一种用于喷涂机器人的雾化喷嘴的制作方法

1.本发明涉及喷雾装置技术领域，尤其涉及一种用于喷涂机器人的雾化喷嘴。


背景技术：

2.机器人被广泛的应用于制造业的生产中，机器人通过机械臂和位于机械臂末端的工具完成生产中的各种工作，机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，它的任务是协助或取代人类工作的工作，在产品的生产过程中，常常需要在产品表面上进行喷涂，从而在产品表面覆盖上保护层或者颜色层，传统喷涂大多为人工操作，操作人员手拿喷枪，对放置在转台的产品上进行喷涂操作，然而，这一方式存在效率低、速度慢、无法保证质量和绝缘效果差的缺点。
3.雾化喷涂喷射形状十分容易操控成形，可减少反喷造成的浪费及空气污染，节能环保，并且喷涂仪器无噪音，无喷嘴磨损和堵塞问题，能耗低、雾化效率高，雾化量大小可随意调节，适于应用在工业领域，通过组合，雾化量可以满足用户的任何要求，因此，将雾化喷涂应用在喷涂机器人上，不仅可以解决人工喷涂无法或不易进行喷涂工作的地方，也可以提高喷涂质量。
4.中国专利公开号：cn114100943a公开了一种用于形成雾锥的超声雾化喷嘴，包括换能器、底座、外壳和整流板，换能器安装在底座上，外壳罩在换能器外并与底座连接，整流板通过外壳内部的外壳内套筒结构固定在外壳上；外壳出口处设有一圈均匀分布的倾斜的压缩气体出口，底座上设有电气接口、进液口和进气口。工作时，液体从底座的进液口通入，经过换能器内部的液体通道被超声波雾化，到达喷嘴出口处喷出。压缩气体从底座的进气口通入，经过整流板整流后到达压缩气体出口，压缩气体形成的涡流带动被雾化的液体形成雾锥扩散喷出。该喷嘴形成的雾锥更均匀，喷涂出的薄膜厚度也会更均匀；由此可见，所述用于形成雾锥的超声雾化喷嘴存在以下问题：没有对喷雾液珠进行细化，会导致喷涂面不平整或喷涂层厚度不均匀的问题。


技术实现要素：

5.为此，本发明提供一种用于喷涂机器人的雾化喷嘴，用以克服现有技术中没有对喷雾液珠进行细化，会导致喷涂面不平整或喷涂层厚度不均匀的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种用于喷涂机器人的雾化喷嘴，包括：喷料雾化模块，其用以控制液体涂料的流速，并将液体涂料和气体混合得到初态喷雾；雾化液体过滤模块，其与所述喷料雾化模块相连，用以将初态喷雾中的液珠通过滤网过滤得到第二状态喷雾，并回收初态喷雾中滞留在滤网输入侧的涂料液滴；雾化液体细化模块，其与所述雾化液体过滤模块相连，用以通入气体将第二状态喷雾打散细化得到第三状态喷雾；
雾化喷涂模块，其与所述雾化液体细化模块相连，用以根据所述第三状态喷雾的液气比调节喷嘴开口尺寸以喷出第四状态喷雾；检测模块，其分别与所述喷料雾化模块、所述雾化液体过滤模块、所述雾化液体细化模块以及所述雾化喷涂模块相连，用以检测液体涂料的流速、各气液混合物的流速或流量，以及检测单位喷涂时间的喷涂厚度、喷涂面积、喷涂方向和喷嘴终端的位移速度；涂覆分析模块，其与所述检测模块相连，用以计算目标喷涂表面的需求喷涂均匀度，并根据检测到的所述雾化喷涂模块单位喷涂时间的喷涂面积计算当前喷涂均匀度，以及根据目标喷涂表面的需求喷涂均匀度、喷涂方向以及液体涂料的流动度计算喷雾的需求液珠尺寸，以及根据单位喷涂时间的对应的喷涂厚度计算喷出涂料量；喷嘴工作控制模块，其与所述喷料雾化模块、所述雾化液体过滤模块、所述雾化液体细化模块、所述雾化喷涂模块以及所述涂覆分析模块相连，用以控制液体涂料的雾化过程的各处可调节压力阀的压力值以及各气体通道的开闭状态，并根据所述涂覆分析模块分析结果确定雾化喷嘴雾化过程的工作模式，调整雾化过程的工作参数和喷嘴终端的位移速度。
7.进一步地，所述喷料雾化模块包括液体通道、第一气体通道、第一可调节压力阀和气液混合腔，其中：所述液体通道，其与液体涂料的输送口相连，用以传输液体涂料并控制液体涂料流速；所述第一可调节压力阀，其设置在所述液体通道液体输出口端部，用以通过调节第一可调节压力阀的压力控制液体涂料的通过速度；所述气液混合腔，其为中空的腔体结构，且腔体入口与所述第一可调节压力阀的液体涂料出口相连，气液混合腔内设有调压通道，用以为液体涂料提供气液混合空间；所述第一气体通道，其与所述气液混合腔的混合气液出口相连，用以通过设定压力的气体将气液混合腔出口端输出的气液混合物打散并混合成所述初态喷雾。
8.进一步地，所述雾化液体过滤模块包括阻隔单元、过滤单元、第二气体通道以及液体回流通道，其中：所述阻隔单元，其设置在所述初态喷雾的输出通道中，阻隔单元中设置有搅拌扇叶，用以通过搅拌扇叶对初态喷雾进行降速以使初态喷雾中的第一态液珠降速并流动至液体回流通道进行收集；所述过滤单元，其设置在初态喷雾的输出通道中且位于所述阻隔单元的喷雾输出侧，用以通过筛网对所述阻隔单元输出的第一过滤喷雾进行液滴粉碎和过滤，过滤后得到所述第二状态喷雾；所述第二气体通道的气体输出口设置在所述阻隔单元的喷雾输出侧与所述过滤单元之间，且气体输出方向设置为第一气体方向，用以通过气体流提高所述第一过滤喷雾在所述筛网中的通过速度以提高第一过滤喷雾的液滴粉碎度，以及 提高所述第二状态喷雾的流速；所述液体回流通道的液珠输入口设置在所述初态喷雾的输出通道上的所述搅拌扇叶下方，用以回收降速后的初态喷雾中的第一态液珠；其中，所述第一态液珠满足液珠尺寸大于初态喷雾中液珠的平均尺寸，所述第一
气体方向满足其在所述第一过滤喷雾流向方向具有不为0的分量。
9.进一步地，所述雾化液体细化模块包括第二可调节压力阀、第三气体通道和雾化液体细化腔，其中：所述第二可调节压力阀，其设置在所述过滤单元的喷雾输出侧，用以调节喷雾输出口的尺寸，以对第二状态喷雾的输出流速进行控制；所述雾化液体细化腔，其为中空的腔体结构，且雾化液体细化腔的喷雾入口与所述第二可调节压力阀的喷雾出口相连，用以容纳第二状态喷雾或容纳经气体打散雾化后的第三状态喷雾；所述第三气体通道，其与所述雾化液体细化腔靠近第二状态喷雾入口的一端相连，用以通过向雾化液体细化腔通入设定流速的气体将所述第二状态喷雾中的液珠打散并混合成所述第三状态喷雾。
10.进一步地，所述雾化喷涂模块包括第三可调节压力阀、喷雾处理腔和雾化出口，其中：所述第三可调节压力阀，其与所述雾化液体细化腔的喷雾出口相连，用以通过调节喷雾出口的尺寸，以对第三状态喷雾的输出流速进行控制；所述喷雾处理腔，其为中空的腔体结构，且喷雾处理腔的喷雾入口与所述第三可调节压力阀的喷雾出口相连，用以容纳流速调整后的所述第四状态喷雾；所述雾化出口，其与所述喷雾处理腔的喷雾出口相连，用以将完成处理的第四状态喷雾喷出，以及，通过调整喷嘴形态或喷嘴截面积调节喷雾喷出速度及喷涂覆盖面积。
11.进一步地，所述第一气体通道与第二气体通道中通入的气体流速比为1：（1～1.5）。
12.进一步地，所述喷嘴工作控制模块根据目标喷涂表面的需求喷涂均匀度和目标喷涂表面的喷涂方向确定雾化喷嘴雾化过程的工作模式，包括：在第一条件下，开启所述雾化液体细化模块对第二状态喷雾进行细化后传输至所述雾化喷涂模块进行喷涂，所述第三气体通道的气体流速与第三状态喷雾的输出流速的气体流速比为（1.5～2）：1；在第二条件下，不开启所述雾化液体细化模块的第三气体通道并将第二状态喷雾传输至所述雾化喷涂模块进行喷涂；其中，所述第一条件为需求喷涂均匀度小于预设均匀度标准或所述喷涂方向为第二预设喷涂方向；所述第二条件为需求喷涂均匀度大于等于预设均匀度标准且所述喷涂方向为第一预设喷涂方向；所述第一预设喷涂方向满足其与竖直方向的夹角小于30
°
，所述第二预设喷涂方向满足其与竖直方向的夹角大于等于30
°
。
13.进一步地，所述喷嘴工作控制模块根据目标喷涂表面的需求喷涂均匀度、喷涂方向以及液体涂料的流动度计算喷雾的需求液珠尺寸并根据需求液珠尺寸确定所述第一可调节压力阀的压力值；其中，目标喷涂表面的喷涂均匀度范围为（0,1]，需求喷涂均匀度根据实际的喷涂标准进行换算，
喷涂均匀度计算公式为：，需求液珠直径计算公式为：，其中，α为喷涂均匀度，si为各处喷涂覆盖面积，s0为待喷涂处总面积，d为液珠直径，v为液体涂料流动度，d0为标准涂料在目标喷涂表面为水平面时的最大单个液滴直径，θ为喷涂方向与竖直方向的倾斜角度；液体涂料流动度v=d1/d0，d1为液体涂料在目标喷涂表面与水平面倾斜30
°
时的最大单个液滴直径，d0为标准涂料在目标喷涂表面与水平面倾斜30
°
时的最大单个液滴直径。
14.进一步地，所述喷嘴工作控制模块根据单次喷涂均匀度与所述需求喷涂均匀度进行比对确定气体的混合比例，其中，在第一均匀度条件下，增大雾化喷涂模块中通入压缩气体的流速，能够进一步地降低喷雾中液珠的直径，同时增加喷雾中液珠的均匀度；在第二均匀度条件下，保持当前雾化喷涂模块中通入压缩气体的流速保持当前喷雾中液珠密度进行喷涂；其中，所述第一均匀度条件为单次喷涂均匀度小于需求喷涂均匀度，喷雾中气体含量高导致液珠数量少；所述第二均匀度条件为单次喷涂均匀度大于等于需求喷涂均匀度。
15.进一步地，所述涂覆分析模块根据单位喷涂时间的喷涂量和对应的喷涂厚度确定喷嘴的移动速度，其中，在第一厚度条件下，调低喷涂过程中喷嘴移动速度；以及，在第二厚度条件下，保持当前喷涂过程中喷嘴移动速度；以及，在第三厚度条件下，调高喷涂过程中喷嘴移动速度；其中，所述第一厚度条件为喷涂厚度小于第一预设喷涂厚度；所述第二厚度条件为喷涂厚度大于等于第一预设喷涂厚度且小于等于第二预设喷涂厚度；所述第三厚度条件为喷涂厚度大于第二预设喷涂厚度。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过喷料雾化模块将液体涂料变成初态喷雾，初态喷雾经过雾化液体过滤模块过滤细化得到第二状态喷雾，根据喷涂中实际液珠直径需要，第二状态喷雾再经过雾化液体细化模块将喷雾中液珠进一步细化得到第三状态喷雾，第三状态喷雾在雾化喷涂模块中继续细化得到第四状态喷雾，再调整喷雾喷出速度后喷出，喷出后检测模块可以对喷涂进行检测，涂覆分析模块根据检测结果计算调整值，喷嘴工作控制模块根据计算结果调整喷嘴的工作状态，本发明雾化喷嘴喷出的喷雾细化程度高，喷涂涂层均匀且覆盖率高。
17.进一步地，本发明中喷料雾化模块通过第一可调节压力阀控制液态涂料的通过速度，并在液体流速大时使用气液混合腔预先设置的调压通道先进行通气将液态涂料打散，保证初态喷雾的液珠直径在允许范围内，避免过大液珠影响后续喷雾流量。
18.进一步地，本发明中雾化液体过滤模块通过搅拌单元对初态喷雾进行降速，回流通道及时收集直径大的液珠，第二气体通道提供气流提高喷雾流速，并将液珠继续粉碎，保证了第二状态喷雾的速度和液珠直径，并且及时回收未完成所述细化的液珠提高了液态涂料的利用率，降低了喷涂成本。
19.进一步地，本发明中雾化液体细化模块通过第二可调节压力阀再次调速获得符合直径的更小的液珠，并根据喷涂速度需要选择合适的第三气体通道的通气速度，进一步将喷雾中液珠进行细化，提高了喷雾的均匀程度，同时为后续喷雾喷出速度提供速度基础。
20.进一步地，本发明中雾化喷涂模块通过第三可调节压力阀再次筛选符合直径的更小的液珠，并根据喷涂速度需要选择合适的第四气体通道的通气速度，完成喷雾的第三次细化，进一步提高了喷雾的均匀程度，并可以控制喷雾喷涂速度。
21.进一步地，本发明中根据喷嘴喷涂时工作环境确定是否开启雾化液体细化模块不同的工作方式，可以适应在不同喷涂角度下进行喷涂，可以在提高效率的同时保证喷涂均匀程度。
22.进一步地，本发明中根据需求液珠尺寸调节第一可调节压力阀的压力值，液珠尺寸由目标喷涂表面的需求喷涂均匀度、喷涂方向以及液体涂料的流动度确定，保证了喷涂面的覆盖率和喷涂层平整光滑。
23.进一步地，本发明根据喷涂均匀程度调整雾化喷涂模块中通入气体流速，及时调整喷雾中的液珠密度，保证喷涂后涂层的均匀程度，以及避免为了保证涂层覆盖率而出现涂层厚度不均匀的现象。
24.进一步地，本发明在喷涂过程中根据喷涂厚度检测结果调整喷嘴移动速度，保证了喷涂的覆盖率，同时避免涂层过厚或涂层厚度不均匀的情况，保证了喷嘴的喷涂效率并且节约涂料降低成本。
附图说明
25.图1为本发明实施例用于喷涂机器人的雾化喷嘴的结构框图；图2为本发明实施例用于喷涂机器人的雾化喷嘴的结构示意图；图3为本发明实施例用于喷涂机器人的雾化喷嘴的雾化流程图；图中：1，气液混合腔；2，调压通道；3，第一可调节压力阀；4，液体通道；5，第一气体通道；6，阻隔单元；7，过滤单元；8，第二气体通道；9，液体回流通道；10，第二可调节压力阀；11，雾化液体细化腔；12，第三气体通道；13，第三可调节压力阀；14，喷雾处理腔；15，雾化出口；16，初态喷雾的输出通道。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
27.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这
些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
28.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.请参阅图1所示，其为本发明实施例用于喷涂机器人的雾化喷嘴的结构框图；本发明实施例提供一种用于喷涂机器人的雾化喷嘴，包括：喷料雾化模块，其用以控制液体涂料的流速，并将液体涂料和气体混合得到初态喷雾；雾化液体过滤模块，其与所述喷料雾化模块相连，用以将初态喷雾中的液珠通过滤网过滤得到第二状态喷雾，并回收初态喷雾中滞留在滤网输入侧的涂料液滴；雾化液体细化模块，其与所述雾化液体过滤模块相连，用以通入气体以将第二状态喷雾打散细化得到第三状态喷雾；雾化喷涂模块，其与所述雾化液体细化模块相连，用以根据所述第三状态喷雾的液气比调节喷嘴开口尺寸以喷出第四状态喷雾；检测模块，其分别与所述喷料雾化模块、所述雾化液体过滤模块、所述雾化液体细化模块以及所述雾化喷涂模块相连，用以检测液体涂料的流速、各气液混合物的流速或流量，以及检测单位喷涂时间的喷涂厚度、喷涂面积、喷涂方向和喷嘴终端的位移速度；涂覆分析模块，其与所述检测模块相连，用以计算目标喷涂表面的需求喷涂均匀度，并根据检测到的所述雾化喷涂模块单位喷涂时间的喷涂面积计算当前喷涂均匀度，以及根据目标喷涂表面的需求喷涂均匀度、喷涂方向以及液体涂料的流动度计算喷雾的需求液珠尺寸，以及根据单位喷涂时间的对应的喷涂厚度计算喷出涂料量；喷嘴工作控制模块，其与所述喷料雾化模块、所述雾化液体过滤模块、所述雾化液体细化模块、所述雾化喷涂模块以及所述涂覆分析模块相连，用以控制液体涂料的雾化过程的各处可调节压力阀的压力值以及各气体通道的开闭状态，并根据所述涂覆分析模块分析结果确定雾化喷嘴雾化过程的工作模式，调整雾化过程的工作参数和喷嘴终端的位移速度。
31.在具体实施过程中，液态涂料经过喷料雾化模块打散得到初态喷雾，初态喷雾经过雾化液体过滤模块将液珠直径较大无法通过过滤的液珠降速回收，并将通过阻隔的液珠细化经过过滤得到第二状态喷雾，被减速后直径大的液珠经过回收到喷料雾化模块重新雾化，第二状态喷雾经过雾化液体细化模块进一步细化，并且调控速度得到第三状态喷雾，第三状态喷雾到雾化喷涂模块再次细化得到第四状态喷雾，再调整到需要的喷涂速度进行喷出开始喷涂；雾化过程中，检测模块对各个状态的喷雾流量进行检测，避免雾化过程出现堵塞影响喷涂速度，并检测单位喷涂时间的喷涂厚度，喷涂面积和喷嘴的位移速度，为涂覆分
析模块提供分析数据，涂覆分析模块对检测模块检测到的结果进行喷涂均匀度计算，判断均匀度是否符合要求，不符合时计算调整后液珠直径并计算第一可调节压力阀的压力值调整量，同时计算单位喷涂时间的喷涂厚度，判断喷涂厚度是否符合要求，不符合时计算喷嘴位移速度调整量，并将对应调整量传输至喷嘴工作控制模块，喷嘴工作控制模块对雾化过程和喷涂过程的工作方式进行对应调整；所述初态喷雾为气体将液体涂料打散并混合后的喷雾，喷雾中液珠直径大于50μm；所述第二状态喷雾为喷雾中液珠直径在20～50μm内的喷雾；所述第三状态喷雾为喷雾中液珠直径在10～20μm内的喷雾；所述第四状态喷雾为喷雾中液珠直径在3～10μm的喷雾。
32.本发明通过喷料雾化模块将液体涂料变成初态喷雾，初态喷雾经过雾化液体过滤模块过滤细化得到第二状态喷雾，根据喷涂中实际液珠直径需要，第二状态喷雾再经过雾化液体细化模块将喷雾中液珠进一步细化得到第三状态喷雾，第三状态喷雾在雾化喷涂模块中继续细化得到第四状态喷雾，再调整喷雾喷出速度后喷出，喷出后检测模块可以对喷涂进行检测，涂覆分析模块根据检测结果计算调整值，喷嘴工作控制模块根据计算结果调整喷嘴的工作状态，本发明雾化喷嘴喷出的喷雾细化程度高，喷涂涂层均匀且覆盖率高。
33.具体而言，请参阅图2和图3所示，所述喷料雾化模块包括液体通道4、第一气体通道5、第一可调节压力阀3和气液混合腔1，其中：所述液体通道4，其与液体涂料的输送口相连，用以传输液体涂料并控制液体涂料流速；所述第一可调节压力阀3，其设置在所述液体通道液体输出口端部，用以通过调节第一可调节压力阀的压力控制液体涂料的通过速度；所述气液混合腔1，其为中空的腔体结构，且腔体入口与所述第一可调节压力阀3的液体涂料出口相连，气液混合腔内设有调压通道2，用以为液体涂料提供气液混合空间；所述第一气体通道5，其与所述气液混合腔1的混合气液出口相连，用以通过设定压力的气体将气液混合腔出口端输出的气液混合物打散并混合成所述初态喷雾。
34.在具体实施过程中，调压通道设置于靠近液体通道处，并设置有开关阀，若液态涂料流量为0.10～0.20l/min时，判定为小流量状态，开关阀为闭合状态，调压通道关闭；若液态涂料流量为0.20～0.30l/min时，判定为大流量状态，开关阀为开启状态，调压通道打开，向气液混合腔输送与第一气体通道内流速相同的气流。
35.本发明中喷料雾化模块通过第一可调节压力阀控制液态涂料的通过速度，并在液体流速大时使用气液混合腔预先设置的调压通道先进行通气将液态涂料打散，保证初态喷雾的液珠直径在允许范围内，避免过大液珠影响后续喷雾流量。
36.具体而言，请参阅图2和图3所示，所述雾化液体过滤模块包括阻隔单元6、过滤单元7、第二气体通道8以及液体回流通道9，其中：所述阻隔单元6设置在所述初态喷雾的输出通道16中，阻隔单元6中设置有搅拌扇叶，用以通过搅拌扇叶对初态喷雾进行降速以使初态喷雾中的第一态液珠降速并流动至液体回流通道进行收集；所述过滤单元7，其设置在初态喷雾的输出通道16中且位于所述阻隔单元6的喷雾输出侧，用以通过筛网对所述阻隔单元输出的第一过滤喷雾进行液滴粉碎和过滤，过滤后得到所述第二状态喷雾；
所述第二气体通道8的气体输出口设置在所述阻隔单元6的喷雾输出侧与所述过滤单元7之间，且气体输出方向设置为第一气体方向，用以通过气体流提高所述第一过滤喷雾在所述筛网中的通过速度以提高第一过滤喷雾的液滴粉碎度，以及提高所述第二状态喷雾的流速；所述液体回流通道9的液珠输入口设置在所述初态喷雾的输出通道16上的所述搅拌扇叶下方，用以回收降速后的初态喷雾中的第一态液珠；其中，所述第一态液珠满足液珠尺寸大于初态喷雾中液珠的平均尺寸，所述第一气体方向满足其在所述第一过滤喷雾流向方向具有不为0的分量。
37.在具体实施过程中，阻隔单元中的搅拌扇叶可以为定速旋转也可以为被动旋转，均能对初态喷雾进行降速，液体回流通道与水平方向倾斜角度为30
°
至45
°
，筛网的筛孔直径通常可设置为2～3倍的初态喷雾的平均液滴直径，搅拌扇叶的各扇叶在初态喷雾的输出通道截面的总投影面积至少为输出通道截面面积的一半，能够达到较好阻隔降速效果，并且，随着搅拌扇叶的各扇叶在初态喷雾的输出通道截面的总投影面积的增加，对初态喷雾进行降速效果越显著。
38.本发明中雾化液体过滤模块通过搅拌单元对初态喷雾进行降速，液体回流通道及时收集直径大的液珠，第二气体通道提供气流提高喷雾流速，并将液珠继续粉碎，保证了第二状态喷雾的速度和液珠直径，并且及时回收未完成所述细化的液珠提高了液态涂料的利用率，降低了喷涂成本。
39.具体而言，请参阅图2和图3所示，所述雾化液体细化模块包括第二可调节压力阀10、第三气体通道12和雾化液体细化腔11，其中：所述第二可调节压力阀10，其设置在所述过滤单元7的喷雾输出侧，用以调节喷雾输出口的尺寸，以对第二状态喷雾的输出流速进行控制；所述雾化液体细化腔11，其为中空的腔体结构，且雾化液体细化腔11的喷雾入口与所述第二可调节压力阀10的喷雾出口相连，用以容纳第二状态喷雾或容纳经气体打散雾化后的第三状态喷雾；所述第三气体通道12，其与所述雾化液体细化腔11靠近第二状态喷雾入口的一端相连，用以通过向雾化液体细化腔11通入设定流速的气体将所述第二状态喷雾中的液珠打散并混合成所述第三状态喷雾。
40.在具体实施过程，通过第二可调节压力阀调节喷雾输出口的尺寸，对第二状态喷雾的输出流速进行调整，输出口的尺寸的减小能够使输出流速增加，其再与气体进行混合时，能够使进入雾化液体细化腔的喷雾内液珠直径进一步降低，本发明操作过程中对第二可调节压力阀的规格和调控方式可使用现有技术中任意一种，在此不做具体限定。
41.本发明中雾化液体细化模块通过第二可调节压力阀再次调速获得符合直径的更小的液珠，并根据喷涂速度需要选择合适的第三气体通道的通气速度，进一步将喷雾中液珠进行细化，提高了喷雾的均匀程度，同时为后续喷雾喷出速度提供速度基础。
42.具体而言，请参阅图2和图3所示，所述雾化喷涂模块包括第三可调节压力阀13、喷雾处理腔14和雾化出口15，其中：所述第三可调节压力阀13，其与所述雾化液体细化腔11的喷雾出口相连，用以通过调节喷雾出口的尺寸，以对第三状态喷雾的输出流速进行控制；
所述喷雾处理腔14，其为中空的腔体结构，且喷雾处理腔14的喷雾入口与所述第三可调节压力阀13的喷雾出口相连，用以容纳流速调整后的所述第四状态喷雾；所述雾化出口15，其与所述喷雾处理腔14的喷雾出口相连，用以将完成处理的第四状态喷雾喷出，以及，通过调整喷嘴形态或喷嘴截面积调节喷雾喷出速度及喷涂覆盖面积。
43.在具体实施过程，通过第三可调节压力阀调节喷雾输出口的尺寸，对第三状态喷雾的输出流速进行调整，输出口的尺寸的减小能够使输出流速增加，其再与气体进行混合时，能够使进入雾化液体细化腔的喷雾内液珠直径进一步降低，本发明操作过程中对第三可调节压力阀的规格和调控方式可使用现有技术中任意一种，在此不做具体限定。
44.本发明中雾化喷涂模块通过第三可调节压力阀再次筛选符合直径的更小的液珠，并根据喷涂速度需要选择合适的第四气体通道的通气速度，完成喷雾的第三次细化，进一步提高了喷雾的均匀程度，并可以控制喷雾喷涂速度。
45.具体而言，所述第一气体通道与第二气体通道中通入的气体流速比为1：（1～1.5）。
46.具体而言，所述喷嘴工作控制模块根据目标喷涂表面的需求喷涂均匀度和目标喷涂表面的喷涂方向确定雾化喷嘴雾化过程的工作模式，包括：在第一条件下，开启所述雾化液体细化模块对第二状态喷雾进行细化后传输至所述雾化喷涂模块进行喷涂，所述第三气体通道的气体流速与第三状态喷雾的输出流速的气体流速比为（1.5～2）：1；在第二条件下，不开启所述雾化液体细化模块的第三气体通道并将第二状态喷雾传输至所述雾化喷涂模块进行喷涂；其中，所述第一条件为需求喷涂均匀度小于预设均匀度标准或所述喷涂方向为第二预设喷涂方向；所述第二条件为需求喷涂均匀度大于等于预设均匀度标准且所述喷涂方向为第一预设喷涂方向；所述第一预设喷涂方向满足其与竖直方向的夹角小于30
°
，所述第二预设喷涂方向满足与竖直方向的夹角大于等于30
°
。
47.可以理解的是，本发明所指的喷涂的目标喷涂表面与喷涂方向垂直，本发明中，针对喷雾喷涂的工作状态，将喷涂方向以与竖直方向的夹角为30
°
作为区分两种喷涂的工作场景，由于本发明中，在第二预设喷涂方向进行喷涂工作中，受液体涂料液滴流动影响，喷雾液滴受液滴重力流挂的现象较弱，在液滴互相融合后对目标喷涂表面的厚度均匀度影响较小，故而，对喷雾的液珠直径的要求无需进一步提高标准也能满足需要，提高了喷嘴的工作效率；相反的，在第一预设喷涂方向进行喷涂工作中，受液体涂料液滴流动影响，喷雾液滴受液滴重力流挂的现象较强，在液滴互相融合后对目标喷涂表面的厚度均匀度影响较大，故而，对喷雾的液珠直径进一步细化，才能够满足目标喷涂表面的喷涂需要，提高了喷嘴的喷涂合格率。
48.在具体实施过程中，若喷涂方向为与竖直方向的夹角大于等于30
°
喷涂，开启雾化液体细化模块，或涂覆分析模块分析结果为需求喷涂均匀度小于预设均匀度标准时，喷嘴工作控制模块开启雾化液体细化模块。
49.本发明中根据喷嘴喷涂时工作环境确定是否开启雾化液体细化模块不同的工作方式，可以适应在不同喷涂角度下进行喷涂，可以在提高效率的同时保证喷涂均匀程度。
50.具体而言，所述喷嘴工作控制模块根据目标喷涂表面的需求喷涂均匀度、喷涂方向以及液体涂料的流动度计算喷雾的需求液珠尺寸并根据需求液珠尺寸确定所述第一可调节压力阀的压力值；在具体实施过程中，喷嘴工作控制模块预设有与各液珠尺寸标准对应的压力值，若需求液珠尺寸符合单个液珠尺寸标准，所述喷嘴工作控制模块将第一可调节压力阀的压力值调整至对应的压力值；其中，若需求液珠尺寸满足第一尺寸标准，所述喷嘴工作控制模块将所述第一可调节压力阀的压力值调节至第一压力值；若需求液珠尺寸满足第二尺寸标准，所述喷嘴工作控制模块将所述第一可调节压力阀的压力值调节至第二压力值；其中，目标喷涂表面的喷涂均匀度范围为（0,1]，需求喷涂均匀度根据实际的喷涂标准进行换算，喷涂均匀度计算公式为：，需求液珠直径计算公式为：，各液珠尺寸标准与对应的压力值能够通过对已知各参数的标准涂料的液珠通入喷嘴进行有限次试验获得，需求喷涂均匀度能够根据对实际符合需求喷涂均匀度标准的喷涂表面进行计算并求取平均值进行获得，其计算方式不唯一，只要能够体现目标喷涂表面符合需求喷涂均匀度的情况即可，在此不再赘述；其中，α为喷涂均匀度，si为各处喷涂覆盖面积，s0为待喷涂处总面积，d为液珠直径，v为液体涂料流动度，d0为标准涂料在目标喷涂表面为水平面时的最大单个液滴直径，θ为喷涂方向与竖直方向的倾斜角度；液体涂料流动度v=d1/d0，d1为液体涂料在目标喷涂表面与水平面倾斜30
°
时的最大单个液滴直径，d0为标准涂料在目标喷涂表面与水平面倾斜30
°
时的最大单个液滴直径。
51.在具体实施过程中，若液体涂料的流动度小，在喷涂方向与竖直方向的夹角小于30
°
时，涂料晾干后易出现颗粒导致喷涂面不平整，所以将喷雾中液珠直径减小或换用流动度大的涂料，增加涂层均匀度和平整度，若液体涂料的流动度大，在喷涂方向与竖直方向的夹角大于等于30
°
时，涂料干燥过程中易发生流动导致涂层不均匀，所以将喷雾中液珠直径减小或换用流动度小的涂料。
52.本发明中根据需求液珠尺寸调节第一可调节压力阀的压力值，液珠尺寸由目标喷
涂表面的需求喷涂均匀度、喷涂方向以及液体涂料的流动度确定，保证了喷涂面的覆盖率和喷涂层平整光滑。
53.具体而言，所述喷嘴工作控制模块根据单次喷涂均匀度与所述需求喷涂均匀度进行比对确定气体的混合比例，其中，在第一均匀度条件下，增大雾化喷涂模块中通入压缩气体的流速，能够进一步地降低喷雾中液珠的直径，同时增加喷雾中液珠的均匀度；在第二均匀度条件下，保持当前雾化喷涂模块中通入压缩气体的流速保持当前喷雾中液珠密度进行喷涂；其中，所述第一均匀度条件为单次喷涂均匀度小于需求喷涂均匀度，喷雾中气体含量高导致液珠数量少；所述第二均匀度条件为单次喷涂均匀度大于等于需求喷涂均匀度。
54.在具体实施过程中，液珠直径均匀度低或液珠喷出的喷雾中各位置的液珠含量不均衡易导致预设喷雾时间涂料覆盖在不同区域的覆盖率差异较大，增大雾化喷涂模块中通入压缩气体的流速能够将液珠的打散程度进一步提高或将气体与液滴的混合程度进一步提高，均能降低预设喷雾时间涂料覆盖在不同区域的覆盖率的差异，气体流速可以调整喷雾中气液混合比例，从而调整液珠密度，调整喷涂涂料覆盖率。
55.本发明根据喷涂均匀程度调整雾化喷涂模块中通入气体流速，及时调整喷雾中的液珠密度，保证喷涂后涂层的均匀程度，以及避免为了保证涂层覆盖率而出现涂层厚度不均匀的现象。
56.具体而言，所述涂覆分析模块根据单位喷涂时间的喷涂量和对应的喷涂厚度确定喷嘴的移动速度，其中，在第一厚度条件下，调低喷涂过程中喷嘴移动速度；以及，在第二厚度条件下，保持当前喷涂过程中喷嘴移动速度；以及，在第三厚度条件下，调高喷涂过程中喷嘴移动速度；其中，所述第一厚度条件为喷涂厚度小于第一预设喷涂厚度；所述第二厚度条件为喷涂厚度大于等于第一预设喷涂厚度且小于等于第二预设喷涂厚度；所述第三厚度条件为喷涂厚度大于第二预设喷涂厚度。
57.在具体实施过程中，喷嘴工作控制模块根据涂覆分析模块的判断结果和计算后结果对喷嘴的位移速度进行调整。
58.作为较好的实施方式，涂覆分析模块能够根据单位喷涂时间对应的喷涂厚度和喷涂面积计算喷出涂料量并与液体涂料的输入量进行比较，根据比较结果确定第一可调节压力阀的压力调整的方式；若喷出涂料量与液体涂料的输入量的比值小于预设标准比值，涂覆分析模块判定喷涂效率低并将第一可调节压力阀的压力调大；其中，若喷出涂料量与液体涂料的输入量的比值大于等于预设标准比值，涂覆分析模块判定喷涂效率高，且无需调整第一可调节压力阀的压力；可以理解的是，所述预设标准比值的取值范围为（0,1），优选的，预设标准比值的取值范围为（0.6,0.9），在设置中，预设标准比值用于确定喷涂的喷出效率，喷出效率低表明液体涂料输入量远大于喷出涂料量，将第一可调节压力阀的压力值调大减少液体涂料的
输入量；若喷出涂料量与液体涂料的输入量比值大于0.9时，表明喷出涂料量与液体涂料的输入量基本一致，无需调整第一可调节压力阀的压力值；若喷出涂料量与液体涂料的输入量比值小于0.6时，表明液体涂料输入量大，回流的涂料量大，将第一可调节压力阀压力值调大，减小开口宽度从而减少液体涂料输入量从而提高喷出效率；若喷出涂料量与液体涂料的输入量比值大于等于0.6且小于等于0.9时，表明液体涂料的输入量在允许范围，不需要调节液体涂料的输入量，此时调节第一可调节压力阀的压力值用于调整液珠尺寸，且此时第一可调节压力阀的压力值的调整量小于调节液体涂料的输入量时对应的第一可调节压力阀的压力值的调整量（调整量指取绝对值后的压力值的变化量）。
59.本发明在喷涂过程中根据喷涂厚度检测结果调整喷嘴移动速度，保证了喷涂的覆盖率，同时避免涂层过厚或涂层厚度不均匀的情况，保证了喷嘴的喷涂效率并且节约涂料降低成本。
60.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
61.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于喷涂机器人的雾化喷嘴，其特征在于，包括：喷料雾化模块，其用以控制液体涂料的流速，并将液体涂料和气体混合得到初态喷雾；雾化液体过滤模块，其与所述喷料雾化模块相连，用以将初态喷雾中的液珠通过滤网过滤得到第二状态喷雾，并回收初态喷雾中滞留在滤网输入侧的涂料液滴；雾化液体细化模块，其与所述雾化液体过滤模块相连，用以通入气体将第二状态喷雾打散细化得到第三状态喷雾；雾化喷涂模块，其与所述雾化液体细化模块相连，用以根据所述第三状态喷雾的液气比调节喷嘴开口尺寸以喷出第四状态喷雾；检测模块，其分别与所述喷料雾化模块、所述雾化液体过滤模块、所述雾化液体细化模块以及所述雾化喷涂模块相连，用以检测液体涂料的流速、各气液混合物的流速或流量，以及检测单位喷涂时间的喷涂厚度、喷涂面积、喷涂方向和喷嘴终端的位移速度；涂覆分析模块，其与所述检测模块相连，用以计算目标喷涂表面的需求喷涂均匀度，并根据检测到的所述雾化喷涂模块单位喷涂时间的喷涂面积计算当前喷涂均匀度，以及根据目标喷涂表面的需求喷涂均匀度、喷涂方向以及液体涂料的流动度计算喷雾的需求液珠尺寸，以及根据单位喷涂时间的对应的喷涂厚度计算喷出涂料量；喷嘴工作控制模块，其与所述喷料雾化模块、所述雾化液体过滤模块、所述雾化液体细化模块、所述雾化喷涂模块以及所述涂覆分析模块相连，用以控制液体涂料的雾化过程的各处可调节压力阀的压力值以及各气体通道的开闭状态，并根据所述涂覆分析模块分析结果确定雾化喷嘴雾化过程的工作模式，调整雾化过程的工作参数和喷嘴终端的位移速度。2.根据权利要求1所述的用于喷涂机器人的雾化喷嘴，其特征在于，所述喷料雾化模块包括液体通道、第一气体通道、第一可调节压力阀和气液混合腔，其中：所述液体通道，其与液体涂料的输送口相连，用以传输液体涂料并控制液体涂料流速；所述第一可调节压力阀，其设置在所述液体通道液体输出口端部，用以通过调节第一可调节压力阀的压力控制液体涂料的通过速度；所述气液混合腔，其为中空的腔体结构，且腔体入口与所述第一可调节压力阀的液体涂料出口相连，气液混合腔内设有调压通道，用以为液体涂料提供气液混合空间；所述第一气体通道，其与所述气液混合腔的混合气液出口相连，用以通过设定压力的气体将气液混合腔出口端输出的气液混合物打散并混合成所述初态喷雾。3.根据权利要求2所述的用于喷涂机器人的雾化喷嘴，其特征在于，所述雾化液体过滤模块包括阻隔单元、过滤单元、第二气体通道以及液体回流通道，其中：所述阻隔单元，其设置在所述初态喷雾的输出通道中，阻隔单元中设置有搅拌扇叶，用以通过搅拌扇叶对初态喷雾进行降速以使初态喷雾中的第一态液珠降速并流动至液体回流通道进行收集；所述过滤单元，其设置在初态喷雾的输出通道中且位于所述阻隔单元的喷雾输出侧，用以通过筛网对所述阻隔单元输出的第一过滤喷雾进行液滴粉碎和过滤，过滤后得到所述第二状态喷雾；所述第二气体通道的气体输出口设置在所述阻隔单元的喷雾输出侧与所述过滤单元之间，且气体输出方向设置为第一气体方向，用以通过气体流提高所述第一过滤喷雾在所述筛网中的通过速度以提高第一过滤喷雾的液滴粉碎度，以及 提高所述第二状态喷雾的
流速；所述液体回流通道的液珠输入口设置在所述初态喷雾的输出通道上的所述搅拌扇叶下方，用以回收降速后的初态喷雾中的第一态液珠；其中，所述第一态液珠满足液珠尺寸大于初态喷雾中液珠的平均尺寸，所述第一气体方向满足其在所述第一过滤喷雾流向方向具有不为0的分量。4.根据权利要求3所述的用于喷涂机器人的雾化喷嘴，其特征在于，所述雾化液体细化模块包括第二可调节压力阀、第三气体通道和雾化液体细化腔，其中：所述第二可调节压力阀，其设置在所述过滤单元的喷雾输出侧，用以调节喷雾输出口的尺寸，以对第二状态喷雾的输出流速进行控制；所述雾化液体细化腔，其为中空的腔体结构，且雾化液体细化腔的喷雾入口与所述第二可调节压力阀的喷雾出口相连，用以容纳第二状态喷雾或容纳经气体打散雾化后的第三状态喷雾；所述第三气体通道，其与所述雾化液体细化腔靠近第二状态喷雾入口的一端相连，用以通过向雾化液体细化腔通入设定流速的气体将所述第二状态喷雾中的液珠打散并混合成所述第三状态喷雾。5.根据权利要求4所述的用于喷涂机器人的雾化喷嘴，其特征在于，所述雾化喷涂模块包括第三可调节压力阀、喷雾处理腔和雾化出口，其中：所述第三可调节压力阀，其与所述雾化液体细化腔的喷雾出口相连，用以通过调节喷雾出口的尺寸，以对第三状态喷雾的输出流速进行控制；所述喷雾处理腔，其为中空的腔体结构，且喷雾处理腔的喷雾入口与所述第三可调节压力阀的喷雾出口相连，用以容纳流速调整后的所述第四状态喷雾；所述雾化出口，其与所述喷雾处理腔的喷雾出口相连，用以将完成处理的第四状态喷雾喷出，以及，通过调整喷嘴形态或喷嘴截面积调节喷雾喷出速度及喷涂覆盖面积。6.根据权利要求5所述的用于喷涂机器人的雾化喷嘴，其特征在于，所述第一气体通道与第二气体通道中通入的气体流速比为1：（1～1.5）。7.根据权利要求5所述的用于喷涂机器人的雾化喷嘴，其特征在于，所述喷嘴工作控制模块根据目标喷涂表面的需求喷涂均匀度和目标喷涂表面的喷涂方向确定雾化喷嘴雾化过程的工作模式，包括：在第一条件下，开启所述雾化液体细化模块对第二状态喷雾进行细化后传输至所述雾化喷涂模块进行喷涂，所述第三气体通道的气体流速与第三状态喷雾的输出流速的气体流速比为（1.5～2）：1；在第二条件下，不开启所述雾化液体细化模块的第三气体通道并将第二状态喷雾传输至所述雾化喷涂模块进行喷涂；其中，所述第一条件为需求喷涂均匀度小于预设均匀度标准或所述喷涂方向为第二预设喷涂方向，所述第二条件为需求喷涂均匀度大于等于预设均匀度标准且所述喷涂方向为第一预设喷涂方向；所述第一预设喷涂方向满足其与竖直方向的夹角小于30
°
，所述第二预设喷涂方向满足其与竖直方向的夹角大于等于30
°
。8.根据权利要求6所述的用于喷涂机器人的雾化喷嘴，其特征在于，所述喷嘴工作控制
模块根据目标喷涂表面的需求喷涂均匀度、喷涂方向以及液体涂料的流动度计算喷雾的需求液珠尺寸并根据需求液珠尺寸确定所述第一可调节压力阀的压力值；其中，目标喷涂表面的喷涂均匀度范围为（0,1]，需求喷涂均匀度根据实际的喷涂标准进行计算，喷涂均匀度计算公式为：，需求液珠直径计算公式为：，其中，α为喷涂均匀度，s
i
为各处喷涂覆盖面积，s0为待喷涂处总面积，d为液珠直径，v为液体涂料流动度，d0为标准涂料在目标喷涂表面为水平面时的最大单个液滴直径，θ为喷涂方向与竖直方向的倾斜角度；液体涂料流动度v=d1/d0，d1为液体涂料在目标喷涂表面与水平面倾斜30
°
时的最大单个液滴直径，d0为标准涂料在目标喷涂表面与水平面倾斜30
°
时的最大单个液滴直径。9.根据权利要求7所述的用于喷涂机器人的雾化喷嘴，其特征在于，所述喷嘴工作控制模块根据单次喷涂均匀度与所述需求喷涂均匀度进行比对确定气体的混合比例，其中，在第一均匀度条件下，增大雾化喷涂模块中通入压缩气体的流速，以增加喷雾中液珠直径均匀度进行喷涂，以及，在第二均匀度条件下，保持当前雾化喷涂模块中通入压缩气体的流速保持当前喷雾中液珠密度进行喷涂；其中，所述第一均匀度条件为单次喷涂均匀度小于需求喷涂均匀度，喷雾中气体含量高导致液珠数量少；所述第二均匀度条件为单次喷涂均匀度大于等于需求喷涂均匀度。10.根据权利要求8所述的用于喷涂机器人的雾化喷嘴，其特征在于，所述涂覆分析模块根据单位喷涂时间的对应的喷涂厚度确定喷嘴的移动速度，其中，在第一厚度条件下，调低喷涂过程中喷嘴移动速度；以及，在第二厚度条件下，保持当前喷涂过程中喷嘴移动速度；以及，在第三厚度条件下，调高喷涂过程中喷嘴移动速度；其中，所述第一厚度条件为喷涂厚度小于第一预设喷涂厚度；所述第二厚度条件为喷涂厚度大于等于第一预设喷涂厚度且小于等于第二预设喷涂厚度；所述第三厚度条件为喷涂厚度大于第二预设喷涂厚度。

技术总结
本发明涉及喷雾装置技术领域，尤其涉及一种用于喷涂机器人的雾化喷嘴，包括：喷料雾化模块，雾化液体过滤模块，雾化液体细化模块，雾化喷涂模块，检测模块，涂覆分析模块以及喷嘴工作控制模块；本发明将液态涂料经过喷料雾化模块得到初态喷雾，初态喷雾经过雾化液体过滤模块过滤细化得到第二状态喷雾，第二状态喷雾经过雾化液体细化模块得到第三状态喷雾，第三状态喷雾在雾化喷涂模块中继续细化得到第四状态喷雾，喷雾喷出后检测模块可以对喷涂效果进行检测，涂覆分析模块根据检测结果计算调整值，喷嘴工作控制模块根据计算结果调整喷嘴的工作状态，本发明雾化喷嘴喷出的喷雾细化程度高，喷涂涂层均匀且覆盖率高。喷涂涂层均匀且覆盖率高。喷涂涂层均匀且覆盖率高。


技术研发人员：朱丹 钱义新
受保护的技术使用者：张家港市晨艺电子有限公司
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/9/6