本發(fā)明涉及一種噴涂機(jī)，具體地，涉及一種噴涂更均勻，噴涂效率更高的噴涂機(jī)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的噴涂方法，多數(shù)是針對(duì)平面產(chǎn)品進(jìn)行噴涂，通過(guò)X、Y、Z軸的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)噴涂過(guò)程，噴嘴是相對(duì)固定的，不需要調(diào)節(jié)噴嘴與軸的固定位置。使用現(xiàn)有噴涂方法進(jìn)行曲面樣品噴涂時(shí)，會(huì)產(chǎn)生噴涂不均勻的問(wèn)題，隨著噴嘴跟隨軸的移動(dòng)，噴嘴與曲面樣品會(huì)產(chǎn)生一定夾角，噴涂原料入射時(shí)，是以一定夾角入射到曲面樣品表面，容易造成需要噴涂的地方?jīng)]有噴到，噴到的地方厚度不均勻；如果將傳統(tǒng)噴涂平面產(chǎn)品的噴涂機(jī)，用于曲面噴涂曲面樣品，容易產(chǎn)生噴涂樹脂溶液在重力方向上流動(dòng)而造成厚度集成不可控的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本方案設(shè)計(jì)一種噴涂機(jī)，始終保持噴頭與曲面相對(duì)垂直，噴涂原料入射時(shí)，保持垂直入射到曲面樣品表面需要噴涂的位置，提高了噴涂的均勻性，同時(shí)提高曲面樣品的溫度進(jìn)行噴涂，能夠防止集成到表面液態(tài)樹脂立刻粘附基底表面，改善由于噴涂樹脂溶液在重力方向上流動(dòng)而造成厚度集成不可控的問(wèn)題。

具體技術(shù)方案如下：

一種噴涂機(jī)，包括噴涂系統(tǒng)、工作平臺(tái)、PLC控制系統(tǒng)，

所述噴涂系統(tǒng)包括角度可調(diào)節(jié)的噴頭，所述噴頭通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接在X軸或Z軸滑動(dòng)平臺(tái)上；具體地，所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是Theta旋轉(zhuǎn)馬達(dá)或者可旋轉(zhuǎn)的機(jī)械手。

調(diào)節(jié)噴頭垂直于曲面樣品表面需要噴涂的位置的方法是，獲得被測(cè)產(chǎn)品的坐標(biāo)點(diǎn)后，通過(guò)曲率換算得到噴頭與X軸滑動(dòng)平臺(tái)的夾角，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)控制噴頭的角度，使噴頭噴出的原料保持垂直入射到曲面樣品表面需要噴涂的位置。

所述工作平臺(tái)包括X軸滑動(dòng)平臺(tái)、Z軸滑動(dòng)平臺(tái)，X軸滑動(dòng)平臺(tái)和Z軸滑動(dòng)平臺(tái)通過(guò)滑動(dòng)連接，X軸滑動(dòng)平臺(tái)和Z軸滑動(dòng)平臺(tái)分別連接有電機(jī)；噴頭通過(guò)X/Z軸的滑動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)沿基底外輪廓曲線運(yùn)動(dòng)。

PLC控制系統(tǒng)用于控制噴頭及X軸滑動(dòng)平臺(tái)、Z軸滑動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

優(yōu)選地：X軸滑動(dòng)平臺(tái)和Z軸滑動(dòng)平臺(tái)通過(guò)井字型滑動(dòng)槽滑動(dòng)連接。

優(yōu)選地：噴涂機(jī)還包括用于放置樣品的樣品托盤和以及連接于樣品托盤底部的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選地：在樣品托盤上設(shè)置有用于固定曲面樣品的夾具。夾具用來(lái)固定待噴涂的樣品，使得曲面樣品在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中不會(huì)被甩掉。

優(yōu)選地：噴涂機(jī)還包括加熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)包括加熱器及溫度傳感器，加熱器安裝在托盤上，內(nèi)置于樣品內(nèi)部，溫度傳感器與PLC控制系統(tǒng)連接。

優(yōu)選地：噴涂機(jī)還包括儲(chǔ)料壓力罐、反饋系統(tǒng)、噴涂原料供給裝置和流量調(diào)節(jié)裝置，噴涂原料供給裝置與儲(chǔ)料壓力罐連接，流量調(diào)節(jié)裝置與儲(chǔ)料壓力罐連接，反饋系統(tǒng)與儲(chǔ)料壓力罐連接。

優(yōu)選地：噴頭噴出的原料是霧狀的光敏樹脂。PLC控制系統(tǒng)用于控制噴涂系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)。

機(jī)架包括不銹鋼門板、噴涂腔室、排風(fēng)系統(tǒng)。

反饋系統(tǒng)包括儲(chǔ)膠壓力罐中的膠量的實(shí)時(shí)反饋，用來(lái)連接和表征儲(chǔ)膠壓力罐膠量系統(tǒng)。

組裝時(shí)，x軸滑動(dòng)平臺(tái)和z軸滑動(dòng)平臺(tái)通過(guò)井字型滑動(dòng)槽滑動(dòng)連接，X軸滑動(dòng)平臺(tái)和Z軸滑動(dòng)平臺(tái)通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)平移，噴涂系統(tǒng)安裝在X軸靠后位置，噴涂系統(tǒng)包括噴頭、噴涂原料供給裝置和流量調(diào)節(jié)裝置，通過(guò)Theta旋轉(zhuǎn)馬達(dá)或可旋轉(zhuǎn)的機(jī)械手實(shí)現(xiàn)噴頭與X軸夾角的變化，使噴頭垂直于曲面樣品表面需要噴涂的位置噴出原料。噴涂原料供給裝置與儲(chǔ)料壓力罐連接，流量調(diào)節(jié)裝置與儲(chǔ)料壓力罐連接，PLC與噴涂系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)連接，用來(lái)控制噴涂參數(shù)和加熱參數(shù)，機(jī)架與X軸\Z軸滑動(dòng)平臺(tái)連接，反饋系統(tǒng)與儲(chǔ)料壓力罐連接。

噴涂機(jī)實(shí)現(xiàn)均勻噴涂的方式，獲得曲面產(chǎn)品的坐標(biāo)點(diǎn)，確定噴頭的運(yùn)行軌跡，然后通過(guò)電機(jī)平移X軸和Z軸，實(shí)現(xiàn)噴頭到達(dá)下一個(gè)需要噴涂的點(diǎn)，通過(guò)電機(jī)調(diào)制噴頭與x軸的夾角，實(shí)現(xiàn)噴頭與曲面噴涂點(diǎn)切線垂直，保持噴涂以垂直入射噴膠。通過(guò)托盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，讓曲面樣品在托盤內(nèi)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)全面噴涂的過(guò)程。噴頭噴出的是霧狀的光敏樹脂，噴涂到曲面表面后，加熱系統(tǒng)使曲面樣品表面受熱，霧狀的光敏樹脂顆粒集成到曲面樣品表面，受熱粘附，能夠防止集成到表面液態(tài)樹脂立刻粘附基底表面，改善由于噴涂樹脂溶液在重力方向上流動(dòng)而造成厚度集成不可控的問(wèn)題。

一種噴涂方法：包括以下步驟

計(jì)算噴頭在曲面樣品的若干個(gè)等高面停留的時(shí)間；

計(jì)算噴頭噴出的原料與曲面樣品垂直時(shí)，噴頭與X軸的夾角；

PLC控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算出的時(shí)間數(shù)據(jù)，控制噴頭停留的時(shí)間；

PLC控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算出的的角度數(shù)據(jù)，控制噴頭的角度。

優(yōu)選地：還包括PLC控制系統(tǒng)控制加熱系統(tǒng)加熱，使曲面樣品表面受熱，噴涂原料集成到曲面樣品表面，受熱粘附的步驟。

優(yōu)選地：還包括樣品托盤底部的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)樣品托盤繞中軸旋轉(zhuǎn)的步驟。讓曲面樣品在托盤內(nèi)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)全面噴涂的過(guò)程。

優(yōu)選地：還包括控制平移X軸滑動(dòng)平臺(tái)和Z軸滑動(dòng)平臺(tái)，使噴頭到達(dá)每一個(gè)需要噴涂的位置；

噴頭噴出原料是霧狀的光敏樹脂。

本發(fā)明一種噴涂機(jī)，可調(diào)節(jié)保持噴頭與曲面相對(duì)垂直，噴頭噴涂入射時(shí)，保持垂直入射到曲面樣品表面，提高了噴涂的均勻性；同時(shí)利用加熱系統(tǒng)提高曲面樣品的溫度進(jìn)行噴涂，能夠防止集成到表面液態(tài)樹脂立刻粘附基底表面，改善由于噴涂樹脂溶液在重力方向上流動(dòng)而造成厚度集成不可控的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種噴涂機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是實(shí)施例中曲面樣品輪廓的等分面示意圖。

圖3是實(shí)施例中噴頭與曲面樣品的角度示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種噴涂機(jī)的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1所示，一種噴涂機(jī)，包括噴涂系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、工作平臺(tái)、PLC控制系統(tǒng)、機(jī)架、反饋系統(tǒng)。

噴涂系統(tǒng)包括噴頭3、噴涂原料供給裝置(圖中未示出)及流量調(diào)節(jié)裝置(圖中未示出)。噴頭3通過(guò)X軸滑動(dòng)平臺(tái)1和Z軸滑動(dòng)平臺(tái)2實(shí)現(xiàn)沿基底外輪廓曲線運(yùn)動(dòng)。

加熱系統(tǒng)包括加熱器5及溫度傳感器。加熱器5安裝在托盤6上，內(nèi)置與曲面樣品4內(nèi)部，使曲面樣品表面均勻受熱。

工作平臺(tái)包括X軸滑動(dòng)平臺(tái)1、Z軸滑動(dòng)平臺(tái)2、樣品托盤6、夾具(圖中未示出)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7與樣品托盤6連接，帶動(dòng)樣品托盤6繞中軸旋轉(zhuǎn)，樣品托盤6上設(shè)有夾具，夾具與樣品托盤6固定，樣品托盤6用來(lái)固定待噴涂的產(chǎn)品，使得曲面樣品4在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中不會(huì)被甩掉。

所述噴頭3通過(guò)Theta旋轉(zhuǎn)馬達(dá)連接在X軸滑動(dòng)平臺(tái)1上，在角度方向通過(guò)Theta旋轉(zhuǎn)馬達(dá)在指定坐標(biāo)點(diǎn)的曲率換算垂直于切線。

PLC控制系統(tǒng)用于控制噴涂系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)。

機(jī)架包括不銹鋼門板、噴涂腔室、排風(fēng)系統(tǒng)。

反饋系統(tǒng)用于對(duì)儲(chǔ)膠壓力罐中的膠量進(jìn)行的實(shí)時(shí)反饋，用來(lái)連接和表征儲(chǔ)膠壓力罐膠量。

組裝時(shí)，X軸滑動(dòng)平臺(tái)和Z軸滑動(dòng)平臺(tái)通過(guò)井字型滑動(dòng)槽滑動(dòng)連接，X軸滑動(dòng)平臺(tái)和Z軸滑動(dòng)平臺(tái)通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)平移，噴涂系統(tǒng)安裝在X軸靠后位置，噴涂系統(tǒng)包括噴頭、噴涂原料供給裝置和流量調(diào)節(jié)裝置，通過(guò)Theta旋轉(zhuǎn)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)噴頭與X軸夾角的變化，噴涂原料供給裝置與儲(chǔ)料壓力罐連接，流量調(diào)節(jié)裝置與儲(chǔ)料壓力罐連接，PLC與噴涂系統(tǒng)和加熱裝置連接，用來(lái)控制原料噴涂和加熱參數(shù)，機(jī)架與X\Z軸滑動(dòng)平臺(tái)連接，反饋系統(tǒng)與儲(chǔ)料壓力罐連接。

噴涂機(jī)實(shí)現(xiàn)均勻噴涂的方式，獲得曲面樣品的坐標(biāo)點(diǎn)，確定噴頭的運(yùn)行軌跡，然后通過(guò)電機(jī)平移X軸和Z軸，實(shí)現(xiàn)噴頭到達(dá)下一個(gè)需要噴涂的點(diǎn)，通過(guò)電機(jī)調(diào)制噴頭與X軸的夾角，實(shí)現(xiàn)噴頭與曲面噴涂點(diǎn)切線垂直，保持噴涂以垂直入射噴膠。通過(guò)托盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，讓曲面樣品在托盤內(nèi)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)全面噴涂的過(guò)程。噴頭噴出的是霧狀的光敏樹脂，噴涂到曲面表面后，加熱系統(tǒng)使曲面樣品表面受熱，霧狀的光敏樹脂顆粒集成到曲面樣品表面，受熱粘附。

一種噴涂方法：包括以下步驟：

計(jì)算噴頭3在曲面樣品4的若干個(gè)等高面停留的時(shí)間；

計(jì)算噴頭3噴出的原料與曲面樣品4垂直時(shí)，噴3頭與X軸的夾角；

PLC控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算出的時(shí)間數(shù)據(jù)，控制噴頭3在曲面樣品4上方停留的時(shí)間；

PLC控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算出的的角度數(shù)據(jù)，控制噴頭3的角度。

優(yōu)選地：還包括PLC控制系統(tǒng)控制加熱系統(tǒng)加熱，使曲面樣品4表面受熱，噴涂原料集成到曲面樣品4表面，受熱粘附的步驟。加熱系統(tǒng)可以提高曲面樣品4的溫度進(jìn)行噴涂，能夠防止集成到表面液態(tài)樹脂立刻粘附基底表面，改善由于噴涂樹脂溶液在重力方向上流動(dòng)而造成厚度集成不可控的問(wèn)題。

優(yōu)選地：還包括樣品托盤6底部的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7帶動(dòng)樣品托盤6繞中軸旋轉(zhuǎn)的步驟。讓曲面樣品4在托盤6內(nèi)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)全面噴涂的過(guò)程。

優(yōu)選地：還包括控制平移X軸滑動(dòng)平臺(tái)1和Z軸滑動(dòng)平臺(tái)2，使噴頭3到達(dá)每一個(gè)需要噴涂的位置；

噴頭3噴出原料是霧狀的光敏樹脂。

噴頭3在曲面樣品4上方停留的時(shí)間的計(jì)算方法如下：

流量為Q，噴涂目標(biāo)厚度為H_總，噴涂時(shí)間為T

噴涂原料配比為粉體：溶劑＝1:5，待噴涂表面積為S_n

單位時(shí)間噴頭產(chǎn)生粉體體積V＝Q

單位時(shí)間粉體集成厚度H＝V/6S_n

待噴涂表面積S_n集成目標(biāo)厚度H_總所需時(shí)間(在每個(gè)等高面停留時(shí)間)

T_n＝H_總/H＝6S_n*H_總/Q................①

如圖2所示：曲面結(jié)構(gòu)為半球體和圓錐體中間鏤空的幾何體

對(duì)半球體：

球體半徑為R，把整個(gè)半球體按噴頭落到球面在高度方向的集成高度H把球體掩高度方向等分成N份，等分面到球頂高度依次為H₁、H₂、H₃...H_n,每部分的表面積依次為A₁、A₂、A₃.....A_n

根據(jù)球冠表面積公式S＝2πRH

可推到出

A₁＝S₁＝2πRH₁

A₂＝S₂-S₁＝2πR(H₂-H₁)

A_n＝S_n-S_n-1＝2πR(H_n-H_n-1)

代入①得半球體Tn＝12πR(H_n-H_n-1)H_總/Q

對(duì)于圓錐部分每一個(gè)錐面界面底面半徑為R₁、R₂、R₃......R_n

圓錐展開(kāi)的表面積為S_n＝πL(R_n+R_n-1)

R_n‐1:圓錐面上表面半徑

R_n:圓錐面下底面半徑

L:圓錐面母線

單個(gè)等高圓臺(tái)表面積B_n＝πL(R_n+R_n-1)

每個(gè)等高面停留時(shí)間T_n’＝6B_n*H_總/Q＝6πLH_總(R_n+R_n-1)/Q

若半球體半徑為100mm，錐體底面半徑為150mm，錐體高度為130mm，每個(gè)等高面高度H＝5mm。

那么可以得到S和T值如下：

以下為理論值(在不考慮工藝方面的影響)

計(jì)算噴頭3噴出的原料與曲面樣品4垂直時(shí)，噴3頭與X軸的夾角的方法如下：

如圖3所示，定義噴頭與水平X軸夾角為噴頭角度а。

半球體半徑為k,錐面母線斜率為σ,B點(diǎn)坐標(biāo)為(-k,-k)

以半球體頂點(diǎn)為坐標(biāo)軸零點(diǎn)，在計(jì)算噴頭角度時(shí)，把半球體部分看成開(kāi)口向下的拋物線，錐體部分看成斜率一定的直線。根據(jù)上面基底尺寸可以得到：

拋物線方程為：y＝-kx²

直線方程：y＝(σ-1)x

對(duì)于拋物線線上任意A，A的坐標(biāo)為(x_a,-kx_a²)

Tanа＝│x_a/y_a│＝│1/kx_a│

а＝arctan│1/kx_a│

對(duì)于錐面斜率是一定

а＝90-arctan│σ│

若半球體半徑為100mm,錐體底面半徑為150mm,錐體高度為130mm,每個(gè)等高面高度H＝5mm，角度計(jì)算如下：

以半球體定點(diǎn)為坐標(biāo)軸零點(diǎn)，在計(jì)算噴頭角度時(shí)，把半球體部分看成開(kāi)口向下的拋物線，錐體部分看成斜率一定的直線。根據(jù)上面基底尺寸可以得到：

拋物線方程為：y＝-x²/100

直線方程：y＝13x/5+130

對(duì)于拋物線如點(diǎn)A，A的坐標(biāo)為(x,-x²/100)

Tan(90-а)＝y(tǒng)/x＝100/x

а＝90-arctanx

對(duì)于錐面斜率是一定

а＝arctan(5/13)

本發(fā)明的一種噴涂機(jī)，通過(guò)計(jì)算噴嘴的運(yùn)動(dòng)軌跡，通過(guò)調(diào)節(jié)X軸上下、左右移動(dòng)，到達(dá)下個(gè)預(yù)定軌跡點(diǎn)，調(diào)節(jié)噴嘴與X軸的角度，實(shí)現(xiàn)噴嘴與曲面切線垂直入射。本發(fā)明的噴涂機(jī)可以針對(duì)更復(fù)雜的曲面樣品進(jìn)行噴涂并且保持噴涂過(guò)程中垂直入射，實(shí)現(xiàn)均勻噴涂的過(guò)程，并且在噴涂的過(guò)程中，在曲面樣品下方設(shè)有加熱系統(tǒng)，可控的將曲面樣品的的溫度升高，能夠防止集成到表面液態(tài)樹脂立刻粘附基底表面，防止由于噴涂樹脂溶液在重力方向上流動(dòng)而造成厚度集成不可控。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。