EP2162227A1 - Coating device and coating method having a constant directing air temperature - Google Patents

Coating device and coating method having a constant directing air temperature

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Publication number
EP2162227A1
EP2162227A1 EP08773563A EP08773563A EP2162227A1 EP 2162227 A1 EP2162227 A1 EP 2162227A1 EP 08773563 A EP08773563 A EP 08773563A EP 08773563 A EP08773563 A EP 08773563A EP 2162227 A1 EP2162227 A1 EP 2162227A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaping air
atomizer
air
coating
control unit
Prior art date
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Granted
Application number
EP08773563A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2162227B1 (en
Inventor
Alexander Meissner
Frank Herre
Marcus Frey
Torsten Block
Michael Baumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Priority to PL08773563T priority Critical patent/PL2162227T3/en
Publication of EP2162227A1 publication Critical patent/EP2162227A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2162227B1 publication Critical patent/EP2162227B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B05B3/00—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
    • B05B3/02—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements
    • B05B3/10—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces
    • B05B3/1092—Means for supplying shaping gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B3/00—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
    • B05B3/001—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements incorporating means for heating or cooling, e.g. the material to be sprayed

Definitions

  • the invention relates to a coating device and a corresponding coating method according to the subordinate claims, in particular for painting motor vehicle body parts.
  • rotary atomizers are conventionally used which are pneumatically driven by means of a compressed air turbine and which atomise the paint to be applied by means of a bell disk rotating at high speed. It is also known to mold the applied by the bell cup spray of the paint to be applied by so-called shaping air.
  • shaping air for this purpose, in the rotary atomizer axially behind the bell cup steering air nozzles are attached, which deliver a directing air jet substantially in the axial direction from behind onto the spray jet, so that the opening angle of the spray jet can be influenced by the directing air jet.
  • JP 08 108 104 A the supplied shaping air by means of an electric heater and a temperature control to a certain temperature preheat temperature, so that the temperature drop of the shaping air when leaving the shaping air nozzles is no longer sufficient to cause the disturbing condensation.
  • rotary atomizers with a pneumatic drive by means of a compressed air turbine
  • rotary atomizers with a pneumatic drive by means of a compressed air turbine
  • the bell cup is driven by an electric motor.
  • the steering air can also be used for cooling the electric motor by the steering air is passed through the stator of the electric motor and thereby absorbs part of the resulting in the stator electrical heat loss and dissipates.
  • the shaping air during the passage through the rotary atomizer is thus thermally influenced as a function of the operating state of the rotary atomizer, so that the shaping air temperature at the outlet of the shaping air nozzle varies as a function of the operating state of the rotary atomizer, which has a negative effect on the rotational atomizer
  • Paint process has an effect, since the applied paint arrives drier or wetter depending on the Lenklufttemperatur on the component to be painted.
  • WO 88/00675 A1 discloses only generally a temperature control device for flowable masses. A tempering of the shaping air of an atomizer is not known from this citation.
  • the invention is therefore based on the object to improve the quality of painting in the known rotary atomizers and to provide a corresponding operating method for rotary atomizer.
  • the invention comprises the general technical teaching to keep the shaping air temperature at the outlet of the shaping air nozzle constant, independently of the operating state of the rotary atomizer, so that the coating quality is not impaired by fluctuations in the shaping air temperature.
  • a coating device with an atomizer (eg a rotary atomizer) for applying a spray of a coating agent (eg wet paint) to a component to be coated, such as a motor vehicle body part.
  • a coating agent eg wet paint
  • the invention is not limited to rotary atomizers in terms of the type of atomizer. Rather, the invention is also feasible with other types of atomizers, such as airless atomizers, airmix atomizers, air atomizers or ultrasonic atomizers, to name but a few possible types of atomizers.
  • the invention with respect to the coating composition is not limited to water-based paint, but also with other types of coating materials feasible, such as solvent or powder coatings.
  • the invention is not limited to the coating of motor vehicle body parts, but also for the coating of other components used, such as for coating attachments or the like.
  • the coating device according to the invention has at least one shaping air nozzle for delivery of shaping air in order to form the spray jet by means of the shaping air.
  • the shaping air nozzle can optionally be integrated in the atomizer or structurally separated from the atomizer.
  • the coating device according to the invention has a tempering device in order to temper the shaping air, ie to heat or cool it.
  • the invention now additionally provides a control unit, which controls the temperature control device as a function of at least one operating variable (eg ambient temperature, volume flow of the shaping air) of the atomizer in order to set a predetermined, preferably constant steering air temperature.
  • control unit or control used in the context of the invention is preferably to be understood in the narrower regulation-technical sense, according to which the shaping air temperature is set as a controlled variable as a function of the operating variable of the atomizer serving as a control variable without feedback.
  • the term of a control unit or control used in the context of the invention is not limited to the aforementioned conceptual understanding of terms, but also includes, for example, controls with a pilot control or similar combinations of a controller and a controller.
  • the shaping air in the preferred embodiment of the invention is at least partially passed through the atomizer to the shaping air nozzle, the atomizer thermally influenced the shaping air depending on its operating state, for example by the electrical heat loss of an electric drive motor or by the Relaxation of the shaping air at the exit from the shaping air nozzle.
  • the control unit therefore takes into account when controlling the tempering device for the shaping air preferably the operating size of the atomizer, which also the thermal influence of the shaping air in the atomizer determined. This may be, for example, the drive power of an electric drive motor of the atomizer, since the drive power of the drive motor also determines the heat loss and thus the heating of the shaping air.
  • the temperature control device has a heating device which heats the shaping air with an adjustable heating power, which is already known from JP 08 108 104 A and therefore need not be described further.
  • the temperature control device has a cooling device which cools the shaping air with an adjustable cooling capacity.
  • the term used in the invention of a temperature control thus includes both a targeted heating of the shaping air and a targeted cooling of the shaping air in order to achieve a constant as possible steering air temperature at the output of the shaping air nozzle.
  • the atomizer is a rotary atomizer which has an air bearing which is supplied with engine bearing air via a bearing air feed.
  • the engine bearing air can also for
  • Cooling of the shaping air can be used by, for example, a part of the engine bearing air is added to the shaping air.
  • the cooling of the shaping air is effected by a separate coolant supply, which supplies a gaseous or liquid coolant for cooling the shaping air.
  • a separate coolant supply which supplies a gaseous or liquid coolant for cooling the shaping air.
  • the cooling device it is possible within the scope of the invention for the cooling device to have an electro-thermal converter, for example a Peltier element.
  • the invention is therefore not limited to the above-described variants with regard to the mode of operation of the cooling device, but can also be realized in another way.
  • the atomizer can be a novel rotary atomizer, in which the bell cup is not driven in a conventional manner by a pneumatic air turbine, but by an electric drive motor.
  • the shaping air can be thermally coupled to the drive motor to cool the drive motor during operation by the shaping air.
  • the thermal coupling between the shaping air and the drive motor can be achieved by guiding the shaping air at least partially through the drive motor, which is known from the patent application WO 2005/110619 A1 cited above, so that the content of this patent application of this description is fully attributable.
  • the heating of the steering air is harmless by the heat loss of the electric drive motor, because this thermal influence can be compensated by the temperature control, so that the steering air temperature kept constant regardless of the drive power of the electric drive motor becomes.
  • the tempering device can optionally temper the shaping air upstream of the drive motor or downstream of the drive motor.
  • the coating device according to the invention preferably has a thermally conductive connection between the heat-generating drive motor of the atomizer and the heat-emitting outer surface of the atomizer, wherein this heat-conducting compound can be effected for example by a conventional thermal paste.
  • control unit controls the temperature control device in dependence on the measured ambient temperature to keep the steering air temperature constant regardless of fluctuations in the ambient temperature.
  • the ambient temperature serving as the input variable for the control can hereby optionally be measured, modeled or predetermined in any other way by a temperature sensor.
  • control unit preferably controls the temperature control device as a function of the drive power in order to keep the guide air temperature constant, independently of the current drive power and the associated heat loss in the drive motor.
  • the drive power used as the input variable for the control can hereby optionally be measured, modeled or predetermined, for example, by a motor controller.
  • control unit actuates the temperature control device for the steering air as a function of the current volume flow of the shaping air in order to achieve a constant shaping air temperature independently of changes in the volume flow of the shaping air.
  • the volume flow of the shaping air serving as an input variable for the control can be measured, for example, liert or be prescribed in any other way.
  • a volumetric flow sensor is provided which measures the volume flow of the shaping air and feeds the measured value to the control unit as an input.
  • the atomizer on its outer side has at least one heat sink, for example in the form of cooling fins, in order to achieve as long as possible constant thermal conditions in the atomizer.
  • the heat sink can also be formed by the outer surface of the atomizer, that is, in a rotary atomizer through the Zerstäubermantel phenomenon.
  • a thermal paste can be used to achieve the best possible thermal contact between the heat-generating drive motor and the heat sink.
  • the invention is directed not only to a coating device, but also to a corresponding coating method.
  • FIG. 1 is a simplified, schematic representation of a coating device according to the invention with a rotary atomizer and a temperature control device for controlling the tempering air and
  • FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram of the coating device from FIG. 1.
  • FIG. 1 shows in greatly simplified form a coating device according to the invention with a rotary atomizer 1, which can be used for painting motor vehicle body parts or other components.
  • the paint to be applied is in this case atomized by a rotating bell cup 2 and discharged in the form of a spray jet 3.
  • the bell cup 2 is in this case mounted on a rotatably mounted bell-plate shaft 4, wherein the bell-plate shaft 4 is driven by an electric motor 5 shown here only schematically.
  • the rotary atomizer 1 allows a shaping of the spray jet 3 by shaping air, wherein the shaping air is supplied to the rotary atomizer 1 via a connecting flange 6, as will be described in detail.
  • the shaping air is guided in shaping air ducts 7 to shaping air nozzles 8 on the front end side of the rotary atomizer 1, where the shaping air is directed essentially axially from behind onto the spray jet 3 of the paint to be applied, so that the opening angle of the spray jet 3 can be adjusted by the delivery of the shaping air from the steering air nozzles 8.
  • the shaping air line 7 in this case runs in the rotary atomizer 1 through the stator of the electric motor 5, so that the shaping air is electrically discharged when it is passed through the electric motor 5. absorbs heat loss, which arises during operation in the electric motor 5, which contributes to the cooling of the electric motor 5.
  • the shaping air when leaving the shaping air nozzles 8, the shaping air undergoes a sharp drop in temperature due to the throttling, whereby this temperature drop depends inter alia on the volume flow of the applied shaping air and can therefore fluctuate during operation of the rotary atomizer 1.
  • the steering air temperature therefore varies as a function of the electrical heat loss which the steering air absorbs when passing through the electric motor 5 from the electric motor 5, the heating of the steering air being dependent on the current drive power of the electric motor 5 by the electric motor 5.
  • the deflection air temperature also varies according to the temperature drop when leaving the shaping air nozzles 8 as a function of the volume flow of the shaping air.
  • the invention therefore provides that the tempering of the shaping air supplied to the rotary atomizer 1 is controlled as a function of the current operating state of the rotary atomizer 1 so that the shaping air temperature after leaving the shaping air nozzles 8 maintains a predetermined, constant value T SOLL . This is advantageous because the quality of the painting process is then not affected by fluctuations in the shaping air temperature as a function of the operating state of the rotary atomizer 1.
  • the coating device according to the invention therefore has a tempering device 9 which can heat and / or cool the shaping air supplied to the rotary atomizer 1 in order to ensure that the shaping air temperature at the outlet of the shaping air nozzles 8 is independent of the operating state of the rotary atomizer 1 and the associated heating or Cooling of the shaping air in the rotary atomizer 1 the predetermined setpoint T SOL L complies.
  • the temperature control device is controlled by a control unit 10, wherein the control unit 10 adjusts the heating power or cooling power of the temperature control device 9 as a function of a plurality of operating variables of the rotary atomizer 1 such that the steering air temperature at the output of the shaping air nozzles 8 complies with the predetermined desired value T SOLL .
  • the control unit 10 controls the tempering device 9 in such a way that the heating power of the temperature control device 9 is lowered or the cooling power of the tempering device 9 is lowered. tion device 9 is increased to compensate for the increased heat input by the electric motor 5.
  • control unit 10 is input connected to a temperature sensor 11 which measures the ambient temperature T AMBIENT, wherein the control ⁇ unit 10 9 controls the temperature control device as a function of the measured ambient temperature T ambient,.
  • control unit 10 is connected on the input side to a volumetric flow sensor 12, which measures the total volume flow Q STEERING AIR of the applied shaping air , the control unit 10 also activating the temperature control device 9 as a function of the measured volume flow Q STEERING AIR .
  • volume flow Q LENKLUFT is provided by a volume flow controller, wherein the volume flow controller adjusts the flow rate Q LENKLUFT to a predetermined desired value.
  • control unit 10 receives on the input side the setpoint T SOLL for the desired shaping air temperature, wherein the control unit 10 also controls the temperature control device 9 as a function of this setpoint T SOLL .
  • control unit 10 in the control of the temperature control device 9 also further operating variables of Consider rotary atomizer 1, as indicated here only schematically by a block arrow.
  • control unit 10 takes into account the control of the temperature control device 9, the thermal power loss P THERM> generated by the electric motor 5 in the rotary atomizer 1, since the thermal power loss P THERM contributes to the heating of the shaping air in the rotary atomizer 1 and therefore kom within the context of temperature control - should be pensiert.
  • the thermal power loss P THERM is in this case calculated by a computing unit 13 from the mechanical drive power P MEC H, which is predetermined by a motor controller 14.
  • the temperature control device 9 consists of a heating device 15 and a cooling device 16, wherein the heating device 15 heats the shaping air with an adjustable heating power P HEIZ , while the cooling device 16 can cool the shaping air with an adjustable cooling power P RÜHL .
  • the control unit 10 controls the heating device 15 with a corresponding control signal a. In the same way, the control unit 10 activates the cooling device 16 with a corresponding control signal b to set the cooling power P RÜHL .
  • a steering air system 17 which reproduces the thermal behavior of the steering air in terms of control technology and by the heating power PHEIZ? the cooling capacity P RÜHL and the thermal power loss PTHERM is influenced.
  • the control unit 10 now sets the heating power PHEIZ and the cooling power P RÜHL such that the actual value T IST of the shaping air assumes the desired setpoint T SOLL independently of the current operating state of the rotary atomizer 1.
  • the temperature control according to the invention is advantageous because it avoids fluctuations in the steering air temperature during operation of the rotary atomizer 1, which contributes to a consistently good painting result.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
  • Details Or Accessories Of Spraying Plant Or Apparatus (AREA)
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Abstract

The invention relates to a coating device with an atomiser (1) for applying a spray jet (3) of a coating means to a component to be coated, with at least one directing air nozzle (8) for outputting directing air in order to shape the spray jet (3), and with a temperature-control device (9) for controlling the temperature of the directing air, and with a control unit (10) which activates the temperature-control device (9) as a function of at least one operating variable of the atomiser (1) in order to set a predetermined directing air temperature. Furthermore, the invention comprises a corresponding coating method.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Beschichtungseinrichtung und Beschichtungsverfahren mit konstanter LenklufttemperaturCoating device and coating method with constant shaping air temperature
Die Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung und ein entsprechendes Beschichtungsverfahren gemäß den nebengeordne- ten Ansprüchen, insbesondere zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserieteilen.The invention relates to a coating device and a corresponding coating method according to the subordinate claims, in particular for painting motor vehicle body parts.
Zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserieteilen oder sonstigen Bauteilen werden herkömmlicherweise Rotationszerstäuber eingesetzt, die pneumatisch mittels einer Druckluftturbine angetrieben werden und den zu applizierenden Lack mittels eines mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Glockentellers zerstäuben. Es ist weiterhin bekannt, den von dem Glockenteller applizierten Sprühstrahl des zu applizierenden Lacks durch sogenannte Lenkluft zu formen. Hierzu sind in dem Rotationszerstäuber axial hinter dem Glockenteller Lenkluftdüsen angebracht, die einen Lenkluftstrahl im Wesentlichen in axialer Richtung von hinten auf den Sprühstrahl abgeben, so dass der Öffnungswinkel des Sprühstrahls durch den Lenkluftstrahl be- einflusst werden kann.For painting motor vehicle body parts or other components, rotary atomizers are conventionally used which are pneumatically driven by means of a compressed air turbine and which atomise the paint to be applied by means of a bell disk rotating at high speed. It is also known to mold the applied by the bell cup spray of the paint to be applied by so-called shaping air. For this purpose, in the rotary atomizer axially behind the bell cup steering air nozzles are attached, which deliver a directing air jet substantially in the axial direction from behind onto the spray jet, so that the opening angle of the spray jet can be influenced by the directing air jet.
Problematisch an dem Einsatz von Lenkluft ist die Tatsache, dass die unter Druck zugeführte Lenkluft beim Verlassen der Lenkluftdüse schlagartig abkühlt, was zu störenden Kondens- wasserbildungen führen kann.The problem with the use of shaping air is the fact that the steering air supplied under pressure abruptly cools on leaving the shaping air nozzle, which can lead to troublesome formation of condensation water.
Zur Lösung dieses Problems ist es aus JP 08 108 104 A bekannt, die zugeführte Lenkluft mittels einer elektrischen Heizung und einer Temperaturregelung auf eine bestimmte Tem- peratur vorzuheizen, so dass der Temperaturabfall der Lenkluft beim Verlassen der Lenkluftdüsen nicht mehr ausreicht, um die störenden Kondenswasserbildungen zu verursachen.To solve this problem, it is known from JP 08 108 104 A, the supplied shaping air by means of an electric heater and a temperature control to a certain temperature preheat temperature, so that the temperature drop of the shaping air when leaving the shaping air nozzles is no longer sufficient to cause the disturbing condensation.
Neben den vorstehend beschriebenen Rotationszerstäubern mit einem pneumatischen Antrieb mittels einer Druckluftturbine sind beispielsweise aus WO 2005/110619 Al auch Rotationszerstäuber bekannt, bei denen der Glockenteller von einem Elektromotor angetrieben wird. Hierbei kann die Lenkluft auch zur Kühlung des Elektromotors eingesetzt werden, indem die Lenkluft durch den Stator des Elektromotors geleitet wird und dabei einen Teil der in dem Stator anfallenden elektrischen Verlustwärme aufnimmt und abführt.In addition to the above-described rotary atomizers with a pneumatic drive by means of a compressed air turbine, for example from WO 2005/110619 A1 also rotary atomizers are known in which the bell cup is driven by an electric motor. Here, the steering air can also be used for cooling the electric motor by the steering air is passed through the stator of the electric motor and thereby absorbs part of the resulting in the stator electrical heat loss and dissipates.
Bei den bekannten Rotationszerstäubern wird die Lenkluft bei der Durchleitung durch den Rotationszerstäuber also in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Rotationszerstäubers thermisch beeinflusst, so dass die Lenklufttemperatur am Ausgang der Lenkluftdüse in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Rotationszerstäubers schwankt, was sich negativ auf denIn the known rotary atomizers, the shaping air during the passage through the rotary atomizer is thus thermally influenced as a function of the operating state of the rotary atomizer, so that the shaping air temperature at the outlet of the shaping air nozzle varies as a function of the operating state of the rotary atomizer, which has a negative effect on the rotational atomizer
Lackierprozess auswirkt, da der applizierte Lack in Abhängigkeit von der Lenklufttemperatur trockener oder nasser auf dem zu lackierenden Bauteil ankommt.Painting process has an effect, since the applied paint arrives drier or wetter depending on the Lenklufttemperatur on the component to be painted.
Aus DE 102 39 517 Al ist zwar eine Beschichtungseinrichtung mit einer Temperierungseinrichtung und einer Steuereinheit bekannt, jedoch erwärmt die Heizeinrichtung hierbei nicht die Lenkluft, sondern die Antriebsluft, die zum Antrieb der Druckluftturbine dient. Darüber hinaus wird in dieser Druck- schrift lediglich allgemein erwähnt, dass Lenkluft erwärmt werden kann, um eine Abkühlung der Bauteile durch die Entspannung der Antriebsluft der Turbine zu vermeiden. Eine gezielte Steuerung der Lenklufterwärmung ist dagegen aus dieser Druckschrift nicht bekannt. EP 1 688 185 Al offenbart zwar eine Beschichtungseinrichtung mit einer Lenkluftdüse und einer Temperierungseinrichtung sowie einer Steuereinheit, jedoch hat die Steuereinheit hierbei eine völlig andere Funktion, da die Lenklufttemperatur hierbei nicht konstant gehalten, sondern gezielt variiert wird.Although a coating device with a tempering device and a control unit is known from DE 102 39 517 A1, the heating device does not heat the shaping air, but rather the drive air which serves to drive the compressed-air turbine. In addition, this publication merely mentions in general that shaping air can be heated in order to avoid cooling of the components due to the relaxation of the drive air of the turbine. A targeted control of Lenklufterwärmung, however, is not known from this document. Although EP 1 688 185 A1 discloses a coating device with a shaping air nozzle and a tempering device and a control unit, the control unit here has a completely different function, since the shaping air temperature is not kept constant, but is specifically varied.
Schließlich offenbart WO 88/00675 Al lediglich allgemein ein Temperiergerät für fließfähige Massen. Eine Temperierung der Lenkluft eines Zerstäubers ist aus dieser Entgegenhaltung nicht bekannt.Finally, WO 88/00675 A1 discloses only generally a temperature control device for flowable masses. A tempering of the shaping air of an atomizer is not known from this citation.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Lackierqualität bei den bekannten Rotationszerstäubern zu verbessern und ein entsprechendes Betriebsverfahren für Rotationszerstäuber anzugeben.The invention is therefore based on the object to improve the quality of painting in the known rotary atomizers and to provide a corresponding operating method for rotary atomizer.
Diese Aufgabe wird durch eine Beschichtungseinrichtung bzw. durch ein entsprechendes Beschichtungsverfahren gemäß den ne- bengeordneten Ansprüchen gelöst.This object is achieved by a coating device or by a corresponding coating method according to the subordinate claims.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die Lenklufttemperatur am Ausgang der Lenkluftdüse unabhängig von dem Betriebszustand des Rotationszerstäubers konstant zu hal- ten, damit die Lackierqualität nicht durch Schwankungen der Lenklufttemperatur beeinträchtigt wird. Im Gegensatz dazu wird bei dem bekannten Rotationszerstäuber gemäß JP 08 108 104 A nur die Lenklufttemperatur stromaufwärts vor dem Rotationszerstäuber konstant gehalten, so dass die thermische Be- einflussung der Lenklufttemperatur durch den Rotationszerstäuber unberücksichtigt bleibt, was zu Schwankungen der Lenklufttemperatur am Ausgang der Lenkluftdüsen führt. Die Erfindung umfasst eine Beschichtungseinrichtung mit einem Zerstäuber (z.B. einem Rotationszerstäuber) zur Applikation eines Sprühstrahls eines Beschichtungsmittels (z.B. Nasslack) auf ein zu beschichtendes Bauteil, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeugkarosserieteil.The invention comprises the general technical teaching to keep the shaping air temperature at the outlet of the shaping air nozzle constant, independently of the operating state of the rotary atomizer, so that the coating quality is not impaired by fluctuations in the shaping air temperature. In contrast, in the known rotary atomizer according to JP 08 108 104 A, only the steering air temperature upstream of the rotary atomizer is kept constant, so that the thermal influence of the steering air temperature by the rotary atomizer is disregarded, which leads to fluctuations in the steering air temperature at the outlet of the shaping air nozzles. The invention comprises a coating device with an atomizer (eg a rotary atomizer) for applying a spray of a coating agent (eg wet paint) to a component to be coated, such as a motor vehicle body part.
An dieser Stelle ist zu erwähnen, dass die Erfindung hinsichtlich des Zerstäubertyps nicht auf Rotationszerstäuber beschränkt ist. Vielmehr ist die Erfindung auch mit anderen Typen von Zerstäubern realisierbar, wie beispielsweise Air- less-Zerstäubern, Airmix-Zerstäubern, Luftzerstäubern oder Ultraschallzerstäubern, um nur einige mögliche Zerstäubertypen zu nennen.It should be noted at this point that the invention is not limited to rotary atomizers in terms of the type of atomizer. Rather, the invention is also feasible with other types of atomizers, such as airless atomizers, airmix atomizers, air atomizers or ultrasonic atomizers, to name but a few possible types of atomizers.
Weiterhin ist die Erfindung hinsichtlich des Beschichtungsmittels nicht auf Wasserlack beschränkt, sondern auch mit anderen Typen von Beschichtungsmitteln realisierbar, wie beispielsweise Lösemittellacken oder Pulverlacken.Furthermore, the invention with respect to the coating composition is not limited to water-based paint, but also with other types of coating materials feasible, such as solvent or powder coatings.
Ferner ist die Erfindung nicht beschränkt auf die Beschich- tung von Kraftfahrzeugkarosserieteilen, sondern auch zur Be- schichtung anderer Bauteile einsetzbar, wie beispielsweise zur Beschichtung von Anbauteilen oder Ähnlichem.Furthermore, the invention is not limited to the coating of motor vehicle body parts, but also for the coating of other components used, such as for coating attachments or the like.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung mindestens eine Lenkluftdüse zur Abgabe von Lenkluft auf, um den Sprühstrahl mittels der Lenkluft zu formen. Die Lenkluftdüse kann hierbei wahlweise in den Zerstäuber integriert oder von dem Zerstäuber baulich getrennt sein.In addition, the coating device according to the invention has at least one shaping air nozzle for delivery of shaping air in order to form the spray jet by means of the shaping air. The shaping air nozzle can optionally be integrated in the atomizer or structurally separated from the atomizer.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung eine Temperierungseinrichtung auf, um die Lenkluft zu temperieren, d.h. zu erwärmen oder zu kühlen. Die Erfindung sieht nun zusätzlich eine Steuereinheit vor, welche die Temperierungseinrichtung in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebsgröße (z.B. Umgebungstemperatur, Volumenstrom der Lenkluft) des Zerstäubers ansteuert, um eine vorgegebene, vorzugsweise konstante Lenklufttemperatur einzustellen .Furthermore, the coating device according to the invention has a tempering device in order to temper the shaping air, ie to heat or cool it. The invention now additionally provides a control unit, which controls the temperature control device as a function of at least one operating variable (eg ambient temperature, volume flow of the shaping air) of the atomizer in order to set a predetermined, preferably constant steering air temperature.
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Steuereinheit bzw. Steuerung ist vorzugsweise im engeren regelungs- technischen Sinne zu verstehen, wonach die Lenklufttemperatur als gesteuerte Größe in Abhängigkeit von der als Steuergröße dienenden Betriebsgröße der Zerstäubers rückkopplungsfrei eingestellt wird. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Steuereinheit bzw. Steuerung ist jedoch nicht auf das vorstehend erläuterte regelungstechnische Begriffsverständnis beschränkt, sondern umfasst beispielsweise auch Regelungen mit einer Vorsteuerung oder ähnliche Kombinationen aus einer Steuerung und einer Regelung.The term control unit or control used in the context of the invention is preferably to be understood in the narrower regulation-technical sense, according to which the shaping air temperature is set as a controlled variable as a function of the operating variable of the atomizer serving as a control variable without feedback. However, the term of a control unit or control used in the context of the invention is not limited to the aforementioned conceptual understanding of terms, but also includes, for example, controls with a pilot control or similar combinations of a controller and a controller.
Entscheidend für die Erfindung ist lediglich, dass bei der Temperierung der Lenkluft der aktuelle Betriebszustand des Zerstäubers berücksichtigt wird, um die thermische Beeinflussung der Lenkluft durch den Zerstäuber zu kompensieren.Decisive for the invention is merely that during the temperature control of the shaping air, the current operating state of the atomizer is taken into account in order to compensate for the thermal influence of the shaping air through the atomizer.
Dies ist sinnvoll, weil die Lenkluft in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mindestens teilweise durch den Zerstäuber zu der Lenkluftdüse geleitet wird, wobei der Zerstäuber die Lenkluft in Abhängigkeit von seinem Betriebszustand thermisch beeinflusst, beispielsweise durch die elekt- rische Verlustwärme eines elektrischen Antriebsmotors oder durch die Entspannung der Lenkluft beim Austritt aus der Lenkluftdüse. Die Steuereinheit berücksichtigt deshalb bei der Ansteuerung der Temperierungseinrichtung für die Lenkluft vorzugsweise die Betriebsgröße des Zerstäubers, die auch die thermische Beeinflussung der Lenkluft in dem Zerstäuber bestimmt. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Antriebsleistung eines elektrischen Antriebsmotors des Zerstäubers handeln, da die Antriebsleistung des Antriebsmotors auch die Verlustwärme und damit die Erwärmung der Lenkluft bestimmt.This is useful because the shaping air in the preferred embodiment of the invention is at least partially passed through the atomizer to the shaping air nozzle, the atomizer thermally influenced the shaping air depending on its operating state, for example by the electrical heat loss of an electric drive motor or by the Relaxation of the shaping air at the exit from the shaping air nozzle. The control unit therefore takes into account when controlling the tempering device for the shaping air preferably the operating size of the atomizer, which also the thermal influence of the shaping air in the atomizer determined. This may be, for example, the drive power of an electric drive motor of the atomizer, since the drive power of the drive motor also determines the heat loss and thus the heating of the shaping air.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Temperierungseinrichtung eine Heizeinrichtung auf, welche die Lenkluft mit einer einstellbaren Heizleistung erwärmt, was an sich bereits aus JP 08 108 104 A bekannt ist und deshalb nicht weiter beschrieben werden muss.In the preferred embodiment of the invention, the temperature control device has a heating device which heats the shaping air with an adjustable heating power, which is already known from JP 08 108 104 A and therefore need not be described further.
Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die Temperierungseinrichtung eine Kühleinrichtung auf- weist, welche die Lenkluft mit einer einstellbaren Kühlleistung abkühlt. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Temperierung umfasst also sowohl eine gezielte Erwärmung der Lenkluft als auch eine gezielte Abkühlung der Lenkluft, um eine möglichst konstante Lenklufttemperatur am Aus- gang der Lenkluftdüse zu erreichen.Furthermore, it is within the scope of the invention, the possibility that the temperature control device has a cooling device which cools the shaping air with an adjustable cooling capacity. The term used in the invention of a temperature control thus includes both a targeted heating of the shaping air and a targeted cooling of the shaping air in order to achieve a constant as possible steering air temperature at the output of the shaping air nozzle.
In einer Variante der Erfindung ist der Zerstäuber ein Rotationszerstäuber, der ein Luftlager aufweist, das über eine Lagerluftzuführung mit Motorlagerluft versorgt wird. In die- ser Variante der Erfindung kann die Motorlagerluft auch zurIn a variant of the invention, the atomizer is a rotary atomizer which has an air bearing which is supplied with engine bearing air via a bearing air feed. In this variant of the invention, the engine bearing air can also for
Kühlung der Lenkluft herangezogen werden, indem beispielsweise ein Teil der Motorlagerluft zu der Lenkluft beigemischt wird.Cooling of the shaping air can be used by, for example, a part of the engine bearing air is added to the shaping air.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Kühlung der Lenkluft dagegen durch eine separate Kühlmittelzuführung, die ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmittel zur Kühlung der Lenkluft zuführt. Alternativ besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die Kühleinrichtung einen elektro-thermischen Wandler aufweist, wie beispielsweise ein Peltier-Element .In another embodiment of the invention, however, the cooling of the shaping air is effected by a separate coolant supply, which supplies a gaseous or liquid coolant for cooling the shaping air. Alternatively, it is possible within the scope of the invention for the cooling device to have an electro-thermal converter, for example a Peltier element.
Die Erfindung ist also hinsichtlich der Funktionsweise der Kühleinrichtung nicht auf die vorstehend beschriebenen Varianten beschränkt, sondern auch in anderer Weise realisierbar.The invention is therefore not limited to the above-described variants with regard to the mode of operation of the cooling device, but can also be realized in another way.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass es sich bei dem Zerstäuber um einen neuartigen Rotationszerstäuber handeln kann, bei dem der Glockenteller nicht in herkömmlicher Weise durch eine pneumatische Druckluftturbine angetrieben wird, sondern durch einen elektrischen Antriebsmotor. Hierbei kann die Lenkluft mit dem Antriebsmotor thermisch gekoppelt sein, um den Antriebsmotor im Betrieb durch die Lenkluft zu kühlen. Beispielsweise kann die thermische Kopplung zwischen der Lenkluft und dem Antriebsmotor dadurch erreicht werden, dass die Lenkluft mindestens teilweise durch den Antriebsmotor geführt wird, was an sich aus der bereits eingangs zitierten Patentanmeldung WO 2005/110619 Al bekannt ist, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldung der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.It has already been mentioned above that the atomizer can be a novel rotary atomizer, in which the bell cup is not driven in a conventional manner by a pneumatic air turbine, but by an electric drive motor. Here, the shaping air can be thermally coupled to the drive motor to cool the drive motor during operation by the shaping air. For example, the thermal coupling between the shaping air and the drive motor can be achieved by guiding the shaping air at least partially through the drive motor, which is known from the patent application WO 2005/110619 A1 cited above, so that the content of this patent application of this description is fully attributable.
Bei der vorstehend beschriebenen Kühlung des elektrischen An- triebsmotors durch die Lenkluft ist die Erwärmung der Lenkluft durch die Verlustwärme des elektrischen Antriebsmotors unschädlich, weil diese thermische Beeinflussung durch die Temperierungseinrichtung kompensiert werden kann, so dass die Lenklufttemperatur unabhängig von der Antriebsleistung des elektrischen Antriebsmotors konstant gehalten wird.In the cooling of the electric drive motor described above by the steering air, the heating of the steering air is harmless by the heat loss of the electric drive motor, because this thermal influence can be compensated by the temperature control, so that the steering air temperature kept constant regardless of the drive power of the electric drive motor becomes.
Hierbei ist zu erwähnen, dass die Temperierungseinrichtung die Lenkluft wahlweise stromaufwärts vor dem Antriebsmotor oder stromabwärts hinter dem Antriebsmotor temperieren kann. Ferner weist die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung vorzugsweise eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem wärmeproduzierenden Antriebsmotor des Zerstäubers und der wärme- abgebenden Außenfläche des Zerstäubers auf, wobei diese wärmeleitende Verbindung beispielsweise durch eine herkömmliche Wärmeleitpaste bewirkt werden kann.It should be mentioned that the tempering device can optionally temper the shaping air upstream of the drive motor or downstream of the drive motor. Furthermore, the coating device according to the invention preferably has a thermally conductive connection between the heat-generating drive motor of the atomizer and the heat-emitting outer surface of the atomizer, wherein this heat-conducting compound can be effected for example by a conventional thermal paste.
Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die Steuereinheit die Temperierungseinrichtung in Abhängigkeit von der gemessenen Umgebungstemperatur ansteuert, um die Lenklufttemperatur unabhängig von Schwankungen der Umgebungstemperatur konstant zu halten. Die als Eingangsgröße für die Steuerung dienende Umgebungstemperatur kann hierbei wahl- weise durch einen Temperatursensor gemessen, modelliert oder in sonstiger Weise vorgegeben werden.Furthermore, it is within the scope of the invention, the possibility that the control unit controls the temperature control device in dependence on the measured ambient temperature to keep the steering air temperature constant regardless of fluctuations in the ambient temperature. The ambient temperature serving as the input variable for the control can hereby optionally be measured, modeled or predetermined in any other way by a temperature sensor.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel mit einem elektrischen Antriebsmotor steuert die Steuereinheit die Temperierungseinrichtung vorzugsweise in Abhängigkeit von der Antriebsleistung an, um die Lenklufttemperatur unabhängig von der aktuellen Antriebsleistung und der damit verbundenen Verlustwärme in dem Antriebsmotor konstant zu halten. Die als Eingangsgröße für die Steuerung dienende Antriebsleistung kann hierbei wahlweise gemessen, modelliert oder beispielsweise durch eine Motorsteuerung vorgegeben werden.In the embodiment described above with an electric drive motor, the control unit preferably controls the temperature control device as a function of the drive power in order to keep the guide air temperature constant, independently of the current drive power and the associated heat loss in the drive motor. The drive power used as the input variable for the control can hereby optionally be measured, modeled or predetermined, for example, by a motor controller.
Ferner besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die Steuereinheit die Temperierungseinrichtung für die Lenk- luft in Abhängigkeit von dem aktuellen Volumenstrom der Lenkluft ansteuert, um unabhängig von Änderungen des Volumenstroms der Lenkluft eine konstante Lenklufttemperatur zu erreichen. Der als Eingangsgröße für die Steuerung dienende Volumenstrom der Lenkluft kann beispielsweise gemessen, model- liert oder in sonstiger Weise vorgegeben werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jedoch ein Volumenstromsensor vorgesehen, der den Volumenstrom der Lenkluft misst und den Messwert der Steuereinheit als Eingangs- große zuführt.Furthermore, there is the possibility within the scope of the invention that the control unit actuates the temperature control device for the steering air as a function of the current volume flow of the shaping air in order to achieve a constant shaping air temperature independently of changes in the volume flow of the shaping air. The volume flow of the shaping air serving as an input variable for the control can be measured, for example, liert or be prescribed in any other way. In the preferred embodiment of the invention, however, a volumetric flow sensor is provided which measures the volume flow of the shaping air and feeds the measured value to the control unit as an input.
Ferner besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass der Zerstäuber an seiner Außenseite mindestens einen Kühlkörper aufweist, beispielsweise in Form von Kühlrippen, um mög- liehst konstante thermische Verhältnisse in dem Zerstäuber zu erreichen.Furthermore, it is within the scope of the invention, the possibility that the atomizer on its outer side has at least one heat sink, for example in the form of cooling fins, in order to achieve as long as possible constant thermal conditions in the atomizer.
Bei dieser Variante der Erfindung kann der Kühlkörper auch durch die Außenfläche des Zerstäubers gebildet, also bei ei- nem Rotationszerstäuber durch die Zerstäubermantelfläche.In this variant of the invention, the heat sink can also be formed by the outer surface of the atomizer, that is, in a rotary atomizer through the Zerstäubermantelfläche.
Auch hierbei kann eine Wärmeleitpaste eingesetzt werden, um einen möglichst guten Wärmekontakt zwischen dem Wärme produzierenden Antriebsmotor und dem Kühlkörper zu erreichen.Here, too, a thermal paste can be used to achieve the best possible thermal contact between the heat-generating drive motor and the heat sink.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist bereits ersichtlich, dass die Erfindung nicht nur auf eine Beschichtungseinrich- tung gerichtet ist, sondern auch auf ein entsprechendes Be- schichtungsverfahren .It can already be seen from the above description that the invention is directed not only to a coating device, but also to a corresponding coating method.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are explained in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to the figures. Show it:
Figur 1 eine vereinfachte, schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung mit einem Rotationszerstäuber und einer Temperierungseinrichtung zur Temperierung der Lenkluft sowie Figur 2 ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild der Be- schichtungseinrichtung aus Figur 1.Figure 1 is a simplified, schematic representation of a coating device according to the invention with a rotary atomizer and a temperature control device for controlling the tempering air and FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram of the coating device from FIG. 1.
Die Zeichnung in Figur 1 zeigt in stark vereinfachter Form eine erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung mit einem Rotationszerstäuber 1, der zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserieteilen oder sonstigen Bauteilen eingesetzt werden kann.The drawing in Figure 1 shows in greatly simplified form a coating device according to the invention with a rotary atomizer 1, which can be used for painting motor vehicle body parts or other components.
Der zu applizierende Lack wird hierbei von einem rotierenden Glockenteller 2 zerstäubt und in Form eines Sprühstrahls 3 abgegeben .The paint to be applied is in this case atomized by a rotating bell cup 2 and discharged in the form of a spray jet 3.
Der Glockenteller 2 ist hierbei auf einer drehbar gelagerten Glockentellerwelle 4 montiert, wobei die Glockentellerwelle 4 von einem hier nur schematisch dargestellten Elektromotor 5 angetrieben wird.The bell cup 2 is in this case mounted on a rotatably mounted bell-plate shaft 4, wherein the bell-plate shaft 4 is driven by an electric motor 5 shown here only schematically.
Darüber hinaus ermöglicht der Rotationszerstäuber 1 eine For- mung des Sprühstrahls 3 durch Lenkluft, wobei die Lenkluft dem Rotationszerstäuber 1 über einen Anschlussflansch 6 zugeführt wird, wie noch detailliert beschrieben wird.In addition, the rotary atomizer 1 allows a shaping of the spray jet 3 by shaping air, wherein the shaping air is supplied to the rotary atomizer 1 via a connecting flange 6, as will be described in detail.
In dem Rotationszerstäuber 1 wird die Lenkluft in Lenkluft- leitungen 7 zu Lenkluftdüsen 8 an der vorderen Stirnseite des Rotationszerstäubers 1 geführt, wo die Lenkluft im Wesentlichen axial von hinten auf den Sprühstrahl 3 des zu applizierenden Lacks gerichtet wird, so dass der Öffnungswinkel des Sprühstrahls 3 durch die Abgabe der Lenkluft aus den Lenk- luftdüsen 8 eingestellt werden kann.In the rotary atomizer 1, the shaping air is guided in shaping air ducts 7 to shaping air nozzles 8 on the front end side of the rotary atomizer 1, where the shaping air is directed essentially axially from behind onto the spray jet 3 of the paint to be applied, so that the opening angle of the spray jet 3 can be adjusted by the delivery of the shaping air from the steering air nozzles 8.
Die Lenkluftleitung 7 verläuft hierbei in dem Rotationszerstäuber 1 durch den Stator des Elektromotors 5, so dass die Lenkluft bei der Durchführung durch den Elektromotor 5 elekt- rische Verlustwärme aufnimmt, die im Betrieb in dem Elektromotor 5 entsteht, was zur Kühlung des Elektromotors 5 beiträgt .The shaping air line 7 in this case runs in the rotary atomizer 1 through the stator of the electric motor 5, so that the shaping air is electrically discharged when it is passed through the electric motor 5. absorbs heat loss, which arises during operation in the electric motor 5, which contributes to the cooling of the electric motor 5.
Der Aufbau und die Funktionsweise des Rotationszerstäubers 1 ist für eine ähnliche Bauweise auch in der bereits eingangs zitierten Patentanmeldung WO 2005/110619 Al bekannt, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldung der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.The structure and operation of the rotary atomizer 1 is known for a similar construction in the already cited patent application WO 2005/110619 Al, so that the content of this patent application of the present specification is fully attributable.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Lenkluft beim Verlassen der Lenkluftdüsen 8 aufgrund der Drosselung einen starken Temperaturabfall erfährt, wobei dieser Temperaturabfall unter Anderem von dem Volumenstrom der applizierten Lenkluft ab- hängt und deshalb im Betrieb des Rotationszerstäubers 1 schwanken kann.It should also be mentioned that, when leaving the shaping air nozzles 8, the shaping air undergoes a sharp drop in temperature due to the throttling, whereby this temperature drop depends inter alia on the volume flow of the applied shaping air and can therefore fluctuate during operation of the rotary atomizer 1.
Zum einen schwankt die Lenklufttemperatur also in Abhängigkeit von der elektrischen Verlustwärme, die die Lenkluft bei der Durchleitung durch den Elektromotor 5 von dem Elektromotor 5 aufnimmt, wobei die Erwärmung der Lenkluft durch den Elektromotor 5 von der aktuellen Antriebsleistung des Elektromotors 5 abhängig ist.On the one hand, the steering air temperature therefore varies as a function of the electrical heat loss which the steering air absorbs when passing through the electric motor 5 from the electric motor 5, the heating of the steering air being dependent on the current drive power of the electric motor 5 by the electric motor 5.
Zum anderen schwankt die Lenklufttemperatur auch entsprechend dem Temperaturabfall beim Verlassen der Lenkluftdüsen 8 in Abhängigkeit von dem Volumenstrom der Lenkluft.On the other hand, the deflection air temperature also varies according to the temperature drop when leaving the shaping air nozzles 8 as a function of the volume flow of the shaping air.
Diese Schwankungen der Lenklufttemperatur lassen sich nicht durch eine eingangsseitige Temperaturregelung der zugeführten Lenkluft kompensieren, wie es aus JP 08 108 104 A bekannt ist . Die Erfindung sieht deshalb vor, dass die Temperierung der dem Rotationszerstäuber 1 zugeführten Lenkluft in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand des Rotationszerstäubers 1 so gesteuert wird, dass die Lenklufttemperatur nach dem Austritt aus den Lenkluftdüsen 8 einen vorgegebenen, konstanten Wert TSOLL beibehält. Dies ist vorteilhaft, weil die Qualität des Lackierprozesses dann nicht durch Schwankungen der Lenklufttemperatur in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Rotationszerstäubers 1 beeinträchtigt wird.These fluctuations in the steering air temperature can not be compensated by an input-side temperature control of the supplied shaping air, as is known from JP 08 108 104 A. The invention therefore provides that the tempering of the shaping air supplied to the rotary atomizer 1 is controlled as a function of the current operating state of the rotary atomizer 1 so that the shaping air temperature after leaving the shaping air nozzles 8 maintains a predetermined, constant value T SOLL . This is advantageous because the quality of the painting process is then not affected by fluctuations in the shaping air temperature as a function of the operating state of the rotary atomizer 1.
Die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung weist deshalb eine Temperierungseinrichtung 9 auf, welche die dem Rotationszerstäuber 1 zugeführte Lenkluft erwärmen und/oder abkühlen kann, um zu erreichen, dass die Lenklufttemperatur am Ausgang der Lenkluftdüsen 8 unabhängig von dem Betriebszustand des Rotationszerstäubers 1 und der damit verbundenen Erwärmung bzw. Abkühlung der Lenkluft in dem Rotationszerstäuber 1 den vorgegebenen Sollwert TSOLL einhält.The coating device according to the invention therefore has a tempering device 9 which can heat and / or cool the shaping air supplied to the rotary atomizer 1 in order to ensure that the shaping air temperature at the outlet of the shaping air nozzles 8 is independent of the operating state of the rotary atomizer 1 and the associated heating or Cooling of the shaping air in the rotary atomizer 1 the predetermined setpoint T SOL L complies.
Die Temperierungseinrichtung wird hierbei von einer Steuereinheit 10 angesteuert, wobei die Steuereinheit 10 die Heizleistung bzw. Kühlleistung der Temperierungseinrichtung 9 in Abhängigkeit von mehreren Betriebsgrößen des Rotationszerstäubers 1 so einstellt, dass die Lenklufttemperatur am Aus- gang der Lenkluftdüsen 8 den vorgegebenen Sollwert TSOLL einhält.In this case, the temperature control device is controlled by a control unit 10, wherein the control unit 10 adjusts the heating power or cooling power of the temperature control device 9 as a function of a plurality of operating variables of the rotary atomizer 1 such that the steering air temperature at the output of the shaping air nozzles 8 complies with the predetermined desired value T SOLL .
Falls beispielsweise die Antriebsleistung des Elektromotors 5 erhöht wird, so nimmt auch die Verlustwärme zu, die in dem Elektromotor 5 erzeugt wird und zur Erwärmung der Lenkluft führt. Die Steuereinheit 10 steuert dann die Temperierungseinrichtung 9 so an, dass die Heizleistung der Temperierungseinrichtung 9 gesenkt bzw. die Kühlleistung der Temperie- rungseinrichtung 9 erhöht wird, um den gestiegenen Wärmeeintrag durch den Elektromotor 5 zu kompensieren.For example, if the drive power of the electric motor 5 is increased, so does the heat loss, which is generated in the electric motor 5 and leads to heating of the shaping air. The control unit 10 then controls the tempering device 9 in such a way that the heating power of the temperature control device 9 is lowered or the cooling power of the tempering device 9 is lowered. tion device 9 is increased to compensate for the increased heat input by the electric motor 5.
Im Folgenden wird nun das in Figur 2 dargestellte regelungs- technische Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Beschich- tungseinrichtung beschrieben.The control-technical equivalent circuit diagram of the coating device according to the invention shown in FIG. 2 will now be described below.
Zum einen ist daraus erkennbar, dass die Steuereinheit 10 eingangsseitig mit einem Temperatursensor 11 verbunden ist, der die Umgebungstemperatur TUMGEBUNG misst, wobei die Steuer¬ einheit 10 die Temperierungseinrichtung 9 auch in Abhängigkeit von der gemessenen Umgebungstemperatur TÜMGEBUNG ansteuert.Firstly, it can be seen that the control unit 10 is input connected to a temperature sensor 11 which measures the ambient temperature T AMBIENT, wherein the control ¬ unit 10 9 controls the temperature control device as a function of the measured ambient temperature T ambient,.
Weiterhin ist die Steuereinheit 10 eingangsseitig mit einem Volumenstromsensor 12 verbunden, der den gesamten Volumenstrom QLENKLUFT der applizierten Lenkluft misst, wobei die Steuereinheit 10 die Temperierungseinrichtung 9 auch in Abhängigkeit von dem gemessenen Volumenstrom QLENKLUFT ansteuert.Furthermore, the control unit 10 is connected on the input side to a volumetric flow sensor 12, which measures the total volume flow Q STEERING AIR of the applied shaping air , the control unit 10 also activating the temperature control device 9 as a function of the measured volume flow Q STEERING AIR .
Anstelle der vorstehend beschriebenen Bereitstellung des Volumenstroms QLENKLUFT durch den Volumenstromsensor 12 besteht alternativ die Möglichkeit, dass der Volumenstrom QLENKLUFT durch einen Volumenstromregler bereitgestellt wird, wobei der Volumenstromregler den Volumenstrom QLENKLUFT auf einen vorgegebenen Soll-Wert einregelt.Instead of the above-described provision of the volume flow Q LENKLUFT by the volume flow sensor 12 is alternatively the possibility that the volume flow Q LENKLUFT is provided by a volume flow controller, wherein the volume flow controller adjusts the flow rate Q LENKLUFT to a predetermined desired value.
Darüber hinaus nimmt die Steuereinheit 10 eingangsseitig den Sollwert TSOLL für die gewünschte Lenklufttemperatur auf, wo- bei die Steuereinheit 10 die Temperierungseinrichtung 9 auch in Abhängigkeit von diesem Sollwert TSOLL ansteuert.In addition, the control unit 10 receives on the input side the setpoint T SOLL for the desired shaping air temperature, wherein the control unit 10 also controls the temperature control device 9 as a function of this setpoint T SOLL .
Ferner kann die Steuereinheit 10 bei der Ansteuerung der Temperierungseinrichtung 9 auch noch weitere Betriebsgrößen des Rotationszerstäubers 1 berücksichtigen, wie hier nur schematisch durch einen Blockpfeil angedeutet ist.Further, the control unit 10 in the control of the temperature control device 9 also further operating variables of Consider rotary atomizer 1, as indicated here only schematically by a block arrow.
Darüber hinaus berücksichtigt die Steuereinheit 10 bei der Ansteuerung der Temperierungseinrichtung 9 die thermische Verlustleistung PTHERM> die der Elektromotor 5 in dem Rotationszerstäuber 1 erzeugt, da die thermische Verlustleistung PTHERM zur Erwärmung der Lenkluft in dem Rotationszerstäuber 1 beiträgt und deshalb im Rahmen der Temperatursteuerung kom- pensiert werden sollte.In addition, the control unit 10 takes into account the control of the temperature control device 9, the thermal power loss P THERM> generated by the electric motor 5 in the rotary atomizer 1, since the thermal power loss P THERM contributes to the heating of the shaping air in the rotary atomizer 1 and therefore kom within the context of temperature control - should be pensiert.
Die thermische Verlustleistung PTHERM wird hierbei von einer Recheneinheit 13 aus der mechanischen Antriebsleistung PMECH berechnet, die von einer Motorsteuerung 14 vorgegeben wird.The thermal power loss P THERM is in this case calculated by a computing unit 13 from the mechanical drive power P MEC H, which is predetermined by a motor controller 14.
Die Temperierungseinrichtung 9 besteht hierbei aus einer Heizeinrichtung 15 und einer Kühleinrichtung 16, wobei die Heizeinrichtung 15 die Lenkluft mit einer einstellbaren Heizleistung PHEIZ erwärmt, während die Kühleinrichtung 16 die Lenkluft mit einer einstellbaren Kühlleistung PRÜHL abkühlen kann.In this case, the temperature control device 9 consists of a heating device 15 and a cooling device 16, wherein the heating device 15 heats the shaping air with an adjustable heating power P HEIZ , while the cooling device 16 can cool the shaping air with an adjustable cooling power P RÜHL .
Zur Einstellung der Heizleistung PHEIZ steuert die Steuereinheit 10 die Heizeinrichtung 15 mit einem entsprechenden Steu- ersignal a an. In gleicher Weise steuert die Steuereinheit 10 die Kühleinrichtung 16 mit einem entsprechenden Steuersignal b an, um die Kühlleistung PRÜHL einzustellen.To set the heating power P HEIZ , the control unit 10 controls the heating device 15 with a corresponding control signal a. In the same way, the control unit 10 activates the cooling device 16 with a corresponding control signal b to set the cooling power P RÜHL .
Weiterhin ist in dieser Darstellung ein Lenkluftsystem 17 dargestellt, das im regelungstechnischen Sinne das thermische Verhalten der Lenkluft wiedergibt und durch die Heizleistung PHEIZ? die Kühlleistung PRÜHL und die thermische Verlustleistung PTHERM beeinflusst wird. Die Steuereinheit 10 stellt die Heizleistung PHEIZ und die Kühlleistung PRÜHL nun so ein, dass der Istwert TIST der Lenkluft unabhängig von dem aktuellen Betriebszustand des Rotationszerstäubers 1 den gewünschten Sollwert TSOLL annimmt.Furthermore, in this illustration, a steering air system 17 is shown, which reproduces the thermal behavior of the steering air in terms of control technology and by the heating power PHEIZ? the cooling capacity P RÜHL and the thermal power loss PTHERM is influenced. The control unit 10 now sets the heating power PHEIZ and the cooling power P RÜHL such that the actual value T IST of the shaping air assumes the desired setpoint T SOLL independently of the current operating state of the rotary atomizer 1.
Die erfindungsgemäße Temperatursteuerung ist vorteilhaft, weil dadurch Schwankungen der Lenklufttemperatur im Betrieb des Rotationszerstäubers 1 vermieden werden, was zu einem konstant guten Lackierergebnis beiträgt.The temperature control according to the invention is advantageous because it avoids fluctuations in the steering air temperature during operation of the rotary atomizer 1, which contributes to a consistently good painting result.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, a variety of variants and modifications is possible, which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope.
Bezugszeichenliste :List of reference numbers:
1 RotationsZerstäuber1 rotary atomizer
2 Glockenteller2 bell plates
3 Sprühstrahl3 spray
4 Glockenteller4 bell plates
5 Elektromotor5 electric motor
6 Anschlussflansch6 connection flange
7 Lenkluftleitungen7 shaping air ducts
8 Lenkluftdüsen8 shaping air nozzles
9 Temperierungseinrichtung9 tempering device
10 Steuereinheit10 control unit
11 Temperatursensor11 temperature sensor
12 Volumenstromsensor12 volumetric flow sensor
13 Recheneinheit13 arithmetic unit
14 MotorSteuerung14 engine control
15 Heizeinrichtung15 heating device
16 Kühleinrichtung16 cooling device
17 LenkluftSystem 17 steering air system

Claims

ANSPRUCHE
1. Beschichtungseinrichtung mit a) einem Zerstäuber (1) zur Applikation eines Sprühstrahls (3) eines Beschichtungsmittels auf ein zu beschichtendes Bauteil, b) mindestens einer Lenkluftdüse (8) zur Abgabe von Lenk- luft zur Formung des Sprühstrahls (3) , und c) einer Temperierungseinrichtung (9) zur Temperierung der Lenkluft, gekennzeichnet durch d) eine Steuereinheit (10), welche die Temperierungsein- richtung (9) in Abhängigkeit von mindestens einer Betriebsgröße (PMECH, QLENKLUFT) des Zerstäubers (1) ansteu¬ ert, um eine vorgegebene Lenklufttemperatur (TSOLL) einzustellen.1. Coating device with a) an atomizer (1) for applying a spray jet (3) of a coating agent to a component to be coated, b) at least one shaping air nozzle (8) for discharging steering air for shaping the spray jet (3), and c ) of a tempering device (9) for tempering the shaping air, characterized by d) a control unit (10) which controls the tempering device (9) as a function of at least one operating variable (P MECH , Q LE N KLUFT ) of the atomizer (1) ¬ ert to set a predetermined guide air temperature (T SOLL ).
2. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Lenkluft mindestens teilweise durch den Zerstäuber (1) zu der Lenkluftdüse (8) geleitet wird, wobei der Zerstäuber (1) die Lenkluft in Abhängigkeit von seinem Betriebszustand thermisch beeinflusst, und b) dass die als Eingangsgröße für die Steuereinheit (10) herangezogene Betriebsgröße (PMECH) des Zerstäubers (1) die thermische Beeinflussung der Lenkluft in dem Zerstäuber (1) bestimmt.2. Coating device according to claim 1, characterized in that a) that the shaping air is at least partially passed through the atomizer (1) to the shaping air nozzle (8), wherein the atomizer (1) thermally influences the shaping air as a function of its operating state, and b ) that the input variable used for the control unit (10) operating variable (P MECH ) of the atomizer (1) determines the thermal influence of the shaping air in the atomizer (1).
3. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungseinrichtung (9) eine Heizeinrichtung (15) aufweist, welche die Lenkluft mit einer einstellbaren Heizleistung (PHEIZ) erwärmt. 3. Coating device according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature control device (9) has a heating device (15) which heats the shaping air with an adjustable heating power (P HEIZ ).
4. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungseinrichtung (9) eine Kühleinrichtung (16) aufweist, welche die Lenkluft mit einer einstellbaren Kühlleistung (PRÜHL) abkühlt.4. Coating device according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature control device (9) has a cooling device (16) which cools the shaping air with an adjustable cooling capacity (P RÜHL ).
5. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Zerstäuber (1) ein Rotationszerstäuber ist, der ein Luftlager aufweist, das über eine Lagerluftzuführung mit Motorlagerluft versorgt wird, und b) dass die Kühleinrichtung (16) die Lenkluft mittels der Motorlagerluft kühlt.5. Coating device according to claim 4, characterized in that a) that the atomizer (1) is a rotary atomizer having an air bearing which is supplied via a bearing air supply with engine bearing air, and b) that the cooling device (16) the shaping air by means of the engine bearing air cools.
6. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (16) eine Kühlmittelzuführung aufweist, über die ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmittel zugeführt wird, um die Lenkluft zu kühlen.6. Coating device according to claim 4 or 5, characterized in that the cooling device (16) has a coolant supply, via which a gaseous or liquid coolant is supplied to cool the shaping air.
7. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Zerstäuber (1) ein Rotationszerstäuber ist, der einen elektrischen Antriebsmotor (5) aufweist, und b) dass die Lenkluft mit dem Antriebsmotor (5) thermisch gekoppelt ist, um den Antriebsmotor (5) im Betrieb durch die Lenkluft zu kühlen.7. Coating device according to one of the preceding claims, characterized in that a) that the atomizer (1) is a rotary atomizer having an electric drive motor (5), and b) that the shaping air with the drive motor (5) is thermally coupled to To cool the drive motor (5) during operation by the shaping air.
8. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Lenkluft mindestens teilweise durch den Antriebsmotor (5) geführt ist, um die thermische Kopplung zwischen der Lenkluft und dem Antriebsmotor (5) zu erreichen. 8. Coating device according to claim 7, character- ized in that the shaping air is at least partially guided by the drive motor (5) in order to achieve the thermal coupling between the shaping air and the drive motor (5).
9. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungseinrichtung (9) die Lenkluft stromaufwärts vor dem Antriebsmotor (5) oder stromabwärts hinter dem Antriebsmotor (5) temperiert.9. Coating device according to claim 7 or 8, characterized in that the tempering device (9) tempered the shaping air upstream of the drive motor (5) or downstream of the drive motor (5).
10. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem Wärme produzierenden Antriebsmotor (5) des Zerstäubers (1) und der Wärme abgebenden Außenfläche des Zer- stäubers (1) .10. Coating device according to one of the preceding claims, characterized by a heat-conducting connection between the heat-generating drive motor (5) of the atomizer (1) and the heat-emitting outer surface of the atomizer (1).
11. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeleitende Verbindung durch eine Wärmeleitpaste bewirkt wird.11. Coating device according to claim 10, characterized in that the heat-conducting connection is effected by a thermal paste.
12. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass zur Messung der Umgebungstemperatur (TUMGEBUNG) ein Temperatursensor (11) vorgesehen ist, der ausgangssei- tig mit der Steuereinheit (10) verbunden ist, und b) dass die Steuereinheit (10) die Temperierungseinrichtung (9) in Abhängigkeit von der gemessenen Umgebungstemperatur (TUMGEBUNG) ansteuert.12. Coating device according to one of the preceding claims, characterized in that a) that for measuring the ambient temperature (T UMGEBU N G ), a temperature sensor (11) is provided, the output side is connected to the control unit (10), and b) that the control unit (10) controls the tempering device (9) as a function of the measured ambient temperature (T ENVIRONMENT ).
13. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Antriebsmotor (5) eine einstellbare Antriebsleistung (PMECH) aufweist, die der Steuereinheit (10) als Eingangsgröße zugeführt wird, und b) dass die Steuereinheit (10) die Temperierungseinrichtung (9) in Abhängigkeit von der Antriebsleistung (PMECH) ansteuert. 13. Coating device according to one of the preceding claims, characterized in that a) that the drive motor (5) has an adjustable drive power (P MECH ), which is supplied to the control unit (10) as an input variable, and b) that the control unit (10) the Temperature control device (9) in response to the drive power (PMECH) controls.
14. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Lenkluft einen einstellbaren Volumenstrom (QLENKLUFT) aufweist, welcher der Steuereinheit (10) als Eingangsgröße zugeführt wird, und b) dass die Steuereinheit (10) die Temperierungseinrichtung (9) in Abhängigkeit von dem Volumenstrom (QLENKLUFT) ansteuert.14. Coating device according to one of the preceding claims, characterized in that a) that the shaping air has an adjustable volume flow (Q LENKLUFT ) which is supplied to the control unit (10) as an input variable, and b) that the control unit (10) the temperature control device (9 ) in dependence on the volume flow (Q STEERING AIR ).
15. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Volumenstromsensor (12) zur Messung des Volumenstroms (QLENKLUFT) der Lenkluft, wobei der Volumenstromsensor (12) ausgangsseitig mit der Steuereinheit (10) verbunden ist .15. Coating device according to claim 14, characterized by a volume flow sensor (12) for measuring the volume flow (Q STEERING AIR ) of the shaping air , wherein the volume flow sensor (12) is connected on the output side to the control unit (10).
16. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit16. Coating device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit
(10) die Temperierungseinrichtung (9) rückkopplungsfrei ansteuert .(10) controls the temperature control device (9) feedback-free.
17. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerstäuber (1) an seiner Außenseite mindestens einen Kühlkörper, insbesondere Kühlrippen, aufweist.17. Coating device according to one of the preceding claims, characterized in that the atomizer (1) has on its outer side at least one heat sink, in particular cooling ribs.
18. Beschichtungsverfahren mit den folgenden Schritten: a) Abgabe eines Sprühstrahls (3) eines Beschichtungsmit- tels auf ein zu beschichtendes Bauteil mittels eines Zerstäubers (1), b) Abgabe von Lenkluft zur Formung des Sprühstrahls (3) , und c) Temperierung der Lenkluft, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: d) Steuerung der Temperierung der Lenkluft in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße ( PMECH/ QLENKLUFT) des Zerstäubers (1), um eine vorgegebene Lenklufttemperatur einzustellen.18. A coating method comprising the following steps: a) dispensing a spray jet (3) of a coating agent onto a component to be coated by means of an atomizer (1), b) discharging shaping air to form the spray jet (3), and c) tempering the Shaping air, characterized by the following step: d) control of the tempering of the shaping air as a function of an operating variable (P ME C H / Q LE N KL U FT ) of the atomizer (1) in order to set a predetermined shaping air temperature.
19. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Lenkluft mindestens teilweise durch den Zerstäuber (1) zu der Lenkluftdüse (8) geleitet wird, wo- bei der Zerstäuber (1) die Lenkluft in Abhängigkeit von seinem Betriebszustand thermisch beeinflusst, und b) dass die als Eingangsgröße für die Steuereinheit (10) herangezogene Betriebsgröße (PMECH/ QLENKLUFT) des Zerstäubers (1) die thermische Beeinflussung der Lenkluft in dem Zerstäuber (1) bestimmt.19. Coating process according to claim 18, characterized in that a) the shaping air is conducted at least partially through the atomizer (1) to the shaping air nozzle (8), whereby the atomizer (1) thermally influences the shaping air as a function of its operating state, and b) that the operating variable (P ME C H / Q LE N KL U FT ) used as the input variable for the control unit (10) of the atomizer (1) determines the thermal influence of the shaping air in the atomizer (1).
20. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung der Lenkluft in Abhängigkeit von mindestens einer der folgenden Betriebsgrößen des Zerstäubers (1) gesteuert wird: a) Antriebsleistung (PMECH) eines Antriebsmotors (5) des Zerstäubers (1), b) Volumenstrom (QLENKLUFT) der Lenkluft, c) Massenstrom der Lenkluft, d) Umgebungstemperatur (TUMGEBUNG) •20. Coating method according to claim 19, characterized in that the tempering of the shaping air is controlled as a function of at least one of the following operating variables of the atomizer (1): a) drive power (P MECH ) of a drive motor (5) of the atomizer (1), b ) Flow rate (Q LE N KL U FT ) of the shaping air , c) flow rate of the shaping air , d) ambient temperature (TU MGEB UNG) •
21. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkluft zur Temperierung erwärmt und/oder gekühlt wird.21. Coating method according to claim 18 or 19, characterized in that the shaping air is heated for temperature control and / or cooled.
22. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkluft durch Motorlagerluft eines Luftlagers des Zerstäubers (1) gekühlt wird. 22. Coating method according to one of claims 18 to 20, characterized in that the shaping air is cooled by engine bearing air of an air bearing of the atomizer (1).
23. Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungseinrichtung (9) rückkopplungsfrei gesteuert wird.23. Coating method according to one of claims 18 to 22, characterized in that the temperature control device (9) is controlled without feedback.
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