EP1475161A2 - Verfahren und Versorgungssystem zur dosierten Materialversorgung einer Beschichtungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren und Versorgungssystem zur dosierten Materialversorgung einer Beschichtungsvorrichtung Download PDF

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EP1475161A2
EP1475161A2 EP04010482A EP04010482A EP1475161A2 EP 1475161 A2 EP1475161 A2 EP 1475161A2 EP 04010482 A EP04010482 A EP 04010482A EP 04010482 A EP04010482 A EP 04010482A EP 1475161 A2 EP1475161 A2 EP 1475161A2
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EP
European Patent Office
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coating
pressure
cylinder
piston
dosing unit
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EP04010482A
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English (en)
French (fr)
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EP1475161A3 (de
EP1475161B1 (de
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Frank Herre
Rainer Melcher
Michael Baumann
Manfred Michelfelder
Hans-Jürgen Dr. Nolte
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Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B05B5/1616—Arrangements for supplying liquids or other fluent material the liquid or other fluent material being electrically conductive and the arrangement comprising means for insulating a grounded material source from high voltage applied to the material
    • B05B5/1625—Arrangements for supplying liquids or other fluent material the liquid or other fluent material being electrically conductive and the arrangement comprising means for insulating a grounded material source from high voltage applied to the material the insulating means comprising an intermediate container alternately connected to the grounded material source for filling, and then disconnected and electrically insulated therefrom
    • B05B5/1633—Arrangements for supplying liquids or other fluent material the liquid or other fluent material being electrically conductive and the arrangement comprising means for insulating a grounded material source from high voltage applied to the material the insulating means comprising an intermediate container alternately connected to the grounded material source for filling, and then disconnected and electrically insulated therefrom the arrangement comprising several supply lines arranged in parallel, each comprising such an intermediate container
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/14—Arrangements 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
    • B05B12/1481—Arrangements 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 comprising pigs, i.e. movable elements sealingly received in supply pipes, for separating different fluids, e.g. liquid coating materials from solvent or air

Definitions

  • the invention relates to a method and a supply system for the metered material supply of a coating device in a plant for automatically controlled serial coating of workpieces according to the preamble of the independent claims.
  • a coating device in a plant for automatically controlled serial coating of workpieces according to the preamble of the independent claims.
  • it is the electrostatic Series coating of workpieces such as Vehicle bodies with electrically conductive coating material often changing color.
  • DE 101 57 966 describes a supply system of the type considered here, in which, in the known A / B technique, two mixed color lines lead from one color changer to one piston dispenser each, which serves as a coating device via another common line Atomizers are connected.
  • a piston dispenser is to be understood as meaning a metering unit in the cylinder of which the piston is moved by a metering drive which is controlled as required during the coating in such a way that it displaces the coating material in the demand-metered and variable quantity into the the nebulizer leading line expresses because it is usually necessary during the coating, to change the amount of color or coating material to be supplied to the nebulizer, for example, depending on workpiece areas, size and shape of the surfaces to be coated, spray jet shape, etc.
  • This volumetric metering, ie demand-dependent control of the volume flow with the piston feeder driven, for example, by a servomotor also has significant advantages over other metering systems.
  • metering pumps which are also used volumetrically in many coating systems have a high metering accuracy, they are poorly flushable.
  • the color pressure regulators used for dosing in other systems eg US Pat. No. 5,221,047) no longer meet today's demands on dosing accuracy.
  • piston dispensers are both very accurate and easily rinsed in a color change. They allow a precise metering not only of the coating material when applied by the atomizer and the filling of the piston dispenser, but also a flushing liquid to be filled with a desired volume in a line or the piston dispenser (EP 1362641).
  • Piston dispensers can be designed to be extremely rigid (DE 102 33 633) and also enable, when used as intermediate container, the advantageous potential separation known from EP 0 292 778 between the high-voltage coating device and the grounded ink supply unit such as a color changer by emptying the lines in sections In modern coating systems is known to be realized by pigging technology (DE 199 37 426). In coupled systems, piston dispensers moreover have the advantage that no gear metering pump must be present at the atomizer and therefore pig stations can be arranged inside the atomizer, whereby color and detergent losses can be reduced to a minimum (EP 1314480).
  • a color coating system in which arranged above a directly in front of the atomizer Pressure sensor detects the color pressure and then regulated can be. Furthermore, a pressure sensor may be on the supply line a provided outside of the ink path dosing for a sliding medium for the coating material, the ensure an adequate supply of push media should. A dosing unit into which the to be applied Coating material and / or a detergent is passed, is not scheduled.
  • the object of the invention is to specify a method or metering system the known from DE 101 57 966 genus, with in a simple way reliable monitoring and / or Control especially of several factors of the system allows becomes.
  • the invention is based on the finding that with a and same simple pressure sensor numerous different parameters or functions of the system both inside and outside monitored by the coating company, diagnosed and / or can be controlled.
  • the size of the dosing cylinder or measured in the lines connected to it Fluid pressure can be e.g. for the optimization of the speed filling the dosing cylinder and connected Use cables and thus to avoid loss of time.
  • this pressure allows conclusions to be made on such different factors such as pressure and / or pressure fluctuations the fluids in the supply system from which the dosing unit is filled (ring line pressure), viscosity of the subsidized Liquids and even wear of the pigs.
  • the signal generated by the pressure sensor for Compensation of compliances of the molded hoses and other system components as well as changes in hose lengths and other system components and according to another Possibility to report pigging positions to be used.
  • the pressure sensor first when filling the cylinder of the dosing unit the pressure prevailing in or on the cylinder or if necessary negative pressure of the coating material (or rinsing material) monitored, in particular to avoid the intake of air.
  • the filling is preferably volumetric due to Piston movement, i. with a predetermined volume and / or volume flow, the pressure monitoring system being controlled by controlling the Piston drive corrective intervention, if its speed is too high or will.
  • the fluid pressure in the above-mentioned supply system loop pressure
  • the pressure monitoring then mainly for the protection of the dosing unit Downstream cables and components against impermissible high pressures and damage caused thereby.
  • the coating material is supplied to the atomizer 1 by a paint supply unit 2 such as supplied to an A / B color changer, the of two color change valve arrangements per se conventional type may consist of one operated according to the known A / B principle Double color change unit are composed.
  • the Color valves FA and FB of unit 2 can be connected to the usual (not shown) ring lines of the paint supply system be connected.
  • each a pig station 6A and 6B are broken hose lines 7A and 7B Insulating material connected, each with a further pig station 8A and 8B respectively in the cylinders 12A and 12B of a Piston doser 10A or 10B lead.
  • the piston of this doser limits the color space formed in the cylinder and is of a (not shown) metering drive, such as a driven by a servo motor spindle drive, in the cylinder displaceable.
  • the mechanical components of the piston dispenser at least partially made of electrical insulating material with high modulus of elasticity as by name Ceramics consist, as in the already mentioned DE 102 33 633 described, after which the tensile and / or bending modulus of the material should be greater than 10 GPa.
  • the piston dispensers 10A and 10B leads via a respective pig station 28A and 28B one each further gemülchte hose 27A and 27B to one each Pig station 29A or 29B inside the atomizer 1.
  • the piston feeder 10A and its pig stations 8A and 28A are appropriate assembled into a compact unit. The same thing applies to the piston dispenser 10B.
  • the pigging stations for the recording be formed by one or more pigs.
  • the piston dispensers 10A and 10B can be used 10B on the outside of the indicated at 3 wall of the spray booth arranged and with the atomizer 1 on violated lines 27A, 27B connected by the arm and at 4 indicated hand axis of a painting robot or another Painting machine are passed.
  • the piston dispensers 10A and 10B may be in or on one of the machine arms be mounted as in the in Fig. 2 of already mentioned DE 101 57 966 system, of which the structure of the A / B system described here in addition to the Essentially differentiates the position of the piston dispenser only that the two piston dispensers 10A and 10B with the Atomizer 1 via the two gemold lines 27A, 27B instead of being connected via a common line.
  • the Cylinder 12A In operation, of the unit 2, for example, first the Cylinder 12A by ring line pressure with one by automatic controlled backward movement of his piston accurately adjusted Volume of a required color material to be filled. A remaining in the line 7A towards the end of this process Residual amount of the color material can with one from the pig station 6A coming pig into the cylinder 12A are pressed. To Discharge of the line 7A may then be the coating material from the cylinder 12A by advancing the piston the line 27A is first pressed to the atomizer and then with that caused by the automatically controlled piston drive be sprayed exact dosage. For example, can the coating material hereby from the piston dispenser 10A under filling of the entire line 27A promoted in the atomizer become.
  • the atomizer 1 of the B-circle be supplied, according to the known A / B technique during spraying a first color from the piston dispenser 10A passed a second color in the piston dispenser 10B and from There can be pressed down to the atomizer.
  • the invention can also be used for systems in which no potential separation is required.
  • the piston dispensers 10A and 10B (And possibly the thinner supplying piston dispenser of the mentioned separate rinsing circuit) with a pressure sensor DSA or DSB provided, the continuously prevailing in the cylinder Fluid pressure measures and a pressure corresponding to this e.g. generates electrical signal.
  • the Pressure sensor to the cylinder 12A and 12B with the pig station 28A or 8A or 28B or 8B connecting color channel connected be.
  • the pressure of the dosing unit 10A and 10B received and funded material if necessary, depending on function or system upstream or downstream to measure the piston dosing.
  • various functions for which the signal of pressure sensors can be used some are explained below.
  • a first function of the pressure sensor is the monitoring and regulation of the filling pressure of the piston dispenser. This is important if the dosing cylinder during the return movement of the Piston on the one hand not with negative pressure in relation to the environment, on the other hand, however, with only slight overpressure possible should be filled near zero, e.g. around maximum pressure difference to reach the loop pressure with which the filling is effected. This goal can be achieved, for example, by appropriate Control of the speed of the piston drive to Setting and maintaining a desired pressure setpoint and if necessary shutdown when falling below a pressure limit reached become.
  • the monitoring or regulation of the filling pressure is both when filling from the loop as well as when pushing back of unused material in the dosing cylinder appropriate. Here, the highest possible filling speed be exploited.
  • One of the further realizable with the pressure sensor monitoring options is that, for example, during the pressing process with the pressure sensor is determined whether the by friction in particular of the pigs and due to the viscosity of the conveyed material occurring pressure losses in the normal range.
  • the pressure sensor can also be used when filling the piston dispenser the loop pressure is measured and monitored, i. of the Color printing in the filling of the dosing cylinder over the Color changer 2 each connected loop and its possible fluctuations.
  • the pressure in the metering cylinder corresponds after reaching the piston end position the ring line pressure.
  • the viscosity of the respective coating material are determined, as with other system parameters assumed to be known and given the pressure in the metering cylinder according to well known physical laws (inter alia Hagen-Poiseullesches Law) according to the viscosity changes.
  • the u.a. on the flow rate and viscosity of the pumped material based pressure in the metering cylinder may be particular by compliance of the molded hoses and possibly also change the piston dispenser undesirable (DE 101 48 097, DE 102 33 633). These pressure changes can also be made by the pressure sensor can be measured, and due to the measurements, e.g. by appropriate control of the piston drive compensation the "hose breathing" or other system softnesses be carried out or supported.
  • the length or the volume in the system contained hoses and with his For example, signal after installation or replacement compensated for hose length determined by hoses when the measured pressure is in a defined range Way with the hose length changes.
  • Another way to use the pressure sensor signal is the finding that a newt in operation is one of its end positions reached.
  • Newt When one of the piston dispenser acted upon Newt, for example against a stop in the pig station This is due to a sudden increase in pressure Dosing cylinder noticeable.
  • This can in some cases the otherwise necessary for known reasons external pig sensors saved on magnetic or iron cores of the newts respond and especially in the high voltage range electrostatic Atomizers require considerable effort.
  • the pig end position signaling signal of the pressure sensor can expediently further signals, in particular for valve control of the Systems are triggered.
  • the Pressure sensor DSA, DSB always for overpressure monitoring of the system, e.g. the risk of damage hoses or other components of the system to reliably avoid by impermissibly high pressure.
  • the Pressure sensor signal can be used as a control or warning signal and possibly as Shutdown signal and also for permanent visual pressure indication be used.
  • the Pressure sensor be arranged or formed high voltage resistant so he does not go through in electrostatic coating equipment required high voltage is disturbed and / or his Signals easily led out of the high voltage range can be.

Landscapes

  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

Zur Versorgung eines elektrostatischen Zerstäubers (1) mit leitfähigem Beschichtungsmaterial wechselnder Farbe befindet sich zwischen dem geerdeten Farbwechsler (2) und dem Zerstäuber (1) ein Kolbendosierer (10A, 10B) mit mechanisch gesteuertem Kolbenantrieb. Erfindungsgemäß wird von einem Drucksensor (DSA, DSB) der Flüssigkeitsdruck im Zylinder (12A, 12B) des Kolbendosierers (10A, 10B) gemessen, und in Abhängigkeit von dem Messsignal des Drucksensors (DSA, DSB) werden mehrere unterschiedliche Betriebsparameter der Beschichtungsanlage überwacht oder gesteuert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Versorgungssystem zur dosierten Materialversorgung einer Beschichtungsvorrichtung in einer Anlage für die automatisch gesteuerte Serienbeschichtung von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche. Insbesondere handelt es sich um die elektrostatische Serienbeschichtung von Werkstücken wie beispielsweise Fahrzeugkarossen mit elektrisch leitfähigem Beschichtungsmaterial häufig wechselnder Farbe.
Beispielsweise ist in der DE 101 57 966 ein Versorgungssystem der hier betrachteten Gattung beschrieben, bei dem in der bekannten A/B-Technik zwei gemolchte Farbleitungen von je einem Farbwechsler zu je einem Kolbendosierer führen, die über eine weitere gemolchte Leitung mit dem als Beschichtungsvorrichtung dienenden Zerstäuber verbunden sind. Wie in der DE 101 57 966 erläutert wird, ist unter einem Kolbendosierer eine Dosiereinheit zu verstehen, in deren Zylinder der Kolben von einem während der Beschichtung bedarfsabhängig gesteuerten Dosierantrieb so bewegt wird, dass er das Beschichtungsmaterial in der bedarfsabhängig dosierten und veränderlichen Menge in die zu dem Zerstäuber führende Leitung drückt, weil es während der Beschichtung in der Regel erforderlich ist, die dem Zerstäuber zuzuführende Farb- bzw. Beschichtungsmaterialmenge z.B. in Abhängigkeit von Werkstückbereichen, Größe und Form der zu beschichtenden Flächen, Spritzstrahlform usw. zu ändern. Diese auch bei der vorliegenden Erfindung angewandte volumetrische Dosierung, d.h. bedarfsabhängige Steuerung des Volumenstroms mit dem beispielsweise von einem Servomotor angetriebenen Kolbendosierer hat wesentliche Vorteile gegenüber anderen Dosiersystemen. Beispielsweise haben die in vielen Beschichtungsanlagen verwendeten, ebenfalls volumetrisch dosierenden Zahnraddosierpumpen zwar eine hohe Dosiergenauigkeit, doch sind sie schlecht spülbar. Die in andere Systemen (z.B. US 5 221 047) zur Dosierung verwendeten Farbdruckregler genügen dagegen nicht mehr den heutigen Anforderungen an die Dosiergenauigkeit. Demgegenüber sind Kolbendosierer sowohl sehr genau als auch bei einem Farbwechsel problemlos spülbar. Sie ermöglichen eine genaue Dosierung nicht nur des Beschichtungsmaterials beim Applizieren durch den Zerstäuber und beim Befüllen des Kolbendosierers, sondern auch einer mit gewünschtem Volumen in eine Leitung oder den Kolbendosierer einzufüllenden Spülflüssigkeit (EP 1362641). Kolbendosierer können extrem steif ausgelegt werden (DE 102 33 633) und ermöglichen außerdem bei Verwendung als Zwischenbehälter die seit der EP 0 292 778 bekannte vorteilhafte Potentialtrennung zwischen der auf Hochspannung arbeitenden Beschichtungsvorrichtung und der geerdeten Farbversorgungseinheit wie z.B. einem Farbwechsler durch abschnittweises Entleeren der Leitungen, das in modernen Beschichtungsanlagen bekanntlich durch Molchtechnik realisiert wird (DE 199 37 426).
In gemolchten Systemen haben Kolbendosierer darüber hinaus den Vorteil, dass am Zerstäuber keine Zahnraddosierpumpe vorhanden sein muss und deshalb Molchstationen innerhalb des Zerstäubers angeordnet werden können, wodurch Farb- und Sülmittelverluste auf ein Minimum reduziert werden können (EP 1314480).
Probleme bestehen bei den Beschichtungsanlagen der hier betrachteten Gattung aber darin, dass für die Überwachung und Steuerung des Systems erheblicher Aufwand erforderlich ist, der oft weder die gewünschte Optimierung des Dosierbetriebes noch die erforderliche Zuverlässigkeit gewährleistet. Einige dieser Probleme haben ihre Ursache in der Beschaffenheit der Molche und der für diese benötigten elastischen Schläuche, die z.B. in Kraftfahrzeugbeschichtungsanlagen Innendurchmesser zwischen 5 und 10 mm haben und mehr als 15 m lang sein können. Bei den zu fördernden Flüssigkeiten kann es sich sowohl um Farblack oder anderes Beschichtungsmaterial als auch um den zum Spülen benötigten Verdünner handeln.
Aus der DE 100 65 608 ist ein System für die Kratzschutzbeschichtung von Fahrzeugkarossen mit einer wässrigen Emulsion bekannt, die zunächst in einen Zwischenbehälter gepumpt und dann von dort durch eine Leitung zu einer Sprüheinrichtung gefördert wird. Der Zwischenbehälter besteht aus einem Zylinder mit einem Kolben, der zum Entleeren des Zwischenbehälters von einem Motor angetrieben wird. Die Emulsion soll der Sprüheinrichtung mit geregeltem Druck zugeführt werden. Zu diesem Zweck wird mit einem Drucksensor der Emulsionszuführdruck gemessen und das Sensorsignal einer Steuereinrichtung zugeführt, die ihrerseits den Kolbenantriebsmotor steuert. Mit dieser Druckregelung ist keine volumetrische Dosierung des Beschichtungsmaterials in der oben erläuterten Weise möglich.
Aus der DE 101 20 077 ist ein Farbbeschichtungssystem bekannt, in dem über einen unmittelbar vor dem Zerstäuber angeordneten Drucksensor der Farbdruck erfasst und anschließend geregelt werden kann. Ferner kann sich ein Drucksensor an der Zuleitung eines außerhalb des Farbwegs vorgesehenen Dosierzylinders für ein Schiebemedium für das Beschichtungsmaterial befinden, der eine stets ausreichende Versorgung mit Schiebemedium gewährleisten soll. Eine Dosiereinheit, in die das zu applizierende Beschichtungsmaterial und/oder ein Spülmittel geleitet wird, ist nicht vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Verfahrens bzw. Dosiersystems der aus der DE 101 57 966 bekannten Gattung, mit dem auf einfache Weise eine zuverlässige Überwachung und/oder Steuerung insbesondere auch mehrerer Faktoren des Systems ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass mit einem und demselben einfachen Drucksensor zahlreiche verschiedene Parameter oder Funktionen des Systems sowohl während als auch außerhalb des Beschichtungsbetriebes überwacht, diagnostiziert und/oder gesteuert werden können. Die Größe des in dem Dosierzylinder oder in den mit ihm verbundenen Leitungen gemessenen Flüssigkeitsdrucks lässt sich z.B. für die Optimierung der Geschwindigkeit des Befüllens des Dosierzylinders und angeschlossener Leitungen und damit zur Vermeidung von Zeitverlusten nutzen. Darüber hinaus lässt dieser Druck Rückschlüsse zu auf so unterschiedliche Faktoren wie Druck und/oder Druckschwankungen der Flüssigkeiten in dem Versorgungssystem, aus dem die Dosiereinheit befüllt wird (Ringleitungsdruck), Viskosität der geförderten Flüssigkeiten und sogar Verschleißzustand der Molche. Des Weiteren kann das von dem Drucksensor erzeugte Signal zur Kompensation von Nachgiebigkeiten der gemolchten Schläuche und sonstiger Systembestandteile sowie von Änderungen von Schlauchlängen und sonstigen Systembestandteilen und gemäß einer weiteren Möglichkeit zum Melden von Molchpositionen genutzt werden.
Bei einem typischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mit dem Drucksensor zunächst beim Befüllen des Zylinders der Dosiereinheit der in oder an dem Zylinder herrschende Druck oder ggf. Unterdruck des Beschichtungsmaterials (oder Spülmaterials) überwacht, um insbesondere das Ansaugen von Luft zu vermeiden. Das Befüllen erfolgt vorzugsweise volumetrisch aufgrund der Kolbenbewegung, d.h. mit vorbestimmtem Volumen und/oder Volumenstrom, wobei das Drucküberwachungssystem durch Steuerung des Kolbenantriebs korrigierend eingreift, wenn dessen Geschwindigkeit zu hoch ist oder wird. Weiterhin kann der Flüssigkeitsdruck in dem oben erwähnten Versorgungssystem (Ringleitungsdruck) gemessen werden. Bei dem anschließenden Appliziervorgang mit der erforderlichen genauen volumetrischen Dosierung dient die Drucküberwachung dann hauptsächlich zum Schutz von der Dosiereinheit nachgeschalteten Leitungen und Bauteilen vor unzulässig hohen Drücken und dadurch verursachten Schäden.
An dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Es handelt sich um ein gemolchtes A/B-System für die dosierte Versorgung eines elektrostatischen Rotationszerstäubers mit elektrisch leitfähigem Beschichtungsmaterial häufig wechselnder Farbe.
Das Beschichtungsmaterial wird dem Zerstäuber 1 von einer Farbversorgungseinheit 2 wie z.B. einem A/B-Farbwechsler zugeführt, der aus zwei Farbwechselventilanordnungen an sich üblicher Art bestehen kann, die zu einer nach dem bekannten A/B-Prinzip betriebenen Doppelfarbwechseleinheit zusammengesetzt sind. Die Farbventile FA und FB der Einheit 2 können an die üblichen (nicht dargestellten) Ringleitungen des Farbversorgungssystems angeschlossen sein.
An die beiden Ausgänge der Einheit 2 sind über je eine Molchstation 6A bzw. 6B gemolchte Schlauchleitungen 7A bzw. 7B aus Isolierwerkstoff angeschlossen, die über je eine weitere Molchstation 8A bzw. 8B jeweils in den Zylinder 12A bzw. 12B eines Kolbendosierers 10A bzw. 10B führen. Der Kolben dieser Dosierer begrenzt den in dem Zylinder gebildeten Farbraum und ist von einem (nicht dargestellten) Dosierantrieb, beispielsweise einem von einem Servomotor angetriebenen Spindelantrieb, in dem Zylinder verschiebbar. Vorzugsweise sollen die mechanischen Bauteile des Kolbendosierers mindestens teilweise aus elektrisch isolierendem Werkstoff mit hohem Elastizitätsmodul wie namentlich Keramik bestehen, wie in der schon erwähnten DE 102 33 633 beschrieben ist, wonach der Zug- und/oder Biegeelastizitätsmodul des Werkstoffs größer sein soll als 10 GPa.
Aus dem Zylinder 12A bzw. 12B der Kolbendosierer 10A und 10B führt über je eine weitere Molchstation 28A bzw. 28B je eine weitere gemolchte Schlauchleitung 27A bzw. 27B zu je einer Molchstation 29A bzw. 29B innerhalb des Zerstäubers 1. Der Kolbendosierer 10A und seine Molchstationen 8A und 28A sind zweckmäßig zu einer kompakten Baueinheit zusammengefügt. Dasselbe gilt für den Kolbendosierer 10B.
Je nach Betriebsweise könnten die Molchstationen für die Aufnahme von einem oder mehreren Molchen ausgebildet sein.
Für die gesteuerten Verbindungen zwischen der Einheit 2, den Molchstationen, den Kolbendosierern und den Schlauchleitungen sind zweckmäßige Ventilanordnungen an sich bekannter Art vorgesehen (nicht dargestellt).
Bei dem betrachteten Beispiel können die Kolbendosierer 10A und 10B an der Außenseite der bei 3 angedeuteten Wand der Sprühkabine angeordnet und mit dem Zerstäuber 1 über gemolchte Leitungen 27A, 27B verbunden sein, die durch den Arm und die bei 4 angedeutete Handachse eines Lackierroboters oder einer sonstigen Lackiermaschine hindurchgeführt sind. In anderen Fällen können die Kolbendosierer 10A und 10B stattdessen in oder an einem der Maschinenarme montiert sein wie bei dem in Fig. 2 der schon erwähnten DE 101 57 966 dargestellten System, von dem sich der Aufbau des hier beschriebenen A/B-Systems neben der Position der Kolbendosierer im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass die beiden Kolbendosierer 10A und 10B mit dem Zerstäuber 1 über die beiden gemolchten Leitungen 27A, 27B statt über eine gemeinsame Leitung verbunden sind. In weiterer Übereinstimmung mit Fig. 2 der DE 101 57 966 kann ein mit Potentialtrennung betriebener gesonderter Spülkreis (hier nicht dargestellt) vorgesehen sein, der einen weiteren Kolbendosierer beispielsweise der oben beschriebenen Art und eine weitere gemolchte Leitung enthält, über die als Spülmittel dienende Verdünnerflüssigkeit außerhalb der Leitungen 27A und 27B in den Zerstäuber 1 geleitet wird.
Im Betrieb kann von der Einheit 2 beispielsweise zunächst der Zylinder 12A durch Ringleitungsdruck mit einem durch automatisch gesteuerte Rückwärtsbewegung seines Kolbens genau eingestellten Volumen eines benötigten Farbmaterials befüllt werden. Eine gegen Ende dieses Vorgangs in der Leitung 7A verbliebene Restmenge des Farbmaterials kann mit einem aus der Molchstation 6A kommenden Molch in den Zylinder 12A gedrückt werden. Nach Entleerung der Leitung 7A kann dann das Beschichtungsmaterial aus dem Zylinder 12A durch Vorwärtsbewegung des Kolbens durch die Leitung 27A zunächst bis zu dem Zerstäuber angedrückt und dann mit der von dem automatisch gesteuerten Kolbenantrieb bewirkten genauen Dosierung versprüht werden. Beispielsweise kann das Beschichtungsmaterial hierbei von dem Kolbendosierer 10A unter Füllung der gesamten Leitung 27A in den Zerstäuber gefördert werden. Die erforderliche Potentialtrennung zwischen der geerdeten Einheit 2 und dem Zerstäuber wird in diesem Fall durch die leere Leitung 7A bewirkt. Wenn auch der Kolbendosierer 10A außerhalb der Kabine geerdet werden soll, kann die Potentialtrennung durch Isolierstrecken vor und hinter einer begrenzten Farbsäule erreicht werden, die zwischen begrenzenden Molchen durch die Leitung 27A gefördert werden kann, wie in der DE 101 31 562 beschrieben ist. In allen Fällen sorgen die durch die Leitungen gedrückten Molche einerseits für die zur Isolierung erforderliche Entleerung und Reinigung der Leitung und andererseits für die Förderung von Spülmaterial durch die Leitung. In der selben Weise kann der Zerstäuber 1 von dem B-Kreis versorgt werden, wobei gemäß der bekannten A/B-Technik während des Versprühens einer ersten Farbe aus dem Kolbendosierer 10A eine zweite Farbe in den Kolbendosierer 10B geleitet und von dort bis zu dem Zerstäuber angedrückt werden kann.
In an sich bekannter Weise kann nach einem Beschichtungsvorgang im System verbliebenes Material in den Dosierzylinder und von dort in die jeweils angeschlossene Ringleitung zurückgedrückt und/oder zurückgemolcht werden.
Die Erfindung ist im Übrigen auch für Systeme nutzbar, bei denen keine Potentialtrennung erforderlich ist.
Für die Überwachung und Steuerung insbesondere mehrerer unterschiedlicher, außerhalb der Kolbendosierer wirkender Faktoren des Beschichtungssystems sind die Kolbendosierer 10A und 10B (und ggf. der Verdünner liefernde Kolbendosierer des erwähnten gesonderten Spülkreises) mit einem Drucksensor DSA bzw. DSB versehen, der kontinuierlich den in dem Zylinder herrschenden Flüssigkeitsdruck misst und ein diesem Druck entsprechendes z.B. elektrisches Signal erzeugt. Beispielsweise kann der Drucksensor an den Zylinder 12A bzw. 12B mit der Molchstation 28A oder 8A bzw. 28B oder 8B verbindenden Farbkanal angeschlossen sein. Es ist aber auch möglich, den Druck des von der Dosiereinheit 10A bzw. 10B empfangenen und geförderten Materials ggf. je nach Funktion oder System stromaufwärts oder stromabwärts des Kolbendosierers zu messen. Von einer größeren Anzahl verschiedener Funktionen, für die das Signal der Drucksensoren genutzt werden kann, werden nachfolgend einige erläutert.
Eine erste Funktion des Drucksensors besteht in der Überwachung und Regelung des Befülldruckes des Kolbendosierers. Dies ist wichtig, wenn der Dosierzylinder bei der Zurückbewegung des Kolbens einerseits nicht mit Unterdruck in Bezug auf die Umgebung, andererseits aber mit nur geringem Überdruck möglichst nahe bei Null gefüllt werden soll, z.B. um maximale Druckdifferenz zu dem Ringleitungsdruck zu erreichen, mit dem das Befüllen bewirkt wird. Dieses Ziel kann beispielsweise durch entsprechende Steuerung der Geschwindigkeit des Kolbenantriebs zur Einstellung und Einhaltung eines gewünschten Drucksollwerts und ggf. Abschalten bei Unterschreiten einer Druckgrenze erreicht werden. Die Überwachung bzw. Regelung des Befülldrucks ist sowohl beim Befüllen aus der Ringleitung als auch beim Zurückdrücken von nicht verwendetem Material in den Dosierzylinder zweckmäßig. Hierbei kann die höchstmögliche Befüllgeschwindigkeit ausgenutzt werden.
Eine zweckmäßige Regelmöglichkeit ergibt sich ferner, wenn das Material dem Dosierzylinder von dessen Kolbenantrieb zum Andrücken bis zum Zerstäuber oder zum Zurückdrücken des Materials beispielsweise in eine Ringleitung entnommen wird, wobei jeweils der Druck mit zunehmender Befüllung der nachgeschalteten Schlauchleitung und in Abhängigkeit von der Kolbengeschwindigkeit (ggf. mit Schwankungen) ansteigt. Hierbei soll einerseits eine möglichst hohe Förderrate, d.h. möglichst kurze Förderzeit erreicht, andererseits aber ein insbesondere durch die Festigkeit der Schläuche oder anderer Bauteile vorgegebener Maximaldruck nicht überschritten werden. Um die in dem System unter Einhaltung der Druckgrenze mögliche Zeitersparnis voll auszunutzen, wird zunächst eine maximale Förderrate eingestellt oder eine Volumenregelung des geförderten Materials durchgeführt, also volumenkonstante Förderung, bis ein vorgegebener Druckgrenzwert erreicht wird. Sodann wird auf Druckregelung mit dem maximal zulässigen Druck unter Verwendung des Drucksensorsignals als Istwert umgeschaltet.
Eine ähnliche Regelmöglichkeit besteht auch beim Befüllen des Dosierzylinders aus der Ringleitung und beim Zurückdrücken nicht verbrauchten Farbmaterials vom Zerstäuber in den Dosierzylinder. Auch hier kann zunächst zur schnellstmöglichen Befüllung eine maximale Förderrate eingestellt oder eine Volumenregelung durchgeführt werden, bis von dem Drucksensor das Erreichen einer noch zulässigen unteren Druckgrenze (nahe Null) festgestellt wird, und dann auf Druckregelung zur Einhaltung des erreichten Druckwertes umgeschaltet werden.
Eine der mit dem Drucksensor ferner realisierbaren Überwachungsmöglichkeiten besteht darin, dass beispielsweise beim Andrückvorgang mit dem Drucksensor festgestellt wird, ob die durch Reibung insbesondere der Molche und aufgrund der Viskosität des geförderten Materials auftretenden Druckverluste im normalen Bereich liegen.
Mit dem Drucksensor kann beim Befüllen des Kolbendosierers auch der Ringleitungsdruck gemessen und überwacht werden, d.h. der Farbdruck in der beim Befüllen des Dosierzylinders über den Farbwechsler 2 jeweils angeschlossenen Ringleitung sowie dessen mögliche Schwankungen. Der Druck im Dosierzylinder entspricht nach Erreichen der Kolbenendstellung dem Ringleitungsdruck.
Ferner kann aus dem im Dosierzylinder gemessenen Druck die Viskosität des jeweiligen Beschichtungsmaterials ermittelt werden, da sich bei als bekannt und gegeben angenommenen sonstigen Systemparametern der Druck im Dosierzylinder nach allgemein bekannten physikalischen Gesetzmäßigkeiten (u.a. Hagen-Poiseullesches Gesetz) entsprechend der Viskosität ändert.
Der u.a. auf der Fördermenge und Viskosität des geförderten Materials beruhende Druck im Dosierzylinder kann sich insbesondere durch Nachgiebigkeit der gemolchten Schläuche und eventuell auch des Kolbendosierers unerwünscht ändern (DE 101 48 097, DE 102 33 633). Auch diese Druckänderungen können von dem Drucksensor gemessen werden, und aufgrund der Messungen kann z.B. durch entsprechende Steuerung des Kolbenantriebs eine Kompensation der "Schlauchatmung" oder sonstigen Systemweichheiten durchgeführt oder unterstützt werden.
Ferner kann mit dem Drucksensor auch die Länge oder das Volumen in dem System enthaltener Schläuche festgestellt und mit seinem Signal beispielsweise eine nach der Installation oder dem Austausch von Schläuchen festgestellte falsche Schlauchlänge kompensiert werden, wenn sich der gemessene Druck in definierter Weise mit der Schlauchlänge ändert.
Eine andere Möglichkeit zur Nutzung des Drucksensorsignals ist die Feststellung, dass ein Molch im Betrieb eine seiner Endstellungen erreicht. Wenn ein von dem Kolbendosierer beaufschlagter Molch z.B. gegen einen Anschlag in der Molchstation stößt, macht sich dies durch einen plötzlichen Druckanstieg im Dosierzylinder bemerkbar. Dadurch können in manchen Fällen die sonst aus bekannten Gründen notwendigen externen Molchsensoren eingespart werden, die auf Magnet- oder Eisenkerne der Molche ansprechen und insbesondere im Hochspannungsbereich elektrostatischer Zerstäuber beträchtlichen Aufwand erfordern. Mit dem die Molchendposition meldenden Signal des Drucksensors können zweckmäßig weitere Signale insbesondere zur Ventilsteuerung des Systems ausgelöst werden.
Während oder auch außerhalb des normalen Betriebes des Dosiersystems lassen sich mit dem Drucksensor kritische Eigenschaften des Systems und seiner Bestandteile ermitteln oder überprüfen. Ein wichtiges Beispiel hierfür ist die Feststellung des Zustands der verwendeten Molche, deren Funktion insbesondere durch Verschleiß beeinträchtigt wird. Fehlerhafte Molche können u.a. unzureichende Reinigung der Leitungen und damit nicht nur unerwünschte Verschmutzung des Farbmaterials, sondern auch unzureichende elektrische Isolierung bei der Potentialtrennung zur Folge haben. Wenn die Druckwerte, die bei einer im Betrieb oder zu Diagnosezwecken durchgeführten Molchfahrt durch eine der Schlauchleitungen gemessen werden, von vorgegebenen Normalwerten abweichen, kann diese Abweichung als Maß für den Verschleißzustand des betreffenden Molches dienen.
Unabhängig von seinen sonstigen Diagnose-, Überwachungs- oder Steuerfunktionen dient der Drucksensor DSA, DSB stets zur Überdrucküberwachung des Systems, um z.B. die Gefahr von Beschädigungen der Schlauchleitungen oder anderer Bauteile des Systems durch unzulässig hohen Druck zuverlässig zu vermeiden. Das Drucksensorsignal kann als Steuer- oder Warnsignal und ggf. als Abschaltsignal und auch zur ständigen visuellen Druckanzeige verwendet werden.
Wenn es je nach Anwendungsfall erforderlich ist, kann der Drucksensor hochspannungsfest angeordnet oder ausgebildet sein, so dass er nicht durch die in elektrostatischen Beschichtungsanlagen erforderliche Hochspannung gestört wird und/oder seine Signale problemlos aus dem Hochspannungsbereich herausgeführt werden können.

Claims (15)

  1. Verfahren zur dosierten Materialversorgung einer Beschichtungsvorrichtung (1) in einer Anlage für die automatisch gesteuerte Serienbeschichtung von Werkstücken, bei dem das von der Beschichtungsvorrichtung (1) zu applizierende Beschichtungsmaterial und/oder ein Spülmaterial zunächst in einen Zylinder (12A, 12B) einer Dosiereinheit (10A, 10B) geleitet und dann durch eine insbesondere gemolchte Leitung (27A, 27B) der Beschichtungsvorrichtung (1) zugeführt wird,
    wobei in dem Zylinder (12A, 12B) ein Kolben von einem gesteuerten Antrieb zum Befüllen oder Entleeren des Zylinders (12A, 12B) mit einer vorbestimmten Menge des Beschichtungs- oder Spülmaterials bewegt wird,
    und wobei das Beschichtungsmaterial insbesondere mit der von dem Kolbenantrieb bewirkten genauen Dosierung appliziert wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des in dem Zylinder (12A, 12B) der Dosiereinheit (10A, 10B) befindlichen oder dem Zylinder zugeführten oder entnommenen Beschichtungs- oder Spülmaterials von einem Drucksensor (DSA, DSB) gemessen wird, der ein dem Druck entsprechendes Messsignal erzeugt,
    und dass in Abhängigkeit von dem Messsignal ein oder mehrere Betriebsparameter der Beschichtungsanlage überwacht und/oder gesteuert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem Messsignal die Geschwindigkeit des Kolbenantriebs der Dosiereinheit (10A, 10B) gesteuert oder abgeschaltet wird, wenn der Zylinder (12A, 12B) befüllt wird und/oder wenn aus ihm Material in ein Versorgungssystem zurückgedrückt oder nur bis zu der Beschichtungsvorrichtung (1) angedrückt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenantrieb im geschlossenen Regelkreis zur Einstellung des Drucks entsprechend einem Sollwert geregelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Materialförderung beim Herausdrücken des Materials aus der Dosiereinheit (10A, 10B) und/oder beim Einleiten des Materials in die Dosiereinheit zunächst eine maximale Förderrate eingestellt oder eine Regelung des Fördervolumens durchgeführt wird, bis ein Druckgrenzwert erreicht wird, und anschließend die Druckregelung durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Messsignal der Druck und/oder Druckschwankungen des Materials in dem Versorgungssystem ermittelt werden, aus dem die Dosiereinheit (10A, 10B) befüllt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Messsignal die Viskosität des Materials ermittelt wird, mit dem die Dosiereinheit (10A, 10B) befüllt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Messsignal durch Molchreibung in der Leitung (7A, 7B, 27A, 27B) und/oder durch die Viskosität des geförderten Materials verursachte Druckverluste ermittelt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Messsignal ein Steuersignal für die Kompensation von Druckänderungen gewonnen wird, die auf Änderungen von Systembestandteilen wie z.B. der Nachgiebigkeit und/oder der Länge oder des Volumens einer Schlauchleitung (7A, 7B, 27A, 27B) und/oder eines sonstigen Bestandteils des Dosiersystems beruhen.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Messsignal ein die Molchposition meldendes Sensorsignal erzeugt wird, wenn ein von der Dosiereinheit (10A, 10B) beaufschlagter Molch gegen einen Anschlag stößt.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Messsignal der Verschleißzustand eines durch die Leitung (7A, 7B, 27A, 27B) geförderten Molches ermittelt wird.
  11. Versorgungssystem zur dosierten Materialversorgung einer Beschichtungsvorrichtung (1) in einer Anlage für die automatisch gesteuerte Serienbeschichtung von Werkstücken mit einer insbesondere molchbaren Leitung (27A, 27B), durch die das Beschichtungsmaterial und/oder ein Spülmaterial der das Beschichtungsmaterial applizierenden Beschichtungsvorrichtung (1) zuführbar ist,
    und mit einer Dosiereinheit (10A, 10B), die einen Zylinder (12A, 12B) zur Aufnahme des der Leitung (27A, 27B) zuzuführenden Beschichtungs- oder Spülmaterials enthält, in dem ein Kolben von einem gesteuerten Antrieb zum Befüllen oder Entleeren des Zylinders (12A, 12B) mit einer vorbestimmten Menge des Materials bewegbar ist,
    wobei das Beschichtungsmaterial insbesondere mit der von dem Kolbenantrieb bewirkten genauen Dosierung appliziert wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein den Druck des in dem Zylinder (12A, 12B) der Dosiereinheit (10A, 10B) befindlichen oder dem Zylinder zugeführten oder entnommenen Beschichtungs- und Spülmaterials messender Drucksensor (DSA, DSB) vorgesehen ist, der ein dem Druck entsprechendes Messsignal erzeugt,
    und dass eine Einrichtung vorgesehen ist, mit der in Abhängigkeit von dem Messsignal des Drucksensors (DSA, DSB) ein oder mehrere Betriebsparameter der Beschichtungsanlage überwacht und/oder gesteuert werden.
  12. Versorgungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben der Dosiereinheit (10A, 10B) über einen Spindelantrieb oder ein anderes Getriebe von einem umsteuerbaren Servomotor angetrieben wird.
  13. Dosiereinheit (10A, 10B) für ein System nach Anspruch 11 oder 12 mit einem Zylinder (12A, 12B), einem von einem gesteuerten Motor angetriebenen oder antreibbaren Kolben und einem Anschluss für einen den Flüssigkeitsdruck in dem Zylinder (12A, 12B) messenden Drucksensor (DSA, DSB).
  14. Dosiereinheit nach Anspruch 13 mit mindestens einer angebauten Molchstation (8A, 28A, 8B, 28B).
  15. Dosiereinheit nach Anspruch 13 oder 14, deren Zylinder (12A, 12B) aus Keramikmaterial oder anderem Isolierwerkstoff mit einem Zug- und/oder Biegeelastizitätsmodul gebildet ist, der größer ist als 10 GPa.
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