EP3458198A1

EP3458198A1 - Rotationszerstäuber

Info

Publication number: EP3458198A1
Application number: EP17719838.9A
Authority: EP
Inventors: Herbert Schulze
Original assignee: Eisenmann SE
Current assignee: Eisenmann SE
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2019-03-27
Also published as: US20190247873A1; CN108778520A; WO2017198426A1; DE102016006085A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotationszerstäuber zum Zerstäuben eines Beschichtungsmaterials für eine Beschichtung von Werkstücken, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Turbinenrad, das in zwei Drehrichtungen antreibbar ist, einer von dem Turbinenrad um eine Rotationsachse in Rotation versetzbaren Glocke sowie einer Einrichtung zur Ermittlung einer Rotationsgeschwindigkeit, wobei die Einrichtung eine Scheibe und einen Lichtwellenleiter umfasst, die in einer mittelbaren oder unmittelbaren drehfesten Verbindung mit der Glocke oder dem Turbinenrad steht und eine optisch detektierbare Struktur aufweist, wobei der Lichtwellenleiter zur Erfassung der optisch detektierbaren Struktur und zur Weiterleitung der erfassten Struktur als optisches Signal in dem Gehäuse ausgelegt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Lichtwellenleiter einen ersten Informationskanal und einen zweiten Informationskanal aufweist, die jeweils zur Weiterleitung eines optischen Signals unabhängig voneinander ausgelegt sind.

Description

Rotationszerstäuber

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Rotationszerstäuber zum Zerstäuben eines Beschichtungsma- terials für eine Beschichtung von Werkstücken mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Turbinenrad, das in zwei Drehrichtungen antreibbar ist, einer von dem Turbinenrad um eine Rotationsachse in Rotation versetzbare Glocke sowie einer Einrichtung zur Ermittlung einer Rotationsgeschwindigkeit, wobei die Einrichtung einen Drehkörper und einen Lichtwellenleiter umfasst.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Rotationszerstäuber der eingangs genannten Art werden beispielsweise dazu eingesetzt, Beschichtungsmaterial wie etwa Lack in Schichten auf eine Fahrzeugkarosserie aufzubringen. Das für die Beschichtung vorgesehene Material wird hierfür in kleinste Partikel zerstäubt, Bei diesem Zerstäubungsvorgang hängt die Partikelgröße von der Stärke der Fliehkraft und damit auch der Drehgeschwindigkeit ab: Je höher die Drehgeschwindigkeit ist, desto feiner wird das Beschichtungsmaterial zerstäubt.

Es besteht deshalb ein Bestreben, den Rotationszerstäuber mit immer höheren Drehgeschwindigkeiten zu betreiben, um eine möglichst feine Zerstäubung des Beschichtungs- materials zu erreichen.

Für eine Formung des den Drehteller verlassenden Beschichtungsmaterialstroms werden je nach Anwendungsfall Lenkluft und/oder ein elektrisches Hochspannungsfeld für eine elektrostatische Aufladung der Beschichtungspartikel eingesetzt. Nachdem die hohe Spannung des elektrischen Feldes eine Signalübermittlung aus dem Hochspannungsbereich auf elektrischem Wege aufgrund einer notwendigen Potentialtrennung schwierig und störanfällig macht, wird für die Ermittlung der Drehzahl und der Drehrichtung ein optisches System eingesetzt. Beispielsweise kann ein Drehkörper, beispielsweise in Form einer Scheibe, mit einem Turbinenrad drehfest gekoppelt sein. Der Drehkörper kann mit einer optisch detektierbaren Struktur versehen sein, die mittels eines Lichtwellenleiters in ein optisches Signal wandelbar ist. Das optische Signal kann über den Lichtwellenleiter ohne separate Potentialtrennung aus dem Hochspannungsbereich geleitet werden.

Aufgrund des oben erwähnten Strebens nach höheren Drehzahlen zur besseren Zerstäubung werden mittlerweile Drehzahlen weit über 100000 U/min angestrebt, was die bisher eingesetzten Signalverarbeitungskomponenten an deren Leistungsgrenzen bringt. Zwar existieren Signalweiterleitungs- und Signalverarbeitungskomponenten, die auch die angestrebten höheren Drehzahlen und Signalfrequenzen verarbeiten können. Solche Komponenten erfordern aber einen deutlich höheren Kapitaleinsatz. Aufgrund dieser Tatsache wird ein Kompromiss zwischen einer sauberen Erkennung der Drehrichtung und der Signalverarbeitung des Drehgeschwindigkeitssignals bei hohen Drehgeschwindigkeiten angestrebt. Während bei hohen Drehgeschwindigkeiten eine möglichst geringe Anzahl an Strukturen wie beispielweise Hell-Dunkel-Kontraste erwünscht ist, sollten für eine gute Erkennbarkeit einer Drehrichtung mehrere solcher Kontraste mit verschieden langen Abständen entlang einer Kreislinie vorhanden sein.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist folglich eine Aufgabe der Erfindung, einen Rotationszerstäuber anzugeben, der eine Erkennung der Drehrichtung an sich und eine Ermittlung der Drehzahl auch bei hohen Drehgeschwindigkeiten ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch einen Rotationszerstäuber gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäße Rotationszerstäuber zum Zerstäuben eines Beschichtungsmaterials für eine Beschichtung von Werkstücken weist ein Gehäuse sowie ein in dem Gehäuse angeordnetes Turbinenrad auf. Das Turbinenrad ist, beispielsweise mittels Druckluft, in zwei Drehrichtungen antreibbar. Der Rotationszerstäuber weist weiterhin eine Glocke auf, die um eine Rotationsachse drehbar und von dem Turbinenrad in Rotation versetzbar ist. Der Rotationszerstäuber weist eine Einrichtung zur Ermittlung rotationsbezogener Informationen wie beispielsweise einer Rotationsgeschwindigkeit auf. Die Einrichtung weist einen Drehkörper und einen Lichtwellenleiter auf. Der Drehkörper kann beispielsweise als Scheibe ausgebildet sein und ist unmittelbar oder mittelbar drehfest mit der Glocke oder dem Turbinenrad verbunden, so dass eine Drehung des Turbinenrads oder der Glocke eine entsprechende Drehung des Drehkörpers bewirkt. Der Drehkörper weist eine optisch detektierbare Struktur auf. Bei der optisch detektierbaren Struktur kann es sich um einen Bereich mit geänderten Reflexionseigenschaften gegenüber dem restlichen Bereich der Oberfläche des Drehkörpers, beispielsweise um einen Hell-Dunkel-Kontrast wie beispielsweise eine entsprechend farblich gestaltete Oberfläche, handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der Struktur auch um eine räumliche Gestaltung der Oberfläche des Drehkörpers wie beispielsweise schräg geneigte Oberflächen oder Ausnehmungen handeln. Der Lichtwellenleiter kann mit einer geeigneten Erfassungsoptik, beispielsweise an seinem auf die Scheibe ausgerichteten Ende, gegebenenfalls auch mit einer Einkoppelungsoptik wie beispielsweise eine Linse, versehen sein.

Erfindungsgemäß weist der Lichtwellenleiter einen ersten Informationskanal und einen zweiten Informationskanal auf. Der erste und der zweite Informationskanal sind jeweils dazu ausgelegt, unabhängig voneinander ein optisches Signal weiterzuleiten. Unter einem Informationskanal wird vorliegend ein Informationskanal verstanden, der eine von einem anderen Informationskanal unbeeinflusste Informationsweiterleitung ermöglicht. Das Licht kann beispielsweise eine Mischung verschiedener Lichtwellenlängen oder monochromatisch sein. Es sind verschiedene Wellenlängenbereiche wie beispielsweise sichtbares Licht infrarotes Licht oder auch UV-Licht möglich. Beispielsweise können zwei Informationskanäle über zwei separate Lichtwellenleiter wie etwa zwei Glas- oder Polymerfasern realisiert sein. Alternativ oder zusätzlich können beispielsweise zwei verschiedene Polarisationsrichtungen oder zwei verschiedene Wellenlängen innerhalb einer Glasfaser zwei solche Informationskanäle darstellen. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Zeitmultiplexen dergestalt stattfinden, dass während eines ersten Zeitraums ein erstes Signal und während eines zweiten Zeitraums ein zweites Signal weitergeleitet wird. Bei dem optischen Signal kann es sich beispielsweise um eine Abfolge von Intensitätsniveaus handeln, die beispielsweise mit einer Drehzahl korreliert sein können. Unter Weiterleitung der optischen Signale wird vorliegend verstanden, dass ein optisches Signal in den Lichtwellenleiter einkoppelbar und weiterleitbar ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Lichtwellenleiter zwei Lichtwellenleiterfasern zur Weiterleitung der beiden optischen Signale aufweist. Bei der Verwendung zweier unabhängiger Lichtwellenleiter kann der Einkoppelort der beiden optischen Signale unterschiedlich sein und somit eine besonders gute Trennung der beiden optischen Signale erreicht werden.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die optisch detektierbare Struktur zumindest einen Helligkeitskontrast auf der Scheibe bildet. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete farbliche Oberflächengestaltung der Scheibe erreicht werden. Die erste optisch detektierbare Struktur kann auf einer ersten Kreislinie mit einem ersten Radius der Scheibe angeordnet sein und eine zweite optisch detektierbare Struktur kann auf einer zweiten Kreislinie mit einem zweiten Radius der Scheibe angeordnet sein. Die erste Struktur kann dabei so ausgestaltet sein, dass bei einer Rotation der Scheibe gegenüber einem feststehenden Lichtwellenleiter ein erstes optisches Signal mit einer ersten Pulshäufigkeit entsprechend der Drehzahl der Scheibe erzeugbar ist und die zweite Struktur kann so ausgestaltet sein, dass sich bei der Rotation der Scheibe gegenüber einem feststehenden Wellenleiter eine zweite Pulshäufigkeit erzeugbar ist, wobei die zweite Pulshäufigkeit größer als die erste Pulshäufigkeit ist. Beispielsweise kann die erste Pulshäufigkeit zumindest doppelt so groß wie die zweite Pulshäufigkeit sein. Die Anordnung und Ausgestaltung der optischen Strukturen kann dabei an die individuellen Erfordernisse an- gepasst sein.

Bevorzugt erstrecken sich die erste und/oder die zweite optisch detektierbare Struktur entlang der Kreislinie. Beispielsweise können die erste und/oder die zweite optische Struktur flächig ausgebildet sein, beispielsweise als Kreisringsektor. Der Mittelpunkt der Kreislinie ist dabei bevorzugterweise die Drehachse der Scheibe. Die Erstreckung entlang einer Kreislinie kann dabei vorzugsweise so ausgestaltet sein, dass eine optische Detektion der Struktur, beispielsweise ein Hell-Dunkel-Kontrast, möglich ist. Die durch die optisch detektierbare Struktur entstehenden optischen Signale können Pulse aufweisen, die beispielsweise durch die Detektion von Hell-Dunkel-Kontrasten entstehen. Bei einer regelmäßigen Verteilung der Hell-Dunkel-Kontraste entlang der Kreislinie können den Pulsen auch eine oder mehrere Frequenzen zugeordnet werden. Das Vorsehen zweier unterschiedlicher Pulshäufigkeiten beispielsweise auf zwei unterschiedlichen Informationskanälen erlaubt eine Aufteilung der über die Informationskanäle zu übertragenden Informationen.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das erste Signal eine Drehrichtungserkennung ermöglicht. Somit kann bei einer Ausführungsform das erste optische Signal über einen ersten Informationskanal und das zweite optische Signal über einen zweiten Informationskanal übertragbar sein. Beispielsweise kann über den ersten Informationskanal eine Drehzahl der Scheibe und über den zweiten Informationskanal eine Drehrichtung oder/und eine Beschleunigung der Scheibe übertragbar sein. Somit kann bei niedrigen Drehzahlen problemlos eine Erkennung der Drehrichtung und/oder der Beschleunigung mittels einer entsprechend fein auflösenden Struktur auf der Scheibe erfolgen, während beispielsweise bei höheren Drehzahlen aufgrund einer geringeren Auflösung der Struktur mit den gleichen optischen und/elektronischen Erfassungsmitteln eine Bestimmung der Drehzahl erfolgen kann.

Es können also auf der gleichen Scheibe beispielsweise zwei oder mehr optisch erfassbare Strukturen vorgesehen sein, über die mit den gleichen optischen oder/und elektronischen Erfassungsmitteln wie beispielsweise Detektoren oder/und Auswerteelektroniken einen niedrigen Drehzahlbereich mit der erforderlichen Auswertegenauigkeit über eine erste Struktur und einen höheren Drehzahlbereich mit der erforderlichen Auflösung über eine zweite Struktur abgedeckt werden kann.

Beispielsweise können bei einer Ausführungsform die beiden Informationskanäle durch ihre Polarisation unterscheidbar sein. Dies kann beispielsweise durch eine polarisationsselektive Oberfläche der Struktur eine entsprechende Aufteilung der Informationskanäle erfolgen. Dabei kann beispielsweise nur ein Teil der Struktur polarisationsselektiv reflektieren oder unterschiedliche Polarisationsrichtungen für unterschiedliche Bereich der Struktur vorgesehen sein.

Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 8 und durch eine Anlage gemäß dem Anspruch 9 gelöst.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Figur 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit zwei Lichtwellenleitern sowie einer Scheibe mit einer innenliegenden Drehzahlermittlungsstruktur;

Figur 2 eine Teilansicht der Ausführungsform der Figur 1;

Figur 3 eine Darstellung der in der ersten Ausführungsform auftretenden Signale;

Figur 4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit zwei Lichtwellenleitern mit einer auf der Scheibe außenliegenden Drehzahlermittlungsstruktur;

Figur 5 eine Teilansicht der Figur 4;

Figur 6 eine Darstellung der in der zweiten Ausführungsform auftretenden Signale;

Figur 7 eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit drei Lichtwellenleitern mit einer auf der Scheibe angeordneten Drehrichtungsermittlungsstruktur;

Figur 8 eine Teilansicht der Figur 7;

Figur 9 eine Darstellung der in der dritten Ausführungsform auftretenden Signale;

Figur 10 eine vierte Ausführungsform der Erfindung mit einem Lichtwellenleiter;

Figur 1 1 eine Teilansicht der Figur 10;

Figur 12 eine Darstellung der in der vierten Ausführungsform auftretenden Signale; Figur 13 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung mit einem Lichtwellenleiter und einer polarisierend reflektierenden Struktur auf der Scheibe;

Figur 14 eine Teilansicht der Figur 13; und

Figur 15 eine Darstellung der in der fünften Ausführungsform auftretenden Signale. BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE 1. Erste Ausführungsform

In Figur 1 ist in einer Querschnittsansicht eine erste Ausführungsform eines Rotationszerstäubers 10 in einer stark schematisierten Darstellung sowie in Figur 2 ein Detail des Rotationszerstäubers 10 in einer schematisierten Draufsicht gezeigt. Die Darstellung des Rotationszerstäubers 10 zeigt ein Gehäuse 12, das wesentliche Teile des Rotationszerstäubers 10 umschließt. Der Rotationszerstäuber 10 kann beispielsweise Teil einer Anlage zur Be- schichtung von Fahrzeugkarosserien (nicht abgebildet) sein. An der Vorderseite des Gehäuses 12 ist schematisch eine Glocke 14 zur Zerstäubung eines Beschichtungsmaterials, wie beispielsweise ein Lack, dargestellt. Die Glocke 14 ist drehbar um eine Rotationsachse A gelagert und wird von einer Turbine (nicht dargestellt) mit einem Turbinenrad 16 angetrieben. Das Turbinenrad 16 ist drehfest mit einem als Scheibe 18 ausgebildeten Drehkörper verbunden.

Die Scheibe 18 ist in der Querschnittsansicht lediglich schematisch dargestellt, Die Scheibe 18 ist Teil einer Einrichtung 20 zur Ermittlung rotationsbezogener Informationen wie beispielsweise einer Drehgeschwindigkeit auf. In diese Ausführungsform sind eine Drehgeschwindigkeit, eine Beschleunigung und optional eine Drehrichtung ermittelbar, wie nachfolgend näher erläutert werden wird. Die Einrichtung 20 weist neben der Scheibe 18 zwei Lichtwellenleiter 22, 24, zwei Photodetektoren 26, 28 sowie eine zugehörige Auswerteelektronik 29 auf. Die Lichtwellenleiter 22, 24 sind so relativ zu der Scheibe 18 angeordnet, dass von der Scheibe - konkret: von der Oberfläche 19 der Scheibe 18, welche den Lichtwelleneitern 22, 24 zugewandt ist - reflektiertes Licht in die Lichtwellenleiter 22, 24 eingekoppelt werden kann. Die Lichtwellenleiter 22, 24 können an ihren der Scheibe 18 zugewandten Enden gegebenenfalls mit einer Einkoppeloptik wie beispielsweise entsprechenden Linsen o.ä. versehen sein. Die Lichtwellenleiter 22, 24 können als Monomode- o- der als Multimodefasern ausgebildet sein und beispielsweise aus Glas oder aus Polymer hergestellt sein.

Des Weitern kann in der Umgebung der Scheibe 18 eine Lichtquelle mit gerichtetem oder diffusem Licht angeordnet sein (nicht abgebildet). Die Lichtquelle kann die Oberfläche 19 der Scheibe 18 beleuchten.

In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist symbolisch mittels einer gestrichelten Linie B eine Potentialtrennung eingezeichnet, die vorliegend zwischen den Photodetektoren 26, 28 und der Scheibe 18 verläuft. Konkret bedeutet dies, dass die Potentialtrennung über die optischen Lichtwellenleiter 22, 24 überwunden und die Konversion von einem optischen Signal zu einem elektrischen Signal außerhalb des Hochspannungsbereichs des Rotationszerstäubers 10 stattfindet.

In der vorliegenden Ausführungsform sind die Photodetektoren 26, 28 innerhalb des Gehäuses 12 des Rotationszerstäubers 10 angeordnet. Selbstverständlich könnten die Photodetektoren 26, 28 sowie die zugehörige Auswerteelektronik 29 auch außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet sein.

Figur 2 zeigt in einer schematischen Draufsicht die Oberfläche 19 der Scheibe 18. Die Scheibe 18 ist vorliegend mit einer durchgehenden geschlossenen Oberfläche 19 und im Wesentlichen kreisförmig ausgestaltet. Selbstverständlich muss die Oberfläche 19 nicht durchgehend sein, vielmehr können Aussparungen oder Erhebungen vorgesehen sein. Auf einer ersten Kreislinie 30 der kreisförmigen Scheibe 18 ist eine erste Struktur 31 mit einem ersten Reflexionsabschnitt 32, einem zweiten Reflexionsabschnitt 33 und einem dritten Reflexionsabschnitt 34 angeordnet. Auf einer zweiten Kreislinie 35 ist eine zweite Struktur 36 mit einem ersten Reflexionsabschnitt 37 und einem zweiten Reflexionsabschnitt 38 angeordnet. Die einzelnen Reflexionsabschnitte 32, 33, 34, 37, 38 sind in dieser Ausführungsform als Abschnitte jeweils eines Kreisrings - also gewissermaßen als Kreisringsektoren - ausgebildet, wobei der Mittelpunkt des Kreisrings auf dem jeweiligen Radius 30, 35 angeordnet ist. Selbstverständlich können beispielsweise die inneren Reflexionsabschnitte 37, 38 auch als Kreissegmente ausgestaltet sein.

Während die Längen der zu der zweiten Kreislinie 35 gehörigen Reflexionsabschnitte 37, 38 entlang des jeweiligen Kreisbogens sowie die zwischen den Reflexionsabschnitten 37, 38 befindlichen Bereiche gleich lang sind, weisen die zu der ersten Kreislinie 30 gehörigen Reflexionsabschnitte 32-34 entlang des jeweiligen Kreisbogens unterschiedliche Längen auf. Der erste Reflexionsabschnitt 32 weist diesbezüglich die geringste Länge auf, der zweite Reflexionsabschnitt 33 weist eine mittlere und der dritte Reflexionsabschnitt die größte Länge 34 auf. Die drei unterschiedlichen Längen der drei Reflexionsabschnitte 32- 34 erlauben eine Bestimmung der Drehrichtung aufgrund der unterschiedlichen Abfolge der verschieden langen Reflexionsabschnitte 32-34.

Die entstehenden optischen Signale sind in Figur 3 für eine Umdrehung im Uhrzeigersinn, startend bei der in Figur 3 waagrecht eingezeichneten punktierten Linie, dargestellt. In Figur 3 ist das über den ersten Lichtwellenleiter 22, der an einem weiter außen liegenden Radius der Scheibe 18 angeordnet ist, aufgenommene optische Signal 41 als schematisch strichpunktierte Linie, das über den zweiten Lichtwellenleiter 24, der an einem weiter innen liegenden Radius der Scheibe 18 angeordnet ist, aufgenommene optische Signal 42 als gestrichelte Linie dargestellt. Die Signale 41 , 42 sind in der Figur 3 entlang einer Zeitachse als Abszisse auftragen, die zugehörige Ordinate und somit die Höhe der Signale 41 , 42 ist nicht maßstabsgetreu und stellen somit keine Aussage über möglicherweise auftretende Signalstärken dar.

Wie der Figur 3 zu entnehmen ist, weist das erste Signal 41 entsprechend den drei Reflexionsabschnitten 32-34 drei Signalpulse 43, 44, 45 mit unterschiedlicher Länge auf. Aus der Abfolge der verschieden langen Pulse kann auf die Drehrichtung geschlossen werden. Für eine zuverlässige Erkennung der Drehrichtung ist wie in dieser ersten Ausführungsform in den Figuren 1 und 2 dargestellt eine Abfolge mit beispielsweise drei unterscheidbar verschieden langen Pulsen gewählt. Für die Erkennung der Drehrichtung sollte generell eine Pulsfolge - bestehend aus Pulslängen und Pulsabständen - vorliegen, die bezüglich ihrer zeitlichen Abfolge keine Spiegelsymmetrie aufweist. Dem entsprechend könnte die Pulsfolge auch aus zwei verschieden langen Pulsen mit verschieden langen Pulsabständen zwi sehen dem ersten und dem zweiten Puls sowie zwischen den zweiten Puls und dem sich dann wieder anschließenden ersten Puls bestehen.

Es ist aber mit einer solchen Pulsfolge generell nicht möglich, bei höheren Drehfrequenzen, bei welchen die Signalverarbeitung an ihre Grenzen kommt, durch eine Reduzierung der Anzahl der durch die Scheibe 18 und den darauf befindlichen Reflexionsabschnitte entstehenden Signalpulsen die Signalverarbeitung zu entlasten.

Dies wird durch die auf der zweiten Kreislinie 35 befindlichen Reflexionsabschnitte 37, 38 bzw. durch das zugehörige Signal 42 ermöglicht. Wie der Figur 3 zu entnehmen ist, weist das Signal 42 entsprechend den Reflexionsabschnitten 37, 38 zwei Pulse 46, 47 auf. Das Vorhandensein von lediglich zwei Pulsen 46, 47 erlaubt auch bei einer höheren Drehzahl der Glocke 14 eine Ermittlung der Drehzahl mittels der bereits vorhandenen Signalerfas- sungs- und Signalverarbeitungstechnologie. Eine weitere Reduzierung der Anzahl an zu detektierenden Pulsen wäre durch das Vorsehen eines einzigen Reflexionsabschnittes möglich, so dass lediglich ein einziger Puls - hervorgerufen durch einen Dunkel-Hell-Kon- trast gefolgt von einem Hell-Dunkel-Kontrast - zu detektieren wäre.

2. Zweite Ausführungsform

Die Figuren 4-6 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Rotationszerstäubers 100. Merkmale, die bezüglich der ersten Ausführungsform gleich oder vergleichbar sind, sind mit Bezugszeichen versehen, zu denen 100 addiert wurde. Zur Vermeidung von Wiederho lungen werden solche Merkmale nicht wieder erneut beschrieben.

Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform weist die Einrichtung 120 zur Ermittlung rotationsbezogener Information des Rotationszerstäubers 100 der zweiten Ausführungs- form wie in der Figur 4 dargestellt eine Scheibe 1 18 mit einer ersten Oberfläche 1 19 vergleichbar mit der Oberfläche 19 des Rotationszerstäubers 10 der ersten Ausführungsform und einer zweiten Oberfläche 1 17 auf, die gegenüber ersten Oberfläche 1 19 geneigt ist. Die zweite Oberfläche 1 17 ist in dieser Ausführungsform am äußeren Rand der Scheibe 1 18 angeordnet und ermöglicht so eine bessere Signalübertragungsqualität, da weniger Streulicht der ersten Oberfläche 1 19 in den zweiten Lichtwellenleiter 122 eingekoppelt wird und umgekehrt.

Die Aufteilung der auf der ersten Oberfläche 1 19 und der zweiten Oberfläche 1 17 angeordneten Strukturen 131 , 136 wie in Figur 5 dargestellt unterscheidet sich ebenfalls von der ersten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform befindet sich auf der äußeren zweiten Oberfläche 1 17 auf einer ersten äußeren Kreislinie 135 eine Struktur 136 mit lediglich einem Reflexionsabschnitt 137. Der Reflexionsabschnitt 137 erstreckt sich vorliegend entlang eines Kreisbogens der Kreislinie 135, der circa die Hälfte der Kreislinie 135 ausmacht, die andere Hälfte der Kreislinie 135 ist unbelegt.

Auf einer zweiten inneren Kreislinie 130 ist eine Struktur 131 mit insgesamt drei Reflexionsabschnitten 132-134 angeordnet. Wie bei der ersten Ausführungsform unterscheiden sich die Reflexionsabschnitte 132-134 bezüglich ihrer Erstreckung entlang der Kreislinie 130, so dass wie bereits oben beschrieben eine Ermittlung der Drehrichtung möglich ist. Die Reflexionabschnitte 132-134 der Struktur 130 erstrecken sich radial bis zum Mittelpunkt der Oberfläche 1 19, während sich die inneren Reflexionsabschnitte 37, 38 der ersten Ausführungsform nicht bis zum Mittelpunkt erstrecken. Je nach den individuellen Gegebenheiten bezüglich des Reflexionsgrades der Reflexionsabschnitte, des Ortes und der Richtung der Beleuchtung kann die eine oder die anderen Ausführung gewählt werden.

Figur 6 der zweiten Ausführungsform zeigt schematisch die mit der Konfiguration der Scheibe 120 bei einer Rotation um die Drehachse A entstehenden Signale 141, 142, beginnend mit der waagrecht in Figur 5 eingezeichneten punktierten Linie. Das Signal 142, das bei einer Reflexion von Licht an dem Reflexionsabschnitt 137 entsteht, weist entsprechend lediglich einen Puls 146 auf, der anteilig die Hälfte der Dauer einer Umdrehung dauert. Das aus den Reflexionsabschnitten 132-134 der Struktur 131 entstehende optische Signal 141 hingegen weist wie auch das Signal 41 drei Pulse 143-145 mit unterschiedlicher Pulslänge auf, so dass eine Drehrichtungserkennung möglich ist.

3. Dritte Ausführungsform

Als dritte Ausführungsform ist in den Figuren 7-9 schematisch ein Rotationszerstäuber 300 gezeigt. Wiederum sind Merkmale, die denen der ersten oder zweiten Ausführungsform gleichen oder vergleichbar mit diesen sind, mit Bezugszeichen bezeichnet, zu denen 100 bzw. 200 addiert wurden.

Der Rotationszerstäuber 300, wie er in der Figur 7 dargestellt ist, weist neben den bekannten Merkmalen eine Einrichtung 220 zur Ermittlung von rotationsbezogenen Informationen auf, die im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen drei Lichtwellenleiter 222, 223, 224 aufweist. Entsprechend sind drei Photodetektoren, hier symbolisch in einer Einheit 228 zusammengefasst, vorhanden.

Entsprechend den drei Lichtwellenleitern 222, 223, 224 sind auf der Oberfläche 219 der Scheibe 218 Reflexionsabschnitte auf drei Kreislinien 230, 232, 234 mit unterschiedlichen Radien vorgesehen. Auf der äußersten Kreislinie 230 befinden sich in der vorliegenden Ausführungsform 16 Reflexionsabschnitte 231 , die entlang der Kreislinie 230 äquidistant voneinander angeordnet sind und eine Kreisbogenlänge besitzen, die gleich dem Abstand zum nächsten Reflexionsabschnitt 231 ist. Auf einer weniger weit außen liegenden Kreislinie 232 ist lediglich ein einziger Reflexionsabschnitt 233 angeordnet, dessen Kreisbogenlänge etwas größer als die Kreisbogenlänge der weiter außen liegenden Reflexionsabschnitte 231 ist und entsprechend einen größeren Drehwinkel als der außen liegende Reflexionsabschnitt 231 überdeckt. Auf der innersten Kreislinie 234 ist ebenfalls ein einziger Reflexionsabschnitt 235 angeordnet, dessen Kreisbogenlänge wiederum etwas größer als die Kreisbogenlänge des auf der mittleren Kreislinie 232 liegenden Reflexionsabschnitts 233 ist und etwa den dreifachen Drehwinkel abdeckt, den ein außen liegender Reflexionsabschnitt 231 abdeckt. Figur 9 zeigt die durch diese Konfiguration bei der Rotation der Scheibe 218 im Uhrzeigersinn entstehenden drei Signale 241 , 242, 243, beginnend mit der in Figur 8 waagrecht eingezeichneten punktierten Linie. Das Signal 141 zeigt entsprechend den 16 Reflexionsabschnitten 231 16 Pulse 244. Das Signal 242 des Reflexionsabschnitts 233 auf der mittleren Kreislinie umfasst einen Puls 245, der entsprechend der Kreisbogenlänge des Reflexionsabschnitts 233 die Länge des Pulses 244 des Signals 241 übersteigt. Entsprechend weist auch das dritte Signal 243 einen einzigen Puls 246 auf, dessen Länge wiederum größer als die des Pulses 245 der mittleren Kreislinie 232 ist. Entsprechend kann in dem Beispiel der Figur 9 über die Lage abfallenden Flanken der Pulse 245, 246 auf die Drehrichtung geschlossen werden. Dies wäre bei niedrigen Drehzahlen bereits alleine über die relative Lage der abfallenden Flanken der Pulse 244, 245 der der äußeren Kreislinie 230 und der mittleren Kreislinie 232 zugeordneten Signale 241, 242 möglich. Bei hohen Drehzahlen jedoch ist dies mit den nur einen einzigen Puls umfassenden Signalen 240, 243 einfacher.

4. Vierte Ausführungsform

Als vierte Ausführungsform ist ein Rotationszerstäuber 300 in den Figuren 10-12 schematisch dargestellt. Wiederum sind Merkmale, die bezüglich der vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen gleich oder vergleichbar sind, Bezugszeichen bezeichnet, zu denen 100/200/300 addiert wurde.

Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 -3 weist der Rotationszerstäuber 300 der vierten Ausführungsform lediglich einen Lichtwellenleiter 322 und entsprechend auch nur einen Photodetektor 326 auf. Die Oberfläche 319 der Scheibe 318 der Einrichtung 320 zur Erfassung rotationsbezogener Informationen weist demzufolge ebenfalls nur eine Struktur 331 auf einer Kreislinie 330 auf. Die Struktur 331 weist drei Reflexionsabschnitte 332-334 auf. Die Reflexionsabschnitte 332, 333 sind hinsichtlich ihrer Kreisbogenlänge gleich, der Reflexionsabschnitt 334 ist deutlich länger als die anderen beiden Reflexionsabschnitte 332, 333. Insgesamt sind die drei Reflexionsabschnitte 332-334 lediglich auf einer Hälfte der Kreislinie 330 angeordnet. Die andere Hälfte der Kreislinie 330 bleibt unbelegt. Die Abstände zwischen den Reflexionsabschnitten 332-334 sind nicht äquidistant. Zwischen den beiden kürzeren Reflexionsabschnitten 332, 333 besteht lediglich ein kurzer Kreisbogenabstand, während der Kreisbogenabstand zwischen dem längeren Reflexionsabschnitt 334 und dem kürzeren Reflexionsabschnitt 132 größer ist.

Das sich bei der Rotation der Scheibe 318 um die Rotationsachse A, beginnend mit der in Figur 1 1 waagrecht eingezeichneten punktierten Linie, ergebende Signal 341 ist in Figur 12 dargestellt. Es weist einen langen Puls 342 auf, der von zwei gleich langen kürzeren Pulsen 343, 344 gefolgt wird. Aufgrund der unterschiedlichen Abstände zwischen dem langen Puls 342 und dem kurzen Puls 343 einerseits und den beiden kürzeren Pulsen 343, 344 andererseits besteht bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten die Möglichkeit einer Drehrichtungserkennung. Bei höheren Drehgeschwindigkeiten machen sich die endlichen Flankensteilheiten der beteiligten Komponenten bemerkbar. Dies ist symbolisch mit dem Signal 341 ' dargestellt. Die vergleichsweise kurzen Pausen zwischen den Reflexionsabschnitten 342, 343, 344„verschmieren" und werden als ein einziger großer Puls detektiert, der nach wie vor zur Erkennung der Drehgeschwindigkeit ausreicht. Dieses Zeitmultiplexen spart somit weitere Komponenten ein und ermöglicht trotzdem eine Erkennung der Drehgeschwindigkeit bei hohen Drehgeschwindigkeiten und der Drehrichtung bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten.

5. Fünfte Ausführungsform

Als fünfte Ausführungsform ist in den Figuren 13-15 schematisch ein Rotationszerstäuber 400 dargestellt. Wiederum sind Merkmale, die bezüglich der vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen gleich oder vergleichbar sind, Bezugszeichen bezeichnet, zu denen 100/200/300/400 addiert wurde.

Der Rotationszerstäuber 400 der fünften Ausführungsform, wie er in Figur 13 schematisch dargestellt ist, verwendet zur Trennung zweier verschiedener Informationskanäle eine Polarisation des von der Scheibe 418 reflektierten Lichts. Zu diesem Zweck ist als Einrichtung 420 zur Erfassung rotationsbezogener Informationen ein Lichtwellenleiter 422 vorgesehen, der mittels eines Splitterabschnitts das in den Lichtwellenleiter 422 eingekoppelte Licht hinsichtlich seiner Polarisation auf zwei verschiedene Lichtwellenleiter 423, 424 aufteilt. Das so aufgeteilte Licht wird in einem Photodetektor 426 weiterverarbeitet, der für die verschiedenen Polarisationen jeweils ein elektrisches Signal erzeugt, so dass eine getrennte Weiterverarbeitung der unterschiedlichen Polarisationen erfolgen kann.

Die in Figur 14 schematisch dargestellte Oberfläche 419 der Scheibe 418 der Einrichtung 420 weist auf einer einzigen Kreislinie 430 zwei verschiedene Strukturen auf. Eine erste Struktur 431 weist eine Vielzahl an Reflexionsabschnitten 431 auf, in der vorliegenden Ausführungsform sind es 15 äquidistant auf der Kreislinie 430 angeordnete Reflexionsabschnitte 431. Die Reflexionsabschnitte 431 sind in dieser Ausführungsform hinsichtlich der Polarisation unspezifisch.

Eine zweite Struktur mit einem einzigen Reflexionsabschnitt 433 fügt sich in Form und Lage in die übrigen Reflexionsabschnitte 431 ein, weist aber ein polarisationsspezifisches Reflexionsverhalten auf. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass ein unpolarisiert einfallendes Licht mit einer linearen Polarisation reflektiert wird. Selbstverständlich sind hier auch andere Anordnungen und Kombinationen möglich. Beispielsweise kann der polarisationsspezifische Reflexionsabschnitt 433 auch auf einer Kreislinie mit einem anderen Radius angeordnet sein. Dies kann beispielsweise zu einer Verbesserung des Nebensprechens führen. Alternativ oder zusätzlich können auch die in diesem Ausführungsbeispiel unpolarisiert reflektierenden Abschnitte 431 auch polarisierend ausgebildet sein. Es kann beispielsweise eine zu der Polarisationsrichtung des einen Reflexionsabschnitts 431 senkrecht stehende Polarisationsrichtung vorgesehen sein.

Figur 15 zeigt die für die oben beschriebene fünfte Ausführungsform entstehenden Signale 441 , 442. Während das der Vielzahl an Reflexionsabschnitten 431 zugeordnete Signal 441 entsprechend jedem Reflexionsabschnitt 431 15 Pulse 443 aufweist, umfasst das dem polarisierend reflektierenden Abschnitt 433 zugeordnete Signal lediglich einen einzigen Puls 444, der gewissermaßen in die Lücke der 15 anderen Pulse fällt.

Mit herkömmlichen einkanaligen Lösungen ist eine technische Grenze bei ca. 100.000 Umdrehungen/min für die gleichzeitige Erkennung von Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung zu erwarten. Der Grund liegt darin, dass ab dieser Drehgeschwindigkeit die Wandlertechnik wie beispielsweise die Photodetektoren und nachfolgende Komponenten dann hinsichtlich der Signalauswertung im Hochfrequenzbereich arbeiten. Dies würde einen hohen finanziellen und apparativen Aufwand nach sich ziehen.

Mit einer einfachen Reduzierung der Anzahl an hell-dunkel-Übergängen auf der Drehscheibe und damit eine Reduzierung der Anzahl an Pulsen pro einzelner Umdrehung würde jedoch dazu führen, dass eine Drehrichtungserkennung nicht mehr möglich wäre und das anhand der erkannten Drehzahl eingesteuerte Beschleunigungsverhalten weniger genau zu kontrollieren wäre.

Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der Funktion einer Ermittlung der Drehzahl bei hohen Drehzahlen, in denen die Glocke üblicherweise mit konstanter Geschwindigkeit ohne größere Beschleunigungen arbeitet, und der Ermittlung der Beschleunigung bzw. de Drehrichtung bei niedrigeren Drehzahlen auf 2 getrennte Informationskanäle kann die ma ximale zu erkennende Drehzahl weit nach oben verschoben werden.

Der Kanal zur Erkennung der Drehzahl kann mit einem eigenen Reflektorbereich, einem eigenen Lichtwellenleiter und einem eigenem Wandler ausgestattet sein und minimal einen hell-dunkel-Übergang aufweisen. Dadurch ist eine Reduzierung der Anzahl an Pulsen je Umdrehung auf ein Minimum und eine Maximierung der Drehzahl für diesen Kanal möglich. Drehzahlschwankungen bei diesem hohen Drehzahlbereich werden trotzdem genügend genau erkannt und können steuerungstechnisch erkannt und verarbeitet werden.

Ein oder mehrere weitere Kanäle können dann beispielsweise wie bisher zur Erkennung der Drehrichtung bei geringen Drehzahlen und für die Regelung der Brems- und Beschleunigungsvorgänge in den niedrigeren Drehzahlbereichen eingesetzt werden.

Beispielsweise kann ein erster Kanal für alle Funktionen, d.h. beispielsweise für die Erkennung der Richtung, einer Änderung der Drehzahl und die Erkennung der Drehzahl an sich in einem Drehzahlbereich bis 70.000 Umdrehungen/min verwendet werden. Ein weiterer Kanal kann für eine Änderung, d.h. eine Beschleunigung, und für die Erkennung der Drehzahl an sich ab 70.000 Umdrehungen/min eingesetzt werden.

Hierdurch können die jeweiligen Bereiche der Drehscheibe, die Lichtwellenleiter und die Wandlertechnik auf den jeweiligen Aufgabenbereich abgestimmt und optimiert werden. Beispielsweise können unterschiedliche Reflexionselemente, unterschiedliche Lichtwellenleiter oder unterschiedliche Wandler zum Einsatz kommen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Rotationszerstäuber (10) zum Zerstäuben eines Beschichtungsmaterials für eine Be- schichtung von Werkstücken, mit einem Turbinenrad (16), das in zwei Drehrichtungen antreibbar ist, einer von dem Turbinenrad (16) um eine Rotationsachse (A) in Rotation versetzbaren Glocke (14) sowie einer Einrichtung (20) zur Ermittlung von rotationsbezogenen Informationen, wobei die Einrichtung (20) einen Drehkörper (18) und einen Lichtwellenleiter (22) umfasst, wobei der Drehkörper (18) in einer mittelbaren oder unmittelbaren drehfesten Verbindung mit der Glocke (14) oder dem Turbinenrad (16) steht und eine optisch detektier- bare Struktur (31) aufweist, wobei der Lichtwellenleiter (22) zur Erfassung der optisch detektierbaren Struktur (31) und zur Weiterleitung der erfassten Struktur (13) als optisches Signal (42) ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (22, 24) einen ersten Informationskanal und einen zweiten Informationskanal aufweist, die jeweils zur Weiterleitung eines optischen Signals (41 , 42) unabhängig voneinander ausgelegt sind.

2. Rotationszerstäuber nach Anspruch 1 , wobei der Lichtwellenleiter zwei Lichtwellenleiterfasern (22, 24) zur Weiterleitung der beiden optischen Signale (41 , 42) aufweist.

3. Rotationszerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei

die optisch detektierbare Struktur (31, 36) einen Helligkeitskontrast auf dem Drehkörper (18) bildet,

eine erste optisch detektierbare Struktur (31) auf einer ersten Kreislinie (30) des Drehkörpers (18) angeordnet ist und eine zweite optisch detektierbare Struktur (36) auf einer zweiten Kreislinie (35) des Drehkörpers (18) angeordnet ist, wobei

die erste Struktur (31) auf der ersten Kreislinie (30) ein erstes optisches Signal (41) mit einer ersten Pulshäufigkeit und auf dem zweiten Kreislinie (35) ein zweites optisches Signal (42) mit einer zweiten Pulshäufigkeit erzeugt, wobei die erste Pulshäufigkeit größer als die zweite Pulshäufigkeit ist.

4. Rotationszerstäuber nach Anspruch 3, wobei die erste Pulshäufigkeit zumindest doppelt so groß wie die zweite Pulshäufigkeit ist.

5. Rotationszerstäuber nach Anspruch 3 oder 4, wobei das erste Signal (41) eine Drehrichtungserkennung oder/und eine Beschleunigungserkennung ermöglicht.

6. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das erste optische Signal (41 ) über einen ersten Informationskanal und das zweite optische Signal (42) über einen zweiten Informationskanal übertragbar sind.

7. Rotationszerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beiden Informationskanäle durch ihre Polarisation unterscheidbar sind.

8. Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mittels eines Rotationszerstäubers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.

9. Anlage zur Beschichtung von Gegenständen wie Fahrzeugkarosserien mittels eines Rotationszerstäubers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.