一种应用于粉末涂装的粉末固化装置的制作方法

本实用新型涉及工件表面处理技术，尤其涉及一种应用于粉末涂装的粉末固化装置。

背景技术：

目前，相当一部分的木质家具采用的是油漆涂装工艺，但随着环保压力的不断增加，家具生产厂商对油漆的使用收到了极大限制，因为油漆中含有有害物质会对人体健康存在危害，根据环保部2017年10月份的要求，所有家具厂家的油漆总使用量到2020年底，需减少整个家具喷漆量的60％。

近些年，随着人们健康意识的提高，对喷漆家具在使用过程中的挥发物有了较高的认知，意识到喷漆家具在使用过程中长期的有机物挥发会造成很多慢性疾病，尤其是对儿童健康有很大影响，因此家具使用者对环保型、无挥发的油漆替代产品的需求越来越强烈。

近年来，采用粉末涂装(喷粉)工艺的木制家具越来越受到消费者的青睐和关注。粉末涂装工艺不采用任何溶剂，无挥发性有机物即其他有害气体排放，不会污染环境，因其生产和使用过程中的环保特性，是替代家具喷漆的良好解决方案，也是家具粉末涂装的一大优势。

目前，木质家具喷粉在国外应用相对较多，但在国内普及率还比较低。现有市面的木制家具喷粉线全部采用悬挂输送的方式，如图1所示，即把家具板面通过链条吊挂的方式进行涂装和固化。传统的木制家具喷粉线悬挂输送的这种方式是仿一般的金属板材件的方式，但因家具木板为不良导电体，其所带来的问题也比较突出，其中的一个突出问题是固化问题：传统吊挂形式板面单点或双点吊挂后，因工件造型问题，重心点与吊钩不在一条线，造成板面吊挂后有歪斜的情况，且在输送过程中工件会有摆动情况。为避免歪斜，摆动造成的运动工件对固化区域的红外辐射灯管造成损伤，一般红外灯管与工件挂钩预留一定的安全摆动距离。此距离因在生产中很难随机调动，会造成两个问题：a)过远则固化不完全。b)过近则粉末容易过固化，板面形成不良，且有灯管损坏的风险。

此外，在传统的固化炉线体中，是采用快速固化的方式对喷粉木板及粉末进行快速固化，一般3-5分钟需升温至150度左右。即当工件快速升温后，底材即木板也会升温，当木板内的水分挥发时，自然造成木板边部开裂，而粉末涂料快速升温反应，未经过充分有效流平，不能对开裂部分给予弥合，造成不良率高，这个问题一直未得到解决。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型实施例提供了一种应用于粉末涂装的粉末固化装置，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

本实用新型的技术方案如下：

一种应用于粉末涂装的粉末固化装置，该装置包括：

粉末固化炉，所述粉末固化炉包括多个温度控制区段，每个温度控制区段内具有加热单元以及温度检测单元，不同区段对应不同的固化温度区间；

穿过粉末固化炉的滚筒输送机，用于水平输送被喷涂过的工件；以及

控制器，该控制器连接各个温度控制节段内的加热单元和温度检测单元，其控制各个温度控制节段内加热单元的加热操作，以在不同的温度控制节段形成不同的固化温区。

优选地，每个温度控制区段包括一个以上的固化炉节段，每个固化炉节段内具有加热单元。

优选地，所述粉末固化炉包括3个温度控制区段，第一个温度控制区段为预热区段，该区段内的固化温度区间为90-100℃；第二个温度控制区段为缓冲区段，该区段内的固化温度区间为60-70℃；第三个温度控制区段为强固化区段，该区段内的固化温度区间为140-150℃。

优选地，所述滚筒输送机的滚筒上相间隔地置有耐热绝热垫圈。

优选地，所述温度检测单元为红外测温传感器。

优选地，位于所述粉末固化炉内的湿度传感器，用于感测所述粉末固化炉内的空气湿度，并将感测的湿度数据传动给所述控制器；通信单元，其连接所述控制器，用于将所述温度检测单元检测的温度数据以及所述湿度传感器检测的湿度数据发送给外部装置；以及与控制器连接的人机交互单元，所述人机交互单元包括按键和/或显示屏。

优选地，所述控制器为单片机或PLC。

优选地，所述外部装置为工控机。

优选地，所述装置还包括：位于所述粉末固化炉的输出端的制冷设备，用于对固化后的工件进行强制冷却。

优选地，所述粉末固化炉的侧壁包括保温层，所述保温层为空气凝胶保温层。

本实用新型实施例能够传统吊挂形式的喷粉造成的固化问题以及传统快速固化的方式带来的问题，能够提高固化效果，提高产品质量。

本实用新型的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本实用新型的实践而获知。本实用新型的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本实用新型实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本实用新型能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。参照以下附图，将更好地理解本实用新型的许多方面。附图中的组成部分不一定成比例，重点在于清楚地例示出本实用新型的原理。在附图中：

图1为现有的木制家具喷粉线的悬挂输送方式示意图。

图2为本实用新型一实施例中木制工件涂装系统的整体结构示意图。

图3为本实用新型一实施例中平面输送滚筒线示意图。

图4为本实用新型一实施例中省略了粉房部分侧板和顶盖的粉末涂装装置部分示意图。

图5为本实用新型一实施例中接地电极的排布的示意图。

图6为本实用新型一实施例中粉末固化装置的整体结构示意图。

图7为本实用新型一实施例中粉末固化装置的示意性框图。

附图标号：

10：粉末涂装装置 20：粉末固化装置 100：控制器

110粉房 111：粉房框架 112：往复机构

113：喷粉枪 114：光栅 1141：上光栅

1142：下光栅 115：视觉系统(摄像头) 116：机器人

120：第一滚筒输送机 121：滚筒 122：垫圈

123：滑轨 124：接地电极 125：木制工件

128：滑轮 132：粉末接收漏斗 133：抽气管

134：粉盒 135：粉末收集板 201：人机交互单元

160：固化炉加热单元 170：固化炉测温单元 200：远程工控机

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

此外，还需要说明的是，本实用新型实施例中，在没有特殊说明的情况下，术语“连接”可以是直接连接，也可以是中间有附加连接件的间接连接，并且可以是有线或无线连接。

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

在本实用新型实施例中，将喷粉线传统的工件(如板材)吊挂输送改为工件平面输送，以可以解决传统的工件吊挂输送所带来的固化问题。

图2所示为本实用新型一实施例中木制工件涂装系统(喷粉线)的整体结构示意图。如图2所示，本实用新型实施例中的木制工件涂装系统包括粉末涂装装置10和粉末固化装置20。粉末涂装装置20包括粉房110以及穿过粉房的滚筒输送机(第一滚筒输送机)120，其中，滚筒输送机也称为滚筒线，用于水平输送木制工件，其可包括输送架、在输送架上的平行设置的滚筒以及驱动滚筒的滚筒驱动机构。粉末固化装置20包括粉末固化炉和穿过粉末固化炉的滚筒输送机220。图3所示为本实用新型一实施例中平面滚筒输送机120、220的示意图，如图3所示，每根滚筒121上间隔地置有多个垫圈122。穿过粉房的滚筒输送机中的垫圈为柔性垫圈，滚筒上加垫圈的目的是为了减少工件与滚筒的接触面，因为接触面容易藏粉，从而容易造成产品不良，滚筒上加垫圈可以克服这个问题。穿过固化炉的筒输送机的滚筒上的多个垫圈为耐高温绝热垫圈，是为了隔绝工件与滚筒，因滚筒长期在炉内烘烤，温度较高，直接接触工件后会造成工件表面损伤，采用为热的不良导体的非金属垫圈，避免了这个问题。穿过粉房的滚筒输送机可被设计为能够相对于粉房横向移动，此时，该滚筒输送机的输送架底部具有滑轮128以及与滑轮咬合的、向粉房(喷涂腔室)侧部伸出的滑轨123，如图4所示，以便在清粉换色时，将粉房下部侧板被去掉后，平面滚筒输送机能够通过滑轮在滑轨上的移动方便地从粉房的侧部移出，方便快速清理粉房内部。

粉房110包括框架、部分或全部可拆卸的侧板、顶盖和底板，它们组合在一起形成喷涂腔室。喷涂腔室位于滚筒输送机120上方且喷涂腔室内部的上方安装有喷涂设备。具体地，喷涂设备可安装于喷涂腔室上方的框架上。作为示例，喷涂设备可包括往复机构112和由往复机构带动进行往复运动的喷粉枪113，喷粉枪经由供粉管连接供粉设备(供粉箱，未示出)，使得供粉箱内的涂装粉末能够经由供粉管到达喷粉枪。对于往复机构，可以有多种实现形式，由于其属于现有结构设计，本实用新型不再进行详述。图4示出的是省略了粉房部分侧板和顶盖的粉末涂装装置部分示意图，以便于更好地展示粉房内部。粉房内除了具有喷涂设备和输送机之外，还设置有多个接地电极124，多个接地电极可分散地布置于滚筒之间。这多个电极在滚筒之间可以有灵活的排布方式，而不限于某种固定的排布方式。在一个实施例中，多个接地电极可相对于滚筒输送机的输送中心线对称排布，如图5所示，例如，多个接地电极124在滚筒之间按规则阵列方式排布，但本实用新型并不限于此。这样，在木制工件经滚筒输送机输送至粉房中时，同一板面可做到多点电极连接，大大改善和解决工件的板面过干而造成的上粉难的情况。并且，在工件在滚筒输送机上移动时，电极与工件板面形成相对运动，即电极与工件板面的相对位置不固定，可以很好地解决现有单一电极固定位置在板面上造成太阳花的状况。此外，本实用新型中，因喷粉枪布置在工件上部，喷洒的粉末由重力作用向下飘散，自然洒落在工件表面，因此相比于传统的吊挂输送工件的涂装方式，可以通过重力辅助上粉，进一步改善了上粉问题。

在本实用新型一实施例中，在粉房入口处(或称为喷涂腔室入口处)还设置有光电检测单元，该光电检测单元例如可以是红外光栅，但并不限于此，例如还可以是多组电眼等。光电检测单元可以设置在平面输送机两侧部、粉房入口两侧或者粉房入口处的上部和下部位置(但并不限于此)，用于检测待喷涂的工件的到达，图4中示出红外光栅的发射端和接收端可分别位于粉房入口处的上部和下部(上光栅1141和下光栅1142)。控制器连接光电检测单元，根据光电检测单元检测到的工件到达时刻和工件传输速度可确定出工件进入喷房且需要开始喷粉的时间以及工件的位置，并相应控制接地电极的接通以及静电喷粉枪的喷粉操作。通过控制各个接地电极自动接地，在没有工件覆盖到电极位置时，控制器可控制接地端机自动控制断开接地。在一实施例中，控制器可连接滚筒驱动机构，能够控制滚筒输送机的工件输送速度。本实用新型实施例中，借助于光电检测单元检测工件的到达，控制器可以更准确地控制接地电极的接地、喷粉枪的喷粉时间以及喷粉位置。粉末涂装装置还具有电箱(未示出)，用于为各个电气部件供电。在本实用新型一实施例中，在粉房内的滚筒输送机的下方，还具有粉末收集部分，如粉房底板135或收集漏斗，其作为粉末回收装置的一部分，用于接收粉房内落下的粉末。在本实用新型另一实施例中，这些被收集的粉末可经由抽气电机(未示出)经由抽风管133抽纸回收粉盒134，粉盒上方为漏斗形接收部132，如图4所示。

下面着重描述工件进行粉末涂装后的粉末固化装置，该粉末固化装置位于滚筒输送机后部，从粉房输出的被喷涂的工件经穿过固化炉的滚筒输送机(第二滚筒输送机)被输送至固化炉内进行固化。

在传统的固化炉线体中，是采用快速固化的方式对喷粉木板及粉末进行快速固化，一般3-5分钟需升温至150度左右。即当工件快速升温后，底材即木板也会升温，当木板内的水分挥发时，自然造成木板边部开裂，而粉末涂料快速升温反应，未经过充分有效流平，不能对开裂部分给予弥合，造成不良率高，这个问题一直得不到解决。而本实用新型中设计的固化炉，采用多温区形式，给予粉末在铰链反应期以足够的流平时间，利用粉末的自流平性，填补开裂的边角，提高工件合格率。本实用新型实施例中的粉末固化炉包括多个节段，一个以上的节段形成一个固化温度区段，不同固化温度区段内的阶段数可以相同或不同，每个固化温度区段内均具有加热单元，不同固化温度区段对应不同的固化温度区间。例如，如图6所示，粉末固化炉包括9个节段，前8个节段可以形成三个固化温度区段，对应三个温度区间，当然也可以设计为更多个固化温度区段。作为示例，前8个节段中的前2个节段形成的第一个固化温度区段可为预热区段，此区段固化炉内的温度例如可控制在90-100℃；前8个节段中中间2个节段形成的第二个固化温度区段可为缓冲区段，此区段固化炉内的温度例如可控制在60-70℃；前8个节段中的最后3个节段形成的第三个固化温度区段可为强固化区段，此区段固化炉内的温度例如可控制在140-150℃，此示例中的温度范围仅为举例，本实用新型并不限于此。本实用新型采用多温区的形式，给予粉末在铰链反应期以足够的流平时间，利用粉末的自流平性，填补开裂的边角，大大提高工件的合格率。

在本实用新型一优选实施例中，还对保温层的保温材料进行了改进，采用新材料保温层来取代传统的保温层(如岩棉或硅酸铝棉)。传统岩棉保温效果差，制作和使用过程中有环境污染问题。本实用新型对保温层进行了改造，将固化炉保温层采用空气凝胶进行保温，炉板能够做到比传统炉板薄80％，保温效果好，且环保、炉板轻，易于挪动清理。

进一步的，为了克服传统固化流程中工件板面长期过热导致的工件板面变形，本实用新型在粉末固化炉的输出端(如在固化炉的最后一个节段)还设置强制冷却区，即在粉末固化炉的输出端设置制冷设备，用于在工件固化完成后，对固化后的工件进行强制冷却，用以快速冷却工件板面，以防板面长期过热造成板面变形。

进一步地，本实用新型还提出了一种固化温度的闭环控制系统。在现有的固化系统中，均是利用环境温度计检测环境温度，将检测的环境温度作为固化炉内的固化温度参数，这种温度检测方式的一个缺陷是环境温度和工件本身的温度还是有差别，仅检测环境温度并不能准确地反映各种工件本身的温度，这影响了对固化过程的精确控制，从而会影响固化结果。在本实用新型的闭环控制系统中，因平面喷粉工件位置稳定，采用固化发热体温度输出闭环控制的方式，即随时通过温度检测装置，测量当前状态下工件温度，基于测得的当前状态下工件的温度，通过参数设置自动调控发热体功率输出比例，以达到最终针对每种不同工件最优良和稳定的功率输出。在本实用新型实施例中，温度检测装置可以是非接触式红外测温单元，其直接测量固化炉中工件的温度。除了非接触式红外测温单元之外，固化炉中还可以设有环境温度计，以提供辅助参考。红外测温单元可以与控制器有线或无线连接，固化炉内的加热单元也连接控制器，红外测温单元将测得的工件温度传送给控制器，控制器基于该温度控制相应的加热单元的加热操作，包括增加、维持或降低加热功率等。此外，固化炉内还可以设置有湿度计，用于提供湿度参数并传输给控制器。在固化炉的尾部，还设置有与控制器连接的操控装置(如人机交互单元201)，该人机交互单元可以包括按键和/或触摸屏等，用于显示固化炉内的测量参数信息以及操控信息，以由操纵人员通过人机交互单元与固化系统的控制器进行交互，从而实现对粉末固化过程的控制。图2中人机交互交互单元的位置仅为示例，还可以设置在其他适于观察和操作的位置。

因定制家具的产品多样性，客户在混合生产时经常需要调整参数，如根据室温，室内空气湿度，调整固化输出功率，此参数的多样性造成客户经常误操作，造成产品不良。对此，本实用新型通过采用工控机加远程操作界面的形式来完成远程协助客户生产的目的，可在远程随时辅助客户调整各项参数。此时，远程工控机与本地控制器之间可通过以太网接口连接。此时，控制器接收红外测温单元检测的工件温度数据，并通过远程通信单元(如以太网接口)发送给远程的工控机，并基于来自工控机的指示信号控制辐射加热单元的加热功率等参数。

如图7为本实用新型一实施例中粉末固化装置的框图示意。如图7所示，该装置中，控制器100连接并控制固化炉的加热单元160、固化炉的红外测温单元170和通信单元180以及人机交互单元201，并与远程工控机200进行通信，向远程工控机发送工艺过程参数并接收远程工控机的指令，基于远程工控机的控制指令进行操作。图7中的通信单元可以包括远程通信单元和短程通信单元，远程通信单元可以实现与远程工控机的通信，短程通信单元例如可以是Wi-fi、蓝牙等实现与机器人等的近程通信。本实用新型实施例中，控制器可以由PLC(可编程逻辑控制器)、单片机或工控机等来实现，但并不限于此。

如上所描述的粉末固化装置不仅适用于如上描述的粉末涂装装置喷涂的工件的固化，同样适用于其他结构的粉末涂装装置平面输出的待固化的工件，所述工件不仅可以是木制工件，还可以是其他材质的适于粉末涂装的工件。

本实用新型基于如上所述的粉末固化装置，提供了一种利用能够解决现有技术中的固化问题，改进固化炉提高固化效果，提高了工件合格率和质量。

进一步地，本实用新型通过固化温度闭环控制和远程工控机控制，也可以提高大大提高工件合格率和工件质量。本实用新型通过新型保温层的实用，节约了成本并使得固化炉板更加轻便。

本实用新型中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。