DE10142355A1

DE10142355A1 - Coating plant with a control loop

Info

Publication number: DE10142355A1
Application number: DE10142355A
Authority: DE
Inventors: Stefano Giuliano
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2003-03-20
Also published as: ES2307686T3; EP1287900A2; EP1287900B1; EP1287900A3; ATE398495T1; DE50212376D1

Abstract

The system for serial application of paint or lacquer or other coating to workpieces has a control loop for regulating the pressure and/or flow rate of the color flowing through a conduit (9). A control member (2) for a parameter to be regulated is connected in the conduit. The control member is formed by a pneumatically or electrically driven valve (20) in the form of a cut-off valve. The drive unit (13) is controlled in dependence on the actual measured value of the parameter of the coating to be regulated.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsanlage mit einem Regelkreis zum Regeln des Druckes und/oder der Durchflussmenge von durch eine Leitung fließendem Farblack gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a coating system with a Control circuit for regulating the pressure and / or the flow rate of through a line flowing paint according to the preamble of Claim 1.

Insbesondere handelt es sich um eine Beschichtungsanlage für die Serienlackierung von Werkstücken wie beispielsweise Fahrzeugkarossen mit häufig wechselnden Farben. Als Farbwechsler dient in derartigen Anlagen üblicherweise eine aus pneumatisch angesteuerten, jeweils einer wählbaren Farbe zugeordneten Farbventilen bestehende Anordnung, deren Ausgang über einen Farbdruckregler und eine Dosierpumpe an den Zerstäuber angeschlossen ist (DÜRR, Technisches Handbuch, Einführung in die Technik der PKW- Lackierung, April 1999). Die Farbventile der bekannten Farbwechsler haben zwei Schaltstellungen, in denen sie den Weg zum gemeinsamen Farbkanal sperren bzw. öffnen (es handelt sich also um 2/2-Wegeventile). Eine gewünschte Farbe wird angewählt durch Beaufschlagen des betreffenden Farbventils mit Steuerluft durch vorgeschaltete Magnetventile, die von der Anlagensteuerung kommende elektrische Signale in pneumatische Signale umwandeln. Da jeder Farbe ein Magnetventil zugeordnet ist, sind entsprechend viele Magnetventile vorhanden und in den bekannten Anlagen ebenso viele Steuerleitungen durch die Lackiermaschine zu führen. Es ist auch möglich, Magnetventile direkt an das Farbventil anzubauen (DE 100 56 259), wobei direkt oder indirekt schaltende Magnetventile zum Einsatz kommen können. In particular, it is a coating system for the Series painting of workpieces such as Vehicle bodies with frequently changing colors. Serves as color changer such systems usually one of pneumatic controlled color valves each assigned to a selectable color existing arrangement, the output of which is via a color pressure regulator and a dosing pump is connected to the atomizer (DÜRR, Technical manual, introduction to the technology of car Painting, April 1999). The color valves of the well-known Color changers have two switch positions in which they are the way to lock or open common color channel (so it is by 2/2-way valves). A desired color is selected by Activate the relevant color valve with control air upstream solenoid valves used by the system control Convert incoming electrical signals into pneumatic signals. There A solenoid valve is assigned to each color many solenoid valves available and in the known systems to lead as many control lines through the painting machine. It it is also possible to connect solenoid valves directly to the paint valve to cultivate (DE 100 56 259), with direct or indirect switching Solenoid valves can be used.

Der gewöhnlich am Ausgang des Farbwechslers angeordnete Farbdruckregler kann für eine Vordruckregelung der Dosierpumpe sorgen, aber auch als Stellglied zur Farbmengenregelung dienen. Ein gewünschter Druck das Farblacks (oder ggf. einer anderen Flüssigkeit) wird in den bekannten Farbdruckreglern pneumatisch durch den Druck von Steuerluft eingestellt, die durch zwei oder drei Membranen von der Flüssigkeit isoliert ist. Der Steuerluftdruck wird im geschlossenen Regelkreis von einer Steuerelektronik geregelt, die den Druckistwert eines die Steuerluft erzeugenden Proportional-Druckregelventils mit einem Drucksollwert vergleicht und das Druckregelventil mit einer entsprechenden Stellgröße steuert. Hierbei wird also nicht direkt der Farbdruck geregelt, sondern der Steuerluftdruck, der von dem Farbdruckregler mit einem durch das Flächenverhältnis der Membranen bestimmten Übersetzungsverhältnis (z. B. 2 : 1) an den Lackdruck weitergegeben wird. Die Farbdruckregler der bekannten Systeme dienen als Druckübersetzer, da der erforderliche Farbdruck höher sein kann als der in dem Regelsystem verfügbare Luftdruck. Es ist auch möglich, der Regelelektronik an den Ein- und/oder Ausgängen einer Dosierpumpe gemessene Druckistwerte zuzuführen, auf denen dann die Stellgröße für das Proportionalventil basiert. The one usually located at the exit of the color changer Color pressure regulator can be used for a pre-pressure control of the dosing pump care, but also serve as an actuator for ink quantity control. On Desired print of the color varnish (or possibly another Liquid) becomes pneumatic in the known color pressure regulators set by the pressure of control air by two or three membranes are isolated from the liquid. The Control air pressure is controlled by a closed loop Control electronics regulate the actual pressure value of the control air generating proportional pressure control valve with a pressure setpoint compares and the pressure control valve with a corresponding one Control value controls. Color printing is not directly involved here regulated, but the control air pressure from that Color pressure regulator with a through the area ratio of the membranes certain transmission ratio (e.g. 2: 1) to the varnish printing is passed on. The color pressure regulators of the known systems serve as a print translator, as the required color printing will be higher can be as the air pressure available in the control system. It is also possible, the control electronics at the inputs and / or outputs supply measured pressure actual values to a dosing pump, on which then the manipulated variable for the proportional valve is based.

Die bekannten Farbdruckregler (DÜRR, Technische Beschreibung für Farbdruckregler für EcoMCC3, 13.03.2001) haben wegen der notwendigen relativ großflächigen Membranen große Toträume, die bei jedem Farbwechsel hohe Farb- und Spülmittelverluste verursachen. Ferner ergeben sich aufgrund eines ungünstigen Verlaufs des Flüssigkeitsweges in dem Farbdruckregler nicht nur Farbablagerungen, sondern auch Druckverluste, die sich vor allem beim Spülen und beim Andrücken neuer Farbe auswirken, da bei geringerem Druck ein höherer Spülmittelbedarf für nachfolgende Bauteile erforderlich wird, während sich bei dem Andrücken der neuen Farbe die Andrückzeit verlängert. Die durch das Spülen und Andrücken verlängerte Farbwechselzeit verringert die Produktivität der Beschichtungsanlage. Darüber hinaus werden die Membranen der bekannten Farbdruckregler aufgrund ihrer hohen Belastung oft beschädigt, worunter die Prozesszuverlässigkeit leidet. Vor allem bei der sog. Reflow-Technik, bei der der Farblack durch einen Molch in umgekehrter Strömungsrichtung durch den Farbdruckregler zurückgedrückt wird, werden die Membranen durch die dabei erforderlichen hohen Drücke belastet. Außerdem erlauben die Membranen als "weiches" Regelkreisglied nur eine begrenzte Dynamik und Dosiergenauigkeit. The well-known color pressure regulators (DÜRR, technical description for Color pressure regulators for EcoMCC3, 13.03.2001) have because of necessary relatively large-area membranes large dead spaces that cause every color change high loss of color and detergent. Furthermore, due to an unfavorable course of the Fluid path in the color pressure regulator not only Color deposits, but also pressure losses, which are particularly evident in the Rinse and apply new color when pressed, since less Pressure a higher detergent requirement for subsequent components becomes necessary while pressing the new color the pressing time is extended. The by rinsing and pressing extended color change time reduces the productivity of the Coating plant. In addition, the membranes of the well-known color pressure regulator often due to their high load damaged, which affects process reliability. Especially in the so-called reflow technique, in which the color varnish by a Pig in reverse flow direction through the color pressure regulator is pushed back, the membranes are thereby required high pressures. The membranes also allow as a "soft" control loop element only a limited dynamic range and Metering accuracy.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtungsanlage mit einem zuverlässigen Stellglied für den Druck oder die Durchflussmenge von Farblack anzugeben, das geringes Totraumvolumen hat und schnell und mit geringen Farb- und Spülmittelverlusten gespült werden kann. The invention has for its object a Coating system with a reliable actuator for pressure or Flow rate of color varnish to indicate the small Has dead space volume and quickly and with low color and Loss of detergent can be rinsed.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst. This object is achieved through the features of the claims solved.

Neben dem Vorteil des im Vergleich mit konventionellen Farbdruckreglern erheblich geringeren Totraumvolumens des Stellgliedes und der geringeren Materialverluste können die Farbwege der hier beschriebenen Anlage schneller und effektiver gespült werden als bisher. Ferner sind die erfindungsgemäß zu verwendenden Ventile in Absperrbauweise zuverlässiger als die bisher üblichen Membran-Farbdruckregler. Bei Anwendung des Absperrventils als Stellglied für die Farbmengenregelung wird u. a. höhere Dynamik erreicht. Außerdem werden durch geringere Farbwechselverluste und bessere Spülbarkeit die Wirtschaftlichkeit der Farbmengenregelung erhöht, was u. a. beim Einsatz von Wasserlacken mit induktiven Messzellen wichtig ist. In addition to the advantage of compared to conventional Color pressure regulators significantly lower dead space volume Actuator and the lower material losses can the color paths The system described here is flushed faster and more effectively be than before. Furthermore, those to be used according to the invention Shut-off valves are more reliable than the usual ones Membrane-color printing control. When using the shut-off valve as Actuator for the color quantity control is u. a. higher dynamics reached. In addition, due to lower color change losses and better flushability the economy of Color quantity control increases what u. a. when using water-based paints inductive measuring cells is important.

Wenn dem Regelkreis als Istwert das Signal eines Druckaufnehmers zugeführt wird, der den Farbdruck in der dem Stellglied nachgeschalteten Leitung misst, kann ohne besonderen Aufwand in einem Farbwechselsystem ständig der darin herrschende Druck überwacht werden. If the control loop as the actual value, the signal from a pressure sensor is supplied, the color printing in the actuator downstream line, can be done in one Color change system constantly monitors the pressure in it become.

Wenn das Stellglied elektrisch, also beispielsweise durch einen Linearservomotor oder durch einen Proportionalmagnet angetrieben wird, hat das neben dem Wegfall der sonst erforderlichen Druckluftanschlüsse den Vorteil besonders hoher Regeldynamik. If the actuator is electrical, for example by a Linear servo motor or driven by a proportional magnet has in addition to the elimination of the otherwise required Compressed air connections have the advantage of particularly high control dynamics.

Besonders vorteilhaft ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Kombination mit einer Farbwechselventilanordnung, an die in der an sich üblichen Weise über je ein gesteuertes Farbventil mehrere Leitungen für jeweils andere wählbare Farben des dem Beschichtungsorgan zuzuführenden Farblacks angeschlossen sind. Bei dieser Weiterbildung ist jedes der Farbventile durch ein Stellglied für die Druck- oder Mengenregelung des Farblacks gebildet, welches jeweils durch ein pneumatisch oder elektrisch angetriebenes Ventil in Absperrventilbauweise gebildet ist, dessen Antriebseinrichtung in Abhängigkeit von dem Istwert der zu regelnden Größe des Farblacks gesteuert wird. Da hier die Funktion des bisher üblichen Farbdruckreglers von den Farbventilen selbst übernommen wird, kann auf einen dem Farbwechsler nachgeschalteten Farbdruckregler verzichtet werden. Dadurch entfallen dessen Nachteile wie Bauteileaufwand, Spülaufwand sowie Farb-, Spülmittel- und Spülzeitverluste. According to a further development, the Invention the combination with a color change valve arrangement which in the usual way via a controlled Color valve several lines for each other selectable colors of the connected to the coating member to be supplied paint are. In this development, each of the color valves is through an actuator for the pressure or quantity control of the colored lacquer formed, each by a pneumatic or electrical driven valve is formed in the shut-off valve design, its drive device as a function of the actual value of the regulating size of the color varnish is controlled. Because here Function of the previously common color pressure regulator from the color valves itself can be taken over to one of the color changers downstream color pressure regulator can be dispensed with. This eliminates its disadvantages such as component effort, rinsing effort and color, Loss of detergent and rinsing time.

An den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen In the embodiments shown in the drawing the invention explained in more detail. Show it

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Teils einer Beschichtungsanlage mit einem Farbdruckregler; Figure 1 is a schematic representation of part of a coating system with a color pressure regulator.

Fig. 2 ein für die Erfindung geeignetes pneumatisch angetriebenes Stellglied; Fig. 2 is a suitable for the invention pneumatically powered actuator;

Fig. 3 die Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Beschichtungsanlage in Ausgestaltung für die Farbmengenregelung; . Figure 3 shows the Figure 1 of an embodiment of coating apparatus in the amount of color control.

Fig. 4 ein für die Erfindung geeignetes Stellglied mit elektrischem Antrieb; Fig. 4 is a suitable for the present invention actuator with an electric drive;

Fig. 5 eine andere Ausführungsform eines elektrisch angetriebenen Stellgliedes; Fig. 5 shows another embodiment of an electrically driven actuator;

Fig. 6 die schematische Darstellung eines Teils einer Beschichtungsanlage mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Farbwechselventilanordnung; Fig. 6 is a schematic representation of part of a coating installation with an inventive color change valve assembly;

Fig. 7 einen Schaltplan für die Ansteuerung der Farbventile des Farbwechslers in Fig. 6; FIG. 7 shows a circuit diagram for the control of the color valves of the color changer in FIG. 6;

Fig. 8 eine dem Schaltplan in Fig. 7 entsprechende Bauform eines Steuermoduls zum Ansteuern der Farbventile in Fig. 6 in seinen verschiedenen möglichen Schaltstellungen; und Fig. 8 is a the circuit diagram of Figure 7 corresponding construction of a control module for driving the paint valves in Figure 6 in its various possible switching positions..; and

Fig. 9 eine vereinfacht für nur vier Ausgänge dargestellte abgewandelte Bauform des Steuermoduls in Fig. 6. FIG. 9 shows a modified design of the control module in FIG. 6, which is shown in simplified form for only four outputs.

Gemäß Fig. 1 ist zwischen die Ausgangsleitung 9 eines konventionellen Farbwechslers (nicht dargestellt) und einen ebenfalls üblichen Zerstäuber 1 ein Farbdruckregler 2 als Stellglied zum Einstellen des Drucks des dem Zerstäuber 1 zuzuführenden Farblacks geschaltet. Der Farbdruckregler 2 wird vom Luftdruck (P) am Ausgang eines als pneumatisches Proportionalventil ausgebildeten Druckregelventils 3 gesteuert, das am Eingang an eine Druckluftquelle 4 angeschlossen ist und von einer Regelelektronik 5 über die Leitung 6 eine z. B. elektrische Stellgröße (E) empfängt. Die Regelelektronik tauscht mit der übergeordneten Anlagensteuerung SPS oder einer anderen Steuerung Informationen über Soll- und Istwerte sowie Betriebsparameter aus. According to FIG. 1, a color pressure regulator 2 is connected between the output line 9 of a conventional color changer (not shown) and an equally common atomizer 1 as an actuator for adjusting the pressure of the color lacquer to be supplied to the atomizer 1 . The color pressure regulator 2 is controlled by the air pressure (P) at the output of a pressure control valve 3 designed as a pneumatic proportional valve, which is connected at the input to a compressed air source 4 and is controlled by control electronics 5 via line 6, e.g. B. receives electrical manipulated variable (E). The control electronics exchange information about setpoints and actual values as well as operating parameters with the higher-level PLC control system or another control system.

Soweit er bisher beschrieben wurde, entspricht der dargestellte Anlagenteil dem Stand der Technik. Bei den bisher üblichen vergleichbaren Systemen wurde gewöhnlich der Ausgangsdruck des Druckregelventils 3 im geschlossenen Kreis geregelt, d. h. von der Regelelektronik 5 wurde zur Erzeugung der Stellgröße der vorgegebene Drucksollwert mit dem ihr vom Ausgang des Druckventils 3 zugeführten Druckistwert verglichen. Statt dessen war es auch schon möglich, den am Eingang oder Ausgang einer zwischen den Farbdruckregler 2 und den Zerstäuber 1 geschalteten Zahnraddosierpumpe gemessenen Druck als Istwert zu verwenden. As far as it has been described so far, the system part shown corresponds to the prior art. In the hitherto customary comparable systems usually the output pressure of the pressure control valve 3 is controlled in a closed circuit, ie by the control electronics 5, the predetermined pressure setpoint was compared with it by the output of the pressure valve 3 is supplied to the actual pressure value to generate the manipulated variable. Instead, it was already possible to use the pressure measured at the input or output of a gear metering pump connected between the color pressure regulator 2 and the atomizer 1 as the actual value.

Bei dem hier beschriebenen Regelkreis für Farbdruckregelung wird der als Istwert zu verwendende Farbdruck vorzugsweise unmittelbar am Ausgang des Farbdruckreglers 2 gemessen und von dort über die Leitung 7 der Regelelektronik 5 zugeführt. In the control circuit for color pressure control described here, the color pressure to be used as the actual value is preferably measured directly at the output of the color pressure regulator 2 and is fed from there via line 7 to the control electronics 5 .

Vor allem unterscheidet sich der hier beschriebene Regelkreis gemäß Fig. 1 dadurch von den eingangs erwähnten bekannten Anlagen, dass der Farbdruckregler nicht lediglich als Druckübersetzer arbeitet, sondern in direkter Abhängigkeit vom Lackdruck gesteuert wird. Der Farbdruckregler 2 kann eine für andere Zwecke bekannte Konstruktion eines Absperrventils haben, dessen Öffnungsweite von einem pneumatischen (oder bei anderen Ausführungsbeispielen elektrischen) Antrieb steuerbar ist. Bei einem pneumatisch durch einen Kolben (oder evtl. auch durch eine Membran) angetriebenen Nadelventil ergibt sich der Vorteil, dass die vom Farbdruck auf die Nadel ausgeübte Kraft wegen der kleinen Nadelfläche immer viel kleiner ist als die zur Verfügung stehende, auf den Kolben (bzw. die Membran) wirkende Regelkraft. Dadurch wird die Regelung wesentlich dynamischer als bisher. Above all, the control circuit described here according to FIG. 1 differs from the known systems mentioned at the outset in that the color pressure regulator does not only work as a pressure intensifier, but is controlled in direct dependence on the coating printing. The color pressure regulator 2 can have a construction of a shut-off valve known for other purposes, the opening width of which can be controlled by a pneumatic (or in other exemplary embodiments electrical) drive. The advantage of a needle valve pneumatically driven by a piston (or possibly also by a membrane) is that the force exerted by the color printing on the needle is always much smaller than the available force on the piston (or the diaphragm) acting regulating force. This makes the control much more dynamic than before.

Eine geeignete Konstruktion für den Farbdruckregler 2 ist in Fig. 2 dargestellt. Dabei handelt es sich um ein an sich bekanntes Nadelventil 20 mit positivem Ventilsitz, dessen im Ventilkörper 11 verschiebbar gelagerte Ventilnadel 12 von einem pneumatisch beaufschlagten Kolben 13 gegen die Kraft einer Feder 14 bewegt und eingestellt wird. Die Ventilnadel 12 und der Kolben 13 sind in zwei verschiedenen Stellungen dargestellt; in der ersten Stellung wird die konische Ventilspitze 15 von der Feder 14 in den Ventilsitz 16 gedrückt, so dass das Ventil den Weg vom Eingang 17 zum Ausgang 18 absperrt. In der zweiten, bei 15' und 13' dargestellten Position ist das Ventil durch den im Raum 19 auf den Kolben 13' wirkende Steuerluftdruck in Abhängigkeit von dessen Größe mehr oder weniger weit geöffnet. Der Raum 19 ist bei dem betrachteten Beispiel an den Ausgang des Druckregelventils 3 in Fig. 1 angeschlossen, während der Eingang 17 mit dem Farbwechsler und der Ausgang 18 mit dem Zerstäuber 1 verbunden sind. A suitable construction for the color pressure regulator 2 is shown in FIG. 2. This is a known needle valve 20 with a positive valve seat, the valve needle 12 of which is displaceably mounted in the valve body 11 is moved and adjusted by a pneumatically actuated piston 13 against the force of a spring 14 . The valve needle 12 and the piston 13 are shown in two different positions; In the first position, the conical valve tip 15 is pressed into the valve seat 16 by the spring 14 , so that the valve blocks the path from the inlet 17 to the outlet 18 . In the second position, shown at 15 'and 13 ', the valve is more or less opened by the control air pressure acting on the piston 13 'in the space 19, depending on its size. In the example under consideration, the space 19 is connected to the outlet of the pressure control valve 3 in FIG. 1, while the inlet 17 is connected to the color changer and the outlet 18 to the atomizer 1 .

Fig. 3 zeigt die Anwendung des hier beschriebenen Regelkreises für die Farbmengenregelung. Der Zerstäuber 1, der Farbdruckregler 2, das Druckregelventil 3, die Druckluftquelle 4 und die Anlagensteuerung SPS stimmen mit den entsprechenden Elementen in Fig. 1 überein, wobei der als Stellglied dienende Farbdruckregler 2 auch hier beispielsweise das Nadelventil gemäß Fig. 2 sein kann. Da abweichend von dem Farbdruckregelkreis nach Fig. 1 hier aber die dem Zerstäuber 1 zuzuführende Farbdurchflussmenge geregelt werden soll, wird der Regelelektronik 5' über eine Leitung 30 der Istwert des Volumenstroms des zu dem Zerstäuber 1 fließenden Farblacks zugeführt, der von einem dem Farbdruckregler 2 nachgeschalteten Farbmengensensor 31 gemessen wird. Bei Abweichungen dieses Istwerts von dem mit ihm verglichenen Sollwert steuert die Regelelektronik 5' das Druckregelventil 3 mit der entsprechenden Stellgröße über die Leitung 6, so dass das Druckregelventil 3 das den Farbdruckregler 2 bildende Ventil im erforderlichen Maße mehr oder weniger weit öffnet. Fig. 3 shows the application of the control loop described here for the color quantity control. The atomizer 1 , the color pressure regulator 2 , the pressure control valve 3 , the compressed air source 4 and the system control PLC correspond to the corresponding elements in FIG. 1 , the color pressure regulator 2 serving as an actuator here also being, for example, the needle valve according to FIG. 2. Since differing but the atomiser 1 to be supplied to ink flow rate is to be controlled by the color control circuit according to Fig. 1 herein, the control electronics 5 is fed 'via a line 30, the actual value of the volume flow of the current flowing to the atomizer 1 color resist, the downstream of a the paint pressure regulator 2 Color quantity sensor 31 is measured. If this actual value deviates from the setpoint value compared with it, the control electronics 5 'controls the pressure control valve 3 with the corresponding manipulated variable via the line 6 , so that the pressure control valve 3 opens the valve forming the color pressure controller 2 to a greater or lesser extent.

Da bei der Farbmengenregelung der Farbvolumenstrom gedrosselt wird, könnte hier an sich auf die Druckmessung über die Leitung gemäß Fig. 1 verzichtet werden. Die Druckmessung am Ausgang des Farbdruckreglers 2 und die Übertragung des Druckwertes über die Leitung 7 kann aber für Überwachungszwecke usw. sinnvoll sein. Since the ink volume flow is throttled in the ink quantity control, pressure measurement via the line according to FIG. 1 could be dispensed with here. However, the pressure measurement at the output of the color pressure regulator 2 and the transmission of the pressure value via line 7 can be useful for monitoring purposes etc.

Wie schon erwähnt wurde, kann das den Farbdruckregler bildende Stellglied auch ein elektrisch angetriebenes Absperrventil sein. Ein Beispiel hierfür ist das in Fig. 4 dargestellte Nadelventil 40 mit negativem Ventilsitz und einem elektrischen Antriebsmotor 41 für die Ventilnadel 42 zum Einstellen der Öffnungsweite. Die Ventilnadel ist wie in Fig. 2 auch hier wieder sowohl in der Schließstellung als auch in der bei 42' erkennbaren Öffnungsstellung dargestellt. Der Antriebsmotor 41 kann beispielsweise als Linearservomotor, also als direkter Linearantrieb, oder als indirekter Antrieb z. B. mit einem Kugelgewindeteil oder auch in der aus der Hydraulik an sich bekannten Weise als Proportionalmagnet ausgeführt sein. As already mentioned, the actuator forming the color pressure regulator can also be an electrically driven shut-off valve. An example of this is the needle valve 40 shown in FIG. 4 with a negative valve seat and an electric drive motor 41 for the valve needle 42 for adjusting the opening width. As in FIG. 2, the valve needle is again shown here both in the closed position and in the open position recognizable at 42 '. The drive motor 41 can be used, for example, as a linear servomotor, that is to say as a direct linear drive, or as an indirect drive. B. with a ball screw part or in the manner known from hydraulics as a proportional magnet.

Der zur Erzeugung der Druckistwertsignale beispielsweise in Fig. 1 und 3 vorgesehene Druckaufnehmer wird vorzugsweise direkt an das jeweils verwendete Stellglied, hier also an das Nadelventil 40 angebaut oder wie der dargestellte Druckaufnehmer 43 in das Ventil eingebaut, so dass der Farbdruck unmittelbar am Ventilsitz gemessen werden kann. Das an der elektrischen Ausgangsleitung 44 des Druckaufnehmers 43 erzeugte Signal würde in Fig. 1 und 3 über die Leitung 7 als Druckistwert übertragen. The are used to generate the Druckistwertsignale example, in Fig. 1 and 3, provided pressure sensor is preferably installed directly on the respectively used actuator, so grown here to the needle valve 40 or as the pressure sensor shown 43 in the valve so that the color print directly on the valve seat measured can. The signal generated on the electrical output line 44 of the pressure transducer 43 would be transmitted in FIG. 1 and 3 via the line 7 as the actual pressure value.

Ein zweckmäßiges elektromagnetisch angetriebenes Nadelventil 50, das als Stellglied des hier beschriebenen Regelkreises anstelle des pneumatisch gesteuerten Farbdruckreglers 2 in Fig. 1 oder Fig. 3 verwendet werden kann, ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Die Ventilnadel 52 dieses Ventils wird von einer Feder 54 in Schließstellung gegen den Ventilsitz 55 und von einem mit dem Nadelschaft gekoppelten Proportionalmagneten, dessen Wicklung 53 auf den Anker 51 der Ventilnadel wirkt, in an sich bekannter Weise gegen die Kraft der Feder 54 in die Öffnungsstellung gezogen, in der der Weg vom Farbeingang 57 zum Farbausgang 58 in Abhängigkeit von dem durch die Magnetwicklung fließenden elektrischen Strom mehr oder weniger weit geöffnet wird. A convenient electromagnetically driven needle valve 50 as an actuator of the control circuit described herein instead of the pneumatically controlled color printing controller 2 in Fig. 1 or Fig. 3 can be used is shown schematically in Fig. 5. The valve needle 52 of this valve is controlled by a spring 54 in the closed position against the valve seat 55 and an output coupled to the needle shaft proportional magnet, whose winding 53 acting on the armature 51 of the valve needle, in a known manner against the force of the spring 54 into the open position drawn in which the path from the paint inlet 57 to the paint outlet 58 is opened to a greater or lesser extent depending on the electrical current flowing through the magnetic winding.

Bei einem elektrisch angetriebenen Stellglied des Regelkreises würden anstelle des Druckregelventils in Fig. 1 und Fig. 3 elektrische Stellsignale von der Regelelektronik dem Stellgliedantrieb zugeführt. In an electrically powered actuator of the control circuit 3 electric control signals would be in place of the pressure control valve in Fig. 1 and Fig. Fed from the control electronics to the actuator drive.

In Fig. 6 ist die besonders vorteilhafte Kombination des hier beschriebenen Regelkreises mit den jeweils einer wählbaren Farbe zugeordneten und an je eine entsprechende Farbleitung L1, L2, L3 usw. angeschlossenen Farbventilen F1, F2, F3 usw. eines Farbwechslers 60 dargestellt, dessen Ausgang beispielsweise über eine von einem Motor M angetriebene Dosierpumpe 62 zu dem Zerstäuber Z führt. Gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung ist jedes der Farbventile nicht mehr wie bisher als einfaches 2/2- Wegeventil zum Öffnen und Sperren des betreffenden Farbweges ausgebildet, sondern als Stellglied für die Druck- oder Mengenregelung des Farblacks, dessen Antriebseinrichtung in Abhängigkeit von dem Istwert der zu regelnden Größe des Farblacks gesteuert wird. Hier dienen also die Farbventile F1, F2, F3 usw. des Farbwechslers 60 selbst als Stellglied für die zu regelnde Größe. Wenn der Farbdruck geregelt werden soll, kann als Istwert der Regelelektronik beispielsweise der am Eingang (oder Ausgang) der Dosierpumpe 62 gemessene Farbdruck zugeführt werden. In FIG. 6, the particularly advantageous combination of the control circuit described herein is associated with each of a selectable color and to a respective corresponding color line L1, L2, L3, etc. connected to paint valves F1, F2, shown F3, etc. of a color changer 60, the output of which, for example, leads to the atomizer Z via a metering pump 62 driven by a motor M. According to this development of the invention, each of the color valves is no longer designed as a simple 2/2-way valve for opening and blocking the color path in question, but rather as an actuator for the pressure or quantity control of the color lacquer, the drive device of which depends on the actual value of the regulating size of the color varnish is controlled. Here, the color valves F1, F2, F3, etc. of the color changer 60 themselves serve as an actuator for the variable to be controlled. If the color print is to be controlled, the color value measured at the input (or output) of the metering pump 62 can be supplied as the actual value to the control electronics.

Die Farbventile des Farbwechslers 60 können elektrisch oder pneumatisch angetrieben und durch elektrische oder pneumatische Stellsignale gesteuert werden. Beispielsweise sei angenommen, dass sie ähnlich wie bei den Regelkreisen nach Fig. 1 und Fig. 3 durch den von einem Proportionalventil erzeugten Luftdruck am Eingang 63 eines nachfolgend beschriebenen Steuermoduls 64 angetrieben werden, der mit je einem der Farbventile verbundene Ausgänge 65 hat und diesen Ausgangsluftdruck des allen Farbventilen gemeinsamen Druckregelventils an seinem jeweils angesteuerten Ausgang abgibt. Der Steuermodul 64 dient also als Wegesteuereinrichtung zum Anlegen der als pneumatische Stellgröße dienenden Druckluft an das jeweils gewünschte Farbventil. Alle übrigen Farbventile werden z. B. von einer Feder in ihrer Schließstellung gehalten, da jeweils nur ein Farbventil geöffnet werden darf. Zum Auswählen des Ausgangs 65, an dem die pneumatische Stellgröße abgegeben werden soll, wird der Steuermodul 64 durch binäre pneumatische oder elektrische Steuersignale an den Eingängen B, C und D angesteuert. Dieses System vermeidet die Notwendigkeit eines eigenen Proportionalregelventils für jedes der u. U. vielen Farbventile F1, F2, F3 usw. The color valves of the color changer 60 can be driven electrically or pneumatically and controlled by electrical or pneumatic control signals. For example, it is assumed that they are similar to the control circuits of FIG. 1 and FIG driven. 3 by the generated from a proportional valve air pressure at the input 63 of a described below, control module 64, which is connected to a respective one of color valves outputs 65 has, and this output air pressure of the pressure control valve common to all color valves at its respectively controlled output. The control module 64 thus serves as a path control device for applying the compressed air serving as a pneumatic control variable to the desired color valve. All other color valves are e.g. B. held by a spring in its closed position, since only one color valve may be opened. To select the output 65 at which the pneumatic manipulated variable is to be output, the control module 64 is controlled by binary pneumatic or electrical control signals at the inputs B, C and D. This system avoids the need for a separate proportional control valve for each of the u. U. many color valves F1, F2, F3 etc.

Das Proportionalventil könnte auch zwischen der externen Druckluftversorgung und dem Drucklufteingang einer die Farbventile in Blockbauweise enthaltenden handelsüblichen sogenannten Ventilinsel angebaut sein. The proportional valve could also be between the external Compressed air supply and the compressed air inlet one of the color valves in Commercially available block construction containing so-called Valve terminal must be attached.

Eine zweckmäßig Möglichkeit zur Realisierung des Steuermoduls 64 in Fig. 6 ist ein Block aus in mehreren Ebenen vereinigten Wegeventilen, die zur Einsparung von Steuerleitungen in einer bekannten Weise durch binär codierte Eingangssignale gesteuert werden. Der Prinzipschaltplan einer solchen Wegesteuereinrichtung für n = 3 Eingangssignale oder Ebenen und folglich 2ⁿ = 8 Ausgänge, also acht wählbare Farben ist in Fig. 7 dargestellt, wobei mit A der jeweils einem der acht Ausgänge zuzuführende Luftdruck und mit B, C und D wie in Fig. 6 die binären Eingangssignale bezeichnet sind. Die Eingangssignale B, C und D können z. B. von Magnetventilen erzeugte pneumatische Signale mit zwei möglichen Druckwerten (Ein/Aus) sein und den an die acht Ausgänge geschalteten Farbventilen F1, F2, F3 usw. gemäß der folgenden Tabelle zugeordnet, d. h. durch den Steuermodul 64 dekodiert werden:

An expedient possibility for realizing the control module 64 in FIG. 6 is a block of directional valves combined in several levels, which are controlled in a known manner by binary-coded input signals in order to save control lines. The basic circuit diagram of such a route control device for n = 3 input signals or levels and consequently 2 ⁿ = 8 outputs, i.e. eight selectable colors, is shown in FIG. 7, with A being the air pressure to be supplied to each of the eight outputs and B, C and D as in Fig. 6, the binary input signals are designated. The input signals B, C and D can e.g. B. Pneumatic signals generated by solenoid valves with two possible pressure values (on / off) and assigned to the color valves F1, F2, F3 etc. connected to the eight outputs according to the following table, ie decoded by the control module 64 :

Allgemeiner können aus n Eingangssignalen 2 ⁿ Ausgangssignale dekodiert werden. In der Praxis sind oft wesentlich mehr als nur 2³ = 8 Farben wählbar und folglich mehr als die in Fig. 7 dargestellten drei Ebenen mit einem 3/2-, 6/2- bzw. 12/2-Wegeventil notwendig. Die Anordnung nach Fig. 7 lässt sich beliebig erweitern auf 16, 32 usw. Ausgänge durch Anbau von 24/2- und 48/2- Wegeventilen usw., wobei allgemeiner für k = 1, 2, 3 . . . Ebenen jeweils 2^k + 2^(k-1)/2-Wegeventile erforderlich sind, um mit n binären Eingangssignalen 2 ⁿ Ausgänge zu aktivieren. Es ist auch möglich, einige der benötigten Wegeventile durch beliebig kombinierte Teilventile zu ersetzen, also beispielsweise das als 5. Ebene an sich erforderliche 48/2-Wegeventil durch zwei nebeneinander angeordnete 24/2-Wegeventile zu realisieren, an die jeweils eine Hälfte der Ausgänge des vorgeschalteten 24/2- Wegeventils der 4. Ebene angeschlossen sind. More generally, 2 ⁿ output signals can be decoded from n input signals. In practice, much more than just 2 ³ = 8 colors can often be selected and consequently more than the three levels shown in FIG. 7 with a 3/2, 6/2 or 12/2 directional valve are necessary. The arrangement according to FIG. 7 can be expanded as desired to 16, 32 etc. outputs by adding 24/2 and 48/2 directional valves etc., more generally for k = 1, 2, 3. , , Levels of 2 ^k + 2 ^(k-1) / 2-way valves are required to activate 2 ⁿ outputs with n binary input signals. It is also possible to replace some of the required directional control valves with any combination of partial valves, e.g. to implement the 48/2-way valve required as 5th level per se by two 24/2-way valves arranged next to each other, to each half of the outputs of the upstream 24/2 way valve of the 4th level are connected.

In Fig. 8 ist entsprechend dem vereinfachten Beispiel der Fig. 7 schematisch eine bevorzugte, weil besonders kompakte und daher platzsparende und auch geringen Montage- und Installationsauf-Wand erfordernde Ausführungsform des Steuermoduls 64 (Fig. 6) für acht Farbventile dargestellt. Die Besonderheit hierbei ist die Ausbildung der die drei Ebenen bildenden 3/2-, 6/2- und 12/2-Wegeventile in einem gemeinsamen blockartigen Gehäuse mit labyrinthartig verteilten Wegen für den Eingangsluftdruck A des gemeinsamen Druckregelventils. Die drei Ventile sind also in ihrem gemeinsamen Gehäuseblock durch Bohrungen miteinander verknüpft. Fig. 8 zeigt den Steuermodul in seinen acht verschiedenen möglichen Stellungen in Abhängigkeit von den binären Eingangssignalen B, C und D entsprechend der obigen Tabelle. Diese Stellungen werden bei dem betrachteten Beispiel durch diese Eingangssignale bildenden vorhandenen bzw. fehlenden Luftdruck bewirkt, der darstellungsgemäß auf je einen Kolben gegen die Kraft je einer Rückstellfeder wirkt. In accordance with the simplified example of FIG. 7, FIG. 8 schematically shows a preferred embodiment of the control module 64 ( FIG. 6) for eight color valves because it is particularly compact and therefore space-saving and also requires little assembly and installation effort. The special feature here is the formation of the 3/2-way, 6/2-way and 12/2-way valves forming the three levels in a common block-like housing with labyrinth-like distributed paths for the inlet air pressure A of the common pressure control valve. The three valves are thus linked together in their common housing block by bores. Fig. 8 shows the control module in its eight different possible positions depending on the binary input signals B, C and D according to the table above. In the example under consideration, these positions are brought about by the presence or absence of air pressure which forms these input signals and which, according to the illustration, acts on a piston against the force of a return spring.

Eine im Prinzip Fig. 8 entsprechende, ähnlich vorteilhafte, aber in Anwendungsfällen eventuell zu bevorzugende Bauform des Steuermoduls mit kreisförmigen Steuerbewegungen der Kolbenanordnungen ist schematisch in Fig. 9 dargestellt, wobei der Einfachheit halber eine Ausführungsform mit nur zwei Ebenen für vier Ausgangssignale gewählt wurde. Die beiden Kolbenanordnungen 90, 91 sind in dem Gehäuseblock 92 konzentrisch schwenkbar gelagert und werden bei dem betrachteten Beispiel an den Steuereingängen 93, 94 von den beiden Drucksignalen B bzw. C beaufschlagt, so dass der an den Eingang 95 angelegte Regeldruck für die Farbventile je nach der Schaltstellung durch die die beiden Ventilsysteme verbindenden zwei Gehäuseöffnungen 96 zu einem der vier Ausgänge 98 gelangt. Der Gehäuseblock 92 kann zweiteilig sein, wobei in dem einen Teil die Ausgänge und in dem anderen Teil die Eingänge 93 und 94 angeordnet sein können. A design of the control module with circular control movements of the piston arrangements corresponding to the principle of FIG. 8, which is similarly advantageous, but which may be preferred in application cases, is shown schematically in FIG. 9, an embodiment having only two levels for four output signals being chosen for the sake of simplicity. The two piston assemblies 90 , 91 are pivotally mounted concentrically in the housing block 92 and, in the example under consideration, are acted upon by the two pressure signals B and C at the control inputs 93 , 94 , so that the control pressure applied to the input 95 for the color valves depends on reaches the switching position through the two housing openings 96 connecting the two valve systems to one of the four outputs 98 . The housing block 92 can be in two parts, with the outputs in one part and the inputs 93 and 94 in the other part.

Der beschriebene Steuermodul in seiner Ausführungsform nach Fig. 8 und Fig. 9 eignet sich nicht nur für die Regelung von Farbventilen eines Farbwechslers z. B. gemäß Fig. 6, sondern allgemeiner zur Ansteuerung einer Vielzahl von Ventilen wie z. B. der Ein/Aus-Farbsteuerventile konventioneller Farbwechsler oder von sonstigen Ventilen, bei denen bisher unerwünscht viele Steuerleitungen, zu großer Platzbedarf und/oder zu hoher Bauteile- und Installationsaufwand nachteilig waren. The described control module in its embodiment according to FIG. 8 and FIG. 9 is not only suitable for the regulation of color valves of a color changer e.g. As shown in FIG. 6, but more generally for controlling a plurality of valves such. B. the on / off color control valves of conventional color changers or other valves, in which previously undesirable many control lines, too large space requirements and / or excessive component and installation effort were disadvantageous.

Andererseits können die als Regelstellglieder dienenden Farbventile F1, F2, F3 usw. des Farbwechslers 60 in Fig. 6 statt durch die pneumatischen Wegeventilanordnungen nach Fig. 8 und Fig. 9 auch elektrisch gesteuert und auf den jeweiligen Sollwert eingestellt werden. Zu diesem Zweck können sie jeweils eine zweckmäßige Elektronikschaltung enthalten, die einem elektrischen Ventilantrieb etwa gemäß Fig. 4 oder Fig. 5 einen ggf. allen Ventilen gemeinsamen Einstellwert zuführen, wenn das betreffende Ventil durch gesonderte Steuersignale ausgewählt wird. Die Steuersignale können in bekannter Weise über ein Datenbussystem zugeführt werden. Auch ein pneumatisch/elektronisches Bussteuersystem, wie es beispielsweise aus der DE 100 56 259 bekannt ist, kann hier eingesetzt werden. On the other hand serving as a control actuators paint valves F1, F2, F3 of the color changer 60 in Fig. 6 are electrically controlled by the pneumatic control valve arrangements according to FIG. 8 and FIG. 9 and set to the respective desired value, etc. instead can. For this purpose, they can each contain an expedient electronic circuit which, for example according to FIG. 4 or FIG. 5, supplies an electric valve drive with a setting value that may be common to all valves if the valve in question is selected by separate control signals. The control signals can be supplied in a known manner via a data bus system. A pneumatic / electronic bus control system, as is known for example from DE 100 56 259, can also be used here.

Claims

1. Coating system for the serial coating of workpieces with a control circuit for regulating the pressure and / or the flow rate of colored paint flowing through a line ( 9 , 61 ),
with an actuator (2, F1, F2, F3) connected to the line ( 9 , 61 ) for the variable to be controlled,
characterized in that the actuator ( 2 , F1, F2, F3) is formed by a pneumatically or electrically driven valve ( 20 , 40 , 50 ) in a shut-off valve design,
whose drive device ( 13 , 41 , 53 ) is controlled as a function of the measured actual value of the size of the colored lacquer to be regulated.

2. Plant according to claim 1, characterized in that the actuator is a needle valve ( 20 , 40 , 50 ).

3. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that the drive device contains a pneumatically driven piston ( 13 ) or an electric drive motor ( 41 ).

4. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that the drive device contains a proportional magnet ( 53 ).

5. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that the drive device contains a pneumatic drive with a proportional valve ( 3 ) controlled air pressure.

6. Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator contains a spring ( 14 ) closing the valve in the idle state.

7. System according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit is fed as the actual value, the signal of a pressure sensor ( 43 ) which measures the color pressure in the line downstream of the actuator ( 2 ).

8. Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 40 ) has an attached or built-in pressure sensor ( 43 ).

9. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure on the output side of the valve seat of a needle valve ( 40 ) is measured as the actual value of the control loop.

10. Installation according to one of the preceding claims, characterized in that a dosing device ( 62 ) for the colored lacquer is connected upstream or preferably downstream of the actuator.

11. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 3 ) is connected downstream of a color change valve arrangement.

12. System according to one of the preceding claims with a color change valve arrangement ( 60 ), to which a respective color valve (F1, F2, F3) connects a plurality of lines for each other selectable color of the color lacquer to be supplied to the coating member (Z), characterized in that that each of the paint valves (F1, F2, F3) is formed by an actuator for the pressure or quantity control of the paint, which is each formed by a pneumatically or electrically driven valve in the shut-off valve design, the drive device depending on the measured actual value of the to be controlled Size of the paint is controlled.

13. System according to claim 12, characterized in that the pneumatically driven color valves (F1, F2, F3) is connected upstream of a common proportional valve, whose pneumatic output signal can be fed to the color valve to be controlled via a path control unit ( 64 ).

14. System according to claim 13, characterized in that the directional control unit ( 64 ) has a number n of 2 ^k + 2 ^(k-1) / 2-way valves with k = 1 formed in a common housing block and connected to one another by openings within the housing block. 2, 3. , , contains
where the directional control valve for k = 1 is connected with its input to the proportional valve and with its two outputs to the two inputs of the directional control valve for k = 2 and its four outputs to the four inputs of the directional control valve for k = 3, etc. for possibly k> 3,
and wherein each directional valve can be switched between its two positions by one of n control signals each for controlling the 2 ⁿ outputs of the directional control unit ( 64 ) connected to the color valves (F1, F2, F3).

15. System in particular according to the preamble of claim 1 with a color change valve arrangement ( 60 ) to which via a controlled color valve (F1, F2, etc.) a plurality of lines (L1, L2, etc.) for each other selectable colors of the color coating to be supplied to the coating member are connected, characterized in that a common valve is connected upstream of the color valves (F1, F2 etc.), the pneumatic output signal of which can be fed to the color valve to be controlled in each case via a directional control unit ( 64 ) which has a number n formed in a common housing block Openings within the housing block of interconnected 2 ^k + 2 ^(k-1) / 2-way valves with k = 1, 2, 3. , , contains, where the directional control valve for k = 1 is connected with its input to the proportional valve and with its two outputs to the two inputs of the directional control valve for k = 2 and its four outputs to the four inputs of the directional control valve for k = 3, etc. for possibly k> 3, and each directional valve can be switched between its two positions by one of n control signals each for controlling the 2 ⁿ outputs ( 65 ) of the directional control unit ( 64 ) connected to the color valves (F1, F2, etc.).

16. System according to claim 14 or 15, characterized in that for switching the directional valves within the housing block displaceable piston arrangements are provided with which the openings leading through the housing block to the outputs ( 65 ) are blocked or opened.

17. Plant according to claim 12, characterized in that a proportional valve to the compressed air inlet one the Block-like valve terminal containing color valves is grown.