CH675376A5

CH675376A5 -

Info

Publication number: CH675376A5
Application number: CH335688A
Authority: CH
Inventors: Charan Gill; Heinz Kohlert
Original assignee: Krebs Ag Theo
Priority date: 1988-09-07
Filing date: 1988-09-07
Publication date: 1990-09-28
Also published as: DE3927879A1

Description

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CH 675 376 A5 CH 675 376 A5

2 2nd

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine Spritzpistole mit Schwingankermotor zum Betrieb an einer Batteriespannungsquelle. The invention relates to a spray gun with an oscillating armature motor for operation on a battery voltage source.

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. Paint spray guns with oscillating armature motors for operation on an alternating voltage network are known. However, it is desirable to also use a swing armature spray gun on batteries, e.g. on vehicle batteries. An inverter that converts the battery voltage to 220 Voit AC voltage is not advantageous for cost reasons and because of the resulting losses. The operation should advantageously be done directly with the chopped battery voltage. Normal semiconductor chopper circuits, however, prove to be unsuitable for spray guns. Their armature motors have a coil with high inductance. If the current flow through the chopper is interrupted, a correspondingly high induction voltage is created. To protect the semiconductor switch of the chopper, a diode connected in parallel to the coil is therefore usually provided. The induction voltage can thus be short-circuited, or the reactive energy can be converted into heat. The conversion, however, requires a certain period of time during which the vibrating anchor cannot be used. The fast, even clocking of the oscillating armature motor is therefore not guaranteed with conventional circuits; Accordingly, when they are used with a spray gun, there is a “fluttering” oscillating armature operation, which leads to the formation of undesired paint drops.

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. The invention is therefore based on the object of creating a spray gun of the type mentioned which does not have these disadvantages. This is achieved according to the invention in that the oscillating armature motor has a coil, the solo operating voltage of which essentially corresponds to the battery voltage, and in that a driver circuit is provided which has a first switching means switching the coil current, a control arrangement for periodically switching the first switching means on and off, and a has a second switching means which can be connected to the coil, energy storage means, the second switching means being switchable in such a way that the induced coil voltage which arises when the first switching means is switched off reaches the storage means.

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. The second switching means, which feeds the induction voltage to the storage means, ensures that the magnetic field strength can be rapidly reduced in order to enable the coil to be reactivated quickly. In relation to the spray gun pump, this enables rapid piston retraction before the next switch-on process. The induced energy can be stored by the storage means. During the subsequent activation, this stored energy supplements the energy drawn from the battery. This means that the amount of charge in the battery is used up less quickly. The storage means can also dampen the peak induction voltages which can be detrimental to the connected battery.

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. In a preferred embodiment, a fast recovery epitaxial diode field effect transistor and a capacitor are used as storage means as the first and second switching means. A very small on-resistance can be achieved with such a transistor, i.e. that essentially the full battery voltage is applied to the coil. The inverse diode of this transistor forms the second switching means, which applies the induction voltage to the capacitor.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel anhand der Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigt: An exemplary embodiment is to be explained in more detail below with reference to the figures. It shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des elektrischen Teils einer Spritzpistole; Fig. 1 is a block diagram of the electrical part of a spray gun;

Fig. 2 ein Detailschaltbild. Fig. 2 is a detailed circuit diagram.

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. 1 shows a block diagram of the electrical part of a spray gun according to the invention. The mechanical part is not described because it corresponds to the known spray guns with a rocker arm motor, which are familiar to the person skilled in the art. The block diagram shows the battery 1, which is preferably powered by a rechargeable element, e.g. is formed by a lead or NiCd accumulator. 2 with a mechanical switch is designated with which the battery voltage is applied to the coil and the driver circuit of the spray gun. This switch serves as the main switch for starting up the spray gun. A diode 3 can be provided in the current path from the battery 1 to the coil 7 of the oscillating armature motor. On the one hand, this diode 3 offers protection of the battery 1 against reverse currents and, on the other hand, serves as reverse polarity protection when the battery is connected to the spray gun and thus protects the electronic components of the driver circuit. The coil 7 of the oscillating armature motor represents the highly inductive load. The coil is adapted to the battery voltage, which is lower than the AC line voltage, by changing the winding data accordingly (fewer turns, larger wire diameter). The corresponding adaptation of the coil 7 to the target battery voltage is only an expert, well-known measure. Otherwise the rocker arm motor remains unchanged.

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. With 8 the first and second switching means are shown together. 5 denotes a frequency generator, the frequency of which can be adjusted by means of the actuator 6. 4 denotes the storage means.

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 FIG. 2 shows a detailed circuit which follows the block diagram of FIG. 1. 1-3 also denote the battery, the main switch and the diode, 7 the coil and 8 a special field effect transistor (Fast Recovery Epitaxial Diode Field Effect Transistor; FREDFET). The storage means 4 is formed by a capacitor C1. The components R1, D2, C2, IC1, R2, R3, P1, P2, C5 form a square-wave frequency generator with an adjustable frequency. R1, D2, C2 generate

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2 2nd

3 3rd

CH 675 376 A5 CH 675 376 A5

4 4th

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. a stabilized operating voltage for the integrated circuit IC1, which has CMOS NAND gates and is connected in a known manner to generate vibrations. The field-effect transistor 8 is driven with the square-wave frequency via the optocoupler IC2. The field effect transistor switches the current through the coil 7 in time with the square frequency. When the coil current is switched off, the inverse diode of the transistor briefly becomes conductive in the reverse direction due to the high induced voltage above the battery voltage. The inverse diode of this special field effect transistor thus serves on the one hand as protection for the transistor and on the other hand represents a current path for the induction current as the second switching means, which charges the capacitor 14. Said field effect transistor thus combines the first switching means for switching the coil current as well as the second switching means, which switch on due to the induced voltage and charge the memory. The field effect transistor also has the advantage that its ohmic internal resistance in the switched-on state Rds (On) is low, which causes low losses, and that the control requires only little effort. Of course, the first and second switching means mentioned could also be implemented with separate components, but this requires a higher component expenditure.

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. An operating display can be realized by means of the light-emitting diode D5, which is connected in parallel with a protective diode, which also allows a certain rough conclusion to be drawn about the operating frequency of the spray gun set with P2 on the square-wave generator. With the dimensioning example mentioned below, an adjustability of approx. 1 Hz to 100 Hz results. The capacitor C4, which is parallel to the coil 7, is used for radio interference suppression.

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 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

1. Spray gun with an oscillating armature motor for operation on a battery voltage source, characterized in that the oscillating armature motor has a coil (7) whose nominal operating voltage corresponds essentially to the battery voltage, and that a driver circuit (4, 5, 8) is provided which detects the coil current switching first switching means (8), a control arrangement (5) for periodically switching the first switching means on and off and an energy storage means (4) connectable to the coil via a second switching means (8), the second switching means (8) being switchable in this way that the induced coil voltage occurring when the first switching means (8) is switched off reaches the storage means.

2. Spray gun according to claim 1, characterized in that a fast recovery epitaxial diode field effect transistor connected in series with the coil as the first and second switching means

(T1) is provided, the inverse diode of which forms the second switching means.

3. Spray gun according to claim 1 or 2, characterized in that a capacitor (C1) is provided as the storage means.

4. Spray gun according to claim 3, characterized in that the capacitor is connected in parallel to the battery voltage connections, a diode (D1) being arranged between the connections and the capacitor.

5. Spray gun according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control arrangement has a rectangular generator (5, 6) with a variable frequency.

6. Spray gun according to claim 1 to 5, characterized in that an LED (D5) is connected in parallel to the coil (7).

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