專利名稱：具有帶有控制系統(tǒng)的防止反向電離探針的噴射槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及靜電噴涂系統(tǒng)，更具體地，涉及一種用于收集靜電噴涂系統(tǒng)中的自由離子的裝置。
2．現(xiàn)有技術(shù)描述在靜電噴涂系統(tǒng)中，涂料從一個供應(yīng)源被抽送到一個或多個噴射槍，噴射槍將涂料噴涂在將要被噴涂的零件上。涂料可以是在流態(tài)化氣流中輸送的干粉粒，或者是由噴射槍霧化的液體。噴射槍借助于一個高壓充電電極使涂料粉粒帶電。當(dāng)涂料粉粒從噴射槍前部噴出時，它們被靜電吸引到要噴涂的零件上，零件一般是電接地并懸掛在一個懸掛式輸送器上或被輸送通過一個噴涂室。噴射槍被安裝在噴涂室中，或者位于一個固定的位置、或者位于一個往復(fù)式機(jī)器上、或者位于一個可使噴射槍能沿著預(yù)定路徑自動移動的其它裝置上。一旦這些帶電涂料粉粒沉積在零件上，它們通過靜電吸引粘附在零件上直到它們被輸送到一個烤爐中，它們在烤爐中被固化，或者是在粉末涂料的情況下，被熔化流到一起而在產(chǎn)品上形成一個連續(xù)的涂層。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一個離子收集器或反電極在吸引自由離子方面是有用的，否則，自由離子將從噴射槍流向接地零件。當(dāng)使粉末帶電時，也產(chǎn)生大量的自由離子。在沒有離子收集器的情況下，自由離子隨著涂料一起被輸送到零件上。這將導(dǎo)致電荷在沉積的涂料層上聚積，直到局部電場強(qiáng)度足夠大以致于在涂料層中導(dǎo)致電離作用。該“反向電離(back-ionization)”干擾了沉積涂層并在固化的涂層中產(chǎn)生放電痕(crater)或其它缺陷。反向電離導(dǎo)致轉(zhuǎn)移效率急劇降低并對電噴涂工藝的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可行性具有不利的影響。通過使用一個離子收集器，這些自由離子在到達(dá)零件之前被收集，轉(zhuǎn)移效率得以提高，以及零件的表面光潔度特性能得以改進(jìn)。
離子收集器的一個示例是顯示在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的08／959，723號美國專利申請中的防止反向電離(ABI)裝置。該專利顯示了一個ABI探針，它能夠進(jìn)行令人滿意的自由離子收集。有效探針長度是可調(diào)節(jié)的，以使探針端部相對于電極的位置可被改變，從而使探針相對于電極的位置是可調(diào)節(jié)的。
離子收集器的另一個示例是顯示在授予給Belmain等的4，921，172號美國專利中，它是一個安裝在粉末噴射槍上并位于噴射槍前部的反電極。離子收集器的還有一個示例是顯示在0，620，045號歐洲專利中，它是一個繞著噴射槍前部固定安裝的反電極環(huán)。這些離子收集器固定在位或固定在噴射槍中，它們不能提供方便的調(diào)節(jié)或可移動性。
離子收集器或ABI裝置或探針的存在可以使用戶顯著地減小噴射槍和接地零件之間的電場強(qiáng)度以及顯著地減少流向零件的自由離子流。因此，反向電離的形成被減少或被延遲，并且在噴射槍和零件之間的電場強(qiáng)度被減小。電場強(qiáng)度的減小導(dǎo)致改進(jìn)了對零件上的凹槽區(qū)或靜電屏蔽(Faraday cage)區(qū)的滲透。但是，定位ABI探針在完全實(shí)現(xiàn)探針的積極效果方面是非常重要的。如果ABI探針定位合適，涂層結(jié)果可與采用靜態(tài)帶電噴涂系統(tǒng)取得的涂層結(jié)果相比較，而且應(yīng)用的簡便性是相同的。
但是，保持ABI探針的尖端與零件之間的合適距離比所預(yù)期的更加困難。噴射槍和零件之間的距離根據(jù)零件的幾何形狀以及零件種類的變化而改變。許多零件包括凹槽區(qū)，它們比零件的其余部分更遠(yuǎn)離噴射槍，而且許多零件與具有十分不同形狀的其它零件混在一起呈現(xiàn)在生產(chǎn)線上。當(dāng)噴射槍和零件之間的距離變化時，必須手動地調(diào)節(jié)ABI探針的定位，以提供使用ABI探針作為離子收集器的最大積極效果。不幸的是，當(dāng)不同形狀的零件進(jìn)入噴涂室時，通常不可能在生產(chǎn)運(yùn)行中手動重新定位。當(dāng)考慮到在特定生產(chǎn)運(yùn)行上的零件的一般形狀和幾何特性而可以周期性地進(jìn)行手動重新定位時，ABI探針的這種手動重新定位可能是相當(dāng)?shù)穆闊?，因此，在很多生產(chǎn)應(yīng)用中趨于很少手動重新定位。
本發(fā)明概述通過用于本發(fā)明的防止反向電離裝置控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)可以克服這些或其它問題。本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)，當(dāng)不同形狀和幾何特性的零件通過噴涂室中的噴射槍前面時，該系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)離子收集器或ABI探針的前部表面相對于噴射槍的充電電極的有效位置。該控制系統(tǒng)確保了最大限度的利用粉末噴涂系統(tǒng)中的ABI探針或自由離子收集器的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的ABI探針控制系統(tǒng)可使用戶自動地將流向接地零件的轉(zhuǎn)移電流維持在某一預(yù)定水平之下，從而在零件更靠近噴射槍或噴射槍移向零件時防止離子流的增加。對轉(zhuǎn)移電流的這種控制延遲了零件上反向電離的形成以及在噴射槍移動更靠近零件時減小了噴射槍和零件之間的電場強(qiáng)度。電場強(qiáng)度的減小又導(dǎo)致對零件上的凹槽區(qū)的滲透性的改進(jìn)。該控制系統(tǒng)使得實(shí)現(xiàn)一個ABI探針的最大好處，提高轉(zhuǎn)移效率，并改進(jìn)零件上的表面光潔度的特性。
本發(fā)明的ABI探針控制系統(tǒng)也確保了自動運(yùn)行。由于隨著對離子收集的需要增大或降低，ABI探針的有效位置是自動改變的，因此，就不需要操作員來調(diào)節(jié)任何應(yīng)用參數(shù)，也不需要對ABI探針手動重新定位。
本發(fā)明的控制系統(tǒng)可以使用戶通過控制在噴射槍尖端和ABI探針之間的電場強(qiáng)度和電流來自動控制在噴射槍和零件之間的電流，從而不必為了在噴射槍和零件之間距離改變的情況下獲得最大優(yōu)點(diǎn)而調(diào)節(jié)ABI探針的定位。
這些和其它優(yōu)點(diǎn)是通過本發(fā)明提供的一種粉末噴涂系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，該粉末噴涂系統(tǒng)包括一個粉末供應(yīng)源；一個噴射槍，用于以噴射方式將粉末噴射到一個零件上，噴射槍包括一個與電源連接的電極，噴射槍電流被從電源供給到電極，當(dāng)粉末被從噴射槍散布到零件上時，電極使粉末帶電；一個與噴射槍安裝在一起的離子收集器，用于收集由電極產(chǎn)生的自由離子，離子收集器具有一個靠近噴流型定位并與電極隔開的前部部分，返回電流從離子收集器流向大地；一個調(diào)節(jié)組件，該調(diào)節(jié)組件調(diào)節(jié)離子收集器相對于電極的有效位置；以及一個與調(diào)節(jié)組件連接的控制器，該控制器用于根據(jù)一個體現(xiàn)噴射槍電流與返回電流之間差值的預(yù)定的設(shè)定值來控制調(diào)節(jié)組件。
附圖簡述

圖1是具有一個安裝到其上的防止反向電離探針的噴射槍的側(cè)視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個控制系統(tǒng)的一個實(shí)施例的示意圖。
圖3是與圖2類似的本發(fā)明控制系統(tǒng)的另一實(shí)施例的示意圖。
圖4是用于圖3的控制系統(tǒng)的防止反向電離探針的變型的示意圖。
圖5是圖4的一部分的詳細(xì)示意圖，顯示了ABI探針從噴射槍主體伸出。
圖6是與5類似的詳細(xì)示意圖，顯示了ABI探針從噴射槍主體伸出的另一結(jié)構(gòu)。
圖7是與圖2和圖3類似的本發(fā)明控制系統(tǒng)的又另一實(shí)施例的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述首先參照附圖，尤其是附圖1，顯示了一個自動粉末噴射槍10。噴射槍10是通常用于將攜帶在氣流中的粉末噴涂在零件上的那類噴射槍，該噴射槍包括一個主體11和一個供應(yīng)軟管12。供應(yīng)軟管12與主體11連接并將粉末供給到出口噴嘴13，粉末從出口噴嘴13噴涂到零件上。在噴嘴13處通過一個電極14將電荷給到粉末上。電極14通常被充電到一個大的負(fù)電位，例如，-100KV。電極14連接到位于主體11中的合適的高壓電供應(yīng)部件15上，低壓電通過一條連接到低壓電源17的供電線16供給到噴射槍。供給電極的電壓通過一個噴射槍控制器18來控制，噴射槍控制器18連接在供電線16和低壓電源17之間。噴射槍10可以借助于一個噴射槍安裝組件20安裝在一個安裝桿19上?？梢允褂萌魏魏线m的安裝組件，優(yōu)選的安裝組件是美國專利08／959，723中所公開的那種安裝組件。
噴射槍安裝組件20包括一個安裝板25，它具有一個從安裝板的前表面到安裝板的后表面穿過安裝板的孔(未示出)，用于安裝和支撐離子收集器或防止反向電離(ABI)探針26。如圖1所示，探針26可以是一個堅硬的諸如黃銅或鋁的高導(dǎo)電性材料的單一桿。探針可以借助于安裝板25上的一個調(diào)節(jié)螺釘27保持在一個固定位置，或者探針可以如以下參照圖3-6所解釋的自動移動。探針26可以通過安裝板25直接接地，或者探針可以安裝在安裝板內(nèi)的絕緣護(hù)套(未示出)中，以使它可以如以下參照圖2和圖7進(jìn)一步解釋的那樣保持在一個穩(wěn)定的電位。至少探針26的前端被作成半球形狀的圓形。
盡管圖1中示出了一個桿狀電極26，ABI電極或離子收集器可以是與噴射槍電極隔開的一個具有圓形邊緣的表面。離子收集器的理想形狀和方位取決于由電極所產(chǎn)生的電場和由探針執(zhí)行的所需離子收集功能。ABI電極26的目的是收集在噴射槍10的充電電極14處產(chǎn)生的自由離子。接近電極14的探針26的存在也產(chǎn)生了一個向后集中在探針上的電場，除了由噴射槍電極14產(chǎn)生并向前集中在零件上的電場之外。為了從噴射槍的充電電極收集大多數(shù)離子，探針尖端和充電電極尖端之間的距離應(yīng)當(dāng)與充電電極尖端和被噴涂的零件之間的距離具有合適的關(guān)系。如果保持該距離關(guān)系，充電電極14和探針26之間的電場將比充電電極和零件之間的電場強(qiáng)。
通過采用探針26收集離子而不是使它們沉積在零件上，表面光潔度特性可得以改進(jìn)。在不使用ABI探針的情況下，當(dāng)零件被噴涂時，電荷將積聚在沉積的粉末層上，直到局部電場強(qiáng)度足夠大，以致于在粉末層中引起電離。該“反向電離”不利地影響轉(zhuǎn)移效率和均勻地噴涂靜電屏蔽區(qū)的能力。此外，反向電離干擾沉積的粉末并在零件的固化涂層上導(dǎo)致放電痕或其它缺陷。通過采用一個ABI探針，避免了這些放電痕和缺陷，并可形成更光滑的涂層。由于ABI探針收集離子而不是使它們沉積在零件上，可在零件上形成更厚的涂層，因?yàn)樯淙氲姆勰┎粫芸斓赝ㄟ^沉積的帶電粉末的反向電離而帶電。使用ABI探針也可以更容易地將第二種涂料涂在先前已被噴涂的零件上，因?yàn)?，如上所述，在零件上的電荷聚集減少了。
由于ABI探針，從噴射槍充電電極到零件的電場較弱，噴射槍將在零件上涂上一個更加均勻厚度的涂層，而不會在突出部分和邊緣上具有更厚的涂層。沒有探針的情況下，電力線將正常地沿著最接近噴射槍的邊緣集中，在這些區(qū)域?qū)⑿纬珊竦耐繉?。由于使用ABI探針產(chǎn)生的較弱電場也將在零件上產(chǎn)生更好的靜電屏蔽區(qū)涂層，而不會被強(qiáng)電場轉(zhuǎn)向至最接近的邊緣。一個帶有ABI探針的電暈充電噴射槍應(yīng)具有與摩擦充電(tribocharging)噴射槍相同的噴涂特性，因?yàn)槟Σ脸潆妵娚錁寷]有高壓充電電極，不會產(chǎn)生很多離子，也不會在噴射槍和零件之間產(chǎn)生一個強(qiáng)電場。
也可使用ABI探針的其它實(shí)施例，某些實(shí)施例顯示在前述的美國專利08／959，723中。盡管圖1所示的探針26是一個導(dǎo)電材料的單一桿，它通過調(diào)節(jié)螺釘27可調(diào)節(jié)地固定在安裝板25上，通過提供一組不同長度的探針，探針的固定長度也可改變，以便通過取走一個長度的探針并用不同長度的另一探針進(jìn)行更換而使距離可被調(diào)節(jié)。此外，探針也可以包括一個或多個部分，它們可根據(jù)需要被組裝在一起以形成一個所需長度的探針。ABI探針也可制成伸縮結(jié)構(gòu)形式，類似于可收縮天線使用的結(jié)構(gòu)。作為另一實(shí)施例，不是使用調(diào)節(jié)螺釘27將探針26固定在安裝板25上，探針可以具有沿著其長度的外螺紋，該外螺紋與孔中的內(nèi)螺紋相配合，以便用戶可以簡單地通過順時針或逆時針轉(zhuǎn)動探針就可以調(diào)節(jié)探針的有效長度。
ABI探針可以是如圖1所示沿著噴射槍主體側(cè)部延伸的細(xì)長桿，但它也可以是一個距離噴射槍電極尖端所需距離、環(huán)繞著噴射槍的導(dǎo)電環(huán)。ABI電極或離子收集器也可以采取包括在噴射槍主體的外殼中的光滑表面的形式。而且，盡管圖1所示的ABI探針26被安裝到一個安裝板上，但探針也可以可替代地直接安裝在噴射槍主體上的一個位置上，而不是噴射槍安裝組件20安裝到噴射槍上。對于手動操作的噴射槍，例如，探針可以安裝到一個固定到噴射槍側(cè)部或頂部的支架上。
根據(jù)本發(fā)明，ABI探針或離子收集器26連接到一個控制系統(tǒng)32，當(dāng)噴射槍和零件之間的距離改變時，該控制系統(tǒng)32通過改變ABI探針的有效位置自動地調(diào)節(jié)充電電極尖端和ABI探針尖端之間的電場強(qiáng)度?？梢酝ㄟ^改變探針的實(shí)際位置或改變探針的電位來改變ABI電極的有效位置?？刂葡到y(tǒng)32的一實(shí)施例示意性地顯示在圖2中。一個與位于噴射槍內(nèi)的高壓變壓器15相連的第一電流檢測裝置33測量噴射槍電流μA1，該電流從低壓電源17通過內(nèi)部噴射槍部件15流到電極14。一個第二電流檢測裝置34測量返回電流μA3，該電流從ABI探針向回流到大地。電流傳感器33和34可以是任何合適的電流測量裝置，諸如電流探測器、測量電阻、霍爾效應(yīng)裝置或微安表。兩個電流傳感器33和34的讀數(shù)通過合適的的導(dǎo)線給到一個電子邏輯部件35，該組件確定噴射槍電流和返回電流讀數(shù)之間的差值μA1-μA3。差值μA1-μA3等于轉(zhuǎn)移電流μA2，該電流為由粉末顆粒“傳遞”到零件36的電流加上在噴涂作業(yè)中損失的電流。換句話說，為了保持轉(zhuǎn)移電流μA2恒定，差值μA1-μA3應(yīng)等于一個恒量。
根據(jù)本發(fā)明，返回電流μA3是通過噴射槍控制器18來控制，以使差值μA1-μA3保持一個恒定水平。差值μA1-μA3的恒定水平可通過一個轉(zhuǎn)移電流μA2輸入端41輸入到噴射槍控制器。返回電流μA3隨后通過噴射槍控制器保持在一個水平，以使差值μA1-μA3保持在一個恒定的設(shè)定水平。返回電流μA3可以以幾種不同方式中的任一種方式控制。在圖2中，返回電流μA3是借助于位于ABI探針26和大地之間的高壓電源42來控制的。電源42連接到噴射槍控制器18，噴射槍控制器將一個低壓輸入供給到該電源。電源42接受低壓輸入并起一個放大器的作用，以便將該輸入供電轉(zhuǎn)換成供給ABI探針26的高壓輸出。電源42將ABI探針26的電位升高到接地之上的一個所需電壓水平，以便控制流過ABI探針到大地的電流μA3的水平，并因而增大在噴射槍電極和ABI探針之間的電場強(qiáng)度。第二電流傳感器34與電源42連接并檢測從ABI探針26通過電源42流回到最終大地的電流。
在操作中，用戶在輸入端41將所需的轉(zhuǎn)移電流μA2設(shè)定在噴射槍控制器18中。當(dāng)一個零件通過噴射槍前面時，電流傳感器33測量流到電極的噴射槍電流μA1，第二電流傳感器34測量從ABI探針26流過的返回電流μA3。電流差值μA1-μA3在電子邏輯部件35中被與一個恒定值進(jìn)行比較，該恒定值已被校準(zhǔn)以與設(shè)定的轉(zhuǎn)移電流μA2成比例。如果該電流差值μA1-μA3不是近似地與該恒定值相同，噴射槍控制器18調(diào)節(jié)放大器42以增大或減小ABI探針26的電壓。增大或減小ABI探針26前部尖端處的正電位與改變探針前部尖端和電極14之間的距離在效果上是相同的。這里，在電極和ABI探針之間的電位差值越大，在電極尖端與ABI探針尖端之間的電場越強(qiáng)，而在噴射槍和零件之間由噴射槍產(chǎn)生的電場強(qiáng)度越弱。當(dāng)不同形狀的零件進(jìn)入噴涂室以便被噴涂，或即使在單一零件的噴涂過程中，如果零件包括對噴射槍和零件正被噴涂部分之間的距離有較大影響的大凹槽區(qū)時，該過程不斷重復(fù)地進(jìn)行。
其它裝置也可用于控制返回電流μA3的水平。圖3顯示了一個控制系統(tǒng)132，在該系統(tǒng)中，ABI探針的前部尖端位置可被自動地調(diào)節(jié)，而不是調(diào)節(jié)探針的電位。圖3的控制系統(tǒng)132包括一個具有主體111和內(nèi)部高壓部件115的噴射槍110、一個噴射槍控制器118、一個ABI探針126、一個第一電流傳感器133、一個第二電流傳感器134、一個電子邏輯部件135以及一個輸入端141。它們基本上與圖2中的噴射槍10、噴射槍主體11、高壓部件15、噴射槍控制器18、ABI探針26、第一電流傳感器33、第二電流傳感器34、電子邏輯部件35以及輸入端41相同。沒有使用高壓電源或放大器42，示于圖3的實(shí)施例采用了一個氣壓缸142，用于移動ABI探針126相對于噴射槍110主體的縱向位置。氣壓缸142借助于一個氣壓控制器144與氣壓源143連接，以使氣壓缸142中的活塞145可沿一個方向被驅(qū)動，使得ABI探針的縱向位置向前移動，或使氣壓缸142中的活塞145可沿另一個方向被驅(qū)動，使得ABI探針借助于一個復(fù)位彈簧146縮回，當(dāng)氣壓缸中的氣壓降低時，復(fù)位彈簧使活塞縮回。與圖2的控制系統(tǒng)32中的探針26不同，ABI探針126總是接地的。ABI探針126也與電流傳感器134連接，電流傳感器134測量從ABI探針流回大地的電流μA3。與內(nèi)部噴射槍變壓器115連接的電流傳感器133測量從電源117流到電極114的電流μA1。電子邏輯部件135確定這兩個電流讀數(shù)之間的差值μA1-μA3。與控制系統(tǒng)32一樣，返回電流μA3是由噴射槍控制器118來控制，以使差值μA1-μA3根據(jù)μA2電流輸入端141而保持在一個預(yù)定水平。噴射槍控制器維持返回電流μA3，以便通過采用氣壓控制器1來調(diào)節(jié)氣壓缸142的氣動壓力而使差值μA1-μA3保持在一個恒定的設(shè)定水平。ABI探針126向前移向電極114以增大返回電流μA3，ABI探針縮回以減小返回電流μA3。
在圖3的控制系統(tǒng)132的運(yùn)行中，用戶在輸入端141將所需的轉(zhuǎn)移電流μA2設(shè)定到噴射槍控制器118中。當(dāng)一個零件通過噴射槍前面時，第一電流傳感器133測量電流μA1，第二電流傳感器134測量電流μA3，電子邏輯部件135測量電流差值μA1-μA3并將該差值與一個恒定值進(jìn)行比較，該恒定值已被校準(zhǔn)以與設(shè)定的轉(zhuǎn)移電流μA2成比例。如果該電流差值不是近似地與該恒定值相同，噴射槍控制器118啟動氣壓控制器144以增大或減小氣壓缸142的壓力，使ABI探針126移動更靠近電極或更遠(yuǎn)離電極，從而調(diào)節(jié)返回電流μA3，并因而調(diào)整轉(zhuǎn)移電流μA2。當(dāng)不同形狀的零件136進(jìn)入噴涂室以便被噴涂，或即使在單一零件的噴涂過程中，如果零件包括對噴射槍和零件正被噴涂部分之間的距離有較大影響的大凹槽區(qū)時，該過程不斷重復(fù)地進(jìn)行。
用于提供可相對于電極移動的ABI探針的另一實(shí)施例顯示在圖4-6中。該實(shí)施例采用一個如圖4所示的位于噴射槍210的主體211內(nèi)部的氣壓缸242。氣壓缸242具有一個與活塞桿247連接的活塞245。一個偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)組件248安裝到活塞桿247的前端。一對構(gòu)成ABI探針的金屬絲226連接到偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)組件248上，每條金屬絲226沿著與噴射槍電極214隔開的噴射槍主體211側(cè)部穿過塑料套249延伸到噴射槍外部。金屬絲226可以如圖5所示地以零間隙穿過噴射槍主體壁251中的開口250，圖5顯示了金屬絲226被完全縮回。另外，金屬絲226可以如圖6所示地穿過一個空氣管套，其中，在噴射槍主體壁中設(shè)置有一個鏜孔252，氣孔253環(huán)繞著鏜孔252。氣孔253可以通過氣體通道254與一個加壓氣體源(未示出)連接，以使加壓氣體通過通道254和氣孔253流入鏜孔253并以氣體籠罩著金屬絲226，從而使金屬絲226可自由地穿過鏜孔252移動，并有助于防止粉末的積聚堵塞鏜孔和妨礙金屬絲的移動。
圖7顯示了控制系統(tǒng)的另一實(shí)施例。圖7的控制系統(tǒng)332包括一個具有主體311和內(nèi)部高壓部件315的噴射槍310、一個噴射槍控制器318、一個ABI探針326、一個第一電流傳感器333、一個第二電流傳感器334、一個電子邏輯部件335以及一個輸入端341。它們基本上與圖2中的噴射槍10、噴射槍主體11、高壓部件15、噴射槍控制器18、ABI探針26、第一電流傳感器33、第二電流傳感器34、電子邏輯部件35以及輸入端41相同。在控制系統(tǒng)332中，ABI探針326通過一個可變電阻裝置342連接到大地?？勺冸娮柩b置342可以是能在一個電子靜態(tài)粉末噴涂系統(tǒng)的高壓環(huán)境中使用的任何合適的裝置，它可能遇到的電壓在±100KV水平。這種電阻裝置通常包括一個油池，以使電阻裝置絕緣并提供充分的冷卻?？勺冸娮柩b置342連接到噴射槍控制器318，以使噴射槍控制器能通過改變電阻調(diào)節(jié)由電流傳感器334測量的返回電流μA3。與內(nèi)部高壓噴射槍部件315連接的電流傳感器333測量電極電流μA1。電子邏輯部件335確定電流差值μA1-μA3并將該差值與輸入端341的μA2電流輸入值進(jìn)行比較。隨后由噴射槍控制器通過借助于可變電阻裝置342改變ABI探針326和大地之間的電阻來維持返回電流μA3。當(dāng)每個零件336通過噴射槍310前方時，如果電流差值不近似地與恒定值相同，噴射槍控制器318調(diào)節(jié)可變電阻裝置342，可變電阻裝置342有效地增大或減小ABI探針326的電壓。改變電阻與改變ABI探針尖端和噴射槍電極之間的距離效果相同。這里，在ABI探針326和大地之間的電阻越高，在ABI探針尖端的正電位越大，在噴射槍尖端和ABI探針尖端的電場越強(qiáng)，而在噴射槍和零件之間由噴射槍產(chǎn)生的電場強(qiáng)度越弱。當(dāng)不同形狀的零件36進(jìn)入噴涂室以便被噴涂，或即使在單一零件的噴涂過程中，如果零件包括對噴射槍和零件正被噴涂部分之間的距離有較大影響的大凹槽區(qū)時，該過程不斷重復(fù)地進(jìn)行。
本發(fā)明控制系統(tǒng)的所有上述實(shí)施例具有共同的優(yōu)點(diǎn)。控制系統(tǒng)提供了一個自動反饋電路，該自動反饋電路使得用戶可以自動地將供給到噴射槍電極的電流保持在這樣一種水平，即在噴射槍移動更靠近零件時防止從電極到正被噴涂的零件的電流升高。對噴射槍電流的這種控制延遲了在零件上形成反向電離，并在噴射槍移動更靠近零件時防止噴射槍和零件之間的電場強(qiáng)度增大。電場強(qiáng)度的降低又導(dǎo)致噴涂源對零件上凹槽區(qū)的滲透性的改進(jìn)。自動反饋電路自動地運(yùn)行，而不需要操作員調(diào)節(jié)任何應(yīng)用參數(shù)。
ABI探針的優(yōu)點(diǎn)是，它可以使用戶顯著地降低在噴射槍和接地零件之間的電場強(qiáng)度以及實(shí)際上消除流向零件的自由離子流。因此，反向電離的形成被大大地延遲，并且非常有助于對靜電屏蔽區(qū)的滲透。實(shí)際上，如果ABI探針被適當(dāng)?shù)囟ㄎ唬趪娚錁尲舛撕虯BI探針之間的距離近似為在噴射槍和零件之間的距離的一半，可以觀察到采用電暈噴射槍對凹槽區(qū)的噴涂與在摩擦噴涂應(yīng)用中同樣的容易。
ABI探針的一個缺點(diǎn)是，噴射槍和零件之間的距離是根據(jù)零件的幾何形狀和零件種類變化而改變。當(dāng)該距離改變時，必須手動地調(diào)節(jié)在噴射槍頂部后面的ABI探針的定位，以確保使用ABI探針作為離子收集器的最大積極效果。不幸的是，ABI探針的這種手動重新定位是十分麻煩的，因此，在生產(chǎn)應(yīng)用中趨于很少手動重新定位。
本發(fā)明的技術(shù)使得用戶通過控制在噴射槍尖端與ABI探針之間的電場強(qiáng)度和電流而自動地控制在噴射槍與零件之間的電流。它使得不必要調(diào)節(jié)ABI探針的定位以便在噴射槍和零件之間距離改變的情況下其優(yōu)點(diǎn)最明顯。
盡管圖2、3和7所示的控制系統(tǒng)基本上是閉合回路系統(tǒng)，其中，目標(biāo)電流是采用供給電流和返回電流的測量值來確定的，但是，也可將本發(fā)明的原理應(yīng)用于一個開口回路系統(tǒng)，其中，一個近似的返回電流可以通過實(shí)驗(yàn)或通過經(jīng)驗(yàn)來確定，而ABI探針的有效位置(意味著或者是探針的實(shí)際位置或者是供給到靜態(tài)探針的電壓)可以根據(jù)正噴涂的實(shí)際零件而改變。盡管這種開口回路系統(tǒng)不能產(chǎn)生與上述閉合回路系統(tǒng)一樣令人滿意的結(jié)果，但它可以更容易在現(xiàn)有噴涂系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
對本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說，這里所顯示和描述的具體實(shí)施例的其它變形和修改顯然落入本發(fā)明的精神和范圍中。盡管已參照特定實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了顯示和描述，但它們是為了說明的目的而不具有限制性。因此，本發(fā)明在范圍和效果方面不局限于這里顯示和描述的特定實(shí)施例，也不是與本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)作出的改進(jìn)程度不一致。
權(quán)利要求
1.一種粉末噴涂系統(tǒng)，它包括一個粉末供應(yīng)源；一個噴射槍，用于以噴射方式將粉末噴射到一個零件上，噴射槍包括一個與電源連接的電極，噴射槍電流被從電源供給到電極，當(dāng)粉末被從噴射槍散布到零件上時，電極使粉末帶電；一個與噴射槍安裝在一起的離子收集器，用于收集由電極產(chǎn)生的自由離子，離子收集器具有一個與電極以隔開關(guān)系定位的部分，返回電流從離子收集器流向大地；一個調(diào)節(jié)組件，該調(diào)節(jié)組件調(diào)節(jié)離子收集器相對于電極的有效位置；以及一個與調(diào)節(jié)組件連接的控制器，該控制器用于控制調(diào)節(jié)組件。
2.如權(quán)利要求1所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，控制器根據(jù)一個預(yù)定的設(shè)定值控制調(diào)節(jié)組件，該設(shè)定值體現(xiàn)了噴射槍電流與返回電流之間的差值。
3.如權(quán)利要求1所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，離子收集器的有效位置是通過改變離子收集器的電位來調(diào)節(jié)。
4.如權(quán)利要求3所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，調(diào)節(jié)組件包括一個可變電壓電源，該可變電壓電源與離子收集器連接以使離子收集器保持在一個所需電位，可變電壓電源與控制器連接，以便根據(jù)體現(xiàn)噴射槍電流與返回電流之間差值的預(yù)定的設(shè)定值來調(diào)節(jié)離子收集器的電壓水平。
5.如權(quán)利要求3所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，調(diào)節(jié)組件包括一個連接在離子收集器與大地之間的可變電阻裝置，該可變電阻裝置與控制器連接，以便根據(jù)體現(xiàn)噴射槍電流與返回電流之間差值的預(yù)定的設(shè)定值來調(diào)節(jié)電阻。
6.如權(quán)利要求1所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，離子收集器的有效位置是通過改變離子收集器的實(shí)際位置來調(diào)節(jié)。
7.如權(quán)利要求6所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，調(diào)節(jié)組件包括一個驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置可以移動離子收集器的至少所述部分相對于電極的位置，并且離子收集器是接地的，該驅(qū)動裝置與控制器連接，以便根據(jù)體現(xiàn)噴射槍電流與返回電流之間差值的預(yù)定的設(shè)定值來調(diào)節(jié)離子收集器所述部分的位置。
8.如權(quán)利要求1所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，它另外包括一個第一電流傳感器和一個第二電流傳感器，第一電流傳感器測量從電源到電極的噴射槍電流，第二電流傳感器測量從離子收集器的返回電流，控制器與第一和第二電流傳感器連接，以便根據(jù)實(shí)際電流讀數(shù)與預(yù)定的設(shè)定值之間的差值來改變調(diào)節(jié)組件。
9.一種粉末噴涂系統(tǒng)，它包括一個粉末供應(yīng)源；一個噴射槍，用于以噴射方式將粉末噴射到一個零件上，噴射槍包括一個與電源連接的電極，當(dāng)粉末被從噴射槍散布到零件上時，電極使粉末帶電；一個第一電流傳感器，該第一電流傳感器測量從電源到電極的噴射槍電流；一個與噴射槍安裝在一起的離子收集器，用于收集由電極產(chǎn)生的自由離子，離子收集器具有一個與電極以隔開關(guān)系定位的前部部分；一個第二電流傳感器，該第二電流傳感器測量從離子收集器的返回電流；一個調(diào)節(jié)組件，該調(diào)節(jié)組件調(diào)節(jié)從離子收集裝置的返回電流；以及一個與第一和第二電流傳感器以及與調(diào)節(jié)組件連接的控制器，該控制器用于控制調(diào)節(jié)組件。
10.如權(quán)利要求9所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，控制器根據(jù)一個預(yù)定的轉(zhuǎn)移電流設(shè)定值與由電流傳感器測量的噴射槍電流和返回電流讀數(shù)之間的實(shí)際差值進(jìn)行的比較來控制調(diào)節(jié)組件。
11.如權(quán)利要求9所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，調(diào)節(jié)組件包括一個可變電壓電源，該可變電壓電源與離子收集器連接以使離子收集器保持在一個所需電位，可變電壓電源與控制器連接，以便根據(jù)預(yù)定的轉(zhuǎn)移電流設(shè)定值與由電流傳感器測量的噴射槍電流和返回電流讀數(shù)之間的實(shí)際差值進(jìn)行的比較來調(diào)節(jié)離子收集器的電壓水平。
12.如權(quán)利要求9所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，調(diào)節(jié)組件包括一個驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置可以移動離子收集器的至少前部部分相對于電極的位置，并且離子收集器是接地的，該驅(qū)動裝置與控制器連接，以便根據(jù)預(yù)定的轉(zhuǎn)移電流設(shè)定值與由電流傳感器測量的噴射槍電流和返回電流讀數(shù)之間的實(shí)際差值進(jìn)行的比較來調(diào)節(jié)離子收集器前部部分的位置。
13.如權(quán)利要求9所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，調(diào)節(jié)組件包括一個連接在離子收集器與大地之間的可變電阻裝置，該可變電阻裝置與控制器連接，以便根據(jù)預(yù)定的轉(zhuǎn)移電流設(shè)定值與由電流傳感器測量的噴射槍電流和返回電流讀數(shù)之間的實(shí)際差值進(jìn)行的比較來調(diào)節(jié)電阻。
14.如權(quán)利要求9所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，它另外包括一個輸入裝置，用于輸入一個與所需轉(zhuǎn)移電流相對應(yīng)的設(shè)定值，通過控制器將噴射槍電流和返回電流之間的差值與該設(shè)定值進(jìn)行比較。
15.如權(quán)利要求9所述的靜電噴射槍組件，其特征在于，離子收集器是一個細(xì)長桿。
16.如權(quán)利要求9所述的靜電噴射槍組件，其特征在于，噴射槍包括一個具有一條縱向軸線的細(xì)長主體，離子收集器大體上平行于噴射槍主體的縱向軸線延伸。
17.如權(quán)利要求9所述的靜電噴射槍組件，其特征在于，離子收集器與噴射槍主體間隔開。
18.一種粉末噴涂系統(tǒng)，它包括一個粉末供應(yīng)源；一個噴射槍，用于以噴射方式將粉末噴射到一個零件上，噴射槍包括一個與電源連接的電極，當(dāng)粉末被從噴射槍散布到零件上時，電極使粉末帶電；一個第一電流傳感器，該第一電流傳感器測量從電源到電極的噴射槍電流；一個與噴射槍固定安裝在一起的離子收集器，用于收集由電極產(chǎn)生的自由離子，離子收集器具有一個與電極以隔開關(guān)系定位的前部部分；一個第二電流傳感器，該第二電流傳感器測量從離子收集器的返回電流；一個連接在離子收集器和大地之間的調(diào)節(jié)組件，該調(diào)節(jié)組件調(diào)節(jié)從離子收集裝置到大地的返回電流；以及一個與第一和第二電流傳感器以及與調(diào)節(jié)組件連接的控制器，該控制器用于控制調(diào)節(jié)組件。
19.如權(quán)利要求17所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，控制器根據(jù)一個體現(xiàn)所需轉(zhuǎn)移電流的預(yù)定的設(shè)定值與由電流傳感器測量的噴射槍電流和測量的返回電流之間的差值進(jìn)行的比較來控制調(diào)節(jié)組件。
20.如權(quán)利要求17所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，調(diào)節(jié)組件包括一個可變電壓電源，該可變電壓電源與離子收集器連接以使離子收集器保持在一個所需電位，可變電壓電源與控制器連接，以便根據(jù)預(yù)定的設(shè)定值與測量的噴射槍電流和測量的返回電流之間的差值進(jìn)行的比較來調(diào)節(jié)離子收集器的電壓水平。
21.如權(quán)利要求17所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，調(diào)節(jié)組件包括一個連接在離子收集器與大地之間的可變電阻裝置，該可變電阻裝置與控制器連接，以便根據(jù)預(yù)定的設(shè)定值與測量的噴射槍電流和測量的返回電流之間的差值進(jìn)行的比較來調(diào)節(jié)電阻。
22.如權(quán)利要求17所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，它另外包括一個輸入裝置，用于輸入一個與所需轉(zhuǎn)移電流相對應(yīng)的設(shè)定值，測量的噴射槍電流和測量的返回電流之間的差值與該設(shè)定值進(jìn)行比較。
23.一種粉末噴涂系統(tǒng)，它包括一個粉末供應(yīng)源；一個噴射槍，用于以噴射方式將粉末噴射到一個零件上，噴射槍包括一個與電源連接的電極，當(dāng)粉末被從噴射槍散布到零件上時，電極使粉末帶電；一個第一電流傳感器，該第一電流傳感器測量從電源到電極的噴射槍電流；一個相對于噴射槍可移動地安裝的離子收集器，用于收集由電極產(chǎn)生的自由離子，離子收集器被接地，離子收集器具有一個靠近噴流型定位并與電極隔開的前部部分；一個第二電流傳感器，該第二電流傳感器測量從離子收集器的返回電流；一個調(diào)節(jié)組件，該調(diào)節(jié)組件可以使離子收集器相對電極移動，以便調(diào)節(jié)從離子收集裝置到大地的返回電流；以及一個與第一和第二電流傳感器以及與調(diào)節(jié)組件連接的控制器，該控制器用于根據(jù)一個體現(xiàn)所需轉(zhuǎn)移電流的預(yù)定的設(shè)定值與由電流傳感器測量的噴射槍電流和測量的返回電流之間的差值進(jìn)行的比較來控制調(diào)節(jié)組件。
24.如權(quán)利要求21所述的粉末噴涂系統(tǒng)，其特征在于，它另外包括一個輸入裝置，用于輸入與所需轉(zhuǎn)移電流相對應(yīng)的設(shè)定值，通過控制器將噴射槍電流和返回電流之間的差值與該設(shè)定值進(jìn)行比較。
全文摘要
一種粉末噴涂系統(tǒng)包括一個用于以噴射方式將粉末噴射到一個零件(36)上的噴射槍(10)。噴射槍包括一個與電源(15)連接的電極(14),當(dāng)粉末被從噴射槍(10)散布到零件(36)上時,電極(14)使粉末帶電。一個第一電流傳感器(33)測量從電源(42)到電極(14)的噴射槍電流。一個ABI探針或離子收集器(26)與噴射槍(10)安裝在一起,用于收集由電極(14)產(chǎn)生的自由離子。離子收集器(26)具有一個靠近噴流型定位并與電極隔開的前部部分。一個第二電流傳感器(34)測量從離子收集器(26)的返回電流。一個調(diào)節(jié)組件(35)調(diào)節(jié)從離子收集器(26)的返回電流。一個控制器(18)與第一和第二電流傳感器(33,34)以及與調(diào)節(jié)組件(35)連接,以便根據(jù)一個體現(xiàn)噴射槍電流和返回電流之間差值的預(yù)定的設(shè)定值來控制調(diào)節(jié)組件(35)。當(dāng)不同形狀和幾何特性的零件(36)通過噴射槍(10)前面時,該系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)ABI探針(26)前部尖端相對于噴射槍尖端的位置或有效位置。
文檔編號G01N27/60GK1291917SQ9980328
公開日2001年4月18日 申請日期1999年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月25日
發(fā)明者理查德·G·克萊因, 杰拉爾德·W·克拉姆, 謝爾蓋·V·古西科夫 申請人:諾德森公司