EP4281223A1 - Beschichtungseinrichtung, insbesondere rotationszerstäuber - Google Patents

Beschichtungseinrichtung, insbesondere rotationszerstäuber

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Publication number
EP4281223A1
EP4281223A1 EP22700792.9A EP22700792A EP4281223A1 EP 4281223 A1 EP4281223 A1 EP 4281223A1 EP 22700792 A EP22700792 A EP 22700792A EP 4281223 A1 EP4281223 A1 EP 4281223A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating device
sensor
rotary atomizer
magnetic
atomizer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22700792.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Siegfried Poppe
Johannes Höchsmann
Martin Keilbach
Rainer Melcher
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Publication of EP4281223A1 publication Critical patent/EP4281223A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01D5/268—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
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    • G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
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    • B05B13/0431—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with spray heads moved by robots or articulated arms, e.g. for applying liquid or other fluent material to three-dimensional [3D] surfaces
    • B05B13/0433—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with spray heads moved by robots or articulated arms, e.g. for applying liquid or other fluent material to three-dimensional [3D] surfaces the work being vehicle components, e.g. vehicle bodies

Definitions

  • Coating device in particular rotary atomizer
  • the invention relates to a coating device for coating components, in particular with a rotary atomizer for painting motor vehicle body components.
  • rotary atomizers are usually used as the application device, which rotate a bell cup at high speed during the painting operation, with the bell cup throwing off the paint to be applied and thereby atomizing it.
  • Electrostatic coating agent charging is usually used here in order to increase the application efficiency (i.e. the ratio of the paint deposited on the vehicle body components to be painted to the total amount of paint applied) and to correspondingly reduce the disruptive overspray.
  • the vehicle body components to be painted are electrically grounded while the rotary atomizer is charged to a high-voltage potential, so that the paint applied is also electrostatically charged accordingly.
  • the paint shops therefore have a high-voltage area and an electrically grounded area, with the high-voltage area containing the rotary atomizer.
  • the rotary atomizers are usually driven by turbines that are driven by compressed air. It is also known from EP 1 389 488 A2 to monitor the speed of a rotary atomizer.
  • the back of the turbine wheel is provided as a reflector disc with reflectors in the shape of segments of a circle, which are detected by an optical sensor (eg photo cell).
  • the output signal of the optical sensor is then transmitted from the high-voltage area to the electrically grounded area via a fiber optic cable, with the fiber optic cable enabling potential isolation.
  • a disadvantage of this known technical solution for monitoring the speed of a rotary atomizer is that the optical components (reflector disc, interfaces to the income in the optical waveguide, etc.) are susceptible to contamination.
  • the invention is therefore based on the object of correspondingly improving the above-mentioned prior art.
  • the coating device according to the invention initially has an electrostatic coating agent charge, as is known per se from the prior art and serves to electrostatically charge the applied coating agent.
  • the coating device according to the invention therefore has a high-voltage area and an electrically grounded area.
  • the coating device according to the invention also has a first sensor, which is arranged in the high-voltage area.
  • the first sensor can be a speed sensor that is used to record the speed of the rotary atomizer.
  • the invention is not limited to speed sensors with regard to the type of the first sensor. Rather, within the scope of the invention, the first sensor can alternatively also measure other operating variables of the coating device.
  • the coating device according to the invention also has an optical waveguide in order to transmit the measurement signal of the first sensor from the high-voltage area to the electrically grounded area, with the optical waveguide also enabling potential separation between the high-voltage area and the electrically grounded area.
  • the invention now differs from the prior art described at the outset according to EP 1 389 488 A2 in that the first sensor is a magnetic sensor, whereas in the prior art an optical sensor is used to scan the reflector disk.
  • the use of a magnetic sensor instead of an optical sensor avoids the problems described above with regard to the susceptibility to contamination and the susceptibility to corrosion of the reflector disk.
  • the coating device according to the invention is preferably a rotary atomizer.
  • the coating device to have another type of atomizer, such as an air atomizer, an air atomizer, an airless atomizer or an ultrasonic atomizer, to name just a few examples.
  • the coating device according to the invention is preferably a painting device which applies a paint as the coating agent.
  • the scope of the invention it is in principle also alternatively possible for other types of coating compositions to be applied.
  • the coating device according to the invention is preferably designed to coat motor vehicle body components.
  • the scope of the invention it is fundamentally also possible as an alternative for other types of components to be coated.
  • the magnetic sensor already mentioned above preferably generates an electrical signal which is then converted into a corresponding optical signal by a first electro-optical converter and coupled into the optical waveguide.
  • the connection between the magnetic sensor and the electro-optical converter is established by an electric line.
  • the magnetic sensor, the electrical line and the electro-optical converter are preferably arranged in the rotary atomizer, while the optical waveguide is located outside the rotary atomizer and establishes the connection to the electrically grounded area.
  • the invention is preferably technically implemented in a rotary atomizer which has a bell disk shaft which can be rotated about an axis of rotation and serves to accommodate a bell disk, as is known from the prior art is known.
  • the rotary atomizer is in this case arranged in the high-voltage area and has a first magnetic element which, during operation, rotates with the bell disk shaft of the rotary atomizer and generates an alternating magnetic field during rotation.
  • the first magnetic sensor is stationarily arranged within the rotary atomizer and detects the changing magnetic field that is generated by the rotating first magnetic element.
  • the rotary atomizer has a second magnetic element for detecting the direction of rotation, which also rotates during operation with the bell disk shaft of the rotary atomizer and thus generates an alternating magnetic field.
  • the two magnetic elements are arranged in the circumferential direction with a certain angular offset, which is optionally not equal to 180°, in order to enable the direction of rotation to be identified.
  • the rotary atomizer can have a second sensor, in particular a second magnetic sensor, for detecting the direction of rotation.
  • the two magnetic sensors are preferably arranged with a specific angular offset in the circumferential direction, with the angular offset preferably being unequal to 180° in order to enable detection of the direction of rotation.
  • two electro-optical converters can also be provided, which couple two signals into the optical waveguide, whereby the two signals can differ, for example, with regard to their wavelength in order to be able to distinguish the two signals from one another at the receiver end.
  • the above-mentioned electro-optical converter for generating the optical signal can have a light-emitting diode, for example, but other light sources are also possible in principle in order to buy a corresponding optical signal into the optical waveguide.
  • the magnetic element can be designed as a ring magnet, which is then preferably aligned coaxially to the axis of rotation of the bell disk shaft.
  • the magnetic element is a bar magnet, which is then preferably aligned parallel to the axis of rotation of the bell disk shaft.
  • the magnetic element is a magnetic mass which is arranged in a sleeve, the sleeve preferably being designed as a metal sleeve and being made of VA steel (stainless steel), for example.
  • the ring magnet When using a ring magnet in a rotary atomizer, the ring magnet is preferably aligned coaxially to the axis of rotation of the bell cup shaft and rotates together with the bell cup shaft.
  • the ring magnet can have a multi-pole magnetization with a plurality of magnetic poles which are distributed over the circumference of the ring magnet. If the magnetic sensor is arranged on the rotating ring magnet, the magnetic sensor then generates a corresponding pulse with each pole change.
  • the magnetization of the ring magnet is not rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation of the bell cup, so that the direction of rotation can also be identified.
  • the magnetic sensor In the case of a rotationally symmetrical magnetization of the ring magnet, the magnetic sensor generates a pulse sequence that is independent of the direction of rotation and therefore does not enable the direction of rotation to be detected. Only the magnetization, which is not rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation of the bell cup, enables such a detection of the direction of rotation.
  • the ring magnet can be divided into several segments that alternate in the circumferential direction.
  • the ring magnet is cast using injection molding technology.
  • the rotating magnetic element can be a magnetic mass which is arranged in a sleeve, the sleeve with the magnetic mass rotating together with the bell cup shaft.
  • the sleeve has a design-related speed stability and expands radially when a maximum speed is exceeded, thereby blocking the bell disk shaft.
  • the sleeve can have one or more predetermined breaking points, which break when the maximum speed is exceeded, as a result of which the bell disk shaft is blocked.
  • the sleeve also causes a speed limitation here, so that the speed of the bell disk shaft does not reach safety-critical values.
  • a so-called Wiegand sensor is preferably used, with such sensors also being referred to as pulse wire sensors and being known per se from the prior art.
  • the magnetic sensor generates an electrical signal which can then be converted into an optical signal and transmitted via the optical waveguide.
  • the electrical signal generated by the magnetic sensor not only carries information about the direction of rotation and speed, but also contains electrical energy that can be used to power electrical components.
  • the coating device according to the invention e.g. rotary atomizer
  • an electrical energy store e.g. battery
  • the load can be an electronic circuit (e.g. microcontroller) which is connected to the electro-optical converter in order to transmit information to the electrically grounded area via the optical waveguide.
  • this information can relate to the operating time of the coating device or contain product identification data for identifying the coating device.
  • the magnetization of the magnetic element can contain a code that not only enables the speed and direction of rotation to be identified, but also identifies the type of coating device or even identifies the coating device itself in terms of a serial number, thereby preventing product piracy.
  • the coating device is a rotary atomizer that includes a pickup tube that extends between the turbine and the mounting flange of the rotary atomizer, the pickup tube containing the magnetic sensor and the electro-optical converter.
  • the receiving tube can also contain other electronic components.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a painting system according to the invention with a rotary atomizer and a magnetic sensor for monitoring the speed.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration for explaining the principle according to the invention of monitoring the rotational speed by means of a magnetic sensor.
  • FIG. 3 shows a modification of FIG. 2 with two electro-optical converters.
  • FIG. 4 shows a modification of FIG. 2 with an additional rectifier.
  • FIG. 5 shows a modification of FIG. 1 to clarify the power supply by the magnetic sensor.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view through a rotary atomizer according to the invention with a magnet sleeve that rotates during operation.
  • Figure 7 shows a perspective view of the magnet sleeve from Figure 6
  • FIGS. 8A-8D show various representations to clarify the speed detection by a magnetic sensor with a rotationally symmetrical magnetization.
  • Figures 9A-9D show variations of Figures 8A-8D with an asymmetric magnetization.
  • FIGS 10A-10D show variations of Figures 8A-8D with an additional rectifier.
  • FIGS 11A-11D show variations of Figures 9A-9D with an additional rectifier.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 1 is now described below, which has a rotary atomizer 1 as the application device, which is of largely conventional design.
  • the rotary atomizer 1 is used for painting motor vehicle body components with a paint and has a bell cup 2 for this purpose, which is screwed onto a bell cup shaft 3 and rotates about an axis of rotation at high speed during operation.
  • a turbine 4 which is driven by compressed air, is used in the conventional manner to drive the bell disk shaft 3.
  • the bell cup shaft 3 is connected to a ring magnet 5 , the ring magnet 5 being arranged coaxially to the bell cup shaft 3 and rotating with the bell cup shaft 3 during operation.
  • a magnetic sensor 6 shown only schematically, which detects the changing magnetic field generated by the rotating ring magnet 5 and thus enables speed monitoring.
  • the magnetic sensor 6 is designed as a Wiegand sensor (pulse wire sensor), but other types of sensors are also possible in principle.
  • the magnetic sensor 6 is connected via an electric line 7 to an electro-optical converter 8 which converts the output signal of the magnetic sensor 6 into an optical signal and couples it into an optical fiber 9 .
  • the rotary atomizer 1 is part of a painting system with an electrostatic coating agent charge, so that the painting system has a high-voltage area 10 and an electrically grounded area 11 .
  • the rotary atomizer 1 is arranged in the high-voltage area 10 and is at high-voltage potential during the painting operation.
  • the optical waveguide 9 enables a potential separation between the high-voltage area 10 and the electrically grounded area 11 , which also contains an opto-electrical converter 12 .
  • the rotary atomizer 1 is moved during operation by a multi-axis painting robot, as is known from the prior art.
  • the rotary atomizer 1 has a mounting flange 13 with a mounting pin 14, which can be attached to a corresponding mounting flange of the painting robot, as is known per se from DE 43 06 800 A1.
  • the electro-optical converter 8 is here arranged in the mounting flange 13 .
  • FIGS. 2-4 show various schematic representations to clarify the principle according to the invention of speed monitoring by means of a magnetic sensor.
  • a rotor 15 is shown in general, which rotates about an axis of rotation 16 during operation, it being possible for the rotor 15 to be connected, for example, to the bell disk shaft of a rotary atomizer and to rotate with it.
  • the rotor 15 there are two bar magnets 17, 18 which are arranged opposite one another and aligned axially.
  • a magnetic sensor 19 which, for example, can be designed as a Wiegand sensor and, depending on the magnetic field generated by the bar magnets 17, 18, generates a corresponding electrical signal which drives a light-emitting diode 20.
  • the light-emitting diode 20 then emits a pulse 21 each time one of the bar magnets 17, 18 passes through. It should be mentioned here that only one of the two bar magnets 17, 18 with the correct polarity generates a pulse 21 when passing the magnetic sensor 19, while the other bar magnet 17 or 18 does not generate a pulse 21 because of the wrong polarity.
  • a further light-emitting diode 22 is provided in addition to the light-emitting diode 20, the two light-emitting diodes 20, 22 being connected in parallel and having opposite polarity. This means that when each of the two bar magnets 17, 18 passes through, a pulse 21 or 23 is emitted. This increases the measurement accuracy when detecting the rotational speed, since more pulses 21, 23 are generated per angle unit.
  • a rectifier 24 is arranged between the magnetic sensor 19 and the light-emitting diode 20, so that here too a pulse 21 or 23 is emitted when each of the two bar magnets 17, 18 passes through.
  • FIG. 5 shows a schematic representation which largely corresponds to FIG. 1, so that to avoid repetition, reference is made to the above description of FIG. 1, with corresponding details being identified by the same reference symbols.
  • This illustration also shows how the output signal of the magnetic sensor 6 can also be used for the power supply of electrical components in the rotary atomizer 1 .
  • a rechargeable battery 25 with a charging circuit is located in the rotary atomizer 1 , the battery 25 being supplied with current and charged by the output signal of the magnetic field sensor 6 .
  • the battery 25 in turn feeds a microprocessor 26 with the electrical energy required for operation.
  • the microprocessor 26 is connected to the electro-optical converter 8 on the output side and can thus transmit data via the optical waveguide 9 into the electrically grounded area 11 .
  • this data can be product identification data that prevent product piracy.
  • FIGS. 6 and 7 show a further modification of the exemplary embodiment according to FIG. 1, so that, in order to avoid repetition, reference is again made to the above description of FIG. 1, the same reference symbols being used for corresponding details.
  • a special feature of this exemplary embodiment is that instead of the ring magnet shown in FIG. 1, a magnetic mass 27 is provided, which is cast into a magnet sleeve 28 made of VA steel.
  • the magnetic mass 27 is magnetic here and has a plurality of magnetic poles distributed in the circumferential direction, as will be described in detail below.
  • the magnetic sleeve 28 with the cast-in magnetic mass 27 rotates together with the bell disk shaft 3 during operation, so that the magnetic sleeve 28 generates a rotating magnetic field which is detected by the magnetic sensor 6 .
  • the magnetic sleeve 28 with the magnetic mass 27 is not only used for speed detection and for controlling the magnetic sensor 6. Rather, the magnetic sleeve 28 also has a technical safety function.
  • the magnetic sleeve 28 has predetermined breaking points 29 which break open when a certain speed is exceeded, so that the magnetic sleeve 28 then expands radially, which leads to the rotary atomizer 1 becoming blocked and thus becoming stuck. This results in a speed limitation that prevents the speed of the rotary atomizer 1 from increasing into safety-critical ranges.
  • a further special feature here is that the magnetic sensor 6 and the electro-optical converter 8 are arranged together in a receiving tube 30 which extends in the rotary atomizer 1 from the mounting flange 13 to the turbine 4 .
  • FIGS. 8A-8D serve to illustrate the principle of the rotational speed detection according to the invention by means of the magnetic sensor 6, which detects the magnetization of the ring magnet 5, as has already been explained above.
  • FIG. 8A shows a rotationally symmetrical magnetization with equidistant distances between the individual magnetic poles N, S.
  • the light-emitting diode 20 generates light pulses 31 that are equidistant.
  • the light pulses 31 then generate corresponding voltage pulses 32 on the receiver side, which are also equidistant. This means that with the symmetrical magnetization shown, it is not possible to identify the direction of rotation.
  • Figures 9A-9D therefore show a modification with a magnetization which is not symmetrical, as can be seen immediately from Figure 9A.
  • the generated light pulses 31 and the resulting voltage pulses 32, 33 are not equidistant, which enables the direction of rotation to be identified.
  • Figures 10A-10D show a modification of Figures 8A-8D with symmetrical magnetization but with the additional rectifier 24 mentioned above.
  • FIGS. 11A-11D show a modification of FIGS. 10A-10D with an asymmetrical magnetization, which enables the direction of rotation to be identified.
  • the invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, the invention also includes variants and modifications that make use of the idea of the invention and fall within the scope of protection.
  • the invention also claims protection for the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to in each case and in particular also without the features of the main claim. The invention thus comprises various aspects of the invention which are protected independently of one another.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung, insbesondere einen Rotationszerstäuber (1), zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen, mit einer elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung, so dass die Beschichtungseinrichtung einen Hochspannungsbereich (10) und einen elektrisch geerdeten Bereich (11) aufweist. Weiterhin umfasst die Beschichtungseinrichtung einem Sensor (6) in dem Hochspannungsbereich (10), insbesondere als Drehzahlsensor zur Messung der Drehzahl des Rotationszerstäubers (1), und einen Lichtwellenleiter (9) zur Übertragung eines Messsignals des Sensors (6) aus dem Hochspanungsbereich in den elektrisch geerdeten Bereich (11), wobei der Lichtwellenleiter (9) eine Potentialtrennung zwischen dem Hochspannungsbereich (10) und dem elektrisch geerdeten Bereich (11) ermöglicht. Die Erfindung sieht vor, dass der Sensor (6) ein Magnetsensor ist.

Description

BESCHREIBUNG
Beschichtungseinrichtung, insbesondere Rotationszerstäuber
Die Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere mit einem Rotationszerstäuber zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen.
In modernen Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen werden als Applikationsgerät üblicherweise Rotationszerstäuber eingesetzt, die im Lackierbetrieb einen Glockenteller mit hoher Drehzahl drehen, wobei der Glockenteller den zu applizierenden Lack abschleudert und dadurch zerstäubt.
Hierbei wird in der Regel eine elektrostatische Beschichtungsmittelaufladung verwendet, um den Auftragswirkungsgrad (d.h. das Verhältnis des auf den zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen abgeschiedenen Lacks zu der Gesamtmenge des applizierten Lacks) zu erhöhen und den störenden Overspray entsprechend zu verringern. Hierzu werden die zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile elektrisch geerdet, während der Rotationszerstäuber auf ein Hochspannungspotenzial aufgeladen wird, so dass auch der applizierte Lack entsprechend elektrostatisch aufgeladen ist. Dies führt zu einer elektrostatischen Anziehung zwischen dem applizierten Lack und den elektrisch geerdeten Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen, so dass sich der Lack nahezu vollständig auf den zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen abscheidet und nur wenig Overspray entsteht. Die Lackieranlagen weisen deshalb einen Hochspannungsbereich und einen elektrisch geerdeten Bereich auf, wobei der Hochspannungsbereich den Rotationszerstäuber enthält.
Der Antrieb der Rotationszerstäuber erfolgt üblicherweise durch Turbinen, die mit Druckluft angetrieben werden. Aus EP 1 389 488 A2 ist es weiterhin bekannt, die Drehzahl eines Rotationszerstäubers zu überwachen. Hierzu ist die Rückseite des Turbinenrades als Reflektorscheibe mit kreissegmentförmigen Reflektoren versehen, die von einem optischen Sensor (z.B. Photozelle) erfasst werden. Das Ausgangssignal des optischen Sensors wird dann über einen Lichtwellenleiter aus dem Hochspannungsbereich in den elektrisch geerdeten Bereich übertragen, wobei der Lichtwellenleiter eine Potenzialtrennung ermöglicht. Ein Nachteil dieser bekannten technischen Lösung zur Drehzahlüberwachung eines Rotationszerstäubers besteht darin, dass die optischen Komponenten (Reflektorscheibe, Schnittstellen zur Einkommen in den Lichtwellenleiter, etc.) verschmutzungsanfällig sind.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten technischen Lösung besteht in den relativ hohen Kosten für den Reflektor und den optischen Sensor.
Schließlich besteht auch die Gefahr, dass an der Reflektorscheibe Elektrokorrosion auftritt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den vorstehend genannten Stand der Technik entsprechend zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
Die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung weist zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik eine elektrostatische Beschichtungsmittelaufladung auf, wie sie an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und dazu dient, das applizierte Beschichtungsmittel elektrostatisch aufzuladen. Die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung weist deshalb einen Hochspannungsbereich und einen elektrisch geerdeten Bereich auf.
Darüber hinaus weist auch die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung einen ersten Sensor auf, der in dem Hochspannungsbereich angeordnet ist. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Sensor um einen Drehzahlsensor handeln, der dazu dient, die Drehzahl des Rotationszerstäubers zu erfassen. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des Typs des ersten Sensors nicht auf Drehzahlsensoren beschränkt. Vielmehr kann der erste Sensor im Rahmen der Erfindung alternativ auch andere Betriebsgrößen der Beschichtungseinrichtung messen.
Weiterhin verfügt auch die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung in Übereinstimmung mit dem Stand derTechnik über einen Lichtwellenleiter, um das Messsignal des ersten Sensors aus dem Hochspannungsbereich in den elektrischen geerdeten Bereich zu übertragen, wobei der Lichtwellenleiter auch eine Potenzialtrennung zwischen dem Hochspannungsbereich und dem elektrisch geerdeten Bereich ermöglicht. Die Erfindung unterscheidet sich nun von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik gemäß EP 1 389 488 A2 dadurch, dass der erste Sensor ein Magnetsensor ist, wohingegen im Stand der Technik ein optischer Sensor zur Abtastung der Reflektorscheibe verwendet wird. Die Verwendung eines Magnetsensors anstelle eines optischen Sensors vermeidet die vorstehend beschriebenen Probleme hinsichtlich der Verschmutzungsanfälligkeit und der Korrosionsanfälligkeit der Reflektorscheibe.
Allgemein ist auch zu erwähnen, dass es sich bei der erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung vorzugsweise um einen Rotationszerstäuber handelt. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung alternativ auch die Möglichkeit, dass die Beschichtungseinrichtung einen anderen Zerstäubertyp aufweist, wie beispielsweise einen Luftzerstäuber, einen Air-Zerstäuber, einen Airless-Zerstäuber oder einen Ultraschall-Zerstäuber, um nur einige Beispiele zu nennen.
Weiterhin ist auch allgemein zu erwähnen, dass die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung vorzugsweise eine Lackiereinrichtung ist, die als Beschichtungsmittel einen Lack appliziert. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung grundsätzlich auch alternativ möglich, dass andere Typen von Beschichtungsmitteln appliziert werden.
Ferner ist zu erwähnen, dass die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung vorzugsweise dazu ausgelegt ist, um Kraftfahrzeugkarosseriebauteile zu beschichten. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung grundsätzlich auch alternativ möglich, dass andere Typen von Bauteilen beschichtet werden.
Der vorstehend bereits erwähnte Magnetsensor erzeugt vorzugsweise ein elektrisches Signal, das dann von einem ersten elektro-optischen Wandler in ein entsprechendes optisches Signal umgewandelt und in den Lichtwellenleiter eingekoppelt wird. Die Verbindung zwischen dem Magnetsensor und dem elektro-optischen Wandler erfolgt in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch eine Elektroleitung. Bei der technischen Realisierung der Erfindung in einem Rotationszerstäuber sind der Magnetsensor, die Elektroleitung und der elektro-optische Wandler vorzugsweise in dem Rotationszerstäuber angeordnet, während sich der Lichtwellenleiter außerhalb des Rotationszerstäubers befindet und die Verbindung zu dem elektrisch geerdeten Bereich herstellt.
Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass die Erfindung vorzugsweise in einem Rotationszerstäuber technisch realisiert wird, der eine Glockentellerwelle aufweist, die um eine Drehachse drehbar ist und zur Aufnahme eines Glockentellers dient, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Rotationszerstäuber ist hierbei in dem Hochspannungsbereich angeordnet und weist ein erstes Magnetelement auf, das im Betrieb mit der Glockentellerwelle des Rotationszerstäubers rotiert und bei einer Rotation ein wechselndes Magnetfeld erzeugt. Der erste Magnetsensor ist hierbei innerhalb des Rotationszerstäubers ortsfest angeordnet und erfasst das wechselnde Magnetfeld, das von dem rotierenden ersten Magnetelement erzeugt wird. Hinsichtlich der technischen Realisierung des rotierenden Magnetelementes bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten, die nachstehend noch detailliert beschrieben werden.
In einer Variante der Erfindung weist der Rotationszerstäuber zur Drehrichtungserkennung ein zweites Magnetelement auf, das ebenfalls im Betrieb mit der Glockentellerwelle des Rotationszerstäubers rotiert und somit ein wechselndes Magnetfeld erzeugt. Die beiden Magnetelemente sind hierbei in Umfangsrichtung mit einem bestimmten Winkelversatz angeordnet, der optional ungleich 180° ist, um eine Drehrichtungserkennung zu ermöglichen.
Darüber hinaus kann der Rotationszerstäuber zu Drehrichtungserkennung einen zweiten Sensor aufweisen, insbesondere einen zweiten Magnetsensor. Hierbei sind die beiden Magnetsensoren vorzugsweise mit einem bestimmten Winkelversatz in Umfangsrichtung angeordnet, wobei der Winkelversatz vorzugsweise ungleich 180° ist, um eine Drehrichtungserkennung zu ermöglichen.
Bei der vorstehend beschriebenen Erfindungsvariante mit zwei Sensoren können auch zwei elektrooptische Wandler vorgesehen sein, die zwei Signale in den Lichtwellenleiter einkoppeln, wobei sich die beiden Signale beispielsweise hinsichtlich ihrer Wellenlänge unterscheiden können, um die beiden Signale empfängerseitig voneinander unterscheiden zu können.
Der vorstehend erwähnte elektro-optische Wandler zur Erzeugung des optischen Signals kann beispielsweise eine Leuchtdiode aufweisen, jedoch sind grundsätzlich auch andere Lichtquellen möglich, um ein entsprechendes optisches Signal in den Lichtwellenleiter einzukaufen.
Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung des Magnetelements bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten, wie vorstehend bereits kurz erwähnt wurde. Beispielsweise kann das Magnetelement als Ringmagnet ausgebildet sein, der dann vorzugsweise koaxial zur Drehachse der Glockentellerwelle ausgerichtet ist.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass das Magnetelement ein Stabmagnet ist, der dann vorzugsweise parallel zur Drehachse der Glockentellerwelle ausgerichtet ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Magnetelement eine Magnetmasse, die in einer Hülse angeordnet ist, wobei die Hülse vorzugsweise als Metallhülse ausgebildet ist und beispielsweise aus VA-Stahl (Edelstahl) bestehen kann.
Bei dem Einsatz eines Ringmagneten in einem Rotationszerstäuber ist der Ringmagnet vorzugsweise koaxial zur Drehachse der Glockentellerwelle ausgerichtet und dreht sich zusammen mit der Glockentellerwelle. Hierbei kann der Ringmagnet eine mehrpolige Magnetisierung aufweisen mit mehreren Magnetpolen, die über den Umfang des Ringmagneten verteilt angeordnet sind. Bei einer Anordnung des Magnetsensors an dem rotierenden Ringmagneten erzeugt der Magnetsensor dann bei jedem Polwechsel einen entsprechenden Impuls.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Magnetisierung des Ringmagneten bezüglich der Drehachse des Glockentellers nicht drehsymmetrisch ist, damit auch eine Drehrichtungserkennung möglich ist. Bei einer drehsymmetrischen Magnetisierung des Ringmagneten erzeugt der Magnetsensor nämlich eine Impulsfolge, die von der Drehrichtung unabhängig ist und deshalb keine Drehrichtungserkennung ermöglicht. Erst die bezüglich der Drehachse des Glockentellers nicht drehsymmetrische Magnetisierung ermöglicht eine solche Drehrichtungserkennung.
Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung eines solchen Ringmagneten bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise kann der Ringmagnet in mehrere Segmente aufgeteilt sein, die sich in Umfangsrichtung abwechseln. Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass der Ringmagnet in Spritzgusstechnik vergossen ist.
Es wurde vorstehend bereits kurz erwähnt, dass das rotierende Magnetelement eine Magnetmasse sein kann, die in einer Hülse angeordnet ist, wobei die Hülse mit der Magnetmasse zusammen mit der Glockentellerwelle rotiert. Hierbei besteht die Möglichkeit der Integration einer weiteren technischen Funktion, indem die Hülse eine konstruktionsbedingte Drehzahlfestigkeit aufweist und sich beim Überschreiten einer Maximaldrehzahl radial aufweitet und dadurch die Glockentellerwelle blockiert. Hierzu kann die Hülse eine oder mehrere Sollbruchstellen aufweisen, die beim Überschreiten der Maximaldrehzahl brechen, wodurch die Glockentellerwelle blockiert. Die Hülse bewirkt hierbei also auch eine Drehzahlbegrenzung, damit die Drehzahl der Glockentellerwelle keine sicherheitskritischen Werte erreicht. Hinsichtlich des Funktionsprinzips des Magnetsensors ist zu erwähnen, dass vorzugsweise ein sogenannter Wiegand-Sensor verwendet wird, wobei derartige Sensoren auch als Impulsdrahtsensoren bezeichnet werden und an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Es wurde vorstehend bereits erwähnt, dass der Magnetsensor ein elektrisches Signal erzeugt, das dann in ein optisches Signal umgewandelt und über den Lichtwellenleiter übertragen werden kann. Das von dem Magnetsensor erzeugte elektrische Signal trägt jedoch nicht nur eine Information über Drehrichtung und Drehzahl, sondern enthält darüber hinaus auch elektrische Energie, die zur Stromversorgung von elektrischen Komponenten eingesetzt werden kann. Die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung (z.B. Rotationszerstäuber) enthält deshalb vorzugsweise einen elektrischen Energiespeicher (z.B. Batterie), die von dem Magnetsensor aufgeladen wird und einen oder mehrere elektrische Verbraucher mit der zum Betrieb des Verbrauchers erforderlichen elektrischen Energie versorgt.
Beispielsweise kann es sich bei dem Verbraucher um eine elektronische Schaltung (z.B. Microcontroller) handeln, die mit dem elektro-optischen Wandler verbunden ist, um über den Lichtwellenleiter Informationen in den elektrisch geerdeten Bereich zu übertragen. Beispielsweise können diese Informationen die Betriebsdauer der Beschichtungseinrichtung betreffen oder Produktidentifikationsdaten zur Identifikation der Beschichtungseinrichtung enthalten. So kann die Magnetisierung des Magnetelements eine Kodierung enthalten, die nicht nur eine Erkennung von Drehzahl und Drehrichtung ermöglicht, sondern auch den Typ der Beschichtungseinrichtung identifiziert o- der sogar die Beschichtungseinrichtung selbst im Sinne einer Seriennummer identifiziert, wodurch Produktpiraterie verhindert werden kann.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei der Beschichtungseinrichtung um einen Rotationszerstäuber, der ein Aufnahmeohr enthält, das zwischen der Turbine und dem Montageflansch des Rotationszerstäubers verläuft, wobei das Aufnahmerohr den Magnetsensor und den elektro-optischen Wandler enthält. Darüber hinaus kann das Aufnahmerohr auch weitere elektronische Komponenten enthalten.
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. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lackieranlage mit einem Rotationszerstäuber und einem Magnetsensor zur Drehzahlüberwachung.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips der Drehzahlüberwachung mittels eines Magnetsensors.
Figur 3 zeigt eine Abwandlung von Figur 2 mit zwei elektro-optischen Wandlern.
Figur 4 zeigt eine Abwandlung von Figur 2 mit einem zusätzlichen Gleichrichter.
Figur 5 zeigt eine Abwandlung von Figur 1 zur Verdeutlichung der Energieversorgung durch den Magnetsensor.
Figur 6 zeigt eine Querschnittsansicht durch einen erfindungsgemäßen Rotationszerstäuber mit einer im Betrieb rotierenden Magnethülse.
Figur 7 zeigt eine Perspektivansicht der Magnethülse aus Figur 6
Figuren 8A-8D zeigen verschiedene Darstellungen zur Verdeutlichung der Drehzahlerfassung durch einen Magnetsensor bei einer drehsymmetrischen Magnetisierung.
Figuren 9A-9D zeigen Abwandlungen der Figuren 8A-8D mit einer unsymmetrischen Magnetisierung.
Figuren 10A-10D zeigen Abwandlungen der Figuren 8A-8D mit einem zusätzlichen Gleichrichter.
Figuren 11A-11D zeigen Abwandlungen der Figuren 9A-9D mit einem zusätzlichen Gleichrichter.
Im Folgenden wird nun das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 beschrieben, das als Applikationsgerät einen Rotationszerstäuber 1 aufweist, der weitgehend herkömmlich ausgebildet ist. Der Rotationszerstäuber 1 dient zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen mit einem Lack und weist hierzu einen Glockenteller 2 auf, der auf eine Glockentellerwelle 3 aufgeschraubt ist und im Betrieb mit hoher Drehzahl um eine Drehachse rotiert. Zum Antrieb der Glockentellerwelle 3 dient in herkömmlicher Weise eine Turbine 4, die mit Druckluft angetrieben wird. Die Glockentellerwelle 3 ist hierbei mit einem Ringmagneten 5 verbunden, wobei der Ringmagnet 5 koaxial zu der Glockentellerwelle 3 angeordnet ist und im Betrieb mit der Glockentellerwelle 3 rotiert.
Neben dem Ringmagneten 5 befindet sich ein nur schematisch dargestellter Magnetsensor 6, der das von dem rotierenden Ringmagneten 5 erzeugte wechselnde Magnetfeld erfasst und somit eine Drehzahlüberwachung ermöglicht.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Magnetsensor 6 als Wiegand-Sensor (Impulsdrahtsensor) ausgebildet, jedoch sind grundsätzlich auch andere Sensortypen möglich.
Der Magnetsensor 6 ist über eine Elektroleitung 7 mit einem elektrooptischen Wandler 8 verbunden, der das Ausgangssignal des Magnetsensors 6 in ein optisches Signal umwandelt und in einen Lichtwellenleiter 9 einkoppelt.
Hierbei ist zu erwähnen, dass der Rotationszerstäuber 1 Bestandteil einer Lackieranlage mit einer elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung aufweist, so dass die Lackieranlage einen Hochspannungsbereich 10 und einen elektrisch geerdeten Bereich 11 aufweist. Der Rotationszerstäuber 1 ist hierbei in dem Hochspannungsbereich 10 angeordnet und liegt im Lackierbetrieb auf Hoch- spannungspotenzial. Der Lichtwellenleiter 9 ermöglicht hierbei eine Potenzialtrennung zwischen dem Hochspannungsbereich 10 und dem elektrisch geerdeten Bereich 11, der auch einen opto- elektrischen Wandler 12 enthält.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Rotationszerstäuber 1 im Betrieb von einem mehrachsigen Lackierroboter bewegt wird, wie es an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Hierzu weist der Rotationszerstäuber 1 einen Montageflansch 13 mit einem Befestigungszapfen 14 auf, der an einem entsprechenden Montageflansch des Lackierroboters befestigt werden kann, wie es an sich aus DE 43 06 800 Al bekannt ist. Der elektrooptische Wandler 8 ist hierbei in dem Montageflansch 13 angeordnet.
Vorteilhaft an dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Verzicht auf eine Reflektorscheibe, wie sie im Stand derTechnik bei einer optischen Drehzahlerfassung zum Einsatz kommt. Dadurch wird das Problem der Verschmutzungsanfälligkeit und der Korrosionsanfälligkeit der Reflektorscheibe umgangen. Die Figuren 2-4 zeigen verschiedene schematische Darstellungen zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Prinzips einer Drehzahlüberwachung mittels eines Magnetsensors. Hierbei ist allgemein ein Rotor 15 dargestellt, der im Betrieb um eine Drehachse 16 rotiert, wobei der Rotor 15 beispielsweise mit der Glockentellerwelle eines Rotationszerstäubers verbunden sein kann und mit dieser rotiert. In dem Rotor 15 befinden sich hierbei zwei Stabmagneten 17, 18, die gegenüberliegend angeordnet und axial ausgerichtet sind.
Neben dem Rotor 15 befindet sich ein Magnetsensor 19, der beispielsweise als Wiegand-Sensor ausgeführt sein kann und in Abhängigkeit von dem durch die Stabmagneten 17, 18 erzeugten Magnetfeld ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt, das eine Leuchtdiode 20 ansteuert. Die Leuchtdiode 20 gibt dann jeweils beim Durchgang eines der Stabmagneten 17, 18 einen Impuls 21 ab. Hierbei ist zu erwähnen, dass nur einer der beiden Stabmagneten 17, 18 mit der richtigen Polarität beim Passieren des Magnetsensors 19 einen Impuls 21 erzeugt, während der andere Stabmagnet 17 bzw. 18 wegen der falschen Polarität keinen Impuls 21 erzeugt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist zusätzlich zu der Leuchtdiode 20 eine weitere Leuchtdiode 22 vorgesehen, wobei die beiden Leuchtdioden 20, 22 parallel geschaltet und entgegengesetzt gepolt sind. Dies bedeutet, dass beim Durchlauf jedes der beiden Stabmagneten 17,18 jeweils ein Impuls 21 bzw. 23 abgegeben wird. Dadurch wird die Messgenauigkeit bei der Drehzahlerfassung erhöht, da pro Winkeleinheit mehr Impulse 21, 23 erzeugt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist zwischen dem Magnetsensor 19 und der Leuchtdiode 20 ein Gleichrichter 24 angeordnet, so dass auch hier beim Durchlauf jedes der beiden Stabmagneten 17, 18 jeweils ein Impuls 21 bzw. 23 abgegeben wird.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung, die weitgehend mit Figur 1 übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung von Figur 1 verwiesen wird, wobei entsprechende Einzelheiten mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
In dieser Darstellung ist zusätzlich verdeutlicht, wie das Ausgangssignal des Magnetsensors 6 auch zur Stromversorgung von elektrischen Komponenten in dem Rotationszerstäuber 1 eingesetzt werden kann. So befindet sich in dem Rotationszerstäuber 1 ein wiederaufladbarer Akku 25 mit einer Ladeschaltung, wobei der Akku 25 von dem Ausgangssignal des Magnetfeldsensors 6 mit Strom versorgt und aufgeladen wird. Der Akku 25 speist wiederum einen Mikroprozessor 26 mit der zum Betrieb erforderlichen elektrischen Energie.
Der Mikroprozessor 26 ist ausgangsseitig mit dem elektro-optischen Wandler 8 verbunden und kann somit Daten über den Lichtwellenleiter 9 in den elektrisch geerdeten Bereich 11 übertragen. Beispielsweise können diese Daten Produktidentifikationsdaten sein, die Produktpiraterie verhindern.
Die Figuren 6 und 7 zeigen eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen wieder auf die vorstehende Beschreibung zu Figur 1 verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass anstelle des 5 in Figur 1 gezeigten Ringmagneten eine Magnetmasse 27 vorgesehen ist, die in eine aus VA-Stahl bestehende Magnethülse 28 eingegossen ist. Die Magnetmasse 27 ist hierbei magnetisch und weist in Umfangsrichtung verteilt mehrere Magnetpole auf, wie noch detailliert beschrieben wird. Die Magnethülse 28 mit der eingegossenen Magnetmasse 27 rotiert im Betrieb zusammen mit der Glockentellerwelle 3., so dass die Magnethülse 28 ein rotierendes Magnetfeld erzeugt, das von dem Magnetsensor 6 erfasst wird.
Die Magnethülse 28 mit der Magnetmasse 27 dient hierbei jedoch nicht nur zur Drehzahlerfassung und zur Ansteuerung des Magnetsensors 6. Vielmehr hat die Magnethülse 28 auch eine technische Sicherheitsfunktion. So hat die Magnethülse 28 Sollbruchstellen 29, die beim Überschreiten einer bestimmten Drehzahl aufbrechen, so dass sich die Magnethülse 28 dann radial aufweitet, was zum Blockieren und damit zu einem Festsetzen des Rotationszerstäubers 1 führt. Dadurch wird eine Drehzahlbegrenzung bewirkt, die verhindert, dass die Drehzahl des Rotationszerstäubers 1 in sicherheitskritische Bereiche ansteigt.
Eine weitere Besonderheit besteht hierbei darin, dass der Magnetsensor 6 und der elektro-optische Wandler 8 gemeinsam in einem Aufnahmerohr 30 angeordnet sind, das sich in dem Rotationszerstäuber 1 von dem Montageflansch 13 zu der Turbine 4 erstreckt.
Die Figuren 8A-8D dienen zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Prinzips der Drehzahlerfassung mittels des Magnetsensors 6, der die Magnetisierung des Ringmagneten 5 erfasst, wie vorstehend bereits erläutert wurde. Figur 8A zeigt hierbei eine drehsymmetrische Magnetisierung mit äquidistanten Abständen zwischen den einzelnen Magnetpolen N, S. Dies hat zur Folge, dass die Leuchtdiode 20 jeweils Lichtimpulse 31 erzeugt, die äquidistant sind. Die Lichtimpulse 31 erzeugen dann empfängerseitig entsprechende Spannungsimpulse 32, die ebenfalls äquidistant sind. Dies bedeutet, dass bei der dargestellten symmetrischen Magnetisierung keine Drehrichtungserkennung möglich ist.
Die Figuren 9A-9D zeigen deshalb eine Abwandlung mit einer Magnetisierung, die nicht symmetrisch ist, wie unmittelbar aus Figur 9A ersichtlich ist. Hierbei sind die erzeugten Lichtimpulse 31 und die resultierenden Spannungsimpulse 32, 33 nicht äquidistant, was eine Drehrichtungserkennung ermöglicht.
Die Figuren 10A-10D zeigen eine Abwandlung der Figuren 8A-8D mit einer symmetrischen Magnetisierung, aber mit dem zusätzlichen Gleichrichter 24, der vorstehend bereits erwähnt wurde.
Schließlich zeigen die Figuren 11A-11D eine Abwandlung der Figuren 10A-10D mit einer unsymmetrischen Magnetisierung, was eine Drehrichtungserkennung ermöglicht.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung auch Varianten und Abwandlungen, die von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und es in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Hauptanspruchs. Die Erfindung umfasst also verschiedene Erfindungsaspekte, die unabhängig voneinander Schutz genießen.
Bezugszeichenliste:
1 Rotationszerstäuber
2 Glockenteller
3 Glockentellerwelle
4 Turbine zum Antrieb der Glockentellerwelle
5 Ringmagnet, der mit der Glockentellerwelle rotiert
6 Magnetsensor
7 Elektroleitung von dem Magnetsensor zu dem elektro-optischen Wandler
8 Elektro-optischer Wandler
9 Lichtwellenleiter
10 Hochspannungsbereich
11 Elektrisch geerdeter Bereich
12 Opto-elektrischer Wandler
13 Montageflansch des Rotationszerstäubers
14 Befestigungszapfen an dem Montagflansch
15 Rotor
16 Drehachse des Rotors
17, 18 Stabmagneten
19 Magnetsensor
20 Leuchtdiode
21 Impuls
22 Leuchtdiode
23 Impuls
24 Gleichrichter
25 Akku mit Ladeschaltung
26 Mikroprozessor mit Speicher
27 Magnetmasse in der Magnethülse
28 Magnethülse
29 Sollbruchstelle der Magnethülse
30 Aufnahmerohr
31 Lichtimpuls
32, 33 Spannungsimpulse

Claims

ANSPRÜCHE
1. Beschichtungseinrichtung, insbesondere Rotationszerstäuber (1), zur Beschichtung von Bauteilen, insbesondere von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen, mit a) einer elektrostatischen Beschichtungsmittelaufladung, so dass die Beschichtungseinrichtung einen Hochspannungsbereich (10) und einen elektrisch geerdeten Bereich (11) aufweist, b) einem ersten Sensor (6, 19) in dem Hochspannungsbereich (10), insbesondere als Drehzahlsensor zur Messung der Drehzahl des Rotationszerstäubers (1), und c) einem Lichtwellenleiter (9) zur Übertragung eines Messsignals des ersten Sensors (6, 19) aus dem Hochspanungsbereich in den elektrisch geerdeten Bereich (11), wobei der Lichtwellenleiter (9) eine Potentialtrennung zwischen dem Hochspannungsbereich (10) und dem elektrisch geerdeten Bereich (11) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, d) dass der erste Sensor (6, 19) ein erster Magnetsensor ist.
2. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten elektro-op- tischen Wandler (8, 21), der ein elektrisches Signal des ersten Sensors (6, 19) in ein erstes optisches Signal umwandelt und in den Lichtwellenleiter (9) einkoppelt.
3. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Beschichtungseinrichtung einen Rotationszerstäuber (1) aufweist mit einer Glockentellerwelle (3), die um eine Drehachse drehbar ist und zur Aufnahme eines Glockentellers dient, b) dass der Rotationszerstäuber (1) in dem Hochspannungsbereich (10) angeordnet ist, c) dass der Rotationszerstäuber (1) ein rotierendes erstes Magnetelement (5, 17) aufweist, das im Betrieb mit der Glockentellerwelle (3) des Rotationszerstäubers (1) rotiert und bei einer Rotation ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, und d) dass der erste Magnetsensor (6) in dem Rotationszerstäuber (1) ortsfest angeordnet ist und das wechselnde Magnetfeld erfasst, das von dem rotierenden ersten Magnetelement (5, 17) erzeugt wird.
4. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Rotationszerstäuber (1) zur Drehrichtungserkennung ein rotierendes zweites Magnetelement (18) aufweist, das im Betrieb mit der Glockentellerwelle (3) des Rotationszerstäubers (1) rotiert und bei einer Rotation ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, b) dass das rotierende zweite Magnetelement (18) mit einem bestimmten Winkelversatz in Drehrichtung versetzt zu dem rotierenden ersten Magnetelement (17) angeordnet ist, um die Drehrichtungserkennung zu ermöglichen, c) dass der Winkelversatz zwischen dem rotierenden ersten Magnetelement (17) und dem rotierenden zweiten Magnetelement (18) optional ungleich 180° ist.
5. Beschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Rotationszerstäuber (1) zur Drehrichtungserkennung einen zweiten Sensor aufweist, insbesondere einen zweiten Magnetsensor, und b) dass der zweite Sensor mit einem bestimmten Winkelversatz in Drehrichtung versetzt zu dem rotierenden ersten Sensor angeordnet ist, um die Drehrichtungserkennung zu ermöglichen. c) dass der Winkelversatz zwischen dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor optional ungleich 180°.
6. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen zweiten elektro-op- tischen Wandler, der ein elektrisches Signal des zweiten Sensors in ein zweites optisches Signal umwandelt und in den Lichtwellenleiter (9) einkoppelt, wobei die beiden optischen Signale vorzugsweise unterschiedliche Wellenlängen haben, um nicht nur eine Drehzahlinformation übertragen zu können, sondern auch eine Drehrichtungsinformation.
7. Beschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektro-optische Wandler (8, 21) und/oder der zweite elektro-optische Wandler (22) zur Erzeugung des optischen Signals mindestens eine Leuchtdiode aufweist.
8. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende erste Magnetelement (5, 17) und/oder das rotierende zweite Magnetelement (18) wie folgt ausgebildet ist: a) als Ringmagnet (5), b) als Stabmagnet (17, 18) , und/oder c) als Magnetmasse (27) in einer Hülse (28), insbesondere in einer Metallhülse.
9. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Beschichtungseinrichtung einen Rotationszerstäuber (1) aufweist mit einer Glockentellerwelle (3), die um eine Drehachse drehbar ist und zur Aufnahme eines Glockentellers (2) dient, b) dass der Rotationszerstäuber (1) in dem Hochspannungsbereich (10) angeordnet ist, c) dass der Ringmagnet (5) eine mehrpolige Magnetisierung mit mehreren in Umfangsrichtung verteilten Magnetpolen aufweist, d) dass optional die Magnetisierung des Ringmagnets bezüglich der Drehachse der Glockentellerwelle (3) nicht drehsymmetrisch ist, um eine Drehrichtungserkennung zu ermöglichen.
10. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Ringmagnet (5) in mehrere Segmente aufgeteilt ist, und/oder b) dass der Ringmagnet (5) in Spritzgusstechnik vergossen ist.
11. Beschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Beschichtungseinrichtung einen Rotationszerstäuber (1) aufweist mit einer Glockentellerwelle (3), die um eine Drehachse drehbar ist und zur Aufnahme eines Glockentellers (2) dient, b) dass der Rotationszerstäuber (1) in dem Hochspannungsbereich (10) angeordnet ist, c) dass die Hülse (28) mit der Magnetmasse (27) zusammen mit der Glockentellerwelle (3) rotiert, d) dass die Hülse (28) eine konstruktionsbedingte Drehzahlfestigkeit aufweist und sich beim Überschreiten einer Maximaldrehzahl radial aufweitet und dadurch die Glockentellerwelle (3) blockiert, e) dass die Hülse (28) optional mindestens eine Sollbruchstelle (29) aufweist, die beim Überschreiten der Maximaldrehzahl bricht, wodurch die Glockentellerwelle (3) blockiert.
12. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Magnetsensor (6, 19) und/oder der zweite Magnetsensor ein Wiegand- Sensor ist.
13. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
15 a) dass der erste Magnetsensor (6, 19) und/oder der zweite Magnetsensor im Betrieb elektrische Energie erzeugt, b) dass zur Speicherung der von dem ersten Magnetsensor (6, 19) und/oder dem zweiten Magnetsensor erzeugten elektrischen Energie ein Energiespeicher (25) vorgesehen ist, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie, und c) dass der Energiespeicher (25) einen elektrischen Verbraucher (26) mit der zum Betrieb des Verbrauchers (26) erforderlichen elektrischen Energie versorgt.
14. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Verbraucher (26) eine elektronische Schaltung aufweist, insbesondere einen Mikrocontroller, und b) dass die elektronische Schaltung mit dem ersten elektro-optischen Wandler (8) und/oder mit dem zweiten elektro-optischen Wandler verbunden ist, um über den Lichtwellenleiter (9) Informationen in den elektrisch geerdeten Bereich (11) zu übertragen, insbesondere bl) Informationen über die Betriebsdauer der Beschichtungseinrichtung, und/oder b2) Produktidentifikationsdaten zur Identifikation der Beschichtungseinrichtung.
15. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Beschichtungseinrichtung einen Zerstäuber (1) aufweist, insbesondere einen Rotationszerstäuber (1), b) dass der Zerstäuber in dem Hochspannungsbereich (10) angeordnet ist, c) dass der erste Magnetsensor (6) und/oder der zweite Magnetsensor in dem Zerstäuber angeordnet ist, insbesondere direkt an einer Turbine in dem Zerstäuber, d) dass der erste elektro-optische Wandler (8) und/oder der zweite elektro-optische Wandler in dem Zerstäuber angeordnet ist, insbesondere direkt an einem Montageflansch des Zerstäubers, e) dass der Lichtwellenleiter (9) außerhalb des Zerstäubers (1) verläuft, und f) dass der erste Magnetsensor (6) und/oder der zweiten Magnetsensor durch eine Elektroleitung (7) mit dem ersten elektro-optischen Wandler (8) und/oder mit dem zweiten elektrooptischen Wandler verbunden ist, um eine flexible Leitungsführung innerhalb des Zerstäubers (1) zu ermöglichen.
16. Beschichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
16 a) dass die Beschichtungseinrichtung einen Rotationszerstäuber (1) aufweist, b) dass der Rotationszerstäuber (1) in dem Hochspannungsbereich (10) angeordnet ist, c) dass der Rotationszerstäuber (1) einen Montageflansch (13) aufweist, um den Rotationszerstäuber (1) an einem Beschichtungsroboter zu montieren, d) dass der Rotationszerstäuber (1) eine Turbine (4) zum Antrieb des Rotationszerstäubers (1) enthält, e) dass der Rotationszerstäuber (1) ein Aufnahmerohr (30) enthält, das von dem Montagflansch
(13) zu der Turbine (4) verläuft, vorzugsweise im Wesentlichen axial, und f) dass das Aufnahmerohr (30) den ersten Magnetsensor (6) und den ersten elektro-optischen Wandler (8) enthält.
17
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