專利名稱：不用助粘劑處理塑料基體部件以接受油漆并有冗余度的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理塑料基體部件接受油漆的方法和設(shè)備，尤其涉及一種不使用助粘劑處理塑料基體部件接受油漆的方法和設(shè)備，例如可以適當(dāng)?shù)靥幚砭哂衅矫鎱^(qū)域、波紋以及凹槽的塑料基體部件。
背景技術(shù)：
在油漆行業(yè)和油漆學(xué)科中，制備需油漆而接收油漆的表面是一種慣例。適當(dāng)制備的表面更易于產(chǎn)生所需的結(jié)果，并能長(zhǎng)期保持適當(dāng)?shù)挠推崆闆r。根據(jù)被油漆的材料、底漆類型、所使用的顏料和/或油漆、油漆的使用方式以及油漆制品所經(jīng)受的條件不同，以及其它原因，制備技術(shù)變化。
在過去，對(duì)于汽車和汽車部件，塑料發(fā)揮的作用很小，且通?？梢赃@樣制備，即塑料部件模制成所需的顏色。隨著塑料成為在汽車工業(yè)中的一種更重要的產(chǎn)品，如內(nèi)、外門、儀表板和其它車體鑲板及防護(hù)設(shè)備，比如保險(xiǎn)杠和門護(hù)板等物品已經(jīng)由塑料材料制成。通常，外部塑料部件，特別是在現(xiàn)代汽車中，進(jìn)行油漆而與汽車車體匹配或形成審美對(duì)比。
為了加速部件的生產(chǎn)，并降低成本，現(xiàn)在塑料部件通常模制成一種顏色(這樣對(duì)于一種汽車型號(hào)提供的所有顏色僅需要一次模制過程)然后油漆，以匹配所需的車輛顏色，這樣可以對(duì)一種車輛型號(hào)所有顏色的部件進(jìn)行更少的規(guī)劃和更大的可用性，且通?？梢杂懈髷?shù)目的顏色組合而吸引購(gòu)買者的愛好。而且，這種生產(chǎn)部件的方式可以有足夠的更換部件供應(yīng)，滿足任何顏色車輛后期的車體維修需求。
然而，在生產(chǎn)油漆部件的過程中出現(xiàn)了問題，因?yàn)橛米鞅倔w部件的塑料材料通常必須具有光滑的表面，以便可接受。光滑的表面通常不適于油漆。噴涂或其它方式置于光滑表面上，特別是低表面能的那些表面上的油漆，通常不能粘附在表面上，可能剝落或碎落，這是一個(gè)商業(yè)上非常不希望出現(xiàn)的結(jié)果。雖然為解決這一問題已經(jīng)提供了多種方法，比如在油漆前研磨表面或在油漆中添加粘接劑，例如環(huán)氧樹脂，以使油漆粘附在被油漆的物品上，已經(jīng)證實(shí)這些方法都不有效。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在已氧化的塑料部件上使用接合材料，比如多官能含胺有機(jī)化合物，可以使油漆更好地粘附在塑料上，例如參見Wu等的美國(guó)專利5922161(“’161專利”)，公開了一種改進(jìn)或修整聚合物和或聚合物基材料的表面、從而控制表面和結(jié)合面的化學(xué)和分子結(jié)構(gòu)的方法?！?61專利公開了一種氧化聚合物表面并使用接合劑處理所述表面的方法。在此通過引用而包括’161專利的內(nèi)容。
然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用加入到已氧化的塑料部件上的接合劑的程序通常僅適用于塑料板。而且，用于氧化塑料并在塑料板上施加化學(xué)物質(zhì)的設(shè)備和方法可能會(huì)由于無(wú)意中的重疊，導(dǎo)致塑料板的區(qū)域經(jīng)過多次處理，浪費(fèi)化學(xué)物質(zhì)，致使生產(chǎn)時(shí)間浪費(fèi)和過處理區(qū)域的潛在粘附性弱化。
在一種塑料板的處理操作中，使用了帶有多個(gè)燃燒口的大面積的氣體/空氣燃燒器。這種燃燒裝置在塑料板上方移動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中與板的部分重疊。在這種系統(tǒng)的操作過程中，燃燒器氧化塑料板，然后將接合劑噴涂在氧化的塑料上，從而制備用于后續(xù)處理的塑料，比如使用油漆、粘結(jié)劑或其它涂層進(jìn)行處理。因此，所述適于其它化學(xué)物質(zhì)的粘附，包括油漆。
然而，塑料部件通常并不是制成塑料板的形式，特別在汽車應(yīng)用中。塑料部件通常構(gòu)造為各種形狀，且具有波紋、缺口、開口、縫隙和其它輪廓。使用上述處理設(shè)備和方法處理現(xiàn)代塑料部件的變體無(wú)效。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧化工藝不能預(yù)處理塑料部件的非線性部分時(shí)，比如浸漬和噴涂的處理無(wú)效，導(dǎo)致浪費(fèi)噴涂的接合材料。
而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由于射槍方法處理塑料，使用預(yù)處理設(shè)備經(jīng)常導(dǎo)致大量的有害化學(xué)物質(zhì)釋放入大氣中。當(dāng)使用粘接劑促進(jìn)劑制備接收油漆的塑料基體部件時(shí)，尤其是這樣。
在現(xiàn)有的塑料部件處理方法中，存在的另一問題是一旦部件經(jīng)過處理，不經(jīng)過復(fù)雜的測(cè)試，通常難以區(qū)別經(jīng)過處理的部件和未經(jīng)處理部件。在很多情況下，已經(jīng)處理的物品與未經(jīng)處理的物品發(fā)生混淆，導(dǎo)致重新處理過程中材料和時(shí)間的浪費(fèi)，并且通常重新處理的部件表面過于弱化。
另一個(gè)問題在于在化學(xué)物質(zhì)的供應(yīng)必須混合送進(jìn)的任何領(lǐng)域中使用的典型系統(tǒng)中，在工作周期中存在著一種讓機(jī)械停止和/或需要日常保養(yǎng)的趨勢(shì)，從而使其可以正常連續(xù)地工作。通常，必須關(guān)閉化學(xué)物質(zhì)施加系統(tǒng)進(jìn)行維修、或補(bǔ)充化學(xué)物質(zhì)或其它部件、或可以完成正常的保養(yǎng)，在系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充、維修或保養(yǎng)時(shí)停止生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
我已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并發(fā)明了一種不使用助粘劑的、用于處理塑料基體部件以接收油漆的方法和設(shè)備，可以有效地處理塑料基體部件上的所有波紋、缺口、開口、縫隙以及其它輪廓。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，我已經(jīng)設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的燃燒裝置，該裝置可以對(duì)塑料基體部件的所需部分進(jìn)行火焰處理、并基本上同時(shí)噴涂接合劑(graft chemical)，從而使油漆或其它涂層粘附在部件上。
這種方法和設(shè)備具有許多不同的優(yōu)點(diǎn)。首先，可以制備所有形狀和尺寸的塑料基體部件，以接受油漆。其次，在此公開的方法以環(huán)境友好的方式實(shí)施。例如，完全消除了與使用助粘劑相關(guān)的所有對(duì)環(huán)境有害的作用，比如，助粘劑的典型成分中使用的活性溶劑的排放。這樣可以例如降低生產(chǎn)商的資金成本，因?yàn)槔鐪p輕了抑制系統(tǒng)的需求，該系統(tǒng)減少溶劑向大氣中的排放。
第三，這種方法和設(shè)備適于大型商業(yè)規(guī)模的應(yīng)用。例如，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，塑料保險(xiǎn)杠橫板可以以每個(gè)部件約40秒種或更少的方式進(jìn)行處理而接受油漆。第四，使用這種方法和設(shè)備明顯減少了過度噴涂，所以可以使用更少的接合劑。
而且，在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)的每一重要部件都有冗余度，而可以在再次填充所需化學(xué)物質(zhì)或進(jìn)行維修或保養(yǎng)時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行工作。
而且，在優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還可以現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程監(jiān)控所有的系統(tǒng)部件，而使所述系統(tǒng)可以本地或遠(yuǎn)程監(jiān)控、維修和/或調(diào)節(jié)。
隨著描述的繼續(xù)，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將更為明顯。
圖1是本發(fā)明的方法的示意圖；圖2是本發(fā)明裝置的一個(gè)實(shí)施例的操作示意圖；圖3a是現(xiàn)有技術(shù)的燃燒器的透視圖；圖3b是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃燒器的透視圖；圖3c是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃燒器的示意圖；圖3d是本發(fā)明的燃燒器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的透視圖；圖3e是圖3d的燃燒器的分解透視圖；圖3f是圖3d的燃燒器末端的正視圖；圖3g是圖3d的燃燒器的混合室末端的正視圖；圖3h是圖3d的燃燒器的另一末端部件的透視圖；圖3i是沿圖3h的線i-i作出的圖3h的末端部件剖視圖；圖4是將由本發(fā)明的裝置進(jìn)行處理的物品透視圖；圖5是在在待油漆的輪廓物品上使用時(shí)本發(fā)明裝置的一系列簡(jiǎn)圖；
圖6是機(jī)械處理臂的透視圖，裝有在待處理物品上使用的圖3c的燃燒器；圖7是圖6中的臂和燃燒器的透視圖，示為處理待處理物品的平面部分；圖8是圖6中的臂和燃燒器的透視圖，示為準(zhǔn)備處理待處理物品上的缺口；圖9是圖6中的臂和燃燒器的透視圖，示為下降進(jìn)入第一預(yù)處理內(nèi)腔位置的缺口；圖10是圖6中的臂和燃燒器的透視圖，示為處理待處理物品的缺口壁；圖11是用于制造玻璃纖維預(yù)制件的設(shè)備的示意圖；圖12是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的流體制備和輸送系統(tǒng)的示意圖；圖13是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的控制系統(tǒng)示意圖；圖13a是圖13的控制系統(tǒng)的更具體的示意圖；圖14是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的供氮系統(tǒng)的示意圖；圖15是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的清潔水供應(yīng)系統(tǒng)的示意圖；圖16是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的流體混合箱的示意圖；圖17是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的添加劑分配器的示意圖；圖18是為本發(fā)明的施加元件提供所需的化學(xué)物質(zhì)混合物的添加劑分配器的示意圖；圖19是本發(fā)明的流體輸送的優(yōu)選工藝流程圖；圖20是本發(fā)明的形成接合溶液的優(yōu)選工藝流程圖；圖21是本發(fā)明的方法的另一優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；
圖22是本發(fā)明的方法和裝置使用的測(cè)試結(jié)果圖表；圖23a是圖22的圖表中所示信息的圖示；圖23b是圖22的圖表中所示信息的圖示。
具體實(shí)施例方式
雖然本發(fā)明有多種形式的實(shí)施例，但在附圖中示出了多個(gè)目前優(yōu)選的實(shí)施例，在下文中將進(jìn)行詳細(xì)的論述。應(yīng)當(dāng)理解，本公開內(nèi)容應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本發(fā)明的示例性說(shuō)明，而并不意圖將本發(fā)明限制于所述的具體實(shí)施例。還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明這一部分的標(biāo)題(“具體實(shí)施方式
”)涉及專利局的要求，而不應(yīng)認(rèn)為限制在此公開的主題。
參照附圖，圖1示出了使用本發(fā)明的方法和裝置的工廠10的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。在該工廠10中，模具12可以用于實(shí)際生產(chǎn)物品14或器件，所述物品或器件將在工廠10中進(jìn)行后續(xù)處理和油漆。工廠10還包括加載工位16、去離子空氣點(diǎn)19、機(jī)械人火焰處理部18、夾持和轉(zhuǎn)位工位20、底漆施加工位22、二道底漆工位24、透明涂層工位26、爐子28和檢查工位30。下面將根據(jù)執(zhí)行的功能詳細(xì)描述所有這些工位點(diǎn)。
在一個(gè)示例中，模具12包括適用于生產(chǎn)多種塑料基體部件(物品14)的注射成形設(shè)備，所述部件經(jīng)過處理后進(jìn)行油漆。在本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車應(yīng)用中，模具12適用于生產(chǎn)多種塑料機(jī)動(dòng)車部件，比如，保險(xiǎn)杠橫板、車體側(cè)嵌條等。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，模具12生產(chǎn)任何所需的塑料基體部件，不管這些塑料基體部件的使用場(chǎng)合。
在本發(fā)明的工廠的優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)有利用去離子空氣的閃光通道(flash tunnel)32，用于輸送物品14，以便在提供涂層的工位點(diǎn)比如底漆施加工位22和二道底漆工位24之間干燥。這樣，在程序的下一個(gè)步驟前，可以適當(dāng)?shù)馗稍镏虚g涂層。應(yīng)當(dāng)理解，工廠10的所示配置僅是很多可能配置中的一種，且并不意圖限制本發(fā)明的范圍。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，比如透明涂層工位26和二道底漆工位24這種工位點(diǎn)可以這樣配置，即在工廠的同一工位點(diǎn)單獨(dú)執(zhí)行這兩個(gè)步驟。
還應(yīng)當(dāng)理解，在工廠10中待處理的物品14可以在工廠外的任何地點(diǎn)或任何地方構(gòu)成，而不脫離本發(fā)明的新穎范圍。在使用工廠時(shí)，已經(jīng)模制或以其它方式生產(chǎn)的物品14放在加載工位16上，不脫離本發(fā)明的新穎范圍，加載工位16可以是傳送帶或系統(tǒng)，或可以是用于保持物品14的固定裝置。在所述程序的一個(gè)實(shí)施例中，物品14經(jīng)過化學(xué)擦拭凈化處理后通過閃光通道32。應(yīng)當(dāng)理解，物品14可以被處理而不經(jīng)過化學(xué)擦拭，或者可以化學(xué)擦拭而不通過閃光通道或使用干燥的去離子空氣，且不脫離本發(fā)明的新穎范圍。
如圖2、圖3b和圖6至10所示的包括火焰處理燃燒器44的機(jī)器人裝置40，以將在下文中詳細(xì)說(shuō)明的方式橫向通過物品14的長(zhǎng)度。然后，經(jīng)過處理的物品14轉(zhuǎn)位、上底漆、通過閃光通道32、油漆二道底漆、返回到閃光通道32、然后涂上透明涂層。隨后，物品可在爐中或窯中干燥，然后送到檢查工位檢查該工序的結(jié)果。
在優(yōu)選實(shí)施例中，機(jī)器人裝置40通常包括具有流體存儲(chǔ)或連接裝置46、流體霧化器48、火焰處理系統(tǒng)50、和比如計(jì)算機(jī)或其它能夠接收編程的處理裝置(如圖13和13a中所示)的電子控制裝置52的燃燒器44。在本發(fā)明裝置的運(yùn)行過程中，塑料制品14首先用火焰62氧化，然后使用接合劑46處理，在優(yōu)選實(shí)施例中，接合劑46幾乎立刻放在氧化的區(qū)域上，這將在下文中詳細(xì)描述。
適用于本發(fā)明的優(yōu)選接合劑是可從BASF購(gòu)買的聚乙烯胺(polyethylenimine)，銷售的品牌名稱為L(zhǎng)upaslolG35。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，一定的水和一定的LupaslolG35以400∶1的比例混合。然而應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明，也可以使用其它接合劑或粉末(和不同的物品比例)，且不脫離本發(fā)明的范圍。
流體存儲(chǔ)或連接裝置46還包括用于比如接合劑、染色劑、電解劑以及所需的其它化學(xué)物質(zhì)的存儲(chǔ)器和/或入口，這將在下文中詳細(xì)描述。參照?qǐng)D3b，示出了本發(fā)明的燃燒器60的透視圖。應(yīng)當(dāng)指出，在示例性實(shí)施例中，燃燒器60的火焰區(qū)域62在缸體61中形成，其中火焰能夠布滿燃燒器60的上表面64。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，燃燒器60的上表面64可以制成有多個(gè)火焰噴口66(示意地示出)，從而在整個(gè)表面64上產(chǎn)生均勻的火焰。如圖3b所示，在缸體61的中心通常包括霧化流體噴射器68。
應(yīng)當(dāng)理解，流體噴射器68可以放置在缸體61內(nèi)任何有效和高效的區(qū)域，且不脫離本發(fā)明的新穎范圍。而且應(yīng)當(dāng)理解，盡管僅示出了一個(gè)棒形霧化器管68，但可以使用任何形式的流體推進(jìn)器，包括加壓氣體從管子頂部將流體從容器中抽出并將流體推向待處理物品14的系統(tǒng)，且不脫離本發(fā)明的新穎范圍。這種裝置用于外側(cè)混合空氣刷裝置，且可以容易地適用于本發(fā)明的燃燒器60，且不脫離本發(fā)明的新穎范圍。
可以看出，本發(fā)明的燃燒器60還包括插入裝置54，以將化學(xué)物質(zhì)帶入機(jī)器人裝置40中。插入裝置54包括用于插入流體46的比如閥或其它輸入源的裝置、可以注入推進(jìn)劑47的閥、以及空氣/氣體入口49。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，使用的推進(jìn)劑47是加壓氮?dú)?N2)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選推進(jìn)劑47的使用以適當(dāng)?shù)姆绞綖橥七M(jìn)化學(xué)物質(zhì)提供了推動(dòng)力，同時(shí)不易燃(在火焰處理系統(tǒng)50中)，而且不影響火焰處理系統(tǒng)50的氧含量。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，可以使用任何具有相似性能的推進(jìn)劑，且不脫離本發(fā)明的新穎范圍。
參照?qǐng)D3a，示出了現(xiàn)有技術(shù)中的燃燒器系統(tǒng)80的一個(gè)示例，可以與在本申請(qǐng)中示出和公開的本發(fā)明的示例性裝置相比較?？梢钥闯鋈紵飨到y(tǒng)80包括入口80A和多個(gè)火焰出口80B，且是扁平的細(xì)長(zhǎng)型，用于為材料平板提供表面處理。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3c、3d、3e、3f、3g、3h和3i，示出了燃燒器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，以及第一和第二火焰噴射流形成環(huán)66a和66m。在從圖3c到3i所示的優(yōu)選實(shí)施例中，使用與圖3a和3b中使用的相同的標(biāo)記，從而表示類似的部件。
在圖3d的燃燒器60的結(jié)構(gòu)中，通常設(shè)有具有下述部件的缸體61通常圓形的底部元件61a，該元件形成管狀元件39以本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的方式通過任何所需的裝置插入并連接的開口。這種連接方式包括在管狀元件48和底部元件61a上有螺紋，這不限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)當(dāng)理解，管狀元件39的近端適于以前述方式連接于接合劑源和推進(jìn)劑源。在缸體61內(nèi)形成空氣/氣體入口49。應(yīng)當(dāng)理解，可以以任何方式向缸體61提供空氣，而不脫離本發(fā)明的新穎范圍。如圖3d所示，空氣/氣體入口49可以在缸體61上形成，以使空氣可以本領(lǐng)域已知的方式通過軟管和閥裝置供應(yīng)。為了有利于這種配置，空氣入口49可以以任何方式連接到本領(lǐng)域已知的空氣源。
在本實(shí)施例中，缸體61上形成凸肩61b，該凸肩通向具有螺紋61d的頸部61c。如圖3e和3f所示，設(shè)有火焰噴射流形成環(huán)66a，具有火焰形成開口66和固定凸緣66b，環(huán)66a的凸緣66b可以位于缸體61的邊緣61e上，并由固定環(huán)67保持。環(huán)67包括內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋與缸體61的螺紋61d配合而將環(huán)66a固定在缸體61上。可以看出，在本體內(nèi)腔61內(nèi)，流體霧化器68穿過位于缸體61的底部元件61a的開口61f。在混合室71的內(nèi)壁周邊上設(shè)有一卷網(wǎng)篩73，優(yōu)選的是由緊密編織的金屬網(wǎng)構(gòu)成。設(shè)有覆蓋層75，在優(yōu)選實(shí)施例中也由緊密編織的金屬網(wǎng)制成，其上形成開口75a，霧化器管68可以通過該開口露出。在優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)有兩層覆蓋層75。
霧化器管68，如圖3e所示，還設(shè)有霧化頭65和將霧化頭65固定在霧化器管68上的固定凸緣69，該霧化頭可以使霧化粒子以所需的方式噴出霧化管68外，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3h和3i，示出了另一種火焰噴射流形成環(huán)66m。如圖所示，環(huán)66m的射流形成開口66n包括連續(xù)的開口，可以形成更強(qiáng)的火焰。環(huán)66m包括開口66o，霧化器48可以通過該開口露出。
參照?qǐng)D4，可以看到本發(fā)明的具有火焰區(qū)域62的燃燒器60位于機(jī)器人裝置40上。物品14，在這里示為汽車保險(xiǎn)杠14，示為處于待處理位置。如圖所示，保險(xiǎn)杠14包括具有缺口90、波紋92和開口94、以及其它地貌特征的塑料材料。為了制備這種用于油漆的保險(xiǎn)杠，所有不規(guī)則的地貌特征必須為了油漆進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗椭苽?。如圖5-10所示，本發(fā)明的燃燒器60可以調(diào)節(jié)，而使火焰區(qū)域62可以覆蓋保險(xiǎn)杠14的任何地貌特征。圖6示出了處于第一點(diǎn)火位置的火焰區(qū)域62的形狀。
在塑料部件的處理過程中，燃燒器調(diào)節(jié)為適合待處理區(qū)域的尺寸。應(yīng)當(dāng)理解，火焰區(qū)域62可以使用控制裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，特別是所述控制裝置導(dǎo)致產(chǎn)生更高或更低壓力的更多或更少的推進(jìn)劑47，這在試驗(yàn)室中使用Bunsen燃燒器的過程中得到了廣泛的認(rèn)可。具體而言，當(dāng)覆蓋平坦區(qū)域時(shí)(圖5a和圖7)，火焰區(qū)域62可以通過減小推進(jìn)劑47的壓力，用加寬的火焰燃燒，從而快速覆蓋較大的面積。在處理開口94、或縫隙或物品14的其它地貌特征時(shí)，火焰區(qū)域62可以通過先增加然后減小推進(jìn)劑47的壓力而進(jìn)行調(diào)整。圖5b和5c示出了較窄的火焰區(qū)域62，可以使火舌63進(jìn)入窄縫隙94。一旦火舌63到達(dá)開口94的底部94a，就可以減小推進(jìn)劑47的壓力，使火舌63變寬，從而使火舌63接觸開口94的內(nèi)壁94b。應(yīng)當(dāng)理解，控制火舌63的加寬和變窄可以使用電子控制裝置52完成，從而對(duì)物品14的所有的表面區(qū)域部分進(jìn)行一道精確的處理。
當(dāng)火舌63從開口94中向上抽出時(shí)，火舌63舔著開口94的整個(gè)內(nèi)表面94b。當(dāng)火舌63退出時(shí)，接合劑46、或其它流體46霧化而覆蓋剛氧化的表面。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性方面，著色流體46c可以注入燃燒器62中，從而在將接合劑放置于物品14上時(shí)，物品14可以著色，這樣操作人員和工人可以非常容易地認(rèn)出哪個(gè)物品已經(jīng)處理過。在本發(fā)明的這一方面的優(yōu)選實(shí)施例中，一些丙二醇(propyeneglycol)和一些適當(dāng)?shù)念伭?比如red die 55號(hào))與一些水/接合劑的混合物以250份混合物、1份丙二醇和1份顏料的比例混合。相關(guān)行業(yè)的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，除了在上文中特別提到的化學(xué)物質(zhì)外，其它化學(xué)物質(zhì)也可以用于在此公開的本發(fā)明的這一方面。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性方面，電解化學(xué)物質(zhì)注入燃燒器62中，使得當(dāng)接合劑置于物品14上時(shí)，物品14接收少量的離子電荷，這將可以通過靜電方式進(jìn)行隨后對(duì)物品14的油漆。在本發(fā)明的這一方面的優(yōu)選實(shí)施例中，一些適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)比如檸檬酸鉀、氯化鈉或檸檬酸鈉和一些水/接合劑的混合物以每升混合物10ml(毫升)電解質(zhì)的比例混合。應(yīng)當(dāng)理解，也可以使用其它電解質(zhì)，而使塑料基體部件的表面至少局部導(dǎo)電。
相對(duì)于使用助粘劑處理塑料基體材料以接收油漆的普通系統(tǒng)而言，在此公開的本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。例如，一加侖普通的助粘劑能夠處理約40件塑料保險(xiǎn)杠橫板，但一加侖如在此公開的那樣混合的接合濃縮劑，能夠處理約12000件這種塑料保險(xiǎn)杠橫桿。而且，本發(fā)明可以顯著減少與處理每個(gè)塑料基體部件相關(guān)的時(shí)間。例如，根據(jù)在此公開的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，塑料保險(xiǎn)杠橫桿可以在約40秒內(nèi)完全處理而接收油漆。
根據(jù)在此公開的本發(fā)明的另一進(jìn)展，機(jī)器人火焰處理設(shè)備可以用于噴涂接合劑以外的材料，比如粉末。這種粉末材料的一個(gè)示例是混有低密度粉末的碎玻璃纖維。在這種情況下，控制燃燒器以預(yù)設(shè)的方式在模具上移動(dòng)，這樣可以通過火焰和粉末混合物向模具上噴涂碎玻璃纖維，且至少被燃燒器的火焰局部硬化，這將在下文中詳細(xì)論述。這樣可以使玻璃纖維物品，比如舢板和游艇的制造時(shí)間明顯縮短。在此公開的本發(fā)明的這一方面的機(jī)動(dòng)車應(yīng)用中，可以制造許多不同的機(jī)動(dòng)車輛部件，比如高強(qiáng)度、低重量、薄尺寸的車體嵌板。
參照?qǐng)D11，示出了制造玻璃纖維預(yù)制件的方法的示意圖。尤其是，機(jī)器人火焰處理設(shè)備200包括機(jī)器人202、電子控制裝置204、兩個(gè)切割槍206和208、以及燃燒器210。電子控制裝置204經(jīng)過編程而以預(yù)定的順序相對(duì)于模具212移動(dòng)燃燒器210以及切割槍206和208，從而制造玻璃預(yù)制件，這將在下文中詳細(xì)論述。
除了下文中將詳細(xì)論述的之外，機(jī)器人火焰處理設(shè)備200通常包括與圖1中所示的機(jī)器人火焰處理工位18相同的結(jié)構(gòu)。代替使用與霧化器在一起的中心霧化管，使用了穿過燃燒器210殼體的1/2”的管子。該管子通過鎖緊螺母固定在緊鄰燃燒器210的面的燃燒器210頂部。噴嘴安裝在該管子的內(nèi)部，且與噴涂粉末211兼容。
在燃燒器210的底部，連接有3/8”的聚乙烯管。這種管子作為粉末/空氣輸送線路。而且，去除氮?dú)?流體輸送系統(tǒng)，用螺旋輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)的粉末輸送泵來(lái)代替。這一單元要求壓縮空氣連接到文氏管，并通過螺旋輸送機(jī)上的頻率驅(qū)動(dòng)馬達(dá)以恒定的粉末源輸送。這種結(jié)構(gòu)的最終結(jié)果是在給定氣流中有恒定比例的粉末。
使用這一工藝，重要的是控制火焰的溫度，避免從燃燒器210中噴出的粉末在火焰中燃盡。為此，將類似于火焰處理系統(tǒng)50(圖2)的火焰處理系統(tǒng)(未示出)連接到燃燒器210上。所述火焰處理系統(tǒng)包括氣體/空氣控制系統(tǒng)和氧氣分析器。氧氣分析器可以使操作人員監(jiān)測(cè)并維持火焰的精度，而使火焰溫度保持恒定。
例如，如果希望使火焰“冷卻”，那么就增加主氣體/空氣混合物中使用的燃燒空氣量。這會(huì)使火焰溫度降低，但在氧氣分析器中將會(huì)表現(xiàn)為氧氣含量的增加。反過來(lái)，如果需要火焰溫度增加，那么就減少主氣體/空氣混合物中使用的燃燒空氣量。在氧氣分析器中表現(xiàn)為氧氣含量降低?？梢栽诳刂泼姘迳显O(shè)置設(shè)定點(diǎn)和控制循環(huán)，從而保持最佳的性能，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的。
燃燒器系統(tǒng)設(shè)計(jì)為在使用中自動(dòng)化，且安裝在鉸接的機(jī)械臂上。尤其是，燃燒器210安裝在機(jī)械臂202的端部操縱板上。切割槍206和208也安裝在這一端部操縱板上。切割槍206和208設(shè)計(jì)為在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生預(yù)定量的碎玻璃纖維或碳纖維束。切割槍由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，且以類似于空氣驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)的方式工作。少量空氣還用于為流出碎片提供“扇形”空氣，因此使其具有類似于噴射模式的形狀。通過壓力或體積改變這一少量的空氣，可以改變所述扇形模式的形狀。
在本發(fā)明的所述實(shí)施例中，切割槍206和208安裝在燃燒器210的兩側(cè)，與燃燒器210成180°，且向中心交點(diǎn)傾斜。中心交點(diǎn)，在相對(duì)于燃燒器的空間內(nèi)碎片流匯合在一起的點(diǎn)，可以相對(duì)于所需的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述輸出是以碎片磅數(shù)/分鐘進(jìn)行測(cè)量的。
上述設(shè)備可以用于制造多種物品，這將在下文中詳細(xì)論述。在本發(fā)明的一個(gè)示例性應(yīng)用中，玻璃或碳纖維被切割槍206和208以給定的速度切碎，并且在離燃燒器210的面大約6-12英寸的距離上匯合在一起。點(diǎn)燃火焰，并相對(duì)于所需的碎片鋪設(shè)速率調(diào)節(jié)輸出。通過燃燒器210的中心，粉末向切割槍206和208的中心交點(diǎn)“噴出”。這種粉末可以是例如低分子量的聚酯樹脂、高分子量的聚酯樹脂、低分子量的環(huán)氧樹脂，或高分子量的環(huán)氧樹脂。所用樹脂的選擇取決于放置的預(yù)制件的復(fù)雜性和部件內(nèi)所需的強(qiáng)度要求。
通過燃燒器210產(chǎn)生的火焰噴涂粉末導(dǎo)致粉末由于與火焰的熱傳遞而變“粘”。一旦變粘且在火焰的速度流中， “粘”粉末與玻璃碎片一起被帶到交點(diǎn)，并與玻璃碎片混合。這種作用覆蓋了碎材料的表面，且可以形成“墊子”，而不必?fù)?dān)心纖維碎束從預(yù)制件表面下垂或脫落。電子控制裝置204被編程，從而提供多層這種粉漿構(gòu)成的層，以形成所需的預(yù)制件厚度和充填厚度(loft)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D12，提供了用于混合、制備并輸送流體到本發(fā)明的機(jī)器人火焰處理裝置18的方案100的優(yōu)選實(shí)施例。在方案100中，閥102用于使清潔水源104流入170系統(tǒng)，然后流入兩個(gè)混合罐106a和106b之一。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本方案100具有一定的冗余，這將在下述內(nèi)容中解釋，盡管方案100中有部件故障，方案100仍可以繼續(xù)進(jìn)行。在優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)有兩個(gè)本領(lǐng)域公知類型的混合罐106a和106b，這樣當(dāng)?shù)谝换旌瞎?06a發(fā)生故障時(shí)、或者在進(jìn)行一般維修時(shí)，本發(fā)明的方案100可以繼續(xù)工作?；旌瞎?06a連接于顏料罐108a、連接于電解質(zhì)罐110a、且連接于接合劑罐109a上?；旌瞎?06b連接于第二染色罐108b、連接于第二電解質(zhì)罐110b、且連接于第二接合劑罐109b上。
在混合罐106a和106b的工作過程中，來(lái)自供應(yīng)源104的清潔水，和來(lái)自供應(yīng)源109a和109b的接合劑(如果需要，來(lái)自顏料源108a和108b的顏料、以及來(lái)自電解質(zhì)罐110a和110b的電解質(zhì))分別以所需的量抽入或泵入混合罐106a和106b中。裝在混合罐106a和106b內(nèi)或成為一部分的本領(lǐng)域公知的任何類型的混合裝置，使顏料、電解質(zhì)和接合劑、水混合成所需的混合物。然后，所需的混合物從混合罐106a和106b中分別移到閥112，然后分別通過中間閥114a和114b進(jìn)入分配機(jī)構(gòu)116a和116b。應(yīng)當(dāng)理解，雖然在圖中示出了三通電磁閥和三通閥，但也可以使用其它類型的閥和電磁閥，而不脫離本發(fā)明的范圍。
同時(shí)，設(shè)有填充氮?dú)?21的氮?dú)夤?yīng)罐120a和120b。如上文所述，加壓的氮?dú)馐潜景l(fā)明的裝置中使用的優(yōu)選推進(jìn)劑。如上所述，參照?qǐng)D3B，推進(jìn)劑47可以注入燃燒器60中，致使接合劑和其它流體46霧化，并推到待處理的塑料物品14上。如圖3B和12所示，氮?dú)?21和所需的顏料、電解質(zhì)和接合劑的混合物單獨(dú)送到供應(yīng)閥122和124，且以預(yù)定的方式供應(yīng)給噴涂燃燒器44，其中所需混合物由氮?dú)?21推進(jìn)和霧化到選定的待處理物品14上。
可以看出，本發(fā)明的方案100可以與圖13所示的控制系統(tǒng)130一起實(shí)施?？刂葡到y(tǒng)130至少包括下述元件可以采取微處理器(未示出)形式的CPU 115和存儲(chǔ)器133；火焰控制單元114；機(jī)器人控制裝置112，每個(gè)控制裝置可以是例如許多不同的帶有內(nèi)存和本領(lǐng)域已知的其它電子元件的微處理器?？刂葡到y(tǒng)130還可包括調(diào)制解調(diào)器138、顯示單元140和數(shù)據(jù)輸入裝置142(包括任一個(gè)或多個(gè)鍵盤、卡片閱讀器、掃描儀、掃描裝置、UPC代碼掃描儀和/或鼠標(biāo))?？刂葡到y(tǒng)130還包括將控制系統(tǒng)130連接到清潔水源104、混合罐106a和106b、顏料罐108a和108b、接合劑罐109a和109b、電解質(zhì)源110a和110b、分配機(jī)構(gòu)116a和116b、以及氮?dú)庠?20a和120b的數(shù)據(jù)通信裝置144。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，可以使用工業(yè)計(jì)算機(jī)，比如Al1enBradley工業(yè)計(jì)算機(jī)，在面板前面具有Micro View操作顯示器，或其它類似的計(jì)算機(jī)裝置，且不脫離本發(fā)明的新穎范圍?？刂葡到y(tǒng)130的每個(gè)元件以本領(lǐng)域已知的方式連接到通信裝置144，包括通過多種類型公知的計(jì)算機(jī)通信方式，包括USB連接、SCSI連接、紅外連接、藍(lán)牙連接、串口線連接和并口線連接以及其它在本領(lǐng)域公知的連接。
參照?qǐng)D15、16、17和18，示出了多種系統(tǒng)，且將在下文中描述，其中所示的多個(gè)系統(tǒng)包括冗余。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，通常在整個(gè)說(shuō)明書、附圖中示出并描述了包括一個(gè)多單元的冗余度，但可以使用任何數(shù)目的冗余單元，且對(duì)于本發(fā)明的每個(gè)元件，這些單元不需要具有同樣的冗余度(例如系統(tǒng)中有3個(gè)冗余的推進(jìn)劑罐，但僅有一個(gè)冗余水罐)，且不脫離本發(fā)明的新穎范圍。而且，雖然在圖中示為所述冗余具有相等的能力，但應(yīng)當(dāng)理解可以使用不同尺寸的(例如30加侖的水罐被認(rèn)為是20加侖的水罐的冗余水罐，反之亦然)罐、存儲(chǔ)裝置、導(dǎo)管、傳感器和其它元件，并且認(rèn)為具有足夠和所需的冗余度，且不脫離本發(fā)明的新穎范圍。
現(xiàn)在參照?qǐng)D14，示出了氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)121，該系統(tǒng)在圖12中使用。如圖12的論述中所示，提供了具有數(shù)個(gè)冗余的系統(tǒng)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，已經(jīng)在說(shuō)明書中提供和解釋的多個(gè)冗余是為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)目的。其中主要目的是具有這種冗余的系統(tǒng)將不會(huì)由于故障、正常保養(yǎng)或供應(yīng)而具有延長(zhǎng)的空閑時(shí)間。利用多條供應(yīng)線路，一組線路的破壞通?？梢栽谑褂昧硪粭l線路繼續(xù)工作時(shí)進(jìn)行維修。耗盡的供應(yīng)源可以在使用冗余供應(yīng)源時(shí)進(jìn)行補(bǔ)給，且可以進(jìn)行機(jī)器、供應(yīng)管和線路和罐或其它體積容納系統(tǒng)的保養(yǎng)，而不會(huì)干擾多個(gè)裝置的運(yùn)行。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這種冗余系統(tǒng)可以做成如圖所示的樣式、或具有多種改進(jìn)和形式，而不脫離本發(fā)明的新穎范圍。
罐120a和120b平行連接在線路132a和132b上，線路132a和132b包括使加壓氮?dú)饣蚱渌魏卧诒景l(fā)明中使用的推進(jìn)劑實(shí)現(xiàn)流動(dòng)的裝置133a和133b，以及傳遞罐120a和120b以及實(shí)現(xiàn)流動(dòng)的裝置133a和133b的狀態(tài)的裝置134a和134b。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)現(xiàn)流動(dòng)的裝置(133a和133b)可以是任何類型的導(dǎo)管，包括PVC或銅管或者具有相似的所需性能的任何材料制成的管子，加強(qiáng)的柔性管或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的具有相似的所需性能的任何其它類型的管子。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，傳遞罐120a和120b的狀態(tài)以及流動(dòng)裝置133a和133b的狀態(tài)的裝置134a和134b，可以是任何類型的傳感器或通信裝置，包括壓力、溫度、體積和重量傳感器，并且可以是有線或無(wú)線通信裝置。
參照?qǐng)D14，可以看出罐120a和120b最終連接于機(jī)器人噴涂裝置40和燃燒器44上。然而，為了保證所需的加壓氮?dú)饣蚱渌七M(jìn)劑流到燃燒器44，線路132a和132b包括多個(gè)傳感器和壓力裝置，比如圖14中示出的那些。這些裝置可以包括，高壓調(diào)節(jié)器136a和136b和低壓調(diào)節(jié)器138a和138b，具有分別置于高、低壓調(diào)節(jié)器上、下游，位于沿推進(jìn)劑氣體的路線上的多個(gè)位置處的壓力開關(guān)140。壓力開關(guān)將涉及沿線路132的推進(jìn)劑體積和壓力的數(shù)據(jù)提供給上述的計(jì)算機(jī)或其它監(jiān)測(cè)裝置，如圖13所示，且將在下文中詳細(xì)描述。流量計(jì)139也可包括在線路132沿線用于測(cè)量氮?dú)?21(或任何所需的推進(jìn)劑氣體)在線路132中的流動(dòng)。流量計(jì)可使控制裝置112驗(yàn)證線路132中存在氣體。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不流動(dòng)的情況下通常會(huì)存在壓力，流量計(jì)139使控制系統(tǒng)130能夠驗(yàn)證所需的氣體的存在，且一經(jīng)探測(cè)到?jīng)]有流動(dòng)，可以使冗余氣體系統(tǒng)通電，提供必須的推進(jìn)劑。
從圖14中可以看出，冗余推進(jìn)劑氣體源通過本領(lǐng)域公知類型的閥133連接在一起，所述閥連接于傳感器156(前述類型)，并到達(dá)一個(gè)輸送線路142。輸送線路142上設(shè)有壓力開關(guān)140，當(dāng)推進(jìn)劑到達(dá)燃燒器44時(shí)，為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)反饋輸送線路142中的推進(jìn)劑氣體狀態(tài)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D15，示出了水源凈化和存儲(chǔ)系統(tǒng)150，該系統(tǒng)包括用于生產(chǎn)和存儲(chǔ)清潔水的設(shè)備，清潔水用于制備本發(fā)明的接合劑。使水源，比如市政提供的水源連接于水源凈化和存儲(chǔ)系統(tǒng)150上的閥152，示為連接在能夠承載水源的任何類型的導(dǎo)管154上，優(yōu)選的是能運(yùn)輸水但不增加瀝濾的成分或雜質(zhì)的裝置，比如PVC或其它塑料材料或銅質(zhì)管制成的管子。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)管154上設(shè)置有傳感元件，比如圖15中示出的壓力傳感器。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在水處理設(shè)施上可以任意地增加傳感元件，且這種設(shè)施上可以沒有傳感器，或有比圖1 5所示更多的傳感器，而不脫離本發(fā)明的新穎范圍。
流經(jīng)導(dǎo)管154的水通過本領(lǐng)域中已知類型的初始過濾器158，除去通常會(huì)在市政和其它包括飲用水在內(nèi)的水系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的懸浮顆粒、顏料、氣味和其它雜質(zhì)。在通過初始過濾器158后，隨著水在導(dǎo)管154中流向閥，優(yōu)選“T”形閥160，傳感器156測(cè)量水的壓力，并通過本領(lǐng)域公知的裝置向控制系統(tǒng)130(圖13)報(bào)告測(cè)量結(jié)果。設(shè)有閥160，而再次為水的凈化提供冗余系統(tǒng)。閥160使過濾的水通過導(dǎo)管155前進(jìn)，到達(dá)兩個(gè)單獨(dú)相反的滲透處理工位RO工位162a和162b。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，RO工位162a和162b分別具有使所述工位連電的斷路開關(guān)163，用于以本領(lǐng)域公知的方式去除來(lái)自水源的金屬和其它毒物和雜質(zhì)。
從RO工位162a和162b排出的水流過導(dǎo)管155、通過向控制系統(tǒng)130報(bào)告導(dǎo)管155內(nèi)壓力的傳感器156，進(jìn)入存儲(chǔ)罐164。在優(yōu)選實(shí)施例中，能夠關(guān)閉從導(dǎo)管155至罐164的流動(dòng)的閥166位于靠近存儲(chǔ)罐164的導(dǎo)管155上。在優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)閥166都設(shè)有在控制系統(tǒng)130和閥166之間連通的裝置168，這樣，系統(tǒng)130的控制裝置可以根據(jù)需要打開或關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管155。
如圖15所示，設(shè)有用于存儲(chǔ)純凈水170的罐。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，罐170是30加侖的塑料水密存儲(chǔ)罐。應(yīng)當(dāng)理解，能夠容納所需量的純凈水，且不會(huì)影響水純度的任何尺寸和材料的任何罐都可以代替，且不脫離本發(fā)明的新穎范圍。還應(yīng)當(dāng)理解，使用具有足夠尺寸和容量的系統(tǒng)，可以根據(jù)需要產(chǎn)生和使用純凈水，而不需要存儲(chǔ)，且不脫離本發(fā)明的新穎范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)需要供應(yīng)純凈水時(shí)，可以購(gòu)買具有所需質(zhì)量的純凈水，并用于本發(fā)明的系統(tǒng)中，而不脫離本發(fā)明的新穎范圍。通常，會(huì)發(fā)現(xiàn)冗余水罐是不必要的，然而應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的應(yīng)用中提供冗余水罐不應(yīng)理解為脫離本發(fā)明的范圍。在根據(jù)需要生產(chǎn)純凈水或購(gòu)買純凈水的系統(tǒng)中，冗余水罐可以用于預(yù)防應(yīng)急供水。
為了監(jiān)控純凈水的供應(yīng)，在罐170內(nèi)設(shè)有連接于傳感器156的浮子開關(guān)172。在浮子開關(guān)172的工作過程中，如果罐170中的水位下降到所需高度以下，球172a將下沉而使開關(guān)元件170b通過傳感器156向控制系統(tǒng)130發(fā)送信號(hào)，在顯示單元140上示出低流體水位。吸取管174位于罐170內(nèi)，可以使純凈水從罐170中排出，且用于產(chǎn)生所需的接合劑，這將在下文中詳細(xì)描述。吸取管174可以制成任何有用的方式，然而在優(yōu)選實(shí)施例中，吸取管174是細(xì)長(zhǎng)的管，優(yōu)選的是使用PVC塑料、銅或其它穩(wěn)定材料制成，下端174a相對(duì)管子直徑斜切，從而形成橢圓形的入口區(qū)域。
在優(yōu)選實(shí)施例中，吸取管174的下端174a放入罐170中，且通過本領(lǐng)域已知的方式固定在罐170上，而使吸取管174的下端174a不接觸罐170的底部。這樣，可能存在于罐170底部的殘余物不會(huì)在本發(fā)明的裝置工作過程中進(jìn)入吸取管174，這將在下文中描述。吸取管174的上端174b連接于連接在泵176上的導(dǎo)管155，泵176從罐170中抽出純凈水。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在罐170和泵176之間使用的導(dǎo)管155可以是任何所需的類型，包括前述的那些，以及撓性材料制成的導(dǎo)管，比如軟管，且不脫離本發(fā)明的新穎范圍。泵176可以是能夠抽取純凈水的任何類型，并向本發(fā)明裝置其它部分提供所需壓力的水。在優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器156與泵176相連，而使泵176可以被控制系統(tǒng)監(jiān)控，并且如果需要，泵的操作可以顯示在顯示單元140上。純凈水被泵176泵送到混合罐180中，如圖16所示。
現(xiàn)在參照?qǐng)D16，帶有純凈水的導(dǎo)管155設(shè)有連接于控制系統(tǒng)130上的傳感器156，在水凈化系統(tǒng)150的下游傳感器156向系統(tǒng)130的操作人員提供關(guān)于純凈水是否可用的信息。然后，導(dǎo)管155分開，使純凈水流向至少兩個(gè)混合攪拌罐180a和180b。雖然混合攪拌罐180可以是任何所需的形狀和材料，但應(yīng)當(dāng)理解，在優(yōu)選實(shí)施例中，每一攪拌罐180都由不會(huì)影響純凈水或其中的任何化學(xué)物質(zhì)的材料制成，且通常至少具有15加侖的尺寸?；旌蠑嚢韫?80a和180b上分別設(shè)有進(jìn)水閥182a和182b，每個(gè)閥都連接于使控制系統(tǒng)130保持連通的傳感器和致動(dòng)器156，致使以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的上述方式將純凈水加入罐180a和180b，并切斷流向所述罐的水。從圖17以及下述內(nèi)容可以看出，罐180用于添加本文所述的接合劑、著色成分和電解質(zhì)成分。
在每個(gè)罐180中設(shè)有攪拌裝置184，在優(yōu)選實(shí)施例中攪拌裝置包括具有細(xì)長(zhǎng)軸185a和混合元件185b的電動(dòng)馬達(dá)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，攪拌裝置184可以采取能夠?qū)е庐a(chǎn)生如本發(fā)明工藝所需的化學(xué)物質(zhì)和水的所需攪拌的形式。攪拌裝置184還連接于如用于本發(fā)明其它元件的傳感器和致動(dòng)裝置。
如圖16所示，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括通過漏斗形裝置180d從罐180中排水，從而使經(jīng)過攪拌的流體從罐180下排出。應(yīng)當(dāng)指出，在優(yōu)選實(shí)施例中，罐180放置在電子秤186上，所述電子秤提供了測(cè)量罐180的內(nèi)容物的獨(dú)特方式。每個(gè)秤上都設(shè)有顯示裝置186a和在顯示裝置186a和控制系統(tǒng)之間的連接裝置。通過添加具有已知比重和體積信息的已知量的液體和化學(xué)物質(zhì)(以不同的物質(zhì)狀態(tài))，根據(jù)化合物的重量可以測(cè)量適當(dāng)?shù)暮退璧幕瘜W(xué)物質(zhì)和水的添加量。
包括適當(dāng)?shù)拈y、傳感器和泵，以有助于沿本發(fā)明的裝置的路徑抽出和泵送流體，這將在下文中描述。
現(xiàn)在參照?qǐng)D17，示出了在優(yōu)選實(shí)施例中，添加接合劑和其它所需的成分。應(yīng)當(dāng)理解，以類似于在同一個(gè)攪拌罐180中添加純凈水的方式在罐180中添加化學(xué)物質(zhì)。可以看到，示出了裝有接合劑的罐188。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，任何具有所需性能的罐，比如能容納接合劑且不會(huì)有影響的罐都不脫離本發(fā)明的范圍。如圖所示設(shè)有吸取管189、導(dǎo)管155和泵190，它們都以類似于上述水凈化系統(tǒng)的方式工作。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)這些裝置作出以任何能夠?qū)⒔雍蟿┨峁┙o本發(fā)明的裝置的方式的改進(jìn)，而不脫離本發(fā)明的新穎范圍。
設(shè)有監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了泵190、導(dǎo)管155和接合劑的狀態(tài)，而可以使控制系統(tǒng)130以上述方式監(jiān)控。雖然圖17示出了一個(gè)接合劑罐188和系統(tǒng)，但應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的公開內(nèi)容，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)提供冗余的接合劑罐(或多個(gè))和系統(tǒng)。
如圖17所示，導(dǎo)管155可以再次分叉，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)物質(zhì)添加的冗余。接合劑加入導(dǎo)管155中，從而隨后沉積在一個(gè)或多個(gè)攪拌罐180中。閥182設(shè)有接合劑進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)攪拌罐180的通路。在攪拌罐180中部，如圖17所示，設(shè)有分配缸191a。在優(yōu)選實(shí)施例中，還設(shè)有冗余的分配缸191b?？梢钥闯龇峙涓?91設(shè)有使裝在其中的化學(xué)物質(zhì)通過導(dǎo)管155分配到攪拌罐180中的裝置。設(shè)有滿開關(guān)192和空開關(guān)194，每個(gè)都有傳感裝置，而可以報(bào)告分配缸191(滿或空)的狀態(tài)。
應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)分配缸191為滿時(shí)，滿開關(guān)192將被啟動(dòng)，當(dāng)分配缸191為空時(shí)，空開關(guān)194將被啟動(dòng)。在本發(fā)明中冗余的引入，使控制系統(tǒng)130從傳感器156接到第一分配缸為空的通知后，可以選擇具有化學(xué)物質(zhì)的第二分配缸。而且，使用三個(gè)分配缸可以使不同化學(xué)物質(zhì)以不同的量添加到攪拌罐180中。
現(xiàn)在參照?qǐng)D18，示出了最后的分配缸198，該缸將來(lái)自于攪拌罐180的化學(xué)物質(zhì)連接于機(jī)器人噴射器44。導(dǎo)管155提供來(lái)自攪拌罐180的產(chǎn)品，包括上述的純凈水、接合劑、顏料溶液和電解質(zhì)?？梢钥闯?，使用下述設(shè)備編碼器197、線性致動(dòng)器193、滾珠絲杠195和活塞198e以本領(lǐng)域公知的方式電動(dòng)控制分配缸198的啟動(dòng)(將在下文中詳細(xì)描述)。
線性馬達(dá)控制裝置196通過預(yù)編程步驟，或者由本地控制裝置或使用互聯(lián)網(wǎng)或其它通信方式通過遠(yuǎn)程控制裝置給出的附加指令致動(dòng)。編碼器197還連接于控制系統(tǒng)130，這樣，控制系統(tǒng)130可以控制線性致動(dòng)器以及滾珠絲杠195的操作、以及活塞198e下壓的程度，向連接于噴射器44的接收入口的導(dǎo)管釋放混合的流體(來(lái)自攪拌罐180)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，控制系統(tǒng)130從上述所有傳感器和報(bào)告工位中接收到的信息被評(píng)估，并在這些化學(xué)物質(zhì)被導(dǎo)向噴射器44前根據(jù)需要改進(jìn)制成的化學(xué)混合物。
可以看出從攪拌罐180添加的所需化學(xué)混合物沿最終導(dǎo)管155送至機(jī)器人噴射器44，推進(jìn)劑也以上面詳細(xì)描述的方式加入噴射器44，然后化學(xué)混合物以上述方式推到被油漆的物品上。
現(xiàn)在參照?qǐng)D19，說(shuō)明了在油漆部件的工藝中冗余系統(tǒng)的使用。工藝步驟包括提供如圖所示的冗余系統(tǒng)，例如，對(duì)于化學(xué)物質(zhì)供應(yīng)和推進(jìn)劑系統(tǒng)，1)從選定的分配器和推進(jìn)劑中抽出；2)確定選定的分配器是否低于閾量；3)如果推進(jìn)劑低，切換到冗余罐，4)如果混合罐傳感器報(bào)告容量低，切換到冗余罐，5)根據(jù)需要完成待油漆部件的油漆。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以使用提供化學(xué)物質(zhì)和推進(jìn)劑的其它方法、和/或所公開方法的步驟，而不脫離本發(fā)明的新穎范圍。
現(xiàn)在參照?qǐng)D20，示出了制備施加的溶液的方法。所述方法包括步驟1)提供預(yù)定數(shù)量和質(zhì)量的水；2)提供所需量的顏料溶液、電解質(zhì)材料和接合材料，3)混合水和化學(xué)物質(zhì)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖20中示出了優(yōu)選方法的簡(jiǎn)化流程，且在此論述的細(xì)節(jié)提供了本發(fā)明的其它解釋。而且應(yīng)當(dāng)理解，可以使用提供純凈水和化學(xué)物質(zhì)的其它方法，而不脫離本發(fā)明的新穎范圍。而且，對(duì)于本發(fā)明的工藝方面，應(yīng)當(dāng)理解，可以使用不同的化學(xué)物質(zhì)、不同程度的純凈水、不同的推進(jìn)劑(和/或如果需要不添加推進(jìn)劑)和不同程度的冗余，而不脫離本發(fā)明的新穎范圍。
參照?qǐng)D21，示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例的示意圖。應(yīng)當(dāng)理解，為了清楚起見，在圖21中使用了與前圖相同的附圖標(biāo)記。而且，與前面的實(shí)施例一樣，可以看出許多所述系統(tǒng)設(shè)有冗余。應(yīng)當(dāng)理解，可以在本發(fā)明的所有元件中引入冗余，或者使用比所示更少的冗余，而不脫離本發(fā)明的新穎范圍。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，清潔水源104，優(yōu)選的是由物理和/或化學(xué)過濾的市政水，送入一個(gè)或兩個(gè)反滲透處理單元162a和162b，而提供如前所述的一定純度的水。所需純度的水提供給一個(gè)或兩個(gè)混合罐106a和106b。同時(shí)，來(lái)自電解罐110a和110b的電解質(zhì)和來(lái)自顏料罐108a和108b的顏料提供給混合罐106a和106b。來(lái)自接合劑罐188a和188b的接合劑，通過中間分配單元116a和116b將所需的量提供給混合罐106a和106b。而且從氮?dú)夤?20中通過調(diào)節(jié)器222a(或從氮?dú)夤?20中通過調(diào)節(jié)器222b)釋放出的氮?dú)馓峁┙o混合罐106a和106b，從而有助于混合過程，并致使對(duì)水、顏料和接合劑混合物加壓，將混合物向燃燒器44推進(jìn)。
控制裝置134a和134b感知氮?dú)馐欠駨墓?20a和220b流出，并將這一結(jié)果傳給控制系統(tǒng)。
在上文詳細(xì)描述的燃燒器44中設(shè)有氣體入口44a和流體供應(yīng)入口44b，以及可以形成火焰的噴嘴44c。從前述內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解，以本領(lǐng)域公知的方式設(shè)有引燃燃燒器44的裝置。來(lái)自混合罐106a和106b進(jìn)入流體供應(yīng)入口44b的流體提供給燃燒器44，推進(jìn)劑氣體，在本實(shí)施例中是氮?dú)?，提供給氣體入口44a。當(dāng)燃燒器44被接合時(shí)，流體通過氮?dú)馔瞥龆┻^燃燒器44，同時(shí)，受控的火焰用于制備待處理而接收油漆的物品。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的工藝的前述解釋僅是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，可以做出許多改進(jìn)，如上詳細(xì)描述，而不脫離本發(fā)明的新穎范圍。
現(xiàn)在參照?qǐng)D22、23a和23b，示出了在示例性板上進(jìn)行的測(cè)試圖、以及測(cè)試數(shù)據(jù)圖。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，進(jìn)行測(cè)試是為了模擬本發(fā)明實(shí)際的方法和用于實(shí)施該方法的裝置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)測(cè)試進(jìn)行多種修改，而不脫離本發(fā)明的新穎范圍，并且，示出的測(cè)試是為了驗(yàn)證裝置和方法的效果，并不是限制本發(fā)明或其公開內(nèi)容。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解所示方法、測(cè)量裝置和結(jié)果是在進(jìn)行測(cè)試和使用的裝置和方法下。
這些測(cè)試如下進(jìn)行。建立機(jī)器人程序，以穩(wěn)定可重復(fù)的方式處理約4”乘6”的塑料板。所述測(cè)試用于將板放置在高度可以1”和6”之間調(diào)整的設(shè)備上，并將該設(shè)備置于工作臺(tái)的固定位置上。建立兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人程序，第一個(gè)從燃燒器表面到工作臺(tái)表面為4”標(biāo)稱距離，第二個(gè)從燃燒器表面到工作臺(tái)表面為6”標(biāo)稱距離。可以看出，使用這兩種結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)裝置可以實(shí)現(xiàn)從1”到6”的距離。
表面速度的讀數(shù)，也就是板表面的空氣/氣體混合物的速度，使用葉片型風(fēng)速計(jì)進(jìn)行測(cè)量，風(fēng)速計(jì)的球形泡放在燃燒器頭部表面正下方，同時(shí)，位于板表面上方的固定位置。應(yīng)當(dāng)理解，使用這種速度測(cè)量方法，所有的讀數(shù)都是可比和穩(wěn)定的。
在整個(gè)測(cè)試過程中，從火焰處理系統(tǒng)內(nèi)手動(dòng)改變空氣體積，并使用所裝的流量計(jì)，在操作人員的面板上顯示體積的控制。所記錄的結(jié)果，如測(cè)試數(shù)據(jù)報(bào)告所示，做成圖并在圖22的圖中示出。所述測(cè)試是在2002年2月27日進(jìn)行的。
如測(cè)試數(shù)據(jù)報(bào)告中的第二部分、第三和第四部分所示的測(cè)試結(jié)果是為了建立達(dá)因單位下的處理程度。
板放在所需距離的工作臺(tái)上，例如，距離2、3、或4英寸。將火焰調(diào)整到所需的空氣體積輸出，然后在氣體控制柜內(nèi)手動(dòng)微調(diào)氣體，給出如氧氣分析器所示的所需氧氣含量。在測(cè)試中，使用了在上文中詳細(xì)描述的機(jī)械臂。機(jī)械臂的橫向速度一直保持穩(wěn)定。機(jī)械臂使火焰橫向移動(dòng)跨過所述板，并返回起始位置。
使用通過棉花芽(cotton buds)施加的表面張力墨水并根據(jù)ANSI標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量表面能級(jí)。在報(bào)告中示出的材料初始表面能低于32達(dá)因。然后，將表面能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖，從而可以畫出實(shí)用的工藝窗口。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)高于50達(dá)因的最終表面能級(jí)是需要的，并且可以使用本發(fā)明的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
參照?qǐng)D23a和23b，示出了工藝窗口。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解工藝窗口圖，特別是陰影線標(biāo)記強(qiáng)調(diào)的部分，在本領(lǐng)域中非常有用，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的精確編程。所測(cè)試的數(shù)據(jù)，如圖22所示，置于圖23a和23b的工藝圖中，這樣畫出了每分鐘的空氣體積與表面速度。在示例性實(shí)施例中，在一張圖(圖23a)中示出了氧氣含量為0.2％的數(shù)據(jù)點(diǎn)，在另一張圖(圖23b)中示出了氧氣含量為1.0％的數(shù)據(jù)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)測(cè)試和在測(cè)試中使用的參數(shù)進(jìn)行修改，而不脫離本發(fā)明的新穎范圍。
繪出圖23a和23b所示的點(diǎn)，且在本發(fā)明的方法的使用中，一旦本領(lǐng)域的技術(shù)人員開發(fā)了現(xiàn)有和所需材料和條件的工藝窗口，則編程人員可以為機(jī)械臂編程，從而對(duì)于具有特定形狀的給定待處理部件，可以開發(fā)程序，所以當(dāng)進(jìn)行本發(fā)明的處理時(shí)，測(cè)試條件總是處于工藝窗口內(nèi)所示的參數(shù)內(nèi)。圖23a和23b的強(qiáng)調(diào)區(qū)域提供了這樣一個(gè)區(qū)域，即在該區(qū)域測(cè)試參數(shù)將導(dǎo)致更高或等于50達(dá)因的表面能，從而提供所需的結(jié)果。
關(guān)于測(cè)試的第二、第三和第四部分的結(jié)論，如工藝窗口所示，包括當(dāng)體積和速度增加時(shí)，在2”的距離上處理水平下降；氧氣含量在實(shí)現(xiàn)處理上的作用不大；在小體積和速度下可以測(cè)出高于50達(dá)因的結(jié)果；由于材料添加劑的熱霧濁，處理后材料表面不一致。
可以發(fā)現(xiàn)，處理窗口基本上隨著氧氣含量的降低而增加。顯然，從測(cè)試中，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，增加氧氣含量，處理水平更小。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，使用經(jīng)過測(cè)試的材料，氧氣的含量越低，工藝窗口越大。燃燒器的動(dòng)力學(xué)，例如，火焰形狀，對(duì)工藝窗口有很大的影響。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)使用具有上述特征的測(cè)試燃燒器時(shí)， “處理曲線”是可以預(yù)計(jì)的。
應(yīng)當(dāng)理解，從所示數(shù)據(jù)的研究，最佳的處理將使用從燃燒器表面到材料表面2”和3”距離之間的機(jī)械臂，使用氧氣含量0.20％、氣流輸出約450L/min、速度約1100ft/min。使用這些參數(shù)，和上述裝置和方法，可以使用戶獲得54和56達(dá)因之間的處理水平。如上所述，這些結(jié)果示出了使用本發(fā)明裝置的本發(fā)明方法的示例。應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于所述裝置和方法可以進(jìn)行很多改進(jìn)，獲得類似或不同的結(jié)果，而不脫離本發(fā)明的新穎范圍。
從上文中，還可以看出可以進(jìn)行多種改進(jìn)和變化，而不脫離本發(fā)明的主旨和范圍。應(yīng)當(dāng)理解，所述的具體實(shí)施例不是意圖限制或不應(yīng)推斷為限制。當(dāng)權(quán)利要求書適當(dāng)解釋時(shí)，所述公開內(nèi)容希望由后附的權(quán)利要求覆蓋在權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種不使用助粘劑處理塑料部件的方法，包括下述步驟提供燃燒器組件，所述燃燒器組件包括端部對(duì)準(zhǔn)鄰近所述燃燒器組件表面的軸線的排放管，所述燃燒器組件還包括至少一個(gè)火焰噴嘴，該火焰噴嘴通常圍住鄰近所述燃燒器組件表面的排放管；將一個(gè)控制裝置有效連接于所述燃燒器組件，所述控制裝置適于使包括所需量的接合劑的液體混合物從所述排放管沿所述軸線的方向噴出，所述控制裝置還適于使火焰從所述至少一個(gè)火焰噴嘴中噴出，所述火焰大體上圍住所述液體混合物，且在距離所述至少一個(gè)火焰噴嘴預(yù)定距離處接近預(yù)定的溫度；確定所述燃燒器組件相對(duì)于塑料部件預(yù)定表面部分的移動(dòng)順序；以及按照所述移動(dòng)順序相對(duì)于所述塑料部件移動(dòng)所述燃燒器組件，同時(shí)從所述排放管中噴出所述流體混合物，并從所述至少一個(gè)火焰噴嘴中噴射火焰，而使所述流體混合物和火焰接觸所述塑料部件的預(yù)定表面，進(jìn)行制備使其能夠接收油漆。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述移動(dòng)步驟使所述塑料部件的所需表面區(qū)域通常僅被所述火焰接觸一次。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接合劑包括含有有機(jī)化合物的多官能胺。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述液體混合物包括400份水和1份所述含有有機(jī)化合物的多官能胺。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述含有有機(jī)化合物的多官能胺包括LupasolG35。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用注射成形工藝形成所述塑料部件。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料是有輪廓的。
全文摘要
本發(fā)明提供處理不規(guī)則形狀物品的方法和裝置，使物品便于油漆。所述裝置包括可產(chǎn)生可調(diào)整火舌的燃燒器，火舌可進(jìn)入待油漆或涂敷其它涂層的物品縫隙、開口和其它不規(guī)則的地貌特征。燃燒器裝置還設(shè)有在剛氧化的表面上施加接合劑的裝置。本發(fā)明還提供對(duì)于經(jīng)過處理的物品染色的裝置，這樣，它們可識(shí)別出是否經(jīng)過處理。在另一實(shí)施例中，接合劑可以利用電解質(zhì)溶液增強(qiáng)，以在物品上采用靜電方法施加油漆。在另一實(shí)施例中，燃燒器采用在通常封閉的火焰內(nèi)噴涂粉末的方法，且與切割槍一起制造玻璃纖維或碳纖維預(yù)制件。在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的所有主要系統(tǒng)都有冗余度，使所述裝置可以連續(xù)使用。所述裝置設(shè)有本地或通過遠(yuǎn)程通信方式運(yùn)行和調(diào)整工藝的裝置。
文檔編號(hào)B05D3/08GK1516643SQ02812033
公開日2004年7月28日 申請(qǐng)日期2002年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月17日
發(fā)明者拉塞爾·布呂諾爾夫, 邁克爾·D·埃伯森, D 埃伯森, 拉塞爾 布呂諾爾夫 申請(qǐng)人:Fts系統(tǒng)有限公司