DE102007030724A1

DE102007030724A1 - Beschichtungseinrichtung und Beschichtungsverfahren mit konstanter Lenklufttemperatur

Info

Publication number: DE102007030724A1
Application number: DE102007030724A
Authority: DE
Inventors: Alexander Meissner; Frank Herre; Marcus Frey; Torsten Block; Michael Baumann
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2009-01-08
Also published as: WO2009003602A1; CN101687206B; US20110159196A1; DE502008002226D1; US8807077B2; ATE494071T1; JP5439368B2; JP2010531726A; PL2162227T3; ES2358866T3; EP2162227A1; CN101687206A; EP2162227B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung mit einem Zerstäuber (1) zur Applikation eines Sprühstrahls (3) eines Beschichtungsmittels auf ein zu beschichtendes Bauteil, mindestens einer Lenkluftdüse (8) zur Abgabe von Lenkluft zur Formung des Sprühstrahls (3) und mit einer Temperierungseinrichtung (9) zur Temperierung der Lenkluft sowie mit einer Steuereinheit (10), welche die Temperierungseinrichtung (9) in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebsgröße des Zerstäubers (1) ansteuert, um eine vorgegebene Lenklufttemperatur einzustellen. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Beschichtungsverfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung und ein entsprechendes Beschichtungsverfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen, insbesondere zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserieteilen.
Zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserieteilen oder sonstigen Bauteilen werden herkömmlicherweise Rotationszerstäuber eingesetzt, die pneumatisch mittels einer Druckluftturbine angetrieben werden und den zu applizierenden Lack mittels eines mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Glockentellers zerstäuben. Es ist weiterhin bekannt, den von dem Glockenteller applizierten Sprühstrahl des zu applizierenden Lacks durch sogenannte Lenkluft zu formen. Hierzu sind in dem Rotationszerstäuber axial hinter dem Glockenteller Lenkluftdüsen angebracht, die einen Lenkluftstrahl im Wesentlichen in axialer Richtung von hinten auf den Sprühstrahl abgeben, so dass der Öffnungswinkel des Sprühstrahls durch den Lenkluftstrahl beeinflusst werden kann.
Problematisch an dem Einsatz von Lenkluft ist die Tatsache, dass die unter Druck zugeführte Lenkluft beim Verlassen der Lenkluftdüse schlagartig abkühlt, was zu störenden Kondenswasserbildungen führen kann.
Zur Lösung dieses Problems ist es aus JP 08 108 104 A bekannt, die zugeführte Lenkluft mittels einer elektrischen Heizung und einer Temperaturregelung auf eine bestimmte Tem peratur vorzuheizen, so dass der Temperaturabfall der Lenkluft beim Verlassen der Lenkluftdüsen nicht mehr ausreicht, um die störenden Kondenswasserbildungen zu verursachen.
Neben den vorstehend beschriebenen Rotationszerstäubern mit einem pneumatischen Antrieb mittels einer Druckluftturbine sind beispielsweise aus WO 2005/110619 A1 auch Rotationszerstäuber bekannt, bei denen der Glockenteller von einem Elektromotor angetrieben wird. Hierbei kann die Lenkluft auch zur Kühlung des Elektromotors eingesetzt werden, indem die Lenkluft durch den Stator des Elektromotors geleitet wird und dabei einen Teil der in dem Stator anfallenden elektrischen Verlustwärme aufnimmt und abführt.
Bei den bekannten Rotationszerstäubern wird die Lenkluft bei der Durchleitung durch den Rotationszerstäuber also in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Rotationszerstäubers thermisch beeinflusst, so dass die Lenklufttemperatur am Ausgang der Lenkluftdüse in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Rotationszerstäubers schwankt, was sich negativ auf den Lackierprozess auswirkt, da der applizierte Lack in Abhängigkeit von der Lenklufttemperatur trockener oder nasser auf dem zu lackierenden Bauteil ankommt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Lackierqualität bei den bekannten Rotationszerstäubern zu verbessern und ein entsprechendes Betriebsverfahren für Rotationszerstäuber anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine Beschichtungseinrichtung bzw. durch ein entsprechendes Beschichtungsverfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die Lenklufttemperatur am Ausgang der Lenkluftdüse unabhängig von dem Betriebszustand des Rotationszerstäubers konstant zu halten, damit die Lackierqualität nicht durch Schwankungen der Lenklufttemperatur beeinträchtigt wird. Im Gegensatz dazu wird bei dem bekannten Rotationszerstäuber gemäß JP 08 108 104 A nur die Lenklufttemperatur stromaufwärts vor dem Rotationszerstäuber konstant gehalten, so dass die thermische Beeinflussung der Lenklufttemperatur durch den Rotationszerstäuber unberücksichtigt bleibt, was zu Schwankungen der Lenklufttemperatur am Ausgang der Lenkluftdüsen führt.
Die Erfindung umfasst eine Beschichtungseinrichtung mit einem Zerstäuber (z. B. einem Rotationszerstäuber) zur Applikation eines Sprühstrahls eines Beschichtungsmittels (z. B. Nasslack) auf ein zu beschichtendes Bauteil, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeugkarosserieteil.
An dieser Stelle ist zu erwähnen, dass die Erfindung hinsichtlich des Zerstäubertyps nicht auf Rotationszerstäuber beschränkt ist. Vielmehr ist die Erfindung auch mit anderen Typen von Zerstäubern realisierbar, wie beispielsweise Airless-Zerstäubern, Airmix-Zerstäubern, Luftzerstäubern oder Ultraschallzerstäubern, um nur einige mögliche Zerstäubertypen zu nennen.
Weiterhin ist die Erfindung hinsichtlich des Beschichtungsmittels nicht auf Wasserlack beschränkt, sondern auch mit anderen Typen von Beschichtungsmitteln realisierbar, wie beispielsweise Lösemittellacken oder Pulverlacken.
Ferner ist die Erfindung nicht beschränkt auf die Beschichtung von Kraftfahrzeugkarosserieteilen, sondern auch zur Be schichtung anderer Bauteile einsetzbar, wie beispielsweise zur Beschichtung von Anbauteilen oder Ähnlichem.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung mindestens eine Lenkluftdüse zur Abgabe von Lenkluft auf, um den Sprühstrahl mittels der Lenkluft zu formen. Die Lenkluftdüse kann hierbei wahlweise in den Zerstäuber integriert oder von dem Zerstäuber baulich getrennt sein.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung eine Temperierungseinrichtung auf, um die Lenkluft zu temperieren, d. h. zu erwärmen oder zu kühlen.
Die Erfindung sieht nun zusätzlich eine Steuereinheit vor, welche die Temperierungseinrichtung in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebsgröße (z. B. Umgebungstemperatur, Volumenstrom der Lenkluft) des Zerstäubers ansteuert, um eine vorgegebene, vorzugsweise konstante Lenklufttemperatur einzustellen.
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Steuereinheit bzw. Steuerung ist vorzugsweise im engeren regelungstechnischen Sinne zu verstehen, wonach die Lenklufttemperatur als gesteuerte Größe in Abhängigkeit von der als Steuergröße dienenden Betriebsgröße der Zerstäubers rückkopplungsfrei eingestellt wird. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Steuereinheit bzw. Steuerung ist jedoch nicht auf das vorstehend erläuterte regelungstechnische Begriffsverständnis beschränkt, sondern umfasst beispielsweise auch Regelungen mit einer Vorsteuerung oder ähnliche Kombinationen aus einer Steuerung und einer Regelung.
Entscheidend für die Erfindung ist lediglich, dass bei der Temperierung der Lenkluft der aktuelle Betriebszustand des Zerstäubers berücksichtigt wird, um die thermische Beeinflussung der Lenkluft durch den Zerstäuber zu kompensieren.
Dies ist sinnvoll, weil die Lenkluft in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mindestens teilweise durch den Zerstäuber zu der Lenkluftdüse geleitet wird, wobei der Zerstäuber die Lenkluft in Abhängigkeit von seinem Betriebszustand thermisch beeinflusst, beispielsweise durch die elektrische Verlustwärme eines elektrischen Antriebsmotors oder durch die Entspannung der Lenkluft beim Austritt aus der Lenkluftdüse. Die Steuereinheit berücksichtigt deshalb bei der Ansteuerung der Temperierungseinrichtung für die Lenkluft vorzugsweise die Betriebsgröße des Zerstäubers, die auch die thermische Beeinflussung der Lenkluft in dem Zerstäuber bestimmt. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Antriebsleistung eines elektrischen Antriebsmotors des Zerstäubers handeln, da die Antriebsleistung des Antriebsmotors auch die Verlustwärme und damit die Erwärmung der Lenkluft bestimmt.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Temperierungseinrichtung eine Heizeinrichtung auf, welche die Lenkluft mit einer einstellbaren Heizleistung erwärmt, was an sich bereits aus JP 08 108 104 A bekannt ist und deshalb nicht weiter beschrieben werden muss.
Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die Temperierungseinrichtung eine Kühleinrichtung aufweist, welche die Lenkluft mit einer einstellbaren Kühlleistung abkühlt. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Temperierung umfasst also sowohl eine gezielte Erwärmung der Lenkluft als auch eine gezielte Abkühlung der Lenkluft, um eine möglichst konstante Lenklufttemperatur am Ausgang der Lenkluftdüse zu erreichen.
In einer Variante der Erfindung ist der Zerstäuber ein Rotationszerstäuber, der ein Luftlager aufweist, das über eine Lagerluftzuführung mit Motorlagerluft versorgt wird. In dieser Variante der Erfindung kann die Motorlagerluft auch zur Kühlung der Lenkluft herangezogen werden, indem beispielsweise ein Teil der Motorlagerluft zu der Lenkluft beigemischt wird.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Kühlung der Lenkluft dagegen durch eine separate Kühlmittelzuführung, die ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmittel zur Kühlung der Lenkluft zuführt.
Alternativ besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die Kühleinrichtung einen elektro-thermischen Wandler aufweist, wie beispielsweise ein Peltier-Element.
Die Erfindung ist also hinsichtlich der Funktionsweise der Kühleinrichtung nicht auf die vorstehend beschriebenen Varianten beschränkt, sondern auch in anderer Weise realisierbar.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass es sich bei dem Zerstäuber um einen neuartigen Rotationszerstäuber handeln kann, bei dem der Glockenteller nicht in herkömmlicher Weise durch eine pneumatische Druckluftturbine angetrieben wird, sondern durch einen elektrischen Antriebsmotor. Hierbei kann die Lenkluft mit dem Antriebsmotor thermisch gekoppelt sein, um den Antriebsmotor im Betrieb durch die Lenkluft zu kühlen. Beispielsweise kann die thermische Kopplung zwischen der Lenkluft und dem Antriebsmotor dadurch erreicht werden, dass die Lenkluft mindestens teilweise durch den Antriebsmotor geführt wird, was an sich aus der bereits eingangs zitierten Patentanmeldung WO 2005/110619 A1 bekannt ist, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldung der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Bei der vorstehend beschriebenen Kühlung des elektrischen Antriebsmotors durch die Lenkluft ist die Erwärmung der Lenkluft durch die Verlustwärme des elektrischen Antriebsmotors unschädlich, weil diese thermische Beeinflussung durch die Temperierungseinrichtung kompensiert werden kann, so dass die Lenklufttemperatur unabhängig von der Antriebsleistung des elektrischen Antriebsmotors konstant gehalten wird.
Hierbei ist zu erwähnen, dass die Temperierungseinrichtung die Lenkluft wahlweise stromaufwärts vor dem Antriebsmotor oder stromabwärts hinter dem Antriebsmotor temperieren kann.
Ferner weist die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung vorzugsweise eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem wärmeproduzierenden Antriebsmotor des Zerstäubers und der wärmeabgebenden Außenfläche des Zerstäubers auf, wobei diese wärmeleitende Verbindung beispielsweise durch eine herkömmliche Wärmeleitpaste bewirkt werden kann.
Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die Steuereinheit die Temperierungseinrichtung in Abhängigkeit von der gemessenen Umgebungstemperatur ansteuert, um die Lenklufttemperatur unabhängig von Schwankungen der Umgebungstemperatur konstant zu halten. Die als Eingangsgröße für die Steuerung dienende Umgebungstemperatur kann hierbei wahlweise durch einen Temperatursensor gemessen, modelliert oder in sonstiger Weise vorgegeben werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel mit einem elektrischen Antriebsmotor steuert die Steuereinheit die Temperierungseinrichtung vorzugsweise in Abhängigkeit von der Antriebsleistung an, um die Lenklufttemperatur unabhängig von der aktuellen Antriebsleistung und der damit verbundenen Verlustwärme in dem Antriebsmotor konstant zu halten. Die als Eingangsgröße für die Steuerung dienende Antriebsleistung kann hierbei wahlweise gemessen, modelliert oder beispielsweise durch eine Motorsteuerung vorgegeben werden.
Ferner besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die Steuereinheit die Temperierungseinrichtung für die Lenkluft in Abhängigkeit von dem aktuellen Volumenstrom der Lenkluft ansteuert, um unabhängig von Änderungen des Volumenstroms der Lenkluft eine konstante Lenklufttemperatur zu erreichen. Der als Eingangsgröße für die Steuerung dienende Volumenstrom der Lenkluft kann beispielsweise gemessen, modelliert oder in sonstiger Weise vorgegeben werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jedoch ein Volumenstromsensor vorgesehen, der den Volumenstrom der Lenkluft misst und den Messwert der Steuereinheit als Eingangsgröße zuführt.
Ferner besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass der Zerstäuber an seiner Außenseite mindestens einen Kühlkörper aufweist, beispielsweise in Form von Kühlrippen, um möglichst konstante thermische Verhältnisse in dem Zerstäuber zu erreichen.
Bei dieser Variante der Erfindung kann der Kühlkörper auch durch die Außenfläche des Zerstäubers gebildet, also bei einem Rotationszerstäuber durch die Zerstäubermantelfläche. Auch hierbei kann eine Wärmeleitpaste eingesetzt werden, um einen möglichst guten Wärmekontakt zwischen dem Wärme produzierenden Antriebsmotor und dem Kühlkörper zu erreichen.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist bereits ersichtlich, dass die Erfindung nicht nur auf eine Beschichtungseinrichtung gerichtet ist, sondern auch auf ein entsprechendes Beschichtungsverfahren.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine vereinfachte, schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung mit einem Rotationszerstäuber und einer Temperierungseinrichtung zur Temperierung der Lenkluft sowie
2 ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild der Beschichtungseinrichtung aus 1.
Die Zeichnung in 1 zeigt in stark vereinfachter Form eine erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung mit einem Rotationszerstäuber 1, der zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserieteilen oder sonstigen Bauteilen eingesetzt werden kann.
Der zu applizierende Lack wird hierbei von einem rotierenden Glockenteller 2 zerstäubt und in Form eines Sprühstrahls 3 abgegeben.
Der Glockenteller 2 ist hierbei auf einer drehbar gelagerten Glockentellerwelle 4 montiert, wobei die Glockentellerwelle 4 von einem hier nur schematisch dargestellten Elektromotor 5 angetrieben wird.
Darüber hinaus ermöglicht der Rotationszerstäuber 1 eine Formung des Sprühstrahls 3 durch Lenkluft, wobei die Lenkluft dem Rotationszerstäuber 1 über einen Anschlussflansch 6 zugeführt wird, wie noch detailliert beschrieben wird.
In dem Rotationszerstäuber 1 wird die Lenkluft in Lenkluftleitungen 7 zu Lenkluftdüsen 8 an der vorderen Stirnseite des Rotationszerstäubers 1 geführt, wo die Lenkluft im Wesentlichen axial von hinten auf den Sprühstrahl 3 des zu applizierenden Lacks gerichtet wird, so dass der Öffnungswinkel des Sprühstrahls 3 durch die Abgabe der Lenkluft aus den Lenkluftdüsen 8 eingestellt werden kann.
Die Lenkluftleitung 7 verläuft hierbei in dem Rotationszerstäuber 1 durch den Stator des Elektromotors 5, so dass die Lenkluft bei der Durchführung durch den Elektromotor 5 elektrische Verlustwärme aufnimmt, die im Betrieb in dem Elektromotor 5 entsteht, was zur Kühlung des Elektromotors 5 beiträgt.
Der Aufbau und die Funktionsweise des Rotationszerstäubers 1 ist für eine ähnliche Bauweise auch in der bereits eingangs zitierten Patentanmeldung WO 2005/110619 A1 bekannt, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldung der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Lenkluft beim Verlassen der Lenkluftdüsen 8 aufgrund der Drosselung einen starken Temperaturabfall erfährt, wobei dieser Temperaturabfall unter Anderem von dem Volumenstrom der applizierten Lenkluft abhängt und deshalb im Betrieb des Rotationszerstäubers 1 schwanken kann.
Zum einen schwankt die Lenklufttemperatur also in Abhängigkeit von der elektrischen Verlustwärme, die die Lenkluft bei der Durchleitung durch den Elektromotor 5 von dem Elektromotor 5 aufnimmt, wobei die Erwärmung der Lenkluft durch den Elektromotor 5 von der aktuellen Antriebsleistung des Elektromotors 5 abhängig ist.
Zum anderen schwankt die Lenklufttemperatur auch entsprechend dem Temperaturabfall beim Verlassen der Lenkluftdüsen 8 in Abhängigkeit von dem Volumenstrom der Lenkluft.
Diese Schwankungen der Lenklufttemperatur lassen sich nicht durch eine eingangsseitige Temperaturregelung der zugeführten Lenkluft kompensieren, wie es aus JP 08 108 104 A bekannt ist.
Die Erfindung sieht deshalb vor, dass die Temperierung der dem Rotationszerstäuber 1 zugeführten Lenkluft in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand des Rotationszerstäubers 1 so gesteuert wird, dass die Lenklufttemperatur nach dem Austritt aus den Lenkluftdüsen 8 einen vorgegebenen, konstanten Wert T_SOLL beibehält. Dies ist vorteilhaft, weil die Qualität des Lackierprozesses dann nicht durch Schwankungen der Lenklufttemperatur in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Rotationszerstäubers 1 beeinträchtigt wird.
Die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung weist deshalb eine Temperierungseinrichtung 9 auf, welche die dem Rotationszerstäuber 1 zugeführte Lenkluft erwärmen und/oder abkühlen kann, um zu erreichen, dass die Lenklufttemperatur am Ausgang der Lenkluftdüsen 8 unabhängig von dem Betriebszustand des Rotationszerstäubers 1 und der damit verbundenen Erwärmung bzw. Abkühlung der Lenkluft in dem Rotationszerstäuber 1 den vorgegebenen Sollwert T_SOLL einhält.
Die Temperierungseinrichtung wird hierbei von einer Steuereinheit 10 angesteuert, wobei die Steuereinheit 10 die Heizleistung bzw. Kühlleistung der Temperierungseinrichtung 9 in Abhängigkeit von mehreren Betriebsgrößen des Rotationszerstäubers 1 so einstellt, dass die Lenklufttemperatur am Ausgang der Lenkluftdüsen 8 den vorgegebenen Sollwert T_SOLL einhält.
Falls beispielsweise die Antriebsleistung des Elektromotors 5 erhöht wird, so nimmt auch die Verlustwärme zu, die in dem Elektromotor 5 erzeugt wird und zur Erwärmung der Lenkluft führt. Die Steuereinheit 10 steuert dann die Temperierungseinrichtung 9 so an, dass die Heizleistung der Temperierungseinrichtung 9 gesenkt bzw. die Kühlleistung der Temperierungseinrichtung 9 erhöht wird, um den gestiegenen Wärmeeintrag durch den Elektromotor 5 zu kompensieren.
Im Folgenden wird nun das in 2 dargestellte regelungstechnische Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung beschrieben.
Zum einen ist daraus erkennbar, dass die Steuereinheit 10 eingangsseitig mit einem Temperatursensor 11 verbunden ist, der die Umgebungstemperatur T_UMGEBUNG misst, wobei die Steuereinheit 10 die Temperierungseinrichtung 9 auch in Abhängigkeit von der gemessenen Umgebungstemperatur T_UMGEBUNG ansteuert.
Weiterhin ist die Steuereinheit 10 eingangsseitig mit einem Volumenstromsensor 12 verbunden, der den gesamten Volumenstrom Q_LENKLUFT der applizierten Lenkluft misst, wobei die Steuereinheit 10 die Temperierungseinrichtung 9 auch in Abhängigkeit von dem gemessenen Volumenstrom Q_LENKLUFT ansteuert.
Anstelle der vorstehend beschriebenen Bereitstellung des Volumenstroms Q_LENKLUFT durch den Volumenstromsensor 12 besteht alternativ die Möglichkeit, dass der Volumenstrom Q_LENKLUFT durch einen Volumenstromregler bereitgestellt wird, wobei der Volumenstromregler den Volumenstrom Q_LENKLUFT auf einen vorgegebenen Soll-Wert einregelt.
Darüber hinaus nimmt die Steuereinheit 10 eingangsseitig den Sollwert T_SOLL für die gewünschte Lenklufttemperatur auf, wobei die Steuereinheit 10 die Temperierungseinrichtung 9 auch in Abhängigkeit von diesem Sollwert T_SOLL ansteuert.
Ferner kann die Steuereinheit 10 bei der Ansteuerung der Temperierungseinrichtung 9 auch noch weitere Betriebsgrößen des Rotationszerstäubers 1 berücksichtigen, wie hier nur schematisch durch einen Blockpfeil angedeutet ist.
Darüber hinaus berücksichtigt die Steuereinheit 10 bei der Ansteuerung der Temperierungseinrichtung 9 die thermische Verlustleistung P_THERM, die der Elektromotor 5 in dem Rotationszerstäuber 1 erzeugt, da die thermische Verlustleistung P_THERM zur Erwärmung der Lenkluft in dem Rotationszerstäuber 1 beiträgt und deshalb im Rahmen der Temperatursteuerung kompensiert werden sollte.
Die thermische Verlustleistung P_THERM wird hierbei von einer Recheneinheit 13 aus der mechanischen Antriebsleistung P_MECH berechnet, die von einer Motorsteuerung 14 vorgegeben wird.
Die Temperierungseinrichtung 9 besteht hierbei aus einer Heizeinrichtung 15 und einer Kühleinrichtung 16, wobei die Heizeinrichtung 15 die Lenkluft mit einer einstellbaren Heizleistung P_HEIZ erwärmt, während die Kühleinrichtung 16 die Lenkluft mit einer einstellbaren Kühlleistung P_KÜHL abkühlen kann.
Zur Einstellung der Heizleistung P_HEIZ steuert die Steuereinheit 10 die Heizeinrichtung 15 mit einem entsprechenden Steuersignal a an. In gleicher Weise steuert die Steuereinheit 10 die Kühleinrichtung 16 mit einem entsprechenden Steuersignal b an, um die Kühlleistung P_KÜHL einzustellen.
Weiterhin ist in dieser Darstellung ein Lenkluftsystem 17 dargestellt, das im regelungstechnischen Sinne das thermische Verhalten der Lenkluft wiedergibt und durch die Heizleistung P_HEIZ, die Kühlleistung P_KÜHL und die thermische Verlustleistung P_THERM beeinflusst wird. Die Steuereinheit 10 stellt die Heizleistung P_HEIZ und die Kühlleistung P_KÜHL nun so ein, dass der Istwert T_IST der Lenkluft unabhängig von dem aktuellen Betriebszustand des Rotationszerstäubers 1 den gewünschten Sollwert T_SOLL annimmt.
Die erfindungsgemäße Temperatursteuerung ist vorteilhaft, weil dadurch Schwankungen der Lenklufttemperatur im Betrieb des Rotationszerstäubers 1 vermieden werden, was zu einem konstant guten Lackierergebnis beiträgt.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.

1: Rotationszerstäuber
2: Glockenteller
3: Sprühstrahl
4: Glockenteller
5: Elektromotor
6: Anschlussflansch
7: Lenkluftleitungen
8: Lenkluftdüsen
9: Temperierungseinrichtung
10: Steuereinheit
11: Temperatursensor
12: Volumenstromsensor
13: Recheneinheit
14: Motorsteuerung
15: Heizeinrichtung
16: Kühleinrichtung
17: Lenkluftsystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 08108104 A [0004, 0009, 0020, 0049]
- WO 2005/110619 A1 [0005, 0026, 0045]

Claims

Beschichtungseinrichtung mit a) einem Zerstäuber (1) zur Applikation eines Sprühstrahls (3) eines Beschichtungsmittels auf ein zu beschichtendes Bauteil, b) mindestens einer Lenkluftdüse (8) zur Abgabe von Lenkluft zur Formung des Sprühstrahls (3), und c) einer Temperierungseinrichtung (9) zur Temperierung der Lenkluft, gekennzeichnet durch d) eine Steuereinheit (10), welche die Temperierungseinrichtung (9) in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebsgröße (P_MECH, Q_LENKLUFT) des Zerstäubers (1) ansteuert, um eine vorgegebene Lenklufttemperatur (T_SOLL) einzustellen.
Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Lenkluft mindestens teilweise durch den Zerstäuber (1) zu der Lenkluftdüse (8) geleitet wird, wobei der Zerstäuber (1) die Lenkluft in Abhängigkeit von seinem Betriebszustand thermisch beeinflusst, und b) dass die als Eingangsgröße für die Steuereinheit (10) herangezogene Betriebsgröße (P_MECH) des Zerstäubers (1) die thermische Beeinflussung der Lenkluft in dem Zerstäuber (1) bestimmt.
Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungseinrichtung (9) eine Heizeinrichtung (15) aufweist, welche die Lenkluft mit einer einstellbaren Heizleistung (P_HEIZ) erwärmt.
Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungseinrichtung (9) eine Kühleinrichtung (16) aufweist, welche die Lenkluft mit einer einstellbaren Kühlleistung (P_KÜHL) abkühlt.
Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Zerstäuber (1) ein Rotationszerstäuber ist, der ein Luftlager aufweist, das über eine Lagerluftzuführung mit Motorlagerluft versorgt wird, und b) dass die Kühleinrichtung (16) die Lenkluft mittels der Motorlagerluft kühlt.
Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (16) eine Kühlmittelzuführung aufweist, über die ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmittel zugeführt wird, um die Lenkluft zu kühlen.
Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Zerstäuber (1) ein Rotationszerstäuber ist, der einen elektrischen Antriebsmotor (5) aufweist, und b) dass die Lenkluft mit dem Antriebsmotor (5) thermisch gekoppelt ist, um den Antriebsmotor (5) im Betrieb durch die Lenkluft zu kühlen.
Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkluft mindestens teilweise durch den Antriebsmotor (5) geführt ist, um die thermische Kopplung zwischen der Lenkluft und dem Antriebsmotor (5) zu erreichen.
Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungseinrichtung (9) die Lenkluft stromaufwärts vor dem Antriebsmotor (5) oder stromabwärts hinter dem Antriebsmotor (5) temperiert.
Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem Wärme produzierenden Antriebsmotor (5) des Zerstäubers (1) und der Wärme abgebenden Außenfläche des Zerstäubers (1).
Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeleitende Verbindung durch eine Wärmeleitpaste bewirkt wird.
Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass zur Messung der Umgebungstemperatur (T_UMGEBUNG) ein Temperatursensor (11) vorgesehen ist, der ausgangsseitig mit der Steuereinheit (10) verbunden ist, und b) dass die Steuereinheit (10) die Temperierungseinrichtung (9) in Abhängigkeit von der gemessenen Umgebungstemperatur (T_UMGEBUNG) ansteuert.
Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Antriebsmotor (5) eine einstellbare Antriebsleistung (P_MECH) aufweist, die der Steuereinheit (10) als Eingangsgröße zugeführt wird, und b) dass die Steuereinheit (10) die Temperierungseinrichtung (9) in Abhängigkeit von der Antriebsleistung (P_MECH) ansteuert.
Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Lenkluft einen einstellbaren Volumenstrom (Q_LENKLUFT) aufweist, welcher der Steuereinheit (10) als Eingangsgröße zugeführt wird, und b) dass die Steuereinheit (10) die Temperierungseinrichtung (9) in Abhängigkeit von dem Volumenstrom (Q_LENKLUFT) ansteuert.
Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Volumenstromsensor (12) zur Messung des Volumenstroms (Q_LENKLUFT) der Lenkluft, wobei der Volumenstromsensor (12) ausgangsseitig mit der Steuereinheit (10) verbunden ist.
Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) die Temperierungseinrichtung (9) rückkopplungsfrei ansteuert.
Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerstäuber (1) an seiner Außenseite mindestens einen Kühlkörper, insbesondere Kühlrippen, aufweist.
Beschichtungsverfahren mit den folgenden Schritten: a) Abgabe eines Sprühstrahls (3) eines Beschichtungsmittels auf ein zu beschichtendes Bauteil mittels eines Zerstäubers (1), b) Abgabe von Lenkluft zur Formung des Sprühstrahls (3), und c) Temperierung der Lenkluft, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: d) Steuerung der Temperierung der Lenkluft in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße (P_MECH, Q_LENKLUFT) des Zerstäubers (1), um eine vorgegebene Lenklufttemperatur einzustellen.
Beschichtungsverfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Lenkluft mindestens teilweise durch den Zerstäuber (1) zu der Lenkluftdüse (8) geleitet wird, wobei der Zerstäuber (1) die Lenkluft in Abhängigkeit von seinem Betriebszustand thermisch beeinflusst, und b) dass die als Eingangsgröße für die Steuereinheit (10) herangezogene Betriebsgröße (P_MECH, Q_LENKLUFT) des Zerstäubers (1) die thermische Beeinflussung der Lenkluft in dem Zerstäuber (1) bestimmt.
Beschichtungsverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung der Lenkluft in Abhängigkeit von mindestens einer der folgenden Betriebsgrößen des Zerstäubers (1) gesteuert wird: a) Antriebsleistung (P_MECH) eines Antriebsmotors (5) des Zerstäubers (1), b) Volumenstrom (Q_LENKLUFT) der Lenkluft, c) Massenstrom der Lenkluft, d) Umgebungstemperatur (T_UMGEBUNG).
Beschichtungsverfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkluft zur Temperierung erwärmt und/oder gekühlt wird.
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkluft durch Motorlagerluft eines Luftlagers des Zerstäubers (1) gekühlt wird.
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungseinrichtung (9) rückkopplungsfrei gesteuert wird.