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EP1245291B1 - Ventileinheit für eine elektrostatische Beschichtungsanlage - Google Patents

Ventileinheit für eine elektrostatische Beschichtungsanlage Download PDF

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Publication number
EP1245291B1
EP1245291B1 EP02006090A EP02006090A EP1245291B1 EP 1245291 B1 EP1245291 B1 EP 1245291B1 EP 02006090 A EP02006090 A EP 02006090A EP 02006090 A EP02006090 A EP 02006090A EP 1245291 B1 EP1245291 B1 EP 1245291B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
valve unit
signal
sensor
displaceable
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02006090A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1245291A2 (de
EP1245291A3 (de
Inventor
Hans-Jürgen Dr. Nolte
Harry Krumma
Frank Herre
Michael Baumann
Stefano Giuliano
Siegfried Poppe
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
Priority claimed from DE10115472A external-priority patent/DE10115472A1/de
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Publication of EP1245291A2 publication Critical patent/EP1245291A2/de
Publication of EP1245291A3 publication Critical patent/EP1245291A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1245291B1 publication Critical patent/EP1245291B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/30—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages
    • B05B1/3033—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head
    • B05B1/304—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a lift valve
    • B05B1/3046—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a lift valve the valve element, e.g. a needle, co-operating with a valve seat located downstream of the valve element and its actuating means, generally in the proximity of the outlet orifice
    • B05B1/306—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a lift valve the valve element, e.g. a needle, co-operating with a valve seat located downstream of the valve element and its actuating means, generally in the proximity of the outlet orifice the actuating means being a fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/004—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area comprising sensors for monitoring the delivery, e.g. by displaying the sensed value or generating an alarm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/02—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for controlling time, or sequence, of delivery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces

Definitions

  • the invention relates to a valve unit according to the preamble of claim 1, in particular for a standing under high voltage in operation atomizer for the series coating, for example, vehicle bodies.
  • At least one and preferably both switching positions of the main or paint needle valve are desired at least one and preferably both switching positions of the main or paint needle valve.
  • non-electrostatic air atomizers it was possible and common to produce the desired switching position signals with mounted on the valve drive Hall sensors or inductive sensors.
  • these electrical sensors can not be used in electrostatic atomizers that are under high voltage during operation.
  • a switching position query would also be important here, there was no feasible option for this.
  • a predetermined setpoint operational deviations eg by component wear
  • an electrostatic atomizer with an example optical sensor for the valve position of the atomizer is known.
  • the sensor is arranged on a displaceable with the valve needle of the atomizer sensor bolt.
  • the signal from the sensor is intended to indicate open-close as well as intermediate positions of the movable valve body and may be used by a signal processor for diagnostic purposes.
  • a device for monitoring the switching position of valves is also known in which a magnet arranged on a displaceable valve stem rotates a polarizer and analyzer arrangement located in the light path between two optical waveguides.
  • the invention has for its object to provide a valve unit whose switching position is interrogated as quickly as possible even under high voltage.
  • valve may, for example, also be a diaphragm valve.
  • the atomizer shown in Fig. 1 has the usual main needle valve with the valve needle 1 for opening and closing the opening in the atomizer 4 color channel 2.
  • the valve needle is along its axis in the color channel 2 containing coaxial color tube 3 slidably.
  • a pneumatic valve drive with a piston 6 is provided, which is acted upon to open the main needle valve at 7 with compressed air and consequently attached to it valve needle 1 against the force of acting on its back compression spring 8 in the drawing to the right in the the atomizer bell 4 opposite direction pulls.
  • the atomizer is known per se.
  • the entire paint conduit system of the nebulizer may be at a high voltage potential of the order of, for example, 100 kV.
  • a plunger or shaft member 10 is attached to the piston 6, which can be arranged coaxially with the valve needle 1, for example within the compression spring 8.
  • the shank member 10 has an optically reflecting surface element 12 as shown.
  • the reflecting surface of the element 12 can be flat and extend around the entire circumference of the end portion of the shank which is quadrangular in cross section, for example.
  • the provided with the reflective element 12 end portion 11 is shown in the drawing in the two switching positions of the main needle valve. At 11, 12 they are seen in the (left) closed position, at 11 ', 12' in their (right) valve opening position.
  • the needle stroke H between these two switching positions can be for example about 5 mm.
  • the shaft 10 is displaceable in a recess 14, which is coaxial with the needle axis, of the valve housing and into which an opening 15 extends radially through the housing, ie transversely to the needle axis.
  • the opening 15 sits a holding and positioning body 17 for two optical waveguide units 20 and 21, the optical end faces with the inner wall of the recess 14 are aligned at the two points where the reflective element 12, 12 'is located at the two switching positions.
  • the reflective element lies closely adjacent to the end face of the optical waveguide unit 20 and, when the valve is open, faces the end face of the unit 21.
  • the mutual distance of the central axes of the units 20, 21 corresponds to the valve needle H.
  • the two switching positions can be signaled by light signals, which arise when light supplied by the relevant optical fiber unit from the outside, from the element 11, 11 'and reflected by the same Fiber optic unit (or possibly another optical fiber) is returned to an opto-electronic sensor (not shown), which may be located outside the high voltage range.
  • the arbitrary rotational positions of the shaft with respect to the optical waveguides 20, 21 allowed is sufficient in itself a reflective surface only on the optical fibers facing peripheral part.
  • the switching position query can also be done at other locations of the valve needle itself or a sliding member with her.
  • a single fiber optic unit may satisfy only one of the two switch positions.
  • FIG. 2 shows an embodiment guide with two radially on opposite sides of the shaft member aligned with each other arranged optical waveguides LWL1 and LWL2.
  • the conductor LWL2 from the conductor LWL1 sent light pulses to the opto-electronic converter, while in the other position, the shaft member end closes the photocell.
  • both switching positions can be actively interrogated, since a bore 30 is provided radially through the shaft member and positioned between two mutually aligned optical waveguides LWL1, LWL2 or LWL1 ', LWL2'.
  • the main needle valve shown in the drawing can be modified such that at least one magnetically active transmitter element is arranged on or in the displaceable shaft member 10, eg instead of the reflecting element 12 in FIG. 1 or the bore 30 in FIG FIG. 3.
  • at least one sensor element which uses the magneto-optical Faraday effect or Kerr effect and which contains an optical polarization device with an analyzer is used as the sensor device arranged to interrogate the switching position on the displaceable shaft member.
  • the donor element may be a permanent magnet, or else an element of iron or other material with ferromagnetic properties, with which the magnetic field of a magnetic element contained in the sensor element is variable.
  • the polarization direction of light conducted through the polarization device in the sensor element can be rotated in order to generate a light signal.
  • An optical waveguide device connected to the polarization device leads to a remote electronic device located outside the high-voltage region for generating an electrical signal corresponding to the light signal.
  • the sensor element may include a reflector which redirects the light coming from the polarization device to the analyzer, wherein a refraction element (Faraday effect element) or a prism is located between the polarization device and the reflector and an optical fiber for the sensor element to the polarization device supplied light and to the analyzer, a light guide for the light supplied to the remote electronic device are connected.
  • optical sensors are known per se and commercially available. In the case described here, however, they have the special and surprising advantage that they can work under high voltage without problems. Depending on expediency here can or two sensors may be arranged, for example, at the locations of the optical fibers 20 and / or 21 in FIG. 1.
  • the two signal generating elements may be formed by reflective surfaces, between which there is a non-reflective or less reflective surface, or by spaced light barrier openings.
  • An embodiment with two spaced apart in the shaft member 10 permanent magnet or magnetically effective donor elements for the above-described Faraday effect or Kerr effect sensor system is possible.
  • the binary signals respectively triggered by the sensor at the two switching positions expediently have the same binary value.
  • the binary signals are generated by the electronic sensor device located outside the high voltage region at a location remote from the valve and connected to the valve unit via the optical fiber array.
  • the sensor signal When the shaft member 10 is displaced between its two positions, the sensor signal initially changes to the opposite binary value due to the region lying between the two signal generating elements before the first binary value is generated again when the other valve position is reached.
  • an electronic control device it can be determined whether, for example, after generating a control signal for switching the valve (and after the disappearance of the first binary value) within a prescribed time again the first binary value is generated as a message of the other valve position. If this is not the case, there is a fault that is signaled by an alarm signal.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)
  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ventileinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 insbesondere für einen im Betrieb unter Hochspannung stehenden Zerstäuber für die Serienbeschichtung beispielsweise von Fahrzeugkarossen.
  • In bekannten elektrostatischen Rotations- oder Luftzerstäubern dieser Art (DE 4306800 A bzw. Dürr/Behr "EcoGun ESTA") wird die Farbleitung am Eintritt in das Zerstäubungsorgan mit einem Farbnadelventil geöffnet und geschlossen, dem sogenannten Hauptnadelventil, dessen Ventilnadel von dem Kolben eines pneumatischen Ventilantriebs unter Steuerung durch das übergeordnete Programmsteuersystem der Beschichtungsanlage aus der Schließstellung gegen die Kraft einer Rückstellfeder in die Öffnungsstellung gezogen wird.
  • Für die übergeordnete Anlagensteuerung ist eine Rückmeldung mindestens einer und vorzugsweise beider Schaltstellungen des Haupt- oder Farbnadelventils erwünscht. Beispielsweise bei nicht elektrostatischen Luftzerstäubern war es möglich und üblich, die gewünschten Schaltstellungssignale mit am Ventilantrieb angebrachten Hallsensoren oder induktiven Sensoren zu erzeugen. Diese elektrischen Sensoren können aber nicht in elektrostatischen Zerstäubern verwendet werden, die während des Betriebes unter Hochspannung stehen. Obwohl auch hier eine Schaltstellungsabfrage wichtig wäre, gab es dafür bisher keine realisierbare Möglichkeit.
  • Die Erfassung der Schaltstellung einer Ventilnadel zur Steuerung des Farbflusses erfolgt einerseits zur Überwachung der Schaltfunktion durch Rückmeldung und andererseits auch zur Ventilsteuerung. Durch die Erfassung der Zeit zwischen dem Ansteuersignal einer Ventilnadel und der Rückmeldung der Schaltstellungsänderung und dem Vergleich mit einem vorgegebenen Sollwert können betriebsbedingte Abweichungen (z.B. durch Bauteilverschleiß) erkannt und steuerungstechnisch kompensiert werden. Dadurch ist besonders bei Lackierrobotern, die mit hohen Lackiergeschwindigkeiten und häufigem Ein-/Ausschalten von Ventilnadeln arbeiten, eine bessere Konstanz der Prozeßabläufe möglich.
  • Es gibt zwar auch pneumatische Sensoren zur Abfrage der Schaltstellung von Ventilen, die aber für die hier betrachteten dynamischen Prozesse zu langsam sind.
  • Aus der EP-A-0 846 498 ist ein beispielsweise elektrostatischer Zerstäuber mit einem beispielsweise optischen Sensor für die Ventilstellung des Zerstäubers bekannt. Der Sensor ist an einem mit der Ventilnadel des Zerstäubers verschiebbaren Sensorbolzen angeordnet. Das Signal des Sensors soll Auf-Zu- sowie Zwischenpositionen des beweglichen Ventilkörpers anzeigen und kann mit Hilfe eines Signalverarbeitungsgeräts für Diagnosezwecke verwendet werden.
  • Aus der GB-A-2 159 942 ist ein optischer Schaltstellungssensor mit Lichtwellenleitern für Fluidventile bekannt, bei dem der Betrag des von einem Sender zu einem Empfänger gesendeten Lichts sich mit der Schaltstellung ändert.
  • Aus der US-A-4 356 397 ist ferner eine Einrichtung zur Überwachung der Schaltstellung von Ventilen bekannt, bei der ein an einem verschiebbaren Ventilschaft angeordneter Magnet eine im Lichtweg zwischen zwei Lichtwellenleitern befindliche Polarisator- und Analysatoranordnung verdreht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventileinheit anzugeben, deren Schaltstellung auch unter Hochspannung möglichst verzögerungsfrei abfragbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Durch die Erfindung wird eine potentialfreie und deshalb auch für elektrostatische Zerstäuber geeignete Schaltstellungssignalisierung beispielsweise zur Hauptnadelabfrage ermöglicht. Auch die Schaltstellung anderer in einem elektrostatischen Zerstäuber oder in sonstigen unter Hochspannung stehenden Bestandteilen einer Beschichtungsanlage befindlicher Ventile kann in der hier beschriebenen Weise abgefragt werden. Bei dem Ventil kann es sich beispielsweise auch um ein Membranventil handeln.
  • An dem in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel dargestellten elektrostatischen Rotationszerstäuber für Direktaufladung des Beschichtungsmaterials wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1
    den Rotationszerstäuber mit der Ventileinheit; und
    Fig. 2 und Fig. 3
    zwei abgewandelte Ausführungsformen.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Zerstäuber hat das übliche Hauptnadelventil mit der Ventilnadel 1 zum Öffnen und Schließen des in der Zerstäuberglocke 4 mündenden Farbkanals 2. Die Ventilnadel ist längs ihrer Achse in dem den Farbkanal 2 enthaltenden koaxialen Farbrohr 3 verschiebbar. Für die Ventilbetätigung ist ein pneumatischer Ventilantrieb mit einem Kolben 6 vorgesehen, der zum Öffnen des Hauptnadelventils bei 7 mit Druckluft beaufschlagt wird und infolgedessen die an ihm befestigte Ventilnadel 1 gegen die Kraft einer auf seiner Rückseite angreifenden Druckfeder 8 in der Zeichnung nach rechts in die von der Zerstäuberglocke 4 abgewandte Richtung zieht. Insoweit ist der Zerstäuber an sich bekannt. Im Betrieb kann das gesamte Farbleitungssystem des Zerstäubers auf einem Hochspannungspotential in der Größenordnung von beispielsweise 100 kV liegen.
  • Auf seiner der Ventilnadel 1 abgewandten Rückseite ist an den Kolben 6 ein Stößel- oder Schaftglied 10 angesetzt, das achsgleich mit der Ventilnadel 1 beispielsweise innerhalb der Druckfeder 8 angeordnet sein kann. Zweckmäßig am Umfang seines dem Kolben 6 abgewandten Endteils 11 hat das Schaftglied 10 darstellungsgemäß ein optisch reflektierendes Flächenelement 12. Die reflektierende Oberfläche des Elementes 12 kann eben sein und sich um den gesamten Umfang des im Querschnitt beispielsweise viereckigen Endteils des Schaftes erstrecken.
  • Das mit dem reflektierenden Element 12 versehene Endteil 11 ist in der Zeichnung in den beiden Schaltstellungen des Hauptnadelventils dargestellt. Bei 11, 12 sind sie in der (linken) Schließstellung zu sehen, bei 11', 12' in ihrer (rechten) Ventilöffnungsstellung. Der Nadelhub H zwischen diesen beiden Schaltstellungen kann beispielsweise etwa 5 mm betragen.
  • Der Schaft 10 ist in einer zu der Nadelachse koaxialen Ausnehmung 14 des Ventilgehäuses verschiebbar, in die eine radial, also quer zur Nadelachse durch das Gehäuse verlaufende Öffnung 15 führt. In der Öffnung 15 sitzt ein Halte- und Positionierungskörper 17 für zwei Lichtwellenleitereinheiten 20 und 21, deren optische Stirnflächen mit der Innenwand der Ausnehmung 14 fluchtend an den beiden Stellen liegen, an denen sich das reflektierende Element 12, 12' bei den beiden Schaltstellungen befindet. Das reflektierende Element liegt also bei geschlossenem Hauptnadelventil eng angrenzend der Stirnfläche der Lichtwellenleitereinheit 20 und bei geöffnetem Ventil der Stirnfläche der Einheit 21 gegenüber. Der gegenseitige Abstand der Mittelachsen der Einheiten 20, 21 entspricht dem Ventilnadelhub H. Infolgedessen können die beiden Schaltstellungen durch Lichtsignale gemeldet werden, die entstehen, wenn Licht durch die betreffende Lichtwellenleitereinheit von außen zugeführt, von dem Element 11, 11' reflektiert und durch die selbe Lichtwellenleitereinheit (oder eventuell einen anderen Lichtwellenleiter) zu einem opto-elektronischen Sensor (nicht dargestellt) zurückgeleitet wird, der sich außerhalb des Hochspannungsbereichs befinden kann.
  • Für den beschriebenen Zweck geeignete Lichtwellenleiter-Sensorsysteme sind an sich bekannt und bedürfen keiner weiteren Beschreibung.
  • Statt der dargestellten Anordnung des reflektierenden Flächenelements 12 auf verschiedenen oder allen Umfangsteilen am Ende des Schaftgliedes 10, die beliebige Drehstellungen des Schaftes bezüglich der Lichtwellenleiter 20, 21 erlaubt, genügt an sich eine reflektierende Fläche nur an dem den Lichtwellenleitern zugewandten Umfangsteil.
  • Die Schaltstellungsabfrage kann auch an anderen Stellen der Ventilnadel selbst oder eines mit ihr verschiebbaren Baugliedes erfolgen.
  • Ferner kann in manchen Fällen eine einzige Lichtwellenleitereinheit zur Abfrage nur einer der beiden Schaltstellungen genügen.
  • Statt der radialen Anordnung der Lichtwellenleiter des dargestellten Ausführungsbeispiels ist es auch möglich, einen Lichtwellenleiter axial längs des Schaftgliedes anzuordnen, dessen Schaltstellung durch unterschiedlich starke Reflexion erkannt wird.
  • Eine andere Abwandlungsmöglichkeit ist die Anordnung mindestens einer opto-elektronischen Lichtschranke beispielsweise an dem Schaftglied 10 zur potentialfreien Abfrage einer oder beider Schaltstellungen. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsführung mit zwei radial auf entgegengesetzten Seiten des Schaftgliedes miteinander fluchtend angeordneten Lichtwellenleitern LWL1 und LWL2. In der dargestellten Schaltstellung kann der Leiter LWL2 vom Leiter LWL1 gesendete Lichtimpulse zu dem opto-elektronischen Wandler leiten, während in der anderen Stellung das Schaftgliedende die Lichtschranke schließt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 können dagegen beide Schaltstellungen aktiv abgefragt werden, da hier eine radial durch das Schaftglied führende, jeweils zwischen zwei miteinander fluchtende Lichtwellenleitern LWL1, LWL2 bzw. LWL1', LWL2' positionierte Bohrung 30 vorhanden ist.
  • Gemäß einer weiteren (nicht dargestellten) Möglichkeit kann das in der Zeichnung dargestellte Hauptnadelventil dahingehend abgewandelt werden, dass an oder in dem verschiebbaren Schaftglied 10 mindestens ein magnetisch wirksames Geberelement angeordnet ist, z.B. anstelle des reflektierenden Elements 12 in Fig. 1 oder der Bohrung 30 in Fig. 3. Als zur Abfrage der Schaltstellung an dem verschiebbaren Schaftglied angeordnete Sensoreinrichtung dient bei dieser Abwandlung mindestens ein den magnetooptischen Faraday-Effekt oder Kerr-Effekt nutzendes Sensorelement, das eine optische Polarisationseinrichtung mit einem Analysator enthält. Das Geberelement kann ein Dauermagnet sein, oder auch ein Element aus Eisen- oder sonstigem Werkstoff mit ferromagnetischen Eigenschaften, mit dem das Magnetfeld eines in dem Sensorelement enthaltenen Magnetelements veränderbar ist. Durch Annäherung des sich mit dem Schaftglied 10 verschiebenden Geberelements kann die Polarisationsrichtung von durch die Polarisationseinrichtung geleitetem Licht in dem Sensorelement zur Erzeugung eines Lichtsignals gedreht werden. Eine an die Polarisationseinrichtung angeschlossene Lichtwellenleiteranordnung führt zu einer entfernten, außerhalb des Hochspannungsbereichs befindlichen elektronischen Einrichtung zur Erzeugung eines dem Lichtsignal entsprechenden elektrischen Signals. Das Sensorelement kann einen Reflektor enthalten, der das von der Polarisationseinrichtung kommende Licht zu dem Analysator zurückleitet, wobei sich zwischen der Polarisationseinrichtung und dem Reflektor ein Brechungselement (Faraday-Effekt-Element) oder ein Prisma befindet und an die Polarisationseinrichtung ein Lichtleiter für das dem Sensorelement zugeführte Licht und an den Analysator ein Lichtleiter für das der entfernten elektronischen Einrichtung zugeführte Licht angeschlossen sind. Derartige optische Sensoren sind an sich bekannt und im Handel erhältlich. Im hier beschriebenen Fall haben sie aber den besonderen und überraschenden Vorteil, dass sie problemlos unter Hochspannung arbeiten können. Je nach Zweckmäßigkeit können hierbei ein oder zwei Sensoren z.B. an den Stellen der Lichtwellenleiter 20 und/oder 21 in Fig. 1 angeordnet sein.
  • Insbesondere wenn an dem verschiebbaren Schaftglied 10 nur ein Lichtwellenleitereinheit angeordnet werden und beispielsweise der zweite Lichtwellenleiter 21 in Fig. 1 oder die zweite Einheit mit den Lichtwellenleitern LWL1', LWL2' in Fig. 3 eingespart werden sollen, kann es zweckmäßig sein, dass an dem verschiebbaren Schaftglied 10 zwei in der Verschiebungsrichtung voneinander beabstandete Signalerzeugungselemente vorgesehen sind, von denen das erste Element ein Binärsignal der Sensoreinrichtung auslöst, wenn sich die Ventilnadel 1 in ihrer einen Schaltstellung befindet, während das zweite Signalerzeugungselement ein Binärsignal der Sensoreinrichtung auslöst, wenn sich die Ventilnadel 1 in ihrer anderen Schaltstellung befindet. Entsprechend Fig. 1 bzw. Fig. 3 können die beiden Signalerzeugungselemente durch reflektierende Flächen gebildet sein, zwischen denen sich eine nicht oder weniger reflektierende Fläche befindet, bzw. durch beabstandete Lichtschrankenöffnungen. Auch eine Ausführungsform mit zwei im Schaftglied 10 beabstandeten Dauermagneten oder magnetisch wirksamen Geberelementen für das oben beschriebene Faraday-Effekt oder Kerr-Effekt-Sensorsystem ist möglich.
  • Die von dem Sensor bei den beiden Schaltstellungen jeweils ausgelösten Binärsignale haben zweckmäßig denselben Binärwert. Die Binärsignale werden von der elektronischen Sensoreinrichtung erzeugt, die sich an einer von dem Ventil entfernten Stelle außerhalb des Hochspannungsbereiches befindet und mit der Ventileinheit über die Lichtwellenleiteranordnung verbunden ist. Wenn das Schaftglied 10 zwischen seinen beiden Stellungen verschoben wird, ändert sich das Sensorsignal aufgrund des zwischen den beiden Signalerzeugungselementen liegenden Bereiches zunächst in den entgegengesetzten Binärwert, bevor bei Erreichen der anderen Ventilstellung wieder der erste Binärwert erzeugt wird. Mit Hilfe einer elektronischen Kontrolleinrichtung kann festgestellt werden, ob beispielsweise nach Erzeugen eines Steuersignals zum Umschalten des Ventils (und nach dem Verschwinden des ersten Binärwerts) innerhalb einer vorgeschriebenen Zeit erneut der erste Binärwert als Meldung der anderen Ventilstellung erzeugt wird. Ist das nicht der Fall, liegt eine Störung vor, die durch ein Alarmsignal gemeldet wird.

Claims (13)

  1. Ventileinheit für eine elektrostatische Anlage zur Serienbeschichtung von Werkstücken
    mit einem ferngesteuert umschaltbaren Ventil, dessen bewegbares Ventilglied (1) zwischen zwei Schaltstellungen verschiebbar ist und in der einen Schaltstellung den Weg für ein durch das Ventil fließendes Medium freigibt, während das Ventil geschlossen ist, wenn sich das Ventilglied (1) in seiner anderen Schaltstellung befindet,
    insbesondere für einen im Betrieb unter Hochspannung stehenden Zerstäuber,
    wobei zur Abfrage der Schaltstellung des Ventils und zur Erzeugung eines entsprechenden Abfrage-Binärsignals eine opto-elektronische Sensoreinrichtung mit mindestens einem Lichtwellenleiter (20, 21) an einem mit dem Ventilglied (1) verschiebbaren oder einen Teil des Ventilglieds bildenden Bauglied (10) vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass mit einer elektronischen Kontrolleinrichtung festgestellt wird, ob das Binärsignal innerhalb einer vorgegebenen Zeit nach dem Erzeugen eines Steuersignals zum Umschalten des Ventils erscheint, und dass andernfalls ein Alarmsignal erzeugt wird.
  2. Ventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Bauglied (10) mindestens eine optisch reflektierende Fläche (12) hat, die der Sensorfläche des Lichtwellenleiters (20, 21) gegenübersteht, wenn sich das Ventilglied (1) in seiner zu meldenden Schaltstellung befindet.
  3. Ventileinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der Schaltstellungen je eine opto-elektronische Sensoreinrichtung mit jeweils mindestens einem Lichtwellenleiter (20, 21) vorgesehen ist.
  4. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Ventilglied (1) die Ventilnadel eines Nadelventils ist.
  5. Ventileinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Bauglied (10) ein mit der Ventilnadel (1) achsgleich an den Kolben (6) des pneumatischen Ventilantriebs angesetztes Schaftglied ist, das in einer Ausnehmung (14) des Ventilgehäuses verschiebbar ist, in die eine bezüglich der Nadelachse radiale Öffnung (15) für den oder die Lichtwellenleiter (20, 21) führt.
  6. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Ventilglied mit der Membran eines Membranventils verbunden ist.
  7. Ventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (LWL1, LWL2) mindestens eine Lichtschranke für das Bauglied (10) bilden.
  8. Ventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in dem verschiebbaren Bauglied (10) ein magnetisch wirksames Geberelement angeordnet ist,
    dass ein Sensorelement vorgesehen ist, das eine optische Polarisationseinrichtung enthält,
    dass durch Annäherung des Geberelements die Polarisation von durch die Polarisationseinrichtung geleitetem Licht in dem Sensorelement magnetooptisch zur Erzeugung eines Lichtsignals verändert wird,
    und dass an die Polarisationseinrichtung eine Lichtwellenleiteranordnung angeschlossen ist, die zu einer entfernten elektronischen Einrichtung zur Erzeugung eines dem Lichtsignal entsprechenden elektrischen Signals führt.
  9. Ventileinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement einen Reflektor enthält, der das von der Polarisationseinrichtung kommende Licht zu einem Analysator der Polarisationseinrichtung zurückleitet, wobei sich zwischen der Polarisationseinrichtung und dem Reflektor ein die Polarisationsrichtung drehendes Brechungselement oder Prisma befindet, und dass an die Polarisationseinrichtung ein Lichtleiter für das dem Sensorelement zugeführte Licht und ein Lichtleiter für das der elektronischen Einrichtung zugeführte Licht angeschlossen sind.
  10. Ventileinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem verschiebbaren Bauglied (10) zwei in der Verschiebungsrichtung voneinander beabstandete Signalerzeugungselemente vorgesehen sind, von denen das erste Element ein Binärsignal der Sensoreinrichtung auslöst, wenn sich das Ventilglied (1) in seiner einen Schaltstellung befindet, während das zweite Signalerzeugungselement ein Binärsignal der Sensoreinrichtung auslöst, wenn sich das Ventilglied (1) in seiner anderen Schaltstellung befindet.
  11. Ventileinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Signalerzeugungselemente des verschiebbaren Baugliedes (10) durch optisch reflektierende Flächen gebildet sind.
  12. Ventileinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Signalerzeugungselemente durch Lichtschrankenöffnungen gebildet sind.
  13. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Binärsignale denselben Binärwert haben, und dass das Sensorsignal der Sensoreinrichtung auf den entgegengesetzten Binärwert umgeschaltet wird, wenn das verschiebbare Bauglied (10) zwischen seinen beiden Stellungen verschoben wird.
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