一种具有双自由度的静电粉末喷枪制造技术

本发明专利技术公开了一种具有双自由度的静电粉末喷枪，包括双自由度自动旋转机构和喷枪主体。所述的双自由度自动旋转机构，可分为基座、第二旋转体和第一旋转体。第二旋转体，受位于基座内的电机控制，可在水平平面上自由旋转。第一旋转体，受位于第二旋转体内的电机控制，可在竖直平面上自由旋转。所述的步进电机能够精准控制旋转角度。相应的，本发明专利技术提出一种内置整流器的双弯头粉末输送管道设计，以配合双自由度旋转，同时保证出口流速分布均匀。本发明专利技术所述喷枪可以安全地提高针对形状复杂的工件表面的粉末涂料覆盖的均匀性，在有效防止金属腐蚀的同时，减少粉末涂料的消耗。减少粉末涂料的消耗。减少粉末涂料的消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种具有双自由度的静电粉末喷枪


[0001]本喷枪适用于粉末喷涂行业，对需在狭小空间内喷涂粉末涂料的零件特别适用，例如汽车车轮的背腔部位。

技术介绍

[0002]随着“碳达峰”和“碳中和”的提出，以及国内VOC政策逐渐加严，涂装行业相关的标准和政策愈加严格。溶剂型涂料的市场占比呈逐渐下滑的趋势。相应替代的主流环保产品为粉末涂料和水性涂料，两类涂料既有互相竞争的领域，也有各自不可替代的优势，二者必将在很长的一段时间内并存和竞争。
[0003]与水性漆等液体涂料相比，粉末涂料的利用率极高，可达95％以上。但是，粉末涂料的喷涂覆盖问题，比液体涂料更为突出，具体可以体现在以下三点因素：(1)由于流平性较差，粉末涂料固化后的膜厚，基本由喷涂时粉末颗粒堆积时的厚度决定，这一点在形状复杂的工件表面尤为明显。液体涂料流平性较好，固化后覆盖厚度较均匀；(2)静电喷涂时，粉末涂料与基底之间的吸附，基本上依靠库仑力的作用。对于形状复杂的工件，由于其电场分布不均匀，基体表面粉末涂料覆盖的差异性较大。比如，在凹孔或凹槽类似的结构，如果喷涂的工艺参数(特别是喷涂的角度参数)不合适，粉末涂料非常覆盖不足，严重时会出现露底的问题，不利于金属防腐蚀。但对于液体涂料，除了库仑力的作用，液体还依靠表面张力吸附在基体上，喷涂距离较远，电场影响相对较弱；(3)粉末喷涂覆盖的膜厚要比液体的厚的多。这既是优势又是劣势。在上述两点因素的基础上，以及保证工件不漏基底的前提下，粉末喷涂覆盖膜厚的不均匀程度与粉末涂料的浪费程度成正比。在凹槽结构案例的基础上，如果要保证凹槽部位不露基底，通常会采用加大静电粉末喷枪的吐粉量的方法，这会大大增加凹槽结构周围部位的膜厚，造成浪费。
[0004]综上所述，在静电粉末喷涂时，提高工件表面粉末颗粒堆积的均匀程度，特别是形状复杂的工件，不仅有利于金属防腐蚀，还可以减少粉末涂料的浪费，降低粉末喷涂成本提高生产能。进一步的，从“碳达峰”和“碳中和”的角度来讲，减少粉末涂料的消耗，不仅有利于减少生产过程中的碳排放(粉末涂料固化的能耗降低和静电发生器的能耗等等)，还有利于减少涂装行业的整体碳排放。当前工业上，对于形状复杂的工件的静电粉末，仍然采用粗放的涂装方式。传统的静电粉末喷枪，长度较长，难以针对形貌复杂的工件表面，灵活地调整喷涂角度。粉末涂料难以获得较均匀的膜厚覆盖。
[0005]汽车轮毂是一个典型的大量使用粉末涂料涂装的形状复杂的金属工件。申请公布号为CN111218194A的专利技术专利，公布了一种完全由粉末涂料构成的双涂层体系，专用于汽车轮毂表面，同时表述了当前汽车轮毂的涂层体系以粉末涂料为主。公布号为CN208069286U和CN208021098U的技术分别公布了一种具有背腔具有减重窝的汽车轮毂造型。另有公布号为CN213768152U的技术公布了一种汽车轮毂轮辋沟槽的机加工解决方案。从上述3项专利，可以看出，汽车轮毂为了轻量化的需求，在车轮背腔设计凹槽结构已经成为流行趋势。这是造成汽车轮毂形状设计复杂的市场动力。
[0006]传统的静电粉末喷枪，因为需要内置直流高压模块，所以喷枪整体尺寸过大，难以灵活的调整喷涂角度。申请公布号为CN202160295U的专利，公开了一种粉末静电喷枪的高压包结构及其封装工艺。不难看出，粉末喷枪的高压模块需要一定的长度。申请公布号为CN113856930A的专利技术专利，公开了一种多喷射路径的静电粉末喷枪。可以看出，高压模块一般内置在粉末喷枪内部，与喷粉管路平行封装。再加上喷嘴和电晕针等其它必要的零件，一般的，一把静电粉末的整体长度至少是20厘米。目前，市场上的汽车轮毂的外径一般为16到21英寸，轮辋的宽度(J值)一般为6到9英寸。如图1所示，传统的静电粉末喷枪在喷涂轮毂背腔难以调整喷涂角度。由于轮毂背腔空间有限，且中心有支具干涉，喷枪枪嘴一般只能正对背腔减重窝，无法正对轮毂轮辋沟槽底部。这导致粉末颗粒的流速无法克服沟槽出的静电屏蔽作用，不利于轮辋沟槽结构上粉。针对这一问题，目前工业内常用解决方案是，加大粉末涂料的使用量，通过提升工件整体膜厚覆盖，以确保类似轮辋沟槽的结构不露出金属基底。这造成了粉末涂料的严重浪费。因此，针对汽车轮毂这类形状复杂的工件，如果喷枪可以灵活自动化地调节喷涂角度，有利于提升凹槽类结构的膜厚覆盖，降低工件整体的粉末涂料覆盖，从而实现静电粉末喷涂精益化生产。
[0007]申请公布号为CN106984457A的无效专利技术，公开了一种微孔喷射的静电粉末喷枪，目的在于实现粉末喷涂角度的灵活调整。该无效专利技术的喷枪在设计上，存在一定的局限性，具体为以下2点：(1)驱动装置被设计于喷粉环境中，存在安全隐患。粉末喷涂需严加注意粉体爆炸隐患，所以，控制喷枪空间位置的自动化设备一般与粉体环境隔绝；(2)喷枪
‘
喷球
’
喷涂角度受限。CN106984457A，试图通过转动
‘
喷球
’
，实现粉末涂料出口的角度灵活调整。但是要确保
‘
喷球
’
镶嵌在喷枪枪头且不在高流速的粉末涂料和压缩空气的冲击力下不会脱离枪头，则必须要保证
‘
喷球
’
50％以上的体积出处于喷枪内部。如果真如CN106984457A专利申请文中所述，镶嵌
‘
喷球
’
的环形弧面直径与
‘
喷球
’
的直径相等，则
‘
喷球
’
仅有一半在喷枪枪头内部，
‘
喷球
’
无法严格地固定在喷枪上，容易在高达8bar的压缩空气在作用下，脱离喷枪本体。其次，驱动装置的连杆与
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喷球
’
采用球铰式的连接结构，其所能转动的角度必然小于180
°
(3)
‘
喷球
’
与粉末输送管必须柔性连接。出于实用性和安全性的考虑，粉末输送管一般使用聚四氟乙烯作为管壁材料，这是一种刚性材料无法实现柔性连接。虽然CN106984457A所描述的静电粉末喷枪，在设计上有诸多局限之处以致于申请驳回，但是，其通过控制喷枪枪头以灵活地调整喷涂角度地的设计思路，比目前工业上使用往复机或机械臂控制喷枪整体的方法，更适合类似汽车轮毂这样的形状复杂的工件。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的内容是提供一种具有双自由度的静电粉末喷枪，能够通过自动化机械结构，优化喷涂路径。特别的，在喷涂形状复杂的金属工件，本专利技术提供的喷枪能够灵活地调整喷涂角度，使粉末涂料在工件表面的膜厚覆盖更加均匀。
[0009]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种包含双自由度自动旋转机构的静电粉末喷枪，包括第一旋转体、第二旋转体、基座和喷枪主体。第一旋转体内包含有喷嘴。第一旋转体包含有喷嘴，第一旋转体以轴承连接于第二旋转体侧部，可在竖直平面上自由旋转至固定角度。第二旋转体以轴承连接于基座顶部，可在水平平面上自由旋转至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有双自由度的静电粉末喷枪，其特征在于：包括第一旋转体(1)、第二旋转体(2)、基座(3)和喷枪主体(4)，第一旋转体(1)、第二旋转体(2)和基座(3)，构成本发明的双自由度旋转机构，第一旋转体包含有喷嘴(1
‑
6)，第一旋转体(1)以轴承连接于第二旋转体(2)侧部，可在竖直平面上自由旋转至固定角度，第二旋转体(2)以轴承连接于基座(3)顶部，可在水平平面上自由旋转至固定角度。2.根据权利要求1所述的一种具有双自由度的静电粉末喷枪，其特征在于：第一旋转体内粉末输送管道(1
‑
2)和第二旋转体内粉末输送管道(2
‑
2)，分别具有一个弯头，两个弯头弯曲角度相等，且弯曲角度大于等于九十度，基座内粉末输送管道(3
‑
2)、喷枪主体内粉末输送管道(4
‑
2)、第二旋转体内粉末输送管道(2
‑
2)弯头结构以下部分、第一旋转体内粉末输送管道(1
‑
2)弯头结构以上部分，均为竖直管道，第一旋转体内粉末输送管道(1
‑
2)末端装有电晕针(1
‑
5)和扇形喷嘴(1
‑
7)。3.根据权利要求1或2所述的一种具有双自由度的静电粉末喷枪，其特征在于：在第二旋转体(2)和基座(3)内分别内置步进电机，第二旋转体(2)内的第一电机(2
‑
6)位于两个弯头的粉末管路正下方，基座(3)内的第二电机(3
‑
5)的初始位置位于第一电机(2
‑
6)正下方。4.根据权利要求1所述的一种具有双自由度的静电粉末喷枪，其特征在于：第二旋转体内高压导电线路(2
‑
3)与基座内高压导电线路(3
‑
3)之间，设置有第二旋转体高压导电环(2
‑
4)，基座内高压导电线路(3
‑
3)相对第二旋转体高压导电环(2
‑
4)旋转时，与第二旋转体高压导电环(2
‑
4)保持通电，第一旋转体内高压导电线路(1
‑
3)与第二旋转体内高压导电线路(2
‑
3)之间，设置有第一旋转体高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：席祥岚，杜云鹏，韩鹏，孙兴宇，朱利利，鲍磊，张贺帅，冯树伟，张乐，任凯，马谦，
申请(专利权)人：中信戴卡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：