阅读说明：本技术 包含轴向柱塞泵且用于将流体产品涂抹至基底的设备 (Device for applying a fluid product to a substrate, comprising an axial piston pump ) 是由 罗曼·盖伊特 菲利普·德·塔霍特 于 2018-04-17 设计创作，主要内容包括：本涂抹设备(8)用于将至少一种流体产品(35)涂抹至基底上,包括涂抹构件(20),用于成形每一流体产品(35)从而使其可以涂抹至基底上,所述涂抹元件(20)具有供所述流体产品(35)流出所述涂抹设备(8)的出口孔(23)。所述涂抹设备(8)还包括用于至少一种流体产品(35)的计量泵(24)和供应设备(32),所述计量泵(24)用于向所述涂抹构件(20)供应所述流体产品(35),所述供应设备(32)用于将流体产品(35)供应至所述计量泵(24)。所述计量泵(24)由轴向柱塞泵组成。(The application device (8) for applying at least one fluid product (35) to a substrate comprises an application member (20) for shaping each fluid product (35) so that it can be applied to a substrate, the application member (20) having an outlet orifice (23) for the fluid product (35) to flow out of the application device (8). The application device (8) further comprises a metering pump (24) for at least one fluid product (35), the metering pump (24) being intended to supply the fluid product (35) to the application member (20), and a supply device (32) intended to supply the fluid product (35) to the metering pump (24). The metering pump (24) consists of an axial plunger pump.)

包含轴向柱塞泵且用于将流体产品涂抹至基底的设备

技术领域

本发明涉及一种用于将流体产品涂抹至基底上的设备，所述涂抹设备包括用于成形每一流体产品以涂抹至基底上的涂抹构件，所述涂抹构件具有位于所述涂抹设备外部且用于所述流体产品的出口孔，所述涂抹设备还包括用于至少一种流体产品的计量泵和设备，所述计量泵用于向所述涂抹构件供应所述流体产品，所述设备用于将流体产品供应至计量泵。

此处和下文中的“流体产品”是指粘度介于1厘泊(CPs)至2百万厘泊之间的产品，该粘度例如是使用Brookfield Plan Cone粘度计在常温和压力条件下测得的。因此，该表述涵盖处于液态的产品，优选可变形且具有低粘度的产品，以及通常被描述为“糊状”的产品，该“糊状”产品比液体更粘且处于液态和固态之间的中间状态。

本发明还涉及一种包括所述涂抹设备的涂抹机械手，以及使用所述涂抹设备将流体产品涂抹至基底上的方法。

背景技术

在将流体产品涂抹在表面上的情况下，例如，为了在所述表面上沉积胶水线或使用油漆涂覆所述表面，有时必须精确控制离开涂抹设备的流体产品的流速。在这种情况下，参考“计量”。为此，最常见的是使用单作用供给泵作为泵，称为“喷射表”。这些泵包括腔室，可在腔室内移动的活塞，抽吸阀和排放阀。活塞沿腔室内的第一方向运动时会产生真空，从而打开抽吸阀并向腔室内填充液体产品；活塞沿相反方向移动时会产生超压，从而打开排放阀并将流体产品挤出至腔室外，从而将流体产品挤出以供应涂抹构件。精确的校准使得可以在活塞在腔室内的每次往返行程中控制喷射的流体产品的体积。

这些计量单元的优点在于其简单性和对喷射体积的控制。然而，当人们希望将更大体积的产品应用于腔室的容量时，这些计量单元就会出现问题。在这种情况下，计量单元必须在涂抹过程中填充其腔室；然而，在该过渡阶段，计量单元不再供应流体产品，从而导致流体产品涂抹的中断以及输出流量的明显中断。

为了克服这一问题，人们已经提出并联安装两个计量单元，而且这两个计量单元的控制规律适当，从而使得当第一个计量单元处于填充阶段时，第二个计量单元补偿与第一计量单元的供应中断有关的流量。因此，涂抹构件得到恒定的供应流量。然而，第二计量单元的安装涉及大量的额外成本，因为计量单元确实是非常昂贵的系统。此外，建立合适的控制规律以使涂抹构件的供应流量恒定非常复杂。

另一种已知的解决方案包括使用双作用泵作为供给泵，也就是说，该双作用泵在将容纳在腔室的前半部分内的流体产品排出的同时将流体产品抽吸到腔室的后半部分，反之亦然。实际上，这种泵允许准连续式供给，从而通过控制活塞流量的上升和下降实现涂抹构件的几乎恒定的供给流量。

然而，在活塞的运动反转期间会出现问题。实际上，在该反转步骤中，活塞的速度被抵消而引起输出流量的中断，尽管该中断短暂但是仍然存在。

发明内容

因此，本发明旨在提出一种经济有效的解决方案，以解决在基底上保持产品的恒定涂抹流速的问题。本发明的其他目的包括提出一种用于高粘度流体产品的紧凑且合适的解决方案。

为此，本发明涉及一种前述类型的涂抹设备，其中，所述计量泵由轴向柱塞泵组成。

根据本发明的特定实施例，所述涂抹设备还具有一个或多个以下特征，这些特征既可作为独立特征，也可在技术允许的条件下相互组合：

-所述供应设备适用于以高于离开计量泵的所述流体产品的压力将所述流体产品供应到所述计量泵；

-所述供应设备包括增压泵和将所述增压泵的出口流体连接至所述计量泵的入口的增压管；

-所述增压泵由双作用泵组成；

-所述供应设备包括容纳流体产品的容器，所述增压泵的入口流体连接至所述容器；

-所述供应设备适用于以低于离开计量泵的所述流体产品的压力将所述流体产品供应到所述计量泵；

-所述流体产品的粘度介于1厘泊至200万厘泊之间，有利地介于15至250厘泊或介于3000至300,000厘泊之间；

-所述涂抹设备包括以流体方式***于所述计量泵和所述涂抹构件之间的阀；

-所述涂抹设备包括用于旋转所述轴向柱塞泵的电机；

-所述计量泵和所述涂抹构件共同形成单块组件。

本发明还涉及一种用于将流体产品涂抹在基底上的装置，所述装置包括由多个彼此铰接的节段形成的关节臂，安装在所述关节臂一端的腕部以及如上所述的涂抹设备，所述涂抹设备的涂抹构件附接在所述腕部上。

根据本发明的特定实施例，所述装置还具有一个或多个以下特征，这些特征既可作为独立特征，也可在技术允许的条件下相互组合：

-所述计量泵安装附接至所述关节臂的所述节段中的一个，优选附接至最靠近所述腕部的节段；

-所述计量泵布置在所述腕部处；

-所述计量泵布置在与所述涂抹构件的距离小于1m，优选小于50cm处。

本发明还涉及一种用于将产品涂抹至基底上的方法，包括以下步骤：

-提供如上定义的涂抹设备，以及

-向所述计量泵供应流体产品。

附图说明

根据下述的描述，本发明的其他特征和优点将明显，其中，下述的描述仅作为示例提供并参考附图。

-图1是根据本发明的装置的立体图，以及；

-图2是图1的装置的涂抹设备的框图。

具体实施方式

图1所示的装置2用于将流体产品涂抹至基材上。该装置以已知的方式包括多轴机械手4，控制机械手4的控制柜6以及用于将流体产品涂抹至基底上的涂抹设备8。

多轴机械手4以已知的方式包括由彼此相对铰接的多个节段12构成的关节臂10，以及安装在关节臂10一端的腕部14。

涂抹设备8包括涂抹构件20和用于向涂抹构件20供应流体产品的系统22。

涂抹构件20用于成形流体产品以将其涂抹在基底上。为此，涂抹构件20包括用于使流体产品排出且位于涂抹设备8外部的出口孔23。该出口孔23通常由喷嘴组成。

涂抹构件20可以根据应用情况采取不同的形式。因此，在示出的示例中，，涂抹构件20由自动喷枪组成，出口孔23的形状相应地决定了流体产品在基底上的沉积方式。该沉积方式可以为螺旋形式，宽条状形式，线状形式或喷雾形式。在其他实施方式中，涂抹构件由手动喷枪或旋转碗式喷雾器形成。

涂抹构件20附接至机械手4的手柄14上。

参考图2，供应系统22包括用于向涂抹设备20供应具有预定流速的流体产品的计量泵24，将计量泵24的出口28流体连接至涂抹构件20的入口30的供给管26，阀31和用于将流体产品供应至计量泵24的设备32。

根据本发明，计量泵24由轴向柱塞泵组成。这种轴向柱塞泵通常是可商购的，尤其紧凑且经济有效。因此，将这种轴向活塞泵用做计量泵24不会带来大量的额外成本。

举例而言，轴向柱塞泵由5个腔室(未示出)组成，每个腔室的容积基本上等于1cm³，而泵的总容积基本上等于5cm³。这种泵非常适合于低流量产品的计量。在其他实施方式中，对于更高流量产品的计量，轴向柱塞泵的容积大于5cm³，尤其大于10cm³，例如基本上等于20cm³。总体积的增加是通过增加每个腔室的体积和/或增加腔室的数量来完成的。

有利地，涂抹设备8包括用于使轴向活塞泵旋转的电机(未示出)，与泵24使用气动驱动的方式相比，泵24加电机的装配结构可以更加紧凑且具有更高效率。此外，该电机能够实现有效地控制轴向柱塞泵的驱动，因此可以更好地控制泵24的输出流量。

如图1所示，计量泵24尽可能靠近涂抹构件20布置，也就是说，计量泵24与涂抹构件20的距离小于1m，优选小于50cm。为此，计量泵24附接至关节臂10的一个节段12，尤其附接至腕部14前最近的一个节段12，如图1所示，或者直接附接至腕部14。计量泵24的紧凑性部分地使其能够布置在所述位置。所述位置能够实现在开始和结束涂抹和/或更改设定点期间具有出色的反应性。

阀31旨在选择性地关闭和打开对出口孔23的流体产品的供应。

为此，阀31放置于供给管26上，或者直接集成至涂抹构件20中，从而被***至计量泵24和出口孔23之间。阀31也可以在关闭位置和打开位置之间移动，当处于关闭位置时，阀31关闭供给管26，从而防止向涂抹构件20供应流体产品；当处于打开位置时，阀31释放供给管26，从而能够实现向涂抹构件20供应流体产品。

阀31通常由滑动门，针或分配器组成。

供应设备32包括容纳流体产品(如图2中的标记35)的容器34，以及用于将容纳在容器34中的流体产品35输送到计量泵24的入口38的流体输送系统36。

流体产品35通常由具有高粘度即粘度大于3000厘泊的产品构成。这种高粘度的产品的例如通常油灰或弹性体或环氧胶。有利地，流体产品35具有介于3000至300,000厘泊之间的粘度。

流体输送系统36因而适用于以高于液位值的压力将流体产品供应到计量泵24，该液位值介于计量泵24输出端处流体产品的压力的1.1倍至100倍之间，尤其基本上等于计量泵24输出端处流体产品的压力的1.6倍。实际上，经发现，该压力值对于在流体产品35为高粘度流体时获得恒定的输出流量是必要的。

为此，流体输送系统36包括用于将流体产品35泵送至容器34中的增压泵40，以及将增压泵40的出口44流体连接至计量泵24的入口38的增压管42。

增压泵40包括流体连接至容器34的入口46。

增压泵40适于在涂抹流体产品期间的超过90％的时间内将增压管42中的流体产品的压力维持在液位值之上。该比例是由使用涂覆设备8涂覆涂料产品时，增压管42中的流体产品的压力保持在液位值以上的时间与使用涂覆设备8涂覆涂料产品的整个持续时间的比率计算得到。

为此，增压泵40通常由双作用泵构成，该双作用泵旨在以至少等于液位值的压力排出流体产品35。因此，当使用涂抹设备8涂抹流体产品时，计量泵24入口处流体产品35的压力可能下降到液位值以下的唯一时段是泵的活塞的运动方向的反转阶段，所述反转阶段占双作用泵的运行时间不到10％。

增压管42适于承受500巴的内部压力。增压管42通常包括：连接至增压泵40的出口44的上游段(未示出)，由直径基本上等于1.90cm且长度为1.5m的管形成；连接至计量泵24的入口38的下游段(未示出)，由直径基本上等于0.95cm且长度为1.5m的管形成；以及以流体方式***至上游段和下游段之间的中间段(未示出)，由直径基本上等于1.27厘米且长度为10m的管形成。

涂抹设备8还包括用于控制所述涂抹设备8的操作的系统。该控制系统包括用于测量增压管42内压力的第一压力传感器50和用于测量供给管26内压力的第二压力传感器52。第二压力传感器52尤其布置在阀31的上游。

现在将描述使用装置2涂抹流体产品35的方法。

首先，在第一步中，提供装置2。

接下来，启动增压泵40。然后，增压泵40开始将产品35泵入容器34并将其排放至增压管42中。

使用第一压力传感器50监控计量泵24入口处的压力。一旦达到目标压力，即高于第一液位值(例如等于25巴)，则启动计量泵24并打开阀31。然后，可以开始将流体产品35涂抹至基底上。

在流体产品35的整个涂抹过程中，流体产品35在出口孔23处的流速基本保持恒定，其使得以线形形式沉积流体产品的情况下能够获得具有规则外观的线条，尤其在所获得的线条上看不出双作用泵40的反转阶段。

可选地，在涂抹期间，调整轴向柱塞泵24的转速能够调整出口孔23处的流量。

当希望更换已涂覆有产品35的基底时，关闭阀31。因此，涂抹构件20的供应中断，从而使得能够移除已涂覆有产品35的基底并放置新的空白基底而不会浪费流体产品。接下来，重新打开阀31以允许将流体产品涂抹至新的基底上。

当容器34为空时，将其替换为新的满容器34。

因此，所述方法已施用于不同增压器压力和轴向柱塞泵24的不同转速，并将结果示出如下：

	测试1	测试2	测试3	测试4	测试5	测试6	测试7	测试8	测试9
										P<sub>inlet</sub>(b)	25.00	25.00	25.00	25.00	50.00	50.00	50.00	50.00	70.00
V<sub>pump</sub>(tr/s)	0.21	0.42	0.83	1.67	0.21	0.42	0.83	1.67	4.16
										P<sub>outlet</sub>(b)	6.25	7.75	10.50	15.75	7.75	8.50	11.25	16.25	25.00
流量(cc/s)	1.02	2.04	4.08	8.16	1.02	2.04	4.08	8.16	20.5

P_inlet定义为第一压力传感器50在计量泵24的入口处测量的压力，V_pump定义为计量泵24的旋转速度，P_outlet定义为第二压力传感器52测量的供给管26内的压力，流量定义为出口孔23处流体产品的流量。

可以看出，出口流量是计量泵24的转速的仿射函数且不依赖计量泵24上游的压力，从而使得特别容易地调节出口流量。

此外，增压器压力的调节使得可以在恒定的出口流量下调节供给管26中的压力。因此，涂抹构件20的供应压力能够实现根据期望的用途来调节，这在以喷雾形式涂抹流体产品时尤其令人关注。

因此，本发明能够实现以低成本将流体产品涂抹至基底上，同时控制涂抹的流量长期不间断且压力变化最小。

此外，涂抹流量易调节并且涂抹构件的供应压力在恒定流量下易调整。

在上述示例中，涂抹设备8适用于一次涂抹一种流体产品。在其他实施方式中(未示出)，涂抹设备8适用于一次涂抹几种流体产品。在这种情况下，除了供应系统22之外，涂抹设备8还包括至少一个其他的供应系统，除了流体产品35之外的每个流体产品一个，以向涂抹构件20供应每一种流体产品。有利地，这些其他的供应系统中的至少一个相应地包括计量泵，例如上述的计量泵24。

此外，在上述示例中，所使用的流体产品35是高粘度产品。在其他实施方式中(未示出)，流体产品35由具有低粘度的产品，通常是粘度一般介于15和250厘泊之间的油漆组成。流体输送系统36相应地适用于以计量泵24出口处的流体产品35的十分之一至十分之九压力将流体产品供应到计量泵24。

在上述示例中，计量泵24和供应构件20描述为通过供给管26彼此连接的相互独立的成形元件。在其他实施方式中(未示出)，计量泵24和涂抹构件20一起形成为单块组件，计量泵24和涂抹构件20彼此固定在其中，而且计量泵24和涂抹构件20之间没有***供给管。