專利名稱：靜電涂裝設備和靜電涂裝方法
技術領域：
本發明涉及靜電涂裝設備和靜電涂裝方法。
背景技術：
靜電涂裝已知為例如對摩托車的車體進行涂裝的方法。根據靜電涂裝方法，在被涂裝物與涂裝裝置之間形成電場，并由此在被涂裝物與涂料之間形成電勢差。因此，庫倫力作用在涂料上，由此使得涂料被有效地粘附在被涂裝物上。根據本方法，形成均勻的涂料膜，并且實現了高的涂料粘附效率。因此，靜電涂裝被廣泛地采用。例如在日本專利申請公報No. 2001-170522(2001-170522)中描述了關于靜電涂裝設備和靜電涂裝方法得已知技術。根據在日本專利申請公報No. 2001-170522中描述的技術，為了將高的負電壓施加到充電電極，使用了通過將多個電容器和多個二極管級聯而形成的負輸出多級級聯電壓加倍整流電路(例如,Cockcroft-Walton電路)。利用使用該技術的靜電涂裝設備和方法，在被涂裝物接地(即，被涂裝物的電勢為“O”)并且高的負電壓被施加到涂裝裝置的狀態下，執行靜電涂裝。如果高的負電壓被施加到涂裝裝置，例如在鐘形帽的邊緣(前邊緣)處產生負電暈放電。對于負電暈放電的特性，例如，在比發生正電暈放電的電壓更低的電壓下發生負電暈放電，并且在在比正電暈放電的情況下更高的電壓下發生完全的電介質擊穿，并且因此負電暈放電更不可能發展為火花放電。由于這個原因，認為適合于更高的負電壓適合于由用于靜電涂裝的高電壓產生器產生的高電壓。因此，靜電涂裝設備已經被構造為將高的負電壓施加到涂裝裝置。利用靜電涂裝設備的上述構造，涂料被帶負電。所噴射的涂料在不接觸成形空氣的狀態下擴散。關于空氣(即，成形空氣)的特性，空氣最可能被帶正電，如圖9中的摩擦電序圖所示。因此認為當帶負電的涂料接觸空氣(成形空氣)時，電荷由空氣中和，導致帶電量的下降。近年來，已經考慮進一步減小環境負擔，并且因此在靜電涂裝領域，增加了對進一步改善涂料粘附效率的技術的要求。例如，涂料粘附效率可以通過增加涂料的帶電量來有效地改善。
發明內容
本發明提供了一種靜電涂裝設備和靜電涂裝方法，其能夠通過基于摩擦電序圖中空氣的位置使用成形空氣來增加涂料的帶電量，并且通過增加在被涂裝物與涂裝裝置之間形成的電場的強度，來實現更高的涂料粘附效率。本發明的第一方面涉及一種靜電涂裝設備，其包括涂料槍，其包括霧化部分和空氣排出部分，該霧化部分將涂料霧化，該空氣排出部分排出用于對經霧化的涂料的擴散圖·案進行控制的成形空氣；高電壓產生器，其將高電壓施加到涂料槍；以及控制器，其控制將要從高電壓產生器施加的高電壓，其中高電壓產生器產生高的正電壓。利用上述靜電涂裝設備，在涂料被帶正電時進行靜電涂裝，由此防止涂料的帶電量下降，帶電量的下降可能在涂料接觸成形空氣時引起。靜電涂裝設備還包括帶電部分，其主動地使得從空氣排出部分排出的成形空氣帶正電。利用該結構，主動地使得成形空氣帶正電，并且因此涂料的帶電量在涂料接觸成形空氣時增加。帶電部分可以是將空氣提供到空氣排出部分并由變得帶負電的材料制成的空氣供應部分。利用該結構，可以更有效地使得成形空氣帶正電，并且因此涂料的帶電量進一步通過使得涂料接觸成形空氣而增加。·
控制器可以設置適合于靜電涂裝的第一施加電壓以及低于第一施加電壓的第二施加電壓作為將要從高電壓產生器施加的高電壓，并且使得第一施加電壓和第二施加電壓以各具有預定脈沖寬度、預定脈沖間隔和預定振幅的脈沖方式交替地輸出。利用該結構，產生具有高強度和大面積的電場，由此增加所用在涂料顆粒上的庫倫力并且由此改善涂料粘附效率。本發明的第二方面涉及一種靜電涂裝方法，包括在涂料槍處產生高的正電壓，使得在被涂裝物與涂料槍之間形成電場；以及在對從涂料槍噴射的涂料進行正充電的同時，在被涂裝物上執行靜電涂裝。根據上述靜電涂裝方法，可以防止涂料的帶電量下降，帶電量的下降可能在涂料接觸成形空氣時引起。在上述靜電涂裝方法中，主動地使得從涂料槍排出的成形空氣帶正電。因此，通過使得涂料接觸成形空氣而增加涂料的帶電量。在上述靜電涂裝方法中，使用空氣供應部分來使得成形空氣帶正電，空氣供應部分將空氣提供到涂料槍的空氣排出部分并由變得帶負電的材料制成。因此，可以更有效地使得成形空氣帶正電，并且因此，通過使得涂料接觸成形空氣而進一步增加涂料的帶電量。上述靜電涂裝方法還可以包括設置適合于靜電涂裝的第一施加電壓以及低于第一施加電壓的第二施加電壓作為要被施加的高電壓；以及使得第一施加電壓和第二施加電壓以各具有預定脈沖寬度、預定脈沖間隔和預定振幅的脈沖方式交替地輸出，從而與當第一施加電壓被連續地施加時形成的電場的強度和面積相比，在被涂裝物與所述涂料槍之間形成具有高強度和大面積的電場。因此，形成具有高強度和大面積的電場，由此增加作用在涂料顆粒上的庫倫力，并且由此改善涂料粘附效率。
將會在下文中參照幅圖描述本發明的示例性實施例的特征、優點以及技術和工業意義，附圖中相似的附圖標記表示相似的元件，并且在附圖中圖I是示意性地示出了根據本發明的第一示例實施例的靜電涂裝設備的整體構造的圖；圖2是示意性地示出了根據本發明的第一示例實施例和比較示例的靜電涂裝設備的高電壓產生器的構造的圖；圖3A是示意性地示出了當使用根據本發明的第一示例實施例的靜電涂裝設備時(即，在施加正電壓時)產生的感應電場的狀態的圖；圖3B是示意性地示出了當使用根據本發明的第一示例實施例的靜電涂裝設備時(即，在施加負電壓時)產生的感應電場的狀態的圖；圖4A是示意性地示出了由根據本發明的第一示例實施例的靜電涂裝設備執行的靜電涂裝(即，在施加正電壓時)的狀態的圖；圖4B是示意性地示出了由根據本發明的第一示例實施例的靜電涂裝設備執行的 靜電涂裝(即，在施加負電壓時)的狀態的圖；圖5是示意性地示出了由根據本發明的第二示例實施例的靜電涂裝設備執行的靜電涂裝(即，在施加正電壓時)的狀態的圖；圖6是示意性地示出了由根據本發明的第三示例實施例的靜電涂裝設備執行的靜電涂裝的狀態的圖；圖7A是示出了在使用比較示例中的靜電涂裝設備時獲得的、施加電壓的時間變化與放電電流的時間變化之間的關系的圖；圖7B是示出了在使用根據本發明的第三示例實施例的靜電涂裝設備時獲得的、施加電壓的時間變化與放電電流的時間變化之間的關系的圖；圖8A是示意性地示出了在連續施加電壓V1時由比較示例中的靜電涂裝設備產生的電場的狀態的圖；圖SB是示意性地示出了在連續施加電壓V2時由比較示例中的靜電涂裝設備產生的電場的狀態的圖；以及圖9是摩擦電序圖。
具體實施例方式將會參照圖I和圖2來描述根據本發明的第一示例實施例的靜電涂裝設備。如圖I所示，根據第一示例實施例的靜電涂裝設備I在工件2上執行靜電涂裝,該工件2作為被涂裝物。靜電涂裝設備I包括機器人3、涂料槍4、高電壓產生器5、控制器6和空氣噴嘴7。工件2被接地(即，連接到接地G)，并且因此工件2的電勢為“O”。機器人3是多關節機器人，其能夠相對于工件2以期望的速度和期望的姿勢移動涂料槍4，并且包括臂3a和基部3b。涂料槍4由在臂3a的末端的于部分3c支撐。雖然多關節機器人被用作為第一示例實施例中的靜電涂裝設備I的機器人3，但是根據本發明的靜電涂裝設備的機器人不局限于多關節機器人。涂料槍4是通過將涂料朝向工件2噴涂來將涂料涂覆到工件2的涂裝裝置，并且包括杯形帽4a和槍體4b。涂料槍4是旋轉霧化式涂裝裝置，其通過使用致動器(未示出)(例如，空氣發動機)轉動杯形帽4a，由此將液體涂料霧化到杯形帽4a的內面上。高電壓產生器5電連接到槍體4b，并且用于輸送涂料的涂料輸送管8和用于輸送成形空氣的空氣輸送管9也連接到槍體4b。
雖然在上述第一示例實施例中，旋轉霧化式涂料槍備用作為靜電涂裝設備I的涂料槍4，但是根據本發明的靜電涂裝設備的涂料槍不局限于旋轉霧化式涂料槍。S卩，可以使用各種其他類型的涂料槍，包括具有不可旋轉的頭的那些。此外，雖然在第一示例實施例中高電壓產生器5設置在涂料槍4的外側，但是根據本發明的靜電涂裝設備的涂料槍不局限于結合高電壓產生器的涂料槍。即，涂料槍和高電壓產生器可以以各種其他形式和布置來結合。例如，可以使用其中結合高電壓產生器的涂料槍。此外，雖然在第一示例實施例中涂料通過連接到槍體4b的涂料輸送管輸送到涂料槍4，但是向涂料槍4的涂料供應可以由各種其他方式實現。例如，涂料可以通過安裝到涂料槍的存儲涂料的盒式容器供應。每個空氣噴嘴7是將用于調整涂料擴散方式的成形空氣排出的噴嘴部分，并且用于輸送成形空氣的空氣輸送管9連接到空氣噴嘴7。通過例如調整每個空氣噴嘴7的排出 出口的形狀和從空氣輸送管9提供的壓力來調整涂料擴散圖案。空氣噴嘴7被布置在槍體4b的前端面處，以沿著朝向杯形帽4a的方向排出空氣。因此，空氣噴嘴7將成形空氣朝向杯形帽4a的后側排出。因此，來自空氣噴嘴7的成形空氣以使得成形空氣圍繞杯形帽4a的圖案擴散。用于排出成形空氣的空氣排出部分在第一示例實施例中是噴嘴形。然而，根據本發明的空氣排出部分不局限于噴嘴形的空氣排出部分。即，可以使用各種其他類型的空氣排出部分。例如，形成環形空氣排出部分的所謂成形空氣環可以被用作為空氣排出部分。高電壓產生器5具有產生電壓的升壓部分21和電源部分22。高電壓產生器5通過使用升壓部分21將由電源部分22產生的電壓升壓來產生約數十千伏的高的正靜電壓。應當注意，在以下的描述中，由高電壓產生器5是假的高的靜電壓的值將會被稱作為電壓V,并且在施加電壓V期間流動的放電電流的值將會被稱作為電流I。此外，隨著放電電流I流動而產生的靜電場將會被稱作為電場E。高電壓產生器5被經由線纜電連接到涂料槍4，并且將作為高的正電壓的電壓V施加到涂料槍4。當高電壓產生器5將正電壓V施加到涂料槍4時，放電電流I從與地G連接的工件2 (B卩，其電勢為0V)流動到杯形帽4a的前邊緣。因此，產生電場E，作為其中電勢從工件2朝向杯形帽4a改變的電場。因此，在工件2上使用電場E進行靜電涂裝。雖然在第一示例實施例中靜電涂裝設備I的高電壓產生器5連接到涂料槍4并且將電壓V施加到涂料槍4，但是與本發明的靜電涂裝設備的高電壓產生器連接的元件不局限于涂料槍4。即，例如，高電壓產生器可以被連接到設置在涂料槍處的電極，以在涂料槍周圍產生電場，并且電壓可以由高電壓產生器施加到電極。在這種靜電涂裝設備中，電場產生在電極與工件之間，并且涂料顆粒由電場帶電。應當注意，在上述示例修改例中，涂料槍和設置在涂料槍處的電極可以被一同稱作為本發明中的涂料槍。此外，控制器6被連接到高電壓產生器5。控制器6能夠控制由高電壓產生器5產生的高靜電壓(即，電壓V)。之后，將會參照圖2描述根據本發明的第一示例實施例的靜電涂裝設備I的高電壓產生器5。如圖2所示，高電壓產生器5包括升壓部分21、電源部分22和低電壓線纜23。升壓部分21對由電源部分22產生的電壓進行升壓。升壓部分21包括高電壓變壓器24和Cockcroft-Walton升壓電路25 (下文中將被稱作“CW電路”)，該CW電路25用作為用于高電壓產生的整流器和用于高電壓產生的倍增器，并且由按照給定組合設置的多個電容器、二極管構成。升壓部分21包括與高電壓變壓器24的主繞組24a的中央相位(下文中將會被稱作為“CT相位”)相連接的輸入端子21a、與主繞組24a的驅動A相位(下文中稱作為“DA相位”)相連接的輸入端子21b以及與主繞組24a的驅動B相位(下文中稱作為“DB相位”)相連接的輸入端子21c。此 外，升壓部分21具有輸出端子21d、輸出端子21f、接地端子21g和高電壓輸出端子2Ih等，輸出端子2Id用于輸出表示在CW電路25中的總電流值的電流反饋信號(下文中將會被稱作為“頂信號”)，輸出端子21f用于輸出表示通過在CW電路25處升高電壓而獲得的高電壓值的電壓反饋信號(下文中被稱作為“VM信號”)，CW電路25經由接地端子2Ig接地，高電壓輸出端子2Ih用于輸出通過在CW電路25處升高電壓而獲得的聞電壓。高電壓產生器5的CW電路25中的二極管被布置為使得它們的極性與高電壓產生器55的CW電路65中的各個二極管相反，以產生高的負電壓，這在圖2中的雙點劃線框中示出為比較示例。因此，高電壓產生器5的CW電路25能夠產生高的正電壓。即，高電壓產生器5可以例如通過調整比較示例的高電壓產生器55的CW電路65而容易獲得。高電壓變壓器24具有主繞組24a和副繞組24b，并且CW電路25連接到副繞組24b側。電源部分22產生電壓，通過該電壓獲得用于對涂料槍4通電等的高電壓。電源部分22具有直流電源27、放大器28、CPU (中央處理單元)29、RAM(隨機訪問存儲器)30、中繼器31、推挽式振動器32、電壓傳感器33、電流傳感器34、帶通濾波器35、36和37等。電源部分22通過使用放大器28根據從CPU 29輸出的命令值調整直流電源27的輸出電壓，來產生施加電壓。通過將由設置在用于提供施加電壓的線上的電壓傳感器33和電流傳感器34檢測的值反饋到CPU 29，將由此產生的施加電壓調整為等于命令值。上述頂信號和VM信號被反饋到CPU 29，并且CPU 29通過根據各個反饋信號以及存儲在RAM 30等中的給定條件等執行計算來確定輸出到放大器28的命令值。IM信號、VM信號等經由帶通濾波器35、36和37等被輸入到CPU 29中。電源部分22根據從CPU 29輸出地命令值使用推挽式振動器32輸出要被輸入到主繞組24a的各個驅動相位中的驅動信號。通過基于各個反饋信號(即，反饋到CPU 29的IM和VM信號)、存儲在RAM 30中的給定條件等執行計一算，CPU 29確定將要從CPU 29輸出到推挽式振動器32的命令值。電源部分22還包括布置在施加電壓供應線上的中繼器31。當由CPU29基于各個反饋信號、存儲在RAM 30中的給定條件等執行的計算的結果檢測到異常時，中繼器31立即進行操作以中斷施加電壓的供應。以此方式，例如可以可靠地防止高電壓產生器5輸出異常高的電壓。電源部分22包括輸出端子22a、輸出端子22b和輸出端子22c，輸出端子22a用于輸出用于主繞組24a的CT相位的施加電壓,輸出端子22b用于輸出用于主繞組24a的DA相位的驅動信號，輸出端子22c用于輸出用于主繞組24a的DB相位的驅動信號。此外，電源部分22包括用于將頂信號輸出到CPU 29的輸出端子22d、用于將泄露電流反饋信號輸入到CPU 29的輸入端子22e、用于將VM信號輸入到CPU 29的輸入端子22f、以及電源部分22經由其接地的接地端子22g等。
低電壓線纜23是用于將升壓部分21電連接到電源部分22的各種線纜的線束，并且包括CT輸入線纜(CT) 23a、DA輸入線纜(DA) 23b、DB輸入線纜(DB) 23c、頂信號線纜(頂)23d、泄漏電流反饋線纜(UM) 23e、VM信號線纜(VM) 23f、公共線纜(C0M)23g等。雖然包括CW電路25的高電壓產生器5被用在第一示例實施例中，根據本發明的靜電涂裝設備的高電壓產生器不局限于包括CW電路的高電壓產生器。即，可以使用任何高電壓產生器，只要其能夠產生用于給涂料槍通電的高的正電壓等。之后，將會參照圖3A、圖3B、圖4A和圖4B描述涂料顆粒的帶電狀態和由靜電涂裝設備執行的靜電涂裝的狀態。如圖3B所示，在比較示例的靜電涂裝發備51中，高電壓產生器55以高的負電壓為涂料槍4通電。利用該結構，從杯形帽4a噴射的涂料的顆粒X在離開杯形帽4a時感應帶電，這是由于負電荷載流子在從其發射出來之后存在于杯形帽4a附近。因此，涂料顆粒X被以負帶電狀態排出。如圖4B所示，已經通過上述感應帶電而已經帶負電的涂料顆粒X由于存在于空氣(即，成形空氣)中的正的電荷載流子而電中性化。因此，當使用比較示例中的靜電涂裝設·備來執行靜電涂裝的情況中，涂料顆粒X的最終負帶電量相對較小。另一方面，如圖3A所示，在根據本發明的第一示例實施例的靜電涂裝設備I中，高電壓產生器5由高的正電壓使杯形帽4a帶電。因此，由于在從杯形帽4a發射之后存在于杯形帽4a附近的正的電荷載流子，從杯形帽4a噴灑出來的涂料顆粒x在離開杯形帽4a時感應帶電。因此，涂料顆粒X被以帶正電狀態排出。此外，如圖4A所示，因為僅從杯形帽4a發射的正的電荷載流子存在于所噴霧的涂料顆粒X周圍或者僅空氣(即，成形空氣)中的正的帶電載流子存在于所噴霧的涂料顆粒X周圍，涂料顆粒X繼續被帶正電，并且因此有效地進行它們的帶正電過程。即，存在于空氣中的正電荷載流子促進了涂料顆粒X的帶正電。因此，在使用根據本發明的第一示例實施例的靜電涂裝設備I來執行靜電涂裝的情況中，存在于成形空氣中的正電荷載流子不妨礙涂料顆粒X的帶電，但是它們被有效地利用以進一步增加涂料顆粒X的帶電量。在電場中作用在涂料顆粒X上的庫倫力F可以被表示為F = qE,其中q表示涂料顆粒X的帶電量，并且E表示電場(S卩，電場強度)。即，帶電量q越大，作用在涂料顆粒X上的庫倫力F越大，即，涂料顆粒被粘附到工件2上的力就越大。因此，如上所述增加帶電量q實現了較比較示例更高的涂料粘附效率。如上所述，根據本發明的第一示例實施例的靜電涂裝設備I包括涂料槍4和空氣噴嘴7，涂料槍4具有作為用于將涂料霧化的霧化部分的杯形帽4a，空氣噴嘴7都作為用于排出用于控制霧化的涂料的擴散圖案的成形空氣的空氣排出部分；高電壓產生器5，其將高電壓施加到涂料槍4 (或者可以如上所述地設置在涂料槍4處的電極)；以及控制器6，其控制將要從高電壓產生器5輸出地高電壓，并且高電壓產生器5適合于產生高的正電壓。因此，可以在涂料被帶正電的情況下執行靜電涂裝。同時，本發明的第一示例實施例可以被作為使用靜電涂裝設備I的靜電涂裝方法，該靜電涂裝設備I具有涂料槍4和空氣噴嘴7，涂料槍4具有作為用于將涂料霧化的霧化部分的杯形帽4a，空氣噴嘴7都作為用于排出用于控制霧化的涂料的擴散圖案的成形空氣的空氣排出部分；高電壓產生器5，其將高電壓施加到涂料槍4(或者可以如上所述地設置在涂料槍4處的電極)；以及控制器6，其控制將要從高電壓產生器5輸出地高電壓，并且高電壓產生器5適合于產生高的正電壓。因此，可以在涂料被帶正電的情況下執行靜電涂裝。根據本靜電涂裝方法，在使用高電壓產生器5產生高的正電壓的同時執行靜電涂裝，使得在作為被涂裝物的工件2與涂料槍4 (更具體地，杯形帽4a)之間形成電場E，并且因此從涂料槍4噴霧的涂料被帶正電。因此，可以防止涂料的帶電量下降，否則可能在涂料接觸成形空氣時導致涂料的 帶電量下降。之后，將會參照圖5描述根據本發明的第二示例實施例的靜電涂裝設備。如圖5所示，在根據本發明的第二示例實施例的靜電涂裝設備11中，空氣被通過空氣輸送管19提供到空氣噴嘴7。已知如果包括在摩擦電序(其通常被限定為摩擦電序圖，諸如圖9中所示出的那一個)中的材料之一接觸在相同摩擦電序中的位置與該材料遠離的另一材料，那么這些材料都帶很大程度的電。例如，如圖9中示出的摩擦電序圖所示，氟塑料(PTFE)可能被帶負電并且在摩擦電序中非常遠離“空氣”。本發明中的“可能被帶負電的材料”表示在摩擦電序中相對于O在負軸側上的任何材料，并且表示在圖9中的示例中在棉的右側上的任何材料。注意，圖9中的摩擦電序僅為摩擦電序的示例，并且在圖9中未示出的材料可以被包括在摩擦電序中。在比較示例中，僅需要用于將成形空氣輸送到空氣噴嘴7的管道具有輸送空氣的功能，并且因此沒有注意管道的材料以及該材料在摩擦電序中的位置。例如，通常使用由聚酰胺合成纖維制成的管道，而沒有特殊目的。如圖9中的摩擦電序圖所示，聚酰胺合成纖維以及空氣可能被帶正電，并且在摩擦電序圖中比例如氟塑料(PTFE)更接近空氣。因此，如果成形空氣通過由聚酰胺合成纖維制成的管道輸送到空氣噴嘴7，成形空氣沒有被有效地充正電。考慮到以上內容，氟塑料(PTFE)被有意地選擇作為根據本發明的第二示例實施例的靜電涂裝設備11的空氣輸送管19的材料，從而使得空氣輸送管19與根據本發明的第一示例實施例的靜電涂裝設備I的空氣輸送管9不同。應當注意，靜電涂裝設備11除了空氣輸送管19之外的結構特征與靜電涂裝設備I相同，并且因此將不會在描述他們。如圖5所示，在根據本發明的第二示例實施例的靜電涂裝設備11中，高電壓產生器5用高的正電壓給涂料槍4通電，并且成形空氣被通過由氟塑料(PTFE)制成的空氣輸送管19輸送到空氣噴嘴7，由此主動地使得成形空氣帶正電。因此，在使用根據本發明的第二示例實施例的靜電涂裝設備11來執行靜電涂裝的情況中，與在使用根據本發明的第一示例實施例的靜電涂裝設備I來執行靜電涂裝時相比，更多的帶正電荷的載流子可以擴散成為該形狀。因此，如果帶正電的涂料顆粒X在被噴霧之后立即接觸成形空氣,涂料顆粒X的正帶電通過在空氣中大量存在的正電荷載流子而受到強烈促進。即，靜電涂裝設備11在成形空氣中主動產生正電荷載流子，并且使用它們有效地增加涂料顆粒X的帶電量。如上所述，根據本發明的第二示例實施例的靜電涂裝設備11具有主動地使得從空氣噴嘴7排出的成形空氣帶正電的帶電部分，并且由可能帶負電并且其在摩擦電序中的位置遠離空氣的材料(在第二示例實施例中為氟塑料(PTFE))制成的空氣輸送管19被設置為如上所述的帶電部分。因此，根據本發明的第二示例實施例的靜電涂裝設備11能夠更有效地使得成形空氣帶正電。
同時，本發明的第二示例實施例可以被作為使用靜電涂裝設備11的靜電涂裝方法。該靜電涂裝方法主動地使得從空氣噴嘴7排出的成形空氣帶正電。根據本靜電涂裝方法，更具體地，為了更有效地增加在涂料接觸成形空氣時產生的涂料的帶電量，通過將成形空氣經由空氣輸送管19輸送到空氣噴嘴7來主動地使得成形空氣帶正電，該空氣輸送管19由可能帶負電并且在摩擦電序圖中的位置遠離空氣的材料(在第二示例實施例中為氟塑料(PTFE))制成。雖然空氣輸送管19在第二示例實施例中由氟塑料(PTFE)制成，但是根據本發明的第二實施例的靜電涂裝設備的空氣輸送管19的材料不局限于氟塑料(PTFE)。S卩，氟塑料(PTFE)僅為可能帶負電的示例材料。即，用于本發明的靜電涂裝設備的空氣輸送管可以由任何其他材料制成，諸如硅和氯乙烯，只要其在摩擦電序圖中的位置足夠遠離“空氣”。優選地，更可能帶負電的材料是從摩擦電序圖(諸如圖9中示出的那一個)中示出的材料中選擇的。此外，雖然在第二示例實施例中空氣輸送管19由氟塑料(PTFE)等制成，但是應當理解如果空氣噴嘴7以及空氣輸送管19整體或部分地由氟塑料(PTFE)等制成，可以更主動地使得成形空氣帶正電。此外，雖然在第二示例實施例中空氣輸送管19都作為使得成 形空氣帶正電的帶電部分，但是根據本發明的靜電涂裝設備中的帶電部分的結構不局限于此。例如，帶電部分可以另外為電極針等，其布置在成形空氣的流動路徑中的位置處并且產生帶正電荷的載流子。之后，將會參照圖6到圖SB描述根據本發明的第三示例實施例的靜電涂裝設備。如圖6所示，根據本發明的第三示例實施例的靜電涂裝設備41包括代替上述控制器6的控制器46。控制器46將由高電壓產生器5產生的高靜電電壓(即，電壓V)的波形改變為脈沖波形，并且該特征使得控制器46與設置在根據本發明的第一示例實施例的靜電涂裝設備I和根據本發明的第二示例實施例的靜電涂裝設備11中的控制器6不同。應當注意，靜電涂裝設備41的除了控制器46之外的結構特征與靜電涂裝設備I的那些相同，并且因此將不會再次描述它們。此外，雖然除了控制器46之外，根據第三示例實施例的靜電涂裝設備41在結構上與根據第一示例實施例的靜電涂裝設備I相同，靜電涂裝設備41可以可選地構造為除了控制器46之外與根據本發明的第二示例實施例的靜電涂裝設備11相同，所以其可以包括空氣輸送管19來代替空氣輸送管9。控制器46控制由高電壓產生器5產生的高的正靜電壓(B卩，電壓V)。在靜電涂裝設備41中，更具體地，控制器46將表示脈沖條件的命令信號輸出到高電壓產生器5，并且由高電壓產生器5產生的電壓V的波形被改變為與從控制器46輸出的命令信號相對應的脈沖波形。應當注意，脈沖波形表示在最大和最小水平(值)之間循環振蕩的波形，并且脈沖波形的示例包括方(矩形)波、正弦波以及與其類似的波形。此外，應當注意，脈沖條件表示用于限定目標脈沖波形的各個因素，并且包括振幅(電壓差)和脈沖周期(脈沖寬度和脈沖間隔)。控制器46被連接到機器人3，并且從機器人3實時接收表示涂料槍4的工作狀態(位置、振幅、移動速度等)的信號。此外，關于工件2的規格和涂裝條件的信息(即，包括所使用涂料的類型或種類、被噴霧的涂料的量等)被預先存儲在控制器46中，并且控制器46基于表示關于工件2的規格和涂裝條件的信息的信號以及表示涂料槍4的工作狀態的信號來檢測靜電涂裝狀態，并且之后由它們實時計算確定當前最佳脈沖條件。之后，控制器46將表示當前最佳脈沖條件的命令信號輸出(其已經通過實時計算確定)到高電壓產生器5。 關于短語“涂料的類型或種類”，應當注意具有不同的成分并且因此具有不同的帶電特性和導電性的涂料應當被認為是具有不同“類型或種類”。例如，透明涂層涂料和基底涂料被認為是彼此不同的類型或種類。在第三示例實施例中控制器46實時產生與當前靜電涂裝狀態相對應的命令信號。然而，與整個靜電涂裝過程(即，從涂裝開始到結束的全部靜電涂裝過程)相對應的脈沖條件可以被預先通過教導存儲在控制器46中，并且控制器46可以按照教導規定將命令信號輸出到高電壓產生器5。下文中，將會描述每個靜電涂裝設備如何產生電場E。如圖7A中示出的比較示例所示，在靜電涂裝期間施加到涂料槍4的第一電壓V將會被稱作為“電壓V/’，并且每次連續施加電壓V1時流動的放電電流I的值將會被稱作為“電流I/’。注意，電壓V1具有通常被·用來給類似于涂料槍4的涂料槍通電的電平。同時，也在靜電涂裝期間施加到涂料槍4并且低于通常使用的電壓V1的第二電壓V將會被稱作為“電壓V2”，并且每次連續施加電壓V2時流動的放電電流I的值將會被稱作為“電流I2”，并且在施加電壓V1時流動的放電電流I1與在施加電壓V2時流動的放電電流I2之間的差被稱作為“ Λ I”( g卩，Λ I = I1-I2)。在根據本發明的第三示例實施例的靜電涂裝設備41的情況中，換言之，如圖7Β所示，高電壓產生器5利用電壓V給涂料槍4通電，同時將電壓值在與比較示例中的電壓V1和V2的值相等的兩個值之間切換，換言之，高電壓產生器5按照從控制器46輸出的信號向涂料槍4以脈沖方式交替輸出電壓V1和V2。如果電壓V1和V2如上所述以脈沖方式輸出，那么所得到的放電電流I的波形變為包括大致三角波(每個三角波都具有局部峰)的脈沖波形。下文中，每個局部峰處的放電電流I的值將會被稱作為“峰電流13”。通過在電壓V1和V2之間切換而產生的每個脈沖的形狀可以使用表示電壓V1和V2之間的差異的振幅△ V、作為施加電壓V1的單個單位時間的脈沖寬度h以及作為施加低電壓V2的單個單位時間的脈沖寬度t2來限定。在這種情況下，脈沖周期T可以被表示為T =11+"t 2 0通過按照從控制器46輸出地信號來調整脈沖條件，可以使得峰電流I3比如圖7Α中示出的比較示例那樣連續施加電壓V1時流動的放電電流I1更大。即，當使用靜電涂裝設備41執行靜電涂裝時，放電電流I (峰電流I3)可以比比較示例中更大，盡管由高電壓產生器5產生的電壓V的值與比較示例中的那些(即，電壓V1和V2)相等。峰電流13大于放電電流I1的可能原因如下所示。在電壓V1和V2如圖7Α中示出的比較示例那樣都被連續施加的狀態中，存在電場E的區域已經充滿電子，并且因此不發生大的電子流動。另一方面，在電壓V1和V2以如圖7Β所示的脈沖交替輸出的狀態中，在存在電場E的區域中發生電子的快速流動，并且因此與連續施加電壓V1和V2的狀態相當的大的電流流動。此外，因為電場E的強度按照放電電流I的水平而改變，所以隨著比比較示例中的放電電流I更大的峰電流I3流動，產生具有更高強度的電場。在下文中，在以脈沖方式交替輸出電壓V1和V2的狀態中，在施加電壓V1期間的放電電流與在施加電壓V2期間的放電電流I之間產生的差異將會被稱作為“ λ Ip”(即，Λ Ip = I3-I2).之后，將會描述由根據本發明的第三示例實施例的靜電涂裝設備41以脈沖電壓執行靜電涂裝的狀態。在如圖7A所示將電壓V1從高電壓產生器5連續地施加到涂料槍4的情況中，在工件2與杯形帽4a之間產生由圖8A中的電力線表示的電場E115應當注意，電力線之間的間隔越窄表示電場E1的局部強度更高。考慮到要從涂料槍4噴射的涂料的所需擴散圖案等來設置電壓V1,以形成電場E1的有效區域W1，使得全部的涂料顆粒X通過電場E1的有效區域W1到達工件2。應當注意，每個電場的“區域”表示這樣的電場區域在該區域中，電場的強度足夠高以產生具有使得涂料粘附所需的大小的庫倫力，即，其不表示整個電場的區域。此外，在電壓V2如圖7A所示從高電壓產生器5連續施加到涂料槍4的情況中，在工件2與杯形帽4a之間產生由圖SB中的電場力線表示的電場E2。當所施加的電壓較低時 (即，當施加電壓V2時)，形成具有有效區域W2的電場E2，其小于電場E1的有效區域W1。此外，在電場E2中，電力線之間的間隔比電場E1中的電力線之間的間隔更寬，即，電場E2的強度低于電場Ep另一方面，在根據本發明的第三示例實施例的靜電涂裝設備41的情況中，通過使用控制器46和高電壓產生器5，電壓V1和V2如圖7B所示以脈沖方式交替地輸出到涂料槍4，使得在工件2與杯形帽4a之間形成圖6中表不的電場E3。電場E3的有效區域W3大于電
的有效區域W:。此外，電場E3中的電場線之間的間隔比電場E1中的電場線之間的間隔更窄，即，電場E3的強度高于電場Ep更具體地，靜電涂裝設備41調整電場E3的強度和電場E3的有效區域W3,通過按照從控制器46輸出的信號來改變脈沖條件(即，脈沖寬度脈沖間隔和振幅AV)。在工件2與杯形帽4a之間形成的電場E的強度越高，涂料顆粒x更加由電場E帶更正電，并且因此涂料顆粒X的帶電量q更大。利用根據第三示例實施例的靜電涂裝設備41，因此，由于更高的電場E的強度和更大帶電量q的協同作用，作用在穿過電場E3并且因而粘附到工件2的涂料顆粒X上的庫倫力相比于比較示例的情況更大，并且因此涂料顆粒
X由更大的力吸引到工件2，從而改善涂料粘附效率。因此，在使用根據本發明的第三示例實施例的靜電涂裝設備41執行靜電涂裝的情況中，可以通過減小低電壓V2來使得振幅AV更大，并且因此可以容易改善涂料粘附效率，而不升聞電壓V:。即，在根據本發明的第三示例實施例的靜電涂裝設備41中，控制器46能夠設置作為適合于靜電涂裝的施加電壓的第一電壓V1以及作為低于第一電壓V1的施加電壓的第二電壓V2，作為為將要從高電壓產生器5施加的高的正電壓，并且之后控制以各具有預定脈沖寬度(即，脈沖寬度D、預定脈沖間隔(即，脈沖間隔t2)和預定振幅(S卩，振幅AV)的脈沖方式交替輸出電壓V1和V2。同時，本發明的第三示例實施例可以被認為是使用靜電涂裝設備41的靜電涂裝方法。根據本方法，使用控制器46，設置作為適合于靜電涂裝的正電壓的第一電壓V1和作為比第一電壓V1更低的電壓的第二電壓V2,作為將要從高電壓產生器5施加的高電壓，并且之后在由控制器46進行的控制下，以各具有預定脈沖寬度(即，脈沖寬度h)、預定脈沖間隔(即，脈沖間隔t2)和預定振幅(即，振幅AV)的脈沖方式交替輸出電壓V1和V2，由此在工件2與涂料槍4之間產生相比于在從高電壓產生器5連續施加電壓V1的情況下形成的電場E1的強度和有效區域W1具有高電場強度和大面積(即，有效區域W3)的電場E3。因此，根據本方法，作用在涂料顆粒X上的庫倫力F增加，并且因此改善涂料粘附效率。·
權利要求
1.一種靜電涂裝設備，包括 涂料槍，其包括霧化部分和空氣排出部分，所述霧化部分將涂料霧化，所述空氣排出部分排出用于對經霧化的涂料的擴散圖案進行控制的成形空氣； 高電壓產生器，其將高電壓施加到所述涂料槍；以及 控制器，其控制將要從所述高電壓產生器施加的高電壓，其中 所述高電壓產生器產生高的正電壓。
2.根據權利要求I所述的靜電涂裝設備，還包括 帶電部分，其主動地使得從所述空氣排出部分排出的成形空氣帶正電。
3.根據權利要求2所述的靜電涂裝設備，其中 所述帶電部分是將空氣提供到所述空氣排出部分并由變得帶負電的材料制成的空氣供應部分。
4.根據權利要求I到3中任意一項所述的靜電涂裝設備，其中 所述控制器設置適合于靜電涂裝的第一施加電壓以及低于所述第一施加電壓的第二施加電壓作為將要從所述高電壓產生器施加的高電壓，并且使得所述第一施加電壓和所述第二施加電壓以各具有預定脈沖寬度、預定脈沖間隔和預定振幅的脈沖方式交替地輸出。
5.一種靜電涂裝方法，包括 在涂料槍處產生高的正電壓，使得在被涂裝物與所述涂料槍之間形成電場；以及 在對從所述涂料槍噴射的涂料進行正充電的同時，在所述被涂裝物上執行靜電涂裝。
6.根據權利要求5所述的靜電涂裝方法，其中 主動地使得從所述涂料槍排出的成形空氣帶正電。
7.根據權利要求6所述的靜電涂裝方法，其中 使用空氣供應部分來使得所述成形空氣帶正電，所述空氣供應部分將空氣提供到所述涂料槍的空氣排出部分并由變得帶負電的材料制成。
8.根據權利要求5到7中任意一項所述的靜電涂裝方法，還包括 設置適合于靜電涂裝的第一施加電壓以及低于所述第一施加電壓的第二施加電壓作為要被施加的高電壓；以及 使得所述第一施加電壓和所述第二施加電壓以各具有預定脈沖寬度、預定脈沖間隔和預定振幅的脈沖方式交替地輸出，從而與當所述第一施加電壓被連續地施加時形成的電場的強度和面積相比，在所述被涂裝物與所述涂料槍之間形成具有高強度和大面積的電場。
全文摘要
一種靜電涂裝設備(1)，包括涂料槍(4)，其包括霧化部分(4a)和空氣排出部分(7)，該霧化部分將涂料霧化，該空氣排出部分排出用于對經霧化的涂料的擴散圖案進行控制的成形空氣；高電壓產生器(5)，其將高電壓施加到涂料槍；以及控制器(6)，其控制將要從高電壓產生器施加的高電壓，其中，高電壓產生器(5)產生高的正電壓。
文檔編號B05B3/10GK102939169SQ201180028337
公開日2013年2月20日 申請日期2011年6月7日 優先權日2010年6月7日
發明者山崎勇, 永井公好, 川元敦史 申請人:豐田自動車株式會社