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Die Erfindung betrifft einen Rotationszerstäuber zur Beschichtung von Bauteilen bzw. Werkstücken mit einem Beschichtungsmittel, insbesondere Lack.
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Derartige Rotationszerstäuber weisen viele Vorteile auf und werden bspw. in Lackieranlagen für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Bekannte Rotationszerstäuber weisen eine Glockentellerwelle und eine Sprühglocke auf, die lösbar an der Glockentellerwelle befestigt ist. Die Sprühglocke ist dabei drehfest an bzw. auf der Glockentellerwelle befestigt, die durch eine Druckluftturbine mit hoher Drehzahl angetrieben wird. Häufig ist hierzu die Sprühglocke mittels einer Gewindeverbindung lösbar mit der Glockentellerwelle verbunden, um diesen demontieren zu können. Jedoch erfordern die hohen Drehzahlen von bis zu 80.000 U/min und mehr (Hochrotationsglocke) eine besonders sichere Befestigung der Sprühglocke an der Glockentellerwelle, um ein unbeabsichtigtes Ablösen bzw. Abwerfen zu verhindern.
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Als Alternative zu einer Gewindeverbindung der Sprühglocke mit der Glockentellerwelle ist es aus der
DE 10 2017 212 480 A1 bekannt, eine Sprühglocke durch mehrere Magnetstifte auf der Glockentellerwelle zu befestigen. Die aus einem Stahlmaterial gebildete Glockentellerwelle weist hierzu mehrere über ihrem Umfang verteilt angeordnete Radialbohrungen auf, in denen jeweils ein Magnetstift angeordnet ist. Die Sprühglocke ist mit einer komplementären Innennut ausgebildet, in die bei Rotation der Glockentellerwelle die permanentmagnetischen Stifte fliehkraftbedingt gedrückt werden. Bei stehender bzw. nicht-rotierender Glockentellerwelle ziehen sich die Magnetstifte aufgrund magnetischer Rückstellkräfte in die Wellenbohrungen zurück, so dass die Sprühglocke durch Aufstecken und Abziehen einfach montiert und demontiert werden kann. Die magnetischen Eigenschaften der Magnetstifte dienen dabei nicht der Glockenbefestigung, sondern bewirken die Rückstellung und verhindern das Herausfallen aus den radialen Wellenbohrungen. Auch wenn diese bekannte Lösung im Betrieb, d.h. bei rotierender Welle, vorteilhaft ist, besteht die Gefahr, dass die Sprühglocke, die sehr anfällig gegen Beschädigungen ist, bei stehender Welle von dieser abfallen kann.
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Eine weitere lösbare magnetische Befestigung wird in der
EP 1 711 269 B1 vorgeschlagen. Hierbei wird die lösbare Befestigung durch Magnetelemente erreicht, die in einem feststehenden, d.h. nicht mit der Welle und der Sprühglocke rotierenden, Gehäuse des Rotationszerstäubers angeordnet sind und mit einem ferromagnetischen Ring, der in die Sprühglocke integriert ist, zusammenwirken, um einen konischen Abschnitt der Sprühglocke axial in einen entsprechenden konischen Abschnitt der Glockentellerwelle zu ziehen. Diese Ausgestaltung bewirkt, dass die Sprühglocke zunächst aufgrund der Magnetkraft drehfest an dem Gehäuse gehalten wird, was auch ein unbeabsichtigtes Herabfallen der Sprühglocke bei Stillstand der Welle sicher verhindert. Um die gewünschte Drehbarkeit der Sprühglocke zu ermöglichen, wird daher bei dieser bekannten Lösung mittels Druckluft, sogenannter Lagerluft, die Sprühglocke (zusammen mit der Welle) geringfügig axial von dem Gehäuse abgehoben. Im Betrieb erfordert diese Lösung den Einsatz von knapp 200 NL Lagerluft pro Minute sowie einen erhöhten Regelungsaufwand, um die Sprühglocke mittels der Lagerluft, die der Magnetkraft entgegenwirkt, in einem Schwebezustand zu halten. Der hohe Luftverbrauch wirkt sich dabei nachteilig auf die Betriebskosten aus.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotationszerstäuber mit lösbarem Glockenteller bereit zu stellen, der diese mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteile vermeidet.
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Diese Aufgabe wird mit einem Rotationszerstäuber mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Rotationszerstäuber zur Beschichtung von Bauteilen, eine Glockentellerwelle und eine bereichsweise in die Glockentellerwelle einsteckbare Sprühglocke auf, die lösbar an der Glockentellerwelle befestigt ist. Dabei weist die Sprühglocke wenigstens ein ferromagnetisches Element oder wenigstens ein permanentmagnetisches Element auf und die Glockentellerwelle weist wenigstens ein permanentmagnetisches Element oder wenigstens ein ferromagnetisches Element auf, die derart zueinander angeordnet sind, dass das ferromagnetische Element und das permanentmagnetische Element eine parallel zur Rotationsachse der Glockentellerwelle wirkende magnetische Haltekraft aufeinander ausüben, um die Sprühglocke lösbar auf der Glockentellerwelle festzuhalten.
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Aufgrund dieser magnetischen Befestigung wird die Sprühglocke unabhängig von der Rotation der Glockentellerwelle sicher axial an dieser gehalten. Eine Beschädigung durch eine unbeabsichtigt von der Glockentellerwelle abfallende Sprühglocke lässt sich damit wirkungsvoll vermeiden. Andererseits entfällt aber die Notwendigkeit, mit übermäßig großem Einsatz von Lagerluft die Sprühglocke von dem Gehäuse abzuheben. Der Einsatz der Lagerluft lässt sich dabei um mehr als die Hälfte, zumeist sogar um mehr als zwei Drittel auf etwa 50 NL Luft verringern, was zu erheblichen Einsparungen bei den Betriebskoste führt.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Rotationszerstäubers ist das ferromagnetische Element ein an der der Glockentellerwelle zugewandten Seite der Sprühglocke vorgesehener Ring. Entsprechend kann die Glockentellerwelle auf der der Sprühglocke zugewandten Seite eine zentral Ausnehmung aufweisen, in der das ringförmige permanentmagnetische Element festgelegt ist. Diese Ausgestaltung wird aus Gewichtsgründen bevorzugt. Es ist grundsätzlich jedoch auch eine umgekehrte Gestaltung mit dem permanentmagnetischen Element an der Sprühglocke und dem ferromagnetischen Element an der Welle möglich.
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Wenn die Glockentellerwelle eine Hohlwelle ist, lässt sich das permanentmagnetische Element beispielsweise dadurch in der Welle sichern, dass die Glockentellerwelle auf der der Sprühglocke zugewandten Seite einen Absatz mit einer der Sprühglocke abgewandten axialen Anlagefläche aufweist, gegen den das ringförmige permanentmagnetische Element anliegt.
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Vorzugsweise ist die Sprühglocke in der Glockentellerwelle zentriert und fixiert. Hierzu kann die Glockentellerwelle einen der Sprühglocke zugewandten konischen Aufnahmeabschnitt aufweisen und die Sprühglocke kann einen der Glockentellerwelle zugewandten konischen Einsteckabschnitt aufweisen. Der konische Einsteckabschnitt hat dabei vorzugsweise eine Neigung von 1 ° bis 7°, insbesondere etwa 3° oder etwa 1° 26' bis 1° 30', relativ zu der Rotationsachse der Sprühglocke.
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Weiter können der konische Aufnahmeabschnitt und der konische Einsteckabschnitt derart aufeinander abgestimmt sein, dass zwischen dem wenigstens einen ferromagnetischen Element und dem wenigstens eine permanentmagnetischen Element ein axialer Luftspalt von weniger als 2 mm, insbesondere von weniger als 1 mm, vorhanden ist, wenn die Sprühglocke in der Glockentellerwelle befestigt ist.
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Zusätzlich zu der magnetischen Sicherung der Sprühglocke an der Glockentellerwelle kann die Sprühglocke mittels wenigstens einer weiteren Verliersicherung auf der Glockentellerwelle befestigt sein, um das Risiko einer unbeabsichtigt abfallenden Sprühglocke weiter zu minimieren. Hierbei kann die Verliersicherung durch ein radial zwischen der Sprühglocke und der Glockentellerwelle vorgesehenes elastisches Element, insbesondere einen O-Ring oder einen Federring, gebildet werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Verliersicherung durch wenigstens ein Element, insbesondere einen Stift oder eine Feder, gebildet werden, das in einer Radialbohrung der Sprühglocke gleitend gelagert ist und bei Rotation der Glockentellerwelle in eine (Innen-)Nut der Glockentellerwelle gedrückt wird.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 in Schnittansicht einen Rotationszerstäuber nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 in Schnittansicht einen Rotationszerstäuber nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
- 3 in Schnittansicht einen Rotationszerstäuber nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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Der in 1 teilweise dargestellte Rotationszerstäuber 1 weist im Wesentlichen ein feststehendes Gehäuse 2, das an einem Roboterarm (nicht dargestellt) bewegbar befestigt sein kann, eine darin drehbar gelagerte Glockentellerwelle 3 sowie eine Sprühglocke 4 auf, die an der Glockentellerwelle 3 befestigt ist.
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Die Glockentellerwelle 3 ist eine Hohlwelle, die auf ihrer der Sprühglocke 4 zugewandten Seite einen konischen Aufnahmeabschnitts 5 aufweist, der gegenüber der Rotationsachse der Glockentellerwelle 3 in dem dargestellten Beispiel um 3° geneigt ist. Alternativ ist es möglich, dass der konische Aufnahmeabschnitt wie bei einem Morsekegel um etwa 1° 26' bis etwa 1° 30' gegenüber der Rotationsachse geneigt ist. Die Drehmomentübertragung zwischen der Glockentellerwelle 3 und der Sprühglocke 4 kann wie beim Morsekonus reibschlüssig durch Haftreibung infolge der Selbsthemmung erfolgen.
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Auf der der Sprühglocke 4 abgewandten Seite des Aufnahmeabschnitts 5 ist in der Glockentellerwelle 3 ein Absatz mit einer axialen Anlagefläche 6 ausgebildet. Ein permanentmagnetischer Ring 7 ist an die Anlagefläche 6 anliegend in der Glockentellerwelle 3 festgelegt.
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Die Sprühglocke 4 ist beispielsweise aus Aluminium hergestellt und weist einen sich zu einer Absprühkante 8 im Durchmesser vergrößernden Glockenkörper auf, der auf seiner der Glockentellerwelle 3 zugewandten Seite einen konischen Einsteckabschnitt 9 aufweist. Der Einsteckabschnitt 9 hat eine zu dem Aufnahmeabschnitt 5 passende Neigung relativ zu der Rotationsachse, so dass die Sprühglocke 4 in der Glockentellerwelle 3 zentriert und gelagert werden kann.
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In der Sprühglocke 4 sind Kanäle 10 ausgebildet, um zu zerstäubenden Lack, Luft und/oder eine Reinigungsflüssigkeit u.a. zur Absprühkante 8 zu leiten. Weiter ist die Sprühglocke 4 mit einem ferromagnetischen Ring 11 versehen, der in dem dargestellten Beispiel das der Glockentellerwelle 3 zugewandte Ende der Sprühglocke 4 bildet. Der Ring 11 kann dabei wie dargestellt einen Absatz aufweisen und ist in geeigneter Weise in dem Glockenkörper fixiert, beispielsweise eingepresst und/oder eingeklebt.
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Wenn die Sprühglocke 4 mit der Glockentellerwelle 3 verbunden ist, liegen sich wie in den 1 bis 3 gezeigt damit der permanentmagnetische Ring 7 und der ferromagnetische Ring 11 mit axialen Ringflächen gegenüber. Der Aufnahmeabschnitt 5 und der Einsteckabschnitt 9 sind dabei so bemessen, dass zwischen dem permanentmagnetischen Ring 7 und dem ferromagnetischen Ring 11 ein minimaler Luftspalt verbleibt, so dass sich die Ringe nicht berühren. Allerdings üben sie eine in axialer Richtung, d.h. parallel zu der Rotationsachse, wirkende Magnetkraft aufeinander aus und halten somit die Sprühglocke 4 verliersicher in Glockentellerwelle 3. Abweichend von aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen wirkt die Magnetkraft damit bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ausschließlich oder zumindest im Wesentlichen ausschließlich in axialer Richtung, d.h. in der Richtung in der eine Sicherung der Sprühglocke 4 an der Welle erfolgen soll.
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Damit treten die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile eines hohen Lagerluftverbrauchs nicht auf, da die Sprühglocke 3 durch den permanentmagnetischen Ring 7 und den ferromagnetischen Ring 11 zwar fest an der im Betrieb rotierenden Glockentellerwelle 3 gehalten wird, allerdings nicht an dem Gehäuse 2 festgelegt und entsprechend von diesem auch nicht mit einem hohen Lagerlufteinsatz abgehoben werden muss.
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Die in 1 gezeigte Ausführungsform zeigt eine Sicherung der Sprühglocke 4 in der Glockentellerwelle 3 erfolgt durch die Reibkräfte zwischen dem Einsteckabschnitt 9 und dem Aufnahmeabschnitt 5 sowie den von der permanentmagnetische Ring 7 und der ferromagnetische Ring 11 ausgeübten axialen Magnetkräften.
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Die 2 und 3 zeigen gegenüber dieser Ausführungsform leicht abgewandelte alternative Ausführungsformen, bei denen eine zusätzliche Verliersicherung zwischen der Sprühglocke 4 und der Glockentellerwelle 3 vorgesehen ist.
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In der in 2 gezeigten Ausführungsform erfolgt dies mittels wenigstens eines Stifts 12, der in einer Radialbohrung 13 in der Sprühglocke 4 gleitend gelagert ist und in eine Nut 14 in der Glockentellerwelle 3 eingreifen kann. Auf diese Weise wird der Stift 12 bei rotierender Welle radial nach außen und in Eingriff mit der Nut 14 gedrängt. Der Stift 12 kann bei stillstehender Welle in der Radialbohrung 13 radial nach innen zurückgleiten, um außer Eingriff mit der Nut 14 zu treten. Alternativ oder zusätzlich kann der wenigstens eine Stift 12 mittels einer Feder oder dergleichen bei stillstehender Welle aktiv in der Radialbohrung 13 radial nach innen zurückgezogen werden.
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In der Ausführungsform der 3 ist in der Außenfläche der Sprühglocke 4, in dem gezeigten Beispiel in dem ferromagnetischen Ring 11, eine Nut 15 vorgesehen, in die ein O-Ring 16 eingesetzt ist, der gegen die Innenfläche der Glockentellerwelle 3 gequetscht ist, um die Sprühglocke 4 zusätzlich an der Glockentellerwelle 3 zu sichern. Alternativ zu dem O-Ring 16 kann auch ein Federring oder dgl. radial wirkende Sicherung vorgesehen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotationszerstäuber
- 2
- Gehäuse
- 3
- Glockentellerwelle
- 4
- Sprühglocke
- 5
- Aufnahmeabschnitt
- 6
- Anlagefläche
- 7
- permanentmagnetischer Ring
- 8
- Absprühkante
- 9
- Einsteckabschnitt
- 10
- Kanäle
- 11
- ferromagnetischer Ring
- 12
- Stift
- 13
- Radialbohrung
- 14
- Nut
- 15
- Nut
- 16
- O-Ring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017212480 A1 [0003]
- EP 1711269 B1 [0004]
