DE3003384A1

DE3003384A1 - Verfahren und schaltung zum betreiben einer spritzpistole mit schwingankerantrieb

Info

Publication number: DE3003384A1
Application number: DE19803003384
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7400 Tübingen Hauser
Original assignee: Hugo Brennenstuhl GmbH and Co KG
Current assignee: Hugo Brennenstuhl GmbH and Co KG
Priority date: 1980-01-31
Filing date: 1980-01-31
Publication date: 1981-08-06
Also published as: DE3003384C2

Description

Verfahren und Schaltung zum Betreiben einer
Spritzpistole mit Schwingankerantrieb Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Spritzpistole mit Schwingankerantrieb sowie Schaltungen zum Durchführen eines solchen Verfahrens.
Spritzpistolen mit Schwingankerantrieb haben einen in einem Pumpenzylinder verschiebbaren Pumpenkolben, welcher durch eine Vorspannfeder in die Ansaugstellung vorgespannt ist und zum Fördern der angesaugten Flüssigkeit zu einem Spritzkopf der Pistole hin durch einen Elektromagneten entgegen der Kraft der Vorspannfeder verlagerbar ist. Der Pumpenkolben, der Anker des Elektromagneten und die Vorspannfeder bilden zusammen ein schwingfähiges System, dem laufend die beim Zerstäuben der Flüssigkeit verbrauchte Energie vom Wechselspannungsnetz zugeführt wird.
Bei diesen bekannten Spritzpistolen kann man die Spritzleistung, d.h. die pro Zeiteinheit zerstäubte Flüssigkeitsmenge, dadurch einstellen, daß man den Saughub des Pumpenkolbens mittels eines verstellbaren mechanischen Anschlages begrenzt.
Auf diese Weise läßt sich die Spritzleistung aber nur bis auf etwa 300 g/min herabsetzen, da bei noch weiterer Verkleinerung des Kolbensaughubes die Flüssigkeit nicht mehr einwandfrei zerstäubt wird.
Durch die vorliegende Erfindung soll nun ein Verfahren und eine Schaltung zum Betreiben einer Spritzpistole mit Schwingankerantrieb angegeben werden, welche ein gutes Zerstäuben der Flüssigkeit auch bei kleiner Spritzleistung sicherstellen0 Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. durch eine Schaltung gemäß Anspruch 5 oder Anspruch 10.
Während bisher die Einstellung der Spritzleistung bei Schwingankerangetriebenen Spritzpistolen durch Einstellung des Endes des Saughubes erfolgte und das Ende des Förderhubes von der Spritzleistung unabhängig gewahlt wurde, allenfalls gemäß der Viskosität der zu zerstäubenden Flüssigkeit eingestellt wurde, wenn-durch den Pumpenkolben zugleich eine Zwangsbetätigung eines förderseitigen Rückschlagventiles erfolgte (vgl. die CH-PS 360625),- wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem fest vorgegebenen Endpunkt des Saughubes gearbeitet, und über die änderung der dem Schwingankerantrieb zugeführten effektiven elektrischen Leistung wird der vordere Endpunkt des Kolbenförderhubes verändert.
Damit kann vom Pumpenkolben pro Hub auch eine sehr kleine Flüssigkeitsmenge dem Spritzkopf zugeführt werden, in-dem der Pumpenkolben schon kurz nach demjenigen Zeitpunkt zum Anhalten gebracht wird, zu dem er an der in einer Seitenwand des Pumpenzylinders liegenden Ansaugöffnung vorbeigelaufen ist0 Trotzdem ist sichergestellt, daß man am Spritzkopf den für ein feines Zerstäuben der Flüssigkeit notwendigen hohen Druck erhält, da der Schwingankerantrieb beim erfindungsgemäßen Verfahren mit steil ansteigende Flanken aufweisenden aufeinanderfolgenden Impulsen erregt wird and damit den Kolben entsprechend abrupt beschleunigt.
Mit der vorliegenden Erfindung werden als weitere erhebliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik erhalten eine erhebliche Verminderung des im Betrieb erzeugten Geräusches und eine bessere Konstanz der einmal eingestellten Spritzleistung.
Bei den bekannten Spritzpistolen erfolgt nämlich zu Ende des Saughubes ein hartes Anschlagen des mit dem Pumpenkolben verbundenen Ankers an einem gehäusefesten Anschlag, was zu einem recht unangenehmen empfundenen knatternden Geräusch führt. Durch dieses harte Anschlagen kann auch die vorgenommene Einstellung des Anschlages selbst verändert werden, und zwar in Richtung größerer Spritzleistung, was gerade beim Erzeugen feiner Lackierungen sehr unerwünscht ist Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäB Anspruch 2 wird ein besonders abruptes Anhalten des Pumpenkolbens erhalten. Damit läßt sich die Spritzleistung auf einen besonders kleinen Wert einstellen, wobei nach wie vor sichergestellt ist, daß bei der raschen Bewegung des Pumpenkolbens zwischen dem abrupten Beschleunigen und dem abrupten Anhalten der erforderliche hohe Druck im Spritzkopf der Spritzpistole aufgebaut wird.
Ein Verfahren, wie es im Anspruch 3 angegeben ist, läßt sich besonders einfach unter Verwendung ohne weiteres zur Verfügung stehender Speisespannungsquellen durchführen Hierfür kommen insbesondere das übliche Wechselspannungsnetz und Gleichspannungsquellen infrage Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Spritzpistole mit Schwingankerantrieb und einer zugehörigen Betriebsschaltung; Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1 mit abgewandelter Betriebsschaltung; und Fig. 3 ein Schaltbild einer Betriebsschaltung für eine Spritzpistole mit Schwingankerantrieb.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Spritzpistole 1o mit einem nicht näher gezeigten Schwingankerantrieb, welcher auf einen in horizontaler Richtung in einem Pumpenzylinder verlagerbaren Pumpenkolben arbeitet. Im Pumpenzylinder ist in der Zylinderwand eine Ansaugöffnung vorgesehen, welche über ein Saugrohr mit einem Vorratsbehälter 12 für die zu zerstäubende Flüssigkeit in Verbindung steht. Ansaugseitig weist die durch Pumpenkolben und Pumpenzylinder gebildete Kolbenpumpe kein gesondertes Ansaugventil auf, die Pumpe arbeitet ansaugseitig midSchEtzsteuerung durch den Kolben selbst. Auslaßseitig ist im Pumpenzylinder ein Rückschlagventil vorgesehenb über das die geförderte Flüssigkeit einem Spritzkopf 14 zugeführt wird. Diese Einzelheiten des Pumpenaufbaus und des Schwingankerantriebes sind in der Zeichnung nicht wiedergegeben, da sie als solche dem Fachmanne bekannt sind.
Die in Fig. 1 in Form eines Blockschaltbildes angegebene Betriebsschaltung für die Spritzpistole 12 umfaßt eine Speisespannungsquelle 16, einen steuerbaren Schalter 18 und einen Signalgenerator 20. Die Speisespannungsquelle 16 ist vorzugsweise eine Gleichspannungsquelle1 z.B. eine Batterie oder ein Netzteil mit Gleichrichter. Der Signalgenerator 20ist/mit einstellbarer Impulsbreite und vorzugsweise zusätzlich mit einstellbarer Frequenz Der steuerbare Schalter 18 kann ein Halbleiterschalter, insbesondere ein Leistungsbansistor oder ein Thyristor sein. Diese elektronischen Bauelemente sind ansich bekannt und in verschiedenen Ausführungsformen auf dem Markt erhältlich und brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden.
Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung arbeitet wie folgt: Der Signalgenerator 20 erzeugt ein Rechtecksignal mit steil ansteigenden und steil abfallenden Flanken Dieses mit geringer Leistung bereitgestellte Ansteuersignal dient zur Modulierung der eingangsseitig am Schalter 18 anstehenden Speisespannung. Man erhält folglich am Ausgang des Schalters 18 ein Erregersignal für die Spritzpistole mit gleicher Frequenz und gleichem Tastverhältnis (Periode/Impulsbreite) wie das Ansteuersignal, jedoch mit hoher Leistung Damit wird in der Feldspule des Schwingankerantriebes der Spritzpistole ein Magnetfeld periodisch sehr rasch aufgebaut und abgebaut, und der Pumpenkolben wird entsprechend abrupt beschleunigt und abgebremst. Die Amplitude des Pumpenförderhubes läßt sich durch Vergrößern des Tastverhältnisses des Ansteuersignales verkleinern, da hierbei zugleich die im zeitlichen Mittel dem Schwingankerantrieb zugeführte Energie entsprechend vermindert wird, wobei aber nach wie vor ein sehr rascher Aufbau und Abbau des magnetischen Feldes erzielt wird. Zur besseren Anpassung an die dynamischen Eigenschaften des Schwingankerantriebes und der Pumpe bei kleinen Amplituden kann zugleich mit der Änderung des Tastverhältnisses die Frequenz des Ansteuersignales etwas verändert werden. Dieses Nachführen der Frequenz kann in der Praxis mit der Änderung des Tastverhältnisses zwangsgekoppelt werden, z.B. durch mechanische Kopplung zweier die Impulsbreite und die Periode vorgebender Potentiometer des Rechtecksignalgenerators.
Fig. 2 zeigt eine ganz ähnlcihe Betriebsschaltung wie Fig. 1, nur ist anstelle einer Speisespannungsquelle und eines steuerbaren Schalters ein Leistungsverstärker 22 vorgesehen, der das vom Signalgenerator 20 bereitgestellte Ansteuersignal zum Erregersignal verstärkt, welches der Spritzpistole 1o zugeführt wird. Die Arbeitsweise dieser Betriebs schaltung entspricht im Ergebnis der Arbeitsweise der Betriebsschaltung nach Fig. 1 Fig. 3 zeigt Einzelheiten einer Fig. 1 entsprechenden Betriebsschaltung, wobei die Speisespannungsquelle durch die Netzklemmen 24, 26 des Wechselspannungsnetzes ersetzt sind.
Als steuerbarer Schalter ist ein Thyristor 28 vorgesehen, welcher in Reihe zur Spule 30 des Schwingankerantriebes und zu einem von Hand betätigbaren Haupt schalter 32 geschaltet ist. Die Torklemme des Thyristors 28 ist über eine Doppeldiode: 34 mit einem phasendrehenden Spannungsteilerkreis verbunden, welcher eine über die Netzklemmen 24,26 geschaltete Serienschaltung aus einem einstellbaren Widerstand 36 und einem Kondensator 38 aufweist, wobei letzterer noch durch eine weitere Serienschaltung aus einem Widerstand 40 und einem Kondensator 42 überbrückt ist0 Der Netzwerksknoten zwischen dem Widerstand 40 und dem Kondensator 42 stellt den Ausgang des phasendrehenden Spannungsteilerkreises dar und ist mit der Doppeldiode 34 verbunden Durch Verstellen des Widerstandes 36 läßt sich der Phasenwinkel einstellen, bei welchem der Thyristor 28 durchsteuert Zum Zeitpunkt des Durchsteuerns wird mit rasch ansteigender Flanke Spannung an die Spule 30 gelegt, so daß man ein rasches Beschleunigen des Pumpenkolbens erhält. Durch Vergrößern des Phasenwinkels, zu dem der Thyristor 28 durchsteuert, läßt sich das Tastverhältnis vergrößern und die Amplitude der Pumpenkolbenbewegung verkleinern Nachdem in der Praxis Phasenwinkel zwischen 15 und 170° eingestellt werden können, läßt sich der Hub des Pumpenkolbens ersichtlich in sehr weiten Grenzen verändern.
Die in Fig. 3 wiedergegebene Betriebsschaltung läßt sich leicht zusätzlich zum Schwingankerantrieb im Gehäuse einer Spritzpistole unterbringen.
Verwendet man anstelle des Thyristors 28 einen Triac, so kann man den Schwingankerantrieb mit der doppelten Frequenz des Wechselstromnetzes betreiben.
Leerseite

Claims

Verfahren und Schaltung zum Betreiben einer Spritzpistole mit Schwingankerantrieb Ansprüche Verfahren zum Betreiben einer Spritzpistole mit Schwingankerantrieb, bei welchem der Schwingankerantrieb mit einem elektrischen Wechselsignal erregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der pro Zeiteinheit von der Spritzpistole zerstäubten Flüssigkeit dem Schwingankerantrieb ein impulsbreiten-moduliertes Erregersignal zugeführt wird, welches steile Anstiegsflanken hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schwingankerantrieb ein impulsbreitenmoduliertes Erregersignal zugeführt wird, welches auch steil abfallende Flanken hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die steilen Flanken durch Schalten eines verglichen mit der Flankenanstiegszeit langsam veränderlichen Speisesignales erzeugt werden.
4. Verfahren@nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der Spritzleistung das Tastverhältnis des impulsbreitenmodulierten Signales unter Beibehaltung der Amplitude vergrößert wird.
5. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet ,durch einen ei»Steuersignal mit steiler Anstiegsflanke erzeugenden Ansteuerkreis to) und einen zwischen eine Speisespannungsquelle (16) und den Schwingankerantrieb geschalteten steuerbaren Schalter(18, dessen Steuerklemme mit dem Ausgang des Ansteuerkreises(2o) verbunden ist.
6. Schaltung nach Anspruch 5, wobei die Speisespannungsquelle eine Wechselspannungsquelle ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuerkreis einen mit der Wechselspannungsquelle(24,26 verbundenen Phasenschieberkreis t6 bis 42) aufweist und der steuerbare Schalter durch einen Thyristor(28) oder einen Uriac gebildet ist.
7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang des Phasenschieberkreises(36 bis 42) und die Steuerklemme des Thyristors (28) oder des Triacs eine Doppeldiode 4)geschaltet ist0
8. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuerkreis Xo) durch einen Rechtecksignalgenerator oder einen Sägezahnsignalgenerator gebildet ist0
9. Schaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum steuerbaren Schalter (18,28) ein von Hand betätigbarer Schalter (32) in Reihe geschaltet ist.
10. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet, durch einen ein Steuersignal mit steiler Anstiegsflanke erzeugenden Signalgenerator (20) und einen diesem nachgeschalteten Leistungsverstärker (.22), dessen Ausgang mit dem Schwingankerantrieb verbunden ist.