DE3927879A1 - Aus batteriespannungsquelle speisbare spritzpistole - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzpistole mit Schwingankermotor zum Betrieb an einer Batteriespannungsquelle.

Bekannt sind Farbspritzpistolen mit Schwingankermotoren zum Betrieb am Wechselspannungsnetz. Es ist indes wünschbar, eine Spritzpistole mit Schwingankermotor auch an Batterien, z.B. an Fahrzeugakkumulatoren, betreiben zu können. Ein Wechselrichter, der die Batteriespannung zu 220 Volt Wechselspannung wandelt, ist aus Kostengründen und wegen der entstehenden Verluste nicht vorteilhaft. Der Betrieb sollte vorteilhafterweise direkt mit der zerhackten Batteriespannung erfolgen. Normale Halbleiter-Zerhackerschaltungen erweisen sich indes als für Spritzpistolen nicht geeignet. Deren Schwingankermotoren weisen eine Spule mit hoher Induk­ tivität auf. Wird der Stromfluß durch den Zerhacker unterbrochen, so entsteht eine entsprechend hohe Induktionsspannung. Zum Schutz der Halbleiterschalter des Zerhackers wird deshalb üblicherweise eine parallel zur Spule geschaltete Diode vorgesehen. Die Induktionsspannung kann damit kurzgeschlossen werden, bzw. die Blindenergie kann in Wärme umgewandelt werden. Die Umwandlung benötigt indes eine bestimmte Zeitspanne, während der der Schwinganker nicht einsatzfähig ist. Das schnelle, gleichmäßige Takten des Schwingankermotores ist daher mit herkömmlichen Schaltungen nicht gewährleistet; entsprechend ergibt sich bei deren Anwendung bei einer Spritzpistole ein "flatternder" Schwingankerbetrieb, welcher zur Entstehung unerwünschter Farbtropfen führt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Spritzpistole der eingangs genannten Art zu schaffen, welche diese Nachteile nicht aufweist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Schwingankermotor eine Spule aufweist, deren Sollbetriebsspannung im wesentlichen der Batteriespannung entspricht und daß eine Treiberschaltung vorgesehen ist, welche ein den Spulenstrom schaltendes erstes Schaltmittel, eine Steueranordnung zum periodischen Ein- und Ausschalten des ersten Schaltmittels und ein über ein zweites Schaltmittel mit der Spule verbindbares Energie­ speichermittel aufweist, wobei das zweite Schaltmittel derart schaltbar ist, daß die beim Ausschalten des ersten Schaltmittels entstehende induzierte Spulenspannung an das Speichermittel gelangt.

Das zweite Schaltmittel, welches die Induktionsspannung dem Speichermittel zuleitet, sorgt dafür, daß die magnetische Feldstärke schnell abgebaut werden kann, um die rasche erneute Aktivierung der Spule zu ermöglichen. Auf die Spritzpistolenpumpe bezogen, wird so der schnelle Kolbenrückzug vor dem nächsten Einschaltvorgang ermöglicht. Durch das Speichermittel kann die induzierte Energie gespeichert werden. Bei der nachfolgenden Aktivierung ergänzt diese gespeicherte Energie die von der Batterie bezogene Energie. Die Ladungsmenge der Batterie wird dadurch weniger schnell erschöpft. Das Speichermittel kann ferner die Spitzen-induktionsspannungen dämpfen, welche für die angeschlossene Batterie schädlich sein können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsart wird als erstes und zweites Schaltmittel ein Fast-Recovery- Epitaxial-Diode-Feldeffekttransistor und ein Kondensator als Speichermittel verwendet. Mit einem solchen Transistor ist ein sehr kleiner Einschaltwiderstand erzielbar, d.h. daß im wesentlichen die volle Batteriespannung an der Spule anliegt. Die Inversdiode dieses Transistors bildet das zweite Schaltmittel, welches die Induktionsspannung an den Kondensator legt.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel anhand der Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des elektrischen Teils einer Spritzpistole;

Fig. 2 ein Detailschaltbild.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des elektrischen Teils einer erfindungsgemäßen Spritzpistole. Der mechanische Teil wird nicht beschrieben, da dieser den bekannten Spritzpistolen mit Schwingankermotor entspricht, welche dem Fachmann vertraut sind. Das Blockschaltbild zeigt die Batterie 1, welche vorzugsweise von einem wiederaufladbaren Element, z.B. von einem Blei- oder NiCd-Akkumulator gebildet wird. Mit 2 ist ein mechanischer Schalter bezeichnet, mit welchem die Batteriespannung an die Spule und die Treiberschaltung der Spritzpistole angelegt wird. Dieser Schalter dient als Hauptschalter für die Inbetriebnahme der Spritzpistole. Eine Diode 3 kann im Strompfad von der Batterie 1 zur Spule 7 des Schwingankermotors vorgesehen sein. Diese Diode 3 bietet einerseits einen Schutz der Batterie 1 gegen Rückströme und dient andererseits als Verpolungsschutz beim Anschluß der Batterie an die Spritzpistole und schützt so die elektronischen Bauteile der Treiberschaltung. Die Spule 7 des Schwingankermotors stellt die hochinduktive Last dar. Die Spule ist an die gegenüber der Netzwechselspannung tiefere Batteriespannung angepaßt, indem die Wicklungsdaten entsprechend geändert werden (weniger Windungen, größerer Drahtdurchmesser). Die entsprechende Anpassung der Spule 7 an die Sollbatteriespannung ist eine lediglich fachmännische, wohlbekannte Maßnahme. Im übrigen bleibt der Schwingankermotor unverändert.

Mit 8 sind die ersten und zweiten Schaltmittel gemeinsam dargestellt. Mit 5 ist ein Frequenzgenerator bezeichnet, dessen Frequenz mittels des Stellgliedes 6 einstellbar ist. 4 bezeichnet das Speichermittel.

In Fig. 2 ist eine Detailschaltung gezeigt, welche dem Blockschaltbild von Fig. 1 folgt. Mit 1-3 sind ebenfalls die Batterie, der Hauptschalter und die Diode bezeichnet, mit 7 die Spule und mit 8 ein spezieller Feldeffekttransistor (Fast Recovery Epitaxial Diode Field Effect Transistor; FREDFET). Das Speichermittel 4 wird von einem Kondensator C 1 gebildet. Die Bauelemente R 1, D 2, C 2, IC 1, R 2, R 3, P 1, P 2, C 5 bilden einen Rechteckfrequenzgenerator mit einstellbarer Frequenz. R 1, D 2, C 2 erzeugen dabei eine stabilisierte Betriebsspannung für die integrierte Schaltung IC 1, welche CMOS NAND-Gatter aufweist und auf bekannte Weise zur Schwingungserzeugung beschaltet ist. Über den Optokoppler IC 2 wird der Feldeffekttransistor 8 mit der Rechteckfrequenz angesteuert. Der Feldeffekttransistor schaltet den Strom durch die Spule 7 im Takt der Rechteckfrequenz. Beim Abschalten des Spulenstroms wird die Inversdiode des Transistors aufgrund der hohen, über der Batteriespannung liegenden induzierten Spannung kurzzeitig in Sperrichtung leitend. Somit dient die Inversdiode dieses speziellen Feldeffekttransistors einerseits als Schutz für den Transistor und stellt andererseits als zweites Schaltmittel einen Strompfad für den Induktionsstrom dar, welcher den Kondensator C 1 auflädt. Der genannte Feldeffekttransistor vereinigt somit die ersten Schaltmittel zur getakteten Schaltung des Spulenstromes als auch die zweiten Schaltmittel, welche aufgrund der induzierten Spannung einschalten und die Aufladung des Speichers bewirken. Der Feldeffekttransistor weist ferner den Vorteil auf, daß sein ohmscher Innenwiderstand im eingeschalteten Zustand R _DS (ON) gering ist, was geringe Verluste bewirkt, und daß die Ansteuerung nur geringen Aufwand erfordert. Natürlich könnten die genannten ersten und zweiten Schaltmittel auch mit getrennten Bauelementen realisiert werden, doch erfordert dies einen höheren Bauteileaufwand.

Mittels der Leuchtdiode D 5, der eine Schutzdiode parallelgeschaltet ist, läßt sich eine Betriebsanzeige realisieren, welche auch einen gewissen, groben Rückschluß auf die mit P 2 am Rechteckgenerator eingestellte Betriebsfrequenz zuläßt. Mit dem nachstehend genannten Dimensio­ nierungsbeispiel ergibt sich eine Einstellbarkeit von ca. 1 Hz bis 100 Hz. Der zur Spule 7 parallel liegende Kondensator C 4 dient der Funkenstörung.

D 1
Diode 8A
D 2	Zener Diode 9,1V
D 3, D 4	1N4148
IC 1	4011B
IC 2	CNY75
T 1	IRFP150
C 1	20 000 µF
C 2	100 µF
C 3	22 µF
C 4	1 µF
C 5	100 µF
R 1	1,2 k Ohm
R 2	330 k Ohm
R 3	8,2 k Ohm
R 4	1,2 k Ohm
R 5	1,2 k Ohm
R 6	510 k Ohm
P 1	220 k Ohm
P 2	100 k Ohm
P 3	470 k Ohm

Claims (6)

1. Spritzpistole mit Schwingankermotor zum Betrieb an einer Batteriespannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingankermotor eine Spule (7) aufweist, deren Sollbetriebsspannung im wesentlichen der Batteriespannung entspricht, und daß eine Treiberschaltung (4, 5, 8) vorgesehen ist, welche ein den Spulenstrom schaltendes erstes Schaltmittel (8), eine Steueranordnung (5) zum periodischen Ein- und Ausschalten des ersten Schaltmittels und ein über ein zweites Schaltmittel (8) mit der Spule verbindbares Energiespeichermittel (4) aufweist, wobei das zweite Schaltmittel (8) derart schaltbar ist, daß die beim Ausschalten des ersten Schaltmittels (8) entstehende induzierte Spulenspannung an das Speichermittel gelangt.

2. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes und zweites Schaltmittel ein in Reihe mit der Spule geschalteter Fast-Recovery-Epitaxial-Diode-Feldeffekttransistor (T 1) vorgesehen ist, dessen Inversdiode das zweite Schaltmittel bildet.

3. Spritzpistole nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichermittel ein Kondensator (C 1) vorgesehen ist.

4. Spritzpistole nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator parallel zu den Batteriespannungsanschlüssen geschaltet ist, wobei zwischen den Anschlüssen und dem Kondensator eine Diode (D 1) angeordnet ist.

5. Spritzpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung einen Rechteckgenerator (5, 6) mit veränderbarer Frequenz aufweist.

6. Spritzpistole nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leuchtdiode (D 5) parallel zur Spule (7) geschaltet ist.