EP1205256B1 - Farbwechselventilanordnung und Verfahren zu ihrer Steuerung - Google Patents

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EP1205256B1
EP1205256B1 EP01126211A EP01126211A EP1205256B1 EP 1205256 B1 EP1205256 B1 EP 1205256B1 EP 01126211 A EP01126211 A EP 01126211A EP 01126211 A EP01126211 A EP 01126211A EP 1205256 B1 EP1205256 B1 EP 1205256B1
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EP
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paint
valves
colour change
valve arrangement
change valve
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EP01126211A
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EP1205256A3 (de
EP1205256A2 (de
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Hans-Josef Dipl.-Ing. Vetters
Michael Dipl.-Ing. Baumann
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Duerr Systems AG
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Duerr Systems AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/14Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for supplying a selected one of a plurality of liquids or other fluent materials or several in selected proportions to a spray apparatus, e.g. to a single spray outlet
    • B05B12/149Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for supplying a selected one of a plurality of liquids or other fluent materials or several in selected proportions to a spray apparatus, e.g. to a single spray outlet characterised by colour change manifolds or valves therefor

Definitions

  • the invention relates to a color change valve arrangement for connecting a number of color lines for coating material selectable different colors with an application organ according to the preamble of claim 1 and a method for controlling such an arrangement.
  • Farb rectifentilanssenen or short color changer allow in paint shops for coating workpieces such as motor vehicles during the Lackier horrends a rapid change from one color to another and consist mainly of a number of controllable color valves, which are distributed along a common color channels all colors. To adapt to the particular system and the number of selectable colors, they are in block construction of individual modules (terminal blocks, terminal strips, control heads) formed, which can be strung together, so that a variable, subsequently enlargeable or reducible number of connections for color cables can be realized. In addition to the paint valves, other similarly constructed valves for flushing media such as thinner and pulse air are usually provided.
  • Known color changers of this type ( DÜRR, Technical Manual, Introduction to Passenger Car Painting Technology, April 1999 ) contain pneumatically controlled valves, which are actuated by compressed air signals from the valves individually assigned hoses. These control air hoses come from a remote pneumatic cabinet in which they are each a solenoid valve under Control of the electronic control system of the system for generating the compressed air control signals are opened and closed.
  • the well-known pneumatic control system is very complicated, since for each switching function, a compressed air hose must be routed from the pneumatic cabinet in the color changer and in addition to each valve of the color changer a structurally and spatially separate external solenoid valve is needed. Furthermore, resulting from the control air hoses and the requirement of their ventilation and switching delays, which are also different lengths, since there are different hose lengths and correspondingly different switching times depending on the installation case (eg side and roof machines) within a plant. Short and precisely defined switching times are important, inter alia, in newer rinse programs for color changers, in which the opening times of the rinsing valves can typically be in the order of a fraction of a second ( DE 199 51 956 ).
  • the object of the invention is to provide a color changer and a method for its control, which avoid the line overhead and the switching time delays pneumatically controlled color changer without the need of undesirably strong electromagnets.
  • the installation effort is also reduced by the fact that only electrical lines are connected to the color changer except the common compressed air hose for all pneumatic valves, in the preferred data bus control only this bus and a power supply line for the electromagnets and for the electronic control circuits of the valves.
  • the invention has the advantage that the pure pneumatic valves of the currently customary color changer can be easily replaced without any other structural changes by the new electrically controlled valves.
  • the drawing shows schematically an electronically controlled by a fieldbus system color changer with pneumatic valves.
  • the color changer 1 consists in the manner known per se of a modularly expandable or reducible group of juxtaposed block units, each consisting of housing bodies 2 and therein for the connection of the paint and flushing lines (not shown) with the central color channel mounted, eg screwed valves 3 exist.
  • the valves 3 are controlled by a solenoid valve pneumatic valves. Suitable constructions for this purpose are available to the skilled person depending on the application.
  • the compressed air is the control signal for opening and closing the paint valve
  • the compressed air connection is replaced by an electromagnetic valve unit, which is attached to the pneumatic base unit and electrically the connection between a permanently under continuous pressure compressed air line 4 and the pneumatic base unit opens and closes.
  • the attached electromagnetic valve unit may be constructed similar to the known per se pneumatic basic unit and, for example, contain a like the needle movable magnetic core on which a sealing seat is located. When the magnetic core is attracted by an electrical coil surrounding it, the sealing seat opens and releases the path of compressed air from the conduit 4 into the pneumatic base unit.
  • a central pilot air source compressed air line 4 passes through the housing body 2 of the color changer 1 and is connected to all valves 3 within the color changer.
  • an electrically controlled valve for opening and closing the pneumatic lines of the color and detergent valves can be used.
  • the switching position of the valve can be displayed by an additional sensor per valve and / or be reported back to the electronic control system.
  • an internal data bus 5 passed through all modular housing bodies 2 is preferably used, which may be a CAN bus or one of the other known standardized bus systems and which is connected via an interface 6 to the superordinate electronic control system 7 is. It is expedient to use one of the modern fieldbus systems whose binary control data in the color changer 1 are assigned to the valves 3 for which they are respectively intended.
  • the modular block units formed in each case from one of the housing body 2 and one or more valves 3 can simply be plugged together to adapt to the respectively required number of selectable colors, the required cohesion being ensured by suitable locking means.
  • the extending through the modular housing units sections of the internal data bus 5 are each connected by plug contacts 9 with each other. The same applies to the corresponding sections of the power supply line 8 and the compressed air line. 4
  • the housing parts of the color changer 1 may consist of electrically conductive material, for example of conductive plastic.

Landscapes

  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Farbwechselventilanordnung zur Verbindung einer Anzahl von Farbleitungen für Beschichtungsmaterial wählbarer unterschiedlicher Farben mit einem Applikationsorgan gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Steuern einer derartigen Anordnung.
  • Farbwechselventilanordnungen oder kurz Farbwechsler ermöglichen in Lackieranlagen zur Beschichtung von Werkstücken wie beispielsweise Kraftfahrzeugkarossen während des Lackierbetriebes eine rasche Umstellung von einer Farbe zur anderen und bestehen hauptsächlich aus einer Anzahl von steuerbaren Farbventilen, die längs eines allen Farben gemeinsamen Farbkanals verteilt sind. Zur Anpassung an die jeweilige Anlage und die Anzahl wählbarer Farben sind sie in Blockbauweise aus einzelnen Modulen (Anschlußblöcken, Anschlußleisten, Steuerköpfen) gebildet, die aneinandergereiht werden können, so daß eine variable, nachträglich vergrößerbare oder verkleinerbare Anzahl von Anschlüssen für Farbleitungen realisiert werden kann. Neben den Farbventilen sind üblicherweise weitere, ähnlich aufgebaute Ventile für Spülmedien wie Verdünnerflüssigkeit und Pulsluft vorgesehen.
  • Bekannte Farbwechsler dieser Art (DÜRR, Technisches Handbuch, Einführung in die Technik der PKW-Lackierung, April 1999) enthalten pneumatisch angesteuerte Ventile, die von Druckluftsignalen aus den Ventilen individuell zugeordneten Schläuchen betätigt werden. Diese Steuerluftschläuche kommen aus einem entfernten Pneumatikschrank, in dem sie von je einem Magnetventil unter Steuerung des elektronischen Steuersystems der Anlage zur Erzeugung der Druckluftsteuersignale geöffnet und geschlossen werden.
  • Derartige Einrichtungen sind auch WO 8 910 796 A und 4 423 643 A bekannt.
  • Das bekannte pneumatische Steuersystem ist sehr aufwendig, da für jede Schaltfunktion ein Druckluftschlauch aus dem Pneumatikschrank in den Farbwechsler verlegt werden muß und zusätzlich zu jedem Ventil des Farbwechslers ein baulich und räumlich getrenntes externes Elektromagnetventil benötigt wird. Ferner ergeben sich durch die Steuerluftschläuche und das Erfordernis ihrer Be - und Entlüftung Schaltverzögerungen, die außerdem unterschiedlich lang sind, da es je nach Installationsfall (z.B. bei Seiten- und Dachmaschinen) innerhalb einer Anlage unterschiedliche Schlauchlängen und entsprechend unterschiedliche Schaltzeiten gibt. Kurze und genau definierte Schaltzeiten sind u.a. bei neueren Spülprogrammen für Farbwechsler wichtig, bei denen die Öffnungszeiten der Spülventile typisch in der Größenordnung von Sekundenbruchteilen liegen können ( DE 199 51 956 ).
  • Aus der EP 0 979 964 A ist es bereits bekannt, die Ventilnadel der Farbsteuerventile eines Farbwechslers elektromagnetisch zu betätigen, um durch direkte elektrische Bus-Ansteuerung kürzeste Schaltzeiten ohne die bei pneumatischer Steuerung erforderlichen Schläuche zu ermöglichen. Für die unmittelbare Betätigung der Ventilnadel sind aber relativ starke Elektromagnete erforderlich, die nicht nur sperrig sind, sondern auch einen u.a. in Hinblick auf die Explosionsschutzbedingungen in Beschichtungsanlagen unerwünscht hohe elektrische Leistungsaufnahme haben.
  • Aufgabe der Erfindung ist, einen Farbwechsler und ein Verfahren zu seiner Steuerung anzugeben, die den Leitungsaufwand und die Schaltzeitverzögerungen pneumatisch gesteuerter Farbwechsler ohne das Erfordernis unerwünscht starker Elektromagnete vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Durch die Erfindung wird eine kompakte und zuverlässige Einheit geschaffen, die im Vergleich mit üblichen pneumatisch gesteuerten Farbwechslern mit wesentlich geringerem Installations- und sonstigem Aufwand auskommt als bisher. Vor allem entfallen die bisher erforderlichen zahlreichen Steuerluftschläuche des Farbwechslers sowie der große externe Pneumatikschrank einschließlich seiner Magnetventile. Da das Be- und Entlüften von Schlauchleitungen entfällt, ergeben sich wesentlich schnellere Schaltvorgänge, die zudem genau bestimmt und von der Installation unabhängig sind, so daß u.a. genau reproduzierbare Spülprogramme mit kurzen Schaltzeiten realisierbar sind.
  • Der Installationsaufwand wird auch dadurch reduziert, daß an den Farbwechsler außer dem allen Ventilen gemeinsamen Druckluftschlauch für die pneumatische Vorsteuerung nur elektrische Leitungen angeschlossen werden, bei der bevorzugten Datenbussteuerung nur dieser Bus und eine Stromversorgungsleitung für die Elektromagnete und für die elektronischen Steuerschaltkreise der Ventile.
  • Diese Vorteile werden erfindungsgemäß mit der an sich zweckmäßigen pneumatischen Ventilbetätigung kombiniert, so dass kein starker elektromagnetischer Antrieb erforderlich ist. Außerdem hat die Erfindung den Vorteil, dass die reinen Pneumatikventile der zur Zeit üblichen Farbwechsler einfach ohne sonstige konstruktive Änderungen durch die neuen elektrisch gesteuerten Ventile ersetzt werden können.
  • An dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch einen von einem Feldbussystem elektronisch gesteuerten Farbwechsler mit Pneumatikventilen.
  • Der Farbwechsler 1 besteht in der an sich bekannten Weise aus einer modular erweiterbaren oder verkleinerbaren Gruppe von aneinandergereihten Blockeinheiten, die jeweils aus Gehäusekörpern 2 und darin zur Verbindung der Farb- und Spülleitungen (nicht dargestellt) mit dem zentralen Farbkanal montierten, z.B. eingeschraubten Ventilen 3 bestehen.
  • Bei den Ventilen 3 handelt es sich um von einem Elektromagnetventil vorgesteuerte Pneumatikventile. Hierfür geeignete Konstruktionen stehen dem Fachmann je nach Anwendungsfall zur Verfügung. Beispielsweise können die Ventile 3 eine pneumatische Grundeinheit entsprechend Fig. 2 der schon erwähnten EP 0 979 964 A enthalten, in der eine mit einem Kolben versehene Ventilnadel durch Druckluft gegen die Kraft einer Feder in eine Öffnungsstellung gedrückt wird, in der sie den Weg für das Farb- oder Spülmedium in den Farbkanal des Farbwechslers freigibt. Während aber im bekannten Fall die Druckluft das Steuersignal zum Öffnen und Schließen des Farbventils darstellt, ist bei dem hier beschriebenen Farbwechsler der Druckluftanschluß durch eine elektromagnetische Ventileinheit ersetzt, die an die pneumatische Grundeinheit angebaut ist und elektrisch die Verbindung zwischen einer permanent unter kontinuierlichem Druck stehenden Druckluftleitung 4 und der pneumatischen Grundeinheit öffnet und schließt. Konstruktiv kann die angebaute elektromagnetische Ventileinheit ähnlich wie die an sich bekannte pneumatische Grundeinheit aufgebaut sein und beispielsweise einen wie deren Nadel beweglichen Magnetkern enthalten, an dem sich ein Dichtsitz befindet. Wenn der Magnetkern von einer ihn umgebenden elektrischen Spule angezogen wird, öffnet sich der Dichtsitz und gibt den Weg der Druckluft aus der Leitung 4 in die pneumatische Grundeinheit frei. Die zur pneumatischen Vorsteuerung dienende, bei P an eine zentrale Vorsteuerluftquelle angeschlossene Druckluftleitung 4 führt durch die Gehäusekörper 2 des Farbwechslers 1 hindurch und ist innerhalb des Farbwechslers an alle Ventile 3 angeschlossen. Stattdessen können aber auch andere bekannte oder zweckmäßige Konstruktionen für ein elektrisch gesteuertes Ventil zum Öffnen und Schließen der Pneumatikleitungen der Farb- und Spülmittelventile verwendet werden.
  • Insbesondere wenn die bekannten Pneumatikventile der bisher üblichen Farbwechsler einfach mit je einem direkt montierten elektromagnetischen Vorsteuerventil versehen werden, kann durch einen zusätzlichen Sensor je Ventil die Schaltstellung des Ventils angezeigt und/oder dem elektronischen Steuersystem zurückgemeldet werden.
  • Zur elektrischen Ansteuerung der Ventile 3 dient vorzugsweise ein durch alle modularen Gehäusekörper 2 hindurchgeführter interner Datenbus 5, bei dem es sich um einen CAN-Bus oder eines der sonstigen bekannten genormten Bussysteme handeln kann und der über eine Schnittstelle 6 an das übergeordnete elektronische Steuersystem 7 angeschlossen ist. Zweckmäßig wird eines der modernen Feldbussysteme verwendet, dessen binäre Steuerdaten im Farbwechsler 1 den Ventilen 3 zugeordnet werden, für die sie jeweils bestimmt sind. Für die Zuordnung und Adressierung sorgen in an sich bekannter Weise elektronische Schaltkreise (Chips), die in den einzelnen Ventilen vorgesehen sein können, um die erwähnten Spulen der elektromagnetischen Ventileinheiten zur Öffnung des betreffenden Ventils mit einer ebenfalls durch den gesamten Farbwechsler geführten Stromversorgungsleitung 8 zu koppeln. Wegen der erfindungsgemäß möglichen geringen Leistungsaufnahme der Elektromagnete können diese aus der elektrischen Steuerung direkt mit entsprechend geringer Ausgangsleistung angesteuert werden.
  • Zweckmäßig können die jeweils aus einem der Gehäusekörper 2 und einem oder mehreren Ventilen 3 gebildeten modularen Blockeinheiten zur Anpassung an die jeweils erforderliche Anzahl wählbarer Farben einfach zusammensteckbar sein, wobei der erforderliche Zusammenhalt durch geeignete Arretierungsmittel gewährleistet wird. Bei dieser Ausgestaltung sind auch die sich durch die modularen Gehäuseeinheiten erstreckenden Abschnitte des internen Datenbusses 5 jeweils durch Steckkontakte 9 miteinander verbunden. Dasselbe gilt für die entsprechenden Abschnitte der Stromversorgungsleitung 8 und der Druckluftleitung 4.
  • Da Farbwechsler in elektrostatischen Beschichtungsanlagen gewöhnlich geerdet werden müssen, können die Gehäuseteile des Farbwechslers 1 aus elektrisch leitfähigem Werkstoff bestehen, beispielsweise aus leitfähigem Kunststoff.
  • Anstelle der beschriebenen Busansteuerung ist auch eine Einzelverdrahtung der Elektromagnetventile möglich, so daß nur die Vorsteuer-Druckluftleitung durch den Farbwechsler führt.

Claims (8)

  1. Farbwechselventilanordnung zur Verbindung einer Anzahl von Farbleitungen für Beschichtungsmaterial wählbarer unterschiedlicher Farben mit einem Applikationsorgan,
    mit einem zentralen Farbkanal für das dem Applikationsorgan zuzuführende Beschichtungsmaterial,
    mit an den Farbkanal angeschlossenen steuerbaren Ventilen (3) für die wählbaren Farben und ggf. für Spülmedien,
    und mit einer Steuereinrichtung zum Schalten der Ventile (3), die mit einem externen elektronischen Steuersystem (7) verbindbar ist,
    wobei die Farbwechselventilanordnung (1) aus modularen Blockeinheiten besteht, die jeweils aus einem Gehäusekörper (2) und mindestens einem der Ventile (3) gebildet sind,
    und wobei die Ventile (3) der Farbwechselventilanordnung (1) mit Elektromagnetventilen versehen sind, die durch eine in der Farbwechselventilanordnung (1) enthaltene elektrische Anschlussanordnung mit dem externen elektronischen Steuersystem (7) verbindbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß in die in den Farbkanal führenden Farb- oder Spülmittelwege jeweils Pneumatikventile geschaltet sind, die durch Druckluft oder ein anderes Druckgas aus einer durch die Gehäusekörper der Farbwechselventilanordnung (1) zu allen Ventilen (3) führenden gemeinsamen Druckgasleitung (4) geöffnet und geschlossen werden, und daß innerhalb der Farbwechselventilanordnung (1) jeweils ein Elektromagnetventil in den Druckgasweg des Pneumatikventils geschaltet ist.
  2. Farbwechselventilanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß durch die Farbwechselventilanordnung (1) ein Datenbus (5) für digitale Steuerdaten führt, der mit den
    Elektromagnetventilen (3) über eine elektronische Schaltung gekoppelt ist.
  3. Farbwechselventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Elektromagnetventil (3) einen elektronischen Schaltkreis enthält.
  4. Farbwechselventilanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetventile (3) in oder an modular aneinander anreihbaren, zusammensteckbaren Gehäuseeinheiten (2) montiert sind, durch die sich jeweils ein Abschnitt des Datenbus (5) erstreckt, und daß die Datenbusabschnitte der einzelnen Module durch Steckkontakte (9) miteinander verbunden sind.
  5. Farbwechselventilanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch die Module jeweils ein Abschnitt einer Stromversorgungsleitung (8) für die Elektromagnetventile (3) und/oder der Druckgasleitung (4) erstreckt und diese Leitungsabschnitte durch Steckkontakte miteinander verbunden sind.
  6. Ventil für eine Farbwechselventilanordnung nach Anspruch 1 mit einem Pneumatikventilteil, das eine Ventilnadel enthält, deren eine Dichtfläche bildendes Ende von einer Feder in eine Schließstellung gedrückt wird, in der sie den in den Farbkanal führenden Farb- oder Spülmittelweg verschließt, und aus der sie zum Öffnen dieses Weges gegen die Kraft der Feder durch Druckluft abhebbar ist, die beim Öffnen eines Druckluftweges einen Kolben der Nadel beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß an das Pneumatikventilteil ein Elektromagnetventil mit einem Ventilsitz angebaut ist, durch den der Druckluftweg zu dem Kolben des Pneumatikventilteils führt.
  7. Verfahren zum Steuern einer Farbwechselventilanordnung zur Verbindung einer Anzahl von Farbleitungen für Beschichtungsmaterial wählbarer unterschiedlicher Farben mit einem Applikationsorgan,
    wobei an einen zentralen Farbkanal angeschlossene Ventile (3) für das Beschichtungsmaterial und ggf. für Spülmedien pneumatisch durch Druckluft oder ein anderes Druckgas aus einer Druckgasleitung (4) geöffnet und geschlossen werden,
    und wobei die Farbwechselventilanordung (1) aus modularen Blockeinheiten besteht, die jeweils aus einem Gehäusekörper (2) und mindestens einem der Ventile (3) gebildet sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Gehäusekörper (2) der Farbwechselventilanordnung (1) führende, allen Ventilen (3) gemeinsame Druckgasleitung (4) zur pneumatischen Vorsteuerung der Ventile (3) permanent unter Druck gesetzt wird,
    und daß die Verbindung zwischen der Druckgasleitung (4) und den Ventilen (3) durch elektronisch gesteuerte Elektromagnete innerhalb der Farbwechselventilanordnung (1) geöffnet und geschlossen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbwechselventilanordnung durch ein Feldbussystem gesteuert wird.
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