CN114368145A - 一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***，其特征在于，包括：粉体储存装置，用于储存粉喷的原料，粉气混合装置，与粉体储存装置相连，从分体储存装置中抽取粉体进行充分混合形成雾状粉尘气流，粉喷装置，与粉气混合装置将粉气混合装置提供的雾状粉尘气流在保持在流动状态，防止粉体沉淀下落，使其充分的粘黏在加热的工件上，固化及加热装置，用于对粉喷结束的工件进行表面固化，同时新的工件进行加热，粉体储存装置，粉气混合装置，粉喷装置和固化及加热装置，通过输送机连接在一起。本发明的有益效果是：改变了原有浸塑工艺浸塑液消耗量大和浪费的现象，缩短了浸塑生产线的长度，节能环保，解决了无法控制浸塑厚度的问题，提高了产品的外观质量。

Description

一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***

技术领域

本发明属于金属表面增材加工技术领域中的金属表面增加塑料材质技术范畴，尤其涉及应用于哑铃表面加工的一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***。

背景技术

目前哑铃的表面增材加工主要是通过浸塑的方式实现，浸塑别名又称涂塑，热浸塑，热敷涂塑。浸塑或者涂塑是一种塑料涂覆工艺。按照浸塑使用的原材料不同可以分为液体浸（涂）塑和粉末浸（涂）塑。液体浸塑工艺中绝大部分采用热塑性浸塑液，热塑性塑料涂膜具有预热软化，冷却后又能固化成膜的特性，主要物理性熔融塑化成膜过程，加工和生产比较简单。最典型常用的是聚氯乙烯（PVC）浸塑液，是严格按照配比以聚氯乙烯（PVC）掺混10多种高级助剂和添加剂的合成原料，经过精工混合，进行反应精制而成。

然而浸塑缺点在于：

1.烘烤温度高，有时影响工件的硬度或产生变形，故不能耐高温（160~280℃）的工件，不宜采用浸塑加工工艺。

2.由于变换涂层的颜色须分槽浸塑，故要求经常更换涂层颜色的产品不宜采用液体浸塑加工工艺。

3.在浸塑液中不能下沉的产品，不宜采用浸塑加工工艺。

4.对于基体本身存有气孔的生铁铸造工件，在浸塑时易产生鼓泡、气孔的缺陷，故其不能浸塑。

5.由于大型工件操作复杂，塑料涂膜质量不易保证，故不适合用于大型工件的整体或局部浸塑。

6.由于液体浸塑的涂膜厚度较大，不适合要求薄膜涂层的产品。

7.需要预热和固化，因此保温设备较多，生产线长，占地面积大。

尤其液体浸塑的涂膜厚度较大，不适合要求薄膜涂层的产品这一问题对于产品的涂膜厚度无法控制，就不能控制产品成型后的形状，对产品质量也无法精确掌控。

综上所述，迫切需要一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***来减少浸塑液消耗量大和浪费的现象，缩短浸塑生产线的长度，解决无法控制浸塑厚度的问题，提高产品的外观质量。

发明内容

本发明要实现的目标是：减少浸塑液消耗量大和浪费的现象，缩短浸塑生产线的长度，解决无法控制浸塑厚度的问题，提高产品的外观质量。

为了是想上述目标，本发明提供一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***。

本发明所采用的具体技术方案为：

一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***，包括：

—粉体储存装置，用于储存粉喷的原料；

—粉气混合装置，与粉体储存装置相连，从分体储存装置中抽取粉体进行充分混合形成雾状粉尘气流；

—粉喷装置，与粉气混合装置将粉气混合装置提供的雾状粉尘气流在保持在流动状态，防止粉体沉淀下落，使其充分的粘黏在加热的工件上；

—固化及加热装置，用于对粉喷结束的工件进行表面固化，同时新的工件进行加热。

粉体储存装置，粉气混合装置，粉喷装置和固化及加热装置，通过输送机连接在一起。

—所述固化及加热装置，共用同一个加热炉，加热炉的各个加热段温度不同，

—所述输送机采用间隔的方式悬挂加热工件和固化工件，所述输送机悬挂加热工件和摘取固化工件通过机械臂完成，且悬挂加热工件位于粉喷装置的出料口端，摘取固化工件位于粉喷装置的进料口端。

—所述粉喷装置内设有激光测距传感器和正压出风口，激光测距传感器用于实时反馈工件增材厚度，正压出风口用于在粉喷装置形成环状气流。

所述粉体储存装置，粉气混合装置，粉喷装置和固化及加热装置和机械臂均与通过中央控制器相连，由中央控制器统一控制。

与传统预热和固化不同的在于，本发明的预热和固化在同一个加热内进行，加热炉的各个加热段温度不同，得益于这种设计，减少了现有技术中加热设备的数量，增加了同一个加热设备的功能，由于这种设计，这个生产线都设置在保温通道内部，这样好处还在于可以减少设备外因素的影响，由于整个生产线都在保温设备内进行，因此哑铃的悬挂和摘取均需要通过机械手进行，无法采用人工进行，这样的好处在于，实现了生产的自动化，同时也减少了人为因素对工件质量的影响。

此外，粉体储存装置，粉气混合装置，粉喷装置和固化及加热装置和机械臂均与通过中央控制器相连，由中央控制器统一控制，采用这样的控制方式，可以实现生产线中设备进行协调动作，使得各个设备的节拍统一，配合动作，避免出现某个环节出现挤压或者缺料。同时在其中一个设备出现故障时能够及时地停止生产，避免早晨生产的混乱，出现产品质量问题。

最后，所述粉喷装置内设有激光测距传感器和正压出风口，激光测距传感器用于实时反馈工件增材厚度，由中央控制器控制输送机的输送速度，当厚度过低时，减慢输送速度，增加粉体的涂覆时间，进而增加粉体的增材厚度，当厚度过高时，加快输送速度，减少粉体的涂覆时间，进而减少粉体的增材厚度，正压出风口用于在粉喷装置形成环状气流，其中出风口处设置有气体分流器，由管壁开有许多小孔的管子构成,使气流能在槽体截面上均匀分布,小孔直径为3～6mm，管子可数行并列，或互相交叉，或弯成环状，气体分流器安装在粉喷装置底部，气体从小孔吹出，在气流较少时,气体运动对液体的搅拌作用不大；本案中应用的气体分流器是使气泡成串通过粉喷装置上部进入粉喷装置的粉体，借射流的夹带和湍流脉动促使粉体在粉喷装置内充分漂浮和均匀分布，单位槽体截面的通气量,取决于所要求的搅拌强烈程度,一般为0.4～1.0/(min·m2)；其次出风口处设置有气流搅拌槽，气流搅拌槽是一个带锥底的直立圆槽,通常在中央设置导流筒从导流筒底部通入的压缩空气,带动筒内粉体上升，矿浆升至导流筒口溢出，然后在导流筒外下降,形成循环流动。

作为本发明的进一步改进，所述输送机位于固化及加热装置之外的部分设有保温通道，用于防止工件的热量流失。

这样设计是因为，工件的加热和固化在用一个加热炉内进行，因此必须在输送机位于固化及加热装置之外的部分设有保温通道，才能保证工件始终处于规定的温度中，进而保证粉喷涂覆和固化的质量。

作为本发明的进一步改进，所述悬挂加热工件和摘取固化工件的机械臂设置在所述保温通道内，其分别至少包括两个供料或码垛工位，且所述供料或码垛工位处设有至少两道密闭门，防止更换工位时，保温通道的热量流失。至少包括两个供料或码垛工位是为了给机械臂提供连续工作的供料环境，而至少两道密闭门则是为了保持保温通道内的温度不会因为开门关门造成流失，两道密闭门的开启不能同时进行，即一道密闭门开启时；另外一道必须关闭，进而保证保温通道时刻处于保温的状态。

作为本发明的进一步改进，所述粉喷的原料为聚乙烯热塑性粉末涂料。作为哑铃生产的材料，聚乙烯热塑性粉末涂料为优选的粉喷原料，聚乙烯浸塑粉即聚乙烯粉末涂料，是热塑性粉末涂料的一种，是以 PE 树脂为主原料，另外添加一定的助剂、颜料、填料经一定的工艺而制成的一种粉末涂料，涂膜具有优良的耐酸、碱、盐等化学药品性，电气绝缘性能和耐低温性能，并有一定的机械强度和挠曲性，价格一般来说比较低廉，适用于厚涂；同时，涂层平坦、光滑、丰满、无毒、无污染，是一种省资源、省能源的新型涂料。

作为本发明的进一步改进，所述粉喷装置进口端和出口端分别设有至少两道通过式挡粉帘幕。设置档分帘幕是为了防止粉喷装置内的雾状粉尘气流泄露出来，造成粉体的浪费，采用至少两道的设计是因为粉喷装置是一个通过式的装置，有工件不停地从进口进入粉喷装置，再从出口离开粉喷装置，因此挡粉帘幕开启的频率高，这样就有一部分雾状粉尘气流不可避免地从粉喷装置的粉喷工位泄露出来，这是第二道挡粉帘幕起到进一步阻挡的作用，将雾状粉尘气流中的粉体留在两道挡粉帘幕之间，在经过回收装置的收集后送回粉气混合装置进行循环利用。

作为本发明的进一步改进，所述粉喷装置的顶部与所述粉气混合装置相连，向下吹出雾状粉尘气流。将雾状粉尘喷射口设置在粉喷装置内上方，这样粉体以飘落的方式进入粉喷装置内部，更容易被气流带动漂浮在粉喷装置内部，被预热好的工件吸附在表面，完成增材涂覆。

作为本发明的进一步改进，所述粉喷装置的侧壁分别设有至少一排风机出风口，用于保持粉喷装置内形成立体环流。采用这种对吹的方式，利用气流在粉喷装置内部搅动粉体，使得粉体能够充分的漂浮在粉喷装置内部，同时在粉喷装置的底部设有出风口，出风口设有过滤装置，将未使用的粉体收集后送入粉气混合装置进行循环利用。

作为本发明的进一步改进，所述中央控制器包括粉体储存装置控制模块，粉气混合装置控制模块，粉喷装置控制模块，固化及加热装置控制模块，机械臂控制模块，和中央控制器，且各模块均与中央控制器单独相连，通过这种方式，实现中央控制器对体储存装置，粉气混合装置，粉喷装置，固化及加热装置，机械臂和输送机的单独控制。

作为本发明的进一步改进，所述粉体储存装置控制模块，粉气混合装置控制模块，粉喷装置控制模块，固化及加热装置控制模块，机械臂控制模块分别与所控制的装置单独相连，可以实现生产线中设备进行协调动作，使得各个设备的节拍统一，配合动作，避免出现某个环节出现挤压或者缺料。同时在其中一个设备出现故障时能够及时地停止生产，避免早晨生产的混乱，出现产品质量问题。

作为本发明的进一步改进，按粉喷流程上一道工序的模块设有下一工序模块的触发开关，下一模块设有上一模块的暂存开关。

采用这样的设计是预防，中央控制器与各个工序模块的连接不能正常工作时，能够及时停止相邻工序的动作，避免产生生产事故。

本发明的积极效果是：

改变了原有浸塑工艺浸塑液消耗量大和浪费的现象，缩短了浸塑生产线的长度，节能环保，解决了无法控制浸塑厚度的问题，提高了产品的外观质量。

附图说明

图1是本发明一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***的三维示意图；

图2是本发明一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***俯视图；

图3是本发明一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***的正视图；

图4是本发明一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***控制流程图；

图5是本发明一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***的中央控制器结构示意图；

图例说明：1—粉体储存装置， 2—第一下料工位， 3—内下料室，4—第一密闭门，5—第二密闭门，6—外下料室，7—第二下料工位，8—固化及加热装置，9—前加热段，10—中加热段，11—后加热段，12—输送机动力站，13—外上料室，14—第一上料工位，15—第二上料工位，16—第三密闭门，17—第四密闭门，18—内上料室，19—粉喷装置前室，20—上料机器人，21—粉气混合装置，22—粉喷装置后室，23—粉气预混合装置，24—输送机，25—保温通道，26—粉体输送管道，27—负压抽粉装置，28—横梁，29—下料机器人，30—通过式挡粉帘幕。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：

具体实施例：

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

具体实施例一：

一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***，包括：

—粉体储存装置1，粉体储存装置1储存粉喷的原料，粉喷的原料为聚乙烯热塑性粉末涂料。粉体储存装置1出口设有负压抽粉装置27，负压抽粉装置27为负压离心泵，将粉体从粉体储存装置1抽出，进入粉体输送管道26；

—粉气混合装置21，包括粉气混合装置21和粉气预混合装置23，粉气预混合装置23与粉体储存装置1通过粉体输送管道26相连，粉气预混合装置23也设有离心从分3，离心泵从粉体输送管道26中抽取粉体进入粉气混合装置21的混合罐体，罐体内设有带锥底的直立圆槽,通常在中央设置导流筒从导流筒底部通入的压缩空气,带动筒内粉体上升，矿浆升至导流筒口溢出，然后在导流筒外下降,形成循环流动，充分混合形成雾状粉尘气流，粉气混合装置21也设有混合罐体，在粉气预混合装置23混合的雾状粉尘气流进入粉气混合装置21后进一步混合；

—粉喷装置，包括粉喷装置后室22、粉喷装置前室19和通过式挡粉帘幕30，粉喷装置后室22和粉喷装置前室19在同一个箱体内，分别完成预喷和精喷，粉喷装置后室22和粉喷装置前室19之间设有通过式挡粉帘幕30隔断，粉喷装置后室22的入口和粉喷装置前室19的出口分别设有两道通过式挡粉帘幕30，通过式挡粉帘幕30采用悬挂的条状聚氨酯细条组成，防止粉喷装置后室22和粉喷装置前室19内的雾状粉尘气流泄流溢出，粉喷装置后室22和粉喷装置前室19的上部设有雾状粉尘气流的喷射口，粉气混合装置21混合好的雾状粉尘气流从雾状粉尘气流的喷射口喷入，粉喷装置后室22和粉喷装置前室19，所述粉喷装置内设有激光测距传感器和正压出风口，激光测距传感器用于实时反馈工件增材厚度，由中央控制器控制输送机的输送速度，当厚度过低时，减慢输送速度，增加粉体的涂覆时间，进而增加粉体的增材厚度，当厚度过高时，加快输送速度，减少粉体的涂覆时间，进而减少粉体的增材厚度，正压出风口用于在粉喷装置形成环状气流，其中出风口处设置有气体分流器，由管壁开有许多小孔的管子构成,使气流能在槽体截面上均匀分布,小孔直径为3～6mm，管子可数行并列，或互相交叉，或弯成环状，气体分流器安装在粉喷装置底部，气体从小孔吹出与粉气混合装置将粉气混合装置提供的雾状粉尘气流在保持在流动状态，防止粉体沉淀下落，使其充分的粘黏在加热的工件上。

—固化及加热装置8，用于对粉喷结束的工件进行表面固化，同时新的工件进行加热，分为前加热段9，中加热段10和后加热段11,，加热采用电加热完成，固化及加热装置8的外壁设有保温层，其内部挂设有输送机24，

粉体储存装置1，粉气混合装置21，粉喷装置和固化及加热装置8，通过输送机连接在一起，其中连接粉体储存装置，粉气混合装置，粉喷装置的输送机负责输送粉体和粉气混气流，为密闭的管道，连接粉喷装置和固化及加热装置，为悬挂的链条式输送接，用于循环输送工件。

—输送机24为悬挂的链条式输送接，采用间隔的方式悬挂加热工件和固化工件，其上料悬挂采用由六轴上料机器人20抓取工件后进行悬挂，上料机器人20设置在粉喷装置前室19的出口处，其下料采用由六轴下料机器人29抓取工件后进行摘取，下料机器人29设置在固化及加热装置8的出口处；悬挂输送机24是由牵引链条、滑架、吊具、架空轨道、驱动装置、拉紧装置和安全装置等组成，输送机24的动力来自于输送机动力站12，由电动机驱动绞盘带动牵引链条拖动工件运动，其架空轨道固定在横梁28上，横梁28设有3个。

输送机24位于粉喷装置和固化及加热装置8以外的部分，均设置在保温通道25内部，保温通道25是有保温材料制成的走廊状通道。

粉体储存装置，粉气混合装置，粉喷装置和固化及加热装置和机械臂均与通过控制器相连，由中央控制器统一控制。

具体实施例二：

在实施例一的基础上，上料机器人20的工作位设有内上料室18和外上料室13，内上料室18和外上料室13通过第四密闭门17隔开，外上料室13设有第三密闭门16。

具体使用时：

开启第三密闭门16，将第一上料工位14的托盘内放好工件，关闭第三密闭门16，开启第四密闭门17，第一上料工位14的托盘自动滑到内上料室18的指定位置，而空的第二上料工位15处的托盘，则自动滑到外上料室13，关闭开启第四密闭门17，然后开启第三密闭门16对第二上料工位15处的托盘进行补料，依次类推循环上料。

具体实施例三：

在实施例一的基础上，下料机器人29的工作位设有内下料室3和外下料室6，内下料室3和外下料室6通过第一密闭门4隔开，外下料室6设有第二密闭门5。

具体使用时：

开启第二密闭门5，将第一下料工位2处的托盘的工件取走，关闭第二密闭门5，此时开启第一密闭门4，第一下料工位2处的托盘自动划入内下料室3的是定位置，而第二下料工位7处的托盘则装满工件，并从内下料室3滑到外下料室5内，此时关闭第一密闭门4，下料机器人29将工件放置在第一下料工位2处的托盘，开启第二密闭门5，工人将第一下料工位2处的托盘的工件取走，以此类推循环上料。

具体实施例四：

如图5所示一种哑铃的粉喷增材加工设备控制***的中央控制器，其与粉体储存装置1、粉气混合装置21、粉气预混合装置23、粉喷装置后室22、粉喷装置前室19、通过式挡粉帘幕30、固化及加热装置8和输送机24上的传感器和信号执行器组成了本案的控制***，其流程如图4所示，粉体储存装置1，粉气混合装置21、粉气预混合装置23，粉喷装置后室22、粉喷装置前室19和固化及加热装置8和输送机24，以及下料机器人29、上料机器人20均与通过中央控制器相连，由中央控制器统一控制，其中固化及加热装置8的温度信号和粉喷装置后室22、粉喷装置前室19激光测厚度信号反馈控制粉喷装置后室22、粉喷装置前室19的粉喷量和输送机24的输送速度。

前述内容已经宽泛地概述出各个实施例的一些方面和特征，其应该被解释为仅是各个潜在应用的说明。其他有益结果可以通过以不同方式应用公开的信息或通过组合公开的实施例的各个方面来获得。在由权利要求限定的范围的基础上，结合附图地参考对示例性实施例的具体描述可获得其他方面和更全面的理解。

此外本发明还公开了以下技术方案：

方案一：

粉喷装置的侧壁分别设有至少一排风机出风口，用于保持粉喷装置内形成立体环流。

方案二：

按粉喷流程上一模块设有下一模块的触发开关，下一模块设有上一模块的暂存开关。

上述实施例对本发明做了详细说明。当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述例子，相关技术人员在本发明的实质范围内所作出的变化、改型、添加或减少、替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***，其特征在于，包括：

—粉体储存装置，用于储存粉喷的原料；

—粉气混合装置，与粉体储存装置相连，从分体储存装置中抽取粉体进行充分混合形成雾状粉尘气流；

—粉喷装置，与粉气混合装置将粉气混合装置提供的雾状粉尘气流在保持在流动状态，防止粉体沉淀下落，使其充分的粘黏在加热的工件上；

—固化及加热装置，用于对粉喷结束的工件进行表面固化，同时新的工件进行加热；

粉体储存装置，粉气混合装置，粉喷装置和固化及加热装置，通过输送机连接在一起；

其特征在于，

—所述固化及加热装置，共用同一个加热炉，加热炉的各个加热段温度不同，

—所述输送机采用间隔的方式悬挂加热工件和固化工件，所述输送机悬挂加热工件和摘取固化工件通过机械臂完成，且悬挂加热工件位于粉喷装置的出料口端，摘取固化工件位于粉喷装置的进料口端；

—所述粉喷装置内设有激光测距传感器和正压出风口，激光测距传感器用于实时反馈工件增材厚度，正压出风口用于在粉喷装置形成环状气流；

所述粉体储存装置，粉气混合装置，粉喷装置和固化及加热装置和机械臂均与通过中央控制器相连，由中央控制器统一控制。

2.根据权利要求1所述一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***，其特征在于，所述输送机位于固化及加热装置之外的部分设有保温通道，用于防止工件的热量流失。

3.根据权利要求2所述一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***，其特征在于，所述悬挂加热工件和摘取固化工件的机械臂设置在所述保温通道内，其分别至少包括两个供料或码垛工位，且所述供料或码垛工位处设有至少两道密闭门，防止更换工位时，保温通道的热量流失。

4.根据权利要求3所述一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***，其特征在于，所述粉喷的原料为聚乙烯热塑性粉末涂料。

5.根据权利要求4所述一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***，其特征在于，所述粉喷装置进口端和出口端分别设有至少两道通过式挡粉帘幕。

6.根据权利要求5所述一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***，其特征在于，所述粉喷装置的顶部与所述粉气混合装置相连，向下吹出雾状粉尘气流。

7.根据权利要求6所述一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***，其特征在于，所述粉喷装置的侧壁分别设有至少一排风机出风口，用于保持粉喷装置内形成立体环流。

8.根据权利要求1至7其中任意一项所述一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***，其特征在于，所述中央控制器包括粉体储存装置控制模块，粉气混合装置控制模块，粉喷装置控制模块，固化及加热装置控制模块，机械臂控制模块，和中央控制器，且各模块均与中央控制器单独相连。

9.根据权利要求8其中任意一项所述一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***，其特征在于，所述粉体储存装置控制模块，粉气混合装置控制模块，粉喷装置控制模块，固化及加热装置控制模块，机械臂控制模块分别与所控制的装置单独相连。

10.根据权利要求9其中任意一项所述一种哑铃的粉喷增材加工设备及其控制***，其特征在于，按粉喷流程上一模块设有下一模块的触发开关，下一模块设有上一模块的暂存开关。

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