CH675376A5 - - Google Patents

Description

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CH 675 376 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Spritzpistole mit Schwingankermotor zum Betrieb an einer Batteriespannungsquelle.

Bekannt sind Farbspritzpistolen mit Schwingankermotoren zum Betrieb am -Wechselspannungsnetz. Es ist indes wünschbar, eine Spritzpistole mit Schwingankermotor auch an Batterien, z.B. an Fahrzeugakkumulatoren, betreiben zu können. Ein Wechselrichter, der die Batteriespannung zu 220 Voit Wechselspannung wandelt, ist aus Kostengründen und wegen der entstehenden Verluste nicht vorteilhaft. Der Betrieb sollte vorteilhafterweise direkt mit der zerhackten Batteriespannung erfolgen. Normale Haibleiter-Zerhackerschaltun-gen erweisen sich indes als für Spritzpistolen nicht geeignet. Deren Schwingankermotoren weisen eine Spule mit hoher Induktivität auf. Wird der Strom-fluss durch den Zerhacker unterbrochen, so entsteht eine entsprechend hohe Induktionsspannung. Zum Schutz der Halbleiterschalter des Zerhackers wird deshalb üblicherweise eine parallel zur Spule geschaltete Diode vorgesehen. Die Induktionsspannung kann damit kurzgeschlossen werden, bzw. die Blindenergie kann in Wärme ungewandelt werden. Die Umwandlung benötigt indes eine bestimmte Zeitspanne, während der der Schwinganker nicht einsatzfähig ist. Das schnelle, gleichmässige Takten des Schwingankermotors ist daher mit herkömmlichen Schaltungen nicht gewährleistet; entsprechend ergibt sich bei deren Anwendung bei einer Spritzpistole ein «flatternder» Schwingankerbetrieb, welcher zur Entstehung unerwünschter Farbtropfen führt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Spritzpistole der eingangs genannten Art zu schaffen, welche diese Nachteile nicht aufweist. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Schwingankermotor eine Spule aufweist, deren Solibetriebsspannung im wesentlichen der Batteriespannung entspricht, und dass eine Treiberschaltung vorgesehen ist, welche ein den Spulenstrom schaltendes erstes Schaltmittel, eine Steueranordnung zum periodischen Ein- und Ausschalten des ersten Schaltmittels und ein über ein zweites Schaltmittel mit der Spule verbindbares Energiespeichermittel aufweist, wobei das zweite Schaltmittel derart schaltbar ist, dass die beim Ausschalten des ersten Schaltmittels entstehende induzierte Spulenspannung an das Speichermittel gelangt.

Das zweite Schaltmittel, welches die Induktionsspannung dem Speichermittel zuleitet, sorgt dafür, dass die magnetische Feldstärke schnell abgebaut werden kann, um die rasche erneute Aktivierung der Spule zu ermöglichen. Auf die Spritzpistolenpumpe bezogen, wird so der schnelle Kolbenrück-zug vor dem nächsten Einschaltvorgang ermöglicht. Durch das Speichermittel kann die induzierte Energie gespeichert werden. Bei der nachfolgenden Aktivierung ergänzt diese gespeicherte Energie die von der Batterie bezogene Energie. Die Ladungsmenge der Batterie wird dadurch weniger schnell erschöpft. Das Speichermittel kann ferner die Spitzeninduktionsspannungen dämpfen, welche für die angeschlossene Batterie schädlich sein können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsart wird als erstes und zweites Schaltmittel ein Fast-Recovery-Epitaxial-Diode-Feldeffekttransistor und ein Kondensator als Speichermittel verwendet. Mit einem solchen Transistor ist ein sehr kleiner Einschaltwiderstand erzielbar, d.h. dass im wesentlichen die volle Batteriespannung an der Spule anliegt. Die In-versdiode dieses Transistors bildet das zweite Schaltmittel, welches die Induktionsspannung an den Kondensator legt.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel anhand der Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des elektrischen Teils einer Spritzpistole;

Fig. 2 ein Detailschaltbild.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des elektrischen Teils einer erfindungsgemässen Spritzpistole. Der mechanische Teil wird nicht beschrieben, da dieser den bekannten Spritzpistolen mit Schwingankermotor entspricht, welche dem Fachmann vertraut sind. Das Blockschaltbild zeigt die Batterie 1, welche vorzugsweise von einem wiederaufladbaren Element, z.B. von einem Bleio- der NiCd-Akkumulator gebildet wird. Mit 2 ist ein mechanischer Schalter bezeichnet, mit welchem die Batteriespannung an die Spule und die Treiberschaltung der Spritzpistole angelegt wird. Dieser Schalter dient als Hauptschalter für die Inbetriebnahme der Spritzpistole. Eine Diode 3 kann im Strompfad von der Batterie 1 zur Spule 7 des Schwingankermotors vorgesehen sein. Diese Diode 3 bietet einerseits einen Schutz der Batterie 1 gegen Rückströme und dient andererseits als Ver-polungsschutz beim Anschluss der Batterie an die Spritzpistole und schützt so die elektronischen Bauteile der Treiberschaltung. Die Spule 7 des Schwingankermotors stellt die hochinduktive Last dar. Die Spule ist an die gegenüber der Netzwechselspannung tiefere Batteriespannung angepasst, indem die Wicklungsdaten entsprechend geändert werden (weniger Windungen, grösserer Drahtdurchmesser). Die entsprechende Anpassung der Spule 7 an die Sollbatteriespannung ist eine lediglich fachmännische, wohlbekannte Massnahme. Im übrigen bleibt der Schwingankermotor unverändert.

Mit 8 sind die ersten und zweiten Schaltmittel gemeinsam dargestellt. Mit 5 ist ein Frequenzgenerator bezeichnet, dessen Frequenz mittels des Stellgliedes 6 einstellbar ist. 4 bezeichnet das Speichermittel.

In Fig. 2 ist eine Detailschaltung gezeigt, welche dem Blockschaltbild von Fig. 1 folgt. Mit 1-3 sind ebenfalls die Batterie, der Hauptschalter und die Diode bezeichnet, mit 7 die Spule und mit 8 ein spezieller Feldeffekttransistor (Fast Recovery Epitaxial Diode Field Effect Transistor; FREDFET). Das Speichermittel 4 wird von einem Kondensator C1 gebildet. Die Bauelemente R1, D2, C2, IC1, R2, R3, P1, P2, C5 bilden einen Rechteckfrequenzgenerator mit einstellbarer Frequenz. R1, D2, C2 erzeugen dabei

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eine stabilisierte Betriebsspannung für die integrierte Schaltung IC1, welche CMOS NAND-Gatter aufweist und auf bekannte Weise zur Schwingungserzeugung beschaltet ist. Über den Optokoppler IC2 wird der Feldeffekttransistor 8 mit der Rechteckfrequenz angesteuert. Der Feldeffekttransistor schaltet den Strom durch die Spule 7 im Takt der Rechteckfrequenz. Beim Abschalten des Spulenstromes wird die Inversdiode des Transistors aufgrund der hohen, über der Batteriespannung liegenden induzierten Spannung kurzzeitig in Sperrrichtung leitend. Somit dient die Inversdiode dieses speziellen Feldeffekttransistors einerseits als Schutz für den Transistor und stellt andererseits als zweites Schaltmittel einen Strompfad für den Induktionsstrom dar, welcher den Kondensator 14 auflädt. Der genannte Feldeffekttransistor vereinigt somit die ersten Schaltmittel zur getakelten Schaltung des Spulenstromes als auch die zweiten Schaltmittel, welche aufgrund der induzierten Spannung einschalten und die Aufladung des Speichers bewirken. Der Feldeffekttransistor weist ferner den Vorteil auf, dass sein ohmscher Innenwiderstand im eingeschalteten Zustand Rds(On) gering ist, was geringe Verluste bewirkt, und dass die An-steuerung nur geringen Aufwand erfordert. Natürlich könnten die genannten ersten und zweiten Schaltmittel auch mit getrennten Bauelementen realisiert werden, doch erfordert dies einen höheren Bauteileaufwand.

Mittels der Leuchtdiode D5, der eine Schutzdiode parallelgeschaltet ist, lässt sich eine Betriebsanzeige realisieren, welche auch einen gewissen, groben Rückschluss auf die mit P2 am Rechteckgenerator eingestellte Betriebsfrequenz der Spritzpistole zulässt. Mit dem nachstehend genannten Di-mensionierungsbeispiel ergibt sich eine Einstellbarkeit von ca. 1 Hz bis 100 Hz. Der zur Spule 7 parallel liegende Kondensator C4 dient der Funkentstörung.

D1 Diode 8A D2 Zener Diode 9,1 V D3, D41N4148 IC1 4011B IC2 CNY75 T1IRFP150 C1 20 000 jxF C2 100 nF C3 22 nF C4 1 nF C5100 nF R1 1,2 k Ohm R2 330 k Ohm R3 8,2 k Ohm R4 1,2 k Ohm R5 1,2 k Ohm R6 510 k Ohm P1 220 k Ohm P2 100 k Ohm P3 470 k Ohm

Claims (6)

Patentansprüche

1. Spritzpistole mit Schwingankermotor zum Betrieb an einer Batteriespannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingankermotor eine Spule (7) aufweist, deren Sollbetriebsspannung im wesentlichen der Batteriespannung entspricht, und dass eine Treiberschaltung (4, 5, 8) vorgesehen ist, welche ein den Spulenstrom schaltendes erstes Schaltmittei (8), eine Steueranordnung (5) zum periodischen Ein- und Ausschalten des ersten Schaltmittels und ein über ein zweites Schaltmittel (8) mit der Spule verbindbares Energiespeichermittel (4) aufweist, wobei das zweite Schaltmittel (8) derart schaltbar ist, dass die beim Ausschalten des ersten Schaltmittels (8) entstehende induzierte Spulenspannung an das Speichermittel gelangt.

2. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes und zweites Schaltmittel ein in Reihe mit der Spule geschalteter Fast-Recovery-Epitaxial-Diode-Feldeffekttransistor

(T1) vorgesehen ist, dessen Inversdiode das zweite Schaltmittel bildet.

3. Spritzpistole nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Speichermittel ein Kondensator (C1) vorgesehen ist.

4. Spritzpistole nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator parallel zu den Batteriespannungsanschlüssen geschaltet ist, wobei zwischen den Anschlüssen und dem Kondensator eine Diode (D1) angeordnet ist.

5. Spritzpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung einen Rechteckgenerator (5, 6) mit veränderbarer Frequenz aufweist.

6. Spritzpistole nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leuchtdiode (D5) parallel zur Spule (7) geschaltet ist.

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