ES2342908T3 - Sistema de dosificacion para una instalacion de revestimiento. - Google Patents
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Abstract
Sistema de dosificación para una instalación de revestimiento para el revestimiento de componentes tales como, por ejemplo, piezas de carrocería de vehículos automóviles, con - un aplicador (10), el cual aplica el material de revestimiento suministrado al mismo con un volumen de salida dosificado dependiendo de las necesidades, - un primer dispositivo de dosificación (20) regulado, el cual ajusta la presión o flujo volumétrico del material de revestimiento que debe ser aplicado por el aplicador (10) dependiendo de valores teóricos, los cuales le son predeterminados por un control automático de la instalación, - un generador de valores de medición (23, 37) para la generación de un valor de medición, el cual corresponde a la presión o al flujo volumétrico del material de revestimiento que fluye hacia el aplicador (10), y - un dispositivo de regulación (40) para el control del primer dispositivo de dosificación (20) dependiendo de los valores teóricos predeterminados y del valor de medición del generador de valores de medición (23, 37), - estando conectado a la salida del primer dispositivo de dosificación (20), un segundo dispositivo de dosificación (30) para el material de revestimiento que fluye hacia el aplicador (10), que, para la dosificación fina del material de revestimiento que hay que aplicar, regula su presión o su flujo volumétrico dependiendo de los valores teóricos predeterminados, caracterizado porque - por lo menos el segundo dispositivo de dosificación (30) está dispuesto sobre uno de los elementos móviles de robot o en el mismo.
Description
Sistema de dosificación para una instalación de
revestimiento.
La presente invención se refiere a un sistema de
dosificación para una instalación de revestimiento, en particular
para el revestimiento en serie de piezas según el preámbulo de la
reivindicación 1.
Durante el revestimiento de piezas como por
ejemplo carrocerías de vehículos automóviles o de sus piezas con
pintura u otros medios de revestimiento, como sustancias de
obturación o adhesivos, es necesaria, como es conocido, una
dosificación lo más precisa posible del material de revestimiento
suministrado al aplicador. La dosificación tiene lugar dependiendo
de las necesidades, es decir, que durante el revestimiento el flujo
volumétrico (caudal por unidad de tiempo) del material de
revestimiento suministrado al aplicador debe poder variarse, con
gran precisión y tiempos de reacción cortos, dependiendo de las
zonas parciales de la pieza, estando almacenados los valores reales
correspondientes en el control de la instalación de rango superior,
y siendo predeterminados por él.
Al sistema de dosificación para instalaciones de
revestimiento se le imponen usualmente en la práctica exigencias
que en parte son difíciles de realizar, sobre todo en cuanto a la
precisión que en muchos casos debe valer, de forma absoluta y con
respecto a las oscilaciones de dosificación, por lo menos \pm 1%
del valor teórico, y ello con una gran precisión de repetición para
oscilaciones de la temperatura, la viscosidad y la presión. A causa
de la necesaria precisión se exige una regulación del volumen de
manera continua. Las partes integrantes del sistema de dosificación
deben estar lo más libres de espacios muertos posibles, entre otras
cosas para evitar endurecimientos. Se dan exigencias especiales
durante la dosificación de materiales de revestimiento especiales
como por ejemplo Material NAD (dispersión de polímero no acuosa)
para el cual son necesarios, entre otras, dispositivos de medición
especiales, o en el caso de materiales, durante cuya aplicación se
alcanza una presión de dosificación alta, por ejemplo en el caso de
PUR de hasta 400 bar. Resultan condiciones diferentes con respecto
flujo volumétrico, es decir al caudal, que en los casos típicos
puede estar comprendido por ejemplo entre 2 y 50 cm^{3}/seg.
Otras exigencias de refieren a los tiempos de respuesta y de
reacción admisibles del sistema (< 40 ms hasta alcanzar \pm 5%
del valor teórico), la ajustabilidad libremente programable de la
presión previa con un tiempo de reacción corto (< 100 ms) y
adaptación dinámica automática de la presión previa en caso de
variación de la viscosidad del material de revestimiento, la
posibilidad de la calibración automática de las variaciones de
material así como tiempos de retardo cortos al inicio del
funcionamiento. En general deben ser lo menores posible no
únicamente la complejidad de la instalación y del mantenimiento
sino, en especial, también
el peso y las dimensiones de los componentes del sistema, con vistas al montaje en o junto a robots de aplicación.
el peso y las dimensiones de los componentes del sistema, con vistas al montaje en o junto a robots de aplicación.
Para instalaciones de revestimiento se conocen
diferentes sistemas de dosificación con dosificación continua y
discontinua del material de revestimiento. En principio, los
sistemas de dosificación continuos tienen ventajas de precio así
como una complejidad relativamente pequeña (costes más reducidos),
flujo continuo de material, una gran zona de dosificación, tiempos
de ciclo cortos sin tiempos de relleno y dimensiones compactas. Los
sistemas de dosificación continuos conocidos son, sin embargo,
excesivamente imprecisos para ciertos casos de utilización. Pueden
contener reguladores de presión con circuitos de regulación
sencillos con los cuales se lleva a cabo únicamente una regulación
de presión o, mediante la utilización de una célula de medición del
flujo, una regulación de cantidad, o también reguladores de flujo,
en cuyos circuitos de regulación se pueden utilizar, por ejemplo,
válvulas de regulación como elementos de ajuste y células de
medición del flujo como generadores de valor real. Salvo su
relativamente pequeña precisión de dosificación, estos sistemas de
dosificación reaccionan en sí también de forma relativamente lenta a
las variaciones de valor teórico lo que reduce de forma
perceptible, por ejemplo, la calidad de revestimiento durante la
aplicación de pistas de adhesivo o durante la obturación de
costuras, a causa de los saltos de conexión y desconexión, en
especial al principio y final de las pistas, aunque también en caso
de variación de cantidades sobre la pista aplicada. Conocidos y
usuales son también sistemas de dosificación continuos los cuales
dosifican volumétricamente bombas de dosificación de rueda dentada.
Los sistemas de dosificación discontinuos contienen, por el
contrario, típicamente dosificadores de émbolo, los cuales en
realización como dosificadores individuales o dobles son conocidos
con accionamiento de servodosificación eléctrico y que pueden
trabajar sin circuito de regulación cerrado, si bien son controlados
de manera adecuada de forma dependiente de la presión. Antes del
sistema de dosificación puede estar conectado corriente arriba de
manera adecuada un regulador de presión para garantizar una presión
de entrada lo más constante posible.
El documento DE 10 2005 044 796 A1 de 29.03.2007
describe un sistema de dosificación para medios líquidos o pastosos
aplicables por un robot como, por ejemplo, un adhesivo o una
sustancia de obturación, el cual es suministrado con una presión
previa predeterminada, a través de una válvula de regulación de la
presión que mantiene la presión previa constante, a una bomba de
dosificación de rueda dentada controlada, que transporta el medio,
con flujo volumétrico variable, hacia una válvula de salida.
Dependiendo de la presión medida antes o después de la bomba de
dosificación, la válvula de regulación de la presión es controlada
de tal manera que se elimina una diferencia de presión a lo largo
de la bomba de dosificación y con ello, esencialmente, su
resbalamiento. La colocación exacta de una bomba de dosificación no
se deduce de dicho documento.
Por el documento JP 09029147 A se conoce una
instalación de pintado con una bomba de dosificación de rueda
dentada la cual está conectada entre un regulador de presión de
color y el pulverizador de la instalación de pintado Con el fin de
evitar el resbalamiento de la bomba como consecuencia de una
diferencia de presión a lo largo de la bomba, la presión medida a
la salida de la bomba se compara con la presión ajustada mediante
el regulador de presión de color y éste se corrige para la
eliminación de una diferencia de presión. La colocación exacta de
una bomba de dosificación no se deduce de dicho documento.
Para el estado de la técnica se hace referencia
asimismo al manual técnico de Dürr/Behr de 02/1994
"Farbmengenregelung"; a los documentos DE 38 22 835; DE 691 03
218 T2; DE 100 65 608; EP 1 287 900; EP 1 314 483; EP 1 346 775;
EP 1 475 161; así como a las solicitudes de patente EP 05 111 273.8
de 24.11.2005 y DE 10 2005 042 336.1 de 06.09.2005.
Partiendo de esto, la invención se plantea el
problema de posibilitar, de manera sencilla, la dosificación
continua con gran precisión de dosificación y retardos de
dosificación pequeños.
Esto se consigue mediante las características de
las reivindicaciones de patente.
El sistema de dosificación de dos o más fases
descrito en la presente memoria se puede realizar, con una
complejidad de construcción, de control y de mantenimiento pequeña,
como sistema de circulación a través puro con la posibilidad de
dosificación sin fin continua que, al contrario que los sistemas
continuos conocidos, tiene la ventaja de la mayor precisión de
dosificación posible (por regla general menos del 1% de desviación
respecto del valor teórico). Una precisión comparable se podía
conseguir hasta ahora únicamente con dosificadores de émbolos
discontinuos.
El sistema funciona de acuerdo con el principio
Master-Slave, con la primera fase de dosificación
como Master y la segunda fase de dosificación como Slave. Para la
primera fase de dosificación se puede utilizar de manera adecuada
un dispositivo de dosificación ventajosamente sencillo, compacto,
económico y de mantenimiento favorable, de forma conocida como, por
ejemplo, regulador de flujo con poco desgaste y con poco
mantenimiento con una válvula de dosificación como elemento de
ajuste o también un regulador de presión que dosifique de una forma
aún más sencilla. Para la segunda fase de dosificación necesaria
para la dosificación fina se puede utilizar, por el contrario, por
ejemplo un dispositivo de dosificación de émbolo, que puede ser
similar a los dosificadores de émbolo convencionales, el cual, al
contrario que estos, no conduce de manera discontinua con llenado y
vaciado periódico sino que tiene que cargar únicamente el material
de revestimiento, procedente de la primera fase de dosificación,
que fluye a través, para el aumento o la disminución del caudal. A
causa de esta diferencia de principio el dosificador fino puede ser
más pequeño, compacto y ligero que los dosificadores de émbolo
discontinuos, con lo cual es especialmente muy adecuado para el
montaje en o junto a un brazo de robot (por ejemplo sobre el eje 3)
o acompañándolo (sobre el eje 7), lo que contribuye de nuevo, debido
a la pequeña distancia del sistema de dosificación con respecto al
aplicador, a un aumento de la precisión de dosificación. Dado que
el dosificador fino es solicitado mecánicamente menos es también
menos sensible al desgaste y complejo de mantener que los
dosificadores de émbolo usuales.
El primer dispositivo de dosificación trabaja
preferentemente en circuito de regulación cerrado. La dosificación
fina no tiene que tener lugar por el contrario en todos los casos en
un circuito de regulación propio cerrado. Resultan ventajas
similares también cuando se utilizan como dosificadores finos
también otros dispositivos, incluidas bombas de dosificación que
transportan de manera continua o que trabajan con flujo continuo, de
forma en sí conocida, cuyo efecto de transporte es reversible, de
manera que pueden tanto aumentar como también reducir la presión o
el flujo volumétrico del material de revestimiento, y su motor de
accionamiento se puede controlar para la corrección del valor de
presión o de flujo volumétrico ajustado por el primer dispositivo
de dosificación. Para ello, se tienen en cuenta por ejemplo bombas
de dosificación de rueda dentada sencillas, bombas de émbolo
giratorio sin válvulas (EP 1 348 487) o bombas de émbolo de doble
acción (aproximadamente según la solicitud de patente EP 05 111
273.8 o bombas de alta presión de 4 válvulas, por ejemplo de la
empresa Rexson). Se pueden utilizar de manera adecuada también
bombas helicoidales conocidas también en sí para otros propósitos,
que funcionan con husillos giratorios.
Otra posibilidad es una dosificación fina
mediante la utilización de una tobera de aplicador, controlada
dependiendo del valor teórico, como segundo dispositivo de
dosificación, por ejemplo en el circuito de regulación cerrado en
la forma en si conocida por el documento EP 1 346 775 A1, según el
cual como elemento de ajuste sirve la aguja principal de un
pulverizador, que puede contener también el accionamiento eléctrico
o neumático de esta válvula de dosificación y/o un dispositivo de
medición del flujo correspondiente.
En el sistema descrito en la presente memoria el
dosificador fino engarza, por regla general, únicamente cuando la
tasa de salida ajustada por la fase de dosificación conectada
corriente arriba no corresponde exactamente a los valores teóricos
predeterminados, es decir que tiene que ser corregida. Dependiendo
del caso de utilización el dosificador fino puede ajustar la
presión o el volumen del material de revestimiento. De forma
especialmente ventajosa, el dosificador fino puede realizar, en
caso de variaciones repentinas del valor teórico para la presión o
la tasa de salida, la necesaria adaptación de la presión en un plazo
extremadamente breve. Lo correspondiente es válido por ejemplo
también para la sobrerregulación necesaria en la compensación de
respiración de la manguera conocida por el documento EP 1 481 736.
Con ello se mejora, por ejemplo para la obturación de costuras,
notablemente la calidad de aplicación, en especial también al
principio y al final de la costura aplicada.
Además de la ventaja de tiempos de reacción
menores en caso de variaciones rápidas de volumen o de presión
durante el proceso de aplicación en marcha, la invención tiene otras
ventajas como, entre otras, la posibilidad de al aplicación
dosificada con precisión tanto de flujos volumétricos muy pequeños
como también muy grandes así como la utilizabilidad universal para
diferentes tareas de revestimiento y materiales. A los materiales
que se pueden dosificar según la invención pertenecen, por ejemplo,
material tixotrópico, material NAD y PUR.
La invención es adecuada para sustancias de
revestimiento opcionales, incluida la pintura, si bien sobre todo
para material de revestimiento altamente viscoso, como se utiliza
por ejemplo en el caso de aplicaciones de adhesión (como el pegado
del rebajo en carrocerías de vehículos automóviles), para la
protección anticorrosiva de los bajos o en caso de aplicación de
sustancia de obturación. La invención demuestra ser especialmente
ventajosa por ejemplo, durante la obturación de costuras (Sealing)
con pulverización Airless, en la cual el material de revestimiento,
como es conocido, al contrario que en la pulverización de rotación o
la pulverización por aire, es pulverizado únicamente mediante la
presión de entrada de la tobera de aplicación y la cantidad de
aplicación es determinada, de acuerdo con ello, directamente
mediante la presión en la tobera. Resultan ventajas similares en el
caso de material aplicado asimismo mediante pulverización por aire
para la protección anticorrosiva de los bajos de carrocerías. En
general la invención es ventajosa siempre que antes de la apertura
de la válvula principal (por ejemplo de la aguja principal) del
aplicador hay que ajustar una presión previa definida.
Como se ha mencionado anteriormente, con el
sistema descrito en la presente memoria se puede regular la presión
o el flujo volumétrico del material de revestimiento suministrado al
aplicador, en ambos casos en cada uno de ellos con el propósito de
una dosificación del material de revestimiento aplicado precisa y
controlable dependiendo de las necesidades. En la regulación de la
presión se puede presuponer que a cada valor de la presión a la
entrada del aplicador corresponde un valor del volumen de salida
conocido, que se puede determinar con precisión, del material
aplicado, el cual viene dado, en dependencia compensable de otros
factores como la temperatura y/o la viscosidad, por ejemplo,
mediante la forma geométrica y el tamaño de una tobera de
aplicación. En caso de regulación de la presión hay que utilizar
por lo tanto, para la dosificación deseada, una tobera adecuada
para la presión regulada o generar, para una tobera dada, la presión
correspondiente en la tobera. Si se regula la presión o el flujo
volumétrico depende de las exigencias prácticas del caso de
utilización correspondientes. Por ejemplo, aquí puede jugar un
papel el material de revestimiento usado en cada caso, si bien se
puede preferir, para el mismo material, un sistema de regulación de
la presión, debido a su menor complejidad, o un sistema de
regulación del volumen, debido a su mayor precisión.
La invención se explica con mayor detalle en el
ejemplo de forma de realización representado en el dibujo, en el
que:
la Fig. 1 muestra un sistema de dosificación de
varias fases según la invención;
la Fig. 2 muestra la representación esquemática
de un elemento de ajuste que se puede utilizar para el circuito de
regulación de un dosificador fino del sistema según la Fig. 1; y
la Fig. 3 muestra un modelo equivalente refinado
del sistema de regulación según la Fig. 1 en una formación como
regulador de presión con dosificación fina.
El sistema de dosificación representado en la
Fig. 1 está concebido de tal manera que puede ser utilizado, de
manera discrecional, tanto para la regulación de la presión como
también para la regulación del flujo volumétrico. Por lo tanto, no
se necesitan todos los componentes para cada caso.
El material de revestimiento que debe ser
aplicado por un aplicador 10, por ejemplo el material de sealing
necesario para carrocerías de vehículos automóviles o sus piezas, es
suministrado por un dispositivo de suministro de material 12, a
través de un conducto de entrada 13 y un regulador de la presión de
material 14 de un primer dispositivo de dosificación 20 y desde
allí, a través de un conducto de conexión 21, de un segundo
dispositivo de dosificación 30. Desde la salida del segundo
dispositivo de dosificación 30, el material de revestimiento fluye
a través de un conducto 31, por ejemplo un conducto de manguera,
hacia la entrada del aplicador 10. El transporte de material se
lleva a cabo mediante la presión reinante en los conductos 13, 21 y
31. Las líneas de trazos representan por ejemplo conductos de
control de señales eléctricas o neumáticas.
El regulador de presión de material 14 sirve
para la regulación de la presión previa del sistema de dosificación
a la entrada de material del primer dispositivo de dosificación 20 y
contiene, con este propósito, una válvula de ajuste 220 conectada
en el conducto de entrada 13 y un sensor de presión 230
correspondiente. La válvula de ajuste 220 puede ser controlada, de
una forma en sí conocida, un dispositivo de regulación (no
representado) correspondiente, contenido en el control de
aplicación 40, en circuito de regulación cerrado dependiendo del
valor real de la presión, el cual es medido por el sensor de presión
230 a la salida de material de la válvula de ajuste 220, y se puede
controlar un valor teórico de presión previa deseado predeterminado.
El regulador de presión de material 14 es ajustado al mismo tiempo
a una presión de material constante, la cual es mayor que la presión
máxima en el sistema necesaria en el funcionamiento de
aplicación.
El primer dispositivo de dosificación 20
contiene una válvula de dosificación 22 conectada en el conducto de
conexión 21 que sirve, de forma en sí conocida, como elemento de
ajuste en un circuito de regulación cerrado y que es accionada por
un motor M20 eléctrico reversible con engranaje G correspondiente,
así como un sensor de presión 23 propio, el cual mide la presión a
la entrada de material de la válvula de dosificación 22. Un
dispositivo de regulación (no representado) correspondiente,
contenido asimismo en el control de aplicación 40, puede controlar
el motor M20 dependiendo del valor real de presión del sensor de
presión 23 y/o dependiendo de un generador de valor real a la
salida del segundo dispositivo de dosificación 30 y de los valores
teóricos comparados, de la forma usual, con el valor real. Los
valores teóricos se pueden variar, para la dosificación deseada del
material de revestimiento, durante la aplicación de acuerdo con las
necesidades y le son predeterminados al circuito de regulación por
el control de instalación automático de rango superior (no
representado).
El segundo dispositivo de dosificación 30 sirve
para la dosificación fina del material de revestimiento y contiene,
en el ejemplo representado, una unidad de cilindro 32, en la cual
puede ser desplazado un émbolo 33, por un motor M30 reversible, a
través de un engranaje G en las dos direcciones. El émbolo limita la
primera cámara de cilindro 34, que tiene una entrada de material
conectada al conducto de conexión 21 y una salida de material
conectada al conducto 31 y, por lo demás, está cerrada estanca a la
presión. Constructivamente, la unidad de cilindro 32 puede
corresponder a los dosificadores de émbolo (por ejemplo de los
documentos EP 1 252 936, EP 1 314 483, EP 1 384 885, etc.) en sí
conocidos de las instalaciones de revestimiento o corresponder
también asimismo a bombas de émbolo en sí conocidas, de las cuales
se diferencia sin embargo por su función en principio de otro tipo,
que se explica a continuación, y su forma de funcionamiento como
elemento de ajuste de un circuito de regulación cerrado. El
conducto de conexión 21 contiene, entre la salida de material del
primer dispositivo de dosificación 20 y la entrada de material de la
primera cámara de cilindro 34, una válvula de retención 35, con el
fin de impedir, en caso de una formación de presión adicional por
parte del dosificador fino, un contragolpe de presión hacia la
válvula de dosificación 22.
A la salida de material de la primera cámara de
cilindro 34 del dosificador fino, conectada con el aplicador 10 a
través del conducto 31, está conectado otro sensor de presión 36, el
cual suministra el valor real de presión medido por él a otro
dispositivo de regulación (no representado) en el control de
aplicación 40, la cual en una posible forma de funcionamiento del
sistema puede comparar el valor real con los valores teóricos de
presión predeterminados (que corresponde al volumen de salida
deseado durante la aplicación) por el control de la instalación de
orden superior y puede suministrar señales de control
correspondientes al motor M30 del dosificador fino. Si la presión
del material de revestimiento es demasiado baja, es aumentada
mediante el accionamiento del émbolo 33 en dirección hacia la
cámara de cilindro 34, mientras que una presión demasiado alta es
reducida, mediante el motor M30, mediante aumento correspondiente de
la cámara de cilindro 34. El motor M30 se acciona únicamente para
la corrección de las desviaciones de los valores reales con respecto
a los valores teóricos. Generalmente el émbolo 33 está parado por
el contrario durante la aplicación dosificada del material de
revestimiento.
Cuando, en pausas de aplicación, la tobera del
aplicador 10 está cerrada por la válvula de aguja principal usual o
similar, puede ser adecuado utilizar el valor de medición del sensor
de presión 36, que actúa según la forma de funcionamiento descrita
más arriba, directamente sobre el dosificador fino según otra
función también para el ajuste de la presión estática en el
sistema, es decir en la entrada de material del dosificador fino.
Esta presión estática puede ser ajustada por un dispositivo de
regulación contenido en el control de aplicación 40, eventualmente
con la utilización de la unidad de cilindro 32.
Según la representación está conectada, además
del sensor de presión 36 a la salida de material de la unidad de
cilindro 32, una célula de medición del flujo 37 en el conducto 31
el cual, para una posible forma de funcionamiento del sistema, mide
el flujo volumétrico del material de revestimiento que fluye hacia
el aplicador 10 y suministra este valor real al dispositivo de
regulación correspondiente en el control de aplicación 40. El
dispositivo de regulación puede por consiguiente, mediante la
comparación de este valor real con valores teóricos, controlar,
para el flujo volumétrico necesario momentáneamente o con valores
teóricos de presión correspondientemente convertidos, la unidad de
cilindro 32 que sirve como elemento de ajuste del segundo
dispositivo de dosificación 30 para la regulación directa del flujo
de volumen.
Dado que la célula de medición del flujo 37 mide
el flujo volumétrico del material de revestimiento que fluye hacia
el aplicador 10, el cual se da como resultado de ambos dispositivos
de dosificación 20 y 30, puede ser adecuado además controlar con el
valor de medición de la célula de medición del flujo 37
adicionalmente también el circuito de regulación del primer
dispositivo de dosificación. En caso de conocerse la presión
correspondiente en ambos dispositivos de dosificación se pueden
controlar por separado ambos circuitos de regulación. Los valores
de medición de la célula de medición del flujo 37 pueden ser
convertidos en el control de aplicación 40 en valores de presión
correspondientes.
Si no hay que realizar un sistema de regulación
controlado mediante el flujo volumétrico sino un sistema de
dosificación controlado exclusivamente mediante la presión, podría
suprimirse también la célula de medición del flujo 37. Según otra
forma de realización de la invención no representada es, sin
embargo, posible por otro lado controlar el primer dispositivo de
dosificación, conectado corriente arriba del dosificador fino, en
dependencia directa del flujo volumétrico medido por ejemplo en el
conducto de conexión 21.
En las funciones descritas anteriormente se
puede presuponer que los valores de medición de la presión o del
flujo volumétrico a la salida del segundo dispositivo de
dosificación 30 están en una relación definida con precisión con
los valores correspondientes directamente en el aplicador 10. Esta
relación se puede determinar durante la instalación o el calibrado
de la instalación de revestimiento y queda entonces sin modificar,
pudiendo ser compensadas influencias perturbadoras, como por
ejemplo respiración de la manguera, de forma en sí conocida (comp.
por ejemplo los documentos EP 1 481 736 y EP 1 298 504). Factores en
sí también variables, tales como las variaciones de temperatura y
la viscosidad del material de revestimiento utilizado, pueden ser
tenidos en cuenta por el cálculo en el control de aplicación 40
mediante relaciones conocidas. De forma similar se pueden almacenar
en el control de aplicación, durante la calibración del sistema,
relaciones fijas entre la presión y el flujo volumétrico y/o el
volumen de salida.
En cualquier caso, puede ser adecuado conectar
un sensor de presión 42 adicional directamente a la entrada de
material del aplicador 10. El valor de medición de este sensor de
presión 42 no es necesario para la dosificación propiamente dicha
según las explicaciones dadas más arriba, si bien puede servir, por
ejemplo en el control de aplicación 40, durante la adaptación del
sistema, para eliminar las influencias de la temperatura y/o de la
viscosidad. En otros casos, puede ser adecuado, por el contrario,
por ejemplo para una regulación especialmente rápida del sistema de
dosificación, regular en el aplicador con la ayuda de un sensor de
presión.
Cuando, estando cerrada la tobera de aplicación,
no se aplica material alguno, es adecuado en muchos casos no
interrumpir el flujo de material que sale del conducto 31 hacia el
aplicador 10, sino conducir el material de revestimiento, en un
circuito de circulación, de forma continua de vuelta hacia el
suministro de material antes del dispositivo 12, por ejemplo para
evitar variaciones del material o el depósito del material. El
circuito de circulación puede conducir a través del aplicador 10,
como es en sí conocido en instalaciones de revestimiento. Con este
propósito el conducto 31 que conduce al aplicador 10 está conectada,
a través de una válvula de conmutación 50, con un conducto de
retorno 51, el cual está cerrado durante la aplicación y que es
abierto cuando está cerrada la tobera de aplicación del
aplicador 10.
aplicador 10.
El circuito de circulación no tiene que pasar,
sin embargo, hasta el aplicador 10 o incluso -como en este ejemplo
de forma de realización- a través hasta el aplicador 10. De manera
alternativa existe en un robot de aplicación también la posibilidad
de que el circuito de circulación llegue únicamente hasta uno de los
brazos de robot, por ejemplo hasta el brazo delantero (eje de robot
3).
En el ejemplo de forma de realización
representado el circuito de circulación puede conducir, según la
representación, a través de la unidad de cilindro 32. El conducto
de retorno 51 desemboca al mismo tiempo en una entrada de material
de la segunda cámara de cilindro 39, la cual se encuentra sobre el
lado del émbolo 33 opuesto a la primera cámara de cilindro 34, y
forma un conducto de salida 51' conectado a una salida de material
de la segunda cámara de cilindro 39, entonces la continuación del
circuito de circulación. El conducto de salida 51' está conectado a
la válvula de conmutación de recorridos 53, desde la cual el
circuito de circulación continua conduciendo de vuelta hasta la
conexión de circulación 52 antes de la entrada del dispositivo de
suministro de material 12.
La función de la válvula de conmutación 53
consiste en conectar la cámara de cilindro 39, a través del conducto
de salida 51' del circuito de circulación, de manera selectiva o
bien con la conexión de circulación 52 o, a través del conducto de
contrapresión 55, con el conducto de entrada 13 del sistema de
dosificación. Dado que la segunda cámara de cilindro 39 está
cerrada estanca a la presión, salvo la entrada y la salida del
circuito de circulación, resulta gracias a esta estructuración, de
forma sencilla, la posibilidad de que durante la aplicación, con la
válvula de conmutación 50 cerrada, la segunda cámara de cilindro 39
pueda ser cargada, a través de la válvula de conmutación de
recorridos 53, con la presión de suministro de material del sistema
de dosificación. La carga con presión tiene la ventaja de que el
accionamiento de dosificación con el motor M30 para los movimientos
de ajuste del émbolo 33 necesarios para la dosificación fina debe
aplicar únicamente fuerzas relativamente pequeñas, las cuales son
necesarias para la superación de una diferencia de presión entre
las dos cámaras de cilindro 34 y 39. La formación de la
contrapresión posibilita, de manera ventajosa, una forma
constructiva más pequeña y compacta del dosificador final con
respecto al accionamiento lo que posibilita de nuevo una mejora de
la precisión y del tiempo de reacción. Cuando el circuito de
circulación no conduce a través de la unidad de cilindro 32, puede
suprimirse la válvula de conmutación 53 y se puede conducir hasta
aquí la contrapresión en la segunda cámara de cilindro 39, a través
del conducto 55, directamente desde el suministro de material.
La contrapresión en la segunda cámara de
cilindro 39 podría ser generada también por una fuente de presión
(por ejemplo por un elemento neumático) separada del suministro de
material. Además, el valor de presión en la segunda cámara de
cilindro 39, que apoya el movimiento del émbolo, podría ser
modificable según los movimientos deseados del émbolo 33, pudiendo
resultar sobrepresión o depresión con respecto a la primera cámara
de cilindro 34.
El principio de utilización de una unidad de
cilindro como por ejemplo la unidad 32 de la Fig. 1 como elemento
de ajuste de un circuito de regulación de la presión o del flujo
volumétrico con apoyo de presión en la segunda cámara de cilindro
39 está representado en la Fig. 2. El accionamiento de dosificación
del émbolo 33, que regula según la flecha doble 57, debe superar en
cada caso únicamente la diferencia entre la presión P2 en la
primera cámara de cilindro 34, mediante la cual el material puede
circular de manera continua con presión o flujo volumétrico
regulados, y la presión P1 que apoya en la segunda cámara de
cilindro 39. Un elemento de ajuste de este tipo puede, más allá del
ejemplo de forma de realización según la Fig. 1, tener sentido
también para otros circuitos de regulación discrecionales,
eventualmente también sin el apoyo de presión.
En la Fig. 3, está representado un modelo
equivalente de los circuitos de regulación del sistema de
dosificación según la Fig. 1 en su formación como regulador de
presión con dosificación fina. Puede servir para la simulación del
comportamiento de regulación y para la realización de cálculos que
pueden ser necesarios para el ajuste mutuo de técnica de regulación
de ambos dispositivos de dosificación uno con respecto al otro.
Coincidiendo con la Fig. 1, el primer
dispositivo de dosificación 20 está conectado, a través del conducto
de conexión 21, con el segundo dispositivo de dosificación 30 que
sirve como dosificador fino, desde el cual el conducto de manguera
31 conduce hacia el aplicador. Los dispositivos de regulación
electrónicos 60 y 61 correspondientes, que se encuentran en el
control de aplicación 40 (Fig. 1), para el primer dispositivo de
dosificación 20 o para el segundo dispositivo de dosificación 30,
pueden ser reguladores PID universales usuales, los cuales para la
realización de la comparación teórico-real exploran
los valores de medición de los sensores de presión y de flujo
volumétrico, por ejemplo, con un período de exploración con un orden
de magnitud de 50 ms. De acuerdo con la representación, ambos
reguladores 60 y 61 están controlados por los valores teóricos
representados en 64. Durante la calibración inicial del sistema se
puede registrar la relación entre el flujo volumétrico y la presión
y almacenarla como "curva básica", la cual puede ser corregida
más tarde cuando exista una gran diferencia en el funcionamiento
que está en marcha. Las diferentes funciones del sistema de
regulación, incluido el accionamiento de dosificación M30 del
dosificado fino caracterizado por la velocidad de rotación y el
ascenso, pueden ser indicadas en monitores 62, 63 ó 64. En 65 y 66
se pueden simular manualmente, de manera selectiva, magnitudes
perturbadoras como por ejemplo, oscilaciones onduladas de la presión
o una avería del suministro de material.
El ejemplo de forma de realización descrito
puede modificarse y en especial simplificarse, en aspectos
diferentes, en el marco de la invención. Por ejemplo, se puede
prever un sistema el cual conste únicamente de la combinación de un
circuito de regulación de presión de material controlado mediante
valor teórico o una válvula de dosificación con una dosificación
fina. El regulador de presión de material 14 que compensa eventuales
oscilaciones de la presión del suministro de material no es siempre
necesario. Además son imaginables ejemplos de formas de realización
en los cuales sea regulado en circuito de regulación cerrado
únicamente el dispositivo de regulación que sirve para la
dosificación fina, no sin embargo el primer dispositivo de
dosificación conectado corriente arriba, que en este caso sería
controlado únicamente por los valores teóricos.
Claims (18)
1. Sistema de dosificación para una instalación
de revestimiento para el revestimiento de componentes tales como,
por ejemplo, piezas de carrocería de vehículos automóviles, con
- -
- un aplicador (10), el cual aplica el material de revestimiento suministrado al mismo con un volumen de salida dosificado dependiendo de las necesidades,
- -
- un primer dispositivo de dosificación (20) regulado, el cual ajusta la presión o flujo volumétrico del material de revestimiento que debe ser aplicado por el aplicador (10) dependiendo de valores teóricos, los cuales le son predeterminados por un control automático de la instalación,
- -
- un generador de valores de medición (23, 37) para la generación de un valor de medición, el cual corresponde a la presión o al flujo volumétrico del material de revestimiento que fluye hacia el aplicador (10), y
- -
- un dispositivo de regulación (40) para el control del primer dispositivo de dosificación (20) dependiendo de los valores teóricos predeterminados y del valor de medición del generador de valores de medición (23, 37),
- -
- estando conectado a la salida del primer dispositivo de dosificación (20), un segundo dispositivo de dosificación (30) para el material de revestimiento que fluye hacia el aplicador (10), que, para la dosificación fina del material de revestimiento que hay que aplicar, regula su presión o su flujo volumétrico dependiendo de los valores teóricos predeterminados, caracterizado porque
- -
- por lo menos el segundo dispositivo de dosificación (30) está dispuesto sobre uno de los elementos móviles de robot o en el mismo.
2. Sistema de dosificación según la
reivindicación 1, caracterizado porque el primer dispositivo
de dosificación (20) y/o el segundo dispositivo de dosificación (30)
que sirve para la dosificación fina es controlado por un circuito de
regulación propio, el cual compara un valor de medición, que
corresponde a la presión o al flujo volumétrico del material de
revestimiento que fluye hacia el aplicador (10), con los valores
teóricos predeterminados.
3. Sistema de dosificación según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el primer
dispositivo de dosificación (20) está formado por un regulador de
presión controlado por los valores teóricos predeterminados.
4. Sistema de dosificación según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer
dispositivo de dosificación (20) está formado por un regulador del
flujo controlado por los valores teóricos predeterminados, con una
válvula de dosificación (22) como elemento de ajuste y un
accionamiento de válvula (M20) controlado, preferentemente
electromotor.
5. Sistema de dosificación según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
generador de valores de medición del primer y/o del segundo
dispositivo de dosificación es un sensor de presión (23, 36) o una
célula de medición del flujo (37).
6. Sistema de dosificación según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
generador de valor de medición es un sensor de presión (23, 36)
dispuesto a la salida de material del primer dispositivo de
dosificación (20) y/o uno dispuesto a la salida de material del
segundo dispositivo de dosificación (30).
7. Sistema de dosificación según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como
generador de valores de medición está dispuesta una célula de
medición del flujo (37) a la salida de material del primer
dispositivo de dosificación (20) y/o a la salida de material del
segundo dispositivo de dosificación (30).
8. Sistema de dosificación según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está
previsto un sensor de presión (42) que mide la presión del material
a la entrada de material del aplicador (10).
9. Sistema de dosificación según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque a la
entrada de material del primer dispositivo de dosificación (20) está
conectado corriente arriba un regulador de presión de material (14)
para el ajuste, preferentemente automático, de una presión previa
deseada del material de revestimiento.
10. Sistema de dosificación según una de las
reivindicaciones anteriores o según el preámbulo de la
reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de
dosificación (30) está formado por una unidad de cilindro (32), que
contiene un émbolo (33) móvil, a través de cuya cámara de cilindro
(34), adyacente al émbolo (33), fluye el material de revestimiento
suministrado al aplicador (10), y porque el émbolo (33) puede ser
movido por un accionamiento (M30), preferentemente electromotor,
controlado por el dispositivo de regulación (40), para la corrección
del valor de presión o de flujo volumétrico ajustado en caso de
divergencias con respecto a los valores teóricos.
11. Sistema de dosificación según la
reivindicación 10, caracterizado porque la unidad de cilindro
(32) contiene dos cámaras de cilindro (34, 39), separadas por un
émbolo (33), en las cuales se puede mover el émbolo (33), fluyendo a
través de la primera cámara de cilindro (34) el material de
revestimiento en dirección hacia el aplicador (10), y porque en la
segunda cámara de cilindro (39), que se encuentra en el lado del
émbolo (33) opuesto al material de revestimiento, se genera un valor
de presión que apoya el movimiento del émbolo.
12. Sistema de dosificación según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en las
pausas de revestimiento, en las cuales no se aplica material alguno,
el material de revestimiento suministrado al aplicador (10) es
conducido, a través de un circuito de circulación (51, 52), de
vuelta a un dispositivo de suministro de material (12).
13. Sistema de dosificación según las
reivindicaciones 11 y 12, caracterizado porque el material de
revestimiento que fluye de vuelta a través del circuito de
circulación (51, 52) es conducido a través de una segunda cámara de
cilindro (39).
14. Sistema de dosificación según una de las
reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque el valor de la
presión de apoyo es generado en la segunda cámara de cilindro (39),
por lo menos durante la aplicación por la presión de suministro de
material, en un conducto de entrada (13) que conduce al primer
dispositivo de dosificación (20).
15. Sistema de dosificación según las
reivindicaciones 13 y 14, caracterizado porque entre el
conducto de entrada (13) y el circuito de circulación (51, 52) está
conectada una válvula de conmutación (53), con la cual el conducto
de entrada (13) puede ser conectado selectivamente con la segunda
cámara de cilindro (39).
16. Sistema de dosificación según una de las
reivindicaciones 11 a 15, caracterizado porque la presión en
la segunda cámara de cilindro se puede modificar de acuerdo con la
dirección de movimiento deseada del émbolo (33).
17. Sistema de dosificación según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el segundo
dispositivo de dosificación está formado por una bomba con flujo
continuo, pudiendo ser reversible el efecto de transporte de la
bomba y su motor de accionamiento se puede controlar para la
corrección del valor de presión o del flujo volumétrico ajustado
por el primer dispositivo de dosificación (20).
18. Sistema de dosificación según la
reivindicación 17, caracterizado porque la bomba es una bomba
de rueda dentada o una bomba de émbolo giratorio o una bomba
helicoidal o una bomba de émbolo con un émbolo que se transporta en
ambas direcciones del émbolo.
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