则提高旁路调压阀8压力；反之，则降低旁路调压阀8压力。

4)如旁路调压阀8全开后循环流量仍然不能满足要求，则提高总调压阀7压力。

5)如需提高喷枪流量，则提高主路调压阀9压力；反之，则降低主路调压阀9压力值

6)总流量、主路流量和旁路流量之间是存在耦合作用的，涂料性质和管路长度的不同也对压力设置有影响，因此各调压阀的具体压力值需根据实际情况确定。

Claims

1.一种喷涂机器人用防沉淀供料系统，包括带有搅拌器的涂料容器(16)、进料管路(17)、自动喷枪(10)和回料管路(19)，进料管路(17)从涂料容器(16)中连出，依次连接涂料入口通断阀(2)、涂料泵(3)、过滤器入口球阀(4)、过滤器(5)、过滤器出口球阀(6)、总调压阀(7)和主路调压阀(9)，最终连接到自动喷枪(10)；回料管路从自动喷枪(10)连出，依次连接背压阀(11)和涂料出口通断阀(13)，最终连回到涂料容器(16)；其特征在于：在总调压阀(7)和主路调压阀(9)之间用三通增加一个旁路，旁路内串接旁路调压阀(8)，与回料管路汇接于背压阀(11)入口前；该系统还包括稀料容器(15)和回收容器(18)，所述的稀料容器(15)经稀料入口通断阀(1)与涂料泵(3)的入口连接，回收容器(18)经稀料出口通断阀(12)与背压阀(11)出口的回料管路(19)相连。

2.根据权利要求1所述的一种喷涂机器人用防沉淀供料系统，其特征在于：所述搅拌器(14)采用气动往复式搅拌器。

3.根据权利要求1所述的一种喷涂机器人用防沉淀供料系统，其特征在于：所述涂料泵(3)采用隔膜泵、活塞泵或齿轮泵。

4.根据权利要求1所述的一种喷涂机器人用防沉淀供料系统，其特征在于：所述稀料入口通断阀(1)、涂料入口通断阀(2)、稀料出口通断阀(12)和涂料出口通断阀(13)采用气动通断阀或手动通断阀。

5.根据权利要求1所述的一种喷涂机器人用防沉淀供料系统，其特征在于：所述总调压阀(7)、旁路调压阀(8)和主路调压阀(9)采用气动式调压阀或手动式调压阀。

6.根据权利要求1所述的一种喷涂机器人用防沉淀供料系统，其特征在于：所述背压阀(11)采用手动式背压阀或气动式背压阀。

7.根据权利要求1所述的一种喷涂机器人用防沉淀供料系统，其特征在于：所述自动喷枪(10)为自动空气喷枪。