一种磁场辅助机器人协同的多喷头电喷雾曲面镀膜装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于镀膜相关技术领域，其公开了一种磁场辅助机器人协同的多喷头电喷雾曲面镀膜装置。所述装置包括机械臂、通电螺线管、墨盒以及喷头，其中：通电螺线管连接于机械臂的端部，墨盒连接于所述通电螺线管的端部，喷头连接于墨盒的端部，墨盒为所述喷头供墨；所述墨盒包括多个同轴容腔，每一同轴容腔对应一进墨口以及至少一个出墨口，同一同轴容腔的出墨口对应多个喷头，进而同一同轴容腔对应多个喷头；同一同轴容腔对应的多个喷头出墨端设置导电基板，以对喷头中的墨水进行加电。本申请可以实现纳米尺寸量级液滴在大面积复杂曲面上均匀高效镀膜。均匀高效镀膜。均匀高效镀膜。

【技术实现步骤摘要】
一种磁场辅助机器人协同的多喷头电喷雾曲面镀膜装置


[0001]本专利技术属于镀膜相关
，更具体地，涉及一种磁场辅助机器人协同的多喷头电喷雾曲面镀膜装置。

技术介绍

[0002]在表面加工、涂层领域，常常要用到真空蒸镀、真空磁控、喷涂雾化的方法，实现大面积制备薄膜的工艺。真空蒸镀和真空磁控要求精密的仪器设备，严格的真空环境，不适应于大面积复杂曲面的镀膜。喷涂雾化工艺可以实现低成本高效率的镀膜，利用喷雾方法镀膜首先要求雾化液滴的尺寸在纳米量级，并且雾化液滴之间尺寸一致性好，针对曲面基底，在不同位置上应该尽可能保证喷嘴与基底之间的间距保持一致，使雾化液滴在曲面基底上均匀沉积以确保镀膜厚度的均匀性。常用的雾化方法主要有压力雾化、超声雾化、静电雾化等，压力雾化借助于高压或离心力，将墨液分散成均匀而微细的雾滴，施涂于被涂物表面的涂装的方法；超声喷雾则是利用超声波打击液体，使得水柱边缘产生雾气，采用载气将雾气输送至基板上的涂装技术。以上两种方式都依靠较大的气流将分散后的雾滴携带到被涂物表面，针对不同粘度的喷涂物该过程将会严重影响到雾化量、雾化液滴尺寸和雾化形状的一致性，产生诸如起粒、垂流等问题，最终影响到成膜的质量。静电雾化则可以解决以上两种雾化方法气流所带来的问题。静电雾化则通过在喷雾位置施加高电压，使喷嘴处的墨液聚焦大量电荷，墨液在电场力作用下突破表面张力发生射流，随后由于液滴之间的静电排斥效应进一步破碎分散成更细小的液滴，最终形成喷雾，并沉积在目标基底上。利用静电喷雾原理在大面积曲面基底上镀膜的关键就是解决喷涂过程中喷嘴与曲面基底之间间距一致性，喷涂镀膜的均匀性以及提高镀膜效率的问题。
[0003]现有的机械臂喷涂中需要依靠外接机械泵从物料箱中抽取物料实现在特定表面上的喷涂，中国专利CN2007101777169公开了一种电喷雾装置，液体输送装置将液体输送到雾化装置，在雾化装置处施加高电压将液体雾化，借助送风装置产生的气流促使液滴飞行到更远的距离，该装置虽然原理上是利用静电喷雾原理解决了压力喷雾存在的喷头容易堵塞、液滴难雾化等问题，但为保证液滴更远距离传输借助了气流的作用，而针对与镀膜工艺而言，在液滴运动方向气流的引入极可能会引起液滴沉积的均匀性，导致挂壁、垂流等现象的发生，进而影响成膜质量，并且单喷头很难提高喷涂效率。中国专利CN2016110881955公开了一种横笛状多孔喷头的高压电喷雾装置，虽然采用了多喷头可以用于提高液滴沉积效率，但只能实现在平面上沉积，不能在任意指定曲面上实现沉积，并且由于多喷嘴施加同种极性电压，产生的多个喷雾之间携带同种电荷，在电场的作用下相邻喷头的射流会出现“八”字形排斥弯曲，导致喷涂区域分布不均匀，无法保证喷涂的质量。中国专利CN10738392A提出在圆筒状密封沉积腔中设置强磁场，通过强磁场调控薄膜沉积速度以及均匀性，虽然采用了磁场调控带电液滴，但其结构是基于一个封闭圆筒设计，沉积台也位于封闭圆筒之内，这样对于大型曲面基底沉积而言基于该装置很难实现同时针对复杂曲面基底的喷涂，此方式很难保证薄膜沉积的均匀性。
[0004]针对电喷雾原理在镀膜工艺上的应用前景以及存在的问题，亟需开发一种适用于纳米尺寸量级液滴在大面积复杂曲面上均匀高效镀膜的装置。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种磁场辅助机器人协同的多喷头电喷雾曲面镀膜装置，本申请可以实现纳米尺寸量级液滴在大面积复杂曲面上均匀高效镀膜。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种磁场辅助机器人协同的多喷头电喷雾曲面镀膜装置，所述装置包括机械臂、通电螺线管、墨盒以及喷头，其中：通电螺线管连接于机械臂的端部，墨盒连接于所述通电螺线管的端部，喷头连接于墨盒的端部，墨盒为所述喷头供墨；所述墨盒包括多个同轴容腔，每一同轴容腔对应一进墨口以及至少一个出墨口，同一同轴容腔的出墨口对应多个喷头，进而同一同轴容腔对应多个喷头；同一同轴容腔对应的多个喷头出墨端设置导电基板，以对喷头中的墨水进行加电。
[0007]优选地，所述相邻两同轴容腔对应的导电基板所加电性相反。
[0008]优选地，同一同轴容腔对应的喷头均匀分布。
[0009]优选地，同一同轴容腔对应的导电基板为一个导电块或多个不相连的导电块。
[0010]优选地，所述通电螺线管与电压调节单元连接，以调节所述通电螺线管的磁场强度，进而使得所述喷头处于所述通电螺线管的磁场内。
[0011]优选地，所述喷头与所述通电螺线管产生的磁感线平行。
[0012]优选地，所述墨盒包括供气单元，用于调节墨盒中的压力。
[0013]优选地，所述导电基板上施加的电压为2000
‑
10000V。
[0014]优选地，所述装置还包括控制单元，用于控制所述机械臂的运行。
[0015]优选地，所述装置还包括缓冲容腔，所述缓冲容腔下部连接所述喷头，并将喷头依据对应的同轴容腔进行隔离，缓冲容腔上设有与所述出口配合的顶柱，实现墨水的流出。
[0016]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的一种磁场辅助机器人协同的多喷头电喷雾曲面镀膜装置具有如下有益效果：
[0017]1.本申请的导电基板设置高电压，使得喷嘴处的墨滴受到高压电场的作用形成泰勒锥发生射流，射出的带电墨滴在静电排斥作用下突破液滴表面张力，进而破碎成更细小液滴进行产生纳米级喷雾，微纳级墨液在借助磁场辅助作用，受到洛伦兹力作用使得运动范围更广，进而使得静电喷雾喷涂范围更广，进一步提高喷涂效率。
[0018]2.本申请的墨盒可以设置多个同轴容腔，并且设置多个喷头，看叶实现单一墨液多喷嘴同时镀膜，也可以同时多种墨液同时喷雾实现高度混合镀膜，可以根据制膜的功能需求改变工作墨水，显著提高静电喷雾镀膜效率。
[0019]3.针对大面积基底的镀膜需求，采取机器人协同的方式，可以根据镀膜位置的需要，灵活的柔性机械臂可以将喷头移动到目标位点，确保喷头与基底的间距具有良好的一致性，实现对曲面基底进行高沉积精度、高效率的大面积均匀雾化制膜。
[0020]4.相邻同轴空腔对应的导电基板所加电性相反，避免了同种电荷喷雾产生电场排斥导致喷雾液体出现排斥效应，最终沉积的区域有的地方多，有的地方少不均匀的问题。
[0021]5.同一同轴容腔对应的导电基板为一个导电块或多个不相连的导电块，可以根据
需要对不同的导电块设置不同的电压，进而控制墨液的运动范围。
[0022]6.本申请采用电喷雾原理设计了曲面镀膜喷头，需要喷涂的功能墨液实现了液滴微纳尺度、高度的均匀空间分散，从而实现了一种致密、均匀的曲面镀膜技术，解决了现因雾滴尺度过大导致的墨液垂流、薄厚不均匀、喷墨范围小效率低的问题。
附图说明
[0023]图1是本申请实施例磁场辅助机器人协同的多喷头电喷雾曲面镀膜装置的结构示意图；
[0024]图2是本申请实施例的墨盒的结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁场辅助机器人协同的多喷头电喷雾曲面镀膜装置，其特征在于，所述装置包括机械臂、通电螺线管、墨盒以及喷头，其中：通电螺线管连接于机械臂的端部，墨盒连接于所述通电螺线管的端部，喷头连接于墨盒的端部，墨盒为所述喷头供墨；所述墨盒包括多个同轴容腔，每一同轴容腔对应一进墨口以及至少一个出墨口，同一同轴容腔的出墨口对应多个喷头，进而同一同轴容腔对应多个喷头；同一同轴容腔对应的多个喷头出墨端设置导电基板，以对喷头中的墨水进行加电。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相邻两同轴容腔对应的导电基板所加电性相反。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，同一同轴容腔对应的喷头均匀分布。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，同一同轴容腔对应的导电基板为一个导电块或多个不相连的导电块。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：关寅，彭子寒，田雨，吴双，王孟铎，来五星，黄永安，叶冬，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：