CN116897081A - 喷涂装置、特别是旋转式雾化器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种喷涂装置、特别是旋转式雾化器(1)，其用于喷涂部件、特别是机动车车身部件，喷涂装置具有静电喷涂剂充电系统，使得所述喷涂装置具有高电压区(10)和电接地区(11)。喷涂装置还包括位于高电压区(10)中的传感器(6)，特别是用于测量旋转式雾化器(1)的转速的转速传感器，以及用于将传感器(6)的测量信号从高电压区传输到电接地区(11)的光波导管(9)，其中，光波导管(9)能够实现高电压区(10)和电接地区(11)之间的电位隔离。根据本发明，传感器(6)是磁性传感器。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于喷涂部件的喷涂装置，特别是用于涂装机动车车身部件的旋转式雾化器。
背景技术
在用于喷涂机动车车身部件的现代喷涂系统中，旋转式雾化器通常用作施加装置，在调整操作期间高速旋转钟罩杯，从而钟罩杯将待施加的涂料雾化。
静电喷涂剂充电通常用于提高施加效率(即沉积在待涂装车身部件上的涂料与施加的总涂料量之比)，并相应减少扰人的过喷。为此，待涂装的车身部件被接地，同时旋转式雾化器被充电至高电压电位，这样，施加的涂料也相应地带静电。这就导致了施加的涂料与电接地的车身部件之间的静电吸引，从而使涂料几乎完全沉积在待涂装的车身部件上，仅产生少量的过喷。因此，涂装系统具有高电压区和电接地区，高电压区包括旋转式雾化器。
旋转式雾化器通常由以压缩空气为动力的涡轮驱动。从EP1389488A2中可以进一步了解到如何监测旋转式雾化器的转速。为此，涡轮的后侧设置为带有圆形段状反射器的反射盘，该反射盘由光学传感器(例如光电管)检测。光学传感器的输出信号通过光波导管从高电压区传输到电接地区，光波导管在电接地区提供电位隔离。
这种监测旋转式雾化器速度的已知技术方案的缺点是光学元件(反射盘、光波导管输入接口等)容易受到污染。
这种已知技术方案的另一个缺点是反射器和光学传感器的成本相对较高。
最后，反射盘上还存在发生电腐蚀的风险。
发明内容
因此，本发明的基础是对上述现有技术进行相应的改进。
根据主权利要求的喷涂装置解决了这一任务。
首先，根据现有技术，本发明的喷涂装置包括静电喷涂剂充电系统，这在现有技术中是已知的，其作用是对喷涂剂进行静电充电。因此，根据本发明的喷涂装置具有高电压区和电接地区。
此外，根据本发明的喷涂装置还具有布置在高电压区中的第一传感器。例如，第一传感器可以是转速传感器，用于检测旋转式雾化器的转速。然而，就第一传感器的类型而言，本发明并不局限于速度传感器。相反，在本发明的范围内，第一传感器还可以测量喷涂装置的其它操作变量。
此外，根据现有技术，本发明的喷涂装置还具有光波导管，用于将第一传感器的测量信号从高电压区传输到电接地区，光波导还在高电压区与电接地区之间提供电位隔离。
本发明与EP1389488A2开头描述的现有技术的不同之处在于，第一传感器是磁性传感器，而在现有技术中，光学传感器用于扫描反射盘。使用磁性传感器而不是光学传感器避免了上述有关反射盘易受污染和腐蚀的问题。
一般来说，还应该提到的是，根据本发明的喷涂装置优选地是旋转式雾化器。然而，在本发明的范围内，喷涂装置也可以包括其它类型的雾化器、例如由空气雾化器、无气雾化器或超声波雾化器等。
此外，还应提及的是，根据本发明的喷涂装置优选地是使用涂料作为喷涂剂的喷涂装置。然而，在本发明的范围内，原则上也可以使用其它类型的喷涂剂。
此外，应该提及的是，根据本发明设计的喷涂装置优选地用于喷涂机动车车身部件。然而，在本发明的范围内，原则上也可以替代喷涂其它类型的部件。
上述磁性传感器优选地能产生电信号，然后由第一电光转换器将其转换成相应的光信号并耦合到光波导管中。在优选实施例中，磁性传感器和电光转换器之间通过电气线路连接。本发明在旋转式雾化器中的技术实现中，磁性传感器、电气线路和电光转换器优选地布置在旋转式雾化器中，而光波导管位于旋转式雾化器之外，并与电接地区建立连接。
上文已经简要提到，本发明在技术上优选在旋转式雾化器中实现，该旋转式雾化器具有可围绕旋转轴线旋转的钟罩杯轴，其用于接收钟罩杯，这在现有技术中是已知的。旋转式雾化器布置在高电压区，并具有第一磁性元件，该第一磁性元件在操作期间随旋转式雾化器的钟罩杯轴一起旋转，并在旋转过程中产生交变磁场。第一磁性传感器固定地布置在旋转式雾化器内，用于检测第一磁元件旋转产生的交变磁场。关于可旋转的磁性元件的技术实现，在本发明的范围内有多种可能性，下面将详细描述。
在本发明的一个变型中，旋转式雾化器包括用于检测旋转方向的第二磁性元件，该第二磁性元件在操作期间也随旋转式雾化器的钟罩杯轴一起旋转，从而产生交变磁场。两个磁性元件布置成在周向方向上具有一定的角度偏错，角度偏错可选地不等于180°，以实现对旋转方向的检测。
此外，旋转式雾化器还可以具有用于检测旋转方向的第二传感器、特别是第二磁性传感器。在这种情况下，两个磁性传感器优选地布置成在周向方向上具有一定的角度偏错，该角度偏错优选地不等于180°，以便能够检测旋转方向。
在上述具有两个传感器的本发明的变型中，还可以提供两个电光转换器，它们将两个信号耦合到光波导管中，其中两个信号例如在波长方面可以不同，以便能够在接收端将两个信号彼此区分开来。
上述用于产生光信号的电光转换器可以是发光二极管，但原则上也可以是其它光源，以便将相应的光信号耦合到光波导中。
关于磁性元件的结构设计，如上所述，在本发明的范围内存在各种可能性。例如，磁性元件可以设计成环形磁铁，其优选地与钟罩杯轴的旋转轴线同轴。
替代地，磁性元件也可以是条形磁铁，条形磁铁优选地排列成平行于钟罩杯轴的旋转轴线。
在本发明的一个优选实施例中，磁性元件是磁性块，该磁性块布置在套筒中，其中，套筒优选地是金属套筒，例如可以由VA钢(不锈钢)组成。
当在旋转式雾化器中使用环形磁铁时，环形磁铁优选地与钟罩杯轴的旋转轴线同轴，并与钟罩杯轴一起旋转。环形磁铁可以多极磁化，在环形磁铁的周向上分布有多个磁极。当磁性传感器安装在旋转的环形磁铁上时，磁性传感器会随着磁极的变化产生相应的脉冲。
在这里，如果环形磁铁的磁化结构相对于钟罩的旋转轴线不是旋转对称的，那么就可以检测到旋转方向。如果环形磁铁的磁化结构是旋转对称的，磁性传感器产生的脉冲序列与旋转方向无关，因此无法检测旋转方向。只有相对于钟罩旋转轴线不旋转对称的磁化结构才能检测到旋转方向。
关于这种环形磁铁的结构设计，在本发明的范围内存在各种可能性。例如，环形磁铁可以分为多段，这些段在周向方向上交替排列。此外，在本发明的范围内，环形磁体还可以采用注射成型技术。
上文已经简要提到，可旋转的磁性元件可以是磁性块，它布置在套筒中，带有磁性块的套筒与钟罩杯轴一起旋转。有可能集成更多的技术功能，即套筒具有与设计相关的速度稳定性，并在超过最大速度时径向膨胀，从而阻挡钟罩杯轴。为此，套筒可以具有一个或多个预定断开点，当超过最大速度时断开，导致钟罩杯轴被锁定。这样，套筒也限制了速度，使钟罩杯轴的速度不会达到安全临界值。
关于磁性传感器的工作原理，应该提到的是，优选地使用所谓的韦根传感器，这种传感器也被称为脉冲线传感器，是现有技术中已知的。
上文已经提到，磁性传感器产生电信号，然后其被转换成光信号并通过光波导管传输。然而，磁性传感器产生的电信号不仅包含旋转方向和旋转速度的信息，而且还包含可用于为电气构件供电的电能。因此，根据本发明的喷涂装置(例如旋转式雾化器)优选地包含储能装置(例如电池)，该储能装置由磁性传感器充电，并为一个或多个电气负载提供操作负载所需的电能。
例如，负载可以是电子电路(例如微控制器)，其连接到电光转换器经由光波导管将信息传输到电接地区。例如，该信息可能与喷涂装置的工作时间有关，也可能包括产品识别数据，以识别喷涂装置。例如，磁性元件的磁化可以包含代码，该代码不仅可以识别旋转的速度和方向，还可以识别喷涂装置的类型，甚至可以通过序列号识别喷涂装置本身，从而防止产品盗版。
在本发明的一个优选实施例中，喷涂装置是旋转式雾化器，它包括在旋转式雾化器的涡轮与安装凸缘之间延伸的接收管，接收管包括磁性传感器和电光转换器。此外，接收管还可包含其它电子构件。
本发明的进一步有利的其它实施例在从属权利要求中指出，或在下文中结合本发明优选实施例的描述参照附图进行更详细的解释。
附图说明
图1示出了根据本发明的涂装系统的示意图，该涂装系统具有旋转式雾化器和用于速度监测的磁性传感器；
图2示出了根据本发明通过磁性传感器进行速度监测的原理示意图；
图3是图2的变型，其中，具有两个电光转换器；
图4是图2的变型，其中，具有整流器；
图5是图1的变型，说明了磁性传感器的能量供应；
图6示出了穿过根据本发明的带有可旋转的磁性套筒的旋转式雾化器的截面图；
图7为图6中的透视图；
图8A-8D示出了各种图示，以说明具有旋转对称磁化的磁性传感器的速度检测；
图9A-9D示出图8A-8D的变型，其中，磁化结构不对称；
图10A-10D示出图8A-8D的变型，其中，具有附加的整流器；
图11A-11D示出图9A-9D的变型，其中，具有附加的整流器。
具体实施方式
下面将描述图1所示的实施例，该实施例具有作为施加器的旋转式雾化器1，该旋转式雾化器在很大程度上采用传统设计。旋转式雾化器1用于给机动车车身部件喷涂涂料，为此，它具有钟罩杯2，该钟罩杯拧在钟罩杯轴3上，并在操作期间围绕旋转轴线高速旋转。钟罩杯轴3通常由涡轮4驱动，涡轮4由压缩空气驱动。
钟罩杯轴3与环形磁铁5相连，环形磁铁5与钟罩杯轴3同轴布置，并在操作期间与钟罩杯轴3一起旋转。
在环形磁铁5的旁边设置有磁性传感器6，仅示意性地示出，其用于检测由旋转的环形磁铁5产生的磁场变化，从而实现速度监控。
在本实施例中，磁性传感器6设计成韦根传感器(脉冲线传感器)，但原则上也可以采用其它类型的传感器。
磁性传感器6通过电气线路7连接到电光转换器8，电光转换器8将磁性传感器6的输出信号转换成光信号并将其耦合到光波导管9中。
在此应提及的是，旋转式雾化器1具有带静电喷涂剂充电的涂装系统的构件，因此涂装系统具有高电压区10和电接地区11。旋转式雾化器1布置在高电压区10中，在涂装操作期间处于高电压电位。光波导管9可实现高电压区10和电接地区11之间的电位隔离，电接地区11还包含光电转换器12。
此外，需要指出的是，旋转式雾化器1在操作时是由多轴涂装机器人移动的，这在现有技术中是已知的。为此，旋转式雾化器1具有带安装销14的安装凸缘13，该安装销14可附接到涂装机器人的相应安装凸缘，这在DE4306800A1中是已知的。电光转换器8安装在安装凸缘13上。
上述实施例的优点是不使用现有技术中用于光学速度检测的反射盘。这就避免了反射板易受污染和腐蚀的问题。
图2-4示出了各种示意图，说明了根据本发明通过磁性传感器进行速度监测的原理。图中示出了转子15，该转子15在操作期间围绕旋转轴线16旋转，例如，转子15可以连接到旋转式雾化器的钟罩杯轴上并随其旋转。两个条形磁铁17、18位于转子15中，它们相对布置并轴向对正。
在转子15的旁边设置有磁性传感器19，该磁性传感器可以设计成韦根传感器等，并根据条形磁铁17、18产生的磁场产生相应的电信号，该电信号控制发光二极管20。每当条形磁铁之一17、18通过时，发光二极管20发出脉冲21。这里需要指出的是，两块条形磁铁17、18中只有极性正确的一个条形磁铁在通过磁性传感器19时才会产生脉冲21，而另一个条形磁铁17或18由于极性不正确而不会产生脉冲21。
在图3的实施例中，除了发光二极管20之外，还提供了另一个发光二极管22，其中两个发光二极管20、22并联连接，且极性相反。这意味着当两个条形磁铁17、18中的每一个通过时，都会发出脉冲21或23。这提高了速度检测的测量精度，因为每个角度单位会产生更多的脉冲21、23。
在图4所示的示例中，整流器24布置在磁性传感器19与发光二极管20之间，因此当两个条形磁铁17、18中的每一个通过时，也会发出脉冲21或23。
图5是与图1基本对应的示意图，为了避免重复，请参考上述图1的说明，相应的细节用相同的附图标记标出。
在本示意图中，还说明了磁性传感器6的输出信号也可用于向旋转式雾化器1中的电气构件供电。因此，具有充电电路的可充电电池25位于旋转式雾化器1中，通过磁性传感器6的输出信号为电池25供电和充电。
可充电电池25为微处理器26提供工作所需的电能。
微处理器26的输出端与电光转换器8相连，因此可以经由光波导管9向电接地区11传输数据。例如，这些数据可以是防止产品盗版的产品识别数据。
图6和图7示出了对图1实施例的进一步修改，为了避免重复，再次参考上述图1的描述，相应的细节使用相同的附图标记。
本实施例的特点是，作为图1所示的环形磁铁的替代，提供了磁性块27，该磁性块27被浇铸在由VA钢制成的磁性套筒28中。磁性块27具有磁性，并且具有分布在周向方向上的多个磁极，这一点将详细描述。在操作期间，带有铸入的磁性块27的磁性套筒28与钟罩杯轴3一起旋转，因此磁性套筒28产生旋转磁场，该旋转磁场由磁性传感器6检测到。
然而，带有磁性块27的磁性套筒28不仅用于检测旋转速度和控制磁性传感器6。而且磁性套筒28还具有技术安全功能。磁性套筒28具有预定断开点29，当超过一定速度时，断开点29会断开，这样磁性套筒28就会径向膨胀，导致堵塞，从而卡住旋转式雾化器1。这就造成了转速限制，防止旋转式雾化器1的转速上升到安全临界范围。
另一个特点是，磁性传感器6和电光转换器8一起布置在接收管30中，该接收管30在旋转式雾化器1中从安装凸缘13延伸至涡轮4。
图8A-8D用于说明根据本发明通过磁性传感器6进行速度检测的原理，如上所述，磁性传感器6用于检测环形磁铁5的磁化。
图8A示出了旋转对称的磁化结构，各个磁极N、S之间的距离相等。由此，发光二极管20产生等距的光脉冲31。光脉冲31随后在接收端产生相应的电压脉冲32，这些电压脉冲也是等距的。这意味着在对称磁化的情况下无法检测旋转方向。
因此，图9A-9D示出的是磁化不对称的变型，从图9A可以直接看出。在此，产生的光脉冲31和由此产生的电压脉冲32、33不是等距的，这使得旋转方向检测成为可能。
图10A-10D是图8A-8D的变型，其具有对称的磁化结构，但增加了上述整流器24。
最后，图11A-11D示出了图10A-10D的变型，其具有非对称的磁化结构，可以检测旋转方向。
本发明不限于上述优选实施例。相反，本发明还包括利用本发明概念并将其纳入保护范围的变型和变化。特别是，本发明还要求保护从属权利要求的主题和特征，这些主题和特征独立于在每种情况下引用的权利要求，特别是也独立于主权利要求的特征。因此，本发明包括本发明的不同方面，这些方面相互独立地享有保护。
附图标记列表
1 旋转式雾化器
2 钟罩杯
3 钟罩杯轴
4 用于驱动钟罩杯轴的涡轮
5 与钟罩杯轴一起旋转的环形磁铁
6 磁性传感器
7 从磁性传感器到电光转换器的电气线路
8 电光转换器
9 光波导管
10 高电压区
11 电接地区
12 光电转换器
13 旋转式雾化器的安装凸缘
14 安装凸缘上的安装销钉
15 转子
16 转子旋转轴线
17、18 条形磁铁
19 磁性传感器
20 发光二极管
21 脉冲
22 发光二极管
23 脉冲
24 整流器
25 具有充电电路的电池
26 具有存储器的微处理器
27 磁性套筒中的磁性块
28 磁性套筒
29 磁性套筒的预定断开点
30 接收管
31 光脉冲
32、33 电压脉冲
Claims (16)
1.一种喷涂装置、特别是旋转式雾化器(1)，用于喷涂部件、特别是机动车车身部件，所述喷涂装置具有：
a)静电喷涂剂充电系统，使得所述喷涂装置具有高电压区(10)和电接地区(11)；
b)所述高电压区(10)中的第一传感器(6，19)、特别是作为转速传感器，其用于测量旋转式雾化器(1)的转速；以及
c)光波导管(9)，其用于将所述第一传感器(6，19)的测量信号从所述高电压区传输到所述电接地区(11)，所述光波导管(9)在所述高电压区(10)与所述电接地区(11)之间提供电位隔离，
其特征在于，
d)所述第一传感器(6，19)是第一磁性传感器。
2.根据权利要求1所述的喷涂装置，其特征在于，所述喷涂装置具有第一电光转换器(8，21)，所述第一电光转换器将所述第一传感器(6，19)的电信号转换成第一光信号并将其耦合到所述光波导管(9)中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的喷涂装置，其特征在于，
a)所述喷涂装置包括具有钟罩杯轴(3)的旋转式雾化器(1)，所述钟罩杯轴能够围绕旋转轴线旋转并用于保持钟罩杯；
b)所述旋转式雾化器(1)布置在所述高电压区(10)中；
c)所述旋转式雾化器(1)包括可旋转的第一磁性元件(5，17)，所述可旋转的第一磁性元件(5，17)在操作时与所述旋转式雾化器(1)的钟罩杯轴(3)一起旋转，并在旋转期间产生交变磁场；以及
d)所述第一磁性传感器(6)布置在所述旋转式雾化器(1)中的固定位置并检测由所述可旋转的第一磁性元件(5，17)产生的交变磁场。
4.根据权利要求3所述的喷涂装置，其特征在于，
a)为了检测旋转方向，所述旋转式雾化器(1)包括可旋转的第二磁性元件(18)，所述可旋转的第二磁性元件(18)在操作期间与所述旋转式雾化器(1)的钟罩杯轴(3)一起旋转，并在旋转期间产生交变磁场；
b)所述可旋转的第二磁性元件(18)布置成在旋转方向上相对于所述可旋转的第一磁性元件(17)具有一定的角度偏错，以便能够检测旋转方向；
c)所述可旋转的第一磁性元件(17)与所述可旋转的第二磁性元件(18)之间的角度偏错可选地不等于180°。
5.根据权利要求3或4所述的喷涂装置，其特征在于，
a)所述旋转式雾化器(1)包括用于检测旋转方向的第二传感器、特别是第二磁性传感器；以及
b)所述第二传感器布置成在旋转方向上相对于可旋转的第一传感器具有一定的角度偏错，以便能够检测旋转方向；
c)所述第一传感器与所述第二传感器之间的角度偏错不等于180°。
6.根据权利要求5所述的喷涂装置，其特征在于，所述喷涂装置具有第二电光转换器，所述第二电光转换器将所述第二传感器的电信号转换成第二光信号并将其耦合到所述光波导管(9)中，这两个光信号优选地具有不同的波长，以便不仅能够传输转速信息，还能够传输旋转方向信息。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的喷涂装置，其特征在于，所述第一电光转换器(8，21)和/或第二电光转换器(22)包括用于产生光信号的至少一个发光二极管。
8.根据前述权利要求中任一项所述的喷涂装置，其特征在于，所述可旋转的第一磁性元件(5，17)和/或可旋转的第二磁性元件(18)设计如下：
a)设计为环形磁铁(5)；
b)设计为棒状磁铁(17，18)；和/或
c)设计为磁性块(27)装在套筒(28)中、特别是装在金属套筒中。
9.根据权利要求8所述的喷涂装置，其特征在于，
a)所述喷涂装置包括具有钟罩杯轴(3)的旋转式雾化器(1)，所述钟罩杯轴能够围绕旋转轴线旋转并用于保持钟罩杯(2)；
b)所述旋转式雾化器(1)布置在所述高电压区(10)中；
c)所述环形磁铁(5)包括具有分布在周向方向上的多个磁极的多极磁化结构；
d)所述环形磁铁的磁化结构相对于所述钟罩杯轴(3)的旋转轴线可选地不是旋转对称的，以便检测旋转方向。
10.根据权利要求8或9所述的喷涂装置，其特征在于，
a)所述环形磁铁(5)被分成多段；和/或
b)所述环形磁铁(5)是注射成型的。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的喷涂装置，其特征在于，
a)所述喷涂装置包括具有钟罩杯轴(3)的旋转式雾化器(1)，所述钟罩杯轴能够围绕旋转轴线旋转并用于接收钟罩杯(2)；
b)所述旋转式雾化器(1)布置在所述高电压区(10)中；
c)带有磁性块(27)的套筒(28)与所述钟罩杯轴(3)一起旋转；
d)所述套筒(28)具有与设计相关的速度稳定性，当超过最大速度时，所述套筒(28)径向膨胀，从而阻挡所述钟罩杯轴(3)；
e)所述套筒(28)可选地包括至少一个预定断开点(29)，所述至少一个预定断开点在超过最大速度时断开，从而使得所述钟罩杯轴(3)被锁定。
12.根据前述权利要求中任一项所述的喷涂装置，其特征在于，所述第一磁性传感器(6，19)和/或第二磁性传感器是韦根传感器。
13.根据前述权利要求中任一项所述的喷涂装置，其特征在于，
a)所述第一磁性传感器(6，19)和/或第二磁性传感器在操作期间产生电能；
b)储能装置(25)、特别是可充电电池设置用于储存所述第一磁性传感器(6，19)和/或第二磁性传感器产生的电能；以及
c)所述储能装置(25)向电气负载(26)提供操作所述负载(26)所需的电能。
14.根据权利要求13所述的喷涂装置，其特征在于，
a)所述负载(26)包括电子电路、特别是微控制器；以及
b)所述电子电路与所述第一电光转换器(8)和/或所述第二电光转换器连接，以便经由所述光波导管(9)向所述电接地区(11)传输信息，特别是
b1)所述喷涂装置的操作时间信息；和/或
b2)用于识别所述喷涂装置的产品识别数据。
15.根据前述权利要求中任一项所述的喷涂装置，
其特征在于，
a)所述喷涂装置包括雾化器(1)、特别是旋转式雾化器(1)；
b)所述雾化器布置在高电压区(10)中；
c)所述第一磁性传感器(6)和/或第二磁性传感器布置在所述雾化器中，特别是直接布置在所述雾化器的涡轮上；
d)第一电光转换器(8)和/或第二电光转换器布置在所述雾化器中，特别是直接布置在所述雾化器的安装凸缘上；
e)所述光波导管(9)在所述雾化器(1)之外延伸；以及
f)所述第一磁性传感器(6)和/或第二磁性传感器通过电气线路(7)与所述第一电光转换器(8)和/或第二电光转换器连接，以便允许在所述雾化器(1)内的灵活布线。
16.根据前述权利要求中任一项所述的喷涂装置，其特征在于，
a)所述喷涂装置包括旋转式雾化器(1)；
b)所述旋转式雾化器(1)布置在高电压区(10)中；
c)所述旋转式雾化器(1)包括用于将所述旋转式雾化器(1)安装在喷涂机器人上的安装凸缘(13)；
d)所述旋转式雾化器(1)包括用于驱动所述旋转式雾化器(1)的涡轮(4)；
e)所述旋转式雾化器(1)包括接收管(30)，所述接收管(30)从所述安装凸缘(13)延伸、优选地大致轴向地延伸到所述涡轮(4)；以及
f)所述接收管(30)包含第一磁性传感器(6)和第一电光转换器(8)。
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