EP1279440B1 - Dosiersystem für eine Beschichtungsvorrichtung - Google Patents
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- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
- B05B5/16—Arrangements for supplying liquids or other fluent material
- B05B5/1608—Arrangements for supplying liquids or other fluent material the liquid or other fluent material being electrically conductive
- B05B5/1675—Arrangements for supplying liquids or other fluent material the liquid or other fluent material being electrically conductive the supply means comprising a piston, e.g. a piston pump
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- B05B9/03—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent material, without essentially mixing with gas or vapour characterised by means for supplying liquid or other fluent material
- B05B9/04—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent material, without essentially mixing with gas or vapour characterised by means for supplying liquid or other fluent material with pressurised or compressible container; with pump
- B05B9/047—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent material, without essentially mixing with gas or vapour characterised by means for supplying liquid or other fluent material with pressurised or compressible container; with pump supply being effected by follower in container, e.g. membrane or floating piston, or by deformation of container
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- B05B5/16—Arrangements for supplying liquids or other fluent material
- B05B5/1691—Apparatus to be carried on or by a person or with a container fixed to the discharge device
Definitions
- the invention relates to a metering system for a coating device according to the preamble of the independent claims 1 and 3.
- Out US 5,292,036 is a serving for ink supply of an atomizer dosing known, the piston is pressurized to empty the cylinder on its back by compressed air. To control the outflow rate attacks on the piston also on its back further via a spindle gear on an electric stepper motor, which is either the same effect driving the piston with the air pressure or acting as a control brake.
- the dosing cylinder is located at the end of a robot arm.
- EP 1 134 027 A1 (Prior art according to Article 54 (3) EPC) a potential separation system with an electrostatic atomizer, which is measured from a metal tube or a flexible hose supply line for receiving the required color volume and sufficient for the electrical isolation between a color changer and the atomizer length ,
- EPC electrostatic atomizer
- a displaceable like a pig pistons which is pushed to promote the color towards the atomizer.
- a pulling device On the side facing away from the color volume of the piston engages a pulling device with a motor via a cable. Air located behind the piston can serve both for electrical insulation and for driving the piston.
- the object of the invention is to provide a simple, compact to be built dosing of the type considered, which works with high dosing accuracy and setpoint changes with the highest possible dynamics.
- the first drive device preferably a pneumatic or mechanical pressure device, acts only as a pretensioning device for the piston drive.
- the actual dosage is carried out by the tension element, which exerts only a force opposite to the biasing force on the piston and its caused by this form allows movement in exactly the desired extent. Since all mechanical transmission elements between the piston and the outflow of the coating material determining mechanical second drive means are under constant tensile load, eliminating the tolerances of the known electromechanical piston actuators, so that there is a much more accurate metering. At the same time, the system follows directly due to the form directly, slip-free and fast also sudden set point changes.
- the metering system described here is particularly advantageous for installation in atomizers and spatially limited areas of coating machines.
- the dosing system shown contains a cylinder-like container 1, in which a piston 2 is slidably mounted along the cylinder axis.
- the piston 2 divides the container interior into a first region 4 for the drive energy of the system on the upper side in the drawing and a second region 3 in which the coating material to be metered such.
- B. color lacquer is located.
- Compressed air can be used as the drive medium, which pressurizes the first container region 4 coming from a source 5 through an air inlet 10 in the illustrated example, thereby pressurizing the piston 2 in the direction of the second container region 3 and thus biasing the system in this force direction.
- a pressure medium can be provided in particular with a spring for generating the drive or biasing force for the piston but also a mechanical pressure or traction device.
- the piston 2 is prevented from acting on the side of the first region 4 on the piston flexible traction element 6, which is a tensile and not longitudinally elastic or stretchable wire, ribbon - or chain link od. Like. Can be made of metal or plastic.
- the tension element 6 is through a Opening 11 led out of the container 1 and can be deflected outside the container via rollers 12, 12 'in an expedient direction, for example, parallel to the direction of movement of the piston 2.
- the tension element 6 has the function of yielding the piston pressure for controlling the piston movement in accordance with the desired outflow quantity, and for this purpose is connected to a program-controlled electromechanical drive unit 7 at its end facing away from the piston 2.
- the flexible tension member 6 is fixed to the threaded wheel 13 of a spindle 14, which is driven by a servo motor or other program-controlled electric motor 15.
- the motor 15 is reversible, so that when pulling back the piston 2 in the direction of the first region 4 after completion of a coating operation, the tension element 6 can be pulled out again from the container 1 to the appropriate extent.
- the container portion 4 If the container portion 4 is to be pressurized, it must be sealed against the environment of the container.
- the tension element 6 is for this purpose by a longitudinal the direction of movement of the piston 2 movable, for example, bellows-type envelope 17 enclosed, which is secured against the pressurizable container portion 4 sealingly at its one end to the piston 2 and at its other end to the discharge opening 11 surrounding wall of the container 1.
- the container area 3 containing the coating material has a material outlet opening 19, to which a line leading to the atomizing device 20 of the atomizer, into which the container 1 and preferably also the other components of the metering system including the drive unit 7 can be advantageously installed, is connected.
- the atomizing member 20 may be, for example, the bell cup of an electrostatic rotary atomizer or the nozzle of an air atomizer or the like.
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- Spray Control Apparatus (AREA)
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- Threshing Machine Elements (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft ein Dosiersystem für eine Beschichtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche 1 und 3.
- Insbesondere handelt es sich um ein Dosiersystem für an Robotern oder sonstigen Beschichtungsmaschinen montierte Zerstäuber für die Serienbeschichtung von Werkstücken wie beispielsweise Fahrzeugkarossen. Bekannte Beschichtungsmaschinen dieser Art oder deren Zerstäuber enthalten mechanisch von einem elektromechanischen Spindelantrieb betätigte Dosierzylinder (
DE 19610588 ,EP 0693319 ), die aber den durch ihre Bauform bedingten großen Platzbedarf haben. Die Länge dieser bekannten Dosiersysteme, die wegen der Kolbenstange etwa doppelt so groß ist wie der Kolbenhub, beeinträchtigt bei Lackierrobotern und sonstigen Handhabungsgeräten die Erreichbarkeit von Werkstückbereichen wie beispielsweise Fahrzeuginnenräumen. Neben der Baugröße haben diese Dosierzylinder aber auch aufgrund der konstruktionsbedingten Elastizitäten des Spindelantriebs, also u.a. des erforderlichen Spiels der Getriebe- und anderen Antriebselemente nicht die in manchen Fällen gewünschte extrem hohe Dosiergenauigkeit. Darüber hinaus haben sie unzureichendes Dynamikverhalten bei schnellen Änderungen des Dosiersollwerts, der die jeweils benötigte Ausflussmenge des zu dem Zerstäubungsorgan geförderten Beschichtungsmaterials vorgibt. - Es sind zwar auch schon Zerstäuber mit hydraulisch angetriebenen Kolben-Zylindereinheiten bekannt (
EP 0967016 ), deren Druckflüssigkeit aber von einer außerhalb des Zerstäubers befindlichen Pumpe oder Dosiereinheit zugeführt werden muss. Hierfür ist beträchtlicher mechanischer Aufwand mit vielen Schnittstellen für das Dosiermedium erforderlich, besonders bei lösbar und während des Beschichtungsbetriebes ggf. zusammen mit dem Zerstäuber wechselbar montierten Dosierzylindern. Ferner ist auch bei diesen bekannten Systemen nur eine begrenzte Dosiergenauigkeit möglich, u.a. durch Schlupf z. B. aufgrund von Spülkanälen an der Dosierpumpe. - Probleme hinsichtlich Dosiergenauigkeit und Dynamik ergeben sich auch bei anderen bekannten Zerstäubern mit Zylinderbehältern für das Beschichtungsmaterial, deren Kolben durch Druckluft angetrieben wird (
US 5310120 ,JP 8-229446 - Aus
US 5 292 036 ist ein zur Farbversorgung eines Zerstäubers dienender Dosierzylinder bekannt, dessen Kolben zum Entleeren des Zylinders auf seiner Rückseite durch Druckluft beaufschlagt wird. Zur Steuerung der Ausflussrate greift an dem Kolben ebenfalls auf seiner Rückseite ferner über ein Spindelgetriebe ein elektrischer Schrittmotor an, der entweder den Kolben gleichwirkend mit dem Luftdruck antreiben oder aber als Steuerbremse wirken soll. Der Dosierzylinder befindet sich am Ende eines Roboterarms. - Ferner offenbart die am 19.09.2001 veröffentlichte
EP 1 134 027 A1 (Stand der Technik nach Artikel 54(3) EPÜ) ein Potenzialtrennsystem mit einem elektrostatischen Zerstäuber, dessen aus einem Metallrohr oder einem flexiblen Schlauch bestehende Versorgungsleitung zur Aufnahme des benötigten Farbvolumens bemessen ist und eine für die Potenzialtrennung zwischen einem Farbwechsler und dem Zerstäuber ausreichende Länge hat. In der Leitung befindet sich ein wie ein Molch verschiebbarer Kolben, der zur Förderung der Farbe in Richtung zu dem Zerstäuber geschoben wird. Auf der dem Farbvolumen abgewandten Seite des Kolbens greift über ein Kabel eine Zugeinrichtung mit einem Motor an. Hinter dem Kolben befindliche Luft kann sowohl zur elektrischen Isolierung als auch zum Antrieb des Kolbens dienen. - Aufgabe der Erfindung ist, ein einfaches, kompakt zu bauendes Dosiersystem der betrachteten Gattung anzugeben, das mit hoher Dosiergenauigkeit und bei Sollwertänderungen mit höchstmöglicher Dynamik arbeitet.
- Diese Aufgabe wird durch das in den Patentansprüchen angegebene Dosiersystem gelöst.
- Im Gegensatz zu bekannten Dosierzylindern mit Druckluftantrieb wirkt erfindungsgemäß die erste Antriebseinrichtung, vorzugsweise eine pneumatische oder mechanische Druckeinrichtung, nur als Vorspanneinrichtung für den Kolbenantrieb. Die eigentliche Dosierung erfolgt durch das Zugelement, das nur eine zu dem Vorspanndruck entgegengesetzte Kraft auf den Kolben ausübt und dessen durch diesen Vordruck bewirkte Bewegung in genau dem gewünschten Maße zulässt. Da alle mechanischen Übertragungselemente zwischen dem Kolben und der die Ausflussmenge des Beschichtungsmaterials bestimmenden mechanischen zweiten Antriebseinrichtung unter ständiger Zugbelastung stehen, entfallen die Toleranzen der bekannten elektromechanischen Kolbenantriebe, so dass sich eine wesentlich genauere Dosierung ergibt. Zugleich folgt das System aufgrund des Vordrucks direkt, schlupffrei und schnell auch sprunghaften Sollwertänderungen.
- Aufgrund der möglichen kompakten Bauweise eignet sich das hier beschriebene Dosiersystem besonders vorteilhaft für den Einbau in Zerstäuber und räumlich begrenzte Bereiche von Beschichtungsmaschinen.
- An dem in der Zeichnung schematisch und vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert.
- Das dargestellte Dosiersystem enthält einen zylinderartigen Behälter 1, in dem ein Kolben 2 längs der Zylinderachse verschiebbar gelagert ist. Der Kolben 2 unterteilt den Behälterinnenraum in einen ersten Bereich 4 für die Antriebsenergie des Systems auf der in der Zeichnung oberen Seite und einen zweiten Bereich 3, in dem sich das zu dosierende Beschichtungsmaterial wie z. B. Farblack befindet. Als Antriebsmedium kann zweckmäßig Druckluft dienen, die von einer Quelle 5 durch einen Lufteinlass 10 kommend bei dem dargestellten Beispiel den ersten Behälterbereich 4 unter Druck setzt, dadurch den Kolben 2 in Richtung zu dem zweiten Behälterbereich 3 beaufschlagt und folglich das System in dieser Kraftrichtung vorspannt. Statt Druckluft können auch andere gasförmige oder auch flüssige Druckmedien verwendet werden, die im Gegensatz etwa zu den mit Dosierflüssigkeit arbeitenden bekannten Systemen nicht dosiert zugeführt werden müssen. Statt eines Druckmediums kann zur Erzeugung der Antriebs- oder Vorspannkraft für den Kolben aber auch eine mechanische Druck- oder Zugeinrichtung insbesondere mit einer Feder vorgesehen sein.
- An einer unkontrollierten Bewegung aufgrund der bei dem dargestellten Beispiel vorgesehenen Druckbeaufschlagung wird der Kolben 2 von einem auf der Seite des ersten Bereiches 4 an dem Kolben angreifenden flexiblen Zugelement 6 gehindert, bei dem es sich um ein zugfestes und nicht längselastisches oder dehnbares Draht-, Flachband- oder Kettenglied od. dgl. aus Metall oder Kunststoff handeln kann. Das Zugelement 6 ist durch eine Öffnung 11 aus dem Behälter 1 herausgeführt und kann außerhalb des Behälters über Rollen 12, 12' in eine zweckmäßige Richtung beispielsweise parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens 2 umgelenkt werden. Das Zugelement 6 hat die Funktion, dem Kolbendruck zur Steuerung der Kolbenbewegung entsprechend der gewünschten Ausflussmenge nachzugeben, und ist zu diesem Zweck an seinem dem Kolben 2 abgewandten Ende mit einer programmgesteuerten elektromechanischen Antriebseinheit 7 verbunden. Bei dem dargestellten Beispiel ist das flexible Zugelement 6 an dem Gewinderad 13 einer Spindel 14 befestigt, die von einem Servomotor oder sonstigen programmgesteuerten elektrischen Motor 15 angetrieben wird. Der Motor 15 ist umsteuerbar, so dass beim Zurückfahren des Kolbens 2 in Richtung zum ersten Bereich 4 nach Beendigung eines Beschichtungsvorgangs das Zugelement 6 im entsprechenden Maße wieder aus dem Behälter 1 herausgezogen werden kann.
- Statt der Linear- oder translatorischen Antriebseinheit 7 des dargestellten Beispiels können auch andere Einrichtungen zur Steuerung der Folgebewegung des Zugelements 6 dienen, beispielsweise eine rotatorische Antriebseinheit mit einem Aufrollmechanismus zum Auf- und Abwickeln des Zugelements 6 während der Hin- und Herbewegung des Kolbens 2 in dem Behälter 1.
- Wenn der Behälterbereich 4 unter Druck gesetzt werden soll, muss er gegen die Umgebung des Behälters abgedichtet sein. Zur Abdichtung an der Stelle der Herausführung des Zugelementes 6 aus dem Behälter 1 kann es genügen, beispielsweise einen das Zugelement bildenden Runddraht durch eine Dichtmanschette an der Öffnung 11 zu führen. In anderen Fällen kann es aber zweckmäßiger sein, auf eine Abdichtung der Herausführung 11 zu verzichten, auch um dem Zugelement 6 eine möglichst freie Bewegung zu ermöglichen, und dessen Weg bis zum Kolben 2 gegen die Umgebung offen, also druckfrei zu gestalten. Bei dem dargestellten Beispiel ist das Zugelement 6 zu diesem Zweck von einer längs der Bewegungsrichtung des Kolbens 2 beweglichen, beispielsweise balgartigen Umhüllung 17 umschlossen, die gegen den unter Druck setzbaren Behälterbereich 4 abdichtend an ihrem einen Ende an dem Kolben 2 und an ihrem anderen Ende an der die Herausführungsöffnung 11 umgebenden Wand des Behälters 1 befestigt ist.
- In Abwandlung des beschriebenen Beispiels bestehen auch andere Möglichkeiten für die Druckbeaufschlagung des Kolbens in dem ersten Behälterbereich 4. Statt den Behälterbereich 4 selbst unter Druck zu setzen, kann man beispielsweise auch einen unter Druck setzbaren und dadurch expandierenden Balg od. dgl. einbauen, der den Kolben 2 in Richtung zu dem zweiten Behälterbereich 3 drückt.
- Der das Beschichtungsmaterial enthaltende Behälterbereich 3 hat eine Materialauslassöffnung 19, an die eine zu dem Zerstäubungsorgan 20 des Zerstäubers, in den der Behälter 1 und vorzugsweise auch die anderen Bestandteile des Dosiersystems einschließlich der Antriebseinheit 7 vorteilhaft eingebaut sein können, führende Leitung angeschlossen ist. Das Zerstäubungsorgan 20 kann beispielsweise der Glockenteller eines elektrostatischen Rotationszerstäubers oder die Düse eines Luftzerstäubers od. dgl. sein.
- Nach Beendigung eines Beschichtungsvorgangs, bei dem der Kolben 2 den Behälterbereich 3 ganz oder teilweise entleert hat, wird er wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben. Das kann durch den Druck des Farb- oder sonstigen Beschichtungsmaterials bewirkt werden, das beim Einfüllvorgang u. U. durch die Auslassöffnung 19, vorzugsweise aber durch eine zusätzliche in den Bereich 3 führende Einlassöffnung gemäß dem Pfeil 21 in den Behälter 1 geleitet wird. Das Zugelement 6 wird im gleichen Maße von der Antriebseinheit 7 zurückgezogen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Antriebseinheit 7 den Kolben 2 gegen den auch beim Einfüllvorgang wirkenden Druck der Quelle 5 zurückzieht, wobei sich der dadurch freiwerdende Bereich 3 mit dem Beschichtungsmaterial füllt.
Claims (11)
- Dosiersystem für eine Beschichtungsvorrichtung
mit einem Behälter (1) und einem in dem Behälter verschiebbaren Kolben (2), der einen ersten Behälterbereich (4) von einem das zu dosierende Beschichtungsmaterial enthaltenden zweiten Behälterbereich (3) trennt,
mit mindestens einer Öffnung (19, 21) zum Füllen bzw. Entleeren des zweiten Behälterbereiches (3)
und mit einer ersten Antriebseinrichtung (5), mit der auf den Kolben (2) eine Antriebskraft in Richtung zu dem zweiten Behälterbereich (3) ausübbar ist,
wobei an dem Kolben (2) auf der Seite des ersten Behälterbereiches (4) ein Zugelement (6) angreift
und das Zugelement (6) mit einer zweiten Antriebseinrichtung (7) verbunden ist, mit der die Bewegung des von der ersten Antriebseinrichtung (5) angetriebenen Kolbens (2) zur Dosierung des Beschichtungsmaterials steuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (6) ein den Kolben (2) mit der außerhalb des Behälters (1) befindlichen zweiten Antriebseinrichtung (7) verbindendes biegsames Draht-, Band- oder Kettenelement ist,
und dass das Zugelement (6) von einer längs der Bewegungsrichtung des Kolbens (2) beweglichen Umhüllung (17) umschlossen ist, die den unter Druck setzbaren ersten Behälterbereich (4) abdichtet. - Dosiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Zugelement (6) eine elektromechanische Antriebseinrichtung (7) angreift.
- Dosiersystem für eine Beschichtungsvorrichtung
mit einem Behälter (1) und einem in dem Behälter verschiebbaren Kolben (2), der einen ersten Behälterbereich (4) von einem das zu dosierende Beschichtungsmaterial enthaltenden zweiten Behälterbereich (3) trennt,
mit mindestens einer Öffnung (19, 21) zum Füllen bzw. Entleeren des zweiten Behälterbereiches (3)
und mit einer ersten Antriebseinrichtung (5), mit der auf den Kolben (2) eine Antriebskraft in Richtung zu dem zweiten Behälterbereich (3) ausübbar ist,
wobei an dem Kolben (2) auf der Seite des ersten Behälterbereiches (4) ein Zugelement (6) angreift
und das Zugelement (6) mit einer zweiten Antriebseinrichtung (7) verbunden ist, mit der die Bewegung des von der ersten Antriebseinrichtung (5) angetriebenen Kolbens (2) zur Dosierung des Beschichtungsmaterials steuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (6) ein den Kolben (2) mit der außerhalb des Behälters (1) befindlichen zweiten Antriebseinrichtung (7) verbindendes biegsames Draht-, Band- oder Kettenelement ist,
und dass die zweite Antriebseinrichtung (7) eine von einem gesteuerten Motor (15) drehbare Spindel (14) enthält. - Dosiersystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (11), durch die das Zugelement (6) aus dem Behälter (1) herausgeführt ist, gegen den unter Druck setzbaren Behälterbereich (4) abgedichtet ist.
- Dosiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (17) gegen den unter Druck setzbaren Behälterbereich (4) abdichtend an ihrem einen Ende an dem Kolben (2) und an ihrem anderen Ende die Herausführungsöffnung (11) umgebend an der Wand des Behälters (1) befestigt ist.
- Dosiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebseinrichtung (7) eine von einem gesteuerten Motor (15) drehbare Spindel (14) enthält.
- Dosiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebseinrichtung eine von einem gesteuerten Motor drehbare Rolle zum Auf- und Abwickeln des Zugelements (6) enthält.
- Dosiersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinrichtung (5) auf der Seite des ersten Behälterbereichs (4) eine Druckkraft auf den Kolben (2) ausübt.
- Dosiersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinrichtung eine Quelle (5) für ein Druckmedium enthält, mit dem zum Antrieb des Kolbens (2) auf diesen in dem ersten Behälterbereich (4) ein Druck ausübbar ist.
- Dosiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinrichtung eine die Antriebskraft erzeugende Feder enthält.
- Dosiersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Auslass (19) des zweiten Behälterbereiches (3) eine Eingangsleitung des Zerstäubungsorgans (20) eines Zerstäubers anschließbar ist, in dem das Dosiersystem oder wenigstens der Behälter (1) angeordnet werden kann.
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