DE102017102965A1

DE102017102965A1 - Applikationsvorrichtung und Applikationssystem

Info

Publication number: DE102017102965A1
Application number: DE102017102965.6A
Authority: DE
Inventors: Stephan Schwab; Jannis Tomaschko
Original assignee: Eisenmann SE
Current assignee: Eisenmann SE
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2018-09-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Applikationsvorrichtung mit einer drehbaren Applikationseinheit (12), mit einer Antriebswelle (18), und mit mindestens einem Kupplungselement, wobei zur Kupplung der Applikationseinheit (12) mit der Antriebswelle (18) eine Arretiervorrichtung mit mindestens einem Arretierelement vorgesehen ist, welches ein Formgedächtnismaterial aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Applikationssystem mit mindestens einer derartigen Applikationsvorrichtung, und mit mindestens einer Schaltvorrichtung, mittels derer das Formgedächtnismaterial angeregt werden kann. Erfindungsgemäß wird eine besonders funktionssichere Kupplung bereitgestellt, bei der mittels des ein Formgedächtnismaterial aufweisenden Arretierelements eine im Betrieb besonders sichere Verbindung zwischen der Applikationseinheit (12) und der Antriebswelle (18) bereitgestellt wird. Darüber hinaus kann diese Verbindung bei einer Betriebsunterbrechung, beispielsweise zum Wechsel und/oder zur Wartung der Applikationseinheit, mittels des Formgedächtnismaterials besonders einfach gelöst und wieder verriegelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Applikationsvorrichtung mit einer drehbaren Applikationseinheit, mit einer Antriebswelle und mit mindestens einem Kupplungselement.
Die Erfindung betrifft auch ein Applikationssystem mit mindestens einer Applikationsvorrichtung.
Aus der EP 0 697 917 B1 ist ein Rotationszerstäuber zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials mit einem rotierenden Zerstäubungselement und mit einer Antriebsvorrichtung bekannt, wobei das Zerstäubungselement mit der Antriebsvorrichtung durch ein elastisches Kupplungselement verbunden ist, das mindestens einen Eingreifkranz umfasst, der unter der Wirkung einer Zentrifugalkraft zu einer radialen Ausdehnung fähig ist.
Bei bekannten Applikationsvorrichtung besteht ein hohes Ausfallrisiko, insbesondere bedingt dadurch, dass sich die Verbindung zwischen der drehbaren Applikationseinheit und der Antriebswelle im Betrieb ungewollt lösen kann, was häufig die Zerstörung der Applikationseinheit nach sich zieht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Applikationsvorrichtung bereitzustellen, die hinsichtlich ihrer Funktionalität und der Betriebssicherheit gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, wobei zur Kupplung der Applikationseinheit mit der Antriebswelle eine Arretiervorrichtung mit mindestens einem Arretierelement vorgesehen ist, welches ein Formgedächtnismaterial aufweist. Derart wird eine hoch funktionssichere Kupplung bereitgestellt, wobei mittels des ein Formgedächtnismaterial aufweisenden Arretierelements eine besonders sichere Verbindung zwischen der Applikationseinheit und der Antriebswelle im Betrieb ermöglicht wird. Mittels der erfindungsgemäßen Kupplung wird die Verbindung zwischen der Applikationseinheit und der Antriebswelle beispielsweise bei Brems- bzw. Beschleunigungsvorgängen zuverlässig gesichert. Darüber hinaus kann diese Verbindung bei einer Betriebsunterbrechung, beispielsweise zum Wechsel und/oder zur Wartung der Applikationseinheit, mittels des Formgedächtnismaterials besonders einfach verriegelt und wieder entriegelt werden. Erfindungsgemäß können somit Arbeitssicherheit und Maschinensicherheit gegenüber dem Stand der Technik verbessert werden. Zudem kann die Kupplung der drehbaren Applikationseinheit mit der Antriebswelle erfindungsgemäß mit vergleichsweise einfachem Aufbau und mit einer geringen Anzahl beweglicher Teile realisiert werden.
Mit Vorteil kann das Formgedächtnismaterial des mindestens einen Arretierelements eine magnetisch anregbare Formgedächtnislegierung sein. Derart können Gewicht und Raumbedarf bei der Realisierung der Kupplung zwischen der Applikationseinheit und der Antriebswelle verringert werden. Die Verwendung einer magnetisch anregbaren Formgedächtnislegierung ermöglicht zudem schnelle Reaktionszeiten beim Lösen und/oder Verriegeln der Kupplung.
Es kann zweckmäßig sein, wenn das Formgedächtnismaterial des mindestens einen Arretierelements eine thermisch anregbare Formgedächtnislegierung ist. Derart kann eine Kupplung zwischen der Applikationseinheit und der Antriebswelle bereitgestellt werden, die sich durch eine besonders kompakte und leichte Bauweise auszeichnet. Die Verwendung einer thermisch anregbaren Formgedächtnislegierung ermöglicht es, verhältnismäßig große Kräfte auf die Formgedächtnislegierung des Arretierelements zu übertragen.
In vorteilhafter Ausgestaltung kann das mindestens eine Arretierelement in Form eines Stifts ausgebildet sein. Derart kann ein ungewolltes Lösen der Applikationseinheit im Betrieb, insbesondere bei Brems- oder Beschleunigungsvorgängen, besonders zuverlässig verhindert werden.
Im Hinblick auf einen besonders robusten und funktionssicheren Aufbau der Kupplung kann es zweckmäßig sein, wenn das mindestens eine Arretierelement in Form einer Scheibe ausgebildet ist.
Um eine sichere Fixierung sowohl in radialer als auch axialer Richtung zu ermöglichen, kann es von Vorteil sein, wenn zur Kupplung der Applikationseinheit mit der Antriebswelle mindestens zwei ringförmige Scheiben vorgesehen sind, mittels derer eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung herstellbar ist.
Die Funktionssicherheit der Kupplung kann insbesondere im Hinblick auf dynamische Belastungen und/oder Vibrationen weiter verbessert werden, wenn die einander zugewandten Seiten der ringförmigen Scheiben mit Keilflächen versehen sind.
Mit Vorteil kann das mindestens eine Arretierelement axial beweglich angeordnet sein.
Es kann zweckmäßig sein, wenn das mindestens eine Arretierelement radial beweglich angeordnet ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung kann die Applikationsvorrichtung als Rotationszerstäuber mit einem Glockenteil als Applikationseinheit ausgebildet sein.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Applikationssystem mit mindestens einer Applikationsvorrichtung, die gemäß der Erfindung oder einer ihrer Ausgestaltungen ausgebildet ist, und mit mindestens einer Schaltvorrichtung für die Arretiervorrichtung der mindestens einen Applikationsvorrichtung, wobei das Formgedächtnismaterial des mindestens einen Arretierelements der Arretiervorrichtung mittels der Schaltvorrichtung anregbar ist. Wesentliche Vorteile des Applikationssystems ergeben sich analog zu den Vorteilen der Applikationsvorrichtung. Das erfindungsgemäße Applikationssystem ermöglicht eine Betätigung der Arretiervorrichtung, die einfach aufgebaut ist und sich sicher und ohne den Einsatz von speziellem Werkzeug, gegebenenfalls auch automatisiert, bedienen lässt.
Um ein möglichst schnelles Verriegeln bzw. Entriegeln der Applikationseinheit und der Antriebswelle zu ermöglichen, kann es von Vorteil sein, wenn einem Arretierelement der Arretiervorrichtung jeweils ein Schaltelement der Schaltvorrichtung zugeordnet ist.
Der Aufbau der Schaltvorrichtung kann vereinfacht werden, wenn mindestens ein Schaltelement der Schaltvorrichtung mehreren Arretierelementen der Arretiervorrichtung zugeordnet ist.
Mit Vorteil kann die die Schaltvorrichtung mit der Applikationsvorrichtung verbunden angeordnet sein.
Um beispielsweise das Gewicht und die Komplexität des Aufbaus der Applikationsvorrichtung zu reduzieren, können eine oder mehrere Wechselstationen vorgesehen sein, die jeweils mit einer Schaltvorrichtung für die mindestens eine Applikationsvorrichtung ausgestattet sind.
Es kann zweckmäßig sein, wenn mindestens ein Schaltelement der Schaltvorrichtung als Temperierelement, insbesondere als Heizelement, ausgebildet ist.
Vorzugsweise kann mindestens ein Schaltelement der Schaltvorrichtung als Elektromagnet ausgebildet sein. Im Vergleich zum Einsatz eines Temperierelements als Schaltelement können derart beispielsweise Probleme beim Betrieb mit Hochspannung vermieden werden.
Mit Vorteil kann das mindestens eine Schaltelement der Schaltvorrichtung als Permanentmagnet ausgebildet sein. Derart kann gegebenenfalls ein elektrischer Anschluss für das Schaltelement entfallen. Hierzu ist der Permanentmagnet beispielsweise pneumatisch verschiebbar gelagert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Dabei werden Ausführungsbeispiele der Erfindung, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in vereinfachter, schematischer Darstellung:

1A einen Radialschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Applikationsvorrichtung mit einer Arretiervorrichtung;
1B einen Axialschnitt der Applikationsvorrichtung nach 1A in einem gelösten Zustand;
1C einen Axialschnitt der Applikationsvorrichtung nach 1A in einem arretierten Zustand;
2A einen Radialschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Applikationsvorrichtung mit einer Arretiervorrichtung;
2B einen Axialschnitt der Applikationsvorrichtung nach 2A in einem gelösten Zustand;
2C einen Axialschnitt der Applikationsvorrichtung nach 2A in einem arretierten Zustand;
3A einen Radialschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Applikationsvorrichtung mit einer Arretiervorrichtung;
3B einen Axialschnitt der Applikationsvorrichtung nach 3A in einem gelösten Zustand;
3C einen Axialschnitt der Applikationsvorrichtung nach 3A in einem arretierten Zustand.

In den Figuren ist beispielhaft eine als Rotationszerstäuber 10 ausgebildete Applikationsvorrichtung gezeigt. Mittels des Rotationszerstäubers 10 kann Beschichtungsmaterial, insbesondere Lack, auf einen nicht eigens gezeigten Gegenstand appliziert werden. Im Folgenden wird zunächst auf den in den Figuren vereinfacht und nicht vollständig dargestellten, grundlegenden Aufbau der Applikationsvorrichtung Bezug genommen, bevor anschließend näher auf die einzelnen Figuren eingegangen wird.
Die Figuren zeigen Schnittansichten lediglich eines Kopfabschnittes der Applikationsvorrichtung, wobei in den Figuren ein Düsenkopf 56 und ein Endabschnitt 58 eines Rumpfbereichs des Rotationszerstäubers 10 dargestellt sind. Der Düsenkopf 56 wird dabei im Wesentlichen durch die Applikationseinheit 12 der Applikationsvorrichtung gebildet und ist in den gezeigten Beispielen als Glockenteil mit einem Prallteller 14 ausgebildet. Der Prallteller 14 ist in den gezeigten Beispielen drehfest mit dem Glockenteil der Applikationseinheit 12 verbunden.
Die Applikationseinheit 12 ist, vorzugsweise mit hoher Geschwindigkeit, um eine Rotationsachse 20 drehbar ausgebildet. Hierzu ist die Applikationseinheit 12 mit einer Antriebswelle 18 gekoppelt. Die Antriebswelle 18 kann beispielsweise mittels eines Elektromotors oder pneumatisch mittels einer Druckluftturbine angetrieben werden. Weiterhin kann die Antriebswelle 18 in einem nicht näher dargestellten Gehäuse der Applikationsvorrichtung gelagert sein. Die Applikationseinheit 12 kann, wie in den gezeigten Beispielen angedeutet, mittels eines Gewindes 38 mit der Antriebswelle 18 verbunden sein, wobei die Drehrichtung des Gewindes 38 vorzugsweise entgegen der Rotationsrichtung der Applikationseinheit 12 ausgerichtet ist.
Das zu applizierende Beschichtungsmaterial, beispielsweise Lack, kann über ein oder mehrere Leitungen von der Seite der Antriebswelle 18 kommend dem Düsenkopf 56 zugeführt werden. In den gezeigten Beispielen ist ein koaxial angeordnetes Rohr 16 vorgesehen um der Applikationseinheit 12 das zu applizierende Beschichtungsmaterial zuzuführen. Im Betrieb prallt somit das aus dem Rohr 16 austretende Beschichtungsmaterial zunächst auf den rotierenden Prallteller 14 und wird schließlich durch Zentrifugalkräfte beim Austreten aus der Applikationseinheit 12 zerstäubt. Das Beschichtungsmaterial wird vorzugsweise mittels Luft, die aus einem nicht näherdargestellten Lenkluftsystem austritt, auf die zu beschichtenden Gegenstände gebracht. In vorteilhafter Ausgestaltung und wie in den Figuren angedeutet, kann das Rohr 16 feststehend in der Applikationsvorrichtung angeordnet sein und sich nicht mit der Antriebswelle 18 mitdrehen.
Zum Sichern der Verbindung der Applikationseinheit 12 mit der Antriebswelle 18, weist die Applikationsvorrichtung eine Arretiervorrichtung auf. Diese Arretiervorrichtung kann sich in mindestens zwei unterschiedlichen Zuständen befinden. Beispielsweise zur Montage bzw. Demontage der Applikationseinheit 12 kann sich die Arretiervorrichtung in einem ersten, entriegelten Zustand befinden. In einem zweiten, verriegelten Zustand ist die Applikationseinheit 12 fest mit der Antriebswelle 18 verbunden. Die Verbindung der Applikationseinheit 12 mit der Antriebswelle 18 wird dabei mittels der Arretiervorrichtung fixiert, wodurch die Applikationsvorrichtung sicher betrieben werden kann. Mittels einer Schaltvorrichtung kann der Zustand der Arretiervorrichtung verändert werden. Das heißt, die Arretiervorrichtung kann mittels der Schaltvorrichtung verriegelt bzw. entriegelt werden.
Die 1A, 1B und 1C zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Applikationsvorrichtung. Dabei zeigt 1A einen Radialschnitt der Applikationsvorrichtung. Die 1B und 1C zeigen jeweils einen entsprechenden Axialschnitt der Applikationsvorrichtung. 1B zeigt die Applikationsvorrichtung in einem ersten, entriegelten bzw. gelösten Zustand. 1C zeigt die Applikationsvorrichtung in einem zweiten, verriegelten bzw. arretierten Zustand.
In dem Ausführungsbeispiel ist die Applikationsvorrichtung mit einer Arretiervorrichtung ausgestattet, die Arretierelemente in Form von Mitnehmerelementen aufweist, die hier als Stifte 22, 24 ausgebildet sind. Bei nicht eigens gezeigten Abwandlungen können Mitnehmerelemente auch anders ausgebildet sein. Grundsätzlich sind die Mitnehmerelemente auf einen Formschluss mit einem oder mehreren Gegenelementen ausgelegt. Vorliegend sind die Stifte 22, 24 mit der Antriebswelle 18 verbunden. Die Applikationseinheit 12 weist Ausnehmungen 48, 50 zur Aufnahme der Stifte 22, 24 auf. Die Stifte 22, 24 sind axial beweglich ausgebildet. Dementsprechend erstrecken sich auch die Ausnehmungen 48, 50 der Applikationseinheit in axialer Richtung, d.h. parallel zur Rotationsachse 20.
Die im Beispiel stiftförmig ausgebildeten Arretierelemente weisen ein Formgedächtnismaterial auf. In dem in 1B gezeigten, entriegelten Zustand ist das Formgedächtnismaterial kontrahiert. Im entriegelten Zustand gemäß 1B ragen die Stifte 22, 24 nicht in die Applikationseinheit 12 hinein. In dem in 1C gezeigten, verriegelten Zustand ist das Formgedächtnismaterial expandiert. Im verriegelten Zustand gemäß 1C ragen die Stifte 22, 24 in die Ausnehmungen 48, 50 der Applikationseinheit 12. Die axiale Bewegung der Stifte 22, 24 wird durch Kontraktion bzw. Expansion des Formgedächtnismaterials bewirkt.
Um die Kontraktion bzw. die Expansion des Formgedächtnismaterials der Arretierelemente auszulösen, ist eine Schaltvorrichtung vorgesehen. Gemäß den 1B und 1C kann die Schaltvorrichtung zwei Schaltelemente 40, 42 aufweisen, die außerhalb der Antriebswelle 18 angeordnet sind, wobei in vorteilhafter Ausgestaltung jeweils ein Schaltelement 40, 42 einem Arretierelement, das im gezeigten Beispiel als Stift 22, 24 ausgebildet ist, zugeordnet sein kann. Die Schaltelemente 40, 42 können auch Bestandteil der Antriebswelle 18 sein.
Die 2A, 2B und 2C zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Applikationsvorrichtung. Dabei zeigt 2A einen Radialschnitt der Applikationsvorrichtung. Die 2B und 2C zeigen jeweils einen entsprechenden Axialschnitt der Applikationsvorrichtung. 2B zeigt die Applikationsvorrichtung in einem ersten, entriegelten bzw. gelösten Zustand. 2C zeigt die Applikationsvorrichtung in einem zweiten, verriegelten bzw. arretierten Zustand.
In dem Ausführungsbeispiel ist die Applikationsvorrichtung mit einer Arretiervorrichtung ausgestattet, bei der die Arretierelemente Mitnehmerelemente in Form von Stiften 26, 28 sind. Diese Stifte 26, 28 sind mit der Antriebswelle 18 verbunden. Die Applikationseinheit 12 weist Ausnehmungen 50, 52 zur Aufnahme der Stifte 26, 28 auf. Die Stifte 26, 28 sind radial beweglich ausgebildet. Dementsprechend erstrecken sich auch die Ausnehmungen 52, 54 der Applikationseinheit in radialer Richtung, d.h. senkrecht zur Rotationsachse 20.
Die im Beispiel stiftförmig ausgebildeten Arretierelemente weisen ein Formgedächtnismaterial auf. In dem in 2B gezeigten, entriegelten Zustand ist das Formgedächtnismaterial kontrahiert. Im entriegelten Zustand gemäß 2B ragen die Stifte 26, 28 nicht in die Applikationseinheit 12 hinein. In dem in 2C gezeigten, verriegelten Zustand ist das Formgedächtnismaterial expandiert. Im verriegelten Zustand gemäß 2C ragen die Stifte 26, 28 in die Ausnehmungen 52, 54 der Applikationseinheit 12. Die radiale Bewegung der Stifte 26, 28 wird durch Kontraktion bzw. Expansion des Formgedächtnismaterials bewirkt.
Um die Kontraktion bzw. die Expansion des Formgedächtnismaterials der Arretierelemente auszulösen, ist eine Schaltvorrichtung vorgesehen. Gemäß den 2B und 2C kann die Schaltvorrichtung zwei Schaltelemente 44, 46 aufweisen, die innerhalb der Antriebswelle 18 angeordnet sind, wobei in vorteilhafter Ausgestaltung jeweils ein Schaltelement 44, 46 einem Arretierelement, das im gezeigten Beispiel als Stift 26, 28 ausgebildet ist, zugeordnet sein kann. In den 2B und 2C sind mit den Schaltelementen 44, 46 verbundene elektrische Leitungen angedeutet, die der besseren Übersicht halber nicht mit Bezugszeichen versehen sind.
Bei den in den 1A, 1B und 1C sowie 2A, 2B und 2C veranschaulichten Ausführungsbeispielen nehmen die Arretierelemente je nach Zustand unterschiedliche Formen an. Dies erfolgt durch thermische bzw. magnetische Beaufschlagung der Arretierelemente, deren Material zumindest teilweise ein Formgedächtnismaterial ist. Die Bewegung der Arretierelemente in axialer bzw. radialer Richtung erfolgt durch die Formänderung des Materials unter thermischem und/oder magnetischem Einfluss. Im verriegelten Zustand ragen die Stifte 22, 24 bzw. 26, 28 von der Antriebswelle 18 ausgehend vorzugsweise formschlüssig in die in den Beispielen als Glockenteil ausgebildete Applikationseinheit 12 hinein. Im verriegelten Zustand kann das Glockenteil so beispielsweise daran gehindert werden sich bei Beschleunigungs- oder Abbremsvorgängen von dem Gewinde 38 loszudrehen. Im entriegelten Zustand besteht dahingegen keine Überschneidung zwischen den Stiften 22, 24 bzw. 26, 28 und der Applikationseinheit 12.
Die 3A, 3B und 3C zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Applikationsvorrichtung. Dabei zeigt 3A einen Radialschnitt der Applikationsvorrichtung. Die 3B und 3C zeigen jeweils einen entsprechenden Axialschnitt der Applikationsvorrichtung. 3B zeigt die Applikationsvorrichtung in einem ersten, entriegelten bzw. gelösten Zustand. 3C zeigt die Applikationsvorrichtung in einem zweiten, verriegelten bzw. arretierten Zustand.
Im dem Ausführungsbeispiel ist die Applikationsvorrichtung mit einer Arretiervorrichtung ausgestattet, die ein Arretierelement in Form einer Scheibe 30 aufweist, die mit der Antriebswelle 18 verbunden ist. Dabei weist das in Form der Scheibe 30 ausgebildete Arretierelement ein Formgedächtnismaterial auf. In dem in 3B gezeigten, entriegelten Zustand ist das Formgedächtnismaterial kontrahiert. In dem in 3C gezeigten, verriegelten Zustand ist das Formgedächtnismaterial expandiert.
Zwischen der Antriebswelle 18 und der Applikationseinheit 12 sind im gezeigten Beispiel zwei ringförmige Scheiben 32, 34 angeordnet, wobei eine erste ringförmige Scheibe 32 auf der Seite der Antriebswelle 18 und eine zweite ringförmige Scheiben 34 auf Seite der Applikationseinheit 12 angeordnet ist. Im entriegelten Zustand gemäß 3B, d.h. bei kontrahiertem Formgedächtnismaterial, sind die beiden ringförmigen Scheiben 32, 34 voneinander getrennt. Im verriegelten Zustand gemäß 3C, d.h. bei expandiertem Formgedächtnismaterial, sind die beiden ringförmigen Scheiben 32, 34 miteinander verbunden. Zwischen den einander zugewandten Seiten der ringförmigen Scheiben 32, 34 kann dabei eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung bestehen. Die einander zugewandten Seiten der ringförmigen Scheiben 32, 34 können beispielsweise kugelartig, zackig, keilförmig und/oder mit einer glatten oder aufgerauten Oberfläche versehen sein. Wie in 3A angedeutet, können die einander zugewandten Seiten der ringförmigen Scheiben 32, 34 jeweils mit Keilflächen 36 ausgestattet sein, um nach Art eines Keilsicherungsscheibenpaars zusammenwirken zu können. Es ist auch möglich, dass die beiden ringförmigen Scheiben 32, 34 nach Art von Reibringen kuppelnd zusammenwirken.
Im verriegelten Zustand gemäß 3C drückt das mit der Antriebswelle 18 verbundene Arretierelement in Form der Scheibe 30 bedingt durch die Expansion des Formgedächtnismaterials die erste, auf der Seite der Antriebswelle 18 angeordnete ringförmige Scheibe 32 gegen die zweite, auf der Seite der Applikationseinheit 12 angeordnete ringförmige Scheiben 34. Durch die Expansion der Scheibe 30 mit dem Formgedächtnismaterial werden die beiden ringförmigen Scheiben 32, 34 aufeinandergepresst und an einer Rotation relativ zueinander gehindert. Dabei kann eine Fixierung in radialer und/oder axialer Richtung erfolgen.
Anders als im Beispiel gezeigt, können das Arretierelement in Form der Scheibe 30 und die erste, auf der Seite der Antriebswelle 18 angeordnete ringförmige Scheibe 32 auch als einteiliges Bauelement mit einem Formgedächtnismaterial, d.h. beispielsweise als ringförmige Scheibe, zum Beispiel ein Schleifring oder Reibring, zusammengefasst sein.
Um die Kontraktion bzw. die Expansion des Formgedächtnismaterials des mindestens einen Arretierelements auszulösen, ist eine Schaltvorrichtung vorgesehen. Gemäß den 3B und 3C kann die Schaltvorrichtung beispielsweise zwei Schaltelemente 60, 62 aufweisen, die außerhalb der Antriebswelle 18 angeordnet sind, wobei in vorteilhafter Ausgestaltung mehrere Schaltelemente 60, 62 einem Arretierelement, das im gezeigten Beispiel als Scheibe 30 ausgebildet ist, zugeordnet sein können.
Arretierelemente, wie sie vorangehend beispielhaft und im Zusammenhang mit den 1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C, 3A, 3B und 3C beschrieben wurden, können ganz oder teilweise aus einem Formgedächtnismaterial gefertigt sein. Beispielsweise ist es möglich, dass nur ein Teilabschnitt eines Arretierelements ein Formgedächtnismaterial aufweist.
Als Formgedächtnismaterial eines Arretierelements können beispielsweise Formgedächtnislegierungen oder Faserverbundwerkstoffe verwendet werden. Besonders geeignet sind metallische Formgedächtnislegierungen, die vorzugsweise magnetisch und/oder thermisch angeregt werden können.
Thermisch anregbare Formgedächtnislegierungen können beispielsweise Legierungen auf Basis von Kupfer oder Nickel-Titan-Legierungen sein. Es können beispielsweise CuZnAl- oder CuAlNi-Legierungen verwendet werden. Des Weiteren können zum Beispiel binäre NiTi-Legierungen oder ternäre NiTi-Legierungssysteme mit Co, Cr, Cu, Fe oder Nb verwendet werden. Magnetisch anregbare Formgedächtnislegierungen können beispielsweise Nickel-Mangan-Legierungen, z.B. Nickel-Mangan-Gallium-Legierungen, oder auch Legierungen auf Basis von Eisen sein. Als magnetisch anregbare Legierungen können zum Beispiel Ni₂MnGa-, Fe-Pd-, Ni-Fe-Ga-Legierungen oder von Ni-Mn-Ga abgeleitete höherwertige Legierungen, insbesondere mit Beimischung von Fe, Co oder Cu, verwendet werden.
Die ein oder mehreren Arretierelemente einer Arretiervorrichtung können sich hinsichtlich ihrer Form, ihrer Anordnung und/oder Ausrichtung von den im Zusammenhang mit den Figuren beispielhaft beschriebenen Arretierelementen unterscheiden.
Alternativ oder zusätzlich zu einem oder mehreren auf Seite der Antriebswelle 18 angeordneten Arretierelementen kann mindestens ein Arretierelement auf Seite der Applikationseinheit 12 angeordnet sein.
Insbesondere bei der Verwendung von nur einem Arretierelement können Maßnahmen zur Auswuchtung erforderlich sein. Vor allem bei der Verwendung von mehreren Arretierelementen kann eine symmetrische Anordnung der Arretierelemente zur Vermeidung von Unwuchten von Vorteil sein.
Bei entsprechender Auslegung der Konstruktion kann sowohl die Aufnahme als auch die Fixierung der Applikationseinheit 12 an der Antriebswelle 18 mittels der ein Formgedächtnismaterial aufweisenden Arretierelemente erfolgen, sodass gegebenenfalls ein Gewinde 38 zur Befestigung der Applikationseinheit 12 entfallen kann.
Eine Schaltvorrichtung kann ein oder mehrere Schaltelemente 40, 42, 44, 46, 60, 62 aufweisen, die beispielsweise als Temperierelement, insbesondere als elektrisches Heizelement, als Elektromagnet oder als Permanentmagnet ausgebildet sein können. Bei einem Schaltvorgang bewirkt mindestens ein Schaltelement 40, 42, 44, 46, 60, 62 eine Formänderung mindestens eines Arretierelements, indem es thermisch und/oder magnetisch auf das Formgedächtnismaterial des Arretierelements einwirkt.
Die Schaltelemente 40, 42, 44, 46, 60, 62 können beispielsweise an dem Rotationszerstäuber 10 mitdrehend angeordnet sein, wobei gegebenenfalls für einen elektrischen Anschluss Schleifkontakte vorgesehen werden können. Derartige rotierende Schaltelemente 44, 46 sind vorzugsweise mit der Antriebswelle 18 verbunden. Es ist auch möglich, Schaltelemente 40, 42, 60, 62 beabstandet von rotierenden Teilen anzuordnen, zum Beispiel an einem nicht näher dargestellten Gehäuse des Rotationszerstäubers wobei gegebenenfalls eine feste Verkabelung für einen elektrischen Anschluss vorgesehen werden kann.
Es ist auch möglich, Schaltelemente an einem die Applikationsvorrichtung tragenden Roboter oder an einem anderen Ort anzuordnen. So können beispielsweise innerhalb einer Beschichtungskabine, in der das Applikationssystem mit einer oder mehreren Applikationsvorrichtungen angeordnet ist, ein oder mehrere Wechselstationen mit einer Schaltvorrichtung vorgesehen sein. Derartige Wechselstationen können von einem die Applikationsvorrichtung tragenden Roboter angefahren werden, um die Arretiervorrichtung, beispielsweise bei einem Austausch der Applikationseinheit 12, zu entriegeln bzw. zu verriegeln. Eine Wechselstation kann ein oder mehrere Schaltelemente aufweisen.
Es ist möglich, mehrere Arretierelemente einer Arretiervorrichtung gleichzeitig, vorzugsweise mittels mehrerer Schaltelemente zu betätigen.
Es ist auch möglich, dass mittels eines Schaltelements mehrere Arretierelemente nacheinander betätigt werden. Dies kann insbesondere bei magnetischen Formgedächtnismaterialien mit bistabilen Eigenschaften besonders vorteilhaft sein. Um mehrere Arretierelemente nacheinander mittels eines Schaltelements zu bestätigen, können die Arretierelemente relativ zu dem Schaltelement gedreht werden. Beispielsweise kann ein Roboter die Arretierelemente drehen und zur Betätigung jeweils in einer geeigneten Position vor dem Schaltelement anhalten. Es ist auch möglich, das Schaltelement an einem tragbaren Gerät vorzusehen und nacheinander zu mehreren Arretierelementen zu bewegen, um diese zu betätigen.
Ein Gedanke, welcher der Erfindung zugrunde liegt, lässt sich wie folgt zusammenfassen: Die vorliegende Erfindung betrifft eine Applikationsvorrichtung mit einer drehbaren Applikationseinheit 12, mit einer Antriebswelle 18, und mit mindestens einem Kupplungselement, wobei zur Kupplung der Applikationseinheit 12 mit der Antriebswelle 18 eine Arretiervorrichtung mit mindestens einem Arretierelement vorgesehen ist, welches ein Formgedächtnismaterial aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Applikationssystem mit mindestens einer derartigen Applikationsvorrichtung, und mit mindestens einer Schaltvorrichtung, mittels derer das Formgedächtnismaterial angeregt werden kann. Erfindungsgemäß wird eine besonders funktionssichere Kupplung bereitgestellt, bei der mittels des ein Formgedächtnismaterial aufweisenden Arretierelements eine im Betrieb besonders sichere Verbindung zwischen der Applikationseinheit 12 und der Antriebswelle 18 bereitgestellt wird. Darüber hinaus kann diese Verbindung bei einer Betriebsunterbrechung, beispielsweise zum Wechsel und/oder zur Wartung der Applikationseinheit, mittels des Formgedächtnismaterials besonders einfach gelöst und wieder verriegelt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung kann auch darin gesehen werden, dass bei einem Hochrotationszerstäuber eine Glockenverriegelung mit wenigen, sehr leichten Teilen bereitgestellt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0697917 B1 [0003]

Claims

Applikationsvorrichtung mit einer drehbaren Applikationseinheit (12), mit einer Antriebswelle (18), und mit mindestens einem Kupplungselement, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kupplung der Applikationseinheit (12) mit der Antriebswelle (18) eine Arretiervorrichtung mit mindestens einem Arretierelement vorgesehen ist, welches ein Formgedächtnismaterial aufweist.
Applikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgedächtnismaterial eine Formgedächtnislegierung ist, die magnetisch anregbar ist.
Applikationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgedächtnismaterial eine Formgedächtnislegierung ist, die thermisch anregbar ist.
Applikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Arretierelement in Form eines Mitnehmerelements, insbesondere eines Stifts (22, 24, 26, 28), ausgebildet ist.
Applikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Arretierelement in Form einer Scheibe (30) ausgebildet ist.
Applikationsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kupplung der Applikationseinheit (12) mit der Antriebswelle (18) mindestens zwei ringförmige Scheiben (32, 34) vorgesehen sind, mittels derer eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung herstellbar ist.
Applikationsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Seiten der ringförmigen Scheiben (32, 34) mit Keilflächen (36) versehen sind.
Applikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Arretierelement axial beweglich angeordnet ist.
Applikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Arretierelement radial beweglich angeordnet ist.
Applikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationsvorrichtung als Rotationszerstäuber (10) mit einem Glockenteil als Applikationseinheit (12) ausgebildet ist
Applikationssystem mit mindestens einer Applikationsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist, dass mindestens eine Schaltvorrichtung für die Arretiervorrichtung der mindestens einen Applikationsvorrichtung vorgesehen ist, und dass das Formgedächtnismaterial des mindestens eines Arretierelements der Arretiervorrichtung mittels der Schaltvorrichtung anregbar ist.
Applikationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung ein oder mehrere Arretierelemente aufweist, dass die Schaltvorrichtung ein oder mehrere Schaltelemente (40, 42, 44, 46) aufweist, und dass einem Arretierelementjeweils ein Schaltelement (40, 42, 44, 46) zugeordnet ist.
Applikationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung mehrere Arretierelemente aufweist, und dass mindestens ein Schaltelement (40, 42, 44, 46, 60, 62) der Schaltvorrichtung mehreren Arretierelementen zugeordnet ist.
Applikationssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung mit der Applikationsvorrichtung verbunden angeordnet ist.
Applikationssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Wechselstationen vorgesehen sind, die jeweils mit einer Schaltvorrichtung für die mindestens eine Applikationsvorrichtung ausgestattet sind.
Applikationssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schaltelement (40, 42, 44, 46, 60, 62) der Schaltvorrichtung als Temperierelement, insbesondere als Heizelement, ausgebildet ist.
Applikationssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schaltelement (40, 42, 44, 46, 60, 62) der Schaltvorrichtung als Elektromagnet ausgebildet ist.
Applikationssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schaltelement (40, 42, 44, 46, 60, 62) der Schaltvorrichtung als Permanentmagnet ausgebildet ist.