УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ С ДОЗИРОВОЧНЫМ УСТРОЙСТВОМ
COAT APPLIER WITH METERING DEVICE

Изобретение относится к устройству для нанесения покрытий для последовательного нанесения на изделие покрытий с различными цветовыми тонами, а также к применяемому для этого дозировочному устройству.
Например, при этом речь идет о последовательном нанесении лака на кузова автомобилей или их части с помощью электростатических или других распылителей, включая вращающиеся распылители, воздушные распылители и т.д., которые наносят материал покрытия с применением автоматически управляемого дозировочного устройства. Под применяемым здесь понятием дозировочное устройство понимаются предпочтительно объемно дозирующие устройства, такие как, например, шестеренчатый насос или поршневой дозатор, которые могут приводиться в действие с помощью управляемого двигателя так, что наносимое во время работы распылителя количество материала (мгновенный расход) можно изменять в зависимости от потребности, например, в зависимости от соответствующей зоны детали и других параметров, как пояснено, например, в ЕР 1314483 А2 или DE 69103218 Т2. Объемное дозирование обычно осуществляется посредством управления скоростью вращения шестеренчатого насоса или скоростью поршня поршневого дозатора. Шестеренчатые дозировочные насосы являются во многих случаях предпочтительными на основании небольшого размера, непрерывной подачи лака и небольшой стоимости.
В противоположность этому, поршневые дозаторы имеют преимущество более высокой точности дозирования за счет исключения проскальзывания между парой зубчатых колес и корпусом шестеренчатых дозировочных насосов, и в электростатических лакировочных устройствах, в которых требуется высоковольтная изоляция между распылителями и их заземленной системой электроснабжения, можно с помощью прерывистого режима подачи лака поршневого дозатора просто обеспечивать необходимое разделение потенциалов.
Как указано в ЕР 1772194 А2, может быть также целесообразно включать перед поршневым дозатором электростатического лакировочного устройства служащий в качестве промежуточного накопителя лака резервуар, который для уменьшения времени, необходимого для замены окрасочного материала, наполняется новым окрасочным материалом уже при смене окрасочного материала, в то время как еще выполняется лакирование предыдущим окрасочным материалом из поршневого дозатора. Этот накопительный резервуар можно рассматривать в качестве составной части дозировочного устройства согласно изобретению. Для опустошения накопительного резервуара он может также содержать поршень в цилиндре.
Вместо объемного дозирования можно, например, в соответствии с ЕР 1287900 А2, использовать также регулятор давления окрасочного материала или же, в соответствии с ЕР 1346775 А1, главный игольчатый клапан распылителя в качестве регулировочного элемента контура регулирования для управления количеством краски или, соответственно, выходного расхода и тем самым в качестве дозировочного устройства.
Известно включение дозировочных устройств в распылитель, например, из ЕР 1502658 А1, DE 10115463 A1, DE 10136720 A1 или DE 69510130 Т2.
Когда распылитель должен наносить покрывной материал с большим, но ограниченным, например, системой кольцевых трубопроводов количеством цветовых тонов, и смена цвета должна происходить в возможно короткое время, то обычно используются называемые переключателями цвета клапанные устройства для смены цвета (окрасочного материала) блочной конструкции (т.е. в виде механического узла), которые соединяют многочисленные входы для окрасочного материала через центральный канал с ведущим к распылительным элементам выходом для окрасочного материала. На основании их обычно модульной конструкции их можно без проблем приспосабливать к различно большому выбираемому количеству цветов. Типичные модульные переключатели цвета для жидкого лака известны, например, из DE 19836604 A1 и DE 19846073 А1, в то время как в принципе аналогичные переключатели цвета для порошкового лака указаны в DE 60103281 Т2. Промывка переключателей цвета является предметом, например, DE 19951956 А1. Такие переключатели цвета обычно встраиваются перед известными шестеренчатыми или поршневыми дозировочными устройствами или, возможно, перед указанным накопительным резервуаром для лака.
Когда необходимо лишь немного цветов, то имеется возможность встраивания переключателя цвета в распылитель, при необходимости с расположенным за ним дозировочным устройством (ЕР 1502658 А1), с целью уменьшения подлежащего промывке пути при смене цвета от переключателя цвета до выполняющего нанесение элемента, такого как, например, колоколообразная тарелка вращательного распылителя. Поэтому предпринимались попытки создания особенно компактных переключателей цвета (ЕР 1502659 В1), что особенно важно в тех случаях, когда переключатели цвета требуются в двойном исполнении, которые, как известно, имеют общие подающие краску трубопроводы и соединены с органом нанесения через раздельные пути прохождения краски. Известное из практики как технология ICC (интегрированный переключатель цвета) встраивание клапанной системы смены цвета в распылитель имеет преимущество значительного уменьшения потерь окрасочного материала и промывочного средства при смене цвета. В случае лакирования кузова потери окрасочного материала при смене цвета можно уменьшать, например, с примерно 45 мл окрасочного материала на каждый распылитель и на каждую смену цвета при обычной технологии смены цвета до лишь примерно 4 мл. Аналогичное уменьшение потерь достигается для промывочного средства. Кроме того, можно в типичных случаях уменьшать вдвое время смены цвета, например, с 12 до 6 секунд, что обеспечивает увеличение производительности примерно на 5-10% или, например, на 30-60 автомобилей ежедневно.
Недостатком известных систем с встроенными в распылитель переключателями цвета является небольшое, ограниченное потребностью в месте переключателя цвета и ведущими в распылитель трубопроводами для окрасочного материала числом выбираемых цветовых тонов. Вместо подачи окрасочного материала через обычный переключатель цвета, т.е. модульный блок смены цвета с общим для окрасочных материалов выходным каналом, можно подавать окрасочные материалы также из, например, кольцевого трубопровода через ведущий в каждый распылитель шланг для окрасочного материала непосредственно через находящиеся в распылителе клапаны для окрасочного материала в органы для нанесения, при этом для каждого из этих окрасочных материалов может быть предусмотрено собственное отдельное дозировочное устройство, которое, следовательно, нет необходимости промывать при смене цвета, и при этом существует возможность подключения большого числа редко используемых цветов или окрасочных материалов (так называемых редких цветов) через внешний переключатель цвета, как указано в патентной заявке 10 2006 022 570.8 от 15.05.2006 и в патентной заявке РСТ/ЕР 2007/003874 от 02.05.2007, полное содержание которых включается в данное описание. Однако количество выбираемых часто используемых цветов и в этом случае ограничивается имеющимся в распылителе местом, необходимостью пропускания шлангов для окрасочного материала через ось руки робота и при предварительном включении дозировочного устройства имеющимся на роботе местом для его установки.
Преимущество неограниченно большого количества наносимых цветовых тонов обеспечивается с помощью особых систем подачи окрасочного материала, в которых окрасочные материалы приходят не из кольцевых трубопроводов, а создаются в пространстве смешивания окрасочных материалов (цветов). Однако эти системы являются относительно сложными и имеют более высокие потери при смене цвета по сравнению с системами с кольцевыми трубопроводами.
Как уже указывалось выше, переключатели цвета обычно применяются в лакировальных установках, поскольку они, как известно, обеспечивают возможность быстрой смены с одного цвета на другой во время работы по нанесению лака. Однако они имеют принципиальный недостаток неизбежных потерь окрасочного материала при промывке более или менее большого центрального канала при каждой смене цвета. После оптимизации потери окрасочного материала, например, в применяемых шлангах, дозировочных устройствах и т.д., переключатель цвета часто представляет элемент установки для нанесения покрытий с наибольшими отдельными потерями. Потери при смене цвета тем больше, чем больше выбрано поперечное сечение центрального канала для обеспечения возможности подачи большего количества окрасочного материала в короткое время через переключатель цвета, как это желательно по различным причинам (снабжение особыми окрасочными материалами, технология использовании резервуаров, большое количество лакирований, короткое время такта следующих друг за другом деталей, высокая вязкость и т.д.). Кроме того, потери при смене цвета увеличиваются с числом подключенных красок и обусловленной этим длиной центрального канала, так что количество цветовых тонов часто приходится ограничивать.
Для уменьшения потерь при смене цвета в обычных переключателях цвета, были разработаны работающие по принципу подключения системы смены цвета, в которых предусмотрено соединение предусмотренных для различных цветовых тонов трубопроводов для окрасочного материала с помощью механически подвижных клапанных элементов с ведущим в распылитель трубопроводом (ЕР 1245295 А2, DE 10064065 А1 или DE 60111607 Т2). Хотя с помощью этих мест сопряжения окрасочных материалов можно достигать экономию окрасочного материала по сравнению с обычными переключателями цвета (обычно примерно 10 мл при каждой смене цвета), однако они имеют различные практические недостатки, такие как сложное управление движением при занятии положений соединения, большая потребность в техническом обслуживании, промывка мест сопряжения, подсыхание окрасочного материала в местах сопряжения, негерметичности и т.д.
Относительно хорошее решение проблемы уменьшения потери окрасочного материала при смене цвета достигается с помощью указанного в ЕР 1502657 А2 переключателя цвета, центральный канал которого разделен на промываемые независимо друг от друга участки, при этом с лежащим у выхода для окрасочного материала передним участком соединены часто применяемые цвета окрасочного материала, т.е. окрасочные материалы с большим объемом расхода, в то время как с задним, противоположным выходу окрасочного материала участком соединены редко используемые цвета окрасочных материалов. В то время как часто используемый передний участок всегда промывается независимо от заднего участка, редко используемый участок можно промывать вместе с другим участком. Поскольку при смене цвета больше не всегда промывается весь центральный канал, как в обычных переключателях цвета, то обеспечиваются меньшие потери краски и промывочного средства. Однако даже эти еще остающиеся потери при смене цвета являются не желательными, в частности, для часто используемых окрасочных материалов.
После выхода переключателей цвета обычно расположен регулятор давления окрасочного материала, который обеспечивает предварительное регулирование давления дозировочного насоса или, как указывалось выше, может служить в качестве регулировочного элемента для регулирования количества окрасочного материала. Мертвое пространство этого регулятора давления окрасочного материала необходимо промывать при каждой смене цвета.
Исходя из указанного уровня техники, например, ЕР 1502658 А1, задача изобретения состоит в создании устройства для нанесения покрытий или, соответственно, применяемых для этого устройств для нанесения на изделия покрытий, в частности, с различно часто используемыми цветовыми тонами, которые обеспечивают возможность смены цвета с минимальными или небольшими потерями окрасочных материалов, промывочного средства и времени.
Эта задача решена с помощью признаков пунктов формулы изобретения.
Например, в автомобильной промышленности в настоящее время до 70 или 80% производственного объема ограничивается примерно 7 цветовыми тонами. За счет непосредственного подключения этих часто используемых окрасочных материалов к автоматически управляемому дозировочному устройству, согласно изобретению уменьшаются потери при смене цвета лака и промывочного средства при соответствующей частой смене этих часто используемых окрасочных материалов и одновременно необходимое для смены цвета время до минимума, сверх указанных выше преимуществ технологии ICC, без ограничения за счет этого общего количества выбираемых цветовых тонов, включая многочисленные редко используемые цвета, для которых потери при смене цвета являются менее значительными вследствие реже выполняемой смены цвета. Когда для часто используемых цветов или же, что то же самое, для окрасочных материалов с максимальным производственным объемом не применяется типичный переключатель цвета с подлежащим промывке при каждой смене цвета общим центральным каналом, то отпадают также его типичные потери при смене цвета материала и времени. Кроме того, уменьшаются также потери при смене цвета отдельного типичного переключателя цвета для менее часто используемых окрасочных материалов, поскольку его длина соответственно сокращается за счет отсутствия наиболее часто используемых цветов, если вместо этого не подключается соответственно большее количество выбираемых цветов (окрасочных материалов).
Потери при смене цвета часто используемых окрасочных материалов являются минимальными, когда как дозировочное устройство, так и необходимые для этих цветов трубопроводы расположены в распылителе. Предпочтительно дозировочное устройство и/или управляемые клапаны первой группы трубопроводов расположены в распылителе или установлены жестко на нем с возможностью движения вместе с распылителем.
При непосредственном подключении всех трубопроводов для окрасочного материала к соответствующему одному входу дозировочного устройства необходимо при смене цвета промывать лишь еще общий для окрасочного материала короткий путь от дозировочного устройства до органа для нанесения окрасочного материала, такого как, например, колоколообразная тарелка вращающегося распылителя. При этом соответствующие, управляемые с помощью внешних сигналов для выбора цвета клапаны предпочтительно установлены непосредственно на дозировочном устройстве или встроены в него, однако клапаны могут само по себе известным образом (ЕР 1502658 А1) образовывать расположенный перед дозировочным устройством типичный переключатель цвета с одним центральным, общим для окрасочных материалов выходным каналом.
Кроме того, в рамках изобретения возможно расположение лишь дозировочного устройства в самом распылителе, а клапаны для часто используемых цветов располагаются лишь вблизи него на распылителе, предпочтительно между распылителем и ручным шарниром движущего распылитель лакировального робота или другого управляемого по программе движущего автомата. В этом случае лишь один общий для окрасочных материалов выходной трубопровод клапанов проходит от них в дозировочное устройство в распылителе, при этом клапаны могут образовывать также в этом случае типичный переключатель цвета. Дополнительно к этому, в рамках изобретения существует возможность установки снаружи на распылителе не только клапанов для окрасочного материала, но также дозировочного устройства, предпочтительно между шарниром руки и распылителем, поскольку в этом случае потери при смене цвета являются также сравнительно небольшими.
В противоположность этому, в других случаях может быть целесообразным располагать дозировочное устройство и/или клапаны для окрасочного материала, при необходимости в обычном переключателе цвета, а именно, также вблизи распылителя, но несколько дальше от него, например, на рычаге движущего распылитель лакировального робота или другого управляемого по программе движущего автомата. В частности, может быть целесообразным, в соответствии с указанным выше ЕР 1772194 А2, располагать состоящее из поршневого дозатора с расположенным перед ним резервуаром для хранения лака дозировочным устройством в переднем рычаге лакировального робота.
В противоположность этому, предусмотренный для возможно многочисленных, но редко используемых цветовых тонов переключатель цвета расположен всегда отдельно и на большем расстоянии от распылителя, предпочтительно в рычаге или на рычаге робота для нанесения покрытий или т.п. Потери при смене цвета тем меньше, чем ближе переключатель цвета расположен к распылителю, однако при большом количестве цветов он может быть по причинам потребности в месте или по динамическим или другим практическим причинам расположен не в распылителе или на нем перед шарниром руки лакировального робота или т.п., как это возможно во многих случаях для клапанов часто используемых цветов (окрасочных материалов), а во всяком случае в или на несущем шарнир руки переднем рычаге робота, когда подключено не очень много цветов. Однако в рамках изобретения этот переключатель цвета может быть также удален дальше от распылителя, т.е. во втором рычаге робота, или же перемещаться вместе с роботом (на так называемой оси 7), или даже вне лакировального робота. Потери окрасочного материала можно предотвращать, например, в этом случае, но также для указанной подачи часто используемых окрасочных материалов, с помощью само по себе известных специалистам мер, таких как, в частности, саламандровая технология в соединении с выдавливанием назад оставшихся в трубопроводе окрасочных материалов в систему снабжения («reflow», т.е. обратный поток) и/или почти полное расходование соответствующей находящейся в трубопроводе краски при нанесении покрытия («pushout», т.е. выдавливание).
Выход отдельного переключателя цвета для редко используемых окрасочных материалов предпочтительно подключен параллельно к трубопроводам для наиболее часто используемых цветов (окрасочных материалов) к собственному дополнительному входу дозировочного устройства или возможно его накопительного резервуара. Однако вместо этого выход этого переключателя цвета может быть также подключен через проходящий параллельно дозировочному устройству часто используемых окрасочных материалов трубопровод и собственное дозировочное устройство, которое может находиться в распылителе или в широких пределах на любом удалении вне распылителя, непосредственно к распылителю, т.е., как правило, к его главному игольчатому клапану.
Предпочтительно, параллельно отдельному переключателю цвета для редко используемых цветовых тонов предусмотрен одинаковый с ним другой переключатель цвета, который подключен к трубопроводам окрасочного материала для тех же цветовых тонов. За счет этого можно предотвращать нежелательные потери времени при смене цвета, поскольку во время промывки одного переключателя цвета и его выходного трубопровода и во время подготовки для следующего окрасочного материала (при необходимости, включая обратный поток), можно снабжать распылитель из соответствующего другого переключателя цвета. Это попеременное снабжение окрасочным материалом называют обычно режимом А/В (см., например, ЕР 1314483 А). Обе одинаковые ветви снабжения (А и В) подключены параллельно друг другу к распылителю, т.е. в указанных здесь предпочтительных примерах выполнения изобретения к двум входам дозировочного устройства (при необходимости его накопительного резервуара), или в другом случае через собственное дозировочное устройство к главному игольчатому клапану распылителя. Однако режим А/В возможен также для снабжения часто используемыми цветами, согласно изобретению, для чего в этом случае параллельно системе из дозировочного устройства и управляемых клапанов для окрасочного материала часто используемых цветовых тонов предусматривается одинаковая другая система из дозировочного устройства и управляемых клапанов для окрасочного материала, при этом в этом случае клапаны для окрасочного материала обеих систем соединены с трубопроводами для окрасочного материала тех же цветовых тонов. Вместо этого можно также применять в принципе единственный, выполненный для попеременной работы поршневой дозатор, согласно ЕР 1666158, т.е. приводимый в действие от двигателя поршневой дозатор с цилиндром, в котором разделенные поршнем зоны имеют каждая несколько управляемых входов для выбираемых различных цветовых тонов и соединенный с главным игольчатым клапаном или другим выходным клапаном распылителя управляемый выход.
Переключатель цвета или каждый переключатель цвета (в режиме А/В) для используемых реже окрасочных материалов, чем, например, 7 или меньше часто используемых цветов или, соответственно, окрасочных материалов, может целесообразно содержать, по меньшей мере, два участка трубопровода, в которые входят соответствующие многие клапаны для материалов покрытия с выбираемыми различными цветовыми тонами, и из которых, по меньшей мере, один участок трубопровода предназначен для промывания независимо, по меньшей мере, от одного другого участка трубопровода, при этом участки трубопровод через управляемо запираемый клапан соединены друг с другом и/или с выходным трубопроводом переключателя цвета. Такие переключатели цвета сами по себе известны из ЕР 1502657 А2 и обеспечивают возможность для уменьшения потерь при смене цвета дополнительного разумного дифференцирования различно часто используемых окрасочных материалов, при этом реже используемые окрасочные материалы подключаются к удаленному дальше от выхода для окрасочного материала участку трубопровода переключателя цвета, а другие окрасочные материалы подключаются к лежащему у выхода для окрасочного материала другому участку трубопровода.
Когда предусмотрены два отдельных друг от друга параллельных дозировочных устройства в распылителе или в его близости, то эти дозировочные устройства могут работать также одновременно для подачи в орган для нанесения покрытия двух приходящих из раздельных снабжающих трубопроводов компонентов покрывного материала, такого как лаки 2К.
Согласно одному особенно предпочтительному аспекту изобретения, который в некоторых случаях также без указанного выше признака расположения вдали от распылителя переключателя цвета для редко используемых окрасочных материалов может быть предпочтительным и целесообразным, встроенное в распылитель или установленное на нем дозировочное устройство предпочтительно имеет поршневой дозатор с автоматически управляемым для изменения во время нанесения покрытия скорости поршня дозировочным приводом, для чего применяются само по себе известные из уровня техники конструкции. Однако поршневой дозатор, согласно изобретению, или возможно включенный перед ним накопительный резервуар имеет в противоположность известным конструкциям не только один или во всяком случае (как в указанном ЕР 1666158) два входа, а для каждого из выбираемых часто используемых цветовых тонов, по меньшей мере, один собственный вход и, по меньшей мере, один общий для подводимых окрасочных материалов выход. Наряду с небольшими потерями материала и времени при смене цвета, поршневой дозатор имеет, например, по сравнению с шестеренчатыми дозировочными насосами и другими дозировочными системами, особое преимущество, такое как лучшая возможность промывания с меньшим расходом промывочного средства, а также возможность выдавливания назад красок (обратный поток) в систему снабжения, такую как, например, кольцевые трубопроводы, непосредственно через клапаны для окрасочных материалов, без необходимости заполнения для этого переключателя цвета и соединительного участка между дозатором и переключателем цвета. Кроме того, существенным другим преимуществом поршневого дозатора является то, что он не нуждается в регуляторе давления окрасочного материала, например, в противоположность используемым в настоящее время шестеренчатым дозировочным насосам, перед которыми, как правило, по причинам точности дозирования для каждого присоединенного трубопровода краски должен включаться собственный регулятор давления окрасочного материала. Поршневой дозатор исключает недостатки регуляторов давления, такие как стоимость, потери окрасочного материала при смене цвета, потребность в месте и нагрузка весом осей робота.
Среди прочего для уменьшения потерь при смене цвета, а также по причинам места и конструкции особенно целесообразно, когда управляемые с помощью сигналов для выбора цвета клапаны трубопроводов для часто используемых окрасочных материалов установлены на дозировочном устройстве или конструктивно интегрированы в него. В случае поршневого дозатора или включенного перед ним поршневого цилиндра (под которым понимается любой резервуар с любым, также не круглым поперечным сечением), по меньшей мере, находящееся на стороне поршня пространство поршневого цилиндра может иметь несколько входов для трубопроводов имеющих различный цвет материалов покрытия, при этом входы предпочтительно имеют встроенные в цилиндр или установленные на цилиндре клапаны, которые управляются с помощью сигналов для выбора подаваемых в поршневой дозатор покрывных материалов. Такой поршневой дозатор с расположенным перед ним накопительным резервуаром и без него может быть целесообразным и предпочтительным также сам по себе и независимо от указанных здесь устройств для нанесения покрытий, т.е. также в любых других системах снабжения краской, включая системы, в которых поршневой дозатор не находится в распылителе или вблизи него. То же справедливо для указанного выше поршневого дозатора двойного действия, согласно ЕР 1666158 А2, в котором для различных выбираемых красок входы одной зоны цилиндра могут находиться на или в одном торцевом конце цилиндра, а входы другой зоны могут находиться на или в противоположном торцевом конце цилиндра.
Согласно другому аспекту изобретения, который также сам по себе, а также без относящегося к расположению переключателей цвета более или менее далеко от распылителя признака, может быть целесообразным и предпочтительным, клапаны для смены цвета могут быть встроены в шестеренчатый дозировочный насос обычного типа или же установлены на дозировочном насосе.
Согласно другому аспекту изобретения, который также сам по себе, а также без указанных выше признаков, может быть целесообразным и предпочтительным, вместо указанных выше примеров, клапаны для окрасочного материала могут быть встроены в резервуар устройства для нанесения покрытий, такого как робот для нанесения покрытий, или установлены на нем, который служит не для дозирования, а само по себе известным образом для других целей, таких как, например, промежуточный резервуар или резервуар для хранения окрасочного материала.
Количество встроенных в дозировочное устройство или резервуар дозировочного устройства или установленных на них клапанов для соответствующего количества входов для окрасочного материала зависит от каждого отдельного случая, однако, как правило, составляет более двух и предпочтительно более четырех.
Ниже приводится подробное пояснение примеров выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично и упрощенно изображено:
Фиг.1 - упрощенная принципиальная схема устройства для нанесения покрытий, согласно изобретению;
Фиг.2 - поршневой дозатор, согласно изобретению;
Фиг.3 - три различных переключателя цвета, которые могут применяться в устройстве для нанесения покрытий, согласно изобретению;
Фиг.4 - модифицированный относительно фиг.2 пример выполнения;
Фиг.5 - пример выполнения с шестеренчатым дозировочным насосом;
Фиг.6 - целесообразная конструктивная реализация дозировочного устройства, согласно фиг.2;
Фиг.7 - радиальный разрез концевой стенки устройства, согласно фиг.6;
Фиг.8 - целесообразная конструктивная реализация дозировочного устройства, согласно фиг.4;
Фиг.9 - расположение дозировочного устройства, например, с резервуаром, согласно фиг.6, в переднем рычаге лакировального робота;
Фиг.10 - целесообразная конструктивная реализация дозировочного устройства и его клапанов, согласно фиг.5;
Фиг.11 - установка клапанов для окрасочного материала в периметр служащего любым целям резервуара устройства для нанесения покрытий;
Фиг.12 - модификация примера выполнения, согласно фиг.11;
Фиг.13 - разрез примера выполнения, согласно фиг.12, на виде сбоку; и
Фиг.14 - другая модификация примера выполнения, согласно фиг.11 и 12.
Показанное на фиг.1 устройство для нанесения покрытий содержит дозировочное устройство 10, к выходу 11 которого подключен обычный главный игольчатый клапан или т.п. распылителя (не изображен) для покрасочного материала, такого как, например, вращающийся распылитель или воздушный распылитель. Выход 11 является общим для нескольких, в показанном примере шести входов для окрасочного материала дозировочного устройства 10, которые имеют каждый автоматически управляемый для выбора цвета управляющей программой клапан FV1, FV2 и т.д. до FV6. Дозировочное устройство 10 может быть само по себе любого вида, т.е. может соответствовать само по себе известным для установок для нанесения покрытий дозировочным системам, включая поршневые дозаторы и шестеренчатые дозировочные насосы или работающие с регулированием давления окрасочного материала или количества окрасочного материала системы. Однако предпочтительными для изобретения являются объемно дозирующие устройства и, в частности поршневые дозаторы.
В показанном примере к клапанам FV1-FV6 дозировочного устройства 10 подключены трубопроводы 13 для наиболее часто используемых в режиме нанесения покрытий цветов (обозначены позициями 2-6), которые снабжаются, например, в качестве подающих каналов от обычных в установках для нанесения покрытий кольцевых трубопроводов, или же могут быть выполнены сами в виде кольцевого трубопровода. В противоположность этому, один из клапанов, в данном случае клапан FV1, соединен через трубопровод 15 с выходом внешнего переключателя 12 цвета и служит для отделения зоны смены часто используемых окрасочных материалов или, соответственно, цветов от переключателя 12 цвета редко используемых цветов. Переключатель 12 цвета может иметь поясненную в начале обычную модульную конструкцию узла с центральным каналом, к которому через клапаны для окрасочного материала переключателя цвета подключены трубопроводы 14 для менее часто используемых цветов. Описание предпочтительных вариантов выполнения переключателя 12 цвета приводится ниже со ссылками на фиг.3.
Как указывалось выше, дозировочное устройство 10 и/или клапаны FV1-FV6 могут предпочтительно находиться в распылителе или с возможностью движения с ним в его близости, в частности, между распылителем и шарниром руки лакировального робота или в его переднем рычаге. Как также указывалось выше, клапаны для окрасочного материала предпочтительно установлены на дозировочном устройстве 10 (поршневом дозаторе, накопительном резервуаре, дозировочном насосе или возможно измерительном датчике или регуляторе давления окрасочного материала само по себе известных дозировочных систем) или встроены в них. В противоположность этому, внешний переключатель 12 цвета может находиться в месте, которое хотя относительно потерь при смене цвета должно быть возможно ближе к распылителю, однако в остальном является в широких пределах произвольным. По динамическим причинам и по причинам использования пространства, может быть целесообразным место на заднем рычаге робота или в нем, когда нельзя реализовать расположение дальше впереди.
Когда дозировочное устройство образовано поршневым дозатором или объемно работающим дозировочным насосом, например, с электрическим приводным двигателем, то дозировочный привод может находиться вне дозировочного насоса (например, как в ЕР 1000667 В). В частности, дозировочный привод может быть также встроен в поршневой дозатор или в дозировочный насос.
Снабжение окрасочным материалом, согласно изобретению, пригодно для любых распылителей, в частности, для электростатических распылителей, которые, как известно, заряжают покрывной материал на высоковольтный потенциал порядка 100 кВ. В этом случае находящиеся в распылителе датчики и исполнительные механизмы, включая дозировочное устройство и его дозировочный привод, могут во время работы лежать на высоковольтном потенциале распылителя, также как возможно предусмотренной вместо обычной турбины сжатого воздуха электрический приводной двигатель колоколообразной тарелки, когда речь идет о вращающемся распылителе. Как подробно описано в патентных заявках DE 10 2006 045 631.9 и РСТ/ЕР 2007/008382, лежащий на высоковольтном потенциале дозировочный привод и возможно также лежащий на этом потенциале электрический двигатель колоколообразной тарелки снабжаются электрической энергией от находящегося, по меньшей мере, своей вторичной обмоткой в распылителе разделительного трансформатора. Разделительный трансформатор образует между своими первичным и вторичным контурами изоляционный участок для высокого напряжения и разделяет тем самым снабжаемые им находящихся в распылителе потребители, включая оба электрических двигателя, гальванически от ведущего в распылитель электрического провода электроснабжения.
Как описано также в патентных заявках DE 10 2006 045 631.9 и РСТ/ЕР 2007/008382, сигналы управления и сигналы датчиков исполнительных механизмов распылителя можно также передавать без потенциала в распылитель или, соответственно, из него, например, оптически или по радио. При этом можно также передавать, в частности, управляющие дозировочным приводом внешние сигналы вместе с остальными сигналами через общий участок кабеля или радио и т.д.
В соответствии с особым признаком, который также независимо от указанного здесь снабжения часто используемыми окрасочными материалами является предпочтительным и реализуемым, можно управлять приведением в действие обычного главного игольчатого клапана или другого выходного или главного клапана распылителя с помощью давления, создаваемого на выходе (11) расположенного перед главным клапаном дозировочного устройства. Таким образом, главный клапан открывается с помощью давления дозировочного устройства, если и как долго имеется соответствующее давление, а при отсутствующем давлении самостоятельно закрывается. При этом принцип действия соответствует принципу действия обычного в установках для нанесения покрытий регулятора давления окрасочного материала, как известно, например, из DÜRR/BEHR Technisches Handbuch, Einführung in die Technik der PKW-Lackierung, 04/1999-28.04.1999, Kap. 5.3.1 Farbdruckregler (технический справочник DÜRR/BEHR, Введение в технологию лакирования легковых автомобилей), или из ЕР 1376289 В1, полное содержание которого включается в данное описание. Такой регулятор давления окрасочного материала (который не обязательно должен быть «регулятором» в смысле замкнутого контура регулирования) может, согласно изобретению в принципе заменять поршневой привод обычных главных игольчатых клапанов и их внешнее управляющее устройство, при этом клапан не открывается за счет управляющего воздуха, но лишь с помощью давления самого окрасочного материала. В соответствии с этим, главный клапан распылителя или другого устройства для нанесения покрытий может предпочтительно состоять из игольчатого клапана или же из шарикового клапана или другого клапана для материала покрытия, который удерживается силой пружины в закрытом положении и открывается действующим против силы пружины давлением материала покрытия, например, с помощью мембраны, как только давление достигает определенного значения, которое установлено неизменным или с возможностью регулирования. В показанном примере управляющий вход главного клапана подключен к выходу указанного дозировочного устройства. За счет этой (опосредованной) автоматизации управления главным игольчатым клапаном с помощью дозировочного устройства отпадает необходимость в весьма сложном регулировании схемы главного игольчатого клапана обычных распылителей, в которых главный игольчатый клапан, как известно, открывается и закрывается лишь с помощью внешних сигналов программного управления установки для нанесения покрытий (см., например, ЕР 1245291 В1).
На фиг.2 схематично показан поршневой дозатор 20, который состоит по существу из цилиндра 21, установленного в цилиндре с возможностью сдвига с помощью поршневого штока 22 поршня 23, а также дозировочного привода (не изображен). Конструктивные элементы поршневого дозатора 20 могут по причинам высокого напряжения выполнены из изолирующего материала, а для улучшения точности дозирования - из керамического материала. Дозировочный привод может обычно содержать перемещающий поршневой шток электрический двигатель, управление которым осуществляется известным образом так, что за счет изменения скорости поршня во время процесса нанесения покрытия можно изменять мгновенное количество наносимого покрывного материала. Работающие по этому принципу поршневые дозаторы известны, например, из ЕР 1384885 В и WO 93/23173.
Однако, согласно изобретению, поршневой дозатор 20 имеет несколько, в показанном примере пять, входов Е1-Е5 для краски, которые имеют каждый клапаны FV1'-FV5' и тем самым подключены каждый к одному из пяти трубопроводов 13 для различных часто используемых цветов. Дополнительный, также снабженный клапаном VV вход Е6 предусмотрен для подачи служащего в качестве промывочного средства разбавителя V, а также служащего для очистки цилиндра 21 импульсного воздуха PL. Кроме того, цилиндр 21 имеет выход А с выходным клапаном VA, к которому подключен ведущий к главному игольчатому клапану или к выходному клапану распылителя выходной трубопровод поршневого дозатора.
Клапаны FV предпочтительно установлены на дне 24 цилиндра поршневого дозатора или встроены в него, как обозначено штриховой линией 24'. В соответствии с этим, можно также устанавливать и снимать промывочный клапан VV и/или выходной клапан FA.
Когда поршневой дозатор 20, показанный на фиг.2, применяется в качестве дозировочного устройства 10 показанного на фиг.1 устройства, то входы для окрасочного материала, такие как Е1-Е5 поршневого дозатора можно также подключать (вместо трубопровода для часто используемого цвета) к трубопроводам внешнего переключателя цвета, т.е., например, к идущему от переключателя 12 цвета на фиг.1 трубопроводу для редко используемых цветовых тонов. Однако вместо этого в этом случае также выходной трубопровод внешнего переключателя цвета может вести в обход поршневого дозатора 20 к выходному клапану распылителя.
В рамках изобретения показанный на фиг.2 элемент 20 может быть расположен перед собственно поршневым дозатором резервуаром для хранения лака, например, в соответствии с ЕР 1772194 А2, поршень которого, однако, приводится в движение, как правило, не электрическим двигателем, а в направлении заполнения материалом покрытия и в направлении опустошения с помощью сжатой текучей среды, такой как, например, сжатый воздух.
В модификации поршневого дозатора 20 для попеременной работы разделенных поршнем 23 зон цилиндра, согласно ЕР 1666158 А2, в противоположном дну 24 цилиндра дне цилиндра поршневого дозатора может быть предусмотрена система, соответствующая входам Е1-Е6 и выходу А с соответствующими клапанами система.
Предусмотренный в предпочтительных вариантах выполнения изобретения внешний переключатель 12 цвета (см. фиг.1) для редко используемых цветов может иметь схематично показанную на фиг.3а известную конструкцию, которая известна сама по себе, например, из DE 19836604, DE 19846073 или DE 19951956 А1. Таким образом, он состоит по существу из клапанов для в показанном примере 24 различных цветов, промывочных клапанов для импульсного воздуха PL и разбавителя V и возвратного клапана RF, которые подключены к центральному каналу 30а переключателя цвета.
Поскольку подключенные к внешнему переключателю цвета окрасочного материала в свою очередь используются различно часто, то может быть, однако, целесообразно разделять внешний переключатель цвета известным из ЕР 1502657 А2 образом на промываемые независимо друг от друга участки канала. Показанный схематично на фиг.3b переключатель 12b цвета соответствует по существу примеру выполнения, согласно фиг.2, указанного ЕР 1502657 А2, полное содержание которого включается в данное описание. Оба участка канала обозначены позициями 30b1 и 30b2 и последовательно соединены друг с другом управляемо запираемым клапаном 16b. К обозначенным позициями 1-6 клапанам участка 30b1 подключены часто используемые окрасочные материалы, а к остальным клапанам участка 30b2 подключены редко используемые окрасочные материалы. За счет этого на практике возникают меньшие потери при смене цвета, чем в стандартном переключателе цвета, согласно фиг.3а.
Показанный на фиг.3с переключатель 12с цвета, который по существу может соответствовать примеру выполнения, согласно фиг.3 или фиг.4 из ЕР 1502657 А2, состоит из обоих параллельных участков 30с1 и 30с2 канала, которые являются общими для показанных соответствующих клапанов для окрасочного материала, промывочных клапанов и возвратных клапанов и соединены каждый через управляемо запираемый клапан 16с1 и, соответственно, 16с2 с выходным трубопроводом переключателя цвета. Этот переключатель цвета имеет наряду с небольшими потерями при смене цвета особые преимущества, такие как относительно небольшое требуемое пространство и небольшой вес и, соответственно, большее количество подключаемых цветов при заданном размере.
Когда к обоим участкам 30с1 и 30с2 канала подключаются одинаковые цвета, то переключатель цвета пригоден также для режима А/В. За счет этого можно обеспечивать всегда одинаково короткое время смены цвета для всех выбираемых цветов.
В показанном на фиг.2 примере выполнения клапаны для часто используемых цветов могут быть расположены почти заподлицо, т.е. без потери окрасочного материала на внутренней стенке цилиндра поршневого дозатора или возможно его промежуточного накопительного резервуара (см. фиг.7). В противоположность этому, на фиг.4 схематично показан несколько модифицированный относительно фиг.2 пример выполнения изобретения, в котором соединенные с трубопроводами 43 для часто используемых цветов клапаны FV43 входят в общий для них канал 41, который в свою очередь ведет в цилиндр поршневого дозатора или возможно в его промежуточный накопительный резервуар 40. К общему каналу 40 через разделяющий друг от друга обе системы подачи окрасочного материала для часто используемых цветов или, соответственно, редко используемых цветов запирающий клапан V45 подключен также трубопровод 45 с выхода внешнего переключателя 42 цвета для редко используемых цветов. Конструктивно трубопровод 45 для окрасочного материала может быть интегральной составляющей частью обычного центрального канала переключателя 42 цвета и переходить в канал 41 или образовывать его (см. фиг.8). Переключатель 42 цвета может содержать, например, показанную на чертеже систему из клапанов F1-Fn для n различных имеющихся в распоряжении редко используемых цветов, возвратного клапана RF2, промывочных клапанов V1 и PL1 для разбавителя или, соответственно, импульсного воздуха, а также расположенный между клапанами для окрасочного материала и возвратными клапанами, с одной стороны, и промывочными клапанами, с другой стороны, запирающий клапан SPVFW.
Переключатель цвета для редко используемых цветов может также соответствовать одной из систем, показанных на фиг.3. Позицией pFW обозначено давление покрывного материала в общем для различных редко используемых цветов в центральном канале переключателя цвета, и предусмотрен измеряющий в трубопроводе 45 давление датчик давления краски для улучшения надежности процесса. Имеющий большие потери окрасочного материала центральный канал переключателя 42 цвета необходимо заполнять этим окрасочным материалом лишь при нанесении лака одного из редко используемых цветовых тонов. При лакировании с одним из часто используемых цветов переключатель 42 цвета отключается с помощью запирающего клапана V45.
На фиг.5 схематично показан пример выполнения изобретения, в котором дозировочное устройство образовано шестеренчатым дозировочным насосом 50, который отличается от обычных дозировочных насосов тем, что он имеет несколько входов, к которым подключены через соответствующие клапаны FV53 трубопроводы 53 для часто используемых цветов и параллельно к ним через клапан V55 трубопровод 55 с выхода отдельного переключателя 52 цвета для редко используемых цветов. Клапаны FV53, которыми снабжены входы для часто используемых цветов, могут быть предпочтительно почти без потерь окрасочного материала расположены непосредственно на дозировочных шестернях дозировочного насоса 50. В этом случае, так же как и в других примерах выполнения изобретения, клапаны для окрасочного материала могут быть предпочтительно выполнены в виде игольчатых клапанов само по себе известного вида. Запирающий клапан V55 для редко используемых цветов может быть встроен во вход дозировочного насоса или расположен перед ним. Переключатель 52 цвета может соответствовать переключателю цвета, показанному на фиг.4, или же переключателю цвета, показанному на фиг.3. Переключатель цвета для редко используемых цветов, согласно фиг.4 и 5, можно использовать также для примеров выполнения, согласно фиг.1 и 2.
На фиг.6 показан удлиненный резервуар 60 для лака, который может быть, например, накопительным резервуаром указанного неоднократно известного дозировочного устройства или вместо этого также поршневым дозатором, согласно фиг.2. Например, четыре или пять клапанов FV63 для часто используемых цветов расположены параллельно оси резервуара рядом друг с другом в концевой стенке 69 резервуара 60, возможно рядом с другим клапаном VF65 для редко используемых цветов. Управляемые этими клапанами соответствующие трубопроводы для окрасочного материала могут быть целесообразно подключены через распределенные по периметру резервуара радиальные соединения цветов (не изображены). Относящийся к трубопроводу для редко используемых цветов (не изображен) запирающий клапан (V45 на фиг.4) может быть выполнен по-другому, чем клапаны FV63, и может быть расположен в другом месте. Резервуар 60 может быть выполнен, по меньшей мере, частично круглоцилиндрическим или с другим поперечным сечением и содержать сдвигаемый поршень.
Как показано на фиг.7, клапаны FV63 для часто используемых цветов, которые могут быть управляемыми сигналами блоками игольчатых клапанов изображенной само по себе известной конструкции, предпочтительно встроены своими иглами 73 в концевую стенку 76 (69 на фиг.6) так, что концы 78 игл при закрытом клапане лежат, по меньшей мере, приблизительно в плоскости внутренней стороны 71 концевой стенки 76, т.е. на одной линии с этой плоскостью. Позицией 75 обозначено коническое клапанное седло клапан FV63 для окрасочного материала. Например, в отверстие 77 может быть встроено одно из ведущих от периметра радиально в концевую стенку 76 соединений цветов для открытых или закрытых с помощью клапанов FV63 трубопроводов для часто используемых цветов (13 на фиг.1).
Вместо показанной на фиг.6 и 7 системы клапанов возможно также радиальное встраивание или установка клапанов FV63 для окрасочного материала (клапанов FV на фиг.1n, соответственно, фиг.2), например, аналогично вариантам выполнения, согласно фиг.8-14.
Как правило, клапаны для часто используемых цветов в указанных примерах выполнения изобретения должны быть по возможности меньше, чтобы как можно больше клапанов размещать в имеющемся в распоряжении ограниченном конструктивном пространстве. То же относится к встроенному или установленному клапану для соединения редко используемых цветов (например, клапан FV1 на фиг.1). В противоположность этому, клапаны для окрасочного материала расположенного на расстоянии или отдельного переключателя цвета для редко используемых цветов могут быть выполнены большими по размеру. Больший конструктивный размер имеет сам по себе то преимущество, что при заданном давлении окрасочного материала проточные отверстия могут быть больше, а скорость протекания лака, соответственно, меньше, и поэтому существует меньшая опасность повреждения лакировочного материала.
Показанная на фиг.8 система клапанов пригодна для примера выполнения, согласно фиг.4, в котором показанные пять клапанов FV83 для часто используемых цветов распределены в радиальном направлении вокруг центрального канала 85 переключателя цвета для редко используемых цветов (42 на фиг.4) и граничат концами 88 своих клапанных игл с периметром центрального канала 85. В данном случае клапаны FV83 для окрасочного материала могут быть ввинчены в общей для осей их игл радиальной плоскости в периметр стенного элемента 89, который может образовывать концевую стенку указанного резервуара, или могут быть установлены на самой концевой стенке. Между клапанами FV83 для окрасочного материала встроены распределенные по периметру стенного элемент 89 соответствующие соединения 84 для часто используемых цветов. Вместо показанного звездообразного расположения клапанов возможны также известные из переключателей цвета другие расположения.
На фиг.9 показано целесообразное расположение резервуара 90 с одним из клапанов для часто используемых цветов и с содержащей соответствующие радиальные соединения 97 цветов концевой стенкой 69 и, соответственно, 76, например, согласно фиг.7, и с расположенным перед ним переключателем 92 цвета для редко используемых цветов в переднем рычаге 91 лакировального робота. Переключатель 92 цвета имеет типичную для переключателей цвета в установках для нанесения покрытий модульную конструкцию и установлен конструктивно в непосредственной близости на концевой стенке 69. Очень похожее расположение возможно также с помощью варианта выполнения, согласно фиг.8. Расположение резервуара 90 рядом с (лишь частично видимым) поршневым дозатором 99 и другие частности показаны на чертеже и могут соответствовать в остальном указанной в ЕР 1772194 А2 системе, так что нет необходимости в подробном описании.
На фиг.10 показана возможность конструктивного расположения клапанов FV103 для часто используемых цветов на входе 105 для окрасочного материала шестеренчатого дозировочного насоса 100, соответствующего схематичному изображению на фиг.5. Обе дозировочные шестерни 101 и их приводной вал 102 соответствуют обычным конструкциям. В противоположность этому, входная зона дозировочного насоса показана лишь частично. В качестве клапанов для окрасочного материала можно встраивать аналогичные блоки игольчатых клапанов, как в других примерах выполнения изобретения, например, в не изображенную торцевую пластину дозировочного насоса 100. Также не изображены управляемые клапанами FV103 трубопроводы для часто используемых цветов. Вход 105 для окрасочного материала может быть подключен, согласно изобретению, к отдельному переключателю цвета через запирающий клапан V55 (см. фиг.5), который образован клапаном V105 или же может быть расположен в другом месте. Позицией 106 обозначен выход для окрасочного материала дозировочного насоса 100.
Как уже указывалось, указанное выше в связи с дозировочным устройством встраивание или установка клапанов для окрасочного материала может быть целесообразной и предпочтительной независимо от этого в целом для любых других резервуаров устройств для нанесения покрытий. На фиг.11 показан такой резервуар 110, который может быть, как показано на фигуре, цилиндрическим или может иметь другую, предпочтительно удлиненную форму с продольной осью. Вокруг периметра резервуара 110 распределены в показанном примере 18 автоматически управляемых сигналами игольчатых клапанов FV113, клапанные иглы 114 которых могут лежать поперек продольной оси резервуара 110 в общей радиальной плоскости. Например, игольчатые клапаны FV113 могут быть встроены, как показано на фигуре, в радиальном направлении в окружающий, например, цилиндрическую стенку 111 резервуара 110 фланец 112 и пронизывать его своими иглами 114. При закрытом клапане прилегающие к клапанному седлу концы 115 клапанных игл могут граничить заподлицо или почти заподлицо с внутренней поверхностью 116 стенки 111 резервуара, так что возникают аналогично малые потери при смене цвета как, например, в примерах выполнения, согласно фиг.7, фиг.8 и фиг.10. Ведущие в резервуар 110, управляемые клапанами FV113 трубопроводы для окрасочного материала не изображены.
В этом примере выполнения изобретения нет необходимости предусмотрения отдельного переключателя цвета, согласно фиг.1-5, или центрального канала переключателя цвета, такого как канал 58 на фиг.8, в частности, когда требуется не больше цветов (окрасочного вещества или материала), чем имеющееся количество клапанов 113 для окрасочного материала. Однако при необходимости возможно присоединение обычного переключателя цвета для дополнительно выбираемых цветов, например, к одному из клапанов FV113 для окрасочного материала или к одному из автоматически управляемых входов резервуара 110.
Возможны системы для нанесения покрытий, в которых входы для окрасочного материала расположенного, например, на роботе для нанесения покрытий резервуара 110 само по себе известным образом подключаются с помощью быстро сцепляемых клапанов к соответствующим стационарным соединениям цветов лакировальной кабины.
Показанный на фиг.12 пример выполнения отличается от показанного на фиг.11 примера выполнения по существу лишь тем, что иглы 124 показанных в примере выполнения, согласно фиг.12, клапанов FV123 для окрасочного материала не лежат в одной радиальной плоскости, а расположены с наклоном относительно перпендикулярной оси резервуара радиальной плоскости, так что образуется показанное на фиг.13 косое расположение клапанов FV123. В этом случае клапанные седла и тем самым при закрытом клапане концы игл находятся также в непосредственной близости к внутренней поверхности 126 резервуара 120, что обеспечивает преимущество соответственно минимизированных потерь окрасочного материала при смене цвета.
Если расположить две или более групп распределенных кольцеобразно вокруг периметра резервуара клапанов для окрасочного материала со смещением или на расстоянии друг от друга вдоль оси резервуара, как показано на фиг.14, то можно подключать соответственно большее количество, в показанном примере 30, управляемых клапанами трубопроводов для различно выбираемых цветов к резервуару 140. Показанные обе группы клапанов FV143, соответственно, FV143' могут быть расположены наклонно как на фиг.12 и фиг.13, целесообразно с противоположным относительно друг друга углом наклона относительно радиальной плоскости. Однако одна или каждая группа клапанов для окрасочного материала может быть расположена, как на фиг.12, также в общей радиальной плоскости перпендикулярно оси резервуара. В остальном показанный на фиг.14 пример выполнения может соответствовать показанным на фиг.12 и 13 примерам выполнения.
Для автоматического управления клапанами для окрасочного материала указанных примеров выполнения изобретения, к клапанам могут быть подключены само по себе известным образом, например, электрические сигнальные провода или пневматические трубопроводы, которые не изображены на чертежах.
В целом, возможна комбинация каждого указанного в данной заявке признака с одним или несколькими другими указанными признаками без ограничения остальных признаков и является предпочтительной в зависимости от случая реализации.