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Die
Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung zur Serienbeschichtung
von Werkstücken mit unterschiedlichen Farbtönen
sowie hierfür verwendbare Dosiervorrichtungen und Behälter.
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Beispielsweise
handelt es sich hierbei um die Serienlackierung von Fahrzeugkarossen
und deren Teilen mit elektrostatischen oder sonstigen Zerstäubern
einschließlich Rotationszerstäubern, Luftzerstäubern
usw., die das Beschichtungsmaterial unter Verwendung einer automatisch
gesteuerten Dosiervorrichtung applizieren. Mit dem hier verwendeten Begriff
Dosiervorrichtung sind vorzugsweise volumetrisch dosierende Vorrichtungen
wie z. B. Zahnradpumpen oder Kolbendosierer gemeint, die so von
einem steuerbaren Motor angetrieben werden können, dass
während der Beschichtung die von dem Zerstäuber
applizierte Materialmenge (Momentandurchfluss) bedarfsabhängig,
etwa in Abhängigkeit von dem jeweiligen Werkstückbereich
und sonstigen Parametern geändert werden kann, wie z. B.
in
EP 1 314 483 A2 oder
DE 691 03 218 T2 erläutert
ist. Die volumetrische Dosierung erfolgt typisch durch Steuerung
der Drehzahl einer Zahnradpumpe oder der Kolbengeschwindigkeit eines
Kolbendosierers.
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Zahnraddosierpumpen
werden in vielen Fällen wegen geringer Baugröße,
kontinuierlicher Lackförderung und Kostenvorteilen bevorzugt.
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Kolbendosierer
haben dagegen den Vorteil höherer Dosiergenauigkeit durch
Vermeidung des Schlupfs zwischen dem Zahnradpaar und dem Aufnahmegehäuse
von Zahnraddosierpumpen, und in elektrostatischen Lackiereinrichtungen,
in denen Hochspannungsisolation zwischen den Zerstäubern und
ihrem geerdeten Versorgungssystem erforderlich ist, lässt
sich mit dem diskontinuierlichen Lackförderbetrieb eines
Kolbendosierers auf einfache Weise die notwendige Potenzialtrennung
erreichen. Weitere Vorteile werden noch erläutert werden.
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Wie
in
EP 1 772 194 A2 beschrieben
ist, kann es ferner sinnvoll sein, dem Kolbendosierer einer elektrostatischen
Lackiereinrichtung einen als Lackzwischenspeicher dienenden Behälter
vorzuschalten, der zur Reduzierung der erforderlichen Farbwechselzeiten
bei einem Farbwechsel schon mit der neuen Farbe befüllt
wird, während noch mit der bisherigen Farbe aus dem Kolbendosierer
lackiert wird. Diesen Speicherbehälter kann man auch als Bestandteil
einer Dosiervorrichtung im Sinne der Erfindung definieren. Zum Entleeren
des Speicherbehälters kann dieser ebenfalls einen Kolben
im Zylinder enthalten.
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Statt
der volumetrischen Dosierung kann z. B. gemäß
EP 1 287 900 A2 auch
ein Farbdruckregler oder gemäß
EP 1 346 775 A1 das Hauptnadelventil des
Zerstäubers als Stellglied eines Regelkreises zur Steuerung
der Farbmenge bzw. Ausflussrate und somit als Dosiervorrichtung
dienen.
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Wenn
ein Zerstäuber Beschichtungsmaterial mit einer großen,
aber beispielsweise durch ein Ringleitungssystem begrenzten Anzahl
von Farbtönen applizieren soll und ein Farbwechsel in möglichst
kurzer Zeit erfolgen soll, werden üblicherweise als Farbwechsler
bezeichnete Farbwechselventilanordnungen in Blockbauweise (d. h.
als mechanische Einheit) eingesetzt, die die zahlreichen Farbeingänge über
einen Zentralkanal mit dem zu dem Zerstäubungsorgan führenden
Farbausgang verbinden. Aufgrund ihres üblichen modularen
Aufbaus sind sie problemlos an unterschiedlich viele wählbare
Farben anpassbar. Typische modulare Farbwechsler für Nasslack
sind beispielsweise aus
DE 198
36 604 und
DE
198 46 073 A1 bekannt, während ein prinzipiell ähnlicher Farbwechsler
für Pulverlack in der
DE 601 03 281 T2 beschrieben ist. Mit dem
Spülen von Farbwechslern befasst sich beispielsweise die
DE 199 51 956 A1 . Derartige
Farbwechsler sind typisch den bekannten Zahnrad- oder Kolbendosiervorrichtungen
oder ggf. dem erwähnten Lackspeicherbehälter vorgeschaltet.
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Wenn
nur wenige Farben benötigt werden, besteht auch die Möglichkeit,
einen Farbwechsler mit einer ihm nachgeschalteten Dosiervorrichtung
in den Zerstäuber einzubauen (
EP 1 502 658 A1 ), um den bei
einem Farbwechsel zu spülenden Weg vom Farbwechsler zu
dem Applikationsorgan wie z. B. dem Glockenteller eines Rotationszerstäubers
zu verkürzen. Hierfür hat man sich bemüht,
besonderes platzsparende Farbwechsler zu konstruieren (
EP 1 502 659 B1 ), was besonders
dann wichtig ist, wenn Farbwechsler in Zweifach-Bauweise erforderlich
sind, die bekanntlich gemeinsame Farbversorgungsleitungen haben
und mit dem Applikationsorgan über getrennte Farbstrecken
verbunden sind. Nachteilig ist bei derartigen Systemen die geringe,
durch den Platzbedarf des Farbwechslers und der in den Zerstäuber
führenden Farbleitungen eingeschränkte Anzahl
wählbarer Farbtöne. Statt über einen
der üblichen Farbwechsler, also einen modularen Farbwechselblock
mit einem den Farben gemeinsamen Ausgangskanal, kann man auch die
Farben z. B. von Ringleitungen durch je einen in den Zerstäuber
führenden Farbschlauch direkt über in dem Zerstäuber
befindliche Farb ventile dem Applikationsorgan zuführen,
wobei für jede dieser Farben eine eigene Dosiervorrichtung vorgesehen
sein kann und die Möglichkeit besteht, eine größere
Anzahl selten benötigter Farben (sogenannte Low-Runner) über
einen externen Farbwechsler anzuschließen, wie in der
deutschen Patentanmeldung 10
2006 022 570.8 vom 15.05.2006 und in der Patentanmeldung
PCT/EP2007/003874 vom 02.05.2007
beschrieben ist, deren gesamter Inhalt hiermit in die vorliegende
Beschreibung einbezogen wird. Die Anzahl der wählbaren
häufig benötigten Farben (High-Runner) wird aber
auch hier durch den verfügbaren Platz im Zerstäuber,
die Durchführung der Farbschläuche durch die Handachse
des Lackierroboters und bei Vorschaltung von Dosiervorrichtungen
durch den Platzbedarf für deren Anbau auf dem Roboter begrenzt.
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Den
Vorteil einer unbegrenzt großen Anzahl applizierbarer Farbtöne
bieten Sonderfarbversorgungssysteme, bei denen die Farben nicht
aus Ringleitungen kommen, sondern in einem Farbmischraum erzeugt
und über einen Farbwechsler zu dem Zerstäuber
geleitet werden. Diese Systeme sind allerdings relativ aufwändig
und haben im Vergleich mit Ringleitungssystemen höhere
Farbwechselverluste.
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Wie
schon erwähnt wurde, sind Farbwechsler in Lackieranlagen
allgemein üblich, weil sie bekanntlich während
des Lackierbetriebs eine rasche Umstellung von einer Farbe zur anderen
ermöglichen. Sie haben aber den prinzipiellen Nachteil
unvermeidbarer Farbverluste beim Spülen des mehr oder weniger
großen Zentralkanals bei jedem Farbwechsel. Nach Optimierung
der Farbverluste in beispielsweise gemolchten Schläuchen,
Dosiervorrichtungen usw. stellt der Farbwechsler oft das Element der
Beschichtungsanlage mit dem größten Einzelverlust
dar. Der Farbwechselverlust ist umso größer, je größer
der Querschnitt des Zentralkanals gewählt wird, um größere
Farbmengen in kürzerer Zeit durch den Farbwechsler leiten
zu können, wie es aus verschiedenen Gründen erwünscht
sein kann (Sonderfarbversorgungen, Behältertechnik, höherer
Lackiermengen, kürzere Taktzeiten aufeinanderfolgender Werkstücke,
höhere Viskositäten usw.). Außerdem wachsen
die Farbwechselverluste mit der Anzahl der angeschlossenen Farben
und der sich hieraus ergebenden Länge des Zentralkanals,
so dass die Anzahl der Farbtöne oft unerwünscht
begrenzt werden muss.
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Um
die Farbwechselverluste in den üblichen Farbwechslern zu
vermeiden, wurden nach dem Andock-Prinzip arbeitende Farbwechselsysteme
entwickelt, bei denen die für die verschiedenen Farbtöne vorgesehenen
Farbleitungen mit mechanisch bewegbaren Ventilelementen an eine
zu dem Zerstäuber führende Leitung ankuppelbar
sind (
EP 1 245 295 A2 ,
DE 100 64 065 A1 oder
DE 601 11 607 T2 ).
Mit diesen Farbschnittstellen lässt sich zwar gegenüber den üblichen
Farbwechslern eine Farbersparnis (von typisch etwa 10 ml bei jedem
Farbwechsel) erreichen, doch haben sie verschiedene praktische Nachteile
wie aufwändige Bewegungssteuerung zum Anfahren der Ankuppelpositionen,
hohen Wartungsbedarf, Spülen der Schnittstelle, Antrocknen
von Farbe an der Schnittstelle, Undichtigkeiten usw.
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Eine
relativ gute Lösung des Problems der Reduzierung von Farbverlusten
bei einem Farbwechsel wird durch den in der
EP 1 502 657 A2 beschriebenen
Farbwechsler erreicht, dessen Zentralkanal in unabhängig
voneinander spülbare Abschnitte unterteilt ist, wobei an
den am Farbausgang gelegenen vorderen Abschnitt die oft benötigten
High-Runner-Farben, also die Farben mit hohem Verbrauchsvolumen
angeschlossen werden, während an den hinteren, dem Farbausgang
abgewandten Abschnitt seltener benötigte Farben (Low-Runner)
angeschlossen werden. Während der oft benötigte
vordere Abschnitt stets unabhängig von dem hinteren Abschnitt gespült
wird, kann der seltener benötigte Abschnitt gemeinsam mit
dem anderen Abschnitt gespült werden. Da bei einem Farbwechsel
nicht mehr wie bei konventionellen Farbwechslern stets der gesamte Zentralkanal
gespült wird, ergeben sich geringere Verluste an Lack und
Spülflüssigkeit. Aber auch diese noch verbleibenden
Farbwechselverluste sind insbesondere für oft benötigte
Farben unerwünscht.
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Nach
dem Ausgang von Farbwechslern ist üblicherweise ein Farbdruckregler
angeordnet, der für eine Vordruckregelung einer Dosierpumpe
sorgen oder, wie oben schon erwähnt wurde, als Stellglied zur
Farbmengenregelung dienen kann. Der Totraum dieses Farbdruckreglers
muss bei jedem Farbwechsel gespült werden.
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Ausgehend
von dem geschilderten Stand der Technik wie beispielsweise der
EP 1 502 658 A1 besteht
eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Beschichtungseinrichtung
bzw. dafür verwendbare Vorrichtungen für die Beschichtung
von Werkstücken insbesondere mit unterschiedlich häufig
benötigten Farbtönen anzugeben, die einen Farbwechsel
mit minimalen Farb-, Spülmittel- und Zeitverlusten ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
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Beispielsweise
in der Automobilindustrie beschränken sich derzeit bis
zu 70 oder 80 des Produktionsvolumens auf etwa 7 Farbtöne
oder weniger. Durch den direkten Anschluss dieser häufig
benötigten Farben an die automatisch gesteuerte Dosiervorrichtung
werden aber erfindungsgemäß die Farbwechselverluste
an Lack und Spülmittel bei dem entsprechend häufigen
Wechsel dieser High-Runner-Farben und zugleich die notwendigen Farbwechselzeiten
auf ein Minimum reduziert, ohne dass dadurch die Gesamtzahl wählbarer
Farbtöne einschließlich zahlreicher seltener benötigter
oder Low-Runner-Farben, bei denen Farbwechselverluste wegen der
seltener durchgeführten Farbwechsel weniger gravierend
sind, begrenzt werden muss. Wenn für die High-Runner-Farben,
also für die am häufigsten benötigten
Farben oder, gleichbedeutend, für die Farben mit dem größten
Produktionsvolumen kein typischer Farbwechsler mit einem bei jedem
Farbwechsel zu spülenden gemeinsamen Zentralkanal verwendet
wird, entfallen auch dessen typische Farbwechselverluste an Material
und Zeit. Zudem werden auch die Farbwechselverluste eines gesonderten
typischen Farbwechslers für weniger häufig benötigte Farben
herabgesetzt, weil dessen Länge durch Wegfall der am häufigsten
benötigten Farben entsprechend verkürzt wird,
falls nicht statt dessen eine entsprechend größere
Anzahl wählbarer Farben angeschlossen werden soll.
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Am
Geringsten sind die Farbwechselverluste der High-Runner-Farben,
wenn sowohl die Dosiervorrichtung als auch die für diese
Farben erforderlichen Farbleitungen im Zerstäuber untergebracht werden.
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Bei
direktem Anschluss aller Farbleitungen an je einen Eingang der Dosiervorrichtung
muss bei einem Farbwechsel nur noch der den Farben gemeinsame kurze
Weg von der Dosiervorrichtung zu dem Applikationsorgan wie z. B.
dem Glockenteller eines Rotationszerstäubers gespült
werden. Vorzugsweise sind hierbei die zugehörigen, durch
externe Signale zur Farbwahl gesteuerten Farbventile unmittelbar
an die Dosiervorrichtung angebaut oder in diese eingebaut, doch
könnten die Farbventile auch in der an sich bekannten Weise
(
EP 1502658 A1 )
einen der Dosiervorrichtung vorgeschalteten typischen Farbwechsler
mit einem zentralen den Farben gemeinsamen Ausgangskanal bilden.
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Im
Rahmen der Erfindung ist es ferner möglich, nur die Dosiervorrichtung
im Zerstäuber selbst anzuordnen, die Farbventile für
die High-Runner-Farben dagegen nur in dessen Nähe an den
Zerstäuber anzubauen, vorzugsweise zwischen dem Zerstäuber und
dem Handgelenk des den Zerstäuber bewegenden Lackierroboters
oder sonstigen programmgesteuerten Bewegungsautomaten. In diesem
Fall verläuft nur eine den Farben gemeinsame Ausgangsleitung
der Farbventile von diesen in die Dosiervorrichtung im Zerstäuber,
wobei die Farbventile auch in diesem Fall einen typischen Farbwechsler
bilden können. Ferner besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit,
nicht nur die Farbventile, sondern auch die Dosiervorrichtung außerhalb
des Zerstäubers an diesen anzubauen, vorzugsweise zwischen
dem Handgelenk und dem Zerstäuber, da auch in diesem Fall
die Farbwechselverluste noch relativ gering sind.
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In
anderen Fällen kann es dagegen zweckmäßiger
sein, die Dosiervorrichtung und/oder die Farbventile, ggf. in einem üblichen
Farbwechsler, zwar ebenfalls in der Nähe des Zerstäubers,
aber etwas weiter entfernt von ihm anzuordnen, beispielsweise in
oder an einem Arm eines den Zerstäuber bewegenden Beschichtungsroboters
oder sonstigen programmgesteuerten Bewegungsautomaten. Insbesondere
kann es zweckmäßig sein, gemäß der
erwähnten
EP
1 772 194 A2 die aus einem Kolbendosierer mit vorgeschaltetem
Lackspeicherbehälter bestehende Dosiervorrichtung im Vorderarm
eines Lackierroboters unterzubringen.
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Der
für ggf. viele, aber seltener benötigte Farbtöne
vorgesehene Farbwechsler wird dagegen stets gesondert und weiter
entfernt von dem Zerstäuber angeordnet, vorzugsweise in
oder an einem Arm des Beschichtungsroboters oder dergleichen. Die Verluste
bei einem Wechsel der Farben sind umso geringer, je näher
der Farbwechsler dem Zerstäuber ist, doch kann er wegen
seines Platzbedarfs und aus dynamischen und sonstigen praktischen
Gründen in der Regel nicht in oder an dem Zerstäuber
vor dem Handgelenk des Lackierroboters cd. dgl. angeordnet werden,
wie es in vielen Fällen für die High-Runner-Farbventile
möglich ist, sondern allenfalls in oder an dem das Handgelenk
tragenden vorderen Roboterarm, wenn nicht zu viele Farben angeschlossen werden.
Im Rahmen der Erfindung könnte dieser Farbwechsler aber
auch weiter von dem Zerstäuber entfernt sein, also im zweiten
Roboterarm oder mitfahrend (auf der sog. Achse 7) sogar außerhalb
des Lackierroboters. Farbverluste bei einem Farbwechsel lassen sich
beispielsweise in diesem Fall, aber auch für die hier beschriebene
High-Runner-Farbversorgung, durch dem Fachmann an sich bekannte
zusätzliche Maßnahmen wie insbesondere die Molchtechnik
in Verbindung mit Zurückdrücken der in der Leitung
verbliebenen Farben bis in das Versorgungssystem („Reflow")
und/oder nahezu restlosen Verbrauch der jeweils in der Leitung befindlichen
Farbe beim Applizieren („Pushout") vermeiden.
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Der
Ausgang des gesonderten Farbwechslers für seltener benötigte
Farben ist vorzugsweise parallel zu den Farbleitungen der am häufigsten
benötigten High-Runner-Farben an einen eigenen zusätzlichen
Eingang der Dosiervorrichtung oder ggf. ihres Speicherbehälters
angeschlossen. Stattdessen kann der Ausgang dieses Farbwechslers
aber auch über eine parallel zu der Dosiervorrichtung der High-Runner-Farben
verlaufende Leitung und eine eigene Dosiervorrichtung, die sich
in dem Zerstäuber oder in weitgehend beliebiger Entfernung
außerhalb des Zerstäubers befinden kann, direkt
an den Zerstäuber angeschlossen sein, d. h. in der Regel
an dessen Hauptnadelventil.
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Vorzugsweise
ist parallel zu dem gesonderten Farbwechsler für weniger
häufig benötigte Farbtöne ein damit übereinstimmender
weiterer Farbwechsler vorgesehen, der an Farbleitungen für
dieselben Farbtöne angeschlossen ist. Damit lassen sich
unerwünschte Zeitverluste beim Farbwechsel vermeiden, weil
während des Spülens des einen Farbwechslers und
seiner Ausgangsleitung und während der Vorbereitung für
die nächste Farbe (ggf. einschließlich Reflow)
der Zerstäuber aus dem jeweils anderen Farbwechsler versorgt
werden kann. Diese wechselweise Farbversorgung bezeichnet man üblicherweise
als A/B-Betrieb (vgl. z. B.
EP
1314483 A ). Die beiden übereinstimmenden Versorgungszweige (A
und B) sind parallel zueinander an den Zerstäuber angeschlossen,
bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der hier beschriebenen
Erfindung also an zwei Eingänge der Dosiervorrichtung (ggf.
ihres Speicherbehälters) oder andernfalls über
eine eigene Dosiervorrichtung an das Hauptnadelventil des Zerstäubers.
A/B-Betrieb ist aber auch für die erfindungsgemäße
High-Runner-Farbversorgung möglich, wofür dann
parallel zu der Anordnung aus der Dosiervorrichtung und den gesteuerten
Farbventilen der häufig benötigten Farbtöne
eine damit übereinstimmende weitere Anordnung aus einer
Dosiervorrichtung und gesteuerten Farbventilen vorgesehen ist, wobei
auch hier die Farbventile der beiden Anordnungen an Farbleitungen
für dieselben Farbtöne angeschlossen sind. Stattdessen
kann auch ein einziger, aber für Wechselbetrieb ausgebildeter
Kolbendosierer prinzipiell gemäß
EP 1666158 A2 verwendet werden,
also ein von einem Motor angetriebener Kolbendosierer mit einem
Zylinder, dessen durch den Kolben getrennte Bereiche jeweils mehrere
gesteuerte Eingänge für die wählbaren
unterschiedlichen Farbtöne und jeweils einen mit dem Hauptnadel- oder
sonstigen Ausgangsventil des Zerstäubers verbundenen gesteuerten
Ausgang haben.
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Der
oder (bei A/B-Betrieb) jeder Farbwechsler für seltener
als die z. B. 7 oder weniger High-Runner-Farben benötigten
Farben kann zweckmäßig mindestens zwei Leitungsabschnitte
enthalten, in die jeweils mehrere gesteuerte Farbventile für
Beschichtungsmaterialien mit wählbaren unterschiedlichen Farbtönen
münden, und von denen mindestens ein Leitungsabschnitt
unabhängig von mindestens einem anderen Leitungsabschnitt
spülbar ist, wobei die Leitungsabschnitte durch ein gesteuert
absperrbares Ventil miteinander und/oder mit einer Ausgangsleitung
des Farbwechslers verbunden sind. Derartige Farbwechsler sind an
sich aus der
EP 1502657
A2 bekannt und ermöglichen zur Reduzierung der
Farbwechselverluste eine sinnvolle weitere Differenzierung zwischen
unterschiedlich häufig benötigten Farben, wobei
seltener benötigte Farben an den weiter vom Farbausgang
entfernten einen Leitungsabschnitt des Farbwechslers und die übrigen
Farben an dessen am Farbausgang gelegenen anderen Leitungsabschnitt
angeschlossen werden.
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Wenn
zwei voneinander getrennte parallele Dosiervorrichtungen in dem
Zerstäuber oder in dessen Nähe vorgesehen sind,
können diese Dosiervorrichtungen auch gleichzeitig arbeiten,
um dem Applikationsorgan zwei aus getrennten Versorgungsleitungen
kommende Komponenten eines Beschichtungsmaterials wie namentlich
2K-Lacke zuführen.
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Gemäß einem
besonderen bevorzugten Aspekt der Erfindung, der in manchen Fällen
auch ohne das oben beschriebene Merkmal eines entfernt von dem Zerstäuber
angeordneten Farbwechslers für seltener benötigte
Farben zweckmäßig und vorteilhaft sein kann, hat
die vorzugsweise in dem Zerstäuber oder in dessen Nähe
ein- oder angebaute Dosiervorrichtung einen Kolbendosierer mit einem
zur Änderung der Kolbengeschwindigkeit während
der Applikation automatisch steuerbaren Dosierantrieb, wofür eine
der hierfür aus dem Stand der Technik an sich bekannten
Konstruktionen verwendet werden kann. Der erfindungsgemäße
Kolbendosierer oder ggf. sein vorgeschalteter Speicherbehälter
hat aber im Gegensatz zu den bekannten Konstruktionen nicht nur
einen oder allenfalls (wie im Fall der erwähnten
EP 1666158 ) zwei Eingänge,
sondern für jeden der wählbaren häufig
benötigten Farbtöne mindestens einen eigenen Eingang
und mindestens einen für die zuführbaren Farbmaterialien
gemeinsamen Ausgang. Neben den geringen Material- und Zeitverlusten
beim Farbwechsel hat ein Kolbendosierer beispielsweise gegenüber
Zahnraddosierpumpen und anderen Dosiersystemen besondere Vorteile
wie bessere Spülbarkeit mit geringerem Spülaufwand
sowie die Möglichkeit des Zurückdrückens
der Farben (Reflow) in das Versorgungssystem wie z. B. Ringleitungen
direkt über die Farbventile, ohne dass dafür ein
Farbwechsler und die Verbindungsstrecke zwischen dem Dosierer und
dem Farbwechsler befüllt werden müssen. Ein wesentlicher
anderer Vorteil des Kolbendosierers ist außerdem, dass
er keinen Farbdruckregler benötigt, etwa im Gegensatz zu
derzeit verfügbare Zahnraddosierpumpen, denen in der Regel
aus Gründen der Dosiergenauigkeit für jede angeschlossene
Farbleitung ein eigener Farbdruckregler vorgeschaltet werden müsste.
Der Kolbendosierer vermeidet die Nachteile von Druckreglern wie
Kosten, Farbverluste beim Farbwechsel, Platzbedarf und Gewichtsbelastung
der Roboterachsen.
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U.
a. zur Reduzierung der Farbwechselverluste sowie aus Platz- und
Konstruktionsgründen ist es besonders zweckmäßig,
wenn die durch Signale zur Farbwahl gesteuerten Farbventile der
High-Runner-Farbleitungen an die Dosiervorrichtung angebaut oder
konstruktiv in diese integriert sind. Im Fall eines Kolbendosierers
oder eines ihm vorgeschalteten Kolbenzylinders (worunter ein Behälter
mit beliebigem, auch nicht kreisförmigem Querschnitt zu
verstehen ist) kann also mindestens der auf der einen Seite des Kolbens
befindliche Raum des Kolbenzylinders eine Mehrzahl von Eingängen
für die Farbleitungen verschiedenfarbiger Beschichtungsmaterialien
haben, wobei die Eingänge vorzugsweise in den Zylinder eingebaute
oder an den Zylinder angebaute Ventile aufweisen, die von Signalen
zur Auswahl der dem Kolbendosierer zuführbaren Beschichtungsmaterialien
steuerbar sind. Ein derartiger Kolbendosierer kann mit oder ohne
vorgeschalteten Speicherbehälter auch für sich
und unabhängig von der hier im Übrigen beschriebenen
Beschichtungseinrichtung zweckmäßig und vorteilhaft
sein, also auch in beliebigen sonstigen Farbversorgungssystemen
einschließlich Systemen, in denen sich der Kolbendosierer nicht
in dem Zerstäuber oder in dessen Nähe befindet.
Entsprechendes gilt für den oben erwähnten doppelt
wirkenden Kolbendosierer gemäß der
EP 1666158 A2 , bei dem die
für die verschiedenen wählbaren Farben vorgesehenen
Eingänge des einen Bereichs des Zylinders sich an oder
in dem einen Stirnende des Zylinders und die Eingänge des
anderen Bereichs sich an oder in dem entgegengesetzten Stirnende
des Zylinders befinden können.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung, der ebenfalls für sich und
auch ohne die die Anordnung von Farbwechslern in oder mehr oder
weniger weit weg von dem Zerstäuber betreffenden Merkmal
zweckmäßig und vorteilhaft sein kann, können
die Farbwechselventile in eine Zahnraddosierpumpe an sich üblichen
Typs eingebaut sein oder an die Dosierpumpe angebaut sein.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung, der ebenfalls für sich und
auch ohne andere der beschriebenen Merkmale zweckmäßig
und vorteilhaft sein kann, können statt der oben beschriebenen
Beispiele die Farbventile auch in oder an einen Behälter
einer Beschichtungsvorrichtung wie z. B. eines Be schichtungsroboters
ein- oder angebaut sein, der nicht zum Dosieren dient, sondern in
an sich bekannter Weise anderen Zwecken wie beispielsweise als Zwischen-
oder Vorratsbehälter.
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Die
Anzahl der an oder in eine Dosiervorrichtung oder einen Behälter
einer Beschichtungseinrichtung ein- oder angebauten Farbventile
für entsprechend viele Farbeingänge hängt
vom jeweiligen Einzelfall ab, beträgt in der Regel aber
mehr als zwei und vorzugsweise mehr als vier.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
vereinfachtes Prinzipschema einer erfindungsgemäßen
Beschichtungseinrichtung;
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2 eine
vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Kolbendosierers;
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3 schematische
Darstellungen von drei verschiedenen Farbwechslern, die bei einer
erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung verwendet
werden können;
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4 ein
gegenüber 2 abgewandeltes Ausführungsbeispiel;
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5 ein
Ausführungsbeispiel mit einer Zahnraddosierpumpe;
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6 eine
zweckmäßige bauliche Realisierung der Dosiervorrichtung
gemäß 2;
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7 einen
Radialschnitt durch die Endwand der Vorrichtung gemäß 6;
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8 eine
zweckmäßige bauliche Realisierung der Dosiervorrichtung
gemäß 4;
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9 die
Anordnung einer Dosiervorrichtung beispielsweise mit einem Behälter
gemäß 6 im Vorderarm eines Lackierroboters;
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10 eine
zweckmäßige bauliche Realisierung der Dosiervorrichtung
und ihrer Ventile gemäß 5;
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11 den
Einbau von Farbventilen in den Umfang eines beliebigen Zwecken dienenden
Behälters einer Beschichtungseinrichtung;
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12 eine
Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach 11;
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13 eine
schematische Schnittansicht des Ausführungsbeispiels nach 12;
und
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14 eine
weitere Abwandlung der Ausführungsbeispiele nach 11 und 12.
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Die
in 1 dargestellte Beschichtungseinrichtung enthält
eine Dosiervorrichtung 10, an deren Ausgang 11 das übliche
Hauptnadelventil od. dgl. eines (nicht dargestellten) Zerstäubers
für Farbmaterial wie z. B. eines elektrostatischen Rotationszerstäubers
oder Luftzerstäubers angeschlossen ist. Der Ausgang 11 ist
mehreren, bei dem dargestellten Beispiel sechs Farbeingängen
der Dosiervorrichtung 11 gemeinsam, die jeweils ein zur
Farbwahl automatisch vom übergeordneten Steuerprogramm
gesteuertes Farbventil FV1, FV2 usw. bis FV6 aufweisen. Die Dosiervorrichtung 10 kann
an sich beliebiger Art sein, also einem der für Beschichtungsanlagen
an sich bekannten Dosiersysteme einschließlich Kolbendosierern
und Zahnraddosierpumpen oder mit Farbdruck- und Farbmengenregelung
arbeitenden Systemen usw. entsprechen. Volumetrisch dosierende Vorrichtungen
und insbesondere Kolbendosierer sind aber bei der Erfindung bevorzugt.
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Bei
dem dargestellten Beispiel sind an die Farbventile FV2 bis FV6 der
Dosiervorrichtung 10 die Farbleitungen 13 für
die im Beschichtungsbetrieb am häufigsten benötigten
oder High-Runner-Farben (mit 2 bis 6 bezeichnet) angeschlossen,
die beispielsweise als Stichleitungen von den in Beschichtungsanlagen üblichen
Ringleitungen gespeist werden oder auch selbst als Ringleitung ausgebildet
sein können. Eines der Farbventile, hier FV1, ist dagegen über eine
Farbleitung 15 an den Ausgang eines externen Farbwechslers 12 angeschlossen
und dient zur Abtrennung des High-Runner-Farbwechselbereichs von dem
Low-Runner-Farbwechsler 12. Der Farbwechsler 12 kann
die eingangs erläuterte konventionelle modulare Blockbauweise
mit einem Zentralkanal haben, an den über die Farbventile
des Farbwechslers die Farbleitungen 14 für weniger
häufig benötigte oder Low-Runner-Farben angeschlossen
sind. Bevorzugte Ausführungsformen des Farbwechslers 12 werden
unten anhand von 3 beschrieben.
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Wie
schon erläutert wurde, können sich die Dosiervorrichtung 10 und/oder
die Farbventile FV1 bis FV6 vorzugsweise in dem Zerstäuber
oder mit ihm bewegbar in dessen Nähe insbesondere zwischen
dem Zerstäuber und dem Handgelenk eines Lackierroboters
oder in dessen Vorderarm befinden. Wie ebenfalls schon erwähnt
wurde, sind die Farbventile vorzugsweise an die Dosiervorrichtung 10 (Kolbendosierer,
Speicherbehälter, Dosierpumpe oder ggf. die Messzelle oder
den Farbdruckregler an sich bekannter Dosiersysteme usw.) angebaut
oder in diese eingebaut. Der externe Farbwechsler 12 kann
sich dagegen an einem Ort befinden, der zwar in Hinblick auf Farbwechselverluste
dem Zerstäuber möglichst nahe sein soll, im Übrigen
aber weitgehend beliebig ist. Aus dynamischen und Platzgründen kann
beispielsweise ein Ort am oder im hinteren Roboterarm zweckmäßig
sein, wenn sich eine Anordnung weiter vorne nicht realisieren lässt.
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Wenn
die Dosiervorrichtung durch einen Kolbendosierer oder eine volumetrisch
arbeitende Dosierpumpe z. B. mit einem elektrischen Antriebsmotor
gebildet ist, kann sich der Dosierantrieb außerhalb der
Dosierpumpe befinden (beispielsweise wie nach
EP 1000667 B ). Insbesondere
kann der Dosierantrieb aber auch in den Kolbendosierer oder in die
Dosierpumpe eingebaut sein.
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Die
erfindungsgemäße Farbversorgung eignet sich für
beliebige Zerstäuber, insbesondere auch für elektrostatische
Zerstäuber, die das Beschichtungsmaterial bekanntlich auf
ein Hochspannungspotenzial beispielsweise in der Größenordnung
von 100 kV aufladen. In diesem Fall können in dem Zerstäuber
befindliche Sensoren und Aktoren einschließlich der Dosiervorrichtung
und ihres elektrischen Dosierantriebs im Betrieb auf dem Hochspannungspotenzial
des Zerstäubers liegen, ebenso wie ggf. ein anstelle der
sonst üblichen Druckluftturbine vorgesehener elektrischer
Antriebsmotor des Glockentellers, wenn es sich um einen Rotationszerstäuber
handelt. Wie im Einzelnen in der Patentanmeldung
DE 10 2006 045 631.9 vom 27.09.2006
beschrieben ist, können der auf Hochspannungspo tenzial
liegende Dosierantrieb und ggf. der ebenfalls auf diesem Potenzial
liegende elektrische Glockentellermotor von einer wenigstens mit
seiner Sekundärspulenanordnung in dem Zerstäuber
befindlichen Trenntransformator mit elektrischer Leistung versorgt
werden. Der Trenntransformator bildet zwi schen seinen Primär-
und Sekundärkreisen eine Hochspannungsisolationsstrecke
und trennt damit die von ihm versorgten, in dem Zerstäuber
befindlichen Verbraucher einschließlich der beiden Motoren
galvanisch von der in dem Zerstäuber führenden
elektrischen Stromversorgungsleitung.
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Wie
ebenfalls in der genannten
DE
10 2006 045 631.9 beschrieben ist, können auch
die Steuer- und Sensorsignale der Aktoren und Sensoren des Zerstäubers
potenzialfrei in den bzw. I aus dem Zerstäuber übertragen
werden, beispielsweise optisch oder über Funk. Hierbei
können insbesondere auch die den Dosierantrieb steuernden
externen Signale zusammen mit sonstigen Signalen über eine
gemeinsame Kabel- oder Funkstrecke usw. übertragen werden.
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Gemäß einem
besonderen Merkmal, das auch unabhängig von der hier beschriebenen High-Runner-Farbversorgung
vorteilhaft und realisierbar ist, kann die Betätigung des üblichen
Hauptnadelventils oder eines sonstigen Ausgangs- oder Hauptventils
des Zerstäubers durch den am Ausgang (
11) der
dem Hauptventil vorgeschalteten Dosiervorrichtung erzeugten Druck
gesteuert werden. Das Hauptventil wird also durch den Druck der
Dosiervorrichtung geöffnet, sobald und solange ein entsprechender
Druck vorhanden ist, und bei fehlendem Druck selbsttätig
ge schlossen. Das Funktionsprinzip entspricht hierbei dem eines
in Beschichtungsanlagen üblichen Farbdruckreglers, wie
er z. B. aus
DÜRR/BEHR Technisches Handbuch, Einführung
in die Technik der PKW-Lackierung, 04/1999–28.04.1999,
Kap. 5.3.1 Farbdruckregler, oder aus
EP 1 376 289 B1 bekannt
ist, deren vollständiger Inhalt hiermit in die Offenbarung
der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird. Ein derartiger Farbdruckregler
(bei dem es sich nicht um einen „Regler" im Sinne eines
geschlossenen Regelkreises handeln muss) kann erfindungsgemäß prinzipiell
den Kolbenantrieb üblicher Hauptnadelventi le und dessen
externe Ansteuerung ersetzen, wobei das Ventil nicht durch Steuerluft
geöffnet wird, sondern durch den Farbdruck selbst. Demgemäß kann
das Hauptventil des Zerstäubers oder eines sonstigen Applikationsgeräts
vorzugsweise aus einem Nadelventil oder auch aus einem Kugel- oder
sonstigen Ventil für das Beschichtungsmaterial bestehen,
das durch Federkraft in der Schließstellung gehalten und
durch den entgegen der Federkraft wirkenden Druck des Beschichtungsmaterials
z. B. über eine Membran geöffnet wird, sobald
dieser Druck einen bestimmten Wert erreicht, der fest oder auch
veränderbar eingestellt werden kann. Bei dem hier betrachteten
Beispiel ist der Steuereingang des Hauptventils an den Ausgang der
beschriebenen Dosiervorrichtung angeschlossen. Durch diese (mittelbare)
Automatisierung der Hauptnadelsteuerung durch die Dosiervorrichtung
entfällt die sehr aufwändige Einstellung der Hauptnadelschaltung
konventioneller Zerstäuber, deren Hauptnadelventil bekanntlich
nur durch externe Signale der Programmsteuerung der Beschichtungsanlage
geöffnet und geschlossen wird (vgl. z. B.
EP 1245291 B1 ).
-
In
2 ist
schematisch ein Kolbendosierer
20 dargestellt, der im Wesentlichen
aus einem Zylinder
21, einem in dem Zylinder von der Kolbenstange
22 verschiebbaren
Kolben
23 sowie einem (nicht dargestellten) Dosierantrieb
besteht. Die Bauteile des Kolbendosierers
20 können
aus Hochspannungsgründen aus Isolierwerkstoff und zur Verbesserung der
Dosiergenauigkeit aus einem Keramikwerkstoff bestehen. Der Dosierantrieb
kann üblicherweise einen die Kolbenstange bewegenden elektrischen
Motor enthalten, der in an sich bekannter Weise so gesteuert wird,
dass durch Änderung der Kolbengeschwindigkeit während
des Beschichtungsvorgangs die momentane Menge des applizierten Beschichtungsmaterials
bedarfsabhängig geändert werden kann. Nach diesem
Prinzip arbeitende Kolbendosierer sind beispielsweise aus
EP 1384885 B und
WO 93/23173 bekannt.
-
Erfindungsgemäß hat
der Kolbendosierer 20 jedoch mehrere, bei dem dargestellten
Beispiel fünf Farbeingänge E1 bis E5, die jeweils
ein Farbventil FV1' bis FV5' aufweisen und damit an je eine von
fünf Farbleitungen 13' für unterschiedliche
High-Runner-Farben angeschlossen sind. Ein zusätzlicher, ebenfalls
mit einem Ventil VV versehener Eingang E6 ist zum Einleiten eines
als Spülmittel dienenden Verdünners V und von
ebenfalls zur Reinigung es Zylinders 21 dienender Pulsluft
PL vorgesehen. Ferner hat der Zylinder 21 einen Ausgang
A mit einem Ausgangsventil VA, an das eine zu dem Hauptnadel- oder
Ausgangsventil des Zerstäubers führende Ausgangsleitung
des Kolbendosierers angeschlossen ist.
-
Die
Farbventile FV sind vorzugsweise an den Zylinderboden 24 des
Kolbendosierers angebaut oder in diesen eingebaut, wie durch die
gestrichelte Linie 24' angedeutet ist. Dementsprechend
können auch das Spülventil VV und/oder das Ausgangsventil FA
an- oder eingebaut sein.
-
Wenn
der Kolbendosierer 20 der 2 als Dosiervorrichtung 10 der
anhand von 1 beschriebenen Einrichtung
verwendet wird, kann einer der Farbeingänge wie E1 bis
E5 des Kolbendosierers auch (statt an eine High-Runner-Farbleitung)
an die von einem externen Farbwechsler, also z. B. von dem Farbwechsler 12 in 1 kommende
Farbleitung für seltener benötigte Farbtöne
angeschlossen sein. Stattdessen könnte aber auch hier die
Ausgangsleitung eines externen Farbwechslers unter Umgehung des
Kolbendosierers 20 zu dem Ausgangsventil des Zerstäubers
führen.
-
Im
Rahmen der Erfindung kann es sich bei dem Element
20 in
2 auch
um einen dem eigentlichen Kolbendosierer vorgeschalteten Lackspeicherbehälter
beispielsweise gemäß
EP 1 772 194 A2 handeln,
dessen Kolben in der Regel allerdings nicht von einem elektrischen
Motor angetrieben wird, sondern in der Befüllrichtung von
dem Beschichtungsmaterial und in der Entleerungsrichtung von einem Druckmedium
wie z. B. Druckluft.
-
Bei
Weiterbildung des Kolbendosierers
20 für wechselweisen
Betrieb der durch den Kolben
23 getrennten Zylinderbereiche
gemäß
EP
1666158 A2 könnte beispielsweise in dem zu dem
Zylinderboden
24 entgegengesetzten Zylinderboden des Kolbendosierers
eine den Eingängen E1 bis E6 und dem Ausgang A mit den
zugehörigen Ventilen entsprechende Anordnung vorgesehen
sein.
-
Der
bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung vorgesehene
externe Farbwechsler
12 (
1) für
seltener benötigte Farben könnte die in
3 bei
(a) schematisch dargestellte bekannte Bauform haben, wie sie beispielsweise
aus
DE 19836604 A1 ,
DE 19846073 A1 oder
DE 19951951 A1 an
sich bekannt ist. Er besteht also im Wesentlichen aus Farbventilen
für bei dem dargestellten Beispiel vierundzwanzig verschiedene
Farben, Spülventilen für Pulsluft PL und Verdünner
V und einem Rückführventil RF, die an den Zentralkanal
30a des Farbwechslers
angeschlossen sind.
-
Da
die an den externen Farbwechsler angeschlossenen Farben ihrerseits
unterschiedlich oft benötigt werden, kann es allerdings
zweckmäßiger sein, den externen Farbwechsler in
der aus der
EP 1502657
A2 an sich bekannten Weise in unabhängig voneinander
spülbare Kanalabschnitte zu unterteilen. Der in
3 bei
(b) schematisch dargestellte Farbwechsler
12b entspricht
im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach
2 der
genannten
EP 1502657
A2 , deren gesamter Inhalt hiermit in die vorliegende Beschreibung
einbezogen wird. Die beiden Kanalabschnitte sind mit
30b1 und
30b2 bezeichnet und
durch das gesteuert absperrbare Ventil
16b in Reihe miteinander
verbunden. An die mit 1 bis 6 bezeichneten Farbventile des Abschnitts
30b1 sind
die häufiger benötigten Farben angeschlossen,
an die übrigen Farbventile des Abschnitts
30b2 dagegen die
seltener benötigten Farben. Dadurch ergeben sich in der
Praxis geringere Farbwechselverluste als bei dem Standardfarbwechsler
gemäß
3(a).
-
Der
in
3 bei (c) dargestellte Farbwechsler
12c,
der im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach
3 oder
4 der
EP 1502657 A2 entsprechen
kann, besteht aus den beiden parallelen Kanalabschnitten
30c1 und
30c2,
die den dargestellten jeweiligen Farb-, Spül- und Rückführungsventilen gemeinsam
sind und über je ein gesteuert absperrbares Ventil
16c1 bzw.
16c2 mit
der Ausgangsleitung des Farbwechslers verbunden sind. Dieser Farbwechsler
hat neben geringen Farbwechselverlusten besondere Vorteile wie relativ
geringen Platzbedarf und geringes Gewicht bzw. eine größere
Anzahl anschließbarer Farben bei gegebener Größe.
-
Wenn
an die beiden Kanalabschnitte 30c1 und 30c2 die
gleichen Farben angeschlossen werden, eignet sich der Farbwechsler
auch für A/B-Betrieb. Damit lässt sich eine stets
gleich kurze Farbwechselzeit für alle wählbaren
Farben erreichen.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel nach 2 können
die Farbventile für die High-Runner-Farben nahezu bündig,
also farbverlustfrei an der Innenwand des Zylinders des Kolbendosierers
oder ggf. seines Zwischenspeicherbehälters platziert sein
(vgl. 7). 4 zeigt dagegen schematisch
ein gegenüber 2 etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem die an die High-Runner-Leitungen 43 angeschlossenen
Farbventile FV43 in einen ihnen gemeinsamen Kanal 41 münden,
der seinerseits in den Zylinder des Kolbendosierers oder ggf. seines
Zwischenspeicherbehälters 40 führt. An den
gemeinsamen Kanal 41 ist über ein die beiden Farbversorgungssysteme
für High-Runner- bzw. Low-Runner-Farben voneinander trennendes
Absperrventil V45 auch die Farbleitung 45 vom Ausgang des
externen Farbwechslers 42 für die Low-Runner-Farben
angeschlossen. Baulich kann die Farbleitung 45 ein integraler
Bestandteil des üblichen Zentralkanals des Farbwechslers 42 sein
und in den Kanal 41 übergehen oder diesen bilden
(vgl. 8). Der Farbwechsler 42 kann beispielsweise
die der Zeichnung zu entnehmende Anordnung aus den Farbventilen
F1 bis Fn für die n verschiedenen verfügbaren
Low-Runner-Farben, dem Rückführungsventil RF2,
den Spülventilen V1 und PL1 für Verdünner
bzw. Pulsluft sowie dem darstellungsgemäß zwischen
den Farbund Rückführungsventilen einerseits und
den Spülventilen andererseits angeordneten Absperrventil
SPVFW enthalten. Der Low-Runner-Farbwechsler kann auch einer der
Anordnungen nach 3 entsprechen. Mit pFW ist ein
den Druck des Beschichtungsmaterials in dem den verschiedenen Low-Runner-Farben
gemeinsamen Zentralkanal des Farbwechslers und somit der Farbleitung 45 messender
Farbdrucksensor zur Verbesserung der Prozesssicherheit. Der farbverlustreiche
Zentralkanal des Farbwechslers 42 muss lediglich bei Lackierung
mit einer der Low-Runner-Farben mit dieser Farbe gefüllt werden.
Bei Lackierung mit einer der High-Runner-Farben wird der Farbwechsler 42 mit
dem Absperrventil V45 abgetrennt.
-
In 5 ist
schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
bei dem die Dosiervorrichtung durch eine Zahnraddosierpumpe 50 gebildet
ist, die sich von konventionellen Dosierpumpen dadurch unterscheidet,
dass sie mehrere Eingänge hat, an die über jeweilige
Farbventile FV53 die Farbleitungen 53 für die
High-Runner-Farben und parallel hierzu über das Ventil
V55 die Farbleitung 55 vom Ausgang des gesonderten Farbwechslers 52 für die
Low-Runner-Farben ange schlossen sind. Die Farbventile FV53, mit
denen die Eingänge für die High-Runner-Farben
versehen sind, können vorzugsweise direkt nahezu farbverlustfrei
an den Dosierzahnrädern der Dosierpumpe 50 platziert
sein. Hier wie auch bei den anderen Ausführungsbeispielen
der Erfindung können die Farbventile vorzugsweise als Nadelventile
an sich üblicher Art ausgebildet sein. Das Absperrventil
V55 für die Low-Runner-Farben kann in den Eingang der Dosierpumpe 50 eingebaut
oder ihm vorgeschaltet sein. Der Farbwechsler 52 kann dem
nach 4 entsprechen oder auch einem der Farbwechsler
nach 3. Der Low-Runner-Farbwechsler gemäß 4 und 5 kann auch
für Ausführungsbeispiele gemäß 1 und 2 eingesetzt
werden.
-
In 6 ist
ein länglicher Lackbehälter 60 dargestellt,
bei dem es sich beispielsweise um den Speicherbehälter
der mehrfach erwähnten bekannten Dosiervorrichtung oder
stattdessen auch um einen Kolbendosierer gemäß 2 handeln
kann. Die beispielsweise vier oder fünf High-Runner-Ventile FV63
sind darstellungsgemäß parallel zur Behälterachse
nebeneinander in der Endwand 69 des Behälters 60 angeordnet,
eventuell neben einem weiteren Ventil VF65 für die Low-Runner-Farben.
Die durch diese Ventile gesteuerten zugehörigen Farbleitungen können
zweckmäßig durch über den Behälterumfang verteilte
radiale Farbanschlüsse (nicht dargestellt) angeschlossen
werden. Das zu der Low-Runner-Leitung (nicht dargestellt) gehörige
Absperrventil (V45 in 4) kann auch anders ausgebildet
sein als die Ventile FV63 und an anderer Stelle angeordnet sein. Der
Behälter 60 kann wenigstens teilweise kreiszylindrisch
oder mit einem anderen Querschnitt ausgebildet sein und einen verschiebbaren
Kolben enthalten.
-
Wie
in 7 dargestellt ist, sind die High-Runner-Farbventile
FV63, die signalgesteuerte Nadelventileinheiten der dargestellten
an sich üblichen Bauart sein können, vorzugsweise
so mit ihren Nadeln 73 in die Endwand 76 (69 in 6)
eingesetzt, das die Nadelenden 78 bei geschlossenem Ventil
wenigstens annähernd in der Ebene der Innenseite 71 der
Endwand 76 liegen, also mit dieser Ebene fluchten. Bei 75 ist
der konische Ventilsitz des Farbventils FV63 erkennbar. Beispielsweise
in die Öffnung 77 kann einer der vom Umfang radial
in die Endwand 76 führenden Farbanschlüsse
für die durch die Farbventile FW63 geöffneten
oder geschlossenen High-Runner-Farbleitungen (13 in 1)
eingesetzt werden.
-
Statt
der in 6 und 7 dargestellten Ventilanordnung
ist auch ein radialer Ein- oder Anbau der Farbventile FV63 (Ventile
FV in 1 bzw. 2) möglich, beispielsweise ähnlich
wie bei einer der Ausführungsformen nach 8 bis 14.
-
In
der Regel sollen die High-Runner-Farbventile bei den beschriebenen
Ausführungsbeispielen der Erfindung möglichst
klein sein, damit möglichst viele Ventile in dem zur Verfügung
stehenden begrenzten Bauraum untergebracht werden können. Entsprechendes
gilt für ein ein- oder angebautes Ventil für den
Anschluss von Low-Runner-Farben (z. B. Ventil FV1 in 1).
Die Farbventile des entfernten oder gesonderten Low-Runner-Farbwechslers können
dagegen größer gebaut sein. Die größere Baugröße
hat an sich den Vorteil, dass bei gegebenem Farbdruck die Durchflussöffnungen
größer und die Lackfließgeschwindigkeit
entsprechend kleiner sein können und deshalb eine geringere
Gefahr von Beschädigungen des Lackmaterials besteht.
-
Die
in 8 dargestellte Ventilanordnung ist für
ein Ausführungsbeispiel gemäß 4 geeignet, bei
dem die dargestellten fünf High-Runner-Farbventile FV83
radial um den Zentralkanal 85 des Low-Runnr-Farbwechslers
(42 in 4) verteilt sind und mit den
Enden 88 ihrer Ventilnadeln an den Umfang des Zentralkanals 85 angrenzen.
Die Farbventile FV83 können hier in einer ihren Nadelachsen
gemeinsamen radialen Ebene in den Umfang eines Wandelements 89 eingeschraubt
sein, das eine Endwand des erwähnten Behälters
bilden oder an die eigentliche Endwand angebaut sein kann. Zwischen den
Farbventilen FV83 sind darstellungsgemäß über den
Umfang des Wandelements 89 verteilt die zugehörigen
Farbanschlüsse 84 für die High-Runner-Farben
eingesetzt. Statt der dargestellten sternförmigen Ventilanordnung
sind auch beispielsweise von Farbwechslern bekannte andere Anordnungen
denkbar.
-
9 zeigt
eine zweckmäßige Anordnung eines Behälters
90 mit
einer die High-Runner-Ventile und zugehörige radiale Farbanschlüsse
97 enthaltenden
Endwand
69 bzw.
76 beispielsweise gemäß
7 und
mit dem vorgeschalteten Low-Runner-Farbwechsler
92 im Vorderarm
91 eines
Lackierroboters. Der Farbwechsler
92 hat die für
Farbwechsler in Beschichtungsanlagen an sich typische modulare Blockbauform
und ist konstruktiv in unmittelbarer Nähe an die Endwand
69 angebaut.
Eine sehr ähnliche Anordnung ist auch mit der Ausführungsform nach
8 möglich.
Die Anordnung des Behälters
90 neben einem Kolbendosierer
und sonstige Einzelheiten sind der Zeichnung zu entnehmen und können im Übrigen
dem in
EP 1 772 194
A2 beschriebenen System entsprechen, so dass sich eine
genauere Beschreibung erübrigt.
-
10 zeigt
eine Möglichkeit für die bauliche Anordnung der
High-Runner-Farbventile FW103 am Farbeingang 105 einer
Zahnrad-Dosierpumpe 100 entsprechend der schematischen
Darstellung in 5. Die beiden Dosierzahnräder 101 und
deren Antriebswelle 102 entsprechen üblichen Konstruktionen.
Der erfindungsgemäße Eingangsbereich der Dosierpumpe
ist dagegen nur unvollständig dargestellt. Als Farbventile
können ähnliche Nadelventileinheiten wie bei den
anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung eingebaut werden,
beispielsweise darstellungsgemäß radial in die
nicht dargestellte Stirnplatteneinheit der Dosierpumpe 100.
Auch die von den Farbventilen FW103 gesteuerten High-Runner-Farbleitungen
sind nicht dargestellt. Der Farbeingang 105 kann an den
erfindungsgemäß gesonderten Low-Runner-Farbwechsler über
ein Absperrventil V55 (5) angeschlossen sein, das durch
das Ventil V105 gebildet oder an anderer Stelle angeordnet sein
kann. Mit 106 ist der Farbausgang der Dosierpumpe 100 bezeichnet.
-
Wie
schon erwähnt wurde, kann der oben im Zusammenhang mit
Dosiervorrichtungen beschriebene Ein- oder Anbau von Farbventilen
unabhängig hiervon allgemeiner für beliebige sonstige
Behälter von Beschichtungseinrichtungen sinnvoll und vorteilhaft
sein. In 11 ist ein solcher Behälter 110 dargestellt,
der darstellungsgemäß zylindrisch sein oder eine
andere, vorzugsweise längliche Form mit einer Längsachse
haben kann. Um den Umfang des Behälters 110 sind
bei dem dargestellten Beispiel 18 automatisch signalgesteuerte Nadelventile
FV113 verteilt, deren Ventilnadeln 114 quer zu der Längsachse des
Behälters 110 in einer gemeinsamen Radialebene
liegen können. Beispielsweise können die Nadelventile
FV113 darstellungsgemäß radial in einen die beispielsweise
zylindrische Wand 111 des Behälters 110 umschließenden
Flansch 112 eingesetzt sein und diesen mit ihren Nadeln 114 durchsetzen.
Bei geschlossenem Ventil können die an dem Ventilsitz anliegenden
Enden 115 der Ventilnadeln bündig oder nahezu
bündig an die Innenfläche 116 der Behälterwand 111 angrenzen,
so dass ähnlich geringe Farbwechselverluste auftreten wie
beispielsweise bei den Ausführungsbeispielen nach 7, 8 und 10.
Die in den Behälter 110 führenden, von
den Farb ventilen FV113 gesteuerten Farbleitungen sind nicht dargestellt.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung muss kein gesonderter
Farbwechsler gemäß 1 bis 5 oder
ein Zentralkanal eines Farbwechslers wie 58 in 8 vorgesehen
sein, insbesondere wenn nicht mehr Farben benötigt werden
als die vorhandene Zahl von Farbventilen 113. Bei Bedarf
ist aber der Anschluss eines konventionellen Farbwechslers für
zusätzliche wählbare Farben möglich,
beispielsweise an eines der Farbventile FV113 oder an einen anderen
automatisch steuerbaren Eingang des Behälters 110.
-
Es
sind auch Beschichtungssysteme denkbar, bei denen die Farbeingänge
des beispielsweise auf einem Beschichtungsroboter angeordneten Behälters 110 in
an sich bekannter Weise mit Schnellkuppelventilen an entsprechende
stationäre Farbanschlüsse einer Lackierkabine
angedockt werden.
-
Das
Ausführungsbeispiel nach 12 unterscheidet
sich von dem nach 11 im Wesentlichen nur dadurch,
dass die Nadeln 124 der bei dem dargestellten Beispiel
12 Farbventile FV123 nicht in einer radialen Ebene liegen, sondern
gegen die zur Behälterachse senkrechte Radialebene geneigt
angeordnet sind, so dass sich die in 13 erkennbare schräge
Anordnung der Ventile FV123 ergibt. Auch hier befinden sich die
Ventilsitze und somit bei geschlossenem Ventil die Nadelenden in
unmittelbarer Nähe der Innenfläche 126 des
Behälters 120 mit dem Vorteil entsprechend minimierter
Farbverluste beim Farbwechsel.
-
Wenn
man zwei oder mehr Gruppen von ringartig um den Behälterumfang
verteilten Farbventilen gegeneinander längs der Behälterachse
versetzt oder beabstandet, wie in 14 darge stellt
ist, kann man eine entsprechend größere Anzahl – bei
dem dargestellten Beispiel 30 – von ventilgesteuerten Farbleitungen
für unterschiedliche wählbare Farben an den Behälter 140 anschließen.
Die dargestellten beiden Gruppen von Farbventilen FV143 bzw. FV143'
können wie in 12 und 13 schräg
angeordnet sein, zweckmäßig mit zueinander entgegengesetztem
Neigungswinkel bezüglich der Radialebene. Eine oder jede
Gruppe von Farbventilen kann aber auch wie in 11 in
einer gemeinsamen Radialebene senkrecht zur Behälterachse
angeordnet sein. Im Übrigen kann das Ausführungsbeispiel
nach 14 denen nach 12 und 13 entsprechen.
-
Zur
automatischen Steuerung der Farbventile der beschriebenen Ausführungsbeispiele
der Erfindung können an die Ventile in an sich bekannter
Weise beispielsweise elektrische oder pneumatische Signalleitungen
angeschlossen sein, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind.
-
Generell
ist die Kombination jedes der in dieser Anmeldung beschriebenen
Merkmale mit einem oder mehreren anderen beschriebenen Merkmalen ohne
Beschränkung auf sonstige Merkmale möglich und
je nach Realisierungsfall vorteilhaft.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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- - EP 1384885 B [0054]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - DÜRR/BEHR
Technisches Handbuch, Einführung in die Technik der PKW-Lackierung, 04/1999–28.04.1999,
Kap. 5.3.1 Farbdruckregler [0053]