DE102021131184A1

DE102021131184A1 - Verfahren zur Steuerung eines Gebläses an einem Sprühgerät

Info

Publication number: DE102021131184A1
Application number: DE102021131184.5A
Authority: DE
Inventors: Tino Ritter; Lukas Neuhaus
Original assignee: J Wagner GmbH
Current assignee: J Wagner GmbH
Priority date: 2021-11-28
Filing date: 2021-11-28
Publication date: 2023-06-01
Also published as: CN118284473A; WO2023094665A1; EP4401888A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Gebläses an einem Sprühgerät, insbesondere einem HVLP Farbsprühgerät, wobei das Sprühgerät eine Schaltvorrichtung, insbesondere einen Abzug, zur Auslösung eines Sprühvorgangs, eine Farbzufuhr, ein Gebläse mit einem Gebläsemotor sowie eine Steuerelektronik für das Gebläse umfasst, wobei die Steuerelektronik eine Leistungsregelung für den Gebläsemotor umfasst und der Motor bei eingeschaltetem Gerät bei unterbrochenem Sprühvorgang zumindest zeitweise mit einer gegenüber dem Sprühvorgang reduzierten Leistung aktiv angesteuert wird.

Description

Viele Sprühgeräte nutzen zur Zerstäubung der Farbe ein Gebläse, insbesondere die HVLP Methode, bei welcher ein hohes Volumen an Zerstäuberluft mit geringem Druck an einer Farbdüse vorbei strömt, und dabei bereitgestellte Farbe zerstäubt. Die Zerstäuberluft wird dabei durch ein Gebläse oder eine anderweitige Luftquelle mit hohem Fördervolumen bereitgestellt. Die HVLP Methode und deren Druck- und Volumenparameter ist weithin bekannt und im Einsatz (siehe z.B. https://de.wikipedia.org/wiki/High_Volume_Low_Pressure). Entsprechende Geräte sind z.B. auch aus der EP 1 602 411 B1 bekannt.
Üblicherweise wird durch die Betätigung eines Abzugs an der Farbpistole eine Ventilanordnung, insbesondere ein Nadelventil, bewegt, welche den Austritt der Farbe von einem Farbbehälter über eine Farbleitung zum Farbausgang an der Ventilspitze ermöglicht, und damit einen Farbsprühvorgang einleitet.
Um die kontinuierliche und gleichmäßige Farbförderung zu erzielen, wird der Farbbehälter und/oder das Farbfördersystem mit einem geringen Druck beaufschlagt, was z.B. durch einen Beipass des Luftwegs der Zerstäuberluft in den Farbbehälter erzielt werden kann.
Zwischen den Sprühvorgängen, also z.B. bei beiseitegelegtem Sprühgerät für Abklebearbeiten etc., wird das Gebläse abgeschaltet, um Energie zu sparen und Luftstrom abzustellen. Insbesondere bei akkubetriebenen Geräte, wie z.B. aus der CN 207 013 187 U ist die Abschaltung des Motors für die Standzeit des Akkus ebenso von Vorteil.
Überdies bleibt jedoch beim Arbeiten, wenn der Sprühvorgang kurz unterbrochen wird, oftmals der Farbbehälter unter dem oben beschriebenen beaufschlagten Druck gehalten.
Wenn der Anwender im Benutzungsfall dynamisch, insbesondere ruckartig den Abzug des Sprühgeräts betätigt kann es vorkommen, dass das Sprühgerät bereits Farbe am Farbausgang bereitstellt, bevor der erforderliche Arbeitsdruck bzw. das erforderliche Arbeitsvolumen an Zerstäuberluft durch das Gebläse bereitgestellt ist. Insbesondere bei abgeschaltetem Gebläse sorgt die Trägkeit des Gebläses selbst, als auch die Verzögerung der Steuer- und/oder Regelelektronik für das Gebläse für einen Zeitversatz vom Start des Sprühvorgangs bis zur Bereitstellung des Arbeitsdrucks am Gebläse. Dies hat zur Folge, dass schlecht oder kaum zertäubte Farbe abgegeben wird, und das Sprühgerät „spuckt“. Dieser Zustand ist unerwünscht und soll durch die nachfolgend beschriebene Erfindung vermieden werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Gebläses an einem Sprühgerät, insbesondere einem HVLP Farbsprühgerät, wobei das Sprühgerät eine Schaltvorrichtung, insbesondere einen Abzug, zur Auslösung eines Sprühvorgangs, eine Farbzufuhr, ein Gebläse mit einem Gebläsemotor sowie eine Steuerelektronik für das Gebläse umfasst. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik eine Leistungsregelung für den Gebläsemotor umfasst und der Motor bei eingeschaltetem Gerät bei unterbrochenem Sprühvorgang zumindest zeitweise mit einer gegenüber dem Sprühvorgang reduzierten Leistung aktiv angesteuert wird.
Die reine Reduzierung der Gebläseleistung vermeidet, gegenüber einem Stillstand des Gebläsemotors, einerseits Trägheitseffekte beim Anlaufen bzw. bei der Ansteuerung des Motors, andererseits auch ein Regelungsproblem, da der Motor bereits im eingeregelten Zustand läuft, und nur noch Drehzahl bzw. Leistungsregelungen erfolgen müssen. Insbesondere bei BLDC Motoren kann auf die Initialisierung der Motorsteuerung, und die damit einhergehende Verzögerung verzichtet werden. Auf diese Weise wird bei Unterbrechungen, insbesondere bei kurzen Unterbrechungen des Sprühvorgangs auf diese Weise ein nicht relevanter Zeitversatz zwischen einem Start des Sprühvorgangs und dem Erreichen der erforderlichen Gebläseleistung erzielt, oder gar ein Zeitversatz gänzlich vermieden.
Neben der damit einhergehenden Energieeinsparung und Funktionsverbesserung ist überdies durch das laufende Gebläse eine akustische Rückmeldung für den Benutzer gegeben, welcher die Betriebsbereitschaft bzw. Sprühbereitschaft unmittelbar erkennen kann, da das Gebläse in einem Grundlastbetrieb, sozusagen in Standby läuft.
In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Reduktions-Zeitfenster, insbesondere eine Latenz, vorgesehen ist, welches nach dem Unterbrechen des Sprühvorgangs verstreichen muss, bevor eine der Reduzierung der Leistung des Gebläsemotors erfolgt. Unmittelbar bei einer Unterbrechung des Sprühvorgangs ist die Gebläseleistung auf Arbeitsdruck des Sprühvorgangs eingestellt. Um überflüssige Regelungen zu vermeiden, ist ein Reduktions-Zeitfenster vorgesehen, welches bei minimalen Unterbrechungen, z.B. beim Lösen des Abzugs beim Richtungswechsel innerhalb eines Sprühvorgangs, eine Leistungsänderung am Gebläsemotor vermeidet. Erst nach Verstreichen des Reduktions-Zeitfensters wird die Steuerelektronik aktiv und regelt die Leistung des Gebläsemotors auf eine reduzierte Leistung, eine Art Grundlast, ein.
In einer exemplarischen Ausführung ist das Reduktions-Zeitfenster zwischen 10ms und 2s, insbesondere zwischen 50ms und 1s, besonders bevorzugt zwischen 50ms und 500ms liegt. Somit wird die reduzierte Leistung erst nach Verstreichen des betreffenden Reduktions-Zeitfensters aktiv.
In einer überdies gegebenen Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Leistung des Gebläses nur soweit reduziert wird, dass ein Arbeitsdruck für das Sprühgerät durch Erhöhung der Gebläseleistung durch die Steuerelektronik innerhalb eines Steigerungs-Zeitfensters, insbesondere einer Beschleunigungszeit, einstellbar ist, wobei das Steigerungs-Zeitfenster zwischen reduzierter Leistung und Arbeitsleistung zwischen 10ms und 1s, insbesondere zwischen 50ms und 500ms, besonders bevorzugt zwischen 10ms und 500ms liegt.
Die reduzierte Gebläseleistung, welche in einer Art Grundlast auch zumindest zeitweise bei unterbrochenem Sprühvorgang eingestellt wird, ist in der Ausführungsform so zu wählen, dass die Zeit bis zum Erreichen der notwendigen Gebläseleistung für den Sprühvorgang hinreichend kurz bemessen ist, um die eingangs beschriebenen Effekte, z.B. das Spucken von Farbe zu vermeiden. Die Steuerungsaufgabe der Steuerelektronik ist dabei so zu bemessen, dass die Leistung nur soweit reduziert wird, dass ein Wiederanfahren des Gebläses auf einen Arbeitsdruck für den Sprühvorgang hinreichend Schnell, insbesondere innerhalb des genannten Steigerungs-Zeitfensters erfolgt.
Eine Variante zur Ausführung des Verfahrens sieht vor, das mindestens ein Schalter oder Taster oder dergleichen zur Aktivierung der Steuerelektronik für den Motorbetrieb nutzbar ist sowie mindestens ein Abzug oder dergleichen zur Steuerung der Farbabgabe nutzbar ist, wobei vorzugsweise der Schalter bzw. Taster und der Abzug voneinander mechanisch entkoppelt betätigbar sind.
Die Steuerelektronik für das Gebläse, insbesondere bei der Verwendung eines BLDC-Motors, kann vorteilhaft über einen dafür eigens vorgesehenen Schalter aktiviert werden. Sodann erfolgt die Initialisierung und Aktivierung des Gebläses, wobei diese Aktivierung des Gebläses entweder automatisch, oder durch einen weiteren Schalter erfolgen kann, und das Gebläse außerhalb des Sprühvorgangs in einer reduzierten Drehzahl, und damit bei reduzierter Leistung läuft. Auf diese Weise kann ein Abzug, z.B. zur Bedienung eines Nadelventils zur Ausgabe von Farbe aus einem Farbkanal von der Aktivierung und der Steuerung des Gebläses entkoppelt werden, und nur noch zur Steuerung der Leistungssteigerung bevorzugt zum Einsatz kommen bzw. mit der Steuerelektronik gekoppelt sein.
Eine weitere Ausführungsform sieht überdies vor, dass eine Standbyzeit bis zum Abschalten des Gebläsemotors in einen Ruhezustand vorgesehen ist und/oder das eine Leerlaufzeit mit reduzierter Gebläseleistung bis zum Abschalten des Gebläsemotors in einen Ruhezustand vorgesehen.
Um zu verhindern, dass insbesondere bei einem Akkugerät eine überdurchschnittlich lange Arbeitsunterbrechung, welche zumindest Zeitweise einem Arbeitsstopp gleich kommt, das Gebläse dauerhaft mit reduzierter Gebläseleistung durchläuft, wird das Gebläse abgeschaltet.
Insbesondere ist bei einer Ausführung des Verfahrens vorgesehen, dass das Einschalten des Sprühgeräts in einen Betriebszustand eine Ansteuerung des Gebläsemotors mit reduzierter Leistung, insbesondere einen Betrieb in einem Leerlauf mit reduzierter Leistung, bevorzugt in einer Grundlast bewirkt.
Auf diese Weise kann ein Sprühgerät in Arbeitsbereitschaft vorgehalten werden, ohne dass zusätzliche Bedienelemente, wie z.B. Motorsteuerungen vor dem Sprühvorgang eingeschaltet werden müssen. Auch die eingangs beschriebene akustische Rückmeldung über die Arbeitsbereitschaft wird damit unmittelbar hergestellt bzw. kann als Erinnerungssignal gewertet werden, dass das Gerät nach erfolgter Nutzung wieder abzuschalten ist.
Aufgrund des bei reduzierter Gebläseleistung gegebenen geringeren Energieverbrauchs eignet sich das Verfahren vorzugsweise für Geräte, bei denen eine Energieversorgung über einen Akku, insbesondere einen Wechselakku vorgesehen ist. Da Akkugeräte zur Vermeidung der ungewünschten Effekte des Farbspuckens bei unterbrochenem Sprühvorgang auf eine Abschaltung des Gebläses verzichten sollten, insbesondere jedoch aufgrund ihrer leichten Bauweise und hohen Energieeffizienz gerne BLDC Motoren einsetzen, eignet sich das Verfahren in allen Ausführungsformen besonders für die Bereitstellung der gewünschten Störungs- und Qualitätssicherheit bei Sprühpistolen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1602411 B1 [0001]
CN 207013187 U [0004]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Gebläses an einem Sprühgerät, insbesondere einem HVLP Farbsprühgerät, wobei das Sprühgerät eine Schaltvorrichtung, insbesondere einen Abzug, zur Auslösung eines Sprühvorgangs, eine Farbzufuhr, ein Gebläse mit einem Gebläsemotor sowie eine Steuerelektronik für das Gebläse umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik eine Leistungsregelung für den Gebläsemotor umfasst und der Motor bei eingeschaltetem Gerät bei unterbrochenem Sprühvorgang zumindest zeitweise mit einer gegenüber dem Sprühvorgang reduzierten Leistung aktiv angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reduktions-Zeitfenster, insbesondere eine Latenz, vorgesehen ist, welches nach dem Unterbrechen des Sprühvorgangs verstreichen muss, bevor eine der Reduzierung der Leistung des Gebläsemotors erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktions-Zeitfenster zwischen 10ms und 2s, insbesondere zwischen 50ms und 1s, besonders bevorzugt zwischen 50ms und 500ms liegt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Gebläses nur soweit reduziert wird, dass ein Arbeitsdruck für das Sprühgerät durch Erhöhung der Gebläseleistung durch die Steuerelektronik innerhalb eines Steigerungs-Zeitfensters, insbesondere einer Beschleunigungszeit, einstellbar ist, wobei das Steigerungs-Zeitfenster zwischen reduzierter Leistung und Arbeitsleistung zwischen 10ms und 1s, insbesondere zwischen 50ms und 500ms, besonders bevorzugt zwischen 10ms und 500ms liegt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schalter oder Taster oder dergleichen zur Aktivierung der Steuerelektronik für den Motorbetrieb nutzbar ist sowie mindestens ein Abzug oder derglichen zur Steuerung der Farbabgabe nutzbar ist, wobei vorzugsweise der Schalter bzw. Taster und der Abzug voneinander mechanisch entkoppelt betätigbar sind.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Standbyzeit bis zum Abschalten des Gebläsemotors in einen Ruhezustand vorgesehen ist und/oder das eine Leerlaufzeit mit reduzierter Gebläseleistung bis zum Abschalten des Gebläsemotors in einen Ruhezustand vorgesehen.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschalten des Sprühgeräts in einen Betriebszustand eine Ansteuerung des Gebläsemotors mit reduzierter Leistung, insbesondere einen Betrieb in einem Leerlauf mit reduzierter Leistung, bevorzugt in einer Grundlast bewirkt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energieversorgung über einen Akku, insbesondere einen Wechselakku vorgesehen ist.