CN108970842B - 一种新型平面换色阀 - Google Patents

Abstract

一种新型平面换色阀，包括定子支撑框架(1)、动子支撑框架(2)、对接模块(3)，定子支撑框架的对接平面上布设有多个油漆接头(4)；动子支撑框架(2)包括呈方形的框架主体(201)、位于框架主体(201)中部的空腔(202)，空腔(202)覆盖前述所有的油漆接头(4)；对接模块(3)通过支架滑动装设在框架主体(201)上并在空腔(202)的覆盖面积内滑动，与不同的油漆接头(4)进行对接。本发明以平面作为定位方式，充分利用空间位置，减少换色阀的体积，节约机器人安装空间。

Description

一种新型平面换色阀

技术领域

本发明属于涂装喷涂技术领域，具体涉及一种新型平面换色阀。

背景技术

目前国内外涂装行业流行的换色阀技术方案有三种：MCC（模块换色阀）、RCC（旋转换色阀）、LCC（直线换色阀），三者均存在一些技术上的不足。请参阅图1，模块换色阀投资成本较低，目前市场上占有率最高。但受结构限制，存在公用换色通道需要清洗，较旋转换色阀、直线换色阀，清洗换色浪费更多的油漆和溶剂，使用成本较高。请参阅图2，旋转换色阀受工作原理限制，换色阀定位只利用一个圆周，空间浪费，安装方式受限；对接面存在油漆残留缺陷；另外，使用电机进行驱动定位，能耗相对较高，存在定位周期误差、定位不准的缺陷。请参阅图3，直线换色阀同样受工作原理限制，换色定位只使用直线定位，空间使用同样浪费，安装方式受限；对接面同样存在油漆残留缺陷；其驱动方式使用气动，由于使用电信号进行定位反馈，存在信号延迟、定位误差偏大的缺陷。

发明内容

针对现有三种换色阀存在的缺陷，本发明的目的在于提出一种新型平面换色阀，以平面作为定位方式，充分利用空间位置，减少换色阀的体积。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种新型平面换色阀，包括定子支撑框架1、动子支撑框架2、对接模块3，定子支撑框架1的对接平面上布设有多个油漆接头4；动子支撑框架2包括呈方形的框架主体201、位于框架主体201中部的空腔202，空腔202覆盖前述所有的油漆接头4；对接模块3通过支架滑动装设在框架主体201上并在空腔202的覆盖面积内滑动，与不同的油漆接头4进行对接。

进一步的，所述框架主体201的两个横边均设有第一横向滑道2011，其中一个横边的内部设有第一气缸；两个纵边均设有第一纵向滑道2013，其中一个纵边的内部设有第二气缸；第一气缸、第二气缸的两端均设有进气接头2061、出气接头2062；

所述对接模块3通过纵向支架501、横向支架502滑动装设在框架主体201上，纵向支架501的两端分别装配在同侧的第一横向滑道2011内且其中一端部与第一气缸的活塞连接，横向支架502的两端分别装配在同侧的第一纵向滑道2013内且其中一端部与第二气缸的活塞连接。

进一步的，所述框架主体201的两个横边还均设有第二横向滑道2012，两个纵边还均设有第二纵向滑道2014；每个第二横向滑道2012内、第二纵向滑道2014内分别设有多组定位孔，每组定位孔包括定位销孔2031、泄压孔2032，定位销孔2031内装设气动阀204，泄压孔2032内装设单向阀；所述泄压孔与前述出气接头2062通过气管连通；

纵向支架501的两端部、横向支架502的两端部分别通过弹簧均压设有定位块，每个定位块上装设有定位销、泄压销且二者存在高度差；纵向支架501两端部的定位销、泄压销装配于第二横向滑道2012内并分别与滑道内的定位销孔2031、泄压孔2032配合进行横向定位，横向支架502两端部的定位销、泄压销装配于第二纵向滑道2014内并分别与滑道内的定位销孔2031、泄压孔2032配合进行纵向定位。

进一步的，所述第一气缸、第二气缸均为无杆气缸。

进一步的，所述第一横向滑道2011、第一纵向滑道2013靠外设置，所述第二横向滑道2012、第二纵向滑道2014靠内设置。

进一步的，所述对接模块3固装在支撑块6上，支撑块6内开设有纵向通槽、横向通槽且二者存在高度差，纵向通槽内插设有纵向支架501，横向通槽内插设有横向支架502；纵向支架501的两端、横向支架502的两端分别滑动装设在框架主体201上。

进一步的，所述对接模块3包括定子301、动子302、密封盖303，定子301固装在支撑块6上，动子302通过密封盖303装设在定子301内且能够从定子的开口3011内伸出与油漆接头4进行对接，或收回与油漆接头4解除对接。

进一步的，所述动子302截面呈T型，其小端为对接端面3021；其大端的台阶面与定子开口3011处的台阶面之间夹设有弹簧7，大端的外圆面与定子301的内壁之间存在间隙；

当油漆接头4所处的对接平面为斜面时，在压缩气体的推动及弹簧7的作用下动子的对接端面3021呈倾斜状态，实现自适应平行对接。

进一步的，所述动子302沿轴向设为中空，其内部加工有清洗通道3022、排污通道3023、端面清洗通道3024，其内壁加工有多个沿轴向排布的涡流孔3025；端面清洗通道3024、多个涡流孔3025均与清洗通道3022连通；所述端面清洗通道3024呈斜向布置，向动子302的对接端面3021倾斜；

所述排污通道的进口位于动子302的对接端面3021处的台阶面上；所述清洗通道的进口、排污通道的出口均位于动子302的另一端面上。

借由前述技术方案，本发明一种新型平面换色阀具有以下优点：

1、以压缩空气为动力，控制方式采用机械式闭环结构。在节省能耗的同时，又可以有效地避免因电信号延迟带来的定位与控制误差；

2、本发明以平面作为定位方式，充分利用空间位置，减少换色阀的体积，节约机器人安装空间；

3、安装方式灵活多变，有效减少喷涂机器人的负载，相对延长机器人的使用寿命；

4、对接模块的对接端面有±5°的自由度，能够自适应平行对接，可以避免因定位误差导致的油气泄露故障的发生；

5、借助端面清洗通道，对接模块的对接端面能够自行清洗，避免对接端面清洗残留的缺陷；

6、使得企业投资与使用成本降低50%以上；

7、方便维护与升级，以PLC或机器人控制柜作为主控端，系统集成通用性强。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是现有模块换色阀装配示意图。

图2是现有旋转换色阀装配示意图。

图3是现有直线换色阀装配示意图。

图4A至4B是本发明一种新型平面换色阀的立体示意图。

图5是本发明中对接模块的安装示意图。

图6是本发明中对接模块的剖面示意图。

图7是对接模块的动子示意图。

【主要元件符号说明】

1-定子支撑框架

2-动子支撑框架

201-框架主体 202-空腔 204-气动阀

2011-第一横向滑道 2012-第二横向滑道 2013-第一纵向滑道

2014-第二纵向滑道 2031-定位销孔 2032-泄压孔

2051-第一无杆气缸 2052-第二无杆气缸 2061-进气接头

2062-出气接头

3-对接模块

301-定子 302-动子 303-密封盖

3011-开口 3021-对接端面 3022-清洗通道

3023-排污通道 3024-端面清洗通道 3025-涡流孔

4-油漆接头

501-纵向支架 502-横向支架

6-支撑块

7-弹簧

8-顶针

4’-油漆接头 301’-定子 302’-动子

9-换色模组 10-连接轴 11-坦克链 12-气动驱动轴

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的新型平面换色阀其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例一

请参阅图4A、4B，一种新型平面换色阀，包括定子支撑框架1、动子支撑框架2、对接模块3，定子支撑框架1上装设有呈矩形分布的多个油漆接头4，每个油漆接头4的出口端与动子支撑框架2上滑动装设的对接模块3配合对接。

动子支撑框架2包括呈方形的框架主体201、位于框架主体201中部的方形空腔202，空腔202能够覆盖所有的油漆接头4出口端，便于对接模块与所有油漆接头都能实现精准对接。框架主体201的两个横边均设有位于外侧的第一横向滑道2011、位于内侧的第二横向滑道2012，两个纵边均设有位于外侧的第一纵向滑道2013、位于内侧的第二纵向滑道2014。所述第二横向滑道2012、第二纵向滑道2014内均设有三组定位孔，每组定位孔包括定位销孔2031、泄压孔2032，每个定位销孔2031内装设一气动阀204，每个泄压孔2032内装设一单向阀。所述框架主体201的一个横边内部设有第一无杆气缸2051，一个纵边内部设有第二无杆气缸2052，所述第一无杆气缸2051、第二无杆气缸2052的两端均设有进气接头2061、出气接头2062。所述出气接头2062与前述多个泄压孔2032通过气管连通。

请参阅图5，对接模块3通过纵向支架501、横向支架502滑动装设在动子支撑框架2上。纵向支架501的两端部分别安装在同侧的第一横向滑道2011、第二横向滑道2012内，其中一个端部与第一无杆气缸2051的活塞连接作为主动端，另一个端部作为从动端，在第一无杆气缸2051的带动及两个横向滑道的辅助下，纵向支架501带动对接模块3实现横向移动（将其定义为沿X轴方向的移动）。横向支架502的两端部分别安装在同侧的第一纵向滑道2013、第二纵向滑道2014内，其中一个端部与第二无杆气缸2052的活塞连接作为主动端，另一个端部作为从动端，在第二无杆气缸2052的带动及两个纵向滑道的辅助下，横向向支架502带动对接模块3实现纵向移动（将其定义为沿Y轴方向的移动）。平面内任意形状的构成点均有X坐标和Y坐标，借由前述结构实现对接模块3与不同油漆接头4的精准对接。

在对接模块3移动的过程中，是需要在指定位置停止并与油漆接头4进行对接。为保证停止位置的精确性，本发明创新提出了一种机械式闭环结构，具体为：纵向支架501的两端部、横向支架502的两端部分别通过弹簧均压设有定位块，每个定位块上装设有定位销、泄压销且二者存在高度差。纵向支架501两端部的定位销、泄压销位于第二横向滑道2012内，横向支架502两端部的定位销、泄压销位于第二纵向滑道2014内。对接模块3正常移动过程中，由于气动阀204未充气体，无论是第二横向滑道还是第二纵向滑道内的定位销孔均处于封闭状态，定位销只能沿着滑道进行滑动，泄压销与滑道不接触。对接模块3在指定位置需要停止时，充入气体打开气动阀204，定位销孔敞开，在弹簧的作用下定位销受压向下插入定位销孔2031内进行定位，然后泄压销插入泄压孔2032内，顶开单向阀，此时从进气接头2061进入用于无杆气缸动作的气体通过出气接头2062、气管后从泄压孔2032处排出，无杆气缸停止动作，从而实现在指定位置的精准停止。相比于传统的电信号控制定位，本发明提出的机械式闭环结构，以压缩空气为动力，不但能够节省能耗，而且能有效地避免因电信号延迟带来的定位与控制误差。对接模块3需要重新移动时，停止充入气体关闭气动阀204，将定位销由定位销孔内顶出，同时泄压销从泄压孔内抽出，气缸开始动作，带动对接模块进行移动。

作为本发明的进一步改善，也可以采用有杆气缸替代无杆气缸，本发明不限制气缸的类型。

作为本发明的进一步改善，由于第一无杆气缸2051的行程一端、第二无杆气缸2052的行程一端均位于方形框架主体201的一个角落，本发明在该角落仅设置一个进气接头2061、一个出气接头2062同时控制两个无杆气缸。并且在框架主体201上额外设置一组进气接头、出气接头，作为故障情况下的备用，避免耽误生产。

请参阅图6，对接模块3包括定子301、动子302、密封盖303，定子301固装在支撑块6上，支撑块6内开设有纵向通槽、横向通槽且二者存在高度差（即两个互不干涉的槽），纵向通槽内插设有纵向支架501，横向通槽内插设有横向支架502。动子302通过密封盖303装设在定子301内，动子302的对接端面3021在气体的推动下能够从定子301的开口3011伸出与油漆接头4对接。动子302截面呈T型，其小端为对接端面3021，其大端的台阶面与定子开口3011处的台阶面之间夹设有弹簧7，其大端的外圆面与定子301的内壁之间存在间隙（即不接触），这样的设计结构就保证了即使定子支撑框架1的对接面是斜面，在压缩气体的推动及弹簧7的作用下动子302的对接端面抵接斜面时，动子302会小角度（如±5°）转动，对接端面3021呈倾斜状态，实现与斜面的自适应平行对接，压紧二者之间的密封条，避免油气泄露。

作为本发明的进一步改善，所述定子301的外壁上还设有用于检测动子302是否对接到位的传感器3026。

请参阅图7，所述动子302沿轴向设为中空，为顶针8的移动提供空间。所述动子302的内部加工有清洗通道3022、排污通道3023、呈斜向布置的端面清洗通道3024，其内壁加工有多个沿轴向排布的涡流孔3025，多个涡流孔3025、端面清洗通道3024均与清洗通道3022连通，排污通道3023的进口位于对接端面3021处的台阶面上，其出口位于动子302的大端端面上。清洗通道3022的进口位于动子302的大端端面上，用于引进清洗溶剂及压缩空气，正常工作状态下压缩空气通过清洗通道3022、多个涡流孔3025进入动子内部，推动动子移动进行对接，对接到位后顶针8移动实现与油漆接头4的连通；清洗状态下清洗溶剂一路通过清洗通道、涡流孔3025进入动子内部，形成涡流效应，充分清洗动子的内腔，另一路通过清洗通道、端面清洗通道流向对接端面，由于端面清洗通道3024呈斜向布置，从而保证部分清洗溶剂能够直接流向对接端面与框架对接面之间，高效清洗对接端面，传统对接端面清洗对接面不彻底的缺陷。同时对接端面与框架对接面之间还压紧有密封垫，清洗后的溶剂、空气及油漆通过排污通道3023、管接头排出至指定位置。

作为本发明的进一步改善，在本实施例中清洗通道3022设有两个、排污通道3023设有一个，每个清洗通道3022与5个涡流孔3025连通，但本发明不限制各通道及涡流孔的数量。

作为本发明的进一步改善，前述所有气动执行部件（如进气接头、出气接头、气动阀、对接模块等）分别通过管路与气源或溶液连通，并由PLC控制端或者机器人控制柜控制实现相应执行部件的智能动作。

作为本发明的进一步改善，本发明提出的平面换色阀可垂直机器人手臂安装、水平于机器人手臂安装、或者成一定角度安装在机器人手臂上，本发明包括但不限于此，使用者可根据实际情况安装。

实施例二

一种新型平面换色阀，包括定子支撑框架1、动子支撑框架2、对接模块3、油漆接头4、纵向支架501、横向支架502、支撑块6，各部件的结构及之间的连接关系与实施例一中一致，不再赘述。

区别在于：多个油漆接头4在定子支撑框架1上呈圆形分布或曲线分布，动子支撑框架的框架主体201中部的内腔202呈圆形分布。

当然，本发明包括不限于前述方式，多个油漆接头4可以在定子支撑框架1上呈平面内任意形状分布，只需保证内腔202覆盖所有的油漆接头就能保证对接模块3与油漆接头4的自适应平行对接，完成涂装作业。

实施例三

一种新型平面换色阀，包括定子支撑框架1、动子支撑框架2、对接模块3、油漆接头4、纵向支架501、横向支架502、支撑块6，各部件的结构及之间的连接关系与实施例一中一致，不再赘述。

区别在于：定子支撑框架1呈L型，包括两个对接平面，每个对接平面上设有沿平面内任意形状分布的多个油漆接头4.动子支撑框架2设有两个，两个框架主体201呈垂直状态，每个框架主体201上均滑动设有一个对接模块3，两个对接模块3分别负责与相应对接平面上的油漆接头4自适应平行对接，完成涂装作业。

以上所述，仅是本发明专利的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本专利技术方案范围内，依据本专利的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本专利技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种新型平面换色阀，其特征在于包括定子支撑框架（1）、动子支撑框架（2）、对接模块（3），定子支撑框架的对接平面上布设有多个油漆接头（4）；动子支撑框架（2）包括呈方形的框架主体（201）、位于框架主体（201）中部的空腔（202），空腔（202）覆盖前述所有的油漆接头（4）；对接模块（3）通过支架滑动装设在框架主体（201）上并在空腔（202）的覆盖面积内滑动，与不同的油漆接头（4）进行对接；

所述框架主体（201）的两个横边均设有第一横向滑道（2011），其中一个横边的内部设有第一气缸；两个纵边均设有第一纵向滑道（2013），其中一个纵边的内部设有第二气缸；第一气缸、第二气缸的两端均设有进气接头（2061）、出气接头（2062）；所述对接模块（3）通过纵向支架（501）、横向支架（502）滑动装设在框架主体（201）上，纵向支架（501）的两端分别装配在同侧的第一横向滑道（2011）内且其中一端部与第一气缸的活塞连接，横向支架（502）的两端分别装配在同侧的第一纵向滑道（2013）内且其中一端部与第二气缸的活塞连接；所述第一气缸、第二气缸均为无杆气缸或有杆气缸之一；

所述框架主体（201）的两个横边还均设有第二横向滑道（2012），两个纵边还均设有第二纵向滑道（2014）；每个第二横向滑道（2012）内、第二纵向滑道（2014）内分别设有多组定位孔，每组定位孔包括定位销孔（2031）、泄压孔（2032），定位销孔（2031）内装设气动阀（204），泄压孔（2032）内装设单向阀；所述泄压孔与前述出气接头（2062）通过气管连通；纵向支架（501）的两端部、横向支架（502）的两端部分别通过弹簧均压设有定位块，每个定位块上装设有定位销、泄压销且二者存在高度差；纵向支架（501）两端部的定位销、泄压销装配于第二横向滑道（2012）内并分别与滑道内的定位销孔（2031）、泄压孔（2032）配合进行横向定位，横向支架（502）两端部的定位销、泄压销装配于第二纵向滑道（2014）内并分别与滑道内的定位销孔（2031）、泄压孔（2032）配合进行纵向定位。

2.根据权利要求1所述的新型平面换色阀，其特征在于所述第一横向滑道（2011）、第一纵向滑道（2013）靠外设置，所述第二横向滑道（2012）、第二纵向滑道（2014）靠内设置。

3.根据权利要求1所述的新型平面换色阀，其特征在于所述对接模块（3）固装在支撑块（6）上，支撑块（6）内开设有纵向通槽、横向通槽且二者存在高度差，纵向通槽内插设有纵向支架（501），横向通槽内插设有横向支架（502）；纵向支架（501）的两端、横向支架（502）的两端分别滑动装设在框架主体（201）上。

4.根据权利要求3所述的新型平面换色阀，其特征在于所述对接模块（3）包括定子（301）、动子（302）、密封盖（303），定子（301）固装在支撑块（6）上，动子（302）通过密封盖（303）装设在定子（301）内且能够从定子的开口（3011）内伸出与油漆接头（4）进行对接，或收回与油漆接头（4）解除对接。

5.根据权利要求4所述的新型平面换色阀，其特征在于所述动子（302）截面呈T型，其小端为对接端面（3021）；其大端的台阶面与定子开口（3011）处的台阶面之间夹设有弹簧（7），大端的外圆面与定子（301）的内壁之间存在间隙；

当油漆接头（4）所处的对接平面为斜面时，在压缩气体的推动及弹簧（7）的作用下动子的对接端面（3021）呈倾斜状态，实现自适应平行对接。

6.根据权利要求4所述的新型平面换色阀，其特征在于所述动子（302）沿轴向设为中空，其内部加工有清洗通道（3022）、排污通道（3023）、端面清洗通道（3024），其内壁加工有多个沿轴向排布的涡流孔（3025）；端面清洗通道（3024）、多个涡流孔（3025）均与清洗通道（3022）连通；所述端面清洗通道（3024）呈斜向布置，向动子（302）的对接端面（3021）倾斜；

所述排污通道的进口位于动子（302）的对接端面（3021）处的台阶面上；所述清洗通道的进口、排污通道的出口均位于动子（302）的另一端面上。