[发明专利]用于旋转喷雾器的功能控制的方法及相应的涂覆设备

说明书

本发明涉及一种用于尤其静电批量涂覆工件(尤其如车辆车身)的、例如安装在漆装机器人上的旋转喷雾器的功能控制的方法以及一种相应的涂覆设备。

所考察类型的高速旋转喷雾器主要包括旋转的钟形圆盘座作为喷淋体以及包括钟形圆盘座的驱动装置。作为驱动装置大多使用具有空气轴承的空气透平。根据漆材料和流量不同，喷雾器以5000到100000/分钟的转数运行。从钟形圆盘座棱边切向甩出并雾化的漆通过转向空气流以及通过静电场力转向到要涂覆的接地的物体上并成形为喷淋束，该转向空气流与喷雾器轴线同心地从环形地布置在钟形圆盘座后面的孔或环缝隙喷出(EP 1331 037 B1，WO 2008/061584 AI等)。此外，随着转向空气在钟形圆盘座边缘上发生附加的二次漆雾化。转向空气量根据给定值调控。

在用这种喷雾器实施工业涂漆时，通常最重要的质量标准是涂覆的漆层的层厚度和均匀性。质量要求还随着无质量损失地不断提高生产率和提高面积效率的愿望以及随着可使用更好的漆材料而提高。所要求的层均匀性迄今这样达到：漆以多个叠加的层来施加。在未来工艺费用低的情况下或者在通过提高涂漆速度而提高生产率的情况下，相应产生对涂层质量的更高要求。

产生的层厚度在高转速喷雾的情况下主要取决于基于喷淋束宽度的油漆面积分布。由于漆涂覆面积在漆量恒定的情况下以平方关系随着喷淋束宽度的减小而下降，层厚度成反比增加，使得层厚度的变化可能大于100％并且部分地被利用。对涂层形成有决定性的喷淋束宽度本身通过已提到的转向空气流的方向和速度来控制。当空气流有误时产生与期望的涂层的不希望的偏差。当在喷淋束强烈束紧地喷到过小的面上的情况下产生过厚的涂层时，得到与在喷淋束较宽时相反的情况。此外由于不希望的转向空气流使涂覆的层的横截面形状扭曲。

在实际常见的大量旋转喷雾器中，漆颗粒在工件上的撞击点不是位于延长的钟形圆盘座旋转轴线上，即该轴线同心的空气喷嘴中轴线。此外喷淋束宽度可以不依赖于空气喷嘴轴线的位置和钟形圆盘座形状而改变，因为从多个单个喷嘴高速喷出的转向空气在其外壳面和内壳面上相对于静止的环境空气产生显著的摩擦，并且因此使部分环境空气向平行于转向空气的方向运动。由此产生的空气减少在外壳面上可以通过环境空气的加入容易地得到补偿，而在转向空气锥的内部则形成负压，该负压导致转向空气锥变形，即收缩。该变形则决定喷淋束宽度。

喷淋束宽度在涂层过程期间通过调节后的转向空气流相应于在工件几何结构方面的预给定条件和工艺条件来调整。喷淋束宽度的希望的可控制性主要取决于，在流体锥内部可达到什么样的负压。为此所需的较高流动速度还引起漆颗粒流在钟形圆盘座棱边上的更好的转向。因此，转向空气内压对于漆颗粒流的输送和局部沉积是很大程度上决定功能的判据。正常情况下该内压代表转向空气量，流动速度和流体几何特征。

此外转向空气内压和转向空气/内压特性曲线，即转向空气流的内压的与单位时间测量的转向空气量相关的变化曲线，也是喷雾器的转向空气喷嘴装置的无缺陷状态的识别判据，尤其是开口横截面、几何均匀性和孔或转向空气环缝隙的正确装配的无缺陷状态的判据，它们除了受制造误差、损坏或错装(例如两个不同的转向空气回路混淆)或喷雾器中的密封缺少或缺陷的影响外还受到污染的影响。对转向空气内压(该内压由于所有这类缺陷而降低)的影响主要基于存在补偿外压与内压之间的高压差的可能性。从各个转向空气喷嘴出来的不均匀的流出速度和空气量意味着不同的动能。因此转向空气通过起作用的压力不同地偏转，即在转向空气锥中产生薄弱部位，它们是潜在的用于补偿压力的通道。喷嘴孔的本身小的几何不均匀性随着与孔的距离的增大也导致转向空气锥中的薄弱部位。此外流体中的几何不均匀性会根据流体的运动方向和速度导致空气穿过并导致相应的压力补偿，影响到喷淋束宽度。

压差部分地也通过来自工件表面前方的过压区的空气加入而得到补偿，这会使射束锥扩宽。过压以及提到的空气加入随着工件表面的流动阻力的减小而减少，使得相应降低的内压导致喷淋束“合拢”并由此导致射束直径明显减小。个别情况下射束直径减半并且可观察到局部漆沉积增加多倍。该效应尽管在一定情况下是可利用的，但如果它不可估算地开始则在任何情况下是不希望的。