专利名称：一种模块化气动控制阀和使用该换色阀的喷涂装置和喷涂机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模块化的气动开关流体控制阀，具体的说，其涉及一种通过 空气控制的流体阀。该阀可以在例如喷涂设备等中得到广泛的应用。
背景技术：
图4示出了一种喷涂自动化设备中使用的、现有技术开关控制阀的结构图。图4 所示的现有结构的不锈钢控制阀包括一左一右两个二位二通流体阀，该流体阀通过螺钉连 接到换色设备的侧面。在该流体阀中，利用空气和弹簧的共同作用导通或是阻断涂料通道， 以起到开关控制的效果。具体的说，对于图4中左侧的流体阀而言，按照箭头42所示的方 向，从引导气体口导入引导气体之后，气压使得流体阀中的密封杆端部向右侧移动。在该密 封杆端部进入中央通道41后，就使得图中左侧的涂料通道与中央通道连通。该涂料通道中 颜色44的涂料就可以进入喷涂设备的中央通道41。当停止从引导气体入口导入气体之后， 通过环绕密封杆设置的弹簧元件使得该密封杆向左侧移动，使得密封杆的端部从中央通道 回到密封涂料通道中，从而使得该涂料通道与中央通道之间的连通断开，即颜色44涂料的 喷涂操作停止。上述操作过程对于右侧流体阀的输入方向43和颜色45的涂料也是一样。按照喷涂操作所需各种颜色涂料的操作顺序，分别控制左侧和右侧的流体阀导通 或关闭，就可以使得喷涂装置的换色阀在两种颜色涂料的切换中进行喷涂，以对工件喷涂 所需的颜色。然而，上述现有技术开关阀的主要缺点在于，这种结构的流体阀体积较大，并且由 于使用不锈钢材料制造该流体阀，所以其重量比较大。对于在机器人喷涂设备上安装并使 用的开关阀而言，较大的重量将导致机器人设备加速慢以及动力性能差。现有流体阀的另 一个缺点在于，在自动化喷涂设备中，安装在不同位置、实现不同功能的流体阀具有不同的 尺寸和结构。因此，在自动化喷涂设备中的流体阀部件的兼容性比较差，从而导致喷涂设备 维护的难度和费用都显著增加。为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种体积小以及质量轻的流体阀。本 发明的目的还在于提供一种可以在自动化喷涂设备的各个位置上兼容使用，并提供各种功 能的模块化通用流体阀。
发明内容根据本实用新型的一种优选实施例，提供了一种气动开关控制阀，包括内部形成 有空腔的阀体，设置在该空腔中的活塞，环绕该活塞设置的弹簧部件，在阀体上具有通向该 空腔的气体导入口和活塞开口。该气动开关控制阀的特征在于引导气体通过所述气体导 入口进入所述阀体的空腔；所述活塞包括截面面积较大的一端以及截面面积较小的一端， 并且该活塞配置为通过所述活塞开口做线性运动；所述空腔配置为被所述活塞的较大一端 分隔为两个子腔，所述气体导入口和活塞开口位于同一子腔内。所述活塞进一步配置为，进入该子腔的气体使活塞向导致所述同一子腔增大的方向做线性运动；并且该弹簧配置为，在活塞向导致该子腔增大的方向做线性运动时，向使该子腔减小的方向对该活塞施加弹性 力。根据本实用新型的另一优选实施例，所提出的开关控制阀由塑料材料制成。根据本实用新型的另一优选实施例，注入到所述空腔中的空气是压缩空气。根据本实用新型的另一优选实施例，所述活塞的较小一端通过所述活塞开口伸出 所述控制阀之外，并且，伸出控制阀之外的较小一端为圆锥形状。根据本实用新型的一种优选实施例，提供了一种用于涂料喷涂装置的换色器(或 称为换色阀)，包括根据上述的气动开关控制阀；控制阀座，设置为可以与所述控制阀相 互配合连接；设置在所述控制阀座上的涂料输入通道以及涂料输出通道，不同颜色的涂料 通过所述涂料输入通道进入所述换色阀，并流过涂料输出通道以用于喷涂操作。该换色器 的特征在于，所述涂料输入通道和所述涂料输出通道之间经由连通通道相连；所述控制阀 的活塞配置为，在没有引导气体进入该气动开关控制阀内的空腔内时，该活塞的较小一端 位于所述连通通道内；所述控制阀的活塞进一步配置为，在引导气体进入该控制阀内的空 腔内后，所述活塞的较小一端离开所述连通通道，以使得该涂料输入通道和该涂料输出通 道连通。根据本实用新型的另一优选实施例，其中所述换色器包括至少两个根据本实用新 型实施例的气动开关控制阀，还包括与所述气动开关阀同样数量的涂料输入通道。根据本实用新型的一种优选实施例，提供了一种喷涂装置，该喷涂装置包括根据 上述的气动开关控制阀。根据本实用新型的一种优选实施例，提供了一种喷涂机器人，该喷涂机器人包括 根据上述任意一个实施例所述的气动开关控制阀。
本实用新型的这些和其他方面将从下面参照附图的详细描述中变得显而易见，其 中图1示出了气动开关控制阀的操作原理；图2A和图2B示出依照本实用新型的一种实施例的气动开关控制阀和换色阀的内 部结构；图3A和图3B示出依照本实用新型的一种实施例的气动开关控制阀外部结构；以 及图4示出了现有技术的气动开关控制阀和换色阀的内部结构。
具体实施方式
图1示出了本发明的气动开关流体阀的原理示意图。在自动化喷涂设备中，流体 阀用于通过引导气体的操作而自动导通和关闭流体的通路。以图1所示的二位二通流体阀 为例，其操作原理基本如下所述。在引导气体没有流入流体阀的空气入口1的情况下，通过 密封杆使流体阀内部对于涂料等的流体通路关闭，不能进行喷涂操作，此时从入口 2进入 流体阀的流体不能从出口 3流出流体阀。在引导气体流入流体阀的空气入口，并且导入的引导气体累积达到一定压力之后，空气压力推动封闭流体通路的密封杆向使流体通路导通 的方向运动，从而导通被封闭的流体通路，随后就可以进行喷涂操作。在引导气体停止进 入空气入口的时候，随着气体流出流体阀，阀内的空气压力下降，通过流体阀内部设置的弹 簧部件使得密封杆回到对流体通路进行密封的位置，重新停止该种颜色的涂料进入喷涂通 道。图2A和2B示出了本实施例提出的一种流体阀的示意性内部结构。图2A和2B分 别示出了在导入足量的压缩空气后使流体阀导通，以及未导入足够压缩空气，流体阀关闭 的两种情况。图2A和2B中还示出了与该流体阀配合工作的换色阀的相应部分的结构。流体阀需要通过相应的阀座安装在需要流体阀的设备上。该阀座可以设置在例如 换色阀、清洗单元以及喷枪适配器等需要对流体进行导通、截断操作的设备中。图2所示的气动开关控制阀包括内部形成有空腔25的阀体，在该空腔的同一侧 设置有气体导入口 22和活塞开口。在该空腔中设置有起到密封杆作用的活塞21。活塞21 包括截面面积较大的一端以及截面面积较小的一端。该活塞较大一端将空腔25分隔为两 个子腔，活塞较小一端延伸到流体阀之外，作为密封杆以封闭或导通换色阀设备中的流体 通路。上述的气体导入口 22和活塞开口位于被分隔开的同一子腔内。只要能够起到密封 流体通路的作用，作为密封杆使用的、活塞较小一端的端部可以是任何想要的形状。在本实 施例中，该活塞的较小端部的形状为圆锥形。如图2A所示，在对应于密封杆21设置的弹簧部件(没有示出)的弹簧力作用下， 通过压紧密封杆而关闭流体导通路径。在引入的引导气体提供的气压足以克服该弹簧力的 情况下，推动密封杆21向导通流体通路的方向运动，即图中所示向左的方向。在没有引入 引导气体、或是尽管引入了气体，但气压不足的情况下，就不能克服弹簧力，也不能使得密 封杆向导通流体通路的方向运动。因此，该密封杆仍关闭流体通路。在流体阀活塞气体导 入口一侧导入足够的空气之后，通过空气压力将弹簧压紧或是拉紧，就可以将密封杆21从 换色阀中的密封杆位置上移走。具体的说，该密封杆端部处于涂料输入通路23和涂料输出 通路24之间的开口处。在密封杆处于通路23和24之间的开口处时，涂料无法从输入通路 23流到输出通路24中，因此涂料输出停止。通过空气压力的作用使得密封杆端部离开通路 23和24之间的开口位置后，涂料就可以从输入通路23进入输出通路24，就能够进行输出 涂料的喷涂操作。在本实施例中，可以将弹簧部件缠绕设置在活塞周围，以给活塞提供与空气压力 相反方向的弹簧力。引导气体通过气体导入口 22进入阀体的空腔25，并在达到一定压力的 情况下，超过弹簧所能够提供的弹力而推动活塞运动。具体的说，进入子腔的气体的压力使 活塞向导致该子腔增大的方向运动。也就是说，使得活塞向导通换色阀流体通路的方向运 动。本领域技术人员可知，也可以不用环绕活塞缠绕的方式设置弹性元件。只要将弹 性元件设置为可以提供上述功能，任何形状的弹性元件以及任何设置方式都可以采用。尽管没有在图中表示出，但是在本实施例中可以通过空气压缩泵提供压缩空气， 经过空气入口到达腔体中。其他能提供压缩空气的各种设备，都可以在本实用新型的设计 中使用。图2A和2B中，还示出了与该流体控制阀配合工作的换色阀，流体阀可以通过例如螺纹安装到换色阀上。该换色阀包括换色阀主体，可作为控制阀的阀座与控制阀配合连 接；设置在换色阀主体上的涂料输入通道23以及涂料输出通道24，不同颜色的涂料通过涂 料输入通道进入所述换色阀，并通过涂料输出通道流出。输出通道流出的涂料进入喷涂设 备的喷嘴(图中没有示出)，并由喷嘴进行喷涂操作。 涂料输入通道23和涂料输出通道24间经由连通开口相连。在没有引导气体进入 气动开关控制阀内的空腔、或是空腔内气体压力不够大的时候，该启动开关控制阀的活塞 的较小一端位于所述连通开口处，以密封流体通道。在足量引导气体进入控制阀的空腔内， 腔内空气压力达到足以推动活塞运动的时候，活塞的较小一端将离开此流体通道的连通开 口，这样，输入通道23中的涂料就可以流到输出通道24中。图3A和图3B分别为控制阀外部结构的两个侧视图。该控制阀包括用于密封涂料 的密封圈34、35，密封杆36，空气进入开口 32，安装部分33以及多个安装旋钮31。如图2 的结构所示，可以将控制阀插入换色阀内。安装部分33上设置有跟换色阀的阀座配合的螺 纹。通过安装旋钮31旋转控制阀，就可以通过螺纹将控制阀固定到换色阀设备上。上述结构流体阀的体积比现有技术流体阀的体积更小，在使得设备小型化的同 时，还可以减少在流体阀中残留涂料的数量，因此可以更节省涂料。此外，小型化的流体阀 也更便于清洗。 为了进一步减小重量，可以使用塑料材料制造上述结构的控制阀。通过使用塑料 材料制造，可以使得控制阀的质量比现有结构的不锈钢控制阀降低约70%。因此，使用该控 制阀的自动化设备的操作性和加速性能等有显著提高。上述结构的控制阀可以广泛用于需要对流体导通进行开关的各种应用场合。因 此，采用这种模块化的控制阀，可以节省养护和维修相关设备的成本。本领域技术人员可知，为了实现换色功能，用于喷涂设备的换色阀包括至少两个 上述气动开关控制阀。该换色阀中还包括与气动开关阀同样数量的涂料输入通道。每个 开关控制阀与特定颜色的涂料输入通道相对应，从而可以按照需要控制该种颜色涂料的导 通。这样，换色阀就能按照喷涂操作的需要在不同颜色之间进行切换。在喷涂装置以及喷涂机器人中，可以使用上述结构的开关控制阀和相应的换色 阀。基于阅读上述说明书，本领域技术人员可以构思出上述优选实施方式之外的其他 变形方式。但本实用新型的保护范围应根据下面所附的权利要求而不是上述优选实施例而 确定。本实用新型的权利要求书的保护范围应包括与上述实施方式所体现的整体构思属于 同一构思内的所有变形方式。
权利要求一种模块化气动开关控制阀，包括内部形成有空腔的阀体，设置在该空腔中的活塞，与该活塞相配合设置的弹簧部件，在阀体上具有通向该空腔的气体导入口和活塞开口，其特征在于引导气体通过所述气体导入口进入所述阀体的空腔；所述活塞包括截面面积较大的一端以及截面面积较小的一端，并且该活塞配置为通过所述活塞开口运动；所述空腔配置为被所述活塞的较大一端分隔为两个子腔，所述气体导入口和活塞开口位于同一子腔内；所述活塞进一步配置为，通过所述气体导入口进入该同一子腔的气体使活塞向导致该同一子腔增大的方向运动；并且该弹簧配置为，在活塞向导致该同一子腔增大的方向运动时，向使得该同一子腔减小的方向对该活塞施加弹力。
2.如权利要求1所述的开关控制阀，其特征在于，所述开关控制阀由塑料材料制成。
3.如权利要求1所述的开关控制阀，其特征在于，所述活塞的较小一端通过所述活塞 开口伸出所述控制阀之外，并且，伸出控制阀之外的较小一端为圆锥形状。
4.一种用于涂料喷涂装置的换色阀，包括根据上述任一权利要求所述的模块化气动开关控制阀；控制阀座，设置为可以与所述控制阀相互配合连接；设置在所述控制阀座上的涂料输入通道以及涂料输出通道，不同颜色的涂料通过所述 涂料输入通道进入所述换色阀，并流过涂料输出通道以用于喷涂操作；其特征在于，所述涂料输入通道和所述涂料输出通道之间经由连通通道相连；所述控制阀的活塞配置为，在没有引导气体进入该气动开关控制阀的空腔时，该活塞 的较小一端位于所述连通通道内，并密闭地隔开该输入通道和输出通道；所述控制阀的活塞进一步配置为，在该空腔内引导气体的气压到达预定值后，所述活 塞的较小一端离开所述连通通道。
5.根据权利要求4所述的换色阀，其中所述换色阀包括至少两个根据权利要求1-3中 任意一个所述的气动开关控制阀，还包括与所述气动开关控制阀同样数量的涂料输入通 道。
6.一种喷涂装置，其特征在于，包括根据权利要求1-4中任意一个所述的模块化气动 开关控制阀。
7.一种喷涂机器人，其特征在于，包括根据权利要求1-4中任意一个所述的模块化气 动开关控制阀。
专利摘要一种气动开关控制阀，包括内部形成有空腔的阀体，设置在该空腔中的活塞，环绕该活塞设置的弹簧部件，在阀体上具有通向该空腔的气体导入口和活塞开口，其特征在于引导气体通过所述气体导入口进入所述阀体的空腔；所述活塞包括截面面积较大的一端以及截面面积较小的一端，并且该活塞配置为通过所述活塞开口做线性运动；所述空腔配置为被所述活塞的较大一端分隔为两个子腔，所述气体导入口和活塞开口位于同一子腔内；所述活塞进一步配置为，进入该子腔的气体使活塞向导致所述同一子腔增大的方向做线性运动；并且该弹簧配置为，在活塞向导致该子腔增大的方向做线性运动时，向使该子腔减小的方向对该活塞施加弹性力。
文档编号B05C11/10GK201552087SQ200920169779
公开日2010年8月18日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者何塞·罗德里格斯 申请人:Abb技术有限公司