НЕСУЩИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ПАНЕЛИ

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системам несущих устройств для нанесения покрытия на панели.

Уровень техники, предшествующий изобретению

Нанесение и оценка различных типов покрытий осуществляется во многих отраслях. Например, при повторной покраске покрытия определенного состава наносятся на панели для оценки. В настоящее время колористические лаборатории по повторной покраске используют ручную технологию для выполнения этапов смешивания композиционных составов покрытий, напыления на пробные панели композиционных составов покрытий, доставки пробных панелей с напылением, вулканизации панелей и замера параметров вулканизированных покрытий на панелях. Панели для напыления устанавливаются на крепеж, а в некоторых областях применения на крепеж может наноситься маскирующая лента для предотвращения накопления нескольких слоев краски. Краскопульт может быть заполнен краской требуемого состава, после чего композиционный состав покрытия напыляется на панели. После этого технический специалист может вручную снять панели с напыленной свежей краской с крепежа и поместить их на подставку для испарения растворителя или оставить на короткий промежуток времени, например на 60 секунд. Затем панели могут быть помещены в вулканизационную печь для полной вулканизации покрытий с последующим охлаждением до комнатной температуры. Данный процесс может повторяться при нанесении на панели нескольких слоев покрытий, например грунтовочного слоя и прозрачного слоя. После этого панели с нанесенным покрытием проверяются, например, при помощи спектрометра для классификации цвета панели.

Раскрытие изобретения

По одному из аспектов изобретения предлагается несущее устройство для нанесения покрытий на панели, содержащее основание, включающее в себя по меньшей мере один опорный цоколь, конструкция и расположение которого позволяют поддерживать панель и область захвата, и защитную крышку, содержащую защитный кожух рядом с областью захвата.

По другому аспекту изобретения предлагается способ нанесения покрытий на панели, включающий в себя установку по меньшей мере одной панели на несущее устройство, снабженное защитной крышкой, нанесение композиционного состава покрытия по меньшей мере на одну панель и вулканизацию композиционного состава покрытия, пока по меньшей мере одна панель остается установленной на несущем устройстве.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан вид в изометрической проекции системы несущих устройств, включающей в себя опытные панели для нанесения покрытий, по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 показан вид в изометрической проекции системы несущих устройств по фиг. 1 после снятия панелей.

На фиг. 3 показан вид снизу в изометрической проекции системы несущих устройств по фиг. 2.

На фиг. 4 показан вид сверху, на фиг. 5 - вид снизу, на фиг. 6 - вид спереди, на фиг. 7 - вид сзади и на фиг. 8 - вид сбоку системы несущих устройств по фиг. 2.

На фиг. 9 показан вид в изометрической проекции, а на фиг. 10 - вид сверху роботизированного манипулятора, захватывающего систему несущих устройств по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 11 показано изображение в разобранном виде, в изометрической проекции, иллюстрирующее основание несущего устройства, верхнюю защитную крышку и нижнюю защитную крышку системы несущих устройств по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 12 показан вид в перспективе основания несущего устройства по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 13 показан вид снизу в перспективе основания несущего устройства по фиг. 12.

На фиг. 14 показан вид сверху, на фиг. 15 - вид снизу, на фиг. 16 - вид спереди, на фиг. 17 - вид сзади и на фиг. 18 - вид сбоку основания несущего устройства по фиг. 12.

На фиг. 19 показано изображение сверху, в перспективе, иллюстрирующее несущую систему по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, включающую в себя основание несущего устройства и нижнюю защитную крышку, верхняя защитная крышка снята.

На фиг. 20 показана блок-схема, поясняющая различные этапы процесса нанесения покрытий на панели с использованием системы несущих устройств по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

На фигурах 1-19 изображена система 5 несущих устройств и ее различные компоненты по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, на систему 5 несущих устройств опираются панели 8, которые могут быть покрыты определенными композиционными составами покрытий, а затем вулканизированы пока они остаются установленными на несущем устройстве 5. Хотя в варианте осуществления по фиг. 1 показаны четыре пробные панели 8, следует понимать, что при помощи системы 5 несущих устройств по настоящему изобретению покрытие может наноситься на любое иное соответствующее количество и тип панелей.

По некоторым вариантам осуществления изобретения панели 8 являются пробными панелями, подобно тем, что используются в колористических лабораториях. Пробные панели колористической лаборатории могут быть разных размеров и разной формы. Например, могут использоваться панели с площадью поверхности от 1 квадратного дюйма (6,5 см²) до 1 или 2 квадратных футов (0,092-0,185 м²) и более. В некоторых автомобильных колористических лабораториях по повторной покраске каждая пробная панель обычно имеет прямоугольную форму, длина которой составляет примерно от 4 до 6 дюймов (10-15 см), а ширина - примерно от 3 до 5 дюймов (7,62-12,7 см). Панели обычно изготовлены из металла, такого как алюминий, сталь и т.п., пластика или бумаги. Хотя в настоящем документе преимущественно рассматриваются пробные панели для колористических лабораторий, следует понимать, что системы несущих устройств по настоящему изобретению позволяют наносить покрытия на панели других типов, включая автомобильные панели и детали, архитектурные панели, бытовую электронику, приборы, спортивное оборудование и предметы для отдыха, авиационные панели и т.п.

На фигурах 2-19 изображены различные аспекты системы 5 несущих устройств после снятия панелей 8. Как наиболее наглядно показано на изображении в разобранном виде по фиг. 11, система 5 несущих устройств включает в себя основание 10 несущих устройств, верхнюю защитную крышку 30 и нижнюю защитную крышку 40. На фигурах 12-18 верхняя и нижняя защитные крышки 30 и 40 демонтированы с основания 10 несущих устройств. Основание 10 несущих устройств включает в себя плиту 12 основания, которая на изображенном варианте осуществления является, по существу, плоской. Плита 12 основания может содержать кусок цельного материала либо решетку, сетку, экран и т.п. Опорные цоколи 14 для монтажа панелей 8 проходят от плиты 12 основания вверх. На изображенном варианте осуществления опорные цоколи 14 включают в себя магниты 16, установленные на верхних торцах цоколей, используемые для крепления панелей 8 к основанию 10 несущих устройств. По данному варианту осуществления панели 8 могут быть магнитными. По другим вариантам осуществления для крепления панелей 8 к основанию 10 несущих устройств могут использоваться другие средства, отличные от магнитов, такие как механический крепеж, клей и т.п. Опорные ножки 18 проходят вниз от нижней части плиты 12 основания и могут использоваться в качестве опоры системы 5 несущих устройств.

Основание 10 несущих устройств включает в себя область 20 захвата, которая по одному из вариантов осуществления изобретения используется инструментальным средством, таким как роботизированный манипулятор, для захвата и перемещения системы 5 несущих устройств к соответствующему местоположению. Область 20 захвата включает в себя вытянутые язычки 22, которые выступают поперечно от плиты 12 основания. Верхняя пластина 24 захвата и нижняя пластина 25 захвата закрывают по меньшей мере часть вытянутого язычка 22. Основание 10 несущих устройств включает в себя вырезы 26 в кромке и несколько отверстий 27 под шипы, которые, по вариантам осуществления изобретения, обеспечивают зацепление между верхней и нижней защитными крышками 30 и 40, как это будет рассмотрено более подробно ниже.

Плита 12 основания может быть изготовлена из любых подходящих материалов, таких как металлы, полимеры, керамика, композитные материалы и т.п. Опорные цоколи 14 и опорные ножки 18 могут быть изготовлены из любых подходящих материалов, таких как металлы, полимеры, керамика, композитные материалы и т.п. По некоторым вариантам осуществления плита 12 основания, опорные цоколи и опорные ножки 18 изготовлены из алюминия. Верхняя и нижняя пластины 24 и 25 захвата могут быть изготовлены из любых подходящих материалов, таких как износостойкие металлы, керамика, композитные материалы и т.п. Например, пластины 24 и 25 захвата могут быть изготовлены из закаленной стали.

Как наиболее наглядно показано на фигурах 13-15, 17 и 18, основание 10 несущих устройств снабжено радиочастотной идентификационной меткой 28 (RFID). Метка 28 RFID может использоваться для определения местоположения каждой системы несущих устройств, а также для получения дополнительной информации по количеству использований, количеству нанесенных слоев и расположению панелей во время использования системы 5 несущих устройств.

По некоторым вариантам осуществления изобретения, показанным на фигурах 2, 4, 6-8 и 11, верхняя защитная крышка 30 содержит верхнюю панель 32 основания с несколькими выемками 33 под шипы и защитный кожух 34. Защитный кожух 34 включает в себя верхнюю панель 35, боковые панели 36 и заднюю панель 37. Как будет более подробно рассмотрено ниже, защитный кожух 34 верхней защитной крышки 30 защищает расположенную снизу область 20 захвата плиты 10 основания от попадания краски во время процесса нанесения покрытий. По некоторым вариантам осуществления высота защитного кожуха 34, измеряемая от плоскости панели 32 основания до верхней панели 35, обычно составляет от 1 до 50 мм, например от 5 до 20 мм. Ширина защитного кожуха 34, измеряемая между боковыми панелями 36, обычно составляет от 5 до 500 мм, например от 10 до 100 мм. Глубина защитного кожуха 34, измеряемая от его передней кромки до задней панели 37, обычно составляет от 5 до 500 мм, например от 10 до 100 мм. Передняя кромка верхней панели 35 может свисать над передней кромкой язычка 22 расположенной снизу плиты 12 основания, например, на расстояние от 0 до 100 мм, по некоторым вариантам осуществления - от 1 или 2 мм до 10 или 20 мм.

Верхняя защитная крышка 30 включает в себя крышки 38 цоколей, конструкция и расположение которых позволяют закрывать опорные цоколи 14 основания 10 несущих устройств. Верхняя защитная крышка 30 включает в себя крышку 39 с RFID.

Как наиболее наглядно показано на фигурах 3, 5-8, 11 и 19, нижняя защитная крышка 40 включает в себя нижнюю панель 42 основания с несколькими крепежными шипами 43 и защитный кожух 44. Защитный кожух 44 включает в себя нижнюю панель 45, боковые панели 46 и заднюю панель 47. Крышки 48 ножек проходят от нижней панели 42 основания, а их конструкция и расположение позволяют закрывать опорные ножки 18 основания 10 несущих устройств. Нижняя защитная крышка 40 также включает в себя крышку 49 с RFID. Высота нижнего защитного кожуха 44, измеряемая от плоскости нижней панели 42 основания до нижней панели 45, обычно составляет от 0 до 50 мм, например от 1 или 5 до 20 мм. Ширина нижнего защитного кожуха 44, измеряемая между боковыми панелями 46, обычно составляет от 5 до 500 мм, например от 10 до 100 мм. Глубина нижнего защитного кожуха 44, измеряемая от его передней кромки до задней панели 47, обычно составляет от 5 до 500 мм, например от 10 до 100 мм.

Защитные крышки 30 и 40 могут быть установлены на основание 10 несущих устройств при помощи любых подходящих средств. Например, верхняя защитная крышка 30 и/или нижняя защитная крышка 40 могут быть установлены непосредственно на основание 10 несущих устройств. По некоторым вариантам осуществления верхняя и нижняя защитные крышки 30 и 40 могут быть зафиксированы, закреплены или иным образом соединены друг с другом. Например, крепежные шипы 43 нижней защитной крышки 40 могут быть вставлены в выемки 33 под шипы в верхней защитной крышке 30 с целью обеспечения разъемного защелкивания или прессовой посадки между крышками.

Согласно вариантам осуществления изобретения, по меньшей мере некоторые части верхней и нижней крышек 30 и 40 являются самонесущими. Используемый здесь термин «самонесущие» означает, что крышка или часть нее сохраняет форму без дополнительной поддержки. По некоторым вариантам осуществления по меньшей мере защитный кожух 34 верхней защитной крышки 30 и защитный кожух 44 нижней защитной крышки 40 являются самонесущими. За счет этого защитные кожухи 34 и 44, по существу, сохраняют свою форму во время использования системы 5 несущих устройств. Например, самонесущие защитные кожухи 34 и 44, по существу, сохраняют свою форму при первоначальной установке защитных крышек 30 и 40 на основание несущих устройств, при креплении панелей 8 к системе 5 несущих устройств и при последующем нанесении покрытия, испарении растворителя, вулканизации или иных операциях с панелями 8.

Толщина верхней и нижней защитных крышек 30 и 40 может составлять примерно от 0,01 до примерно 5 мм, например примерно от 0,03 до примерно 1 мм. Крышки могут быть изготовлены из любого подходящего материала, включая полимеры, металлы, керамику, композитные материалы и т.п. К числу подходящих полимерных материалов относятся термореактивные или термопластичные полимеры, такие как поливинилхлорид или полиэтилен и т.п. По некоторым вариантам осуществления конструкция крышки, тип и толщина используемого материала выбираются таким образом, чтобы крышка была, по существу, жесткой, не деформировалась и не сгибалась. Крышки могут иметь усиленные области для увеличения их конструктивной целостности. Обычно крышки могут выдерживать повышенную температуру, например температуру свыше 50°C, создаваемую во время процесса испарения растворителя, и/или температуру свыше 65°C, создаваемую во время процесса вулканизации.

По некоторым вариантам осуществления изобретения верхняя и нижняя защитные крышки 30 и 40 являются одноразовыми, т.е. их можно утилизировать после одной или нескольких операций нанесения покрытий. По некоторым вариантам осуществления верхняя и нижняя защитные крышки 30 и 40 являются многоразовыми, т.е. их можно очистить и при необходимости использовать повторно.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения область 20 захвата системы 5 несущих устройств может быть зацеплена различным инструментом, например ручным или автоматическим инструментарием. На фигурах 9 и 10 изображен один из примеров автоматизированных операций с системой 5 несущих устройств, совершаемых при помощи роботизированного манипулятора 50. На изображенном варианте осуществления роботизированный манипулятор 50 включает в себя два захватных узла 52, которые могут быть установлены на оппозитных рычагах центрального роботизированного устройства (не показано). Хотя в варианте осуществления по фигурам 9 и 10 показаны два захватных узла 52, следует понимать, что как вариант можно использовать единственный захватный узел или более двух захватных узлов. Каждый захватный узел 52 включает в себя оппозитные захватные пальцы 54 и 56, функционально способные зацеплять область 20 захвата системы 5 несущих устройств. По разным вариантам осуществления изобретения область 20 захвата, зацепляемая пальцами 54 и 56 роботизированного манипулятора либо зацепляемая другим соответствующим инструментом, защищена от попадания краски в процессе нанесения покрытий, в котором участвует система 5 несущих устройств. Содержание в чистоте области 20 захвата обеспечивает ряд преимуществ, в том числе поддержание прочного контакта между областью захвата и захватным инструментом, предотвращающее загрязнение захватного инструмента и предотвращающее загрязнение роботизированного инструментария, используемого для совершения манипуляций с несущим устройством.

На блок-схеме по фиг. 20 показаны этапы процесса нанесения покрытий на панели с использованием системы несущих устройств по одному из вариантов осуществления изобретения. Этапы процесса включают в себя: установку защитной крышки на несущее устройство; монтаж по меньшей мере одной панели на несущее устройство; нанесение композиционного состава покрытия на панел(и)ь; доставку несущего устройства и панел(ей)и к месту вулканизации; вулканизацию композиционного состава покрытий; доставку несущего устройства и панел(ей)и из места вулканизации; и снятие панел(ей)и с несущего устройства. До или после этапа снятия параметры вулканизированного покрытия могут быть проверены вручную или автоматически.

Защитная крышка может быть установлена на несущее устройство при помощи механических средств, таких как защелкивающаяся конструкция, изображенная на чертежах, или при помощи других соответствующих средств, таких как магниты, клей и т.п. Панели могут быть установлены на закрытое несущее устройство при помощи магнитов или других соответствующих крепежных средств, таких как механический крепеж, клей и т.п. После установки панелей на несущее устройство на панели наносится по меньшей мере один композиционный состав покрытия. Этот же или другой композиционный состав покрытия может быть нанесен на каждую из нескольких панелей. Кроме этого, на каждую отдельную панель может быть нанесен единственный композиционный состав покрытия или несколько композиционных составов покрытий. На панели по настоящему изобретению могут наноситься любые подходящие композиционные составы покрытий. Например, к числу некоторых из подходящих композиционных составов покрытий на основе растворителей относятся изоцианат гидроксил, эпокси амин, ангидрид гидроксил, акрилат, акрилат/целлюлозный ацетат бутират, алкидная смола, ацетилацетонат кетамин, акриловый лак, винил бутилальдегид, эпокси/кислота, меламин гидроксил, силан и т.п. Отдельные подходящие композиции на водной основе включают в себя изоцианат гидроксил, эпокси амин, акриловый латекс, меламин гидроксил и т.п.

Композиционный состав покрытий может быть нанесен при помощи любых способов, таких как напыление, центрифугирование, валиком, кисточкой, шабером и т.п.

После нанесения композиционного состав(ов)а покрытия несущее устройство и панели могут быть доставлены к месту испарения растворителя и/или вулканизации. Несущие устройства с закрепленными панелями с покрытием могут быть перемещены из распылительной установки или иной области нанесения при помощи челночной системы, оснащенной роботизированным манипулятором, который захватывает несущее устройство и перемещает его на салазочный механизм или на иную опорную конструкцию. Несущее устройство целиком может оставаться на опорной конструкции в течение заданного периода испарения растворителя, до перемещения несущего устройства в область вулканизации. По некоторым вариантам осуществления место вулканизации может находиться внутри печи или рядом с источником лучистой теплоты. Помимо этапа тепловой вулканизации установленные на несущем устройстве панели могут вулканизироваться при помощи других способов, таких как УФ-вулканизация.

По некоторым вариантам осуществления изобретения несущее устройство и панели могут загружаться в вулканизационную печь, вмещающую несколько несущих устройств. Например, вулканизационная печь может включать в себя несколько выдвижных поддонов, на которые несущие устройства и панели помещаются в несколько ярусов.

Температура вулканизации и продолжительность вулканизации могут выбираться, как обычно. Например, при обычном процессе вулканизации автомобильной пробной панели с нанесенным стандартным грунтовочным повторным покрытием на основе растворителя испарение растворителя обычно продолжается от 30 до 90 секунд, например 60 секунд, после чего осуществляется вулканизация в печи. Несущее устройство и панели могут оставаться в печи по меньшей мере 2 или 3 минуты, либо дольше. Например, можно использовать продолжительность вулканизации от 10 до 20 минут. Можно использовать любую подходящую температуру испарения растворителя, например от 50 до 80°C или от 60 до 70°C. Можно использовать любую подходящую температуру вулканизации, например от 55 до 85°C или от 65 до 75°C. По разным вариантам осуществления изобретения защитные крышки 30 и 40 могут выдерживать подобную температуру вулканизации без оплавления, деформации или иных повреждений.

После процесса вулканизации несущее устройство и панели вынимаются и отвозятся из места вулканизации, после чего панели снимаются с несущего устройства. Несущее устройство и панели могут быть вынуты и доставлены из вулканизационной печи с реверсированием вышеописанных этапов загрузки. Панели могут быть сняты с несущего устройства при помощи роботизированного манипулятора с использованием вакуумного крепежного инструмента (не показан). Инструмент может быть помещен на поверхность панели с нанесенным покрытием так, чтобы присоски находились в каждом из углов, не снижая качество окрашенной поверхности. Может быть создано достаточное вакуумирование, позволяющее оторвать панель от магнитов несущего устройства. Затем при помощи роботизированного манипулятора панель может быть помещена на охлаждающую стойку.

После снятия панелей с несущего устройства может быть проведена их проверка. Например, могут быть произведены замеры при помощи ручного или автоматического спектрометра. По некоторым вариантам осуществления проверка качества может быть осуществлена при помощи трехосного устройства, которое помещает окрашенную поверхность панели перед спектрометром в определенном положении и на определенном расстоянии. Например, могут быть произведены несколько замеров в разных положениях. По некоторым вариантам осуществления, после того как замеры завершены, роботизированный манипулятор может перемещать каждую из панелей к системе маркировки, где на панели наносится соответствующая маркировка. Затем промаркированные панели могут быть помещены на стойку, защищающую окрашенную поверхность. По одному из вариантов осуществления изобретения можно использовать автоматизированный процесс, который отслеживает определенную панель, композиционный состав ее покрытия и отражающую способность или иные параметры, и выгружает или иным образом хранит подобную информацию в базе данных для различных целей.

Следует понимать, что изобретение, изложенное в настоящем подробном описании, допускает различные альтернативные компоновки и последовательность этапов, за исключением случаев, где явно оговорено обратное. Помимо этого, если не оговорено иначе, любые числа, обозначающие количества в описании и в формуле изобретения, во всех случаях следует понимать как определяемые термином «примерно». Соответственно, если не указано иное, цифровые значения, используемые в последующем описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приблизительными и могут меняться в зависимости от требуемых свойств, на получение которых направлено настоящее изобретение. В самом крайнем случае, а не в качестве попытки ограничить применение теории эквивалентов объемом формулы изобретения, значение каждой цифровой позиции должно, по меньшей мере, трактоваться с учетом количества заявленных значимых разрядов, с применением обычных методов округления.

Несмотря на то что цифровые диапазоны и параметры, определяющие широкий объем изобретения, являются приблизительными, цифровые значения, приведенные в конкретных примерах, указаны с максимальной точностью. Между тем, любое цифровое значение содержит определенную погрешность, всегда существующую при стандартных отклонениях, возникающих при соответствующих измерениях.

Также следует понимать, что любой указанный здесь цифровой диапазон включает в себя соответствующие входящие в него поддиапазоны. Например, диапазон от «1» до «10» следует рассматривать как включающий в себя все поддиапазоны между (и включая) указанным минимальным значением 1 и указанным максимальным значением 10; то есть минимальное значение, равное 1 или больше, и максимальное значение, равное 10 или меньше.

В настоящей заявке, если это не оговорено иначе, использование единственного числа включает в себя множественное число, а множественное число включает в себя единственное число. Помимо этого в настоящей заявке, если это не оговорено иначе, термин «или» означает «и/или», даже несмотря на то, что в некоторых случаях термин «и/или» может использоваться явно.

Специалистам в данной области техники будет сразу понятно, что текущее изобретение допускает внесение изменений, не отходя от концепций, раскрытых в представленном выше описании. Подобные изменения следует считать частью прилагаемой формулы изобретения, если в формуле изобретения, используя ее формулировки, не оговорено иначе. Соответственно, подробно описанные здесь конкретные варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не ограничивают объем изобретения, который в полной мере определяется прилагаемой формулой изобретения и любыми ее эквивалентами.