CN117225613A - 施用涂层产品的设备和控制该设备的方法 - Google Patents

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Axel Industries
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Abstract

一种用于施用涂层产品的设备(I)包括配备有多个喷嘴(12)的打印头(10)，每个喷嘴均由产品源供应的阀(14)控制。安装在产品循环回路(C)上的产品积聚器(100)包括可变形或可移动壁(102)，可变形或可移动壁(102)在等于打印头(10)的标称操作压力的预定压力下至少部分地界定供应有涂层产品的可变容积的第一室(C102)和供应有气体的第二可变容积室(C104)。由于来自打印头(10)的瞬时涂层产品喷射速率(Q10)与从源(32)到打印头的供应速率(Q32)之间的差，可变容积的第一室(C102)被供应或吹扫涂层产品。控制单元(130)根据瞬时喷射流速和供应流速之间的差在减小该差的方向上调整源(32)的操作设定值(S130)。

Description

施用涂层产品的设备和控制该设备的方法
【技术领域】
本发明涉及一种用于施用涂层产品(application of a coating product)的设备，该设备包括配备有多个喷嘴并由涂层产品源供给的打印头。
【背景技术】
在此类设备中，每个喷嘴均限定具有在100至300微米(m)范围内的小直径的涂层产品排放孔口(discharge orifice)。每个喷嘴均由阀控制，阀则由涂层产品源供给。打印头的操作在控制供应到打印头的涂层产品的压力方面需要高度的精度。如果产品是粘性的(例如动态粘度在50和300毫帕.秒(mPa.s)之间)，则尤其如此。
在具有打印头、用于施用涂层产品的设备中，可能粘性的涂层产品必须以给定的供应压力(例如，等于2巴)供应到各个喷嘴。实际上，在向打印头供应的涂层产品的标称压力为2巴的情况下，如果该压力高于2.1巴，则存在产生过度喷涂(overspray)的风险。相反，如果供应压力小于1.9巴，则一个或多个喷嘴中的涂层产品的瞬时流动(instantaneousflow)可能不允许在喷嘴出口处形成连续或类似连续的网。这就是为什么在打印头进口处对涂层产品供给压力的精度要求约是100毫巴(mbar)量级。然而，该供应压力取决于涂层产品在打印头中的瞬时流动。
涂层产品通过打印头的喷嘴的各种孔口的瞬时流动由控制这些各种喷嘴的阀的打开/关闭引起，并且阀具有约1毫秒(ms)的响应时间。在用于施用涂层产品的设备中，涂层产品源用于供给打印头。该涂层产品源可以由加压涂层产品罐构成，或由配备有由电动马达或其它设备驱动的活塞的罐构成。在任何情况下，这种设备的响应时间约为500ms。
另一方面，借助可以是几米长的管线进行从涂层产品源向打印头的涂层产品供应，例如如果打印头布置在多轴机器人的臂的端部处，而打印源布置在该机器人的脚处。该管线由于其长度和直径而引起规则的压力损失，并且由于沿该管线的长度布置的阀、过滤器和/或弯头而引起异常的压力损失。
由于所有这些原因，仅基于控制涂层产品源的手段，就相当难控制打印头入口处的压力。
油墨施用领域中的已知解决方案在于使涂层产品的相对显著的流量永久地循环(circulate permanently)，并且采用该相对显著的流量的大约10％的流量来供给打印头的喷嘴。这引起油墨的连续循环(continuous circulation)，该油墨的连续循环对于施用诸如油漆之类的涂层产品不是可转移的，因为由于涂层产品的重复循环(repeatedcirculation)引起的剪切(shearing)将有使油漆劣化的风险。另外，应将涂层产品的显著流量(例如等于2升/分钟(L/min))供给到打印头，使得此流量的10％表示约200ml/min。实际上，使2L/min的涂层产品到达机械臂的端部是非常复杂的。
另一个解决方案包括在打印头附近整合加压的产品罐或电动罐，甚至整合到打印头中，该解决方案似乎是显而易见的，但由于容积庞大而带来了整合上的困难。
根据US-A-2019/0337001，还已知提供具有两个打印头(即用于施用涂层产品的打印头和布置在排出管线上的打印头)的涂层产品控制。规定当用于施用涂层产品的打印头的打印喷嘴打开时，排出用的打印头的打印喷嘴中的一者关闭，反之亦然，从而允许使用涂层产品的类似恒定流。这导致涂层产品的高消耗，在再加工和成本方面具有显著的影响。
另一方面，EP-A-2574471公开了一种油墨施用系统，其中借助泵和配备有柔性壁的子贮存器从贮存器供给打印头。根据子罐和打印头之间的通道中的压力来调节泵的操作，这不允许考虑打印头实际喷射的墨流。
更具体地，本发明旨在通过提出用于施用涂层产品的新设备来补救这些缺点，在该新设备中，考虑到打印头的阀和涂层产品源的控制构件的相应响应时间，可以精确地控制向打印头供应涂层产品的压力。
【发明内容】
为此，本发明涉及一种用于施用涂层产品的设备，该设备包括配备有多个喷嘴并由涂层产品源供应的打印头，每个喷嘴均由所述涂层产品源供应的阀控制。根据本发明，所述设备包括安装在回路上的涂层产品积聚器(accumulator)，用于所述涂层产品的循环，所述涂层产品通过(pass through)所述打印头，所述积聚器包括可变形或可移动壁，所述可变形或可移动壁在预定压力下至少部分地界定供应有所述涂层产品的可变容积的第一室和供应有气体的可变容积的第二室。用于所述可变容积的第二室的所述预定供应压力等于所述打印头的标称操作压力(nominal operating pressure)。由于来自所述打印头的瞬时涂层产品喷射速率与从所述涂层产品源到所述打印头的供应速率之间的差，所述可变容积的第一室被供应或吹扫(supplied or purged with)所述涂层产品。所述设备包括用于检测所述瞬时喷射速率和所述供应速率之间的差的装置。所述设备还包括控制单元，该控制单元配置成根据所述瞬时喷射流速与所述供应流速之间的所述差，在减小所述流速之间的该差的方向上调整所述涂层产品源的操作设定值。
由于本发明，积聚器的尺寸可以设置成使得其壁的变形或位移允许储存一定容积的涂层产品，该一定容积足以补偿在涂层产品源的响应时间期间在打印头的入口处的涂层产品的压力变化。本发明还允许考虑将涂层产品源连接到打印头的供应管线中的压降(pressure drop)的可能变化。由于可变容积的第二室被供应等于打印头的标称操作压力的压力并且考虑壁的可变形或可移动性质，因此可以假设可变容积的第一室中的压力等于打印头的标称操作压力。此外，控制单元可以以优化的方式根据瞬时喷射流速和进料流速之间的差来控制涂层产品源，从而减小该差，这自动地使由源输送的涂层产品流速适应打印头实际喷射的流速(flow rate)。
根据本发明的有利但非强制的方面，这样的设备可以单独或以任何技术上可允许的组合结合以下特征中的一个或多个：
-所述用于检测所述瞬时喷射流速与所述供应流速之间的所述差的所述装置包括传感器，所述传感器配置成检测所述积聚器的所述壁的变形或位移(deformation ordisplacement)，同时所述控制单元配置成根据所述传感器的输出信号来调整用于所述涂层产品的所述源的操作的所述设定值。
-所述传感器为感应、电容、光学或探针类型。
-所述用于检测所述瞬时喷射流速与所述供应流速之间的所述差的所述装置包括用于确定所述瞬时喷射流速的第一单元和用于确定所述供应流速的第二单元，所述控制单元配置成根据由所述第一单元确定的所述瞬时喷射流速与由所述第二单元确定的所述供应流速之间的差来调整所述操作设定值。
-所述壁在所述设备的正常操作条件下可弹性变形，优选地，所述壁承载元件，所述元件的位置可由所述传感器检测。
-所述积聚器的所述可变形壁容纳在刚性壳体中，同时所述可变容积的第一室限定在所述可变形壁内部，而所述可变容积的第二室限定在所述可变形壁与所述刚性壳体之间，反之亦然。
-所述可变形壁是套筒的形状，并且在用于涂层产品进入所述积聚器中的第一端口和用于涂层产品从所述积聚器排放出的第二端口之间延伸。
-所述壁是将可变容积的所述两个室分开的可移动活塞。
-所述可变形壁的最大变形或所述可移动活塞的行程与可变容积的所述第一室的容积变化兼容，所述第一室的容积变化等于所述打印头的所述喷嘴的最大流速之和乘以所述涂层产品源的响应时间。
-所述可变容积的第二室设置有出口开口(outlet opening)，并且所述可变容积的第二室在供应管线与其出口开口之间被供应有永久气流(permanent gas)。
-所述积聚器、在所述回路中安装在所述打印头的下游。
-所述积聚器在所述回路中安装在所述打印头的下游。
根据第二方面，本发明涉及用于控制上述设备的第一方法，所述方法至少包括以下构成的步骤：
a)从所述壁的变形或位移推断关于所述积聚器(100)的所述可变容积的第一室的内部容积的尺寸的演变方向(direction of evolution)的信息；
b)如果所述步骤a)中推断的所述信息对应于所述内部容积的增加，则向下调整所述涂层产品源的所述操作设定值；以及
c)如果所述步骤a)中推断的所述信息对应于所述内部容积的减小，则向上调整所述操作设定值。
有利的是，所述操作设定值是加压罐的控制压力、室的配备有活塞的罐的活塞的位移速度或容积泵的旋转速度。
根据又一方面，本发明涉及用于控制上述设备的第二方法，所述方法至少包括以下构成的步骤：
a’)计算经过所述打印头的涂层产品的所述瞬时流速与供应到所述打印头的涂层产品的所述流速之间的差；
b’)如果在所述步骤a’)中计算的所述差为正，则向上调整所述打印头的涂层产品供给速率设定值；以及
c’)如果在所述步骤a’)中计算的所述差是负的，则向下调整所述打印头的涂层产品供给速率设定值。
【附图说明】
鉴于下面仅以实施例的方式给出并参考附图进行的设备及根据其原理的方法的三个实施方式的描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其它优点将变得更清楚，在附图中：
图1是根据本发明的涂层产品施用设备的原理的示意图；
图2是图1的设备的流体和电气图；
图3是根据本发明的第二实施方式的用于设备的类似于图2的示意图；以及
图4是根据本发明的第三实施方式的用于设备的类似于图2的示意图。
【具体实施方式】
在图2和图3中，粗实线用于表示涂层产品流动管线(flow lines)，粗虚线用于表示溶剂或清洁产品流动管线，细连续线用于表示气流管线，并且粗点和虚线用于表示用于承载电信号的电导体。
图1和图2中所示的设备I旨在将油漆施用至对象O，在图的实施例中，对象O是机动车辆的车身。更精确地，在该实施例中，设备I旨在允许在车身的顶上创建对比颜色(例如黑色)的带B(band B)。
另选地，待涂覆的对象可以是机动车辆车身的一部分(例如保险杠)，或者更一般地，可以涂覆的任何对象，例如飞机机舱或家用电器主体的一部分，这些实施例不是限制性的。
此外，用本发明的设备I施用的涂层产品不一定构成对比颜色条(contrastingcolor strip)。
该涂层产品可以是油漆、底漆或清漆或水溶性或溶剂基双组分涂层。特别地，其动态粘度可以在50和300mPa.s之间。
设备I包括传送器2，传送器2设计成沿着垂直于图1的平面的传送轴线X2移动对象O。
设备I还包括安装在多轴机器人20的臂22的靠近传送器2布置的端部处的打印头10。打印头10由供应模块30供应待施用的涂层产品，供应模块30包括待施用的涂层产品源，在此该涂层产品源由加压罐32形成。
模块30借助供应管线40连接到打印头10，供应管线40在多轴机器人20内部(特别是在其臂22内部)延伸。
模块30包括受控电磁阀34，该受控电磁阀34在上游侧连接到加压空气源，加压空气源输送压力等于6巴的空气。在下游侧，电磁阀34连接到加压罐32的内部容积V32。压力计38使得能够获知由电磁阀34输送的空气的压力。
供应管线40的上游端42浸入加压罐中。第一截止阀43和第一过滤器44布置在供应管线40的位于供应模块30内的上游部分中。
供应管线40的下游端连接到打印头10，打印头10因此借助供应管线40从涂层产品源被供应涂层产品。打印头入口处的涂层产品的压力取决于从加压罐供应的涂层产品的压力和供应管线中的压降，该压降可以根据臂22的位置而变化。
控制模块50靠近打印头10布置，例如布置在多轴机器人20的臂22中。“接近”是指供应模块距离打印头小于一米，优选小于50cm，更优选小于20cm。供应管线40通过控制模块50。在该模块50处，供应管线40配备有第二截止阀45和第二过滤器47。
例如，第一过滤器44可以配置为保持最大尺寸大于40μm的元件，而第二过滤器47配置为保持最大尺寸大于20μm的元件。
用于向打印头10供应溶剂或清洁产品的第二供应管线60在第二截止阀45的下游连接到供应管线40。该供应管线60本身配备有第三截止阀62并且连接到未示出的溶剂源，溶剂源可以是罐或闭环循环回路，有时称为“循环”。
打印头10配备有多个喷嘴12，每个喷嘴12均配置为输送要施用到对象O的涂层产品的射流J12。
每个喷嘴12均限定涂层产品排放孔口(未示出)，该排放孔口的直径为大约100至300μm。每个喷嘴12均由阀14控制，阀14本身借助供应管线40供应有涂层产品。阀14可以是根据EP-A-2442983或US-B-9638350已知的类型，EP-A-2442983和US-B-9638350的技术教导通过引用并入本申请中。
阀14以本身已知的方式电控制或气动控制。
第三排放管线70将打印头10连接到吹扫装置80。排放管线70的上游端72连接到打印头10，而其下游端76通向吹扫装置80。排放管线70上安装有第四截止阀74。
管线40和70一起形成回路C，该回路C将涂层产品源32连接到吹扫装置80并延伸通过打印头10。
第四管线90将加压空气源96连接到打印头10并由配备有压力计98的电磁阀94控制。管线90上布置有压力传感器92，并且该压力传感器92允许以预定压力(例如等于2巴)控制打印头10的加压空气的供应压力。该加压空气用于供应用于打开喷嘴的致动器。
积聚器100布置在排放管线70上，换言之，在涂层产品源32和吹扫装置80之间的涂层产品的循环方向上布置在打印头10的下游。积聚器100因此安装在回路C上。
该积聚器100包括可变形壁102和围绕可变形壁的刚性壳体104。
一方面，可变形壁102限定供应有离开打印头10的涂层产品的内室C102。鉴于壁102的可变形性质，内室C102具有可变容积。
我们分别注意到由打印头12喷射的涂层产品的瞬时流速Q10、由加压罐32供应到打印头的流速Q32以及由打印头供应到积聚器100的流速Q’10。
我们具有以下关系：
Q32＝Q10+Q’10(等式1)
这可以以以下方式表达：
Q’10＝Q32-Q10(等式2)
从等式2可以清楚看出，流速Q’10可以是正的或负的。如果流速Q10严格低于流速Q32，则流速Q’10为正，并且可变容积的内室C102被逐渐供应有涂层产品。如果流速Q10严格大于流速Q32，则流速Q’10为负，并且可变容积的内室C102被逐渐吹扫其包含的涂层产物。
另一方面，在刚性壳体104内围绕可变形壁102限定有外围室(peripheralchamber)C104。鉴于壁102的可变形性质，外围室C104也具有可变容积。
可变形是指在设备I的正常操作条件下，特别是在涂层产品的温度和压力方面，在室C102和C104之间的流体压力差的作用下，壁102可弹性变形。
这里，可变形壁102成形为套筒的形式，并且在吹扫装置80的方向上在第一端口106和第二端口108之间延伸，第一端口106用于涂层产品从打印头10进入内室C102中(换言之，进入积聚器100中)，第二端口108用于涂层产品从积聚器100排放出。
压力传感器78允许检测管线70的连接打印头10和积聚器100的部分中的涂层产品的压力。
借助配备有受控电磁阀114的第五管线110，外围室C104被供应加压空气，该受控电磁阀的上游侧连接到加压空气源116并且与压力计118相关联。P104表示加压空气向室C104的供应压力，其由元件110至118确定。供应压力P104等于打印头10的标称操作压力，即涂层产品在打印头的入口处应具有的压力。特别地，具有空气的外围室C104的供应压力P104等于具有涂层产品的阀14的标称供应压力。
有利地，根据本发明未示出的方面，外围室C104包括出口开口，该出口开口使外围室C104与排气流体连通，或者直接与打印头的环境流体连通，以便在管线110和该出口开口之间建立室C104中空气的永久流动循环。这确保即使在内室C102的容积变化期间，外室C104中的压力也保持在恒定值P104。这允许避免调节向外室C104的压力供应的约束，这将导致积聚器100失去响应时间和性能。由于在调节的压力下的这种永久循环，外围室C104中的压力是恒定的而没有响应时间，并且喷嘴处的压力调节性能大大提高。
传感器120连接到积聚器100并且配置为检测可变形壁102的变形。壁102的变形对应于流速Q10和Q32不同的情况。因此，传感器120是用于检测这两个流速之间的差的装置。
例如，传感器120可以是感应传感器(inductive sensor)，其包括能够检测安装在可变形壁102的一部分上的金属元件124的位置的感应单元122。感应传感器120发射振荡电磁场，该振荡电磁场允许金属元件作为响应感应出由传感器检测到的涡电流。因此，传感器120是可变形壁102的承载元件124的部分的位置传感器。在这种情况下，金属元件124也属于用于检测流量Q10和Q32之间的差的装置。
另选地，传感器120是光学传感器，例如，测量可变形壁102与传感器120之间的距离的激光传感器，这允许推断内室C102的容积变化。在该另选方案中，如果传感器放置在外壁外，则刚性壳体104可以是透明的。另选地，传感器120是另一种类型的光学传感器，诸如通过图像分析测量壁的变形的相机，这允许推断内室C102的容积变化。
根据另一另选方案，传感器120是电容传感器，其具有不需要可变形壁102上的金属块的优点。
根据又一另选方案，传感器120是包括压靠可变形壁的杆的探头。这种类型的传感器不需要可变形壁102上的金属块。探头杆有利地联接到线性电位计(linearpotentiometer)。
传感器120的电输出信号S120经由第一电导体126直接或间接地供应到电子控制单元130，电子控制单元130本身由于电信号S130而直接或间接地控制电磁阀34。电子控制单元130优选地整合到电源模块中。控制信号S130经由第二电导体136供应到电磁阀34，并且包括加压罐32的压力设定值，换言之，离开加压罐的涂层产品的压力的设定值。
因此，用于加压罐32的空气供应压力设定值由电子控制单元130特别根据传感器120的输出信号S120来调整，传感器120构成用于确定瞬时喷射流速Q10和供应流速Q32之间的差的装置。
积聚器100的位置尽可能接近打印头10，该位置允许发出用于校正加压罐32的压力的命令，与该积聚器远离打印头的情况相比，该命令更少地取决于系统的状态参数，诸如温度、涂层产品的粘度和供应管线中的压降。实际上，在打印头中的压力变化期间，内室C102根据外围室C104的供应压力来改变容积以达到平衡状态。然后，传感器120测量内室C102的变形。
作为响应，电子控制单元130通过根据可变形室C102的容积增加或减小供应管线40的供应压力来发射压力校正信号，而打印头中的压力不论系统的状态参数如何总是相同的。特别地，这允许限制对系统状态的许多传感器的需求，并限制对许多计算步骤的需求，以便根据这些各种的状态参数来调整供给压力设定值。这极大地简化了系统的结构，降低了能量消耗，并且增加了控制回路性能的可靠性。
通过测量金属元件124的位置，传感器120的单元122检测积聚器100的可变形壁102的变形。
在可能的校准之后，检测到的金属元件124的位置允许已知或估计内室C102的容积。
特别地，传感器120允许金属元件124的位移方向是已知的，换言之，允许根据金属元件124的平移方向来检测金属元件124何时远离单元122移动或朝向单元122移动。金属元件根据平移方向的该位置改变对应于可变形内壁102的变形。
假设截止阀74关闭。
在金属元件124相对于单元122移动得更近的情况下，这意味着内室C102的容积增加，换言之，涂层产品趋于在该内室C102中积聚。相反，如果金属元件124相对于单元122移开，则这意味着内室C102的容积减小，并且涂层产品趋于从内室C102朝向打印头10的阀14流动。
通常，由压力传感器78检测的离开打印头10的涂层产品的压力不变化。由于阀14顺序地打开和关闭，内室C102的容积发生变化来适应进入打印头中的涂层产品流的变化。内室C102中的涂层产品压力等于外围室C104中的空气压力，因为可变形壁提供室C102和C104之间的压力平衡。在附图的实施例中，如果到外围室的供应压力是2巴，则内室中的涂层产品的压力也是2巴。如果来自打印头的涂层产品积聚在内室C102中，则这趋于将金属元件124移动得更靠近单元122，这种靠近单元122的移动由传感器120检测并在信号S120内传输到电子控制单元130。否则，如果涂层产品从内室C102流向打印头，则这引起金属元件124远离单元122的位移，该位移由传感器120检测并在信号S120内传输到电子控制单元130。
压力传感器78可以用于检测可变容积的第一室C102中的压力漂移(pressuredrift)，并且通过未示出的链路将这种漂移信号发送到控制单元130。例如，如果大量的涂层产品到达可变容积的第一室C102，达到可变形壁102压靠刚性壳体104的程度，则可变容积的第一室C102不再可能接受更多的涂层产品，并且由传感器78检测到的压力趋于增加并偏离期望的标称值P104。这可以被认为是故障。相反，如果由传感器78检测到的压力从期望标称值P104减小，则也识别为故障。
与供应模块30(更具体地，加压罐32)的响应时间相比，传感器120表现出相对低的响应时间。例如，在感应传感器的情况下，传感器120的响应时间可以是微秒的量级，例如在1与100μs之间，而供应模块30的响应时间以及因此由加压罐32形成的涂层产品源的响应时间约为500ms。
内室C102的内部容积根据阀14的选择性打开/关闭而变化，阀的周期约为1毫秒。实际上，打印头包括若干阀，例如在40和100个之间，并且由于这些阀中的每一者的打开和关闭引起的压力变化在彼此独立的时段出现，并且可以导致高达60kHz的频率的压力变化。实际上，阀14的打开具有使涂层产品循环通过与该阀相关联的喷嘴12的效果，从而降低该喷嘴上游的涂层产品的压力。
此外，由于同时存在由第三源96气动供应的喷嘴致动器14和根据本发明的积聚器100对产品供应压力的调节，观察到协同效应。实际上，积聚器100的压力调节性能允许校正油漆供应的响应时间缺陷，这允许避免喷嘴中的涂层产品与喷嘴打开和关闭致动器的供应压力之间的压力的太大不平衡。这种过度的不平衡将妨碍喷嘴的关闭，并且可能导致泄漏、沉积液滴的裁切不良，并且大大降低打印性能。然后将需要控制喷嘴致动器的空气供应压力调节，这将引入额外的响应时间，并且这将使打印头的操作更加精细。本发明尤其能够避免这些问题。
此外，机器人的移动趋于改变供应管线40中的压降。这些不同的压力变化导致金属元件124朝向/远离单元122的位移，该位移被整合到信号S120中并且由电子控制单元130的微处理器132处理以被整合到信号S130中。考虑到传感器120和供应模块30各自的响应时间，控制单元130的微处理器132对传感器120的输出信号S120的考虑不会干扰单元130对模块30的控制。
另一方面，积聚器100有利地配置成使得其可变形壁102的最大变形与内室C102的容积变化兼容，内室C102的容积变化等于打印头10的喷嘴12的最大流速之和乘以加压罐32的响应时间。因此，蓄积器100的内室C102允许适应打印头10施用的涂层产品的流速根据阀14的选择性打开而变化，而内室C102中的压力P102没有显著变化，该压力保持等于外围室C104中的压力P104，该压力P104由元件110至118设置为预定值，如上所述。换言之，假设可忽略的滞后，压力P102和P104的值是恒定且相等的。
在这些条件下，在调整加压罐32的设定压力值的阶段，当可变容积的第一室C102被供应有涂层产品时，积聚器100可以暂时容纳涂层产品，或者当可变容积的第一室吹扫涂层产品时，积聚器100可以排出一定量的涂层产品，同时该内室C102保持在恒定压力P102，这允许将喷嘴14的供应压力维持在该值。实际上，通过忽略管线70的位于元件10和100之间的区段中的压力损失，管线70的上游端72处的打印头10的出口处的压力维持等于压力P102。打印头出口处的压力等于设置在打印头10内的阀14的供应管线中的压力。阀14因此被供应有压力，该压力可以被认为是恒定的并且等于压力P102或P104。
在第一实施方式的未示出的另选方案中，电子控制单元130整合在控制电磁阀34的自动机器中。于是，电子控制单元不会增加设备I的成本。
在图3和图4所示的本发明的第二和第三实施方式中，类似于第一实施方式的元件具有相同的附图标记。如果元件示出在这些图中而没有在说明书中提到，则该元件具有与第一实施方式中相同的附图标记。如果在说明书中提到了具有附图标记的元件，而在这些图中没有用该附图标记标识，则其对应于第一实施方式中具有相同附图标记的元件。
下面主要描述第二和第三实施方式与第一实施方式的区别。
在第二实施方式中，涂层产品源是包括活塞33的罐32，活塞33的位移借助控制信号S130由电子控制单元130驱动的电动马达34控制。更确切地说，马达34包括控制卡35(通常称为“变换器”)，该控制卡从电子控制单元130接收操作指令或设定值，这些设定值特别结合活塞33的位移速度的值或马达34的旋转速度的值，马达34的旋转速度的值与由罐32输送到供应管线40的涂层产品的流速Q32明确地关联，该流速Q32是用于向打印头10供应涂层产品的流速。
供应管线40将包括配备有活塞的罐32的供应模块30连接到配备有喷嘴12和阀14的打印头10。供应管线40在连接到配备有活塞的罐32的上游端42和连接到打印头10的下游端46之间延伸。第一截止阀43、第一过滤器44、第二过滤器47和第二截止阀45串联安装在供应管线40上。
借助由第三截止阀62控制的第二管线60将溶剂或清洁剂供应到打印头10。
第三管线70将打印头10连接到吹扫装置80并且配备有第四截止阀74。
积聚器100安装在供应管线40(在其第二端46的上游)上，并且如在第一实施方式中那样包括可变形壁102和刚性壳体104。因此，积聚器安装在打印头在回路C中的上游，回路C将涂层产品源罐32连接到吹扫装置80。与第一实施方式中一样，在积聚器100中限定了两者都具有可变容积的内室C102和外围室C104。传感器120允许检测可变形壁102的变形，并将表示检测到的变形的信号S120输送到电子控制单元130，这是流速Q10和Q32之间的电势差。
压力传感器78允许获知积聚器100上游的供应管线40中的压力。另选地，压力传感器78安装在将积聚器100连接到打印头10的管线上，并且允许获知积聚器100下游的供应管线40中的压力。
第四管线90向阀14供应来自源96的加压空气，该源96由与压力计98相关联的电磁阀94控制。压力传感器92允许获知管线90中的压力。例如，借助管线90的阀14的供应压力在这里被认为是恒定的并且等于2巴。
第五管线110穿过与压力计118相关联的电磁阀114将加压空气源116连接到外围室C104。例如，通过管线90的阀14的供应压力在这里也被认为是恒定的并且等于2巴。有利地，具有加压空气的外围室C104的供应压力等于具有涂层产品的打印头10的标称供应压力。
如在第一实施方式中那样，第一电导体126和第二电导体136用于承载信号S120和S130。
根据该第二实施方式的系统I的操作与第一实施方式的操作相当。特别地，传感器120的电输出信号由电子控制单元130的微处理器132处理，以通过考虑与内室C102中存在的涂层产品的量的增加或减少对应的可变形壁102的可能变形来调整用于控制电动马达34的电信号S130。
该第二实施方式的传感器120可以与第一实施方式的传感器类型相同或不同。
在第一或第二实施方式中，控制系统I的方法可以包括以下步骤：
a)从壁102的变形或位移推断关于可变容积的室C102的内部容积的尺寸的演变方向的信息；
b)如果在步骤a)中推断的信息对应于内部容积的增加，则向下调整涂层产品源32的操作设定值(为电控制信号S130的一部分)；以及
c)如果在步骤a)中推断的信息对应于内部容积的减小，则向上调整涂层产品源32操作设定值。
无论哪个实施方式，传感器都可以是感应传感器，如参考第一实施方式所解释的。另选地，它可以是电容传感器、光学传感器或触摸探头。可以构想到其它类型的传感器。
无论哪个实施方式，内室C102和外围室C104的功能都可以与附图中的实施例相反。换言之，外围室C104可以连接到打印头并且被供应有涂层产品，而内室被供应有加压空气。
本发明不限于可变形壁102形成完全围绕内室C102的套筒的情况。特别地，可变形壁102可以仅部分地界定内室C102，后者在其它部分由刚性壁限定，如实施例中关于外围室C104的情况那样。
在图4所示的一个与本发明的所有实施方式兼容的另选方案中，积聚器100具有限定内部容积的基本上球形或圆柱形的外壁104，并且可变形壁102定位成将由外壁104限定的容积分成第一室C102和第二室C104，其中一个室与打印头流体连通，另一个室由加压空气源116供应控制空气。在进行压力平衡时，可变形壁102变形，并且传感器120测量该变形。
根据第一和第二实施方式的另一另选方案(未示出)，可变形壁102可以由活塞代替，该活塞是刚性部分。换言之，分开可变容积的室C102和C104的壁是活塞，这由于容积变化和活塞位移是线性的而允许提高由传感器120进行的测量的准确度。这种方法需要在可变容积的两个室C102、C104之间建立密封，这对于可变形壁不是必需的。在这种情况下，活塞的平移移动允许分别平衡两个室C102和C104中的压力P102和P104。
当壁102可变形时，它可由弹性体制成，例如由FKM(碳氟化合物)或FFKM(全氟弹性体)制成，或由任何其它可弹性变形的产品(例如橡胶)制成，可能具有四氟乙烯涂层以确保橡胶对涂层产品的耐化学性。
在图4所示的第三实施方式中，可变容积的室C102和C104由壁102分开，壁102在这些室之间存在瞬时压力差的情况下变形，导致室C102中的压力P102、室C104中的压力P104一发生不平衡就被平衡。与第一实施方式和第二实施方式以及具有活塞的上述另选方案不同，壁102的位置不由传感器120类型的传感器检测。
在该第三实施方式中，确定涂层产品从打印头喷射的瞬时流速Q10。这可以通过如下假设来完成：通过测量或在校准之后获知离开喷嘴12的涂层产品液滴的尺寸和/或质量。作为非限制性实施例，整合到打印头10中的控制单元121可以用于确定在给定时段内打开/关闭的阀14的数量。假设每个打开/关闭释放液滴，则获知在该时段内喷射的液滴的数量，因此获知流速Q10。控制单元不必对打开/关闭的数量进行计数，因为根据由控制单元121接收的控制信号可以获知打开/关闭的数量。该数量在控制单元121的输出信号S121内传输到电子控制单元130，该输出信号S121通过电导体126传输。微处理器132于是能够计算瞬时流速Q10。
另选地，在控制单元中计算瞬时流速Q10并在信号S121内将该瞬时流速Q10传输到电子控制单元。
另选地，控制单元121可由用于通过直接或间接测量来确定瞬时流速Q10的另一装置代替。
另一方面，由控制卡35根据活塞33的位移速度来计算罐32的出口的流速Q32，流速Q32是用于将涂层产品供给到打印头10的理论流速，其中活塞33的位移速度与马达34的旋转速度明确相关(unequivocally linked)。
另一方面，电子控制单元130从电动马达34的电子卡35接收包括流速Q32的信号S35。
电子单元35、121或等同物允许检测流速Q10和Q32何时不同。因此，它们构成用于检测瞬时喷射流速Q10和供应流速Q32之间的差的装置。
然后，微处理器132可以比较流速Q10和Q32并调节流速Q32以将其调整到流速Q10。换言之，微处理器132可以计算流速Q10和Q32之间的差。如果流速Q10严格大于流速Q32，则电子控制单元130通过增加流速Q32设定值来控制马达34。如果流速Q10严格小于流速Q32，则电子控制单元130通过减小流速Q32设定值来控制马达34。
因此，特别是在具有马达/活塞或齿轮泵的供应模块30的情况下，换言之，在容积定量的情况下，可以根据在恒定压力下操作的打印头的瞬时流速Q10来调节供给速率Q32。
在该第三实施方式中，积聚器100仅用于吸收(换言之，补偿)流速和压力的瞬时变化，同时基于喷射Q10和供应Q32的累积容积偏差由控制单元130进行调节。
该第三实施方式需要获知液滴的尺寸和/或质量以确定瞬时容积Q10，因此，流速Q10和Q32之间的差将由积聚器100补偿。获知液滴的尺寸比例如在第一和第二实施方式中测量位移更为复杂，但是仍然可行，因为该尺寸或质量可以借助于允许在施用之前测量液滴的装置或者通过测量每种涂层产品的总量来被光学地确定。
在该第三实施方式中，压力传感器78如第一实施方式中那样起作用，这一点尤为重要，因为在没有传感器120的情况下不检测可变形壁的变形。
在该第三实施方式的另选方案中，在控制单元130中计算流速Q32。
在其中壁102由活塞代替的第一和第二实施方式的另选方案中和/或在第三实施方式中，有利地提供：活塞的最大冲程与可变容积的第一室C102的容积变化兼容，该容积变化等于打印头10的喷嘴12的最大流速之和乘以涂层产品源32的响应时间。
另选地，在第二和第三实施方式中，电子控制单元130和控制卡35合并成单个电子装置，有利地是整合到马达34中。在这种情况下，信号S120或S121被直接供应给马达，并且在该电子装置内生成马达操作设定值。
另选地，并且不管实施方式如何，涂层产品源可以不同于附图中附图标号32所示的实施例。例如，它可以是齿轮泵、压力调节器，该压力调节器的供应压力高于打印头供应压力，其调节供应管线40的供应压力。
控制压力P104的值可以是例如约2巴，并且可以根据涂层产品的粘弹性、温度和系统的状态参数来调整。
另选地，加压空气源36、96和116可以组合成单个公共加压空气源。
另选地，信号S120、S121和S130中的至少一者是在无线路径上传输的。
根据本发明的另一另选方案(也未示出)，回路C是用于循环涂层产品的闭环，其中涂层产品从可变容积的第一室C102的出口108朝向罐32返回。
根据本发明的另一另选方案(也未示出)，涂层产品罐32包括在打印头10中或布置在第二过滤器47的下游紧邻该打印头。在这种情况下，机器人20的臂22中的压力损失的影响被最小化。
根据本发明的另一另选方案(未示出)，涂层产品源是容积泵(volumetric pump)。在这种情况下，由电子控制单元输送的操作设定值是该泵的旋转速度的值。
根据适用于所有实施方式的另选方案，可变容积的第二室C104可以被供应有除了空气之外的加压气体，例如氮气。
在所附权利要求的框架中，上述实施方式和另选方案可以彼此组合。

Claims (16)

1.一种用于施用涂层产品的设备(I)，包括配备有多个喷嘴(12)并由涂层产品源(32)供应的打印头(10)，每个喷嘴均由所述涂层产品源供应的阀(14)控制，其特征在于：
-所述设备包括安装在回路(C)上的涂层产品积聚器(100)，用于所述涂层产品的循环，所述涂层产品通过所述打印头(10)；
-所述积聚器包括可变形或可移动壁(102)，所述可变形或可移动壁(102)在预定压力(P104)下至少部分地界定供应有所述涂层产品的可变容积的第一室(C102)和供应有气体的可变容积的第二室(C104)；
-用于供应所述可变容积的第二室(C104)的所述预定压力(P104)等于所述打印头(10)的标称操作压力；
-由于来自所述打印头(10)的瞬时涂层产品喷射速率(Q10)与从所述涂层产品源(32)到所述打印头的供应速率(Q32)之间的差，所述可变容积的第一室(C102)被供应或吹扫所述涂层产品；
-所述系统包括用于检测所述瞬时喷射速率(Q10)和所述供应速率(Q32)之间的差的装置(120，124；121，35)；以及
-所述设备包括控制单元(130)，所述控制单元(130)配置成根据所述瞬时喷射流速(Q10)与所述供应流速(Q32)之间的所述差，在减小所述流速之间的所述差的方向上调整所述涂层产品源(32)的操作设定值(S130)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述用于检测所述瞬时喷射流速(Q10)与所述供应流速(Q32)之间的所述差的所述装置包括传感器(120)，所述传感器(120)配置成检测所述积聚器的所述壁的变形或位移，并且其中所述控制单元(130)配置成根据所述传感器的输出信号(S120)来调整用于所述涂层产品的所述源(32)的操作的所述设定值(S130)。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述传感器(120)为感应、电容、光学或探针类型。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述用于检测所述瞬时喷射流速(Q10)与所述供应流速(Q32)之间的所述差的所述装置包括用于确定所述瞬时喷射流速(Q10)的第一单元(121)和用于确定所述供应流速(Q32)的第二单元(35)，并且其中所述控制单元(130)配置成根据由所述第一单元确定的所述瞬时喷射流速(Q10)与由所述第二单元确定的所述供应流速(Q32)之间的差来调整所述操作设定值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述壁(102)在所述设备(I)的正常操作条件下可弹性变形。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述壁承载元件(124)，所述元件(124)的位置由所述传感器(120)检测。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述积聚器(100)的所述可变形壁(102)容纳在刚性壳体(104)中，其中所述可变容积的第一室(C102)限定在所述可变形壁内部，其中所述可变容积的第二室(C104)限定在所述可变形壁与所述刚性壳体之间，反之亦然。
8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述可变形壁(102)是套筒的形状，并且在用于涂层产品进入所述积聚器(100)中的第一端口(104)和用于涂层产品从所述积聚器排放出的第二端口(108)之间延伸。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述壁是将可变容积的所述两个室(C102，C104)分开的可移动活塞。
10.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述可变形壁(102)的最大变形或所述可移动活塞的位移冲程与可变容积的所述第一室(C102)的容积变化兼容，所述第一室(C102)的容积变化等于所述打印头(10)的所述喷嘴(12)的最大流速之和乘以所述涂层产品源(32)的响应时间。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述可变容积的第二室(C104)设置有出口开口，并且所述可变容积的第二室在供应管线(110)与其出口开口之间被供应有永久气流。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述积聚器(100)在所述回路(C)中安装在所述打印头(10)的下游。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述积聚器(100)在所述回路(C)中安装在所述打印头(10)的下游。
14.用于控制根据权利要求2所述的涂层产品施用设备(I)的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下构成的步骤：
a)从所述壁(102)的变形或位移推断关于所述积聚器(100)的所述可变容积的第一室(C102)的内部容积的尺寸的演变方向的信息；
b)如果所述步骤a)中推断的所述信息对应于所述内部容积的增加，则向下调整所述涂层产品源(32)的所述操作设定值(S130)；以及
c)如果所述步骤a)中推断的所述信息对应于所述内部容积的减小，则向上调整所述操作设定值(S130)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述操作设定值是加压罐(32)的控制压力、配备有活塞的罐的活塞(33)的位移速度或容积泵的旋转速度。
16.用于控制根据权利要求4所述的涂层产品施用设备(I)的方法，其特征在于，所述方法至少包括由以下构成的步骤：
a’)计算经过所述打印头(10)的涂层产品的所述瞬时流速(Q10)与供应到所述打印头的涂层产品的所述流速(Q32)之间的差；
b’)如果在所述步骤a’)中计算的所述差为正，则向上调整所述打印头的涂层产品供给速率设定值(Q32)；以及
c’)如果在所述步骤a’)中计算的所述差是负的，则向下调整所述打印头的涂层产品供给速率设定值(Q32)。
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