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Die
Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung zur Serienbeschichtung
von Werkstücken mit unterschiedlichen Farbtönen
sowie einen hierfür verwendbaren Kolbendosierer.
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Beispielsweise
handelt es sich hierbei um die Serienlackierung von Fahrzeugkarossen
und deren Teilen mit elektrostatischen oder sonstigen Zerstäubern
einschließlich Rotationszerstäubern, Luftzerstäubern
usw., die das Beschichtungsmaterial unter Verwendung einer Dosiervorrichtung
applizieren. Mit dem hier verwendeten Begriff Dosiervorrichtung
sind vorzugsweise volumetrisch dosierende Vorrichtungen wie z. B.
Zahnradpumpen oder Kolbendosierer gemeint, die so von einem steuerbaren
Motor angetrieben werden können, dass während
der Beschichtung die von dem Zerstäuber applizierte Materialmenge
(Momentandurchfluss) bedarfsabhängig, etwa in Abhängigkeit
von dem jeweiligen Werkstückbereich und sonstigen Parametern
geändert werden kann, wie z. B. in
EP 1 314 483 A2 oder
DE 691 03 218 T2 erläutert
ist. Die volumetrische Dosierung erfolgt typisch durch Steuerung
der Drehzahl einer Zahnradpumpe oder der Kolbengeschwindigkeit eines
Kolbendosierers.
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Statt
dieser volumetrischen Dosierung kann z. B. gemäß
EP 1 287 900 A2 auch
ein Farbdruckregler oder gemäß
EP 1 346 775 A1 das Hauptnadelventil
des Zerstäubers als Stellglied eines Regelkreises zur Steuerung
der Farbmenge bzw. Ausflussrate und somit als Dosiervorrichtung
dienen.
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Wenn
ein Zerstäuber Beschichtungsmaterial mit einer großen,
aber beispielsweise durch ein Ringleitungssystem begrenzten Anzahl
von Farbtönen applizieren soll und ein Farbwechsel in möglichst
kurzer Zeit erfolgen soll, werden üblicherweise als Farbwechsler
bezeichnete Farbwechselventilanordnungen in Blockbauweise (d. h.
als mechanische Einheit) eingesetzt, die die zahlreichen Farbeingänge über
einen Zentralkanal mit dem zu dem Zerstäubungsorgan führenden
Farbausgang verbinden. Aufgrund ihres üblichen modularen
Aufbaus sind sie problemlos an unterschiedlich viele wählbare
Farben anpassbar. Typische modulare Farbwechsler für Nasslack
sind beispielsweise aus
DE 198
36 604 und
DE
198 46 073 A1 bekannt, während ein prinzipiell ähnlicher Farbwechsler
für Pulverlack in der
DE 601 03 281 T2 beschrieben ist. Mit dem
Spülen von Farbwechslern befasst sich beispielsweise die
DE 199 51 956 A1 .
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Wenn
nur wenige Farben benötigt werden, besteht auch die Möglichkeit,
einen Farbwechsler mit einer ihm nachgeschalteten Dosiervorrichtung
in den Zerstäuber einzubauen (
EP 1 502 658 A1 ), um den bei
einem Farbwechsel zu spülenden Weg vom Farbwechsler zu
dem Applikationsorgan wie z. B. dem Glockenteller eines Rotationszerstäubers
zu verkürzen. Hierfür hat man sich bemüht,
besonderes platzsparende Farbwechsler zu konstruieren (
EP 1 502 659 B1 ), was besonders
dann wichtig ist, wenn Farbwechsler in Zweifach-Bauweise erforderlich
sind, die bekanntlich gemeinsame Farbversorgungsleitungen haben
und mit dem Applikationsorgan über getrennte Farbstrecken
verbunden sind. Nachteilig ist bei derartigen Systemen die geringe,
durch den Platzbedarf des Farbwechslers und der in den Zerstäuber
führenden Farbleitungen eingeschränkte Anzahl
wählba rer Farbtöne. Statt über einen
der üblichen Farbwechsler, also einen modularen Farbwechselblock
mit einem den Farben gemeinsamen Ausgangskanal, kann man auch die
Farben z. B. von Ringleitungen durch je einen in den Zerstäuber
führenden Farbschlauch direkt über in dem Zerstäuber
befindliche Farbventile dem Applikationsorgan zuführen,
wobei für jede dieser Farben eine eigene Dosiervorrichtung vorgesehen
sein kann und die Möglichkeit besteht, eine größere
Anzahl selten benötigter Farben (sogenannte Low-Runner) über
einen externen Farbwechsler anzuschließen, wie in der
deutschen Patentanmeldung 10
2006 022 570.8 vom
15.05.2006 beschrieben
ist, deren gesamter Inhalt hiermit in die vorliegende Beschreibung
einbezogen wird. Die Anzahl der wählbaren häufig
benötigten Farben (High-Runner) wird aber auch hier durch
den verfügbaren Platz im Zerstäuber, die Durchführung
der Farbschläuche durch die Handachse des Lackierroboters
und bei Vorschaltung von Dosiervorrichtungen durch den Platzbedarf
für deren Anbau auf dem Roboter begrenzt.
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Den
Vorteil einer unbegrenzt großen Anzahl applizierbarer Farbtöne
bieten Sonderfarbversorgungssysteme, bei denen die Farben nicht
aus Ringleitungen kommen, sondern in einem Farbmischraum erzeugt
und über einen Farbwechsler zu dem Zerstäuber
geleitet werden. Diese Systeme sind allerdings relativ aufwändig
und haben im Vergleich mit Ringleitungssystemen höhere
Farbwechselverluste.
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Wie
schon erwähnt wurde, sind Farbwechsler in Lackieranlagen
allgemein üblich, weil sie bekanntlich während
des Lackierbetriebs eine rasche Umstellung von einer Farbe zur anderen
ermöglichen. Sie haben aber den prinzipiellen Nachteil
unvermeidbarer Farbverluste beim Spülen des mehr oder weniger
großen Zentralkanals bei jedem Farbwechsel. Nach Optimierung
der Farbverluste in beispielsweise gemolchten Schläuchen,
Dosier vorrichtungen usw. stellt der Farbwechsler oft das Element der
Beschichtungsanlage mit dem größten Einzelverlust
dar. Der Farbwechselverlust ist umso größer, je größer
der Querschnitt des Zentralkanals gewählt wird, um größere
Farbmengen in kürzerer Zeit durch den Farbwechsler leiten
zu können, wie es aus verschiedenen Gründen erwünscht
sein kann (Sonderfarbversorgungen, Behältertechnik, höherer
Lackiermengen, kürzere Taktzeiten aufeinanderfolgender Werkstücke,
höhere Viskositäten usw.). Außerdem wachsen
die Farbwechselverluste mit der Anzahl der angeschlossenen Farben
und der sich hieraus ergebenden Länge des Zentralkanals,
so dass die Anzahl der Farbtöne oft unerwünscht
begrenzt werden muss.
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Um
die Farbwechselverluste in den üblichen Farbwechslern zu
vermeiden, wurden nach dem Andock-Prinzip arbeitende Farbwechselsysteme
entwickelt, bei denen die für die verschiedenen Farbtöne vorgesehenen
Farbleitungen mit mechanisch bewegbaren Ventilelementen an eine
zu dem Zerstäuber führende Leitung ankuppelbar
sind (
EP 1 245 295 A2 ,
DE 100 64 065 A1 oder
DE 601 11 607 T2 ).
Mit diesen Farbschnittstellen lässt sich zwar gegenüber den üblichen
Farbwechslern eine Farbersparnis (von typisch etwa 10 ml bei jedem
Farbwechsel) erreichen, doch haben sie verschiedene praktische Nachteile
wie aufwändige Bewegungssteuerung zum Anfahren der Ankuppelpositionen,
hohen Wartungsbedarf, Spülen der Schnittstelle, Antrocknen
von Farbe an der Schnittstelle, Undichtigkeiten usw.
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Eine
relativ gute Lösung des Problems der Reduzierung von Farbverlusten
bei einem Farbwechsel wird durch den in der
EP 1 502 657 A2 beschriebenen
Farbwechsler erreicht, dessen Zentralkanal in unabhängig
voneinander spülbare Abschnitte unterteilt ist, wobei an
den am Farbausgang gelegenen vorderen Abschnitt die oft benötigten
High-Runner-Farben, also die Farben mit hohem Verbrauchsvolumen
angeschlossen werden, während an den hinteren, dem Farbausgang
abgewandten Abschnitt seltener benötigte Farben (Low-Runner)
angeschlossen werden. Während der oft benötigte
vordere Abschnitt stets unabhängig von dem hinteren Abschnitt gespült
wird, kann der seltener benötigte Abschnitt gemeinsam mit
dem anderen Abschnitt gespült werden. Da bei einem Farbwechsel
nicht mehr wie bei konventionellen Farbwechslern stets der gesamte Zentralkanal
gespült wird, ergeben sich geringere Verluste an Lack und
Spülflüssigkeit. Aber auch diese noch verbleibenden
Farbwechselverluste sind insbesondere für oft benötigte
Farben unerwünscht.
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Nach
dem Ausgang von Farbwechslern ist üblicherweise ein Farbdruckregler
angeordnet, der für eine Vordruckregelung einer Dosierpumpe
sorgen oder, wie oben schon erwähnt wurde, als Stellglied zur
Farbmengenregelung dienen kann. Der Totraum dieses Farbdruckreglers
muus bei jedem Farbwechsel gespült werden.
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Ausgehend
von dem geschilderten Stand der Technik wie namentlch der
EP 1 502 658 A1 besteht
eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Beschichtungseinrichtung
bzw. einen Kolbendosierer für die Beschichtung von Werkstücken
insbesondere mit unterschiedlich häufig benötigten
Farbtönen anzugeben, die einen Farbwechsel mit minimalen Farb-,
Spülmittel- und Zeitverlusten ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
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Beispielsweise
in der Automobilindustrie beschränken sich derzeit bis
zu 70 oder 80% des Produktionsvolumens auf etwa 7 Farbtöne
oder weniger. Durch den direkten Anschluss dieser häufig
benötigten Farben an die Dosiervorrichtung werden aber erfindungsgemäß die
Farbwechselverluste an Lack und Spülmittel bei dem entsprechend
häufigen Wechsel dieser High-Runner-Farben und zugleich die
notwendigen Farbwechselzeiten auf ein Minimum reduziert, ohne dass
dadurch die Gesamtzahl wählbarer Farbtöne einschließlich
zahlreicher seltener benötigter oder Low-Runner-Farben,
bei denen Farbwechselverluste wegen der seltener durchgeführten Farbwechsel
weniger gravierend sind, begrenzt werden muss. Wenn für
die High-Runner-Farben, also für die am häufigsten
benötigten Farben oder, gleichbedeutend, für die
Farben mit dem größten Produktionsvolumen kein
typischer Farbwechsler mit einem bei jedem Farbwechsel zu spülenden
gemeinsamen Zentralkanal verwendet wird, entfallen auch dessen typische
Farbwechselverluste an Material und Zeit. Zudem werden auch die
Farbwechselverluste eines externen typischen Farbwechslers für
weniger häufig benötigte Farben herabgesetzt,
weil dessen Länge durch Wegfall der am häufigsten
benötigten Farben entsprechend verkürzt wird,
falls nicht statt dessen eine entsprechend größere
Anzahl wählbarer Farben angeschlossen werden soll.
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Am
Geringsten sind die Farbwechselverluste der High-Runner-Farben,
wenn sowohl die Dosiervorrichtung als auch die für diese
Farben erforderlichen Farbleitungen im Zerstäuber untergebracht werden.
Bei direktem Anschluss aller Farbleitungen an je einen Eingang der
Dosiervorrichtung muss bei einem Farbwechsel nur noch der den Farben
gemeinsame kurze Weg von der Dosiervorrichtung zu dem Applikationsorgan
wie z. B. dem Glockenteller eines Rotationszerstäubers
gespült werden. Vorzugsweise sind hierbei die zugehörigen,
durch externe Signale zur Farbwahl gesteuerten Farbventile unmittelbar
an die Dosiervorrichtung angebaut oder in diese eingebaut, doch
könnten die Farbventile auch in der an sich bekannten Weise
(
EP 1502658 A1 )
einen der Dosiervorrichtung vorgeschalteten typi schen Farbwechsler
mit einem zentralen den Farben gemeinsamen Ausgangskanal bilden.
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Im
Rahmen der Erfindung ist es ferner möglich, nur die Dosiervorrichtung
im Zerstäuber selbst anzuordnen, die Farbventile für
die High-Runner-Farben dagegen nur in dessen Nähe an den
Zerstäuber anzubauen, vorzugsweise zwischen dem Zerstäuber und
dem Handgelenk des den Zerstäuber bewegenden Lackierroboters
oder sonstigen programmgesteuerten Bewegungsautomaten. In diesem
Fall verläuft nur eine den Farben gemeinsame Ausgangsleitung
der Farbventile von diesen in die Dosiervorrichtung im Zerstäuber,
wobei die Farbventile auch in diesem Fall einen typischen Farbwechsler
bilden können. Schließlich besteht im Rahmen der
Erfindung die Möglichkeit, nicht nur die Farbventile, sondern auch
die Dosiervorrichtung außerhalb des Zerstäubers
an diesen anzubauen, vorzugsweise zwischen dem Handgelenk und dem
Zerstäuber, da auch in diesem Fall die Farbwechselverluste
noch relativ gering sind.
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In
anderen Fällen können die Dosiervorrichtung und/oder
die Farbventile, ggf. in einem üblichen Farbwechsler, auch
entfernt von dem Zerstäuber angeordnet werden, beispielsweise
in oder an einem Arm eines den Zerstäuber bewegenden Beschichtungsroboters
oder sonstigen programmgesteuerten Bewegungsautomaten.
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Der
für ggf. viele, aber seltener benötigte Farbtöne
vorgesehene Farbwechsler wird dagegen stets extern, also entfernt
von dem Zerstäuber angeordnet, vorzugsweise in oder an
einem Arm des Beschichtungsroboters oder dergleichen. Die Verluste bei
einem Wechsel der Farben sind umso geringer, je näher der
Farbwechsler dem Zerstäuber ist, doch kann er wegen seines
Platzbedarfs und aus dynamischen und sonstigen praktischen Gründen
in der Regel nicht wie die High-Runner-Farbventile in oder an dem
Zerstäuber vor dem Handgelenk des Lackierroboters ad. dgl.
angeordnet werden, sondern allenfalls in oder an dem das Handgelenk
tragenden vorderen Roboterarm, wenn nicht zu viele Farben angeschlossen
werden. Im Rahmen der Erfindung könnte dieser Farbwechsler
aber auch weiter von dem Zerstäuber entfernt sein, also
im zweiten Roboterarm oder mitfahrend (auf der sog. Achse 7) sogar
außerhalb des Lackierroboters. Farbverluste bei einem Farbwechsel
lassen sich beispielsweise in diesem Fall, aber auch für
die hier beschriebene High-Runner-Farbversorgung, durch dem Fachmann
an sich bekannte zusätzliche Maßnahmen wie insbesondere
die Molchtechnik in Verbindung mit Zurückdrücken
der in der Leitung verbliebenen Farben bis in das Versorgungssystem
(„Reflow") und/oder nahezu restlosen Verbrauch der jeweils
in der Leitung befindlichen Farbe beim Applizieren („Pushout")
vermeiden.
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Der
Ausgang des externen Farbwechslers für seltener benötigte
Farben ist vorzugsweise parallel zu den Farbleitungen der am häufigsten
benötigten High-Runner-Farben an einen eigenen zusätzlichen
Eingang der Dosiervorrichtung im oder an dem Zerstäuber
angeschlossen. Stattdessen kann der Ausgang dieses Farbwechslers
aber auch über eine parallel zu der Dosiervorrichtung der
High-Runner-Farben verlaufende Leitung und eine eigene Dosiervorrichtung,
die sich in dem Zerstäuber oder in weitgehend beliebiger
Entfernung außerhalb des Zerstäubers befinden
kann, direkt an den Zerstäuber angeschlossen sein, d. h.
in der Regel an dessen Hauptnadelventil.
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Vorzugsweise
ist parallel zu dem externen Farbwechsler für weniger häufig
benötigte Farbtöne ein damit übereinstimmender
weiterer Farbwechsler vorgesehen, der an Farbleitungen für
dieselben Farbtöne angeschlossen ist. Damit lassen sich
unerwünschte Zeitverluste beim Farbwechsel vermeiden, weil
während des Spülens des einen Farbwechslers und
seiner Ausgangs leitung und während der Vorbereitung für
die nächste Farbe (ggf. einschließlich Reflow)
der Zerstäuber aus dem jeweils anderen Farbwechsler versorgt
werden kann. Diese wechselweise Farbversorgung bezeichnet man üblicherweise
als A/B-Betrieb (vgl. z. B.
EP
1314483 A ). Die beiden übereinstimmenden Versorgungszweige
(A und B) sind parallel zueinander an den Zerstäuber angeschlossen,
bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der hier beschriebenen
Erfindung also an zwei Eingänge der Dosiervorrichtung oder
andernfalls über eine eigene Dosiervorrichtung an das Hauptnadelventil
des Zerstäubers. A/B-Betrieb ist aber auch für die
erfindungsgemäße High-Runner-Farbversorgung möglich,
wofür dann parallel zu der Anordnung aus der Dosiervorrichtung
und den gesteuerten Farbventilen der häufig benötigten
Farbtöne eine damit übereinstimmende weitere Anordnung
aus einer Dosiervorrichtung und gesteuerten Farbventilen vorgesehen
ist, wobei auch hier die Farbventile der beiden Anordnungen an Farbleitungen
für dieselben Farbtöne angeschlossen sind. Stattdessen
kann auch ein einziger, aber für Wechselbetrieb ausgebildeter
Kolbendosierer prinzipiell gemäß
EP 1666158 A2 verwendet
werden, also ein von einem Motor angetriebener Kolbendosierer mit
einem Zylinder, dessen durch den Kolben getrennte Bereiche jeweils
mehrere gesteuerte Eingänge für die wählbaren
unterschiedlichen Farbtöne und jeweils einen mit dem Hauptnadel-
oder sonstigen Ausgangsventil des Zerstäubers verbundenen
gesteuerten Ausgang haben.
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Der
oder (bei A/B-Betrieb) jeder Farbwechsler für seltener
als die z. B. 7 oder weniger High-Runner-Farben benötigten
Farben kann zweckmäßig mindestens zwei Leitungsabschnitte
enthalten, in die jeweils mehrere gesteuerte Farbventile für
Beschichtungsmaterialien mit wählbaren unterschiedlichen Farbtönen
münden, und von denen mindestens ein Leitungsabschnitt
unabhängig von mindestens einem anderen Leitungsab schnitt
spülbar ist, wobei die Leitungsabschnitte durch ein gesteuert
absperrbares Ventil miteinander und/oder mit einer Ausgangsleitung
des Farbwechslers verbunden sind. Derartige Farbwechsler sind an
sich aus der
EP 1502657
A2 bekannt und ermöglichen zur Reduzierung der
Farbwechselverluste eine sinnvolle weitere Differenzierung zwischen
unterschiedlich häufig benötigten Farben, wobei
seltener benötigte Farben an den weiter vom Farbausgang
entfernten einen Leitungsabschnitt des Farbwechslers und die übrigen
Farben an dessen am Farbausgang gelegenen anderen Leitungsabschnitt
angeschlossen werden.
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Wenn
zwei voneinander getrennte parallele Dosiervorrichtungen in dem
Zerstäuber oder in dessen Nähe vorgesehen sind,
können diese Dosiervorrichtungen auch gleichzeitig arbeiten,
um dem Applikationsorgan zwei aus getrennten Versorgungsleitungen
kommende Komponenten eines Beschichtungsmaterials wie namentlich
2K-Lacke zuführen.
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Gemäß einem
besonderen bevorzugten Aspekt der Erfindung, der in manchen Fällen
auch ohne das oben beschriebene Merkmal eines entfernt von dem Zerstäuber
angeordneten Farbwechslers für seltener benötigte
Farben zweckmäßig und vorteilhaft sein kann, ist
die vorzugsweise in dem Zerstäuber oder in dessen Nähe
ein- oder angebaute Dosiervorrichtung ein Kolbendosierer mit einem
zur Änderung der Kolbengeschwindigkeit während
der Applikation steuerbaren Dosierantrieb, wofür eine der hierfür
aus dem Stand der Technik an sich bekannten Konstruktionen verwendet
werden kann. Der erfindungsgemäße Kolbendosierer
hat aber im Gegensatz zu den bekannten Konstruktionen nicht nur
einen oder allenfalls (wie im Fall der erwähnten
EP 1666158 ) zwei Eingänge,
sondern für jeden der wählbaren häufig
benötigten Farbtöne mindestens einen eigenen Eingang
und mindestens einen für die zuführbaren Farbmaterialien
gemein samen Ausgang. Neben den geringen Material- und Zeitverlusten
beim Farbwechsel hat der Kolbendosierer beispielsweise gegenüber
Zahnraddosierpumpen und anderen Dosiersystemen besondere Vorteile
wie bessere Spülbarkeit mit geringerem Spülaufwand
sowie die Möglichkeit des Zurückdrückens
der Farben (Reflow) in das Versorgungssystem wie z. B. Ringleitungen
direkt über die Farbventile, ohne dass dafür ein
Farbwechsler und die Verbindungsstrecke zwischen dem Dosierer und
dem Farbwechsler befüllt werden müssen. Ein wesentlicher
anderer Vorteil des Kolbendosierers ist außerdem, dass
er keinen Farbdruckregler benötigt, etwa im Gegensatz zu
derzeit verfügbare Zahnraddosierpumpen, denen in der Regel
aus Gründen der Dosiergenauigkeit für jede angeschlossene
Farbleitung ein eigener Farbdruckregler vorgeschaltet werden müsste.
Der Kolbendosierer vermeidet die Nachteile von Druckreglern wie
Kosten, Farbverluste beim Farbwechsel, Platzbedarf und Gewichtsbelastung
der Roboterachsen.
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U.
a. aus Platz- und Konstruktionsgründen ist es besonders
zweckmäßig, wenn die durch Signale zur Farbwahl
gesteuerten Farbventile der High-Runner-Farbleitungen an die Dosiervorrichtung
angebaut oder konstruktiv in diese integriert sind. Im Fall eines Kolbendosierers
hat also mindestens der auf der einen Seite des Kolbens befindliche
Raum des Zylinders eine Mehrzahl von Eingängen für
die Farbleitungen verschiedenfarbiger Beschichtungsmaterialien, wobei
die Eingänge vorzugsweise in den Zylinder eingebaute oder
an den Zylinder angebaute Ventile aufweisen, die von Signalen zur
Auswahl der dem Kolbendosierer zuführbaren Beschichtungsmaterialien
steuerbar sind. Ein derartiger Kolbendosierer kann auch für
sich und unabhängig von der hier im Übrigen beschriebenen
Beschichtungseinrichtung zweckmäßig und vorteilhaft
sein, also auch in beliebigen sonstigen Farbversorgungssystemen
einschließlich Systemen, in denen sich der Kolbendosierer nicht
in dem Zerstäuber oder in dessen Nähe befindet.
Entsprechendes gilt für den oben erwähnten doppelt
wirkenden Kolbendosierer gemäß der
EP 1666158 A2 , bei dem die
für die verschiedenen wählbaren Farben vorgesehenen
Eingänge des einen Bereichs des Zylinders sich an oder
in dem einen Stirnende des Zylinders und die Eingänge des
anderen Bereichs sich an oder in dem entgegengesetzten Stirnende
des Zylinders befinden können.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
vereinfachtes Prinzipschema einer erfindungsgemäßen
Beschichtungseinrichtung;
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2 eine
vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Kolbendosierers; und
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3 schematische
Darstellungen von drei verschiedenen Farbwechslern, die bei einer
erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung verwendet
werden können.
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Die
in 1 dargestellte Beschichtungseinrichtung enthält
eine Dosiervorrichtung 10, an deren Ausgang 11 das übliche
Hauptnadelventil od. dgl. eines (nicht dargestellten) Zerstäubers
für Farbmaterial wie z. B. eines elektrostatischen Rotationszerstäubers
oder Luftzerstäubers angeschlossen ist. Der Ausgang 11 ist
mehreren, bei dem dargestellten Beispiel sechs Farbeingängen
der Dosiervorrichtung 11 gemeinsam, die jeweils ein zur
Farbwahl automatisch vom übergeordneten Steuerprogramm
gesteuertes Farbventil FV1, FV2 usw. bis FV6 aufweisen. Die Dosiervorrichtung 10 kann
an sich beliebiger Art sein, also einem der für Beschichtungsanlagen
an sich bekannten Dosiersysteme einschließlich Kolbendosierern
und Zahnraddosierpumpen oder mit Farbdruck- und Farbmengenregelung
ar beitenden Systemen usw. entsprechen. Volumetrisch dosierende Vorrichtungen
und insbesondere Kolbendosierer sind aber bei der Erfindung bevorzugt.
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Bei
dem dargestellten Beispiel sind an die Farbventile FV2 bis FV6 der
Dosiervorrichtung 10 die Farbleitungen 13 für
die im Beschichtungsbetrieb am häufigsten benötigten
oder High-Runner-Farben (mit 2 bis 6 bezeichnet) angeschlossen,
die beispielsweise als Stichleitungen von den in Beschichtungsanlagen üblichen
Ringleitungen gespeist werden oder auch selbst als Ringleitung ausgebildet
sein können. Eines der Farbventile, hier FV1, ist dagegen über eine
Farbleitung 15 an den Ausgang eines externen Farbwechslers 12 angeschlossen.
Der Farbwechsler 12 kann die eingangs erläuterte
konventionelle modulare Blockbauweise mit einem Zentralkanal haben, an
den über die Farbventile des Farbwechslers die Farbleitungen 14 für
weniger häufig benötigte oder Low-Runner-Farben
angeschlossen sind. Bevorzugte Ausführungsformen des Farbwechslers 12 werden unten
anhand von 3 beschrieben.
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Wie
schon erläutert wurde, können sich die Dosiervorrichtung 10 und/oder
die Farbventile FV1 bis FV6 vorzugsweise in dem Zerstäuber
oder mit ihm bewegbar in dessen Nähe insbesondere zwischen
dem Zerstäuber und dem Handgelenk eines Lackierroboters
befinden. Wie ebenfalls schon erwähnt wurde, sind die Farbventile
vorzugsweise an die Dosiervorrichtung 10 (Kolbendosierer,
Dosierpumpe oder ggf. die Messzelle oder den Farbdruckregler an
sich bekannter Dosiersysteme usw.) angebaut oder in diese eingebaut.
Der externe Farbwechsler 12 kann sich dagegen an einem
Ort befinden, der zwar in Hinblick auf Farbwechselverluste dem Zerstäuber
möglichst nahe sein soll, im Übrigen aber weitgehend
beliebig ist. Aus dynamischen und Platzgründen kann beispielsweise
ein Ort am oder im hinteren Roboterarm zweckmäßig
sein, wenn sich eine Anordnung weiter vorne nicht realisieren lässt.
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Wenn
die Dosiervorrichtung durch einen Kolbendosierer oder eine volumetrisch
arbeitende Dosierpumpe z. B. mit einem elektrischen Antriebsmotor
gebildet ist, kann sich der Dosierantrieb außerhalb der
Dosierpumpe befinden (beispielsweise wie nach
EP 1000667 B ). Insbesondere
kann der Dosierantrieb aber auch in den Kolbendosierer oder in die
Dosierpumpe eingebaut sein.
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Die
erfindungsgemäße Farbversorgung eignet sich für
beliebige Zerstäuber, insbesondere auch für elektrostatische
Zerstäuber, die das Beschichtungsmaterial bekanntlich auf
ein Hochspannungspotenzial beispielsweise in der Größenordnung
von 100 kV aufladen. In diesem Fall können in dem Zerstäuber
befindliche Sensoren und Aktoren einschließlich der Dosiervorrichtung
und ihres elektrischen Dosierantriebs im Betrieb auf dem Hochspannungspotenzial
des Zerstäubers liegen, ebenso wie ggf. ein anstelle der
sonst üblichen Druckluftturbine vorgesehener elektrischer
Antriebsmotor des Glockentellers, wenn es sich um einen Rotationszerstäuber
handelt. Wie im Einzelnen in der Patentanmeldung
DE 10 2006 045 631.9 vom
27.09.2006 beschrieben
ist, können der auf Hochspannungspotenzial liegende Dosierantrieb
und ggf. der ebenfalls auf diesem Potenzial liegende elektrische
Glockentellermotor von einer wenigstens mit seiner Sekundärspulenanordnung
in dem Zerstäuber befindlichen Trenntransformator mit elektrischer
Leistung versorgt werden. Der Trenntransformator bildet zwischen
seinen Primär- und Sekundärkreisen eine Hochspannungsisolationsstrecke
und trennt damit die von ihm versorgten, in dem Zerstäuber
befindlichen Verbraucher einschließlich der beiden Motoren
galvanisch von der in dem Zerstäuber führenden
elektrischen Stromversorgungsleitung.
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Wie
ebenfalls in der genannten
DE
10 2006 045 631.9 beschrieben ist, können auch
die Steuer- und Sensorsignale der Aktoren und Sensoren des Zerstäubers
potenzialfrei in den bzw. aus dem Zerstäuber übertragen
werden, beispielsweise optisch oder über Funk. Hierbei
können insbesondere auch die den Dosierantrieb steuernden
externen Signale zusammen mit sonstigen Signalen über eine
gemeinsame Kabel- oder Funkstrecke usw. übertragen werden.
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Gemäß einem
besonderen Merkmal, das auch unabhängig von der hier beschriebenen High-Runner-Farbversorgung
vorteilhaft und realisierbar ist, kann die Betätigung des üblichen
Hauptnadelventils oder eines sonstigen Ausgangs- oder Hauptventils
des Zerstäubers durch den am Ausgang (
11) der
dem Hauptventil vorgeschalteten Dosiervorrichtung erzeugten Druck
gesteuert werden. Das Hauptventil wird also durch den Druck der
Dosiervorrichtung geöffnet, sobald und solange ein entsprechender
Druck vorhanden ist, und bei fehlendem Druck selbsttätig
geschlossen. Das Funktionsprinzip entspricht hierbei dem eines in
Beschichtungsanlagen üblichen Farbdruckreglers, wie er
z. B. aus
DÜRR/BEHR Technisches Handbuch, Einführung
in die Technik der PKW-Lackierung, 04/1999–28.04.1999,
Kap. 5.3.1 Farbdruckregler, oder aus
EP 1 376 289 B1 bekannt
ist, deren vollständiger Inhalt hiermit in die Offenbarung
der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird. Ein derartiger Farbdruckregler
(bei dem es sich nicht um einen „Regler" im Sinne eines
geschlossenen Regelkreises handeln muss) kann erfindungsgemäß prinzipiell
den Kolbenantrieb üblicher Hauptnadelventile und dessen
externe Ansteuerung ersetzen, wobei das Ventil nicht durch Steuerluft
geöffnet wird, sondern durch den Farbdruck selbst. Demgemäß kann
das Hauptventil des Zerstäubers oder eines sonstigen Applikationsgeräts
vorzugsweise aus einem Nadelventil oder auch aus einem Kugel- oder
sonstigen Ventil für das Beschichtungsmaterial bestehen,
das durch Federkraft in der Schließstellung gehalten und
durch den entgegen der Federkraft wirkenden Druck des Beschichtungsmaterials
z. B. über eine Membran geöffnet wird, sobald
dieser Druck einen bestimmten Wert erreicht, der fest oder auch
veränderbar eingestellt werden kann. Bei dem hier betrachteten
Beispiel ist der Steuereingang des Hauptventils an den Ausgang der
beschriebenen Dosiervorrichtung angeschlossen. Durch diese (mittelbare)
Automatisierung der Hauptnadelsteuerung durch die Dosiervorrichtung
entfällt die sehr aufwändige Einstellung der Hauptnadelschaltung
konventioneller Zerstäuber, deren Hauptnadelventil bekanntlich
nur durch externe Signale der Programmsteuerung der Beschichtungsanlage
geöffnet und geschlossen wird (vgl. z. B.
EP 1245291 B1 ).
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In
2 ist
schematisch ein Kolbendosierer
20 dargestellt, der im Wesentlichen
aus einem Zylinder
21, einem in dem Zylinder von der Kolbenstange
22 verschiebbaren
Kolben
23 sowie einem (nicht dargestellten) Dosierantrieb
besteht. Die Bauteile des Kolbendosierers
20 können
aus Hochspannungsgründen aus Isolierwerkstoff und zur Verbesserung der
Dosiergenauigkeit aus einem Keramikwerkstoff bestehen. Der Dosierantrieb
kann üblicherweise einen die Kolbenstange bewegenden elektrischen
Motor enthalten, der in an sich bekannter Weise so gesteuert wird,
dass durch Änderung der Kolbengeschwindigkeit während
des Beschichtungsvorgangs die momentane Menge des applizierten Beschichtungsmaterials
bedarfsabhängig geändert werden kann. Nach diesem
Prinzip arbeitende Kolbendosierer sind beispielsweise aus
EP 1384885 B und
WO 93/23173 bekannt.
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Erfindungsgemäß hat
der Kolbendosierer 20 jedoch mehrere, bei dem dargestellten
Beispiel fünf Farbeingänge E1 bis E5, die jeweils
ein Farbventil FV1' bis FV5' aufweisen und damit an je eine von
fünf Farbleitungen 13' für unterschiedliche
High- Runner-Farben angeschlossen sind. Ein zusätzlicher, ebenfalls
mit einem Ventil VV versehener Eingang E6 ist zum Einleiten eines
als Spülmittel dienenden Verdünners V und von
ebenfalls zur Reinigung es Zylinders 21 dienender Pulsluft
PL vorgesehen. Ferner hat der Zylinder 21 einen Ausgang
A mit einem Ausgangsventil VA, an das eine zu dem Hauptnadel- oder
Ausgangsventil des Zerstäubers führende Ausgangsleitung
des Kolbendosierers angeschlossen ist.
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Die
Farbventile FV sind vorzugsweise an den Zylinderboden 24 des
Kolbendosierers angebaut oder in diesen eingebaut, wie durch die
gestrichelte Linie 24' angedeutet ist. Dementsprechend
können auch das Spülventil VV und/oder das Ausgangsventil FA
an- oder eingebaut sein.
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Wenn
der Kolbendosierer 20 der 2 als Dosiervorrichtung 10 der
anhand von 1 beschriebenen Einrichtung
verwendet wird, kann einer der Farbeingänge wie E1 bis
E5 des Kolbendosierers auch (statt an eine High-Runner-Farbleitung)
an die von einem externen Farbwechsler, also z. B. von dem Farbwechsler 12 in 1 kommende
Farbleitung für seltener benötigte Farbtöne
angeschlossen sein. Stattdessen könnte aber auch hier die
Ausgangsleitung eines externen Farbwechslers unter Umgehung des
Kolbendosierers 20 zu dem Ausgangsventil des Zerstäubers
führen.
-
Bei
Weiterbildung des Kolbendosierers
20 für wechselweisen
Betrieb der durch den Kolben
23 getrennten Zylinderbereiche
gemäß
EP
1666158 A2 könnte beispielsweise in dem zu dem
Zylinderboden
24 entgegengesetzten Zylinderboden des Kolbendosierers
eine den Eingängen E1 bis E6 und dem Ausgang A mit den
zugehörigen Ventilen entsprechende Anordnung vorgesehen
sein.
-
Der
bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung vorgesehene
externe Farbwechsler
12 (
1) für
seltener benötigte Farben könnte die in
3 bei
(a) schematisch dargestellte bekannte Bauform haben, wie sie beispielsweise
aus
DE 19836604 A1 ,
DE 19846073 A1 oder
DE 19951951 A1 an
sich bekannt ist. Er besteht also im Wesentlichen aus Farbventilen
für bei dem dargestellten Beispiel vierundzwanzig verschiedene
Farben, Spülventilen für Pulsluft PL und Verdünner
V und einem Rückführventil RF, die an den Zentralkanal
30a des Farbwechslers
angeschlossen sind.
-
Da
die an den externen Farbwechsler angeschlossenen Farben ihrerseits
unterschiedlich oft benötigt werden, kann es allerdings
zweckmäßiger sein, den externen Farbwechsler in
der aus der
EP 1502657
A2 an sich bekannten Weise in unabhängig voneinander
spülbare Kanalabschnitte zu unterteilen. Der in
3 bei
(b) schematisch dargestellte Farbwechsler
12b entspricht
im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach
2 der
genannten
EP 1502657
A2 , deren gesamter Inhalt hiermit in die vorliegende Beschreibung
einbezogen wird. Die beiden Kanalabschnitte sind mit
30b1 und
30b2 bezeichnet und
durch das gesteuert absperrbare Ventil
16b in Reihe miteinander
verbunden. An die mit 1 bis 6 bezeichneten Farbventile des Abschnitts
30b1 sind
die häufiger benötigten Farben angeschlossen,
an die übrigen Farbventile des Abschnitts
30b2 dagegen die
seltener benötigten Farben. Dadurch ergeben sich in der
Praxis geringere Farbwechselverluste als bei dem Standardfarbwechsler
gemäß
3(a).
-
Der
in
3 bei (c) dargestellte Farbwechsler
12c,
der im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach
3 oder
4 der
EP 1502657 A2 entsprechen kann, besteht aus
den beiden parallelen Kanalabschnitten
30c1 und
30c2,
die den dargestellten jeweiligen Farb-, Spül- und Rückführungsventilen ge meinsam
sind und über je ein gesteuert absperrbares Ventil
16c1 bzw.
16c2 mit
der Ausgangsleitung des Farbwechslers verbunden sind. Dieser Farbwechsler
hat neben geringen Farbwechselverlusten besondere Vorteile wie relativ
geringen Platzbedarf und geringes Gewicht bzw. eine größere
Anzahl anschließbarer Farben bei gegebener Größe.
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Wenn
an die beiden Kanalabschnitte 30c1 und 30c2 die
gleichen Farben angeschlossen werden, eignet sich der Farbwechsler
auch für A/B-Betrieb. Damit lässt sich eine stets
gleich kurze Farbwechselzeit für alle wählbaren
Farben erreichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1314483
A2 [0002]
- - DE 69103218 T2 [0002]
- - EP 1287900 A2 [0003]
- - EP 1346775 A1 [0003]
- - EP 1502658 A1 [0004, 0006, 0012, 0015]
- - DE 10115463 A1 [0004]
- - DE 10136720 A1 [0004]
- - DE 69510130 T2 [0004]
- - DE 19836604 [0005]
- - DE 19846073 A1 [0005, 0041]
- - DE 60103281 T2 [0005]
- - DE 19951956 A1 [0005]
- - EP 1502659 B1 [0006]
- - DE 102006022570 [0006]
- - DE 15052006 [0006]
- - EP 1245295 A2 [0009]
- - DE 10064065 A1 [0009]
- - DE 60111607 T2 [0009]
- - EP 1502657 A2 [0010, 0021, 0042, 0042, 0043]
- - EP 1314483 A [0020]
- - EP 1666158 A2 [0020, 0024, 0040]
- - EP 1666158 [0023]
- - EP 1000667 B [0032]
- - DE 102006045631 [0033, 0034]
- - DE 27092006 [0033]
- - EP 1376289 B1 [0035]
- - EP 1245291 B1 [0035]
- - EP 1384885 B [0036]
- - WO 93/23173 [0036]
- - DE 19836604 A1 [0041]
- - DE 19951951 A1 [0041]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - DÜRR/BEHR
Technisches Handbuch, Einführung in die Technik der PKW-Lackierung, 04/1999–28.04.1999,
Kap. 5.3.1 Farbdruckregler [0035]