CN107234016B - 涂装喷嘴、涂装装置及使用该涂装喷嘴与装置的涂装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供涂装喷嘴、涂装装置及使用该涂装喷嘴与装置的涂装方法。涂装装置具备第1气体喷出口(20)、在第1气体喷出口(20)的周围沿整周分散配置的多个涂料喷出口(22)以及在多个涂料喷出口(22)的周围沿整周分散配置的多个第2气体喷出口(24)。涂装装置具备经由沿多个第2气体喷出口(24)的分散配置区域形成的环周路喷出气体的涂装喷嘴(18)，并排列有多个涂装喷嘴(18)。控制机构(34)对多个涂装喷嘴(18)的调节机构分别独立地进行控制。在使用多个涂装喷嘴对被涂装物进行涂装的涂装装置中，使用本发明的涂装装置等，能够在不受被涂装物的姿势制约的情况下进行涂装。

Description

涂装喷嘴、涂装装置及使用该涂装喷嘴与装置的涂装方法

技术领域

本发明涉及将涂料喷射成雾状进行涂装的涂装装置和用于该涂装装置的涂装喷嘴以及使用该涂装喷嘴和涂装装置的涂装方法。

背景技术

以往，例如在工厂的生产线上的涂装工序中，通常使用涂装用机器人***等来对被涂装物进行涂装。在这种涂装用机器人***中，还有在例如专利文献1中公开的一种具有在支承体上固定多个喷枪的喷枪单元的技术。这种喷枪单元由于能够改变多个喷枪彼此之间的间隔，例如当多个被涂装物的间距发生改变时也能够简单地应对。另外，在专利文献2中公开了一种虽为薄膜形成装置,但当使用多个喷嘴形成薄膜时，将相邻的喷嘴的配置间隔设定为最佳值的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-103302号公报

专利文献2：日本特开2013-111512号公报

发明内容

然而，在专利文献1和专利文献2记载的涂装装置中，为应对被涂装物的条件发生了变化的情况，仅对喷枪或者喷嘴的间隔进行控制。也即，上述专利文献中并非是控制涂料的飞散状况，所以难以应对具有多种形态的被涂装物的姿势变更。

本发明是鉴于上述以往的问题而作出的，目的在于提供一种在使用多个涂装喷嘴对被涂装物进行涂装的涂装装置中不受被涂装物的姿势制约就能够进行涂装的涂装装置、用于该涂装装置的涂装喷嘴以及涂装方法。

本发明的涂装喷嘴的特征在于，具备喷嘴顶端部，其形成有：第1气体喷出口；多个涂料喷出口，其被分散配置在所述第1气体喷出口的外侧的环状区域；多个第2气体喷出口,其被分散配置在所述多个涂料喷出口的外侧的环状区域，通过所述多个第2气体喷出口向涂装喷嘴的外部供给气体的第2气体供应通道具备被配置于涂装喷嘴的内部并经由所述多个第2气体喷出口与外部连通的环状路径。

本发明的涂装喷嘴通过下述方式构成：第2气体供应通道具备被配置于喷嘴顶端部内部且经由多个第2气体喷出口与外部连通的环状通路，该第2气体供应通道向第2气体喷出口供应气体，其中，该第2气体喷出口是位于涂料喷出口内侧及外侧的第1气体喷出口和第2气体喷出口之中位于外侧的气体喷出口。因而能够使从第2气体喷出口喷出的气体形成为旋流，进而提高了剪断力，喷出的涂料被细化，能够实现均匀的涂装。

在本发明的涂装喷嘴中，优选为：涂料供应通道具备被配置于涂装喷嘴的内部且经由所述多个涂料喷出口与外部连通的环状路径，该涂料供应通道通过所述多个涂料喷出口向涂装喷嘴的外部供应涂料。通过这样的构成，与从第2气体喷出口喷出的气体相同，由于从涂料喷出口喷出的涂料也形成为旋流，涂料颗粒因剪切力而被细化，因此能够实现均匀的涂装。

在本发明的涂装喷嘴中，优选：通过所述第1气体喷出口向涂装喷嘴的外部供应气体的第1气体供应通道从喷嘴后端部向所述喷嘴顶端部延伸，形成与所述第1气体喷出口的外部连通的路径，所述第2气体供应通道具备从喷嘴后端部向所述环状路径延伸的延伸供应通道，所述涂料供应通道具备从喷嘴后端部向所述环状路径延伸的延伸供应通道，所述第2气体供应通道的延伸供应通道和所述涂料供应通道的延伸供应通道在所述第1气体供应通道的周围以错开周向位置的方式被配置。通过这种构成，第2气体供应通道的延伸供应通道与涂料供应通道的延伸供应通道之间不会产生干涉，与将上述两个延伸供应通道设置在同一侧的情况相比，能够提高空间使用率，有助于小型化。

本发明的涂装装置的特征在于具备排列了多个所述本发明的涂装喷嘴的构造，该涂装装置具备：第1调节机构，其调节所述多个涂装喷嘴的各个涂装喷嘴的从所述第1气体喷出口向所述涂装喷嘴的外部喷出的气体的喷出量；第2调节机构，其调节所述多个涂装喷嘴的各个涂装喷嘴的从所述第2气体喷出口向所述涂装喷嘴的外部喷出的气体的喷出量；以及，控制机构，其对所述第1调节机构和所述第2调节机构分别进行独立地控制。

在本发明的涂装装置中，涂装装置是以排列多个所述本发明的涂装喷嘴的状态具备这些涂装喷嘴，并且使多个涂装喷嘴各自具备调节从第1气体喷出口喷出的气体的喷出量的第1调节机构、和调节从第2气体喷出口喷出的气体的喷出量的第2调节机构，所以能够分别地调节从第1和第2气体喷出口喷出的各气体的喷出量。另外，由于具备对第1调节机构和第2调节机构分别独立地进行控制的控制机构，从而能够对第1调节机构和第2调节机构分别独立地进行控制,所以能够自如地控制从各涂装喷嘴喷出的涂料的模式(喷出量、面积)，进而能够实现在不受被涂装物的凹凸、角度等制约的情况下进行涂装。

在本发明的涂装装置中，优选所述控制机构以每个喷涂喷嘴为单位，独立地对所述多个的涂装喷嘴的所述第1调节机构和所述第2调节机构进行控制。通过这种构成，由于是以每个涂装喷嘴为单位，对排列有多个的涂装喷嘴的第1调节机构和第2调节机构进行控制，由此能够对各涂装喷嘴喷出的涂料的模式分别进行控制。

本发明的涂装方法的特征是使用了所述本发明的涂装装置，在该涂装方法中，通过调节从所述第1气体喷出口喷出的气体的喷出状态以及从所述第2气体喷出口喷出的气体的喷出状态，来控制从所述涂料喷出口喷出的涂料的喷出状态。

本发明的涂装方法是使用所述本发明的涂装装置的涂装方法，通过独立地控制从各涂装喷嘴的第1气体喷出口和第2气体喷出口喷出的气体的喷出状态，调节涂料的喷出状态，能够在实现不受被涂装物的姿势制约的情况下进行涂装。

附图说明

图1是概括地表示涉及本实施方式的涂装装置的要部的斜视图。

图2是表示涉及本实施方式的涂装喷嘴的一个例子的斜视图。

图3是表示涉及本实施方式的涂装喷嘴的截面图。

符号说明

10 涂装装置

12 机器人臂

14 涂装喷嘴单元

18 涂装喷嘴

20 第1气体喷出口

21 管状构件

21A 第1气体供应通道

22 涂料喷出口

23 涂料供应通道

24 第2气体喷出口

25 第2气体供应通道

26 第3气体喷出口

27 第3气体供应通道

30 控制部

32 机器人臂控制部

34 涂装喷嘴控制部(控制机构)

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的涂装喷嘴、涂装装置以及涂装方法进行详细地说明。

图1是概念性地表示本实施方式的涂装装置的要部的图。图1中所示的涂装装置10具备机器人臂12，该机器人臂12的顶端能够朝上下方向和水平方向移动，并能够进行旋转动作，在机器人臂12的端部上安装有涂装喷嘴单元14。在涂装喷嘴单元14中，机台16上具备多个(5个)涂装喷嘴18，5个涂装喷嘴18在机台16的表面上被等间隔地配置在直线上。另外，涂装喷嘴18的个数和配置形态也可以进行各种各样的更改。例如，也可以使6个涂装喷嘴18在同一圆环上被等间隔地配置。并且，由于机器人臂12能够进行上述的动作，所以涂装喷嘴单元14能够通过机器人臂12的动作自如地控制涂装喷嘴单元14的角度和位置。另外，由于可以采用公知的机器人臂，所以省略对机器人臂的构成的说明。

涂装装置10具备控制机器人臂12和涂装喷嘴单元14的控制部30。控制部30具有：控制机器人臂12的动作的机器人臂控制部32和涂装喷嘴控制部(控制机构)34，涂装喷嘴控制部34控制涂装喷嘴单元14的各涂装喷嘴18的涂料喷出模式和涂料喷出的开/关。

对被装备于涂装喷嘴单元14上的涂装喷嘴18进行说明。如图2所示，在涂装喷嘴18的大致圆形的喷嘴顶端部处，第1气体喷出口20被设置于喷嘴顶端部的中心部。并且，多个涂料喷出口22以在周向上例如以具有旋转对称性的方式或者有规则地分散配置于第1气体喷出口20的外侧的环状区域。进一步地，多个第2气体喷出口24在周向上例如以具有旋转对称性的方式或者有规则地分散配置于多个涂料喷出口22的外侧的环状区域。更具体地，轮状构件19以其顶端露出于涂装喷嘴18的状态嵌合于涂装喷嘴18的顶端部上(参照图3)，该轮状构件19上设置有后述的第1气体喷出口20和涂料喷出口22。另外，在涂装时，涂装喷嘴18并非旋转使用，而是在机台16上以静止的状态被使用。各涂料喷出口22和第2气体喷出口24的个数、直径(或者开口横截面积)以及配置形态，可以进行各种各样的更改。例如，多个涂料喷出口22也可以在同一圆环上被不规则地配置。同样地，多个第2气体喷出口24也可以在同一圆环上被不规则地配置。

图3是沿图2的Ⅲ-Ⅲ线的涂装喷嘴18的截面图。涂装喷嘴18具备喷嘴主体18A和覆盖喷嘴主体18A的壳体18B。在喷嘴主体18A中配设有第1气体供应通道21A、涂料供应通道23以及第2气体供应通道25。第1气体供应通道21A以及第2气体供应通道25与无图示的气体供给源连接，涂料供应通道23与无图示的涂料供给源连接。另外，如图3所示，第1气体供应通道21A形成于固定于喷嘴主体18A内的管状构件21的内部。

如上所述，如图2所示，在壳体18B中嵌合有轮状构件19，该轮状构件19上形成有位于中心部的单个第1气体喷出口20和位于第1气体喷出口20的外侧的环状区域的多个涂料喷出口22(参照图3)。在多个涂料喷出口22的外侧的环状区域中形成有多个第2气体喷出口24，第1气体供应通道21A与第1气体喷出口20连通，涂料供应通道23与多个涂料喷出口22连通，第2气体供应通道25与多个第2气体喷出口24连通。另外，在喷嘴主体18A上形成有阳螺纹28，在壳体18B上形成有阴螺纹29，喷嘴主体18A与壳体18B通过阳螺纹28和阴螺纹29的螺合来固定。

如图3所示，第1气体供应通道21A从喷嘴后端部朝向喷嘴顶端部延伸，构成与第1气体喷出口20的外部连通的线状的路径。也即，来自气体供给源的气体流过第1气体供应通道21A，从第1气体喷出口20朝向外部喷出。并且，在涂装时，由涂装喷嘴控制部34控制气体从第1气体喷出口20喷出。

涂料供应通道23具备被配置于喷嘴顶端部的内部且与多个涂料喷出口22的外部连通的环状路径23A,该涂料供应通道23通过多个涂料喷出口22向涂装喷嘴18的外部供应涂料。该环状路径23A是当轮状构件19的第1气体喷出口20与管状构件21的第1气体供应通道21A以相吻合的方式嵌合时在轮状构件19与管状构件21之间形成的空间，并且与从喷嘴后端部朝向环状路径23A延伸的延伸供应通道23B连通。也即，环状路径23A存在于与第1气体喷出口20的外侧的环状区域相向的位置上，该环状区域上形成有多个涂料喷出口22。并且，当来自涂料供给源的涂料流过延伸供应通道23B到达环状路径23A时，该涂料在环状路径23A内回转的同时从涂料喷出口22喷出。其结果，从被分散地配置的多个涂料喷出口22喷出的涂料成为旋流，提高了剪切力，有助于涂料颗粒的细化。

第2气体供应通道25具备配置于喷嘴顶端部内部并与多个第2气体喷出口24的外部连通的环状通路25A，该第2气体供应通道25通过多个第2气体喷出口24向涂装喷嘴18的外部供应气体。环状通路25A与从喷嘴后端部朝向环状路径25A延伸的延伸供应通道25B连通。也即，环状通路25A存在于与涂料喷出口22的外侧的环状区域相向的位置上，该环状区域上形成有多个第2气体喷出口24。并且，来自气体供给源的气体流过延伸供应通道25B到达环状通路25A时，在环状通路25A内回转的同时从第2气体喷出口24喷出。其结果，从被分散配置的多个第2气体喷出口24喷出的气体形成为旋流，提高了剪切力，有助于涂料颗粒的细化。并且，在涂装时由涂装喷嘴控制部34控制气体从第2气体喷出口24喷出。

从第1气体喷出口20喷出的气体和从涂料喷出口22喷出的涂料的喷射方向分别被调节为朝向涂装喷嘴18的顶端面的法线方向喷出。因此，从第1气体喷出口20喷出的气体与从涂料喷出口22喷出的涂料，在刚刚从各喷出口喷出之后是朝着法线方向前进。与其相比，第2气体喷出口24以越接近该顶端面越远离涂装喷嘴18的顶端面的法线方向的方式向外侧倾斜，从第2气体喷出口24喷出的气体在形成旋流的同时朝向相对涂料喷嘴18的顶端面的法线方向朝向外侧倾斜的方向前进。此时，优选地，上述倾斜方向相对于第2气体喷出口24的涂装喷嘴18的顶端面的法线方向的倾斜角θ是0°＜θ≦60°(进一步地优选是5°≦θ≦30°)。

另一方面，涂料供应通道23的延伸供应通道23B和第2气体供应通道25的延伸供应通道25B被配置于第1气体供应通道21A的周围。如图3所示，优选延伸供应通道23B和延伸供应通道25B以错开各自的周向位置的方式被配置。通过这样的构成，第2气体供应通道25的延伸供应通道25B与涂料供应通道23的延伸供应通道23B互不干扰，与将这延伸供应通道23B，25B设置在同一侧的情形相比，提高了空间使用率，有助于小型化。

另一方面，来自气体供给源的气体被供应到第1气体供应通道21A和第2气体供应通道25中。第1气体供应通道21A中设置有调节从第1气体喷出口20喷出的气体的喷出量的第1调节机构(无图示)，第2气体供应通道25中设置有调节气体从第2气体喷出口24喷出的气体的喷出量的第2调节机构(无图示)。各调节机构是对应于涂装喷嘴控制部34发来的指示分别电力调节气体供给源供应的气体的流量的调节机构。上述调节机构采用电磁阀等。也即，通过分别设置于第1气体供应通道21A和第2气体供应通道25的调节机构，能够调节供应至各气体供应通道的气体的流量，并且能够独立地调节从各气体喷出口喷出的气体的强弱或者开关。

通过以上的构成，在涂装时，气体从第1气体喷出口20及第2气体喷出口24中喷出，涂料从涂料喷出口22中喷出。此时，从多个涂料喷出口22喷出的涂料因从第1气体喷出口20喷出的气体的作用而被微粒化。并且，由于涂料喷出口22被设置于第1气体喷出口20的周围且涂料因从第1气体喷出口20喷出的气体的负压作用而被吸引，所以能够使从第1气体喷出口20喷出的气体100％接触到涂料。而且，通过将从第1气体喷出口20喷出的气体的喷出速度设定得比涂料的喷出速度快，能够促进涂料的微粒化。

另一方面，如上所述，由于从第2气体喷出口24喷出的气体在形成旋流的同时向外侧扩散，因从第1气体喷出口20喷出的气体的作用以如上所述的方式被微粒化的涂料朝向外侧扩散地前进。该扩散面积能够通过从第2气体喷出口24喷出的气体的强弱进行控制。具体地，增强从第2气体喷出口24喷出的气体时，则涂料的扩散增大，若减弱该气体时，则扩散变小。因此，通过调节从第2气体喷出口24喷出的气体的强弱，能够改变涂料扩散的面积。

以上，对1个涂装喷嘴18进行了说明。在本实施方式中，涂装装置10中具备5个涂装喷嘴18。并且，各涂装喷嘴18的调节机构分别通过涂装喷嘴控制部(控制机构)34进行独立地控制。即，各涂装喷嘴18的涂料的喷出模式能够通过以下方式而使其在各涂装喷嘴18上实现不同的形态：该方式是指由涂装喷嘴控制部34个别独立地控制各调节机构的方式。5个涂装喷嘴18喷出的模式可以设定成多种多样的形态。因此，通过调节从第1气体喷出口20喷出的气体的喷出状态和从第2气体喷出口24喷出的气体的喷出状态，并且通过控制从涂料喷出口喷出的涂料的喷出状态的同时进行涂装，能够在不受被涂装物的凹凸、角度等制约的情况下进行涂装。

如图2所示，涂料喷出口22的形状是孔状且被设置有多个。通过这样的设置，能够使涂料的液柱变细且通过气体的作用能够被高效地雾化。另外，由于通过从第1气体喷出口22喷出的气体的作用而被雾化的涂料颗粒能够从该气体的流动中偏离后，立即融入到第2气体喷出口24喷出的气体的流动中，所以能够实现不会对由第2气体喷出口24进行的喷嘴模式的可变性构成阻碍的雾化。

如图2以及图3所示，涂装喷嘴18中进一步配置有多个第3气体喷出口26。多个第3气体喷出口26例如以具有旋转对称性地或有规则地分散地配置的方式被配置于第2气体喷出口24的外侧的环状区域的周向上。多个第3气体喷出口26也可以不规则地被配置在同一圆环上。第3气体喷出口26与第3气体供应通道27连通，第3气体供应通道27与无图示的气体供给源连接，气体供给源供应的气体经由第3气体供应通道27从第3气体喷出口26喷出。并且，通过从第3气体喷出口26喷出的气体，能够进一步地控制涂料颗粒的飞行模式。第3气体喷出口26与第2气体喷出口24相同，以越接近该顶端面越远离涂装喷嘴18的顶端面的法线方向的方式向外侧倾斜。此时，第3气体喷出口26的上述倾斜方向相对于涂装喷嘴18的顶端面的法线方向的倾斜角θ优选为0°＜θ≦60°(进一步优选为5°≦θ≦30°)。

在本实施方式的涂装装置10中，以上述说明的多个涂装喷嘴18被设置于机台16的涂装喷嘴单元14的状态进行使用，该涂装喷嘴单元14被安装于机器人臂12的顶端。因此，在对被涂装物进行涂装时，涂装喷嘴单元14能够通过机器人臂12自如地改变其姿势。另外，在各涂装喷嘴18中，从第1气体喷出口20喷出的气体的喷出状态与从第2气体喷出口24喷出的气体的喷出状态被独立地控制。因此，通过在控制机器人臂12的姿势的同时，独立地控制从各涂装喷嘴喷出的涂料的喷出状态，能够在不受涂装物的姿势的制约的情况下进行广范围的涂装。另外，通过开关各涂装喷嘴18的喷出，能够改变涂装装置10的整体模式。另外，能够实现各涂装喷嘴的吐出量的恒定，同时能够在不受模式和/或吐出量的影响的情况下保持一定的涂装品质。

在本实施方式的涂装装置10中，设置了多个涂料喷出口22。若要增大涂料喷出量，则可以通过进一步地增加涂料喷出口来实现。

Claims (6)

1.一种涂装喷嘴，其特征在于，具备喷嘴顶端部，

该喷嘴顶端部上形成有：

第1气体喷出口；

多个涂料喷出口，其被分散配置在所述第1气体喷出口外侧的环状区域；以及

多个第2气体喷出口,其被分散配置在所述多个涂料喷出口外侧的环状区域，

通过所述多个第2气体喷出口向涂装喷嘴的外部供给气体的第2气体供应通道具备被配置于涂装喷嘴的内部并经由所述多个第2气体喷出口与外部连通的环状路径。

2.根据权利要求1所述的涂装喷嘴，其特征在于：

涂料供应通道具备被配置于涂装喷嘴的内部且经由所述多个涂料喷出口与外部连通的环状路径，所述涂料供应通道通过所述多个涂料喷出口向涂装喷嘴的外部供应涂料。

3.根据权利要求2所述的涂装喷嘴，其特征在于：

通过所述第1气体喷出口向涂装喷嘴的外部供应气体的第1气体供应通道从喷嘴后端部向所述喷嘴顶端部延伸，形成与所述第1气体喷出口的外部连通的路径，

所述第2气体供应通道具备从喷嘴后端部向所述环状路径延伸的延伸供应通道，

所述涂料供应通道具备从喷嘴后端部向所述环状路径延伸的延伸供应通道，

所述第2气体供应通道的延伸供应通道和所述涂料供应通道的延伸供应通道在所述第1气体供应通道的周围以错开周向位置的方式被配置。

4.一种涂装装置，其特征在于，具备排列了多个权利要求1所述的涂装喷嘴的构造，所述涂装装置具备：

第1调节机构，其调节多个涂装喷嘴中的各个涂装喷嘴的从所述第1气体喷出口向所述涂装喷嘴的外部喷出的气体的喷出量；

第2调节机构，其调节所述多个涂装喷嘴中的各个涂装喷嘴的从所述第2气体喷出口向所述涂装喷嘴的外部喷出的气体的喷出量；以及，

控制机构，其对所述第1调节机构和所述第2调节机构分别进行独立地控制。

5.根据权利要求4所述的涂装装置，其特征在于：

所述控制机构以每个喷涂喷嘴为单位，独立地对所述多个涂装喷嘴的所述第1调节机构和所述第2调节机构进行控制。

6.一种涂装方法，其特征在于：使用权利要求4所述的涂装装置进行涂装，

在所述涂装方法中，通过调节从所述第1气体喷出口喷出的气体的喷出状态以及从所述第2气体喷出口喷出的气体的喷出状态，控制从所述涂料喷出口喷出的涂料的喷出状态。