EP1393816A1 - Coating apparatus comprising a rotary spray device and method for controlling its operation - Google Patents
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- EP1393816A1 EP1393816A1 EP03004672A EP03004672A EP1393816A1 EP 1393816 A1 EP1393816 A1 EP 1393816A1 EP 03004672 A EP03004672 A EP 03004672A EP 03004672 A EP03004672 A EP 03004672A EP 1393816 A1 EP1393816 A1 EP 1393816A1
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Definitions
- the invention relates to a coating device with a rotary atomizer mounted on a coating machine for series coating of workpieces and a process to control the operation of such a coating device according to the preamble of the independent claims.
- the bell plate is used for electrostatic Series coating of workpieces such as vehicle bodies usual rotary atomizer with compressed air turbines driven at extremely high speeds (DE 34 29 075, DE 43 06 800, EP 0 796 663, EP 0 801 991 etc.).
- the one flowing through the turbine Air has about the temperature when it enters the atomizer the environment and is due to the relaxation in the turbine Cooled temperatures that depend on the turbine power and, for example, in the coating systems used up to now were on the order of up to -20 ° C. If, among other things because of the in recent times, the desire for even higher ones has increased rapidly Speeds and paint flow rates the performance of the Turbine should be further increased, the cooling can Air at the turbine outlet is below -40 ° C.
- the coating process could interfere if they are directly on the atomizer in the would exit, it is usually by the Sprayer-carrying arm of the coating machine, e.g. one Paint robot derived through, so that for example also the surfaces of the flange connection between the atomizer and the wrist of the machine and the adjacent areas of the machine arm are cooled down with the consequence corresponding Condensation. The resulting water drops can cause paint defects.
- the Sprayer-carrying arm of the coating machine e.g. one Paint robot derived through, so that for example also the surfaces of the flange connection between the atomizer and the wrist of the machine and the adjacent areas of the machine arm are cooled down with the consequence corresponding Condensation.
- the resulting water drops can cause paint defects.
- the object of the invention is to provide a coating device or a process, especially in electrostatic Rotation atomizers with high drive power condensation the ambient air on components of the atomizer and / or the Prevent coating machine as much as possible.
- a first measure to prevent the formation of condensation is heating the turbine drive gas which is in usually compressed air. With the warming of the drive air can cause excessive cooling in some coating systems should be avoided, but above all an immediate one Heating the exhaust air of the turbine is expedient while if only the supply air is heated, part of the thermal energy by conduction on condensation less affected air supply side of the atomizer is lost and / or undesirable heating of components there Atomizer. Generally the possibility of warming by the permissible maximum temperatures of the affected Components or conduit hoses etc. limited, for example, from plastic.
- the heating of the exhaust air from the turbine can be particularly expedient be on a heat exchanger that on the one hand from the exhaust air and on the other hand separately from the supply air to the turbine or from one supplied liquid or gaseous medium such as e.g. heated air is flowed through.
- a heat exchanger that on the one hand from the exhaust air and on the other hand separately from the supply air to the turbine or from one supplied liquid or gaseous medium such as e.g. heated air is flowed through.
- the heated supply air through a single heating device is sufficient for the heat exchanger for heating the supply air and as an additional measure of the exhaust air without having to rely on two different types of heating Make additional air consumption. It is advantageous this also means that undesirably strong heating of supply air ducts and adjacent components can be avoided.
- the exhaust air from the turbine can also be warmer by adding it Air can be heated.
- Air can be heated directly on the Exhaust opening of the bearing unit of the turbine compressed air from the existing compressed air network of the coating system or from one Fan-conveyed air can be directed into the exhaust air flow.
- the amount and temperature of this additional air can be used to avoid the undesirable condensation depending on the exhaust air temperature and set to relatively low values by the air humidity become.
- the cooling of the components through expansion of the drive air the turbine depends on its load and is the stronger, the higher the speed, the amount of paint sprayed per unit of time, the diameter or the mass of the bell plate and the temporal utilization rate of the atomizer during a painting cycle are.
- atomizers with high load can in addition to or instead of heating the drive air the turbine other measures may be advantageous.
- a suitable option for this is i.a. the warming of the Internal clearance of the turbine, the shaft of which in a manner known per se an air bearing rotates.
- the warming of the internal clearance has the The advantage that the internal clearance flows through a large part of the turbine and can thereby heat it more evenly.
- the air volumes and thus the heat capacity of the Warehouse clearance relatively low. It may therefore be appropriate to use larger ones warmed air volumes (e.g. in the order of magnitude of 100 rpm) by additional, separate from the path of the drive air, i.e. in known atomizers and coating machines channels of the storage unit and / or others not provided Components of the atomizer or the coating machine to lead.
- Another option is to heat the steering air, which in a manner known per se, if necessary, in various ways flows past the bearing unit of the turbine and / or through the Turbine flows through (DE 102 33 198).
- the steering air temperature is set so that the one formed by the steering air Spray cone is not affected and not an undesirable Influence on the painting process.
- gaseous or liquid heating media supplied from the outside components at risk from condensation in the cabin air of the atomizer and / or the coating machine also directly be warmed.
- the Wrist and / or the robot arm corresponding channels for the heated media included.
- the temperature of the supplied to reduce cooling Air or other media can preferably be dependent on one or more temperature sensors are controlled which e.g. the temperature of the supply air and / or exhaust air of the turbine, the Engine bearing air, possibly the steering air and / or from to the inlet and Exhaust air routes of the turbine air adjacent components of the atomizer or measure the coating machine and with an associated one Controls the preheating temperature in a closed control loop can control.
- the preheating temperature can also based on predefined diagrams or saved program data depending on the speed and amount of paint, i.e. depending on the load to be controlled.
- the arrangement of an electric heater for the atomizer supplied for the purpose described here preferably has electrically insulating heating media outside the atomizer especially with electrostatic atomizers with direct charging of the coating material the advantage that problems regarding the required electrical isolation between the heater and the components at high voltage potential of the atomizer can be avoided.
- the usual outer housing of the atomizer to avoid the formation of condensate surrounded by an insulating sleeve on the outside of the atomizer be, preferably at a distance to form an insulating Air layer.
- the rotary atomizer 1 shown in Fig. 1 has the in the structure described in DE 102 33 198 and can with its mounting flange 2 e.g. on the wrist of a painting robot be mounted. To drive its rotating bell plate 4 it contains a compressed air turbine 5, the drive air of which Painting robot is fed via the mounting flange 2, the supply of the drive air here for simplification is not shown.
- a steering air ring 6 is provided in the bell-side End face of a housing 7 of the rotary atomizer 1 is arranged.
- the steering air ring 6 are several axially aligned Steering air nozzles 8, 9 arranged, via which in the operation of the Rotary atomizer 1 a steering air flow axially outside on the conical Shell surface of the bell plate 4 are blown can.
- a steering air flow axially outside on the conical Shell surface of the bell plate 4 are blown can.
- the supply of the steering air for the two steering air nozzles 8, 9 takes place each through a flange opening 10, 11, which in the mounting flange 2 of the rotary atomizer 1 is arranged are.
- the position of the flange opening 10, 11 within the End face of the mounting flange 2 is here by the Position of the corresponding connections on the associated mounting flange of the painting robot.
- the external steering air nozzle 8 is used in a conventional manner powered by a steering air line 12 on the outside the compressed air turbine 5 between the housing 6 and the compressed air turbine 5 is guided along.
- the flange opening opens 10 first in an axially extending bore 13, which is then in a radial bore 14 merges, which eventually the outside of a valve housing 15 into a space opens between the housing 7 and the valve housing 15.
- the Steering air is then past the compressed air turbine 5 into a so-called Airspace 16, from where they finally passed through Branch bores 17 in the steering air ring 6 to the steering air nozzle 8 arrives.
- the bores 23 in the section 21 of the compressed air turbine 5 consist of one of the lateral surface of the section 21 outgoing radial tap hole and one from the bell face end face of section 21 outgoing axial tap hole, which is a simple Assembly enables.
- the air supply to the compressed air turbine 5 of the atomizer according to Fig. 1 can, for example, the scheme shown in Fig. 2 correspond. As described in EP 1 245 292, this is when there is an increased need for drive energy in the basic supply line the air turbine via a switchable separate channel Additional air supplied at a higher pressure.
- the compressed air turbine has a bearing unit 101 for the bell cup 102 supporting, for example, air-bearing hollow shaft 103 with the turbine wheel 104.
- the bearing unit 101 is located in the atomizer housing 105.
- the turbine wheel 104 is driven by a external speed controller via a leading into the atomizer Hose 107 and one serving as an internal basic supply line Feed channel 108 of the atomizer is supplied with drive air A.
- the turbine wheel receives from another output of the speed controller 104 via a valve VB and a separate line LB Brake air B.
- the basic supply line 108 can also consist of several end in parallel at different locations on the turbine wheel Channels exist. As far as it has been described so far it is a conventional electrostatic rotary atomizer act.
- the mode of operation of the speed controller the one, for example opto-electronically recorded actual value compares the turbine speed with a target value and at Deviations actuates the ventilation valves of an actuator and can also control a brake valve is known per se.
- the turbine wheel 104 contains through the hose 107 and the channel 108 formed air supply path of the turbine e.g. pneumatically or electrically controlled valve arrangement 110 which locks off a separate duct 111 for connecting air, which also drives the turbine wheel 104 on this empties.
- a plurality of additional channels 111 with a plurality of nozzles can also be used be provided on the turbine wheel.
- the exhaust air from the turbine is on the way indicated at 113 out of the atomizer through the atomizer flange and e.g. in the arm of the painting robot.
- valve arrangement 110 instead of a simple on / off function, the valve arrangement 110 also the way in channel 111 (or the ways in both channels 108 and 11) for the respective operating and control conditions throttle best values. This throttling can are automatically set and changed.
- the drive air of the turbine is to be heated, after heating, it is shown schematically in FIG e.g. electric heater 115 preferably by passed a heat exchanger 116 through which the path 113 of the Exhaust air leads, which in the case of such facilities known way is heated by the supply air.
- the heat exchanger 116 should be placed as close as possible to the atomizer when it is not built into the atomizer.
- the temperature of the drive air A is regulated by a temperature controller 118 which compares the actual value signal t i coming from at least one temperature sensor (not shown) in the atomizer with a setpoint signal t s and, depending on this, the Heater 115 controls.
- the control signal st of the heating device could also be predetermined without a control circuit by program data stored as setpoints.
- FIG. 3 is a further exemplary embodiment of the invention electrostatic rotary atomizer shown, the largely e.g. the atomizer of FIG. 2 or a conventional Rotary atomizers correspond approximately to DE-A 43 06 800 can. Accordingly, it contains a bell cup 34 driving Compressed air turbine 35 with the associated bearing unit 31 and a valve housing 36 within the usual conical-cylindrical Outer housing 37, which is suitably made of plastic can exist. For example, from the valve housing 36 through a bore, as shown in Fig. 1 at 13 and 14 is, steering air into the space on the inside of the outer case 37 exit.
- mounting pin 33 can the atomizer in the DE-A 43 06 800 known manner on an external flange 40 for example on the wrist of a painting robot or on another painting machine be attached.
- the atomizer described so far could do anything with high humidity in operation on the outside of the outer housing 37 form condensate water, especially from the area where the steering air exits into the outer housing 37, up to the steering air ring (6 in Fig. 1).
- the outer housing 37 of a similarly shaped, so here on the conical side facing the bell plate 34 and on the opposite side cylindrical insulating sleeve 42 enclosed.
- the inside diameter of the insulating sleeve 42 is preferably 42 greater than the outside diameter over most of its length of the atomizer housing, i.e. of the outer housing 37 so that a heat-insulating air space 43 is formed between them.
- the insulating sleeve 42 can be made of heat insulating material such as e.g. consist of a foam plastic and composed of half shells or be formed in one piece so that they on the Atomizer can be placed on the machine flange 40 is mounted.
- Another possibility, not shown, for avoiding Condensation on the surface of the outer casing consists of moving the housing to one above the dew point of the environment to heat lying temperature, for example with a installed in the outer housing or arranged on the inside thereof Heating device.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Beschichtungseinrichtung mit einem an einer Beschichtungsmaschine montierten Rotationszerstäuber zur serienweisen Beschichtung von Werkstücken und ein Verfahren zum Steuern des Betriebes einer solchen Beschichtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a coating device with a rotary atomizer mounted on a coating machine for series coating of workpieces and a process to control the operation of such a coating device according to the preamble of the independent claims.
Bekanntlich wird der Glockenteller der für die elektrostatische Serienbeschichtung von Werkstücken wie beispielsweise Fahrzeugkarossen üblichen Rotationszerstäuber von Druckluftturbinen mit extrem hohen Drehzahlen angetrieben (DE 34 29 075, DE 43 06 800, EP 0 796 663, EP 0 801 991 usw.). Die durch die Turbine strömende Luft hat beim Eintritt in den Zerstäuber etwa die Temperatur der Umgebung und wird infolge der Entspannung in der Turbine auf Temperaturen abgekühlt, die von der Turbinenleistung abhängen und in den bisher üblichen Beschichtungsanlagen beispielsweise in der Größenordnung von bis zu -20°C lagen. Wenn u.a. wegen dem in jüngerer Zeit stark zunehmenden Wunsch nach noch höheren Drehzahlen und Lackausflussmengen die Leistungsfähigkeit der Turbine weiter gesteigert werden soll, kann sich Abkühlung der Luft am Turbinenausgang auf Werte bis unter -40°C ergeben.As is well known, the bell plate is used for electrostatic Series coating of workpieces such as vehicle bodies usual rotary atomizer with compressed air turbines driven at extremely high speeds (DE 34 29 075, DE 43 06 800, EP 0 796 663, EP 0 801 991 etc.). The one flowing through the turbine Air has about the temperature when it enters the atomizer the environment and is due to the relaxation in the turbine Cooled temperatures that depend on the turbine power and, for example, in the coating systems used up to now were on the order of up to -20 ° C. If, among other things because of the in recent times, the desire for even higher ones has increased rapidly Speeds and paint flow rates the performance of the Turbine should be further increased, the cooling can Air at the turbine outlet is below -40 ° C.
Schon bei Turbinen relativ geringer Leistung treten infolge der Abkühlung Probleme durch Schwitzwasserbildung auf, wenn der Wassergehalt (Drucktaupunkt) der der Turbine zugeführten Druckluft nicht den für die Beschichtungsanlage vorgegebenen Werten entspricht. Probleme durch falschen Drucktaupunkt kann man durch Erwärmung der Zuluft der Turbine lösen. Insbesondere entsteht aber durch die starke Abkühlung bei leistungsgesteigerten Turbinenmotoren für höhere Drehzahlen und Lackausflussmengen Schwitzwasser durch Kondensation der Luft an den mit dem Abgas in wärmeleitender Verbindung stehenden Bestandteilen des Zerstäubers und der Beschichtungsmaschine, die mit der Umgebungsluft in der Sprühkabine mit einer Luftfeuchte von üblicherweise mehr als 50% in Berührung kommen. Da die Abluft der Turbine den Beschichtungsvorgang stören könnte, wenn sie direkt am Zerstäuber in die Kabine austreten würde, wird sie üblicherweise durch den den Zerstäuber tragenden Arm der Beschichtungsmaschine wie z.B. eines Lackierroboters hindurch abgeleitet, so dass beispielsweise auch die Oberflächen der Flanschverbindung zwischen dem Zerstäuber und dem Handgelenk der Maschine und die angrenzenden Bereiche des Maschinenarms abgekühlt werden mit der Folge entsprechender Kondenswasserbildung. Die dadurch entstehenden Wassertropfen können Lackfehler verursachen.Even with turbines of relatively low power occur as a result of Cooling problems caused by condensation when the water content (Pressure dew point) of the compressed air supplied to the turbine does not correspond to the values specified for the coating system. Problems caused by wrong pressure dew point can be caused by Release heating of the turbine supply air. In particular arises but due to the strong cooling in performance-enhanced turbine engines for higher speeds and paint flow rates of condensation water by condensing the air at the with the exhaust gas in heat-conducting Related components of the atomizer and the coating machine, which with the ambient air in the Spray booth with a humidity of usually more than 50% come into contact. As the turbine exhaust air the coating process could interfere if they are directly on the atomizer in the Would exit, it is usually by the Sprayer-carrying arm of the coating machine, e.g. one Paint robot derived through, so that for example also the surfaces of the flange connection between the atomizer and the wrist of the machine and the adjacent areas of the machine arm are cooled down with the consequence corresponding Condensation. The resulting water drops can cause paint defects.
Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Beschichtungseinrichtung bzw. eines Verfahrens, die vor allem bei elektrostatischen Rotationszerstäubern mit hoher Antriebsleistung die Kondensation der Umgebungsluft an Bestandteilen des Zerstäubers und/oder der Beschichtungsmaschine möglichst weitgehend verhindern.The object of the invention is to provide a coating device or a process, especially in electrostatic Rotation atomizers with high drive power condensation the ambient air on components of the atomizer and / or the Prevent coating machine as much as possible.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.This object is solved by the features of the claims.
Eine erste Maßnahme zum Verhindern der Schwitzwasserbildung ist das Erwärmen des Antriebsgases der Turbine, bei dem es sich in der Regel um Druckluft handelt. Mit der Erwärmung der Antriebsluft kann in manchen Beschichtungsanlagen eine zu starke Abkühlung vermieden werden, wobei allerdings vor allem eine unmittelbare Erwärmung der Abluft der Turbine zweckmäßig ist, während bei ausschließlicher Erwärmung der Zuluft ein Teil der Wärmeenergie durch Wärmeleitung auf der von der Kondenswasserbildung weniger betroffenen Zuluftseite des Zerstäubers verlorengeht und/oder unerwünschte Erhitzung von dortigen Bestandteilen des Zerstäubers zur Folge hat. Generell ist die Möglichkeit der Erwärmung durch die zulässigen Maximaltemperaturen der betroffenen Bauteile oder Leitungsschläuche usw. etwa aus Kunststoff begrenzt.A first measure to prevent the formation of condensation is heating the turbine drive gas which is in usually compressed air. With the warming of the drive air can cause excessive cooling in some coating systems should be avoided, but above all an immediate one Heating the exhaust air of the turbine is expedient while if only the supply air is heated, part of the thermal energy by conduction on condensation less affected air supply side of the atomizer is lost and / or undesirable heating of components there Atomizer. Generally the possibility of warming by the permissible maximum temperatures of the affected Components or conduit hoses etc. limited, for example, from plastic.
Besonders zweckmäßig kann die Erwärmung der Abluft der Turbine über einen Wärmetauscher sein, der einerseits von der Abluft und andererseits von der Zuluft der Turbine oder auch von einem gesondert zugeleiteten flüssigen oder gasförmigen Medium wie z.B. erhitzte Luft durchströmt wird. Wenn die erwärmte Zuluft durch den Wärmetauscher geleitet wird, genügt also eine einzige Heizeinrichtung zum Erwärmen der Zuluft und als zusätzliche Maßnahme der Abluft, ohne dass sich für diese Erwärmung an zwei verschiedenen Stellen zusätzlicher Luftverbrauch ergibt. Vorteilhaft ist hierbei auch, dass unerwünscht starke Erwärmung von Zuluftkanälen und angrenzenden Bauteilen vermieden werden kann.The heating of the exhaust air from the turbine can be particularly expedient be on a heat exchanger that on the one hand from the exhaust air and on the other hand separately from the supply air to the turbine or from one supplied liquid or gaseous medium such as e.g. heated air is flowed through. When the heated supply air through a single heating device is sufficient for the heat exchanger for heating the supply air and as an additional measure of the exhaust air without having to rely on two different types of heating Make additional air consumption. It is advantageous this also means that undesirably strong heating of supply air ducts and adjacent components can be avoided.
Die Abluft der Turbine kann aber auch durch Beimischung warmer Luft aufgeheizt werden. Beispielsweise kann unmittelbar an der Auslassöffnung der Lagereinheit der Turbine Druckluft aus dem vorhandenen Druckluftnetz der Beschichtungsanlage oder von einem Gebläse geförderte Luft in den Abluftstrom geleitet werden. Die Menge und Temperatur dieser Zusatzluft können zur Vermeidung der unerwünschten Kondensation in Abhängigkeit von der Ablufttemperatur und von der Luftfeuchte auf relativ geringe Werte eingestellt werden.The exhaust air from the turbine can also be warmer by adding it Air can be heated. For example, directly on the Exhaust opening of the bearing unit of the turbine compressed air from the existing compressed air network of the coating system or from one Fan-conveyed air can be directed into the exhaust air flow. The The amount and temperature of this additional air can be used to avoid the undesirable condensation depending on the exhaust air temperature and set to relatively low values by the air humidity become.
Die Abkühlung der Bauteile durch Entspannung der Antriebsluft der Turbine hängt von deren Belastung ab und ist umso stärker, je höher die Drehzahl, die pro Zeiteinheit abgesprühte Lackmenge, der Durchmesser oder die Masse des Glockentellers sowie der zeitliche Nutzungsgrad des Zerstäubers während eines Lackierzyklus sind. Außerdem sind für steigende Belastungen höhere Luftverbrauchmengen erforderlich, die wiederum die Abkühlung verstärken. Infolge dessen können bei hochbelasteten Zerstäubern zusätzlich zu oder auch anstelle der Erwärmung der Antriebsluft der Turbine andere Maßnahmen vorteilhaft sein. The cooling of the components through expansion of the drive air the turbine depends on its load and is the stronger, the higher the speed, the amount of paint sprayed per unit of time, the diameter or the mass of the bell plate and the temporal utilization rate of the atomizer during a painting cycle are. In addition, there are higher air consumption quantities for increasing loads required, which in turn intensify the cooling. As a result, atomizers with high load can in addition to or instead of heating the drive air the turbine other measures may be advantageous.
Eine hierfür geeignete Möglichkeit ist u.a. die Erwärmung der Lagerluft der Turbine, deren Welle in an sich bekannter Weise in einem Luftlager rotiert. Die Erwärmung der Lagerluft hat den Vorteil, dass die Lagerluft einen Großteil der Turbine durchströmt und diese dadurch gleichmäßiger erwärmen kann.A suitable option for this is i.a. the warming of the Internal clearance of the turbine, the shaft of which in a manner known per se an air bearing rotates. The warming of the internal clearance has the The advantage that the internal clearance flows through a large part of the turbine and can thereby heat it more evenly.
Allerdings sind die Luftmengen und somit die Wärmekapazität der Lagerluft relativ gering. Es kann deshalb zweckmäßig sein, größere erwärmte Luftmengen (beispielsweise in der Größenordnung von 100 1/min) durch von dem Weg der Antriebsluft getrennte zusätzliche, d.h. in bekannten Zerstäubern und Beschichtungsmaschinen nicht vorgesehene Kanäle der Lagereinheit und/oder anderer Bestandteile des Zerstäubers oder der Beschichtungsmaschine zu leiten.However, the air volumes and thus the heat capacity of the Warehouse clearance relatively low. It may therefore be appropriate to use larger ones warmed air volumes (e.g. in the order of magnitude of 100 rpm) by additional, separate from the path of the drive air, i.e. in known atomizers and coating machines channels of the storage unit and / or others not provided Components of the atomizer or the coating machine to lead.
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Erwärmung der Lenkluft, die in an sich bekannter Weise ggf. auf verschiedenen Wegen an der Lagereinheit der Turbine vorbeiströmt und/oder durch die Turbine hindurchfließt (DE 102 33 198). Die Lenklufttemperatur wird hierbei so eingestellt, dass der durch die Lenkluft geformte Sprühkegel nicht beeinträchtigt wird und kein unerwünschter Einfluss auf den Lackierprozess festzustellen ist.Another option is to heat the steering air, which in a manner known per se, if necessary, in various ways flows past the bearing unit of the turbine and / or through the Turbine flows through (DE 102 33 198). The steering air temperature is set so that the one formed by the steering air Spray cone is not affected and not an undesirable Influence on the painting process.
Mit von außen zugeführten gasförmigen oder flüssigen Heizmedien können durch Kondensation der Kabinenluft gefährdete Bestandteile des Zerstäubers und/oder der Beschichtungsmaschine auch direkt erwärmt werden. Beispielsweise können außer dem Zerstäuber selbst auch die Flanschkonstruktion am Roboterhandgelenk, das Handgelenk und/oder der Roboterarm entsprechende Kanäle für die erwärmten Medien enthalten.With gaseous or liquid heating media supplied from the outside components at risk from condensation in the cabin air of the atomizer and / or the coating machine also directly be warmed. For example, besides the atomizer even the flange construction on the robot wrist, the Wrist and / or the robot arm corresponding channels for the heated media included.
Die Temperatur der zur Reduzierung der Abkühlung zugeführten Luft oder sonstigen Medien kann vorzugsweise in Abhängigkeit von einem oder mehreren Temperatursensoren gesteuert werden, die z.B. die Temperatur der Zuluft und/oder Abluft der Turbine, der Motorlagerluft, ggf. der Lenkluft und/oder von an die Zu- und Abluftwege der Turbinenluft angrenzenden Bauteilen des Zerstäubers oder der Beschichtungsmaschine messen und mit einem zugehörigen Regler zweckmäßig im geschlossenen Regelkreis die Vorheiztemperatur steuern können. Statt der Regelung über Temperatursensoren oder unabhängig hiervon kann die Vorheiztemperatur auch aufgrund vorgegebener Diagramme oder gespeicherter Programmdaten in Abhängigkeit von der Drehzahl und Lackmenge, also lastabhängig gesteuert werden.The temperature of the supplied to reduce cooling Air or other media can preferably be dependent on one or more temperature sensors are controlled which e.g. the temperature of the supply air and / or exhaust air of the turbine, the Engine bearing air, possibly the steering air and / or from to the inlet and Exhaust air routes of the turbine air adjacent components of the atomizer or measure the coating machine and with an associated one Controls the preheating temperature in a closed control loop can control. Instead of regulation via temperature sensors or independently of this, the preheating temperature can also based on predefined diagrams or saved program data depending on the speed and amount of paint, i.e. depending on the load to be controlled.
Die Anordnung einer elektrischen Heizeinrichtung für dem Zerstäuber zu dem hier beschriebenen Zweck zugeführte, vorzugsweise elektrisch isolierende Heizmedien außerhalb des Zerstäubers hat vor allem bei elektrostatischen Zerstäubern mit Direktaufladung des Beschichtungsmaterials den Vorteil, dass Probleme hinsichtlich der erforderlichen Potentialtrennung zwischen der Heizvorrichtung und den auf Hochspannungspotential liegenden Bauteilen des Zerstäubers vermieden werden.The arrangement of an electric heater for the atomizer supplied for the purpose described here, preferably has electrically insulating heating media outside the atomizer especially with electrostatic atomizers with direct charging of the coating material the advantage that problems regarding the required electrical isolation between the heater and the components at high voltage potential of the atomizer can be avoided.
Bei geeigneter Potentialtrennung und bei Zerstäubern mit Außenaufladung kann die Kondensation der Kabinenluft auf kalten Bestandteilen des Zerstäubers oder der Beschichtungsmaschine aber auch direkt durch Einbau einer Heizeinrichtung in die betreffenden Bauteile verhindert werden. Auch eine elektrisch leitfähige Heizflüssigkeit wie z.B. Wasser oder eine elektrische Heizwendel kann in diesem Fall verwendet werden.With suitable electrical isolation and with atomizers with external charging can cause the condensation of the cabin air on cold components of the atomizer or the coating machine also directly by installing a heating device in the concerned Components can be prevented. Also an electrically conductive one Heating fluid such as Water or an electric heating coil can be used in this case.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung kann das übliche Außengehäuse des Zerstäubers zur Vermeidung von Kondensatwasserbildung auf der Zerstäuberaußenseite von einer Isolierhülle umgeben sein, vorzugsweise mit einem Abstand zur Bildung einer isolierenden Luftschicht. According to another feature of the invention, the usual outer housing of the atomizer to avoid the formation of condensate surrounded by an insulating sleeve on the outside of the atomizer be, preferably at a distance to form an insulating Air layer.
Alle oben beschriebenen Möglichkeiten zur Vermeidung einer zu starken Abkühlung können jeweils für sich allein oder aber in beliebiger Kombination sinnvoll sein und führen somit je nach Aufbau und Betrieb der Beschichtungsanlage zuverlässig zur Vermeidung der störenden Kondenswasserbildung. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht hierbei darin, dass starke Temperaturunterschiede innerhalb des Zerstäubers vermieden werden können, die wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zu Funktionsstörungen oder Schäden von Bauteilen führen könnten. Die hier beschriebenen Maßnahmen ermöglichen nicht punktuelle, sondern sehr gleichmäßige Erwärmung der Bauteile.All the ways described above to avoid one too strong cooling can be used individually or in any combination may be meaningful and thus lead depending on Construction and operation of the coating system reliably to avoid the annoying condensation. A special advantage The invention consists in the fact that strong temperature differences can be avoided within the atomizer, due to the different expansion coefficients Malfunctions or damage to components could result. The measures described here do not allow selective, but very even heating of the components.
An dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- eine Querschnittsansicht eines elektrostatischen Rotationszerstäubers;
- Fig. 2
- ein zweckmäßiges Beispiel für die Luftversorgung des Turbinenmotors des Rotationszerstäubers in schematischer Darstellung; und
- Fig. 3
- in teilweise vereinfachter Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rotationszerstäubers, dessen Gehäuse von einer Isolierhülse umschlossen ist.
- Fig. 1
- a cross-sectional view of an electrostatic rotary atomizer;
- Fig. 2
- an expedient example of the air supply to the turbine motor of the rotary atomizer in a schematic representation; and
- Fig. 3
- in a partially simplified representation, another embodiment of a rotary atomizer, the housing of which is enclosed by an insulating sleeve.
Der in Fig. 1 wiedergegebene Rotationszerstäuber 1 hat den in
der DE 102 33 198 beschriebenen Aufbau und kann mit seinem Befestigungsflansch
2 z.B. am Handgelenk eines Lackierroboters
montiert sein. Zum Antrieb seines rotierenden Glockentellers 4
enthält er eine Druckluftturbine 5, deren Antriebsluft von dem
Lackierroboter über den Befestigungsflansch 2 zugeführt wird,
wobei die Zuführung der Antriebsluft hier zur Vereinfachung
nicht dargestellt ist. The rotary atomizer 1 shown in Fig. 1 has the in
the structure described in
Zur Formung des von dem Glockenteller 4 abgegebenen Sprühstrahls
ist ein Lenkluftring 6 vorgesehen, der in der glockentellerseitigen
Stirnfläche eines Gehäuses 7 des Rotationszerstäubers 1
angeordnet ist. In dem Lenkluftring 6 sind mehrere axial ausgerichtete
Lenkluftdüsen 8, 9 angeordnet, über die im Betrieb des
Rotationszerstäubers 1 ein Lenkluftstrom axial außen auf die kegelförmige
Mantelfläche des Glockentellers 4 geblasen werden
kann. In Abhängigkeit von der Menge und der Geschwindigkeit der
aus den Lenkluftdüsen 8, 9 ausgeblasenen Lenkluft wird so der
Sprühstrahl geformt und die gewünschte Strahlbreite eingestellt.For shaping the spray jet emitted by the bell cup 4
is a steering air ring 6 is provided in the bell-side
End face of a
Die Zuführung der Lenkluft für die beiden Lenkluftdüsen 8, 9 erfolgt
hierbei durch jeweils eine Flanschöffnung 10, 11, die in
dem Befestigungsflansch 2 des Rotationszerstäubers 1 angeordnet
sind. Die Position der Flanschöffnung 10, 11 innerhalb der
Stirnfläche des Befestigungsflansches 2 ist hierbei durch die
Position der entsprechenden Anschlüsse an dem zugehörigen Befestigungsflansch
des Lackierroboters vorgegeben.The supply of the steering air for the two
Die außenliegende Lenkluftdüse 8 wird in herkömmlicher Weise
durch eine Lenkluftleitung 12 versorgt, die an der Außenseite
der Druckluftturbine 5 zwischen dem Gehäuse 6 und der Druckluftturbine
5 entlang geführt ist. Hierzu mündet die Flanschöffnung
10 zunächst in eine axial verlaufende Bohrung 13, die dann in
eine radial verlaufende Bohrung 14 übergeht, die schließlich an
der Außenseite eines Ventilgehäuses 15 in einen Zwischenraum
zwischen dem Gehäuse 7 und dem Ventilgehäuse 15 mündet. Die
Lenkluft wird dann an der Druckluftturbine 5 vorbei in einen sogenannten
Luftraum 16 geführt, von wo sie schließlich durch
Stichbohrungen 17 in dem Lenkluftring 6 zu der Lenkluftdüse 8
gelangt.The external
Die Zuführung der Lenkluft für die Lenkluftdüse 9 erfolgt dagegen
durch eine Lenkluftleitung 18, die von der Flanschöffnung 11
in dem Befestigungsflansch 2 ausgehend axial und vorzugsweise
knickfrei durch das Ventilgehäuse 15 hindurch geht. Darüber hinaus
geht die Lenkluftleitung 18 auch axial durch eine Lagereinheit
19 der Druckluftturbine 5. Der radiale Abstand der Lenkluftleitung
18 von der Drehachse des Glockentellers 4 ist hierbei
größer als der Außendurchmesser des zur Vereinfachung nicht
dargestellten Turbinenrads, so dass die Lenkluftleitung 18 an
der Außenseite des Turbinenrades verläuft. Die Lenkluftleitung
18 mündet dann glockentellerseitig in einen weiteren Luftraum
20, der zwischen einem im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt
21 der Druckluftturbine 5 und einer diesen umgebenden Abdeckung
22 angeordnet ist.The supply of the steering air for the steering air nozzle 9, however, takes place
through a
In der Mantelfläche des Abschnitts 21 befinden sich mehrere Bohrungen
23, die in der glockentellerseitigen Stirnfläche der
Druckluftturbine münden und schließlich in die Lenkluftdüsen 9
münden. Die Bohrungen 23 in dem Abschnitt 21 der Druckluftturbine
5 bestehen hierbei aus einer von der Mantelfläche des Abschnitts
21 ausgehenden radial verlaufenden Stichbohrung und einer
von der glockentellerseitigen Stirnfläche des Abschnitts 21
ausgehenden axial verlaufenden Stichbohrung, was eine einfache
Montage ermöglicht.There are several bores in the lateral surface of
Die Luftversorgung der Druckluftturbine 5 des Zerstäubers gemäß Fig. 1 kann beispielsweise dem in Fig. 2 dargestellten Schema entsprechen. Wie in der EP 1 245 292 beschrieben ist, wird hierbei bei erhöhtem Bedarf an Antriebsenergie der Grundversorgungsleitung der Luftturbine über einen zuschaltbaren gesonderten Kanal Zusatzluft mit höherem Druck zugeführt.The air supply to the compressed air turbine 5 of the atomizer according to Fig. 1 can, for example, the scheme shown in Fig. 2 correspond. As described in EP 1 245 292, this is when there is an increased need for drive energy in the basic supply line the air turbine via a switchable separate channel Additional air supplied at a higher pressure.
Die Druckluftturbine hat eine Lagereinheit 101 für eine den Glockenteller
102 tragende beispielsweise luftgelagerte Hohlwelle
103 mit dem Turbinenrad 104. Die Lagereinheit 101 befindet sich
in dem Zerstäubergehäuse 105. Dem Turbinenrad 104 wird von einem
externen Drehzahlregler über einen in den Zerstäuber führenden
Schlauch 107 und einen als interne Grundversorgungsleitung dienenden
Zuführkanal 108 des Zerstäubers Antriebsluft A zugeführt.
Von einem anderen Ausgang des Drehzahlreglers erhält das Turbinenrad
104 über ein Ventil VB und eine gesonderte Leitung LB
Bremsluft B. Die Grundversorgungsleitung 108 kann auch aus mehreren
parallel an verschiedenen Stellen des Turbinenrads mündenden
Kanälen bestehen. Soweit er bisher beschrieben wurde, kann
es sich um einen an sich konventionellen elektrostatischen Rotationszerstäuber
handeln. Auch die Betriebsweise des Drehzahlreglers,
der einen beispielsweise opto-elektronisch erfassten Istwert
der Turbinendrehzahl mit einem Sollwert vergleicht und bei
Abweichungen Be- und Entlüftungsventile eines Stellgliedes ansteuert
und auch ein Bremsventil ansteuern kann, ist an sich bekannt.The compressed air turbine has a
Darstellungsgemäß enthält die durch den Schlauch 107 und den Kanal
108 gebildete Luftversorgungsstrecke der Turbine eine z.B.
pneumatisch oder elektrisch angesteuerte Ventilanordnung 110, an
der absperrbar ein gesonderter Kanal 111 für Zuschaltluft abzweigt,
der ebenfalls zum Antrieb des Turbinenrads 104 an diesem
mündet. Es können auch mehrere Zusatzkanäle 111 mit mehreren Düsen
am Turbinenrad vorgesehen sein.As shown, it contains through the
Die Abluft der Turbine wird auf dem bei 113 angedeuteten Weg durch den Zerstäuberflansch hindurch aus dem Zerstäuber heraus und z.B. in den Arm des Lackierroboters geleitet.The exhaust air from the turbine is on the way indicated at 113 out of the atomizer through the atomizer flange and e.g. in the arm of the painting robot.
Im Betrieb ist bei geringem Antriebsenergiebedarf die in den gesonderten
Kanal 111 führende Abzweigung der Ventilanordnung 110
geschlossen, so dass die Turbine in der schon bisher üblichen
Weise nur über den Kanal 108 angetrieben wird.In operation, when the drive energy requirement is low, that in the
Erhöht sich beispielsweise wegen erhöhter Lackausbringung oder
bei Verwendung eines größeren Glockentellers 102 usw. der Antriebsenergiebedarf
über einen für die normale Luftversorgung
durch den Kanal 108 geltenden Grenzwert hinaus, so wird die in
den Kanal 111 führende Abzweigung der Ventilanordnung 110 geöffnet,
so dass durch den zugeschalteten Kanal 111 die Turbine mit
einer größeren Luftmenge mit höherem Druck, also mit der benötigten
Zusatzenergie versorgt wird. Der von außen in den Zerstäuber
führende Luftschlauch 107 hat einen so groß bemessenen
Querschnitt, dass die gesamte benötigte Luft zur Verfügung gestellt
werden kann. Im Gegensatz hierzu genügt für den Kanal 108
ein relativ geringer Durchmesser. Bei kleiner werdendem Energiebedarf
oder wenn beim Hochfahren des Zerstäubers mit erhöhter
Luftleistung die Nenndrehzahl erreicht wird, wird der Weg in den
Kanal 11 wieder geschlossen, so dass der Luftverbrauch auf die
für das nun notwendige Drehmoment erforderliche Menge zurückgeht.Increases, for example, due to increased paint application or
when using a
Statt einer einfachen Auf/Zu-Funktion kann die Ventilanordnung
110 auch den Weg in den Kanal 111 (oder die Wege in beide Kanäle
108 und 11) auf für die jeweiligen Betriebs- und Regelungsbedingungen
günstigsten Werte drosseln. Diese Drosselung kann ggf.
automatisch eingestellt und verändert werden.Instead of a simple on / off function, the
Eine der eingangs erläuterten Möglichkeiten der Erwärmung von
durch die Abluft des Zerstäubers gemäß Fig. 1 unerwünscht stark
abgekühlten Bauteilen besteht z.B. darin, mit einer außerhalb
des Zerstäubers angeordneten z.B. elektrischen Heizeinrichtung
die Lenkluft zu erwärmen, die durch die Leitung 18, durch das
Ventilgehäuse 15 und durch die Lagereinheit 19 der Druckluftturbine
5 hindurchgeht. Entsprechendes gilt für die durch die Bohrungen
13 und 14 fließende Lenkluft. Ähnliche Kanäle könnten
auch für ein nicht als Lenkluft dienendes, sondern auf anderen
Wegen wieder aus dem Zerstäuber herausgeleitetes gasförmiges oder
flüssiges Heizmedium vorgesehen sein.One of the options for heating of
through the exhaust air of the atomizer according to FIG. 1 undesirably strong
cooled components e.g. in with an outside
arranged by the atomizer e.g. electric heater
to heat the steering air through the
Wenn dagegen die Antriebsluft der Turbine erwärmt werden soll,
wird sie nach Erwärmung durch die in Fig. 2 schematisch dargestellte
z.B. elektrische Heizeinrichtung 115 vorzugsweise durch
einen Wärmetauscher 116 geleitet, durch den auch der Weg 113 der
Abluft führt, die dadurch in der bei derartigen Einrichtungen
bekannten Weise von der Zuluft erwärmt wird. Der Wärmetauscher
116 soll so nahe wie möglich am Zerstäuber angeordnet sein, wenn
er nicht in den Zerstäuber eingebaut wird.If, on the other hand, the drive air of the turbine is to be heated,
after heating, it is shown schematically in FIG
e.g.
Wie ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist, wird die Temperatur der
Antriebsluft A von einem Temperaturregler 118 geregelt, der das
von mindestens einem in dem Zerstäuber befindlichen (nicht dargestellten)
Temperatursensor kommende Istwertsignal ti mit einem
Sollwertsignal ts vergleicht und in Abhängig hiervon die Heizeinrichtung
115 steuert. Wie schon erwähnt wurde, könnte das
Steuersignal st der Heizeinrichtung auch ohne Regelkreis durch
als Sollwerte gespeicherte Programmdaten vorgegeben werden.As is also shown in FIG. 2, the temperature of the drive air A is regulated by a
In Fig. 3 ist als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ein
elektrostatischer Rotationszerstäuber dargestellt, der weitgehend
z.B. dem Zerstäuber nach Fig. 2 oder auch einem konventionellen
Rotationszerstäuber etwa nach der DE-A 43 06 800 entsprechen
kann. Demgemäß enthält er eine den Glockenteller 34 antreibende
Druckluftturbine 35 mit der zugehörigen Lagereinheit 31
und ein Ventilgehäuse 36 innerhalb des üblichen konischzylindrischen
Außengehäuses 37, das zweckmäßig aus Kunststoff
bestehen kann. Aus dem Ventilgehäuse 36 kann beispielsweise
durch eine Bohrung, wie sie in Fig. 1 bei 13 und 14 dargestellt
ist, Lenkluft in den Zwischenraum an der Innenseite des Außengehäuses
37 austreten. Mit einem an dem Befestigungsflansch 32 des
Zerstäubers und/oder an dem Ventilgehäuse 36 angebrachten Befestigungszapfen
33 kann der Zerstäuber in der aus der DE-A 43 06
800 bekannten Weise an einem externen Flansch 40 beispielsweise
am Handgelenk eines Lackierroboters oder an einer sonstigen Lackiermaschine
befestigt sein.3 is a further exemplary embodiment of the invention
electrostatic rotary atomizer shown, the largely
e.g. the atomizer of FIG. 2 or a conventional
Rotary atomizers correspond approximately to DE-A 43 06 800
can. Accordingly, it contains a
Bei dem insoweit beschriebenen Zerstäuber könnte sich vor allem
bei hoher Luftfeuchtigkeit im Betrieb an der Außenseite des Außengehäuses
37 Kondensatwasser bilden, insbesondere von dem Bereich,
wo die Lenkluft in das Außengehäuse 37 austritt, bis zu
dem Lenkluftring (6 in Fig. 1). Zur Lösung dieses Problems ist
das Außengehäuse 37 von einer ähnlich geformten, hier also auf
der dem Glockenteller 34 zugewandten Seite konischen und auf der
entgegengesetzten Seite zylindrischen-Isolierhülle 42 umschlossen.
Vorzugsweise ist der Innendurchmesser der Isolierhülle 42
über den größten Teil ihrer Länge größer als der Außendurchmesser
des Zerstäubergehäuses, d.h. des Außengehäuses 37, so dass
zwischen ihnen ein wärmeisolierender Luftraum 43 gebildet ist.
Darstellungsgemäß kann die Isolierhülle 42 am glockenseitigen
vorderen Ende des Außengehäuses 37 oder auf dem dort vorgesehenen
Lenkluftring aufsitzen, während sie an ihrem entgegengesetzten
Ende bis zu dem Maschinenflansch 40 reichen und an dessen
Umfang anliegen kann. Durch je einen O-Ring 44 bzw. 45 zwischen
den Enden der Isolierhülle 42 und dem Lenkluftring oder Außengehäuse
37 bzw. dem Maschinenflansch 40 wird der Luftraum 43 nach
außen abgedichtet.The atomizer described so far could do anything
with high humidity in operation on the outside of the
Die Isolierhülle 42 kann aus wärmeisolierendem Material wie z.B.
einem Schaumkunststoff bestehen und aus Halbschalen zusammengesetzt
oder auch einteilig so ausgebildet sein, dass sie auf den
Zerstäuber aufgesetzt werden kann, wenn dieser an dem Maschinenflansch
40 montiert ist.The insulating
Eine weitere, nicht dargestellte Möglichkeit zur Vermeidung von Kondensationsniederschlag auf der Oberfläche des Außengehäuses besteht darin, das Gehäuse auf eine über dem Taupunkt der Umgebung liegende Temperatur zu erwärmen, beispielsweise mit einer in das Außengehäuse eingebauten oder an dessen Innenseite angeordneten Heizeinrichtung.Another possibility, not shown, for avoiding Condensation on the surface of the outer casing consists of moving the housing to one above the dew point of the environment to heat lying temperature, for example with a installed in the outer housing or arranged on the inside thereof Heating device.
Zur Vermeidung unerwünschter Folgen der Kondensatbildung auf innerhalb des Zerstäubers oder außen liegenden Oberflächen ist es auch möglich, in die betreffende Fläche in an sich bekannter Weise die Bildung von Wassertropfen durch Absorption verhindernde (hydrophile) Partikel einzubetten.To avoid undesirable consequences of the condensation on inside of the atomizer or external surfaces also possible in the area in question in a known manner Way to prevent the formation of water drops by absorption Embed (hydrophilic) particles.
Claims (15)
mit einem durch Luft oder ein anderes Gas angetriebenen Turbinenmotor (5) des Zerstäubers, in dessen Lagereinheit (101) die von dem Motor angetriebene Welle (103) des rotierenden Zerstäubungselements (4) gelagert ist,
mit einem Eingangsweg (107), durch den das Gas unter Druck dem Turbinenrad (104) des Motors zugeführt wird,
und mit einem Ausgangsweg (113), durch den das entspannte Abgas aus der Lagereinheit (101) und aus dem Rotationszerstäuber herausgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung (115) vorgesehen ist, mit der das durch den Rotationszerstäuber fließende Gas oder mit dessen Eingangs- und/oder Ausgangswegen (107, 113) in wärmeleitender Verbindung stehende Bestandteile des Zerstäubers und/oder der Beschichtungsmaschine erwärmbar sind.Coating device with a rotary atomizer mounted or mountable on a coating machine for the serial coating of workpieces
with a turbine motor (5) of the atomizer driven by air or another gas, in whose bearing unit (101) the shaft (103) of the rotating atomizing element (4) driven by the motor is mounted,
with an inlet path (107) through which the gas is supplied under pressure to the turbine wheel (104) of the engine,
and with an exit path (113) through which the relaxed exhaust gas is led out of the bearing unit (101) and out of the rotary atomizer,
characterized in that a heating device (115) is provided, with which the gas flowing through the rotary atomizer or with its inlet and / or outlet paths (107, 113) in heat-conducting components of the atomizer and / or the coating machine can be heated.
dadurch gekennzeichnet, dass das durch den Rotationszerstäuber fließende Gas oder mit dessen Eingangs- und/oder Ausgangswegen (107, 113) in wärmeleitender Verbindung stehende Bestandteile des Zerstäubers und/oder der Beschichtungsmaschine von einer Heizeinrichtung (115) erwärmt werden.Method for controlling the operation of a coating device with a rotary atomizer, in which a gas driving a turbine motor (5) of the rotary atomizer, in particular air, is supplied under pressure to the turbine wheel (104) of the turbine motor through an inlet path (107) and as relaxed exhaust gas through an outlet path (113) is led out of the bearing unit (101) of the turbine engine and out of the atomizer,
characterized in that the gas flowing through the rotary atomizer or with its inlet and / or outlet paths (107, 113) which are in thermally conductive connection to the atomizer and / or the coating machine are heated by a heating device (115).
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