Головка для нанесения покрывающего продукта на поверхность, подлежащую нанесению покрытия, и система нанесения покрывающего продукта, содержащая такую головку для нанесения покрывающего продукта Российский патент 2021 года по МПК B05B1/14 B05B1/22 B05B5/00 

Изобретение относится к головке для нанесения покрывающего продукта на поверхность, подлежащую нанесению покрытия. Изобретение также относится к системе нанесения покрывающего продукта на поверхность, подлежащую нанесению покрытия, содержащей такую головку для нанесения покрывающего продукта.

В области промышленного окрашивания, известны системы нанесения, предназначенные для нанесения покрывающего продукта, такого как краски, на покрываемую поверхность, например, механическую деталь.

К примеру, известно об аэрозольной краске, распыляемой в струе капель в форме широкой аэрозольной струи, с использованием вращающегося чашечного распылителя или пневматического пистолета. Эти технологии позволяют наносить покрытие на большую площадь поверхности с высокой скоростью нанесения с целью соответствия производственному ритму на линиях промышленного производства, например, в автомобильной отрасли.

Однако эти известные технологии не полностью соответствуют определенным применениям, где требуется надлежащая точность нанесения краски. В частности, краску необходимо наносить в требуемом месте поверхности, подлежащей нанесению покрытия.

В частности, эти технологии не позволяют должным образом контролировать место осаждения капель краски. Нанесение покрывающего продукта на заданную область поверхности, подлежащую нанесению покрытия, сопровождается нежелательным разбрызгиванием за пределы заданной области, что именуется как «избыточное распыление». Оценка показывает, что степень переноса или полезный выход осаждения, получаемый с помощью этих технологий и определяемый как отношение количества краски, осаждаемой на заданную область, и количества распыляемой краски, составляет не более 80%. Это означает, что до 20% краски осаждается за пределами областей, где должна осаждаться краска.

Настоящее изобретение, в частности, способствует устранению указанных недостатков с помощью головки для нанесения покрывающего продукта на поверхность, подлежащую нанесению покрытия, которая позволяет наносить продукт с более высокой точностью нанесения по сравнению с существующими технологиями, высоким качеством нанесения и высоким полезным выходом осаждения, при этом распыляя покрывающий продукт на большой площади поверхности.

С этой целью настоящее изобретение относится к головке для нанесения покрывающего продукта на поверхность, подлежащую нанесению покрытия, причем эта головка для нанесения покрывающего продукта содержит, по меньшей мере, два сопла распыления покрывающего продукта, каждое из которых выполнено с возможностью распыления покрывающего продукта в форме аэрозольной струи, посредством одновременного образования нескольких капель, имеющих диаметр меньше диаметра выпускного отверстия распылительного сопла.

Благодаря настоящему изобретению посредством комбинации нескольких распылительных сопел, каждое из которых образует аэрозольную струю покрывающего продукта, головка для нанесения покрывающего продукта способна осаждать достаточно широкую полосу покрывающего продукта на поверхность, подлежащую нанесению покрытия. Кроме того, посредством образования нескольких небольших аэрозольных струй, а не одной большой аэрозольной струи, также уменьшается поверхность снаружи заданной области, где случайно осаждается покрывающий продукт. Аналогично аэрозольным струям, которые объединяются друг с другом, неконтролируемые капли из каждой струи объединяются с каплями из соседней струи. Следовательно, значительно увеличивается полезный выход осаждения покрывающего продукта.

Согласно преимущественным, но используемым по выбору аспектам изобретения, такая головка для нанесения покрывающего продукта может включать в себя один или несколько из следующих признаков, рассматриваемых по отдельности или в любой технически допустимой комбинации:

- распылительные сопла, расположенные парами на расстоянии друг от друга 0,1 см - 2 см, так что аэрозольные струи находятся в контакте друг с другом у поверхности, подлежащей нанесению покрытия;

- распылительные сопла, расположенные так, чтобы обеспечить перекрытие аэрозольных струй, создаваемых этими соплами у поверхности, подлежащей нанесению покрытия, предпочтительно со степенью перекрытия аэрозольных струй, создаваемых двумя соседними распылительными соплами, больше или равной 5% или, по существу, равной 50% или по существу равной 66%;

- диаметр выпускного отверстия каждого распылительного сопла больше или равен 100 мкм;

- распылительные сопла, расположенные таким образом, что образующиеся аэрозольные струи попарно перекрываются, по меньшей мере, частично, и образуют объединенную аэрозольную струю, имеющую ширину больше 20 мм у поверхности, подлежащей нанесению покрытия;

- головку для нанесения покрывающего продукта содержащую одно или несколько дополнительных распылительных сопел, отделенных от распылительных сопел, причем дополнительные распылительные сопла выполнены с возможностью образования покапельной струи покрывающего продукта;

- дополнительные распылительные сопла расположенные, по меньшей мере, на одном боковом краю головки для нанесения покрывающего продукта и/или рядом с распылительными соплами;

- дополнительные распылительные сопла, имеющие диаметр выпускного отверстия меньше диаметра выпускного отверстия распылительных сопел;

- подача покрывающего продукта к дополнительным распылительным соплам осуществляется с помощью вспомогательного контура подачи отдельно от контура подачи распылительных сопел с целью распыления дополнительного покрывающего продукта отдельно от покрывающего продукта, распыляемого с помощью распылительных сопел;

- распылительные сопла, выровненные друг с другом в колонках и/или рядах;

- головку для нанесения покрывающего продукта, содержащую устройство подачи струи воздуха, направляющее распыляемый покрывающий продукт и содержащее отверстия для нагнетания воздуха, пригодные для распыления струи направляющего воздуха рядом, по меньшей мере, с частью аэрозольных струй;

- головку для нанесения покрывающего продукта, содержащую удаляемый или убирающийся экран для бокового ограничения аэрозольной струи, выпускаемой, по меньшей мере, некоторыми из распылительных сопел;

- головку для нанесения покрывающего продукта, содержащую, по меньшей мере, один электрод, пригодный для приложения электрического поля к аэрозольным струям, выпускаемым распылительными соплами, причем, поверхность, подлежащая нанесению покрытия, соединена с электрическим заземлением системы;

- экран, выполненный из электропроводного материала и пригодный для соединения с линией электрической поляризации для электрической поляризации этого экрана, причем покрывающий продукт заблаговременно электрически поляризован и имеет обратную полярность.

Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к системе нанесения покрывающего продукта на поверхность, подлежащую нанесению покрытия, содержащей многоосевой промышленный робот, оборудованный шарнирной рукой и головкой для нанесения покрывающего продукта, закрепленной на шарнирной руке, причем головкой для нанесения покрывающего продукта соответствует настоящему изобретению.

И, наконец, по преимущественным, но используемым по выбору аспектам изобретения, такая система может включать в себя один или несколько из следующих признаков, рассматриваемых по отдельности или в любой технически допустимой комбинации:

- систему, пригодную для использования на расстоянии между головкой для нанесения покрывающего продукта и поверхностью, подлежащей нанесению покрытия, менее 200 мм, предпочтительно 5 - 50 мм, еще более предпочтительно 10 - 30 мм;

- головку для нанесения покрывающего продукта, прикрепленную к шарнирной руке с возможностью разборки, используя магнитное крепежное устройство.

Настоящее изобретение и другие его преимущества станет более понятными из приведенного ниже описания варианта осуществления такой головки для нанесения покрывающего продукта и системы нанесения покрывающего продукта, представленного только в качестве неограничивающего примера со ссылкой на приложенные чертежи.

На фиг. 1 схематично показана система нанесения покрывающего продукта на поверхность, подлежащую нанесению покрытия, включающая в себя головку для нанесения покрывающего продукта согласно изобретению;

на фиг. 2 представлено упрощенное изображение головки для нанесения покрывающего продукта, изображенной на фиг. 1 в разрезе, ориентированном перпендикулярно направлению движения головки для нанесения покрывающего продукта;

на фиг. 3 схематично изображена нижняя сторона головки для нанесения покрывающего продукта, с показом распылительных сопел для распыления продукта;

на фиг. 4 схематично показана головка для нанесения покрывающего продукта, изображенная на фиг. 2, в которой одно из распылительных сопел находится в закрытом состоянии;

фиг. 5 схематично показана нижняя поверхность другого варианта осуществления головки для нанесения покрывающего продукта согласно изобретению, при этом представлена компоновка распылительных сопел и дополнительных распылительных сопел;

на фиг. 6 схематично показана головка для нанесения покрывающего продукта, изображенная на фиг. 5, в разрезе;

фиг. 7 схематично показан другой вариант осуществления головки для нанесения покрывающего продукта согласно изобретению, содержащей направляющий экран, вид сбоку;

на фиг. 8 схематично показан другой вариант осуществления головки для нанесения покрывающего продукта согласно изобретению, содержащий устройство направления воздуха для направления покрывающего продукта, вид в разрезе;

на фиг. 9 схематично показан другой вариант осуществления головки для нанесения покрывающего продукта согласно изобретению, где система включает в себя электростатическую систему направления покрывающего продукта.

На фиг. 1 показана система 1 нанесения покрывающего продукта, например, в жидкой форме. Система 1 содержит многоосевой промышленный робот 2, оборудованный электронным блоком 20 управления и шарнирной рукой 4 и головкой 6 для нанесения покрывающего продукта, закрепленной на одном конце руки 4.

Система 1 предназначена для нанесения с помощью головки 6 покрывающего продукта на поверхность S, подлежащую нанесения покрытия. В этом примере поверхность S является наружной поверхностью механической детали 8, установленной на опоре 10. Например, опора 10 представляет собой ленту конвейера.

В настоящем описании детали 8 являются автомобильными деталями, например, металлическими элементами кузова автомобиля. Покрывающий продукт представляет собой жидкую промышленную краску, например, базовый слой, предназначенную для нанесения на детали 8.

Как вариант, покрывающий продукт может быть другим продуктом. Например, он может быть лаком, адгезивом или порошком. Аналогичным образом систему 1 можно использовать в других областях, которые не относятся к автомобильной промышленности, например, в авиационной промышленности или для покрытия пластиковых деталей.

В частности, система 1 конструктивно выполнена с возможностью перемещения головки 6 нанесения покрывающего продукта относительно поверхности S, используя руку 4 и следуя по заданной траектории. Например, рука 4 оборудована непоказанными двигателями, которые управляются блоком 20 управления на основании программы управления последовательностью движений.

Предпочтительно, головка 6 для нанесения покрывающего продукта установлена съемно с использованием магнитного крепежного устройства 40, которое управляется блоком 20 управления. Например, рука 4 снабжена электромагнитом, который управляется блоком 20 управления. Головка 6 для нанесения покрывающего продукта снабжена постоянным магнитом, предназначенным для взаимодействия с электромагнитом, который поддерживается рукой 4.

Таким образом, робот 2 может избирательно и автоматически заменять головку 6 для нанесения покрывающего продукта во время выполнения операций нанесения покрывающего продукта. Например, головки для нанесения покрывающего продукта разных размеров последовательно используются роботом 2 в зависимости от формы детали 8 и, следовательно, размеров поверхности S для нанесения покрывающего продукта на большую или меньшую ширину.

С этой целью система 1, как вариант, содержит магазин 12 для хранения головок для нанесения покрывающего продукта, а также промывочный бак 14 для головок 6 для нанесения покрывающего продукта. Бак 14 позволяет очищать головки для нанесения покрывающего продукта от наносимого продукта, который на них остается, после использования с помощью очищающего раствора.

Система 1 дополнительно содержит устройство для подачи покрывающего продукта, выполненное с возможностью транспортирования покрывающего продукта к головке 6 для нанесения покрывающего продукта при соответствующем давлении. Указанное устройство подачи схематически показано в виде подводящего трубопровода 41, который соединен, с одной стороны, с резервуаром для покрывающего продукта и, с другой стороны, с отверстием 602 для подачи покрывающего продукта в головку 6 для нанесения покрывающего продукта.

Согласно варианту осуществления, покрывающий продукт можно получать посредством смешивания первого компонента и второго компонента, которые по отдельности поступают в систему 1. В этом случае система 1 включает в себя смеситель 42 гидравлически соединенный с системой подачи. На фиг. 1 показан смеситель 42, установленный перед подводящим трубопроводом 41. Как вариант, этот смеситель 42 может быть включен в состав головки 6 для нанесения покрывающего продукта в пределах контура 600 подачи головки 6 для нанесения покрывающего продукта, как описано ниже.

Головка 6 для нанесения покрывающего продукта выполнена с возможностью распыления на поверхность S покрывающего продукта, поступающего из устройства подачи системы 1. Как показано на фиг. 2, головка 6 для нанесения покрывающего продукта содержит, по меньшей мере, два сопла 60 распыления покрывающего продукта. Каждое сопло 60 выполнено с возможностью распыления покрывающего продукта в форме аэрозольной струи 61.

В соответствии со смыслом настоящего описания аэрозольная струя представляет собой группу капель покрывающего продукта в виде взвеси в воздухе, распыляемую, по существу, в форме струи. В этом примере капли, образующие аэрозольную струю 61, распыляют со скоростью, по существу, ориентированной вдоль одной оси или в направлении распространения. Например, направление распространения расположено перпендикулярно поверхности выходного отверстия сопла 60, в рассматриваемом случае в вертикальном направлении. В альтернативном варианте, направление распространения расположено под ненулевым углом относительно поверхности. Головка 6 ориентирована таким образом, что направление распространения перпендикулярно поверхности S, подлежащей нанесению покрытия.

По меньшей мере, некоторые капли аэрозольной струи 61 образуются соплом 60 одновременно. Таким образом, аэрозольная струя 61, в частности, отличается от струи покрывающего продукта, создаваемой распылительным соплом покапельного типа, например, распылительным соплом «непрерывной подачи» или распылительным соплом «капельно-импульсного» типа, в котором капли покрывающего продукта образуются последовательно одна за другой.

Например, головка 6 для нанесения покрывающего продукта содержит корпус и контур 600 подачи, расположенный внутри корпуса. Контур 600 содержит вход 602 для подачи, предназначенный для соединения с подводящим трубопроводом 41, и множество каналов 603, обеспечивающих прохождение покрывающего продукта от входа 602 к распылительным соплам 60. Сопла 60 в рассматриваемом случае расположены на нижней стороне головки 6 и выходят наружу корпуса.

Например, распылительные сопла 60 содержат выпускное отверстие и распылительный элемент. Этот распылительный элемент является миниатюрным пневматическим пистолетом или вращающейся емкостью или вибрирующей иглой, предназначенной для вибрации, или электрораспылителем типа конуса Тейлора.

Символ «D» обозначает диаметр выпускного отверстия каждого распылительного сопла 60, а символ «d» обозначает диаметр капли покрывающего продукта, относящейся к аэрозольной струе 61.

Диаметр D выпускного отверстия распылительных сопел 60 в рассматриваемом случае больше или равен 100 мкм и меньше или равен 600 мкм.

Диаметр d капель покрывающего продукта строго меньше диаметра D выпускного отверстия распылительных сопел 60. Например, диаметр капель d больше или равен 1 мкм и меньше или равен 80 мкм и предпочтительно составляет 30 - 50 мкм.

Предпочтительно, диаметр одной капли аэрозольной струи 61 в рассматриваемом случае измеряют в момент, когда эта капля движется в аэрозольной струе и имеет сферическую форму.

В рассматриваемом примере сопла 60 идентичны друг другу и, следовательно, имеют одинаковый диаметр D.

Головка 6 пригодна для размещения на расстоянии H от поверхности, подлежащей нанесению покрытия. Расстояние H меньше или равно 200 мм, предпочтительно составляет 5 - 50 мм, еще более предпочтительно составляет 10 - 30 мм.

Например, блок 20 управления запрограммирован для удерживания головки 6 на расстоянии H от поверхности S во время ее перемещения, например, исходя из заданной программы управления и/или на основании данных позиционирования головки 6, обеспечиваемых датчиками положения, которые не показаны.

Символ «l» обозначает максимальный диаметр поверхности осаждения каждой аэрозольной струи 61. Сопла 60 в рассматриваемом случае конструктивно выполнены таким образом, что аэрозольная струя 61 имеет площадь поверхности осаждения на поверхности S меньше или равную 10 см², предпочтительно меньше или равную 5 см².

Сопла 60 расположены таким образом, что соответствующие аэрозольные струи 61, образованные каждым соплом 60, соединяются, т.е. перекрываются попарно и образуют на поверхности S объединенную аэрозольную струю без разрывов. Принимается, что аэрозольные струи 61 находятся в контакте друг с другом. Например, соответствующие геометрические центры сопел 60 распределены попарно на расстоянии 0,1 - 2 см.

Таким образом, головка 6 обеспечивает нанесение на поверхность S непрерывной однородной полосы B покрывающего продукта.

В показанном примере аэрозольные струи 61 имеют попарное ненулевое перекрытие. В рассматриваемом случае l-R означает длину перекрывающегося участка между двумя соседними аэрозольными струями 61, причем указанная длина перекрывающегося участка в рассматриваемом случае измеряется, в качестве примера, между краями соседних отдельных аэрозольных струй 61 вдоль линии, параллельной поверхности S и соединяющей геометрические центры соответствующих поверхностей осаждения соответствующих аэрозольных струй 61. Степень перекрытия, например, определяется как отношение расстояний l-R и l. Например, степень перекрытия больше или равна 5%. Как вариант, степень перекрытия, по существу, рана 50% или, по существу, равна 66% или, по существу, равна 75%. Термин «по существу, равна» в настоящем описании означает «равна в пределах 10%».

Известным образом слой краски, осаждаемый по отдельности каждой из аэрозольных струй 61 для образования полосы B, имеет трапецеидальное сечение шириной, равной вышеописанному диаметру l. Эта ширина измеряется на средней высоте слоя трапецеидального сечения между противоположными наклонными сторонами этой трапеции.

Степень перекрытия, равную 5%, например, получают посредством размещения головки 6 таким образом, чтобы слои трапецеидального сечения, образуемые двумя аэрозольными струями 61, пересекались на средней высоте их наклонных сторон. Это позволяет получить полосу B, имеющую требуемую толщину, за одну операцию осаждения с несколькими неровностями.

Например, степень перекрытия 50% получают посредством размещения головки 6 таким образом, чтобы расстояние l-R между двумя аэрозольными струями 61 равнялось половине ширины l каждой из этих аэрозольных струй.

Однако, как вариант длину l-R перекрывающегося участка можно выбрать равной нулю, при этом степень перекрытия будет равна нулю.

Таким образом, аэрозольные струи 61, образованные соплами 60, совместно образуют так называемую объединенную аэрозольную струю, имеющую ширину L больше ширины отдельных струй 61. Перекрытие, в частности, зависит от компоновки и расстояния между соплами 60 на головке 6 и выбора расстояния H, как описано выше. В рассматриваемом случае ширина L измеряется вдоль геометрической плоскости, перпендикулярной направлению перемещения головки 6. Ширина L больше или равна 20 мм, предпочтительно больше или равна 50 мм у поверхности S.

Таким образом, головка 6 способна к осаждению покрывающего продукта на большей поверхности, чем поверхность осаждения отдельной аэрозольной струи 61, но без недостатков, присущих известным системам, которые содержат только одно сопло.

Предпочтительно, как показано на фиг. 3, сопла 60 выровнены на нижней стороне головки 6 в одну или несколько колонок и/или в один или несколько рядов. Колонки и ряды предпочтительно являются прямолинейными. В рассматриваемом случае ряды параллельны направлению движения головки 6, в то время как колонки перпендикулярны рядам.

Сопла 6 в рассматриваемом случае, как показано, распределены на четыре прямолинейные колонки, параллельные друг другу и пять рядов, параллельных друг другу и перпендикулярных колонкам. Колонки обозначены как «6L», и ряды обозначены как «6R».

Позиционирование сопел 60 в несколько рядов 6R позволяет получить полосу B большей ширины L. Позиционирование сопел 60 в несколько колонок позволяет увеличить толщину осаждаемой полосы B.

Как вариант, возможно другое пространственное позиционирование сопел 60. Например, сопла 60 можно установить рядами, расположенными на нижней стороне головки 6 в шахматном порядке, или непрямолинейными колонками или рядами, например, имеющими волнообразную форму. Сходным образом, можно выбрать другое количество сопел 60.

Предпочтительно, если сопла 60 имеют значительные размеры, которые не позволяют устанавливать сопла 60 одного и одного и того же ряда или одной или той же колонки достаточно близко друг к другу, чтобы получить требуемое перекрытие аэрозольных струй 61, эти сопла 60 располагают рядами в шахматном порядке вдоль одного и того ряда или колонки, соответственно.

Благодаря изобретению, за счет комбинирования нескольких распылительных сопел 60, каждое из которых образует аэрозольную струю 61 покрывающего продукта, головка 6 нанесения покрывающего продукта может осаждать достаточно широкую полосу покрывающего продукта на поверхности S с приемлемой точностью. За счет образования нескольких небольших аэрозольных струй 61 на небольшом расстоянии от поверхности S осаждение отдельных капель на поверхности S можно более легко контролировать по сравнению с одной большой аэрозольной струей, создаваемой далеко от поверхности S, т.е. имеющей ширину у поверхности S больше 100 мм. Следовательно, уменьшается нежелательное осаждение или «избыточное распыление» и увеличивается производительность нанесения покрывающего продукта. Способность к осаждению покрывающего продукта на большой поверхности позволяет использовать головку 6 нанесения покрывающего продукта при осуществлении промышленных способов с высокой производительностью с небольшими затратами времени для нанесения покрывающего продукта.

Как преимущество, каждое из сопел 60 можно избирательно и реверсивно переключать между открытым состоянием и закрытым состоянием. В открытом состоянии сопло 60 обеспечивает образование аэрозольной струи 61, когда в него поступает покрывающий продукт, в рассматриваемом случае с помощью контура 600 подачи. В закрытом состоянии сопло 60 препятствует образованию аэрозольной струи 61, даже когда поступает покрывающий продукт с помощью контура 600 подачи.

Для этого, например, каждое сопло 60 дополнительно содержит управляемый клапан 601, который переключается между закрытым состоянием и открытым состоянием. В альтернативном варианте, клапан 601 принадлежит контура 600 подачи.

Каждый клапан 601 способен переключаться между открытым состоянием и закрытым состоянием на основании управляющего сигнала 63-S, направляемого электронной схемой 63 управления. В этом примере схема 63 встроена внутрь головки 6 и может управляться от блока 20 управления через канал передачи данных, который не показан. Как вариант, схема 63 может быть расположена иным образом. Например, схема 63 может быть расположена снаружи головки 6, например, может быть встроена в блок 20 управления.

К примеру, это управление осуществляется с помощью исполняемых команд, предварительно записанных в схему 63 или в блок 20 управления.

Схема 63 пригодна для независимого управления клапанами 601 сопел 60 головки. Таким образом, схема 63 может, когда сопла 60 расположены колонками и/или рядами, совместно приводить сопла одной и той же колонки или одного и того же ряда в одно и то же открытое или закрытое состояние.

Еще бóльшим преимуществом является то, что схему 63 можно запрограммировать для циклической подачи команд на открытие и закрытие, по меньшей мере, части сопел 60 с предварительно заданной циклической частотой. Эта предварительно заданная частота дополнительно рассчитывается как функция параметров перемещения головки 6 относительно поверхности S.

А именно, когда головка 6 движется относительно поверхности S, следуя по криволинейной траектории над поверхностью S, ближний конец головки 6, т.е. конец, расположенный наиболее близко к центру кривой траектории, движется с более низкой скоростью, чем дальний конец головки 6, который расположен на наиболее дальнем расстоянии от центра кривой. В таком случае количество покрывающего продукта, распыляемого головкой 6, необходимо изменить, так чтобы обеспечить надлежащую однородность осаждения покрывающего продукта по всей ширине L полосы B. Т.е. головка должна регулироваться для осаждения меньшего количества покрывающего продукта на ее ближнем конце, в частности, чтобы предотвратить получение большей толщины полосы B на стороне ближнего конца по сравнению со стороной дальнего конца.

Таким образом, сопла 60, расположенные на ближнем конце головки 6, открываются, затем последовательно закрываются с циклической частотой с целью осаждения меньшего количества покрывающего продукта по сравнению с соплами 60, расположенным на дальнем конце, причем последние остаются открытыми в рассматриваемом случае. В рассматриваемом случае циклическая частота является функцией радиуса кривой траектории.

Например, параметры перемещения передаются схеме 63 блоком 20 управления как функция программы заданной величины перемещения головки 6 и/или как функция данных, измеряемых датчиками перемещения. Например, параметры перемещения включают в себя скорость перемещения каждого сопла 60 относительно поверхности S.

На фиг. 4 одно из распылительных сопел 60, в рассматриваемом случае обозначенное номером позиции 60.1, показано в закрытом состоянии. Таким образом, это сопло 60.1 не создает никакой аэрозольной струи 61. Символ «L'» обозначает ширину объединенной аэрозольной струи, образованной в этом случае головкой 6. Ширина L' строго меньше ширины L. В результате головка 6 осаждает более узкую полосу B' по сравнению с полосой B.

На фиг. 5 и 6 показан второй вариант выполнения головки 6 нанесения покрывающего продукта. Элементы головки нанесения покрывающего продукта согласно этому варианту осуществления, сходные с первым вариантом осуществления, обозначены такими же номерами позиций и не описаны подробно, поскольку к ним можно применить вышеприведенное описание.

Головка 6' нанесения покрывающего продукта, в частности, отличается от головки 6 тем, что она дополнительно содержит несколько вспомогательных распылительных сопел 64, также именуемых дополнительными распылительными соплами. Сопла 64 отделены от сопел 60.

Каждое из дополнительных сопел 64 конструктивно выполнено с возможностью создания одинарной струи 65 покрывающего продукта покапельного типа. Таким образом, сопла 64 не обеспечивают образования аэрозольной струи, сходной с аэрозольной струей 61. Например, каждое из сопел 64 содержит выпускное отверстие диаметром, обозначенным как D', и систему покапельного выброса с пьезоэлектрическим элементом или блокирующим клапаном.

Диаметр D' предпочтительно строго меньше диаметра D сопел 60, так что капли покрывающего продукта струи 65 имеют наименьший возможный диаметр, что позволяет получить поток покрывающего продукта, который может содержать твердые частицы. Капли, которые образуются покапельным образом, имеют диаметр d' больше диаметра d капель аэрозольной струи 61, причем последний меньше диаметра D сопла 60. Например. Диаметр d', по существу, равен диаметру D'. Например, диаметр D' меньше или равен 0,8D.

Струя 65 обеспечивает осаждение полосы C покрывающего продукта на поверхности S. Полоса C имеет ширину меньше ширины L полосы B. Полоса C расположена рядом с полосой B без разрыва с полосой B.

Для этого сопла 64 расположены, по меньшей мере, с одного края головки 6' нанесения покрывающего продукта рядом с соплами 60, так чтобы полоса C была расположена рядом с полосой B.

В этом примере сопла 64 размещены рядами, расположенными на противоположных краях нижней стороны головки 6 с каждой стороны центральной зоны указанной нижней стороны, на которой расположены сопла 60. Таким образом, сопла 64 окружают сопла 60. Как вариант, сопла 64 могли бы быть расположены иным образом, например, колонками на краях головки 6. Сопла 64 также могут быть расположены только с одного края головки 6.

В этом примере подача покрывающего продукта к дополнительным распылительным соплам 64 осуществляется с помощью контура 640 подачи, расположенного отдельно от системы 600 подачи. Таким образом, распылительные сопла 64 выполнены с возможностью распыления дополнительного покрывающего продукта отдельно от покрывающего продукта, распыляемого распылительными соплами 60.

Такая компоновка создает особое преимущество в случае, когда покрывающий продукт является жидкостью, в которой твердые частицы находятся во взвешенном состоянии. Это имеет место, например, в отношении металлических красок, которые содержат металлические частицы или хлопья во взвешенном состоянии в жидкой краске. Это также имеет место в отношении красок, наполненных слюдяными, стеклянными или другими частицами, предназначенными для создания внешнего вида с особым эффектом или для улучшения определенных механических или физических свойств слоя покрывающего продукта, например, для повышения стойкости к механическим контактным повреждениям.

Когда распылительные сопла 64 имеют диаметр D', меньший диаметра D распылительных сопел 60, подача металлической краски предпочтительно не осуществляется непосредственно в сопла 64, поскольку существует риск блокировки сопел 64 металлическими хлопьями. В этом случае в контур 640 подачи поступает краска без металлических хлопьев, в то время как металлическая краска, содержащая хлопья, поступает в контур 600 подачи. Также существует возможность использования краски с оттенком, немного отличающимся от оттенка, получаемого при использовании идентичной краски, но без хлопьев, с целью получения идентичного оттенка после нанесения.

Однако как вариант, в сопла 60 и сопла 64 подают один и тот же покрывающий продукт. Это имеете особое значение в отношении краски без частиц, создающих металлический эффект. В этом случае контур 640 подачи мог бы быть объединен с контуром 600 подачи, например, подводящим трубопроводом 41. Однако два отдельных контура подачи предпочтительно должны быть сбалансированы в отношении различных условий эксплуатации (расход, давление), что необходимо для одновременного функционирования сопел 60 и сопел 64.

Таким образом, сопла 64 позволяют повысить качество осаждения продукта на поверхность S, в частности, для получения более острых боковых краев. Как вариант, сопла 64 могут иметь отличия вследствие геометрии, позиционирования или угловой ориентации.

На фиг. 7 показан третий вариант осуществления изобретения. Элементы головки 6'' нанесения покрывающего продукта согласно этому варианту осуществления, сходные с первым вариантом осуществления, обозначены такими же номерами позиций и не описаны подробно, поскольку к ним можно применить вышеприведенное описание.

Головка 6'' отличается от головки 6 тем, что она дополнительно содержит съемный или убирающийся экран 610, расположенный на краю головки 6'', так чтобы, по меньшей мере, частично ограничивать одну из аэрозольных струй, обозначенных в рассматриваемом случае как 61', которые выпускаются соплами 60. В рассматриваемом случае экран 610 убирается за счет поступательного движения, параллельного направлению распространения аэрозольной струи. Это движение, например, обеспечивается непоказанным двигателем, которым управляет блок 20 управления.

Таким образом, осаждаемая полоса B'' краски имеет более острый и более ограниченный край, чем в случае отсутствия экранирования.

Предпочтительно, экран 610 выполнен из электропроводного материала и выполнен с возможностью соединения с линией электрической поляризации для электрической поляризации экрана 610. Это позволяет прикладывать направленное электрическое поле к каплям аэрозольных струй, выпускаемым соплами 60, причем покрывающий продукт заблаговременно электрически поляризуется и имеет противоположную полярность. Таким образом, направленное электрическое поле позволяет увеличивать остроту края полосы B'' краски сходным образом с тем, что описано ниже со ссылкой на вариант осуществления, представленный на фиг. 9.

В альтернативном варианте, экран 610 может быть установлен с каждого из боковых краев головки 6''.

На фиг. 8 показан четвертый вариант осуществления изобретения. Элементы головки 6''' нанесения покрывающего продукта согласно этому варианту осуществления, сходные с первым вариантом осуществления, обозначены такими же номерами позиций и не описаны подробно, поскольку к ним можно применить вышеприведенное описание.

Головка 6''' нанесения покрывающего продукта дополнительно содержит устройство подачи струи воздуха, направляющей распыляемый покрывающий продукт. Это устройство, в частности, содержит отверстия 630 для нагнетания воздуха, соединенные с контуром 632 подачи сжатого воздуха, в который воздух поступает, например, по трубопроводу системы 1. Указанные отверстия 630 выполнены с возможностью распыления струи 631 направляющего воздуха рядом, по меньшей мере, с частью аэрозольной струи 61, выходящей из распылительного сопла 60 и ориентированной в направлении распространения. Таким образом, эта струя направляющего воздуха образует барьер, который не могут пересечь капли покрывающего продукта. Таким образом, ограничивается осаждение капель снаружи заданной области поверхности S. Полоса B осаждаемого продукта также имеет более острые края. Отверстия 620 в рассматриваемом случае расположены на боковых краях нижней стороны головки 6'''.

Согласно другому непоказанному варианту осуществления отверстия 630 могут быть расположены иным образом, например, в каждом сопле 60 для образования нескольких независимых струй. Струи 631 воздуха могут быть ориентированы так, чтобы они сходились или расходились относительно направления распространения аэрозольной струи 61.

Предпочтительно такое устройство можно использовать с головками 6, 6' или 6''.

На фиг. 9 показан пятый вариант осуществления изобретения. Элементы головки нанесения покрывающего продукта согласно этому варианту осуществления, сходные с первым вариантом осуществления, обозначены такими же номерами позиций и не описаны подробно, поскольку к ним можно применить вышеприведенное описание.

Эта система, в частности, отличается от системы 1 тем, что она дополнительно содержит электрод 620, выполненный с возможностью приложения электрического поля к аэрозольным струям 61, выпускаемым распылительными соплами 60. Таким образом, капли аэрозольных струй 61 электрически заряжены ненулевым электрическим зарядом. Помимо этого, поверхность S электрически соединена с электрическим заземлением 621. Таким образом, по меньшей мере, некоторые из капель под действием силы электростатического поля притягиваются к поверхности S, подлежащей нанесению покрытия. Таким образом, ограничивается осаждение капель снаружи заданной области поверхности S. Таким образом, осаждаемая полоса B продукта также имеет более острые края.

Как показано, электрическое поле генерируется по оси распыления между электродом 620 и поверхностью S, подлежащей нанесению покрытия. Это электрическое поле E ускоряет заряженные капли во время их движения к поверхности S. Сила электростатического поля с интенсивностью F =qE, где q - элементарный электрический заряд, накладывается на силу притяжения Земли и силы трения воздуха. Электрическая сила направлена по касательной к силовым линиям поля, которые сходятся к поверхности S. Некоторые капли по прямолинейным траекториям, которые в случае отсутствия электрического поля оказывались бы снаружи заданной области поверхности S, отклоняются к последней и притягиваются заданной областью.

Кроме того, благодаря полю E капли ускоряются, что позволяет увеличить расстояние между соплом 60 и поверхностью S для достижения труднодоступных областей. Это увеличивает полезный выход осаждения и делает его равномерным.

Другое преимущество состоит в доводке размера капель, распыляемых соплами 60, что улучшает окончательный вид покрытия, осаждаемого на поверхности S. Одним из параметров, ограничивающих технологию покапельного осаждения, является размер выпускного отверстия сопла, который является небольшим и несовместимым с характеристиками многих покрывающих продуктов, отличающихся от типографских красок, как в случае автомобильных красок. Осевое электрическое поле E между соплом 60 и поверхностью S, прикладываемое к каплям, способствует еще более тонкому распылению указанных капель. Комбинация энергии распыления и электрического поля увеличивает силу извлечения капли с поверхности пленки краски. Высокое напряжение обеспечивает распыление, эквивалентное использованию отверстий сопел 60 большего диаметра. И, наконец, увеличенная энергия распыления позволяет повысить производственные ритмы, когда головку используют в промышленном производстве, например на линии покраски автомобилей.

Использование электростатического направления также улучшает равномерность и однородность позиционирования капель, которые отталкивают друг друга. Капли осаждаются с бóльшим рассеянием в отличие от технологий покапельного осаждения. Это ослабляет нежелательные визуальные искажения, например, фактуру с прожилками и линейный эффект.

Согласно другому непоказанному варианту головка 6 нанесения покрывающего продукта содержит устройство для электрической поляризации покрывающего продукта перед распылением соплами 60. Поимо этого, поверхность S электрически соединена с электрическим заземлением 621. Таким образом, капли аэрозольных струй 61 электрически поляризуются без необходимости использования электрода 620.

Благодаря указанной электрической поляризации, по меньшей мере, некоторые из капель под действием силы электростатического поля притягиваются к поверхности S, подлежащей нанесению покрытия, что позволяет ограничить осаждение капель снаружи заданной области поверхности S. Таким образом, осаждаемая полоса B продукта также имеет более острые края.

Варианты выполнения и модификации и варианты выполнения, рассмотренные выше, можно комбинировать для создания новых вариантов выполнения.

Изобретение относится к области промышленного окрашивания. Головка для нанесения покрывающего продукта на поверхность, подлежащую нанесению покрытия, содержащая по меньшей мере два распылительных сопла для нанесения покрывающего продукта, каждое из которых выполнено с возможностью распыления покрывающего продукта в форме аэрозольной струи посредством одновременного образования нескольких капель, имеющих диаметр меньше диаметра выпускного отверстия распылительного сопла, отличающаяся тем, что содержит одно или несколько дополнительных распылительных сопел, отделенных от распылительных сопел причем дополнительные распылительные сопла выполнены с возможностью образования покапельной струи покрывающего продукта. Технический результат - улучшение контроля места осаждения капель краски. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Головка (6; 6'; 6''; 6''') для нанесения покрывающего продукта на поверхность (S), подлежащую нанесению покрытия, содержащая по меньшей мере два распылительных сопла (60) для нанесения покрывающего продукта, каждое из которых выполнено с возможностью распыления покрывающего продукта в форме аэрозольной струи (61) посредством одновременного образования нескольких капель, имеющих диаметр меньше диаметра (D) выпускного отверстия распылительного сопла (60), отличающаяся тем, что содержит одно или несколько дополнительных распылительных сопел (64), отделенных от распылительных сопел (60), причем дополнительные распылительные сопла (64) выполнены с возможностью образования покапельной струи (65) покрывающего продукта.

2. Головка по п. 1, отличающаяся тем, что распылительные сопла (60) распределены попарно на расстоянии друг от друга, составляющем 0,1-2 см, так что аэрозольные струи (61) находятся в контакте друг с другом у поверхности (S), подлежащей нанесению покрытия.

3. Головка по п. 1, отличающаяся тем, что распылительные сопла (60) расположены так, чтобы обеспечивать перекрытие аэрозольных струй (61), образуемых этими соплами, у поверхности (S), подлежащей нанесению покрытия.

4. Головка по п. 3, отличающаяся тем, что степень перекрытия аэрозольных струй, создаваемых двумя непосредственно соседними распылительными соплами, больше или равна 5%, или по существу равна 50%, или по существу равна 66%.

5. Головка по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что диаметр (D) выпускного отверстия каждого распылительного сопла (60) больше или равен 100 мкм.

6. Головка (6') по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что дополнительные распылительные сопла (64) расположены, по меньшей мере, на одном боковом краю головки для нанесения покрывающего продукта и/или рядом с распылительными соплами (60).

7. Головка (6') по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что дополнительные распылительные сопла (64) имеют диаметр (D') выпускного отверстия меньше диаметра (D) выпускного отверстия распылительного сопла (60).

8. Головка (6') по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что подачу покрывающего продукта к дополнительным распылительным соплам (64) осуществляет контур (640) подачи, отдельный от контура (600) подачи распылительных сопел (60).

9. Головка по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что распылительные сопла (60) выровнены друг с другом в колонки (6L) и/или ряды (6R).

10. Головка (6''') по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что она содержит устройство для прикладывания потока воздуха, направляющего распыляемый покрывающий продукт, содержащее отверстия (630) для нагнетания воздуха, выполненные с возможностью распыления струи (631) направляющего воздуха рядом, по меньшей мере, с частью аэрозольных струй (61).

11. Головка (6'') по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что головка (6) для нанесения покрывающего продукта содержит съемный или убирающийся экран (610) для бокового ограничения аэрозольной струи, выпускаемой, по меньшей мере, некоторыми из распылительных сопел (60).

12. Головка (6) по одному из пп. 1-4, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, один электрод (620), выполненный с возможностью приложения электрического поля к аэрозольным струям (61), выпускаемым распылительными соплами (60), причем поверхность, подлежащая нанесению покрытия, соединена с электрическим заземлением (621) системы.

13. Головка по п. 11, отличающаяся тем, что экран (610) выполнен из электропроводного материала и выполнен с возможностью соединения с линией электрической поляризации для электрической поляризации этого экрана, причем покрывающий продукт заблаговременно электрически поляризован и имеет обратную полярность.

14. Система (1) нанесения покрывающего продукта на поверхность (S), подлежащую нанесению покрытия, содержащая многоосевой промышленный робот (2), оборудованный шарнирной рукой (4) и головкой (6) для нанесения покрывающего продукта, прикрепленной к шарнирной руке (4), отличающаяся тем, что головка (6) для нанесения покрывающего продукта соответствует одному из пп. 1-4.

15. Система по п. 14, отличающаяся тем, что система (1) выполнена с возможностью использования на расстоянии (H) между головкой (6) для нанесения покрывающего продукта и поверхностью (S), подлежащей нанесению покрытия, менее 200 мм, предпочтительно 5-50 мм, еще более предпочтительно 10-30 мм.

16. Система по п. 14, отличающаяся тем, что головка (6) для нанесения покрывающего продукта съемно установлена на шарнирной руке (4) с использованием магнитного крепежного устройства (40).