DE102008064727B3

DE102008064727B3 - Pumpe zum Fördern eines Fluids, insbesondere Dosierpumpe

Info

Publication number: DE102008064727B3
Application number: DE102008064727.6A
Authority: DE
Inventors: Martin Stiegler; Herbert Martin
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2024-06-27
Anticipated expiration: 2028-12-20

Abstract

Dosierpumpe (1) zum Dosieren eines Beschichtungsmittels in einer Beschichtungsanlage, mita) einer drehbar gelagerten Antriebswelle (10) zum mechanischen Antrieb der Pumpe (1),b) einer baulich in die Pumpe (1) integrierten Lagerstelle zur Lagerung der Antriebswelle (10)c) und einem drehstarr mit der Antriebswelle (10) der Pumpe (1) verbundenen Kupplungsstück (26, 43), das für einen Formschluss mit einem Kupplungsstück einer externen Abtriebswelle (12) eines Antriebsmotors (13) ausgebildet ist,d) wobei die integrierte Lagerstelle ein Wälzlager (28) für die Antriebswelle (10) der Pumpe (1) und ein Gleitlager für die externe Abtriebswelle (12) des Antriebsmotors (13) aufweist,e) wobei die Pumpe (1) eine Unterseite (31) hat, die zur Montage direkt auf einer Montagefläche eines Roboterarms aufliegend ausgeführt ist,f) und wobei der Abstand zwischen der Drehachse (32) der Antriebswelle (10) der Pumpe (1) und der Unterseite (31) der Pumpe (1) kleiner ist als 30 mm.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosierpumpe zum Dosieren eines Beschichtungsmittels in einer Beschichtungsanlage.
In modernen Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen wird zur Dosierung des zu applizierenden Lacks in der Regel eine Zahnradpumpe als Dosierpumpe eingesetzt, deren Aufbau beispielsweise in DE 10 2005 059 563 A1 beschrieben und in 3 schematisch dargestellt ist. Die herkömmliche Zahnradpumpe 1 weist zwei parallele Stirnplatten 2, 3 auf, zwischen denen eine Mittelplatte 4 angeordnet ist, wobei die Mittelplatte 4 Aussparungen für zwei Zahnräder 5, 6 aufweist, die ineinander kämmen und den zu applizierenden Lack pumpen. Das Zahnrad 5 ist hierbei auf einer Welle 7 gelagert und wird von dem Zahnrad 6 angetrieben, wobei die Welle 7 in zwei Lagerstellen 8, 9 in den beiden Stirnplatten 2, 3 gelagert ist. Das andere Zahnrad 6 ist dagegen auf einer Antriebswelle 10 gelagert und wird über eine Kupplung 11 von einer Abtriebswelle 12 angetrieben, wobei die Abtriebswelle 12 eine Verbindungswelle ist, die über eine weitere Kupplung von einem Antriebsmotor 13 angetrieben wird. Die Abtriebswelle 12 kann hierbei aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen, um eine Potentialtennung zu ermöglichen.
Bei der Abtriebswelle 12 kann es sich auch allgemein um eine Verbindungswelle handeln. Die Verbindungswelle wird überwiegend für den Antrieb auf dem Roboterarm genutzt, wobei der Antriebsmotor im Abstand von ca. 800mm Entfernung positioniert ist. Hierdurch wird ein geringer Aufbau realisiert und die Dosierpumpe kann mit geringer Schlauchlänge nah am Zerstäuber positioniert werden. Außerdem kann die Verbindungswelle als Isolierwelle ausgeführt sein. Dadurch kann eine Potenzialtrennung zwischen der Pumpe unter Hochspannung und des Antriebsmotors unter Betriebsspannung, bzw. Erdpotenzial erfolgen.
Die Antriebswelle 10 der Pumpe 1 ist hierbei innerhalb der Pumpe 1 an zwei Lagerstellen 14, 15 in den beiden Stirnplatten 2, 3 der Pumpe 1 gelagert. Darüber hinaus befinden sich hierbei außerhalb der Pumpe 1 zwei Lagerstellen 16, 17, wobei die Lagerstelle 16 die Antriebswelle 10 der Pumpe 1 lagert, während die Lagerstelle 17 die Abtriebswelle 12 des Antriebsmotors 13 lagert. Die Kupplung 11 zwischen dem Antriebsmotor 13 und der Pumpe 1 ist im Stand der Technik beispielsweise als Klauenkupplung, Metallbalgkupplung, Bogenzahnkupplung oder Magnetkupplung ausgebildet.
Nachteilig an dieser herkömmlichen Bauweise ist zunächst die Tatsache, dass die externe Kupplung 11 zusätzlichen Bauraum benötigt, was eine Montage der gesamten Anordnung auf einem Roboterarm eines Lackierroboters erschwert, da der verfügbare Bauraum dort beschränkt ist.
Ein weiterer Nachteil dieser herkömmlichen Anordnung mit der externen Kupplung 11 zwischen dem Antriebsmotor 13 und der Zahnradpumpe 1 besteht darin, dass die Fluchtungsungenauigkeit der Abtriebswelle 12 des Antriebsmotors 13 gegenüber der Antriebswelle 10 der Zahnradpumpe 1 über mehrere Bauteile (z.B. Roboterarm, Halterungen, Platten, etc.) umgesetzt wird, so dass die Fluchtungsungenauigkeit durch die verschiedenen Bauteiltoleranzen erhöht wird, was schließlich zu mechanischen Verspannungen im Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor 13 und der Zahnradpumpe 1 führen kann.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Kupplung 11 in der Regel eine handelsübliche Kupplung ist, die jedoch für die geforderten Antriebsmomente nur in bestimmten Baugrößen erhältlich ist, wodurch der erforderliche Bauraum für die gesamte Anordnung unnötig vergrößert wird.
Schließlich besteht bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Anordnung die Gefahr, dass die Zahnradpumpe 1 bei einer verschleißbedingten Funktionsstörung durch eine handelsübliche Dosierpumpe ersetzt wird, die den geforderten technischen Spezifikationen nicht entspricht, wodurch die Betriebssicherheit der Lackieranlage gefährdet werden kann. Dies liegt daran, dass die Kupplung 11 in der Regel eine handelsübliche Kupplung ist, die demzufolge auch mit den Antriebswellen beliebiger handelsüblicher Dosierpumpen verbunden werden kann.
Zum Stand der Technik ist ferner auf EP 1 341 290 A1 hinzuweisen, die ein insbesondere als Kraftfahrzeug-Bremsvorrichtung dienendes Motor-Pumpen-Aggregat offenbart mit einer kardangelenkartigen Antriebsverbindung zwischen dem Motor und der Pumpe über ein Kupplungsstück mit jeweils einer formschlüssigen Steckaufnahme für ein abtriebsseitiges Motorwellenende und für ein antriebsseitiges Pumpenwellenende. Diese Antriebsverbindung ist mit zwei Kugellagern gelagert.
Weiterhin offenbart EP 1 343 971 B1 eine Zahnraddosierpumpe für einen Lackierroboter mit einer Antriebswelle für die Pumpe und einem baulich in die Pumpe integrierten Kugellager. Hierbei ist die Motorwelle des Pumpenantriebsmotors an die Pumpenwelle angeschraubt.
Ferner offenbart GB 1 535 874 A eine hydraulische Flügelzellenpumpe, die über eine zylindrische Wellenkupplung angetrieben wird, deren Antriebswelle in einem Kugellager gelagert ist. Auch US 2006/0051231 A1 offenbart eine in Kugellagern gelagerte Antriebswelle einer Zahnradpumpe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebene herkömmliche, aus der DE 10 2005 059 563 A1 bekannte Dosierpumpe entsprechend zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Dosierpumpe gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die im Stand der Technik vorhandene externe Kupplung und/oder die externen Lagerstellen baulich in die Pumpe zu integrieren, wodurch sich der erforderliche Bauraum verringern lässt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Pumpe also eine baulich in die Pumpe integrierte Kupplung auf, um die Antriebswelle der Pumpe mit einer Abtriebswelle eines Antriebsmotors zu verbinden. Dies bedeutet vorzugsweise, dass die Pumpe ein Pumpengehäuse aufweist, in dem die Kupplung angeordnet ist, so dass das Kupplungsgehäuse die integrierte Kupplung vor einer Verschmutzung schützt.
Darüber hinaus ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die zur Lagerung der Antriebswelle der Pumpe normalerweise außerhalb der Pumpe angeordnete Lagerstelle baulich in die Pumpe integriert ist. Die integrierte Lagerstelle ist vorzugsweise so dimensioniert, dass die integrierte Lagerstelle auch zur Lagerung der Abtriebswelle des Antriebsmotors ausreicht, so dass die Abtriebswelle des Antriebsmotors keine zusätzliche Lagerstelle zwischen der Pumpe und dem Antriebsmotor benötigt. Vorzugsweise sind also zwischen dem Antriebsmotor und der erfindungsgemäßen Pumpe überhaupt keine zusätzlichen Lagerstellen mehr erforderlich.
Ferner kann die Antriebswelle der Pumpe auf der Pumpenseite der integrierten Lagerstelle durch mindestens einen Wellendichtring abgedichtet sein, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss.
Bei den herkömmlichen Dosierpumpen ist zur Montage der Pumpe an einem Untergrund (z.B. einem Roboterarm) in der Regel ein Montagewinkel erforderlich, wodurch die Bauhöhe der Pumpe im montierten Zustand relativ groß ist, was die Montage auf einem Roboterarm erschwert, da der Roboterarm in der Regel möglichst schlank sein soll. Die Erfindung sieht deshalb vor, dass die Pumpe ohne einen zusätzlichen Halter mit ihrer Unterseite direkt an einem Untergrund montierbar ist, insbesondere an einem Roboterarm eines Lackierroboters. Diese direkte Montage der Pumpe ohne einen zusätzlichen Halter ermöglicht einen sehr geringen Abstand zwischen der Drehachse der Antriebswelle der Pumpe und der Unterseite der Pumpe, die direkt auf der Montagefläche des Untergrunds aufliegt. Beispielsweise kann dieser Abstand zwischen der Drehachse der Antriebswelle der Pumpe und der Montagefläche kleiner als 30 mm, 20 mm oder sogar kleiner als 10 mm sein. Es besteht im Rahmen der Erfindung also die Möglichkeit, dass der Abstand zwischen der Drehachse der Antriebswelle der Pumpe und der Montagefläche kleiner als der Durchmesser der Antriebswelle ist.
Die Montage der Dosierpumpe kann auch mittels eines konzentrischen Klemmflansches im Bereich des Lagergehäuses erfolgen.
Es sind grundsätzlich alle Arten von Befestigungsmöglichkeiten denkbar.
Gemäß der Erfindung weist die Kupplung ein erstes Kupplungsstück auf, das drehstarr mit der Antriebswelle der Kupplung verbunden ist und im verkuppelten Zustand einen Formschluss mit einem zweiten Kupplungsstück bildet, das drehstarr mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors verbunden ist. Die beiden Kupplungsstücke können also formschlüssig miteinander verbunden werden und bilden dann eine drehstarre, formschlüssige, im Wesentlichen dämpfungsfreie und nicht schaltbare Verbindung zwischen der Abtriebswelle des Antriebsmotors und der Antriebswelle der Pumpe.
Vorzugsweise sind diese beiden Kupplungsstücke komplementär geformt, so dass das erste Kupplungsstück nur mit dem entsprechend komplementär geformten zweiten Kupplungsstück koppelbar ist und einen Formschluss bildet, nicht dagegen mit einer Abtriebswelle ohne ein entsprechend geformtes Kupplungsstück. Die erfindungsgemäße Pumpe kann also nicht durch eine handelsübliche Pumpe ausgetauscht werden, die kein entsprechend angepasstes Kupplungsstück aufweist. Dadurch wird verhindert, dass die Betreiber von Lackieranlagen die erfindungsgemäße Dosierpumpe bei einer verschleißbedingten Funktionsstörung durch eine handelsübliche Dosierpumpe austauschen, die nicht den geforderten technischen Spezifikationen entspricht und deshalb im Betrieb der Lackieranlage zu einer Sicherheitsgefährdung führen könnte. Die individuelle Gestaltung der erfindungsgemäßen Kupplung trägt also zur Betriebssicherheit der Lackieranlage bei.
Aus diesem Grund ist das individuelle erste Kupplungsstück vorzugsweise untrennbar an der Antriebswelle der Pumpe montiert, um eine Montage einer herkömmlichen Schalenkupplung an der Antriebswelle zu verhindern. Die erfindungsgemäße Kupplung ist also vorzugsweise so ausgebildet, dass eine Demontage der Kupplung mit dem Ziel eines Anschlusses einer handelsüblichen Dosierpumpe nicht möglich ist.
In einer Variante der Kupplung weisen die beiden Kupplungsteile jeweils stirnseitig kreissektorförmige und axial hervorstehende Mitnehmer auf, die zwischen entsprechend angepassten kreissektorförmigen Mitnehmern des jeweils anderen Kupplungsteils aufgenommen werden und einen Formschluss bilden. Bei einem Zusammenkuppeln werden die beiden Kupplungsteile also koaxial zusammengeschoben, bis die kreissektorförmigen Mitnehmer zwischen die kreissektorförmigen Mitnehmer des jeweils anderen Kupplungsteils eingeführt sind.
In einer anderen Variante der Erfindung weisen die beiden Kupplungsstücke zur Bildung des Formschlusses ineinandergreifende Polygonprofile auf. Beispielsweise kann das eine Kupplungsstück ein Außen-Sechskant-Profil aufweisen, während das andere Kupplungsteil ein entsprechend angepasstes InnenSechskant-Profil aufweist. Alternativ sind jedoch auch Drei-, Vier-, Fünf-, Sieben- und Acht-Kant-Profile möglich, um nur einige Beispiele zu nennen.
In einer anderen Variante der Erfindung weist das eine Kupplungsteil einen axial hervorstehenden Mitnehmerstift auf, der im eingekoppelten Zustand in eine entsprechend angepasste axial verlaufende Aufnahmebohrung in dem anderen Kupplungsteil eingreift. Vorzugsweise sind hierbei zwei Paare von Mitnehmerstiften und Aufnahmebohrungen vorgesehen, die diametral zur Drehachse der Antriebswelle angeordnet sind.
Eine andere Variante der Erfindung weist dagegen eine Bogenzahnkupplung auf, wobei das eine Kupplungsstück eine Außenverzahnung und das andere Kupplungsstück eine entsprechend angepasste Innenverzahnung aufweist, die im eingekoppelten Zustand ineinander greifen.
Vorzugsweise sind die Außenverzahnung und die Innenverzahnung der beiden Kupplungsteile hierbei nicht normgemäß ausgeführt, sondern individuell gestaltet, um eine Ankupplung mit einer herkömmlichen Kupplung zu verhindern, was aus den vorstehend bereits angeführten Sicherheitserwägungen sinnvoll ist. Diese individuelle Gestaltung der Innenverzahnung bzw. der Außenverzahnung kann dadurch realisiert werden, dass die Außen- bzw. Innenverzahnung über den Umfang verteilt unterschiedlich große Zähne bzw. Zahnlücken aufweist. Die erfindungsgemäße Bogenzahnkupplung passt deshalb nicht zu herkömmlichen Kupplungsstücken, was einen Austausch der erfindungsgemäßen Dosierpumpe durch eine handelsübliche, aber nicht den technischen Spezifikationen entsprechende Dosierpumpe verhindert.
In einer weiteren Variante der Erfindung weist die Kupplung drei Kupplungsteile auf, wobei das erste Kupplungsteil drehstarr mit der Antriebswelle der Pumpe verbunden ist, während das zweite Kupplungsteil drehstarr mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors verbunden ist. Das dritte Kupplungsteil wird zwischen das erste Kupplungsteil und das zweite Kupplungsteil eingesetzt und bildet im zusammengekoppelten Zustand einen Formschluss mit dem ersten Kupplungsteil und mit dem zweiten Kupplungsteil.
Dieser Formschluss kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass das erste Kupplungsteil und das zweite Kupplungsteil stirnseitig axial hervorstehende Klauen aufweist, die in entsprechende Aufnahmen in dem mittleren Kupplungsteil eingreifen.
Die beiden axial außen liegenden Kupplungsteile sind vorzugsweise einstückig an die jeweiligen Wellenenden angeformt bzw. werden durch die jeweiligen Wellenenden gebildet, so dass nur ein freies Kupplungsteil in Form einer Verbindungshülse vorliegt.
Hierbei besteht die Möglichkeit, dass die Verbindungshülse der Kupplung eine mechanische Überlastsicherung bietet, um eine überlastbedingte Beschädigung der Antriebswelle zu verhindern. Die Verbindungshülse bricht dann bereits bei einem Drehmoment, das die Antriebswelle noch mit ausreichender Sicherheit aushält. Beispielsweise kann die Verbindungshülse eine mechanische Belastbarkeit von 12-20Nm aufweisen.
Darüber hinaus ermöglicht die Verbindungshülse vorzugsweise einen Axial-, Radial- und Winkelversatz zwischen den Wellen.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Kupplung in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung von einer Ummantelung umgeben ist, welche die Kupplung vor einer Verschmutzung schützt. Vorzugsweise verläuft die Ummantelung im Wesentlichen koaxial zu der Antriebswelle der Pumpe, wobei die Ummantelung an ihrem distalen Ende stirnseitig eine Einführöffnung aufweist, in welche die Abtriebswelle des Antriebsmotors mit dem zweiten Kupplungsstück axial eingeführt werden kann, um die beiden Kupplungsstücke aneinander zu kuppeln.
Hierbei ragt die Antriebswelle der Pumpe mit dem ersten Kupplungsstück in axialer Richtung vorzugsweise nicht aus der Ummantelung heraus, um eine Montage einer handelsüblichen herkömmlichen Kupplung zu verhindern.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Ummantelung der Kupplung vorzugsweise einen Innendurchmesser aufweist, der gegenüber dem Außendurchmesser des ersten Kupplungsstückes bzw. der Antriebswelle der Pumpe ein Übermaß aufweist, das kleiner ist als 10 mm, 5 mm oder 2 mm. Darüber hinaus weist die Einführöffnung der Ummantelung einen lichten Durchmesser auf, der gegenüber dem Außendurchmesser des ersten Kupplungsstücks bzw. der Antriebswelle der Pumpe ein Übermaß aufweist, das vorzugsweise kleiner ist als 10 mm, 5 mm oder 2 mm. Zum einen verhindert dieses relativ geringe Übermaß im zusammengekoppelten Zustand das Eindringen von Schmutz in die Ummantelung. Zum anderen hat das relativ geringe Übermaß den Vorteil, dass der Austausch durch handelsübliche, aber ungeeignete Dosierpumpen erschwert wird, was zur Betriebssicherheit der Lackieranlage beiträgt.
Bei der erfindungsgemäßen Pumpe handelt es sich vorzugsweise um eine Rotationskolbenpumpe, wie beispielsweise eine Zahnradpumpe. Derartige Zahnradpumpen sind beispielsweise in der bereits eingangs zitierten Patentanmeldung DE 10 2005 059 563 A1 beschrieben und aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise einer Zahnradpumpe verzichtet werden kann. Der Offenbarungsgehalt der vorstehend zitierten Patentanmeldung DE 10 2005 059 563 A1 ist jedoch hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise einer Zahnradpumpe der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen.
Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Pumpentyps nicht auf Zahnradpumpen beschränkt, sondern auch mit anderen Pumpentypen realisierbar, wie beispielsweise Taumelkolbenpumpen, Exzenterschneckenpumpen und Axialkolbenpumpen, um nur einige Beispiele zu nennen.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist bereits ersichtlich, dass es sich erfindungsgemäß um eine Dosierpumpe handelt, deren Förderleistung im Wesentlichen unabhängig von dem Druckverhältnis zwischen dem Pumpeneinlass und dem Pumpenauslass ist.
Weiterhin ist es für den Einsatz in einer Lackieranlage selbstverständlich, dass die Dosierpumpe vorzugsweise lösemittelbeständig und/oder lackbeständig ist.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die erfindungsgemäße Dosierpumpe eine möglichst geringe Baugröße aufweisen sollte, um die Montage auf einem schlanken Roboterarm eines Lackierroboters zu ermöglichen. Bei der erfindungsgemäßen Dosierpumpe ragt die integrierte Kupplung deshalb in radialer Richtung bezüglich der Antriebswelle vorzugsweise nicht über die Stirnplatten der Zahnradpumpe hinaus, so dass die Baugröße der erfindungsgemäßen Dosierpumpe durch die Integration der Kupplung in die Pumpe nicht vergrößert wird.
Ferner ist zu erwähnen, dass die Kupplung vorzugsweise drehstarr, formschlüssig, nicht schaltbar, schlupffrei und/oder im Wesentlichen dämpfungsfrei ist.
Dabei kann die Kupplung beispielsweise eine axiale Toleranz von mindestens 1 mm, 2 mm, 5 mm oder 10 mm aufweisen. Dies bedeutet, dass die Antriebswelle der Pumpe und die Abtriebswelle des Antriebsmotors einen entsprechenden axialen relativen Bewegungsspielraum haben.
Darüber hinaus kann die Kupplung eine Winkeltoleranz von mindestens 1°, 2°, 3°, 4° oder 5° aufweisen. Dies bedeutet, dass die Antriebswelle der Dosierpumpe und die Abtriebswelle des Antriebsmotors nicht exakt parallel verlaufen müssen, sondern einen entsprechenden Winkel einschließen können.
Ferner ist zu erwähnen, dass der vorstehend erwähnte Begriff einer Integration der Kupplung in die Dosierpumpe auch einschließt, dass die Kupplung in einem an die Pumpe angeflanschten Kupplungsgehäuse angeordnet ist.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht auf eine Pumpe als einzelnes Bauteil beschränkt ist, sondern auch eine entsprechende Beschichtungseinrichtung mit einer derartigen Pumpe umfasst.
Die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung kann beispielsweise als Lackierroboter ausgeführt sein und umfasst neben der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Dosierpumpe den Antriebsmotor für die Pumpe sowie einen Zerstäuber zur Applikation des von der Pumpe dosierten Beschichtungsmittels.
Vorzugsweise ist die Dosierpumpe hierbei gemeinsam mit dem Antriebsmotor in oder an dem distalen oder proximalen Roboterarm des Lackierroboters montiert.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung als Lackiermaschine mit mehreren linearen Bewegungsfreiheitsgraden ausgeführt ist, beispielsweise als sogenannte Seitenmaschine oder Dachmaschine zur Lackierung der Seitenflächen bzw. Dach- und Haubenflächen einer Kraftfahrzeugkarosserie.
Schließlich umfasst die Erfindung auch die neuartige Verwendung einer entsprechenden Pumpe zum Dosieren eines Beschichtungsmittels in einer Beschichtungsanlage.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1A eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemä-ßen Dosierpumpe,
1B eine Detailansicht der Dosierpumpe aus 1A im Kupplungsbereich,
2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Dosierpumpe,
3 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Anordnung einer Dosierpumpe mit einer externen Kupplung und einem zugehörigen Antriebsmotor,
4A-4C eine Variante einer erfindungsgemäßen Kupplung mit kreissektorförmigen Mitnehmern, die formschlüssig ineinander greifen,
5A-5C eine andere Variante einer erfindungsgemäßen Kupplung mit formschlüssig ineinander greifenden Achtkant-Profilen,
6A-6C eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Kupplung mit Mitnehmerstiften, die in entsprechende Aufnahmebohrungen eingreifen,
7A-7C eine erfindungsgemäße Bogenzahnkupplung,
8A eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Dosierpumpe mit einem anderen Kupplungstyp sowie
8B eine Perspektivansicht der Kupplung der Dosierpumpe aus 8A.

Die in den 1A und 1B dargestellte erfindungsgemäße Zahnradpumpe 1 stimmt teilweise mit der eingangs beschriebenen und in 3 schematisch dargestellten Zahnradpumpe 1 überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung zu 3 verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Ergänzend ist zu erwähnen, dass in der Stirnplatte 2 eine Ringnut 16 angeordnet ist, die einen zur Vereinfachung nicht dargestellten Dichtungsring aufnimmt, der die Welle 7 gegenüber der zugehörigen Bohrung in der Stirnplatte 2 abdichtet.
Weiterhin befinden sich in der Mittelplatte 4 jeweils stirnseitig entsprechende Ringnuten 17, 18, die jeweils einen Dichtungsring aufnehmen, der zur Vereinfachung ebenfalls nicht dargestellt ist. Der Dichtungsring in der Ringnut 17 dichtet hierbei den Spalt zwischen der Mittelplatte 4 und der Stirnplatte 2 ab, während der Dichtungsring in der Ringnut 18 den Spalt zwischen der Mittelplatte 4 und der Stirnplatte 3 abdichtet.
Weiterhin befindet sich in der Stirnplatte 2 eine Spülmittelbohrung 19, über die Spülmittel zugeführt werden kann, wobei das zugeführte Schmiermittel über Schmiermittelkanäle 20, 21, 22 zu den Schmierpunkten geleitet wird.
Eine erfindungsgemäße Besonderheit besteht hierbei darin, dass an die Stirnplatte 3 ein Kupplungsgehäuse 23 angeflanscht ist, wobei das Kupplungsgehäuse 23 durch mehrere Schrauben 24 mit der Stirnplatte 3 verschraubt ist.
Die Antriebswelle 10 der Zahnradpumpe 1 weist an ihrem distalen Ende ein Wellenstück 25 mit einem stufenförmig verringerten Durchmesser d2<dl auf, wobei an dem distalen Ende des Wellenstücks 25 ein Kupplungsstück 26 drehstarr angebracht ist. Das Kupplungsstück 26 bildet im eingekuppelten Zustand einen Formschluss mit einem entsprechend angepassten Kupplungsstück 27, das drehstarr mit der Abtriebswelle 12 des Antriebsmotors 13 verbunden ist.
Das Wellenstück 25 der Antriebswelle 10 der Zahnradpumpe 1 ist hierbei innerhalb des Kupplungsgehäuses 23 in einem Wälzlager 28 gelagert, wobei das Wälzlager 28 so bemessen ist, dass auf die im Stand der Technik gemäß 3 erforderlichen Lagerstellen 16, 17 zwischen der Zahnradpumpe 1 und dem Antriebsmotor 13 verzichtet werden kann.
Darüber hinaus ist die Antriebswelle 10 der Zahnradpumpe 1 zwischen dem Wälzlager 28 und der Stirnplatte 3 durch mehrere Wellendichtringe 29, 30 abgedichtet.
Ferner ist zu erwähnen, dass die Antriebswelle 10 mit dem daran angebrachten Kupplungsstück 26 in axialer Richtung nicht aus dem Kupplungsgehäuse 23 herausragt. Zum einen wird dadurch eine Verschmutzung des Kupplungsstücks 26 erschwert, da das umgebende Kupplungsgehäuse 23 vor Verschmutzungen schützt. Zum anderen wird dadurch eine Ankopplung herkömmlich gestalteter Abtriebswellen ohne das Kupplungsstück 27 erschwert. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Kupplung nur ein einziges Kupplungsteil aufweist.
Dies ist vorteilhaft, weil dadurch ein Austausch der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe 1 durch eine handelsübliche, aber nicht den technischen Spezifikationen entsprechendende Dosierpumpe erschwert wird, was zur Betriebssicherheit der Lackieranlage beiträgt.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Integration der Kupplung in die Zahnradpumpe 1 eine geringe Bauhöhe ermöglicht. So wird die Zahnradpumpe 1 in diesem Ausführungsbeispiel mit ihrer Unterseite 31 auf einem Roboterarm eines Lackierroboters montiert, wobei ein Abstand a zwischen der Unterseite 31 der Zahnradpumpe 1 und einer Drehachse 32 der Antriebswelle 10 kleiner sein kann als 30 mm. Die erfindungsgemäße Zahnradpumpe 1 ermöglicht also aufgrund ihrer geringen Bauhöhe einen äußerst schlanken Roboterarm.
Die 4A-4C zeigen eine Variante einer erfindungsgemä-ßen Kupplung, die in den 1A und 1B dargestellt ist. Hierbei weisen die beiden Kupplungsstücke 26, 27 jeweils stirnseitig axial hervorstehende, kreissektorförmige Mitnehmer 33, 34 auf, die im eingekoppelten Zustand ineinander greifen und eine formschlüssige Verbindung bilden.
Die 5A-5C zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung. Hierbei weist das Kupplungsstück 26 ein Innen-Achtkant-Profil 35 auf, während das andere Kupplungsstück 27 ein entsprechend angepasstes Außen-Achtkant-Profil 36 aufweist, wobei die beiden Profile der Kupplungsstücke 26, 27 im zusammengekoppelten Zustand formschlüssig ineinander greifen.
Die 6A-6C zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung, bei dem an dem Kupplungsstück 27 zwei axial hervorstehende Mitnehmerstifte 37, 38 angeordnet sind, die im eingekoppelten Zustand in entsprechend angepasste axial verlaufende Aufnahmebohrungen 39, 40 in dem anderen Kupplungsstück 26 eingreifen und dadurch eine formschlüssige, drehstarre Verbindung bilden.
Die 7A-7C zeigen eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Kupplung in Form einer Bogenzahnkupplung. Hierbei weist das Kupplungsstück 27 eine Außenverzahnung 41 auf, die im zusammengekoppelten Zustand in eine entsprechend angepasste Innenverzahnung 42 des anderen Kupplungsstücks 26 eingreift.
Die 8A und 8B zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Zahnradpumpe 1, wobei dieses Ausführungsbeispiel weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in den 1A und 1B dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels ist die Kupplung zur Verbindung der Antriebswelle 10 mit der Abtriebswelle 12. So besteht die Kupplung aus drei Kupplungsteilen 43, 44, 45, wobei das Kupplungsteil 43 drehstarr mit der Antriebswelle 10 der Zahnradpumpe 1 verbunden ist, während das Kupplungsteil 45 drehstarr mit der Abtriebswelle 12 des Antriebsmotors 13 verbunden ist.
Das Kupplungsteil 44 wird zwischen die beiden Kupplungsteile 43, 45 eingesetzt und ist im zusammengekoppelten Zustand formschlüssig mit den Kupplungsteilen 43, 45 verbunden, so dass das Kupplungsteil 44 eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Kupplungsteilen 43, 45 herstellt. Hierzu weisen die beiden Kupplungsteilee 43, 45 vier axial verlaufende und über den Umfang verteilte Rippen auf, die in entsprechende axial verlaufende und über den Umfang verteilte Nuten in dem Kupplungsteil 44 eingreifen und dadurch eine drehstarre Verbindung bilden.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass hierbei eine Lagerbuchse 46 in das Kupplungsgehäuse 23 eingesetzt ist, wobei die Lagerbuchse 46 eine Gleitlagerung für das Kupplungsteil 44 bietet.
Bezugszeichenliste

1: Zahnradpumpe
2: Stirnplatte
3: Stirnplatte
4: Mittelplatte
5: Zahnrad
6: Zahnrad
7: Welle
8: Lagerstelle
9: Lagerstelle
10: Antriebswelle
11: Kupplung
12: Abtriebswelle
13: Antriebsmotor
14: Lagerstelle
15: Lagerstelle
16: Ringnut
17: Ringnut
18: Ringnut
19: Spülmittelbohrung
20: Schmiermittelkanal
21: Schmiermittelkanal
22: Schmiermittelkanal
23: Kupplungsgehäuse
24: Schraube
25: Wellenstück
26: Kupplungsstück
27: Kupplungsstück
28: Wälzlager
29: Wellendichtring
30: Wellendichtring
31: Unterseite
32: Drehachse
33: Mitnehmer
34: Mitnehmer
35: Innen-Achtkant-Profil
36: Außen-Achtkant-Profil
37: Mitnehmerstift
38: Mitnehmerstift
39: Aufnahmebohrung
40: Aufnahmebohrung
41: Außenverzahnung
42: Innenverzahnung
43: Kupplungsteil
44: Kupplungsteil
45: Kupplungsteil
46: Lagerbuchse

Claims

Dosierpumpe (1) zum Dosieren eines Beschichtungsmittels in einer Beschichtungsanlage, mit a) einer drehbar gelagerten Antriebswelle (10) zum mechanischen Antrieb der Pumpe (1), b) einer baulich in die Pumpe (1) integrierten Lagerstelle zur Lagerung der Antriebswelle (10) c) und einem drehstarr mit der Antriebswelle (10) der Pumpe (1) verbundenen Kupplungsstück (26, 43), das für einen Formschluss mit einem Kupplungsstück einer externen Abtriebswelle (12) eines Antriebsmotors (13) ausgebildet ist, d) wobei die integrierte Lagerstelle ein Wälzlager (28) für die Antriebswelle (10) der Pumpe (1) und ein Gleitlager für die externe Abtriebswelle (12) des Antriebsmotors (13) aufweist, e) wobei die Pumpe (1) eine Unterseite (31) hat, die zur Montage direkt auf einer Montagefläche eines Roboterarms aufliegend ausgeführt ist, f) und wobei der Abstand zwischen der Drehachse (32) der Antriebswelle (10) der Pumpe (1) und der Unterseite (31) der Pumpe (1) kleiner ist als 30 mm.
Pumpe (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine baulich in die Pumpe (1) integrierte Kupplung (26, 27; 43-45) zur mechanischen Verbindung der Antriebswelle (10) der Pumpe (1) mit einer Abtriebswelle (12).
Pumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Lagerstelle (28) so dimensioniert ist, dass die integrierte Lagerstelle (28) auch zur Lagerung der Abtriebswelle (12) des Antriebsmotors (13) ausreicht, so dass die Abtriebswelle (12) des Antriebsmotors (13) keine zusätzliche Lagerstelle zwischen der Pumpe (1) und dem Antriebsmotor (13) benötigt, und/oder dass die Antriebswelle (10) der Pumpe (1) auf der Pumpenseite der integrierten Lagerstelle (28) durch mindestens einen Wellendichtring (29, 30) abgedichtet ist.
Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kupplungsstücke (26, 27) komplementär geformt sind, so dass das erste Kupplungsstück (26) nur mit dem entsprechend komplementär geformten zweiten Kupplungsstück (27) koppelbar ist und einen Formschluss bildet.
Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungsstück (26) untrennbar an der Antriebswelle (10) der Pumpe (1) montiert ist, um eine Montage einer Schalenkupplung an der Antriebswelle (10) zu verhindern.
Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die beiden Kupplungsteile (26, 27) jeweils stirnseitig kreissektorförmige und axial hervorstehende Mitnehmer (33) aufweisen, die zwischen entsprechend angepassten kreissektorförmigen Mitnehmern (34) des jeweils anderen Kupplungsteils aufgenommen werden und einen Formschluss bilden, oder b) dass die beiden Kupplungsstücke (26, 27) zur Bildung des Formschlusses ineinander greifende Polygonprofile (35, 36) aufweisen, oder c) dass die beiden Kupplungsteile (26, 27) mindestens einen axial hervorstehenden Mitnehmerstift (37, 38) und mindestens eine entsprechende axial verlaufende Aufnahmebohrung (39, 40) aufweisen, die zur Bildung des Formschlusses im eingekuppelten Zustand ineinander greifen, oder d) dass die Kupplung eine Bogenzahnkupplung ist, wobei das eine Kupplungsstück (27) eine Außenverzahnung (41) und das andere Kupplungsstück (26) eine entsprechend angepasste Innenverzahnung (42) aufweist.
Pumpe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Außenverzahnung des einen Kupplungsteils und die Innenverzahnung des anderen Kupplungsteils nicht normgemäß ausgeführt sind, um eine Ankupplung mit einer herkömmlichen Kupplung zu verhindern, und/oder b) dass die Außenverzahnung über den Umfang verteilt unterschiedlich große Zähne aufweist und dass die Innenverzahnung entsprechend angepasst ist und über den Umfang unterschiedliche große Zahnlücken aufweist.
Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Kupplung ein erstes Kupplungsteil (43) aufweist, das drehstarr mit der Antriebswelle (10) der Pumpe (1) verbunden ist, und b) dass die Kupplung ein zweites Kupplungsteil (45) aufweist, das drehstarr mit der Abtriebswelle (12) des Antriebsmotors (13) verbunden ist, und c) dass die Kupplung ein drittes Kupplungsteil (44) aufweist, das zwischen das erste Kupplungsteil (43) und das zweite Kupplungsteil (45) eingesetzt ist und im eingekuppelten Zustand einen Formschluss mit dem ersten Kupplungsteil (43) und mit dem zweiten Kupplungsteil (45) bildet, und/oder d) dass das erste Kupplungsteil (43) einstückig an die Antriebswelle (10) angeformt ist, und/oder e) dass das zweite Kupplungsteil (45) einstückig an die Abtriebswelle (12) angeformt ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, a) dass das erste Kupplungsteil (43) stirnseitig axial hervorstehenden Klauen aufweist, b) dass das zweite Kupplungsteil (45) stirnseitig axial hervorstehenden Klauen aufweist, c) dass das dritte Kupplungsteil (44) Aufnahmen für die Klauen des ersten Kupplungsteils (43) und des zweiten Kupplungsteils (45) aufweist.
Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Kupplung von einer Ummantelung (23) umgeben ist, welche die Kupplung vor einer Verschmutzung schützt, b) dass die Ummantelung (23) im Wesentlichen koaxial zu der Antriebswelle (10) der Pumpe (1) verläuft, c) dass die Ummantelung (23) an ihrem distalen Ende stirnseitig eine Einführöffnung aufweise, in welche die Abtriebswelle (12) des Antriebsmotors (13) mit dem zweiten Kupplungsstück (27) axial eingeführt werden kann, um die beiden Kupplungsstücke (26, 27) aneinander zu kuppeln.
Pumpe (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (10) der Pumpe (1) mit dem ersten Kupplungsstück (26) in axialer Richtung nicht aus der Ummantelung (23) heraus ragt.
Pumpe (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Ummantelung (23) der Kupplung einen Innendurchmesser aufweist, der gegenüber dem Außendurchmesser des ersten Kupplungsstücks (26) ein Übermaß aufweist, das kleiner ist als 10mm, 5mm oder 2mm, und/oder b) dass die Einführöffnung der Ummantelung (23) einen lichten Durchmesser aufweist, der gegenüber dem Außendurchmesser des ersten Kupplungsstücks (26) ein Übermaß aufweist, das kleiner ist als 10mm, 5mm oder 2mm,
Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Pumpe (1) eine Rotationskolbenpumpe (1) ist, insbesondere eine Zahnradpumpe (1), und/oder b) dass die Pumpe (1) eine Dosierpumpe (1) ist und eine Förderleistung aufweist, die im Wesentlichen unabhängig von dem Druckverhältnis zwischen einem Pumpeneinlass und einem Pumpenauslass ist, und/oder c) dass die Pumpe (1) lösemittelbeständig und/oder lackbeständig ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Zahnradpumpe (1) zwei Stirnplatten (2, 3) aufweist, zwischen denen zwei ineinander kämmende Pumpenzahnräder (5, 6) angeordnet sind, die von der Antriebswelle (10) angetrieben werden, und b) dass die integrierte Lagerstelle (28) für die Antriebswelle (10) der Pumpe (1) außerhalb der beiden Stirnplatten (2, 3) und innerhalb der Pumpe (1) angeordnet ist, und/oder c) dass die Kupplung in radialer Richtung bezüglich der Antriebswelle (10) nicht über die Stirnplatten (2, 3) der Zahnradpumpe (1) hinaus ragt.
Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung a) drehstarr, b) formschlüssig, c) nicht schaltbar und/oder, d) im Wesentlichen dämpfungsfrei ist, e) eine axiale Toleranz von mindestens 1mm, 2mm, 5mm oder 10mm aufweist, f) eine Winkeltoleranz von mindestens 1°, 2°, 3°, 4° oder 5° aufweist.
Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Kupplung in einem Kupplungsgehäuse (23) angeordnet ist und b) dass das Kupplungsgehäuse (23) an die Pumpe (1) angeflanscht ist.
Beschichtungseinrichtung, insbesondere Lackierroboter zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen, mit a) einem Zerstäuber zur Applikation eines Beschichtungsmittels, b) einer Pumpe (1) zur Versorgung des Zerstäubers mit dem Beschichtungsmittel und c) einem Antriebsmotor (13) zum Antrieb der Pumpe (1), dadurch gekennzeichnet, dass d) die Pumpe (1) eine Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.
Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als a) mehrachsiger Lackierroboter mit mehreren relativ zueinander schwenkbaren Roboterarmen, die den Zerstäuber führen, oder b) Lackiermaschine mit mehreren linearen Bewegungsfreiheitsgraden, insbesondere als Seitenmaschine oder Dachmaschine.
Beschichtungseinrichtung in Form eines Lackierroboters nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) und der Antriebsmotor (13) gemeinsam in oder an a) dem distalen Roboterarm oder b) dem proximalen Roboterarm montiert sind.
Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Pumpe (1) ohne einen zusätzlichen Halter mit ihrer Unterseite (31) direkt an dem Roboterarm montiert ist, und/oder b) dass der Abstand (a) zwischen der Drehachse (32) der Antriebswelle (10) der Pumpe (1) und dem Roboterarm kleiner als 30mm, 20mm oder 10mm und/oder kleiner als der Durchmesser der Antriebswelle (10) ist.
Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Antriebswelle (10) der Pumpe (1) außerhalb der Pumpe (1) keine zusätzliche Lagerstelle aufweist, und/oder b) dass die Abtriebswelle (12) außerhalb des Antriebsmotors (13) keine zusätzliche Lagerstelle aufweist, und/oder c) dass die Antriebswelle (10) der Pumpe (1) und die Abtriebswelle (12) zwischen der Pumpe (1) und dem Antriebsmotor (13) keine Lagerstelle aufweisen.
Verwendung einer Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zum Dosieren eines Beschichtungsmittels in einer Beschichtungsanlage.