EP2810719B1 - Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung und zugehöriges Betriebsverfahren - Google Patents

Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung und zugehöriges Betriebsverfahren Download PDF

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EP2810719B1
EP2810719B1 EP14002527.1A EP14002527A EP2810719B1 EP 2810719 B1 EP2810719 B1 EP 2810719B1 EP 14002527 A EP14002527 A EP 14002527A EP 2810719 B1 EP2810719 B1 EP 2810719B1
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EP
European Patent Office
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coating agent
doser
storage container
atomizer
filling
Prior art date
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EP14002527.1A
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Semih Erlik
Frank Herre
Manfred Michelfelder
Michael Baumann
Herbert Martin
Bernhard Seiz
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Duerr Systems AG
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Definitions

  • the invention relates to a coating agent supply device, in particular for a paint shop, and an associated operating method according to the preamble of the independent claims.
  • WO 2004/037436 A1 is a multi-axis painting robot known, which has a rotary atomizer as an application device and can be used, for example, for painting automotive body panels.
  • the supply of the paint to be applied takes place here by a piston dispenser, which is mounted on an arm of the painting robot and is at a high voltage potential, so that the applied by the rotary atomizer paint is electrically charged, resulting in a good order efficiency over the electrically grounded motor vehicle body parts or the other components to be painted.
  • a color changer is still arranged, which is supplied via numerous color supply lines with paints of different colors, the color changer allows the selection of the desired color and supplies the piston dispenser with the associated paint.
  • the color changer In operation, the color changer is at an electrical ground potential, so that the numerous color leads must not be made electrically insulating.
  • the connection between the color changer and the piston dispenser is effected by an insulation tube which ensures electrical insulation between the color changer lying at ground potential and the piston dispenser for painting at high-voltage potential.
  • the electrical potential separation between the color changer and the piston dispenser is achieved by rinsing and cleaning the insulation tube.
  • the piston dispenser must be refilled even without a color change when the entire filling volume of the piston dispenser has been applied by the rotary atomizer.
  • the refilling of the piston dispenser by the color changer is also relatively time-consuming, which slows down the painting process.
  • a painting robot is also known in which a metering pump and a color changer are arranged together in a robot arm of the painting robot, which is associated with the disadvantages mentioned above.
  • the atomizer can be optionally connected to one of the two piston dispenser, while the other piston dispenser is filled.
  • the selection of the desired piston meter takes place here by a complex turning mechanism.
  • Out DE 691 09 823 T2 and DE 690 01 744 T2 is an electrostatic paint spraying system with two coating agent known, which are arranged one behind the other in the flow direction and separated by an insulating distance.
  • the separation of the two coating agent tanks through the insulating section makes it possible to place the downstream coating agent tank at high voltage potential during the paint application, while the upstream one Coating agent tank is at ground potential and therefore can be easily filled with paint.
  • the invention is therefore based on the object to improve the known coating agent supply device accordingly.
  • the invention includes the general technical teaching not to fill the coating agent metering device (e.g., a piston dispenser) directly from the color changer, but indirectly via a coating agent storage container therebetween.
  • This offers the possibility that the coating agent storage container is already filled during coating with coating material and not only in the color change times, which contributes to a reduction of the color change times.
  • the transfer from the coating agent storage container into the coating agent metering device can be done due to the short and direct connection with very large volume flow.
  • the continuous filling of the coating agent storage container during painting also offers the advantage that due to the time available for filling relatively small paint volume flows in the supply lines (eg color ring lines and special paint supply) sufficient so that the associated lines a smaller Can have line cross-section, whereby the installation costs are reduced.
  • a coating agent metering device or metering device preferably denotes a device with which during coating the amount of coating material to be supplied to the application device (Instantaneous flow) can be changed as needed, for example depending on the respective workpiece area and other parameters, such as in EP 1 314 483 A2 or DE 691 03 218 T2 is explained.
  • This possibility does not exist in known systems in which only by controlled adjustment of a piston, the filling volume of a container is set, such as at DE 690 01 744 T2 ,
  • the coating agent dosing device here is for painting at a high voltage potential, while the coating agent storage tank is at a near-ground potential (preferably ground potential), wherein the coating agent storage tank is connected via an insulating with the coating agent dosing to the coating material lying at high voltage potential Doser isolate against the grounded coating agent storage tank.
  • the electrical potentials of the coating agent metering agent and the coating agent storage container are preferably switchable, so that the coating agent metering device is brought to high voltage potential only for painting, whereas the high voltage for filling the coating agent metering device can be switched off.
  • the coating agent storage container may also be connected directly to the coating agent supply line.
  • the docking interface for the connection of the coating agent metering device with the coating agent storage container can in this case be mounted in the painting robot, for example in a robot arm, so that the docking interface with the painting robot is movable. additionally To the docking interface, a color changer can also be arranged in the painting robot.
  • the docking interface is arranged stationary outside the painting robot.
  • the docking interface there is the possibility that the docking interface mittex with the painting robot by the docking interface is mounted for example on the axis 7 of the painting robot.
  • the coating agent storage container on an adjustable storage volume, wherein the storage volume is adjustable for example by a compressed air-operated piston.
  • this offers the possibility that the new coating agent remaining in the coating agent storage container after the filling of the coating agent metering device is pushed back out of the coating agent storage container back into the coating agent supply line, which is also referred to as "reflow".
  • this "reflow” reduces the coating agent consumption, since the new coating agent remaining in the coating agent storage container after the filling of the coating agent metering device can continue to be used.
  • the cleaning of the coating agent storage container is facilitated thereby, so that less detergent is needed.
  • the coating agent metering device is preferably a piston dispenser, as described, for example, in the document mentioned above WO 2004/037436 A1 is described.
  • the content of this document is therefore the present Description regarding the construction and operation of a piston dispenser.
  • the invention is not limited to piston dispensers with regard to the type of coating agent dispenser, but in principle can also be implemented with other types of dispensers.
  • the coating agent storage container is preferably a cylinder with a storage piston which is displaceably arranged in the cylinder, wherein the drive of the storage piston can be carried out, for example, by an electric motor, hydraulically or pneumatically. The position of the storage piston then determines the storage volume of the coating agent storage container.
  • the invention is particularly advantageous for the application of water-based paint, but the invention is not limited to water-based paint with respect to the coating agent to be applied, but in principle also feasible with other types of coating agents.
  • the invention comprises not only the coating agent supply device according to the invention described above, but also a complete painting robot with such a coating agent supply device.
  • the coating agent metering device and the coating agent storage container are preferably arranged in or on one or more robot arms of the painting robot.
  • the invention also encompasses a corresponding operating method, as already apparent from the present description of the coating agent supply device according to the invention.
  • FIG. 1 illustrated embodiment of a non-inventive coating agent supply device described, which can be arranged for example on a robot arm of a painting robot, as in the already mentioned above document WO 2004/037436 A1 is described for a conventional coating agent supply device, so that the contents of this document with respect to the structure and operation of the painting robot and the other components of the present description is fully attributable.
  • the illustrated coating agent supply device has a coating agent metering device 1, which in this exemplary embodiment is a piston metering device.
  • the coating agent metering device 1 has a cylinder 2 and a metering piston 3 displaceable in the cylinder 2 in the direction of the arrow, the drive of the metering piston 3 being effected mechanically by a push rod 4, which can be driven, for example, by an electric motor, pneumatically or hydraulically.
  • a metering volume 5 which is adjustable by a displacement of the metering piston 3 in the cylinder 2.
  • the metering volume 5 with the coating agent contained therein (eg water-based paint) is in operation at a high voltage potential, as symbolized by the high voltage symbol shown.
  • the coating agent delivered by the coating agent supply device is therefore also at a high-voltage potential, which contributes to a good application efficiency in the case of an electrostatic coating.
  • the metering volume 5 opposite side of the cylinder 2 and the push rod 4, however, is at a ground potential, as symbolized by the grounding sign also shown.
  • For electrical isolation of the cylinder 2 and the push rod 4 therefore consist of an electrically insulating material.
  • the material of the cylinder 2 and the push rod 4 must On the other hand, however, be sufficiently rigid in order to achieve a sufficient metering accuracy.
  • the materials and structural details required for potential separation are, for example, in the document DE 102 33 633 A1 so that the contents of this document are fully attributable to the structure and operation of the coating agent metering device 1 of the present specification.
  • a coating agent storage container 6 which consists essentially of a cylinder 7 and a displaceable in the cylinder 7 accumulator piston 8, wherein the accumulator piston 8 is pneumatically driven via a compressed air line 9 and thus an adjustable storage volume 10 in the cylinder 7 includes.
  • the entire coating agent storage container 6 is in this case at a ground potential, as symbolized by the grounding symbol.
  • the supply of the coating agent storage container 6 is effected by a coating agent supply line 11, which opens into the storage volume 10 and emanates, for example, from a conventional color changer or a loop.
  • the withdrawn volume flow also depends on the viscosity of the removed coating agent.
  • a low viscosity of the coating agent leads to a relatively large volume flow from the loop.
  • a high viscosity of the coating agent leads to a correspondingly low volume flow during removal.
  • the viscosity of the coating agent is therefore preferably taken into account, so that the filling of the coating agent storage container 6 is always independent of the viscosity of the coating agent with a constant low flow rate.
  • the filling of the coating agent storage container 6 is preferably carried out until the accumulator piston 8 abuts a predetermined stop, whereby the maintenance of a defined filling quantity is ensured.
  • the pneumatic backpressure on the accumulator piston 8 is set at the beginning of a removal to a predetermined value and then not regulated.
  • the back pressure is then not regulated, but increases with increasing filling of the coating agent storage container 6 accordingly, so that the back pressure is a measure of the degree of filling of the coating agent storage container 6.
  • the back pressure is continuously measured.
  • the filling of the coating agent storage container 6 is then terminated. At a defined initial volume flow at the beginning of the filling of the coating agent storage container 6 is filled in this way with a defined amount of the coating agent.
  • the coating agent storage container 6 From the storage volume 10 of the coating agent storage container 6 further branches off an insulation tube 12, which opens into the metering volume 5 of the coating agent metering 1, the insulation tube 12 in the deflated and cleaned state, the coating agent storage container 6 with respect to the coating agent metering device 1 electrically insulated , which in itself from the already mentioned document WO 2004/037436 A1 is known, so that its content in terms of the structure and operation of the insulating tube 12 of the present description is fully attributable.
  • the insulation tube 12 has a larger line cross-section than the coating supply line 11, so that the coating agent metering device 1 can be filled as quickly as possible from the coating agent storage container 6, as will be described in detail.
  • the smaller line cross section of the coating agent supply line 11 is harmless, since the filling of the coating agent storage container 6 takes place during painting, so that sufficient time is available for the filling of the coating agent storage container 6.
  • the lower cost of the smaller cross-section of the coating agent supply line 11 is advantageous since smaller lines can be used.
  • FIGS. 2A and 2 B show an alternative embodiment of a coating agent supply device according to the invention, which is largely similar to that described above and in FIG. 1 corresponds to the embodiment shown, so that to avoid repetition of the above description FIG. 1 is referenced.
  • a special feature of this exemplary embodiment is that the coating agent storage container 6 in this case is not permanently connected to the coating agent metering device 1 via the insulation tube 12. Instead, the coating agent storage container 6 is movable between two positions, which in the FIGS. 2A and 2 B are shown.
  • FIG. 2A shown position of the coating agent storage container 6 is connected to the coating agent supply line 11, but separated from the coating agent metering device 1 and is then at an electrical ground potential. In this position, the filling of the coating agent storage container 6 takes place via the coating agent supply line 11.
  • the coating agent storage container 6 is connected via a docking interface 13 with the coating agent metering device 1, but separated from the coating agent supply line 11 and is then at the same high-voltage potential as the coating agent metering device 1. In this position, the transfer of the coating agent from the coating agent storage container 6 takes place in the coating agent metering device 1.
  • the coating agent storage container 6 is first filled with the new coating agent via the coating agent supply line 11, the coating agent storage container 6 being separated from the docking interface 13, as in FIG. 2A is shown. During this filling of the coating agent storage container 6, the coating agent metering device 1 can continue to meter the old coating agent, so that no filling of the coating agent storage container 6 is required to interrupt the painting process and therefore sufficient time is available for the filling.
  • the coating agent storage container 6 After filling of the coating agent storage container 6, the coating agent storage container 6 is then connected after further intermediate steps with the docking interface 13, which in FIG. 2B is shown. After the connection with the docking interface 13 has been established, the new coating agent contained in the storage volume 7 can then be transferred into the metering volume 5 of the coating agent metering device 1.
  • FIG. 3 shows a simplified representation of a painting robot 21 with a coating agent supply device according to the invention, which largely coincides with the coating agent supply devices described above, so reference is made to avoid repetition of the above description.
  • the coating agent metering device 1 is embodied here as a piston dispenser and integrated into an atomizer 22, which is mounted on a hand axis 23 and is guided by a highly mobile robot arm 24.
  • the coating agent storage container 6 is arranged stationarily outside the painting robot 21 and can be connected to the coating agent metering device 1 via the docking interface 13.
  • the painting robot 21 moves the atomizer 22 so that the docking interface 13 docks onto the coating agent storage container 6, whereupon the coating agent metering device 1 can be filled from the coating agent storage container 6.
  • the drawing shows an alternative variant in which the dashed line coating agent metering 1 is integrated into the robot arm 24.

Landscapes

  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung, insbesondere für eine Lackieranlage, sowie ein zugehöriges Betriebsverfahren gemäß dem Oberbegriff der nebengeordneten Ansprüche.
  • Aus WO 2004/037436 A1 ist ein mehrachsiger Lackierroboter bekannt, der als Applikationsgerät einen Rotationszerstäuber aufweist und beispielsweise zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserieteilen eingesetzt werden kann. Die Zuführung des zu applizierenden Lacks erfolgt hierbei durch einen Kolbendosierer, der auf einem Arm des Lackierroboters angebracht ist und im Betrieb auf einem Hochspannungspotential liegt, so dass der von dem Rotationszerstäuber applizierte Lack elektrisch aufgeladen ist, was zu einem guten Auftragswirkungsgrad gegenüber den elektrisch geerdeten Kraftfahrzeugkarosserieteilen oder den sonstigen zu lackierenden Bauteilen führt. Auf demselben Roboterarm ist weiterhin ein Farbwechsler angeordnet, der über zahlreiche Farbzuleitungen mit Lacken unterschiedlicher Farben versorgt wird, wobei der Farbwechsler die Auswahl der gewünschten Farbe ermöglicht und den Kolbendosierer mit dem zugehörigen Lack versorgt. Im Betrieb liegt der Farbwechsler auf einem elektrischen Massepotential, so dass die zahlreichen Farbzuleitungen nicht elektrisch isolierend ausgeführt sein müssen. Die Verbindung zwischen dem Farbwechsler und dem Kolbendosierer erfolgt jedoch durch einen Isolationsschlauch, der eine elektrische Isolation zwischen dem auf Erdpotential liegenden Farbwechsler und dem zum Lackieren auf Hochspannungspotential liegenden Kolbendosierer sicherstellt. Die elektrische Potentialtrennung zwischen dem Farbwechsler und dem Kolbendosierer wird hierbei durch Spülen und Reinigen des Isolationsschlauchs erreicht.
  • Nachteilig an diesem bekannten Lackierroboter ist zum einen die relativ lange Farbwechseldauer, was insbesondere bei häufigen Farbwechseln zu einer Verlangsamung der Lackierprozesse führt.
  • Zum anderen muss der Kolbendosierer auch ohne einen Farbwechsel wieder befüllt werden, wenn das gesamte Füllungsvolumen des Kolbendosierers von dem Rotationszerstäuber appliziert worden ist. Die Wiederbefüllung des Kolbendosierers durch den Farbwechsler ist hierbei jedoch ebenfalls relativ zeitaufwändig, was die Lackierprozesse verlangsamt.
  • Aus DE 699 17 411 T2 ist ebenfalls ein Lackierroboter bekannt, bei dem eine Dosierpumpe und ein Farbwechsler gemeinsam in einem Roboterarm des Lackierroboters angeordnet sind, was mit den vorstehend erwähnten Nachteilen verbunden ist.
  • Weiterhin ist aus DE 697 14 886 T2 eine Lackiereinrichtung mit einem Zerstäuber und zwei Kolbendosierern bekannt, wobei der Zerstäuber wahlweise mit einem der beiden Kolbendosierer verbunden werden kann, während der andere Kolbendosierer befüllt wird. Die Auswahl des gewünschten Kolbendosierers erfolgt hierbei durch einen aufwändigen Drehmechanismus.
  • Aus DE 691 09 823 T2 und DE 690 01 744 T2 ist eine elektrostatische Farbspritzanlage mit zwei Beschichtungsmitteltanks bekannt, die in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind und durch eine Isolierstrecke voneinander getrennt werden. Die Trennung der beiden Beschichtungsmitteltanks durch die Isolierstrecke ermöglicht es, den stromabwärts gelegenen Beschichtungsmitteltank während der Lackapplikation an Hochspannungspotential zu legen, während der stromaufwärts gelegene Beschichtungsmitteltank auf Erdpotential liegt und deshalb in einfacher Weise mit Lack befüllt werden kann.
  • Aus EP 0 467 626 A , US 4 313 475 A , US 5 197 676 A und GB 2 282 085 A sind Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtungen bekannt, die teilweise eine Andockeinrichtung zwischen einem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter einerseits und einem Beschichtungsmittel-Dosierer andererseits offenbaren. Diese Andockeinrichtungen ermöglichen eine Potentialtrennung, was insbesondere bei einer elektrostatischen Lackierung wichtig ist. Allerdings sind diese Andockeinrichtungen hierbei alle ortsfest angeordnet, sodass auch der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter und der Beschichtungsmittel-Dosierer ortsfest angeordnet sind. Nachteilig an diesem Stand der Technik ist die Tatsache, dass das Leitungsvolumen stromabwärts hinter dem Beschichtungsmittel-Dosierer relativ groß ist, was zu einem schlechten dynamischen Ansprechen führt.
  • Schließlich offenbaren EP 0 274 322 A1 und FR 2 777 482 A1 jeweils eine Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Hierbei ist ein Beschichtungsmittel-Dosierer in den Zerstäuber integriert. Der Beschichtungsmittel-Dosierer kann über eine Andock-Schnittstelle direkt aus einer Ringleitung befüllt werden. Nachteilig daran ist, dass die Befüllung des Beschichtungsmittel-Dosierers direkt aus der Ringleitung nur mit einem relativ geringen Volumenstrom erfolgen kann.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die bekannte Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung entsprechend zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung und durch ein zugehöriges Betriebsverfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
  • Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, den Beschichtungsmittel-Dosierer (z.B. einen Kolbendosierer) nicht direkt von dem Farbwechsler zu befüllen, sondern indirekt über einen dazwischen befindlichen Beschichtungsmittel-Speicherbehälter. Dies bietet die Möglichkeit, dass der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter bereits während des Lackierens mit Beschichtungsmittel befüllt wird und nicht erst in den Farbwechselzeiten, was zu einer Reduzierung der Farbwechselzeiten beiträgt. Das Umfüllen von dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter in den Beschichtungsmittel-Dosierer kann aufgrund der kurzen und direkten Verbindung mit sehr großen Volumenstrom erfolgen. Die kontinuierliche Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters während des Lackierens bietet auch den Vorteil, dass aufgrund der zur Verfügung stehenden Zeit für die Befüllung relativ kleine Lackvolumenströme in den Versorgungsleitungen (z.B. Farb-Ringleitungen und Sonder-Farbversorgung) ausreichen, so dass die zugehörigen Leitungen einen kleineren Leitungsquerschnitt aufweisen können, wodurch die Installations-Aufwendungen gesenkt werden.
  • Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Beschichtungsmittel-Dosierers bzw. Dosierers bezeichnet vorzugsweise eine Einrichtung, mit der während der Beschichtung die dem Applikationsgerät zuzuführende Beschichtungsmittelmenge (Momentandurchfluss) bedarfsabhängig, etwa in Abhängigkeit von dem jeweiligen Werkstückbereich und sonstigen Parametern geändert werden kann, wie z.B. in EP 1 314 483 A2 oder DE 691 03 218 T2 erläutert ist. Diese Möglichkeit besteht nicht bei bekannten Systemen, bei denen lediglich durch gesteuerte Verstellung eines Kolbens das Füllvolumen eines Behälters eingestellt wird, wie beispielsweise bei DE 690 01 744 T2 .
  • Erfindungsgemäß liegt der Beschichtungsmittel-Dosierer hierbei zum Lackieren auf einem Hochspannungspotential, während der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter auf einem erdnahen Potential (vorzugsweise Massepotential) liegt, wobei der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter über eine Isolierstrecke mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer verbunden ist, um den auf Hochspannungspotential liegenden Beschichtungsmittel-Dosierer gegenüber dem geerdeten Beschichtungsmittel-Speicherbehälter zu isolieren. Die elektrischen Potentiale des Beschichtungsmittel-Dosierers und des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters sind jedoch vorzugsweise schaltbar, so dass der Beschichtungsmittel-Dosierer nur zum Lackieren auf Hochspannungspotential gebracht wird, wohingegen die Hochspannung zum Befüllen des Beschichtungsmittel-Dosierers abgeschaltet werden kann.
  • Der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter kann auch direkt mit der Beschichtungsmittel-Zuleitung verbunden sein.
  • Die Andock-Schnittstelle für die Verbindung des Beschichtungsmittel-Dosierers mit dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter kann hierbei in dem Lackierroboter angebracht sein, beispielsweise in einem Roboterarm, so dass die Andock-Schnittstelle mit dem Lackierroboter beweglich ist. Zusätzlich zu der Andock-Schnittstelle kann hierbei auch ein Farbwechsler in dem Lackierroboter angeordnet sein.
  • Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die Andock-Schnittstelle außerhalb des Lackierroboters stationär angeordnet ist. Bei dieser Anordnung der Andock-Schnittstelle besteht die Möglichkeit, dass die Andock-Schnittstelle mit dem Lackierroboter mitfährt, indem die Andock-Schnittstelle beispielsweise auf der Achse 7 des Lackierroboters angebracht ist.
  • In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter ein einstellbares Speichervolumen auf, wobei das Speichervolumen beispielsweise durch einen druckluftbetätigten Kolben einstellbar ist. Dies bietet bei einem Farbwechsel die Möglichkeit, dass das in dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter nach der Befüllung des Beschichtungsmittel-Dosierers verbliebene neue Beschichtungsmittel wieder aus dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter zurück in die Beschichtungsmittel-Zuleitung gedrückt wird, was auch als "Reflow" bezeichnet wird. Zum einen wird durch diesen "Reflow" der Beschichtungsmittelverbrauch gesenkt, da das in dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter nach der Befüllung des Beschichtungsmittel-Dosierers verbliebene neue Beschichtungsmittel weiter genutzt werden kann. Zum anderen wird dadurch die Reinigung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters erleichtert, so dass weniger Spülmittel benötigt wird.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem Beschichtungsmittel-Dosierer um einen Kolbendosierer, wie er beispielsweise in der eingangs erwähnten Druckschrift WO 2004/037436 A1 beschrieben ist. Der Inhalt dieser Druckschrift ist deshalb der vorliegenden Beschreibung hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise eines Kolbendosierers. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Typs des Beschichtungsmittel-Dosierers nicht auf Kolbendosierer beschränkt, sondern grundsätzlich auch mit anderen Typen von Dosierern realisierbar.
  • Bei dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter handelt es sich vorzugsweise um einen Zylinder mit einem Speicherkolben, der in dem Zylinder verschiebbar angeordnet ist, wobei der Antrieb des Speicherkolbens beispielsweise elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen kann. Die Stellung des Speicherkolbens bestimmt dann das Speichervolumen des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters.
  • Die Erfindung eignet sich besonders vorteilhaft zur Applikation von Wasserlack, jedoch ist die Erfindung hinsichtlich des zu applizierenden Beschichtungsmittels nicht auf Wasserlack beschränkt, sondern grundsätzlich auch mit anderen Beschichtungsmitteltypen realisierbar.
  • Ferner umfasst die Erfindung nicht nur die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung, sondern auch einen kompletten Lackierroboter mit einer derartigen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung. In diesem Fall sind der Beschichtungsmittel-Dosierer und der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter vorzugsweise in oder auf einem oder mehreren Roboterarmen des Lackierroboters angeordnet.
  • Schließlich umfasst die Erfindung auch ein entsprechendes Betriebsverfahren, wie sich bereits aus der vorliegenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung ergibt.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine vereinfachte Darstellung einer nicht erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung für einen Lackierroboter, wobei ein Beschichtungsmittel-Speicherbehälter über eine Isolierstrecke mit einem Beschichtungsmittel-Dosierer verbunden ist,
    Figuren 2A, 2B
    ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung, bei dem der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter zwischen einem Massepotential und einem Hochspannungspotential verfahrbar ist und über eine Andock-Schnittstelle vorübergehend mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer verbunden wird,
    Figur 3
    eine vereinfachte Darstellung eines Lackierroboters mit einem beweglich geführten Beschichtungsmittel-Dosierer und einem ortfest montierten Beschichtungsmittel-Speicherbehälter.
  • Im Folgenden wird zunächst das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer nicht erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung beschrieben, das beispielsweise auf einem Roboterarm eines Lackierroboters angeordnet sein kann, wie es in der bereits eingangs erwähnten Druckschrift WO 2004/037436 A1 für eine herkömmliche Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung beschrieben ist, so dass der Inhalt dieser Druckschrift hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise des Lackierroboters und der sonstigen Komponenten der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.
  • Die dargestellte Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung weist einen Beschichtungsmittel-Dosierer 1 auf, wobei es sich in diesem Ausführungsbeispiel um einen Kolbendosierer handelt. Der Beschichtungsmittel-Dosierer 1 weist einen Zylinder 2 und einen in dem Zylinder 2 in Pfeilrichtung verschiebbaren Dosierkolben 3 auf, wobei der Antrieb des Dosierkolbens 3 mechanisch durch eine Schubstange 4 erfolgt, die beispielsweise elektromotorisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben werden kann. In dem Zylinder 2 des Beschichtungsmittel-Dosierers 1 befindet sich an der Vorderseite des Dosierkolbens 3 ein Dosiervolumen 5, das durch eine Verschiebung des Dosierkolbens 3 in dem Zylinder 2 einstellbar ist. Das Dosiervolumen 5 mit dem darin befindlichen Beschichtungsmittel (z.B. Wasserlack) befindet sich im Betrieb auf einem Hochspannungspotential, wie durch das dargestellte Hochspannungszeichen symbolisiert wird. Das von der Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung abgegebene Beschichtungsmittel liegt deshalb ebenfalls auf einem Hochspannungspotential, was bei einer elektrostatischen Lackierung zu einem guten Auftragswirkungsgrad beiträgt. Die dem Dosiervolumen 5 gegenüberliegende Seite des Zylinders 2 und der Schubstange 4 liegt dagegen auf einem Massepotential, wie durch das ebenfalls dargestellte Erdungszeichen symbolisiert ist. Zur elektrischen Potentialtrennung bestehen der Zylinder 2 und die Schubstange 4 deshalb aus einem elektrisch isolierenden Material. Das Material des Zylinders 2 und der Schubstange 4 muss jedoch andererseits hinreichend starr sein, um eine ausreichende Dosiergenauigkeit zu erreichen. Die zur Potentialtrennung erforderlichen Materialien und konstruktiven Einzelheiten sind beispielsweise in der Druckschrift DE 102 33 633 A1 beschrieben, so dass der Inhalt dieser Druckschrift hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise des Beschichtungsmittel-Dosierers 1 der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.
  • Weiterhin weist die Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung in diesem Ausführungsbeispiel einen Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 auf, der im Wesentlichen aus einem Zylinder 7 und einem in dem Zylinder 7 verschiebbaren Speicherkolben 8 besteht, wobei der Speicherkolben 8 über eine Druckluftleitung 9 pneumatisch angetrieben wird und somit ein einstellbares Speichervolumen 10 in dem Zylinder 7 einschließt. Der gesamte Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 befindet sich hierbei auf einem Massepotential, wie durch das Erdungszeichen symbolisch dargestellt wird.
  • Die Versorgung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 erfolgt durch eine Beschichtungsmittel-Zuleitung 11, die in das Speichervolumen 10 mündet und beispielsweise von einem herkömmlichen Farbwechsler oder einer Ringleitung ausgeht.
  • Bei der Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 ist es wünschenswert, dass aus der Ringleitung ein konstant niedriger Volumenstrom entnommen wird. Dies ist sinnvoll, weil eine Entnahme mit einem plötzlich ansteigenden Volumenstrom zu einem Druckabfall in der Ringleitung führen würde, wodurch druckempfindliche Entnahmestationen (z.B. Handspritzer) an der Ringleitung gestört würden. Zur Vermeidung derartiger Druckeinbrüche in der Ringleitung kann der Speicherkolben 8 über die Druckluftleitung 9 mit einem Gegendruck beaufschlagt werden, der so eingestellt wird, dass die Entnahme aus der Ringleitung mit dem gewünschten Volumenstrom erfolgt.
  • Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der entnommene Volumenstrom auch von der Viskosität des entnommenen Beschichtungsmittels abhängt. So führt eine geringe Viskosität des Beschichtungsmittels zu einem relativ großen Volumenstrom aus der Ringleitung. Eine hohe Viskosität des Beschichtungsmittels führt dagegen zu einem entsprechend geringen Volumenstrom bei der Entnahme. Bei der Einstellung des pneumatischen Gegendrucks auf den Speicherkolben 8 wird deshalb vorzugsweise die Viskosität des Beschichtungsmittels berücksichtigt, so dass die Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 unabhängig von der Viskosität des Beschichtungsmittels stets mit einem konstant niedrigen Volumenstrom erfolgt. Die Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 erfolgt hierbei vorzugsweise so lange, bis der Speicherkolben 8 an einen vorgegeben Anschlag stößt, wodurch die Einhaltung einer definierten Füllmenge sichergestellt wird.
  • Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Gegendruckregelung besteht die Möglichkeit, dass der pneumatische Gegendruck auf den Speicherkolben 8 zu Beginn einer Entnahme auf einen vorgegebenen Wert eingestellt und anschließend nicht geregelt wird. Bei der anschließenden Befüllung des Beschichtungs-Speicherbehälters 6 wird der Gegendruck dann nicht geregelt, sondern nimmt mit zunehmender Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 entsprechend zu, so dass der Gegendruck ein Maß für den Füllungsgrad des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 ist. Während der Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 wird deshalb laufend der Gegendruck gemessen. Nach Erreichen eines vorgegebenen Sollwerts für den Gegendruck wird dann die Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 beendet. Bei einem definierten anfänglichen Volumenstrom zu Beginn der Befüllung wird der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 auf diese Weise mit einer definierten Menge des Beschichtungsmittels befüllt.
  • Aus dem Speichervolumen 10 des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 zweigt weiterhin ein Isolationsschlauch 12 ab, der in das Dosiervolumen 5 des Beschichtungsmittel-Dosierers 1 mündet, wobei der Isolationsschlauch 12 im entleerten und gereinigten Zustand den Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 gegenüber dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 elektrisch isoliert, was an sich aus der bereits eingangs erwähnten Druckschrift WO 2004/037436 A1 bekannt ist, so dass deren Inhalt hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise des Isolationsschlauchs 12 der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.
  • Der Isolationsschlauch 12 weist jedoch einen größeren Leitungsquerschnitt auf als die Beschichtungszuleitung 11, damit der Beschichtungsmittel-Dosierer 1 möglichst schnell aus dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 befüllt werden kann, wie noch detailliert beschrieben wird. Der geringere Leitungsquerschnitt der Beschichtungsmittelzuleitung 11 ist dagegen unschädlich, da die Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 während des Lackierens erfolgt, so dass für die Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 genügend Zeit zur Verfügung steht. Vorteilhaft an dem geringeren Leitungsquerschnitt der Beschichtungsmittelzuleitung 11 sind dagegen die geringeren Kosten, da kleinere Leitungen verwendet werden können.
  • Zu diesem Ausführungsbeispiel und zu den folgenden Ausführungsbeispielen ist ferner zu erwähnen, dass vor und hinter dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 und dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 weitere Bauelemente angeordnet sein können, wie beispielsweise steuerbare Ventile, die jedoch in der Zeichnung zur Vereinfachung nicht dargestellt sind.
  • Die Figuren 2A und 2B zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung, das weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung zu Figur 1 verwiesen wird.
  • Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 hierbei nicht permanent über den Isolationsschlauch 12 mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 verbunden ist. Stattdessen ist der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 zwischen zwei Stellungen verfahrbar, die in den Figuren 2A und 2B dargestellt sind.
  • In der in Figur 2A gezeigten Stellung ist der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 mit der Beschichtungsmittel-Zuleitung 11 verbunden, aber von dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 getrennt und liegt dann auf einem elektrischen Massepotential. In dieser Stellung erfolgt die Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 über die Beschichtungsmittelzuleitung 11.
  • In der in Figur 2B gezeigten Stellung ist der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 dagegen über eine Andock-Schnittstelle 13 mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 verbunden, aber von der Beschichtungsmittel-Zuleitung 11 getrennt und liegt dann auf demselben Hochspannungspotential wie der Beschichtungsmittel-Dosierer 1. In dieser Stellung erfolgt die Umfüllung des Beschichtungsmittels aus dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 in den Beschichtungsmittel-Dosierer 1.
  • Für einen Farbwechsel wird hierbei also zunächst der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 über die Beschichtungsmittel-Zuleitung 11 mit dem neuen Beschichtungsmittel befüllt, wobei der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 von der Andock-Schnittstelle 13 abgetrennt ist, wie in Figur 2A dargestellt ist. Während dieser Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 kann der Beschichtungsmittel-Dosierer 1 weiterhin das alte Beschichtungsmittel dosieren, so dass für die Befüllen des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 keine Unterbrechung des Lackiervorgangs erforderlich ist und deshalb genügend Zeit für die Befüllung zur Verfügung steht.
  • Nach der Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters 6 wird der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 dann nach weiteren Zwischenschritten mit der Andockschnittstelle 13 verbunden, was in Figur 2B dargestellt ist. Nach der Herstellung der Verbindung mit der Andock-Schnittstelle 13 kann dann das in dem Speichervolumen 7 enthaltene neue Beschichtungsmittel in das Dosiervolumen 5 des Beschichtungsmittel-Dosierers 1 überführt werden.
  • Figur 3 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Lackierroboters 21 mit einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung, die weitgehend mit den vorstehend beschriebenen Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtungen übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.
  • Der Beschichtungsmittel-Dosierer 1 ist hierbei als Kolbendosierer ausgeführt und in einen Zerstäuber 22 integriert, der an einer Handachse 23 montiert ist und von einem hochbeweglichen Roboterarm 24 geführt wird.
  • Der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 ist dagegen außerhalb des Lackierroboters 21 ortsfest angeordnet und kann über die Andock-Schnittstelle 13 mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer 1 verbunden werden. Hierzu bewegt der Lackierroboter 21 den Zerstäuber 22 so, dass die Andock-Schnittstelle 13 an dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 andockt, woraufhin der Beschichtungsmittel-Dosierer 1 aus dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter 6 befüllt werden kann.
  • Weiterhin zeigt die Zeichnung eine alternative Variante, bei der der gestrichelt gezeichnete Beschichtungsmittel-Dosierer 1 in den Roboterarm 24 integriert ist.

Claims (8)

  1. Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung für eine Lackieranlage, mit
    a) einem Zerstäuber (22),
    b) einem Lackierroboter (21) zum Führen des Zerstäubers (22),
    c) einem Beschichtungsmittel-Dosierer (1), wobei der Beschichtungsmittel-Dosierer (1)
    c1) ein zu applizierendes Beschichtungsmittel zu dem Zerstäuber (22) dosiert,
    c2) ein Kolbendosierer ist, der einen Zylinder (2) und einen in dem Zylinder (2) verschieblichen Dosierkolben (3) aufweist, und
    c3) zumindest zeitweise auf einem Hochspannungspotential liegt,
    c4) in dem von dem Lackierroboter (21) geführten Zerstäuber (22) angeordnet ist und sich mit dem Lackierroboter (21) bewegt,
    d) einer Ringleitung (38), und
    e) einer Andock-Schnittstelle (13),
    dadurch gekennzeichnet,
    f) dass die Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung einen Beschichtungsmittel-Speicherbehälter (6) aufweist zur vorübergehenden Aufnahme des Beschichtungsmittels und zur Versorgung des Beschichtungsmittel-Dosierers (1) mit dem Beschichtungsmittel, wobei der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter (6)
    f1) stromaufwärts vor dem Beschichtungsmittel-Dosierer (1) angeordnet und ausgangsseitig mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer (1) verbunden ist,
    f2) ortsfest angeordnet ist und
    f3) auf einem erdnahen Potential liegt, und
    f4) aus der Ringleitung (38) befüllt wird, und
    g) dass der Beschichtungsmittel-Dosierer (1) über die Andock-Schnittstelle (13) trennbar mit dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter (6) verbunden werden kann.
  2. Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter (6) ein einstellbares Speichervolumen (10) aufweist, und/oder
    b) dass das Speichervolumen (10) des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters (6) durch einen Kolben (8) einstellbar ist, und/oder
    c) dass der Kolben (8) des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters (6) elektromotorisch, druckluftbetätigt oder hydraulisch angetrieben ist.
  3. Lackieranlage mit einer Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  4. Betriebsverfahren für eine Beschichtungsmittel-Versorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, mit den folgenden Schritten:
    a) Dosierung eines Beschichtungsmittels durch einen Beschichtungsmittel-Dosierer (1) zu einem Zerstäuber (22),
    b) Versorgung des Beschichtungsmittel-Dosierers (1) mit dem Beschichtungsmittel über einen Beschichtungsmittel-Speicherbehälter (6), der stromaufwärts vor dem Beschichtungsmittel-Dosierer (1) angeordnet und ausgangsseitig mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer (1) verbunden ist,
    c) Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters über eine Beschichtungsmittel-Zuleitung in Form einer Ringleitung (38) mit dem Beschichtungsmittel, wobei der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter fest mit der Beschichtungsmittel-Zuleitung verbunden ist,
    d) Elektrische Erdung des Zerstäubers (22) nach einem Applikationsvorgang,
    e) Andocken des geerdeten Zerstäubers (22) mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer an dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter mittels eines Lackierroboters, wobei der Lackierroboter den Zerstäuber (22) hochbeweglich führt,
    f) Umfüllen des Beschichtungsmittels aus dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter in den Beschichtungsmittel-Dosierer, wenn der Beschichtungsmittel-Dosierer an den Beschichtungsmittel-Speicherbehälter angedockt ist,
    g) Abdocken des Zerstäubers (22) mit dem Beschichtungsmittel-Dosierer von dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter nach dem Umfüllen,
    h) Applikation des Beschichtungsmittels.
  5. Betriebsverfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Schritte bei einem Farbwechsel von einem alten Beschichtungsmittel zu einem neuen Beschichtungsmittel:
    a) Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters (6) mit dem neuen Beschichtungsmittel aus einer Beschichtungsmittel-Zuleitung (11) während der Dosierung des alten Beschichtungsmittels durch den Beschichtungsmittel-Dosierer (1),
    b) Beenden der Dosierung des alten Beschichtungsmittels durch den Beschichtungsmittel-Dosierer (1),
    c) Befüllung des Beschichtungsmittel-Dosierers (1) mit dem neuen Beschichtungsmittel aus dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälter (6),
    d) Beginn der Dosierung des neuen Beschichtungsmittels durch den Beschichtungsmittel-Dosierer (1).
  6. Betriebsverfahren nach Anspruch 5,
    gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    - Entleerung des verbliebenen alten Beschichtungsmittels aus dem Beschichtungsmittel-Dosierer (1) nach dem Beenden der Dosierung des alten Beschichtungsmittels und vor der Befüllung des Beschichtungsmittel-Dosierers (1) mit dem neuen Beschichtungsmittel, und/oder
    - Spülen des Beschichtungsmittel-Dosierers (1) mit einem Spülmittel nach der Entleerung des alten Beschichtungsmittels aus dem Beschichtungsmittel-Dosierer (1) und vor der Befüllung des Beschichtungsmittel-Dosierers (1) mit dem neuen Beschichtungsmittel, und/oder
    - Rückführung des in dem Beschichtungsmittel-Speicherbehälters (6) nach der Befüllung des Beschichtungsmittel-Dosierers (1) verbliebenen restlichen neuen Beschichtungsmittels in die Beschichtungsmittel-Zuleitung (11), und/oder
    - Spülen des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters (6) mit einer Spülflüssigkeit nach der Rückführung des darin verbliebenen neuen Beschichtungsmittels in die Beschichtungsmittel-Zuleitung (11).
  7. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch folgenden Schritt:
    Anlegen eines Hochspannungspotenzials an den Beschichtungsmittel-Dosierer und den Zerstäuber (22).
  8. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
    a) dass die Befüllung des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters (6) mit einem kleineren Beschichtungsmittelstrom erfolgt als die Dosierung des Beschichtungsmittels durch den Beschichtungsmittel-Dosierer (1) und/oder als die Befüllung des Beschichtungsmittel-Dosierers (1), und/oder
    b) dass der Beschichtungsmittel-Speicherbehälter (6) ein Speichervolumen (10) aufweist, das durch einen verschiebbaren Kolben (8) einstellbar ist, wobei der Kolben (8) pneumatisch mit einem Gegendruck beaufschlagt wird, der von der Viskosität des Beschichtungsmittels abhängig ist, und/oder
    c) dass der Gegendruck so eingestellt wird, dass der Volumenstrom beim Befüllen des Beschichtungsmittel-Speicherbehälters (6) unabhängig von der Viskosität des Beschichtungsmittels ist.
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