EP2853312B1

EP2853312B1 - ICC-Dosierung

Info

Publication number: EP2853312B1
Application number: EP14003987.6A
Authority: EP
Inventors: Frank Herre; Rainer Melcher; Manfred Michelfelder
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2020-01-01
Anticipated expiration: 2027-11-07
Also published as: EP2853312A3; RU2009126573A; JP5595734B2; JP2010512241A; EP2101925B1; EP2853312A2; MX2009006196A; ES2534328T3; RU2427432C2; BRPI0719725A2; WO2008071273A2; EP2101925A2; US20100012025A1; PL2101925T3; WO2008071273A3; ES2776187T3; BRPI0719725B1; US8333164B2

Description

Die Erfindung betrifft eine für eine Beschichtungseinrichtung zur Serienbeschichtung von Werkstücken mit unterschiedlichen Farbtönen verwendbare Dosiervorrichtung.
Beispielsweise handelt es sich hierbei um die Serienlackierung von Fahrzeugkarossen und deren Teilen mit elektrostatischen oder sonstigen Zerstäubern einschließlich Rotationszerstäubern, Luftzerstäubern usw., die das Beschichtungsmaterial unter Verwendung einer automatisch gesteuerten Dosiervorrichtung applizieren. Mit dem hier verwendeten Begriff Dosiervorrichtung sind vorzugsweise volumetrisch dosierende Vorrichtungen wie z.B. Zahnradpumpen oder Kolbendosierer gemeint, die so von einem steuerbaren Motor angetrieben werden können, dass während der Beschichtung die von dem Zerstäuber applizierte Materialmenge (Momentandurchfluss) bedarfsabhängig, etwa in Abhängigkeit von dem jeweiligen Werkstückbereich und sonstigen Parametern geändert werden kann, wie z.B. in EP 1 314 483 A2 oder DE 691 03 218 T2 erläutert ist. Die volumetrische Dosierung erfolgt typisch durch Steuerung der Drehzahl einer Zahnradpumpe oder der Kolbengeschwindigkeit eines Kolbendosierers.
Zahnraddosierpumpen werden in vielen Fällen wegen geringer Baugröße, kontinuierlicher Lackförderung und Kostenvorteilen bevorzugt.
Kolbendosierer haben dagegen den Vorteil höherer Dosiergenauigkeit durch Vermeidung des Schlupfs zwischen dem Zahnradpaar und dem Aufnahmegehäuse von Zahnraddosierpumpen, und in elektrostatischen Lackiereinrichtungen, in denen Hochspannungsisolation zwischen den Zerstäubern und ihrem geerdeten Versorgungssystem erforderlich ist, lässt sich mit dem diskontinuierlichen Lackförderbetrieb eines Kolbendosierers auf einfache Weise die notwendige Potenzialtrennung erreichen. Weitere Vorteile werden noch erläutert werden.
Wie in EP 1 772 194 A2 beschrieben ist, kann es ferner sinnvoll sein, dem Kolbendosierer einer elektrostatischen Lackiereinrichtung einen als Lackzwischenspeicher dienenden Behälter vorzuschalten, der zur Reduzierung der erforderlichen Farbwechselzeiten bei einem Farbwechsel schon mit der neuen Farbe befüllt wird, während noch mit der bisherigen Farbe aus dem Kolbendosierer lackiert wird. Diesen Speicherbehälter kann man auch als Bestandteil einer Dosiervorrichtung im Sinne der Erfindung definieren. Zum Entleeren des Speicherbehälters kann dieser ebenfalls einen Kolben im Zylinder enthalten.
Statt der volumetrischen Dosierung kann z.B. gemäß EP 1 287 900 A2 auch ein Farbdruckregler oder gemäß EP 1 346 775 A1 das Hauptnadelventil des Zerstäubers als Stellglied eines Regelkreises zur Steuerung der Farbmenge bzw. Ausflussrate und somit als Dosiervorrichtung dienen.
Es ist bekannt, Dosiervorrichtungen in den Zerstäuber einzubauen, z.B. aus EP 1 502 658 A1 , DE 101 15 463 A1 , DE 101 36 720 A1 oder DE 695 10 130 T2 .
Wenn ein Zerstäuber Beschichtungsmaterial mit einer großen, aber beispielsweise durch ein Ringleitungssystem begrenzten Anzahl von Farbtönen applizieren soll und ein Farbwechsel in möglichst kurzer Zeit erfolgen soll, werden üblicherweise als Farbwechsler bezeichnete Farbwechselventilanordnungen in Blockbauweise (d.h. als mechanische Einheit) eingesetzt, die die zahlreichen Farbeingänge über einen Zentralkanal mit dem zu dem Zerstäubungsorgan führenden Farbausgang verbinden. Aufgrund ihres üblichen modularen Aufbaus sind sie problemlos an unterschiedlich viele wählbare Farben anpassbar. Typische modulare Farbwechsler für Nasslack sind beispielsweise aus DE 198 36 604 A1 und DE 198 46 073 A1 bekannt, während ein prinzipiell ähnlicher Farbwechsler für Pulverlack in der DE 601 03 281 T2 beschrieben ist. Mit dem Spülen von Farbwechslern befasst sich beispielsweise die DE 199 51 956 A1 . Derartige Farbwechsler sind typisch den bekannten Zahnrad- oder Kolbendosiervorrichtungen oder ggf. dem erwähnten Lackspeicherbehälter vorgeschaltet.
Wenn nur wenige Farben benötigt werden, besteht auch die Möglichkeit, einen Farbwechsler in den Zerstäuber einzubauen, ggf. mit einer ihm nachgeschalteten Dosiervorrichtung ( EP 1 502 658 A1 ), um den bei einem Farbwechsel zu spülenden Weg vom Farbwechsler zu dem Applikationsorgan wie z.B. dem Glockenteller eines Rotationszerstäubers zu verkürzen. Hierfür hat man sich bemüht, besonderes platzsparende Farbwechsler zu konstruieren ( EP 1 502 659 B1 ), was besonders dann wichtig ist, wenn Farbwechsler in Zweifach-Bauweise erforderlich sind, die bekanntlich gemeinsame Farbversorgungsleitungen haben und mit dem Applikationsorgan über getrennte Farbstrecken verbunden sind. Der in der Praxis auch als ICC-Technik (Integrated Colour Changer) bezeichnete Einbau einer Farbwechselventilanordnung in den Zerstäuber hat an sich den Vorteil einer wesentlichen Reduzierung der Farb- und Spülmittelverluste beim Farbwechsel. Im Fall der Karossenlackierung können die Farbwechselverluste beispielsweise von etwa 45 ml Farbe je Zerstäuber und Farbwechsel bei konventioneller Farbwechseltechnik auf nur noch ca. 4 ml reduziert werden. Eine ähnliche Reduzierung ergibt sich für die Spülmittelverluste. Außerdem kann die Farbwechseldauer in typischen Fällen halbiert werden, etwa von 12 auf 6 Sekunden, mit der Folge eines Kapazitätszuwachses der Beschichtungsanlage von etwa 5 - 10 % oder beispielsweise 30 - 60 Fahrzeugen täglich.
Nachteilig ist bei bekannten Systemen mit in den Zerstäuber eingebautem Farbwechsler die geringe, durch den Platzbedarf des Farbwechslers und der in den Zerstäuber führenden Farbleitungen eingeschränkte Anzahl wählbarer Farbtöne. Statt über einen der üblichen Farbwechsler, also einen modularen Farbwechselblock mit einem den Farben gemeinsamen Ausgangskanal, kann man auch die Farben z.B. von Ringleitungen durch je einen in den Zerstäuber führenden Farbschlauch direkt über in dem Zerstäuber befindliche Farbventile dem Applikationsorgan zuführen, wobei für jede dieser Farben eine eigene separate Dosiervorrichtung vorgesehen sein kann, die folglich bei einem Farbwechsel nicht gespült werden muss, und wobei die Möglichkeit besteht, eine größere Anzahl seltener benötigter Farben (sogenannte Low-Runner) über einen externen Farbwechsler anzuschließen, wie in der deutschen Patentanmeldung 10 2006 022 570.8 vom 15.05.2006 und in der Patentanmeldung PCT/EP2007/003874 vom 02.05.2007 beschrieben ist, deren gesamter Inhalt hiermit in die vorliegende Beschreibung einbezogen wird. Die Anzahl der wählbaren häufig benötigten Farben (High-Runner) wird aber auch hier durch den verfügbaren Platz im Zerstäuber, die Durchführung der Farbschläuche durch die Handachse des Lackierroboters und bei Vorschaltung von Dosiervorrichtungen durch den Platzbedarf für deren Anbau auf dem Roboter begrenzt.
Den Vorteil einer unbegrenzt großen Anzahl applizierbarer Farbtöne bieten Sonderfarbversorgungssysteme, bei denen die Farben nicht aus Ringleitungen kommen, sondern in einem Farbmischraum erzeugt und über einen Farbwechsler zu dem Zerstäuber geleitet werden. Diese Systeme sind allerdings relativ aufwändig und haben im Vergleich mit Ringleitungssystemen höhere Farbwechselverluste.
Wie schon erwähnt wurde, sind Farbwechsler in Lackieranlagen allgemein üblich, weil sie bekanntlich während des Lackierbetriebs eine rasche Umstellung von einer Farbe zur anderen ermöglichen. Sie haben aber den prinzipiellen Nachteil unvermeidbarer Farbverluste beim Spülen des mehr oder weniger großen Zentralkanals bei jedem Farbwechsel. Nach Optimierung der Farbverluste in beispielsweise gemolchten Schläuchen, Dosiervorrichtungen usw. stellt der Farbwechsler oft das Element der Beschichtungsanlage mit dem größten Einzelverlust dar. Der Farbwechselverlust ist umso größer, je größer der Querschnitt des Zentralkanals gewählt wird, um größere Farbmengen in kürzerer Zeit durch den Farbwechsler leiten zu können, wie es aus verschiedenen Gründen erwünscht sein kann (Sonderfarbversorgungen, Behältertechnik, höherer Lackiermengen, kürzere Taktzeiten aufeinanderfolgender Werkstücke, höhere Viskositäten usw.). Außerdem wachsen die Farbwechselverluste mit der Anzahl der angeschlossenen Farben und der sich hieraus ergebenden Länge des Zentralkanals, so dass die Anzahl der Farbtöne oft unerwünscht begrenzt werden muss.
Um die Farbwechselverluste in den üblichen Farbwechslern zu vermeiden, wurden nach dem Andock-Prinzip arbeitende Farbwechselsysteme entwickelt, bei denen die für die verschiedenen Farbtöne vorgesehenen Farbleitungen mit mechanisch bewegbaren Ventilelementen an eine zu dem Zerstäuber führende Leitung ankuppelbar sind ( EP 1 245 295 A2 , DE 100 64 065 A1 oder DE 601 11 607 T2 ). Mit diesen Farbschnittstellen lässt sich zwar gegenüber den üblichen Farbwechslern eine Farbersparnis (von typisch etwa 10 ml bei jedem Farbwechsel) erreichen, doch haben sie verschiedene praktische Nachteile wie aufwändige Bewegungssteuerung zum Anfahren der Ankuppelpositionen, hohen Wartungsbedarf, Spülen der Schnittstelle, Antrocknen von Farbe an der Schnittstelle, Undichtigkeiten usw.
Eine relativ gute Lösung des Problems der Reduzierung von Farbverlusten bei einem Farbwechsel wird durch den in der EP 1 502 657 A2 beschriebenen Farbwechsler erreicht, dessen Zentralkanal in unabhängig voneinander spülbare Abschnitte unterteilt ist, wobei an den am Farbausgang gelegenen vorderen Abschnitt die oft benötigten High-Runner-Farben, also die Farben mit hohem Verbrauchsvolumen angeschlossen werden, während an den hinteren, dem Farbausgang abgewandten Abschnitt seltener benötigte Farben (Low-Runner) angeschlossen werden. Während der oft benötigte vordere Abschnitt stets unabhängig von dem hinteren Abschnitt gespült wird, kann der seltener benötigte Abschnitt gemeinsam mit dem anderen Abschnitt gespült werden. Da bei einem Farbwechsel nicht mehr wie bei konventionellen Farbwechslern stets der gesamte Zentralkanal gespült wird, ergeben sich geringere Verluste an Lack und Spülflüssigkeit. Aber auch diese noch verbleibenden Farbwechselverluste sind insbesondere für oft benötigte Farben unerwünscht.
Nach dem Ausgang von Farbwechslern ist üblicherweise ein Farbdruckregler angeordnet, der für eine Vordruckregelung einer Dosierpumpe sorgen oder, wie oben schon erwähnt wurde, als Stellglied zur Farbmengenregelung dienen kann. Der Totraum dieses Farbdruckreglers muss bei jedem Farbwechsel gespült werden.
Die oben schon erwähnte EP 1 502 658 A1 offenbart einen Zerstäuber, in dem sich eine Dosierpumpe sowie eine dieser Pumpe vorgeschaltete Farbwechselventilanordnung in der üblichen Form eines Farbwechslers mit an einen gemeinsamen Sammelkanal angeschlossenen Ventileinheiten befinden.
EP 1 666 159 A2 offenbart die gemeinsame Anordnung eines Kolbendosierers und eines Farbwechslers im Handgelenk eines Roboters.
EP 1 502 659 B1 beschreibt die Vorteile besonders kleiner Farbwechsler mit Nadelventilen.
GB 2 326 833 A offenbart eine Zerstäuber, an dem ein Gehäuse angeordnet ist, in dem sich eine Dosierpumpe mit mehreren Eingängen für Leitungen befindet, die steuerbare Farbventile für verschiedene wählbare Farben enthalten.
Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik wie beispielsweise der EP 1 502 658 A1 besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Dosiervorrichtung anzugeben, die für eine Beschichtungseinrichtung für die Beschichtung von Werkstücken insbesondere mit unterschiedlich häufig benötigten Farbtönen verwendbar ist, wobei ein Farbwechsel mit minimalen oder geringen Farb-, Spülmittel- und Zeitverlusten ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Beispielsweise in der Automobilindustrie beschränken sich derzeit bis zu 70 oder 80 % des Produktionsvolumens auf etwa 7 Farbtöne oder weniger. Durch den direkten Anschluss dieser häufig benötigten Farben an die automatisch gesteuerte Dosiervorrichtung werden aber erfindungsgemäß die Farbwechselverluste an Lack und Spülmittel bei dem entsprechend häufigen Wechsel dieser High-Runner-Farben und zugleich die notwendigen Farbwechselzeiten über die oben beschriebenen Vorteile der ICC-Technik hinaus auf ein Minimum reduziert, ohne dass dadurch die Gesamtzahl wählbarer Farbtöne einschließlich zahlreicher seltener benötigter oder Low-Runner-Farben, bei denen Farbwechselverluste wegen der seltener durchgeführten Farbwechsel weniger gravierend sind, begrenzt werden muss. Wenn für die High-Runner-Farben, also für die am häufigsten benötigten Farben oder, gleichbedeutend, für die Farben mit dem größten Produktionsvolumen kein typischer Farbwechsler mit einem bei jedem Farbwechsel zu spülenden gemeinsamen Zentralkanal verwendet wird, entfallen auch dessen typische Farbwechselverluste an Material und Zeit. Zudem werden auch die Farbwechselverluste eines gesonderten typischen Farbwechslers für weniger häufig benötigte Farben herabgesetzt, weil dessen Länge durch Wegfall der am häufigsten benötigten Farben entsprechend verkürzt wird, falls nicht statt dessen eine entsprechend größere Anzahl wählbarer Farben angeschlossen werden soll.
Am Geringsten sind die Farbwechselverluste der High-Runner-Farben, wenn sowohl die Dosiervorrichtung als auch die für diese Farben erforderlichen Farbleitungen im Zerstäuber untergebracht werden.
Bei direktem Anschluss aller Farbleitungen an je einen Eingang der Dosiervorrichtung muss bei einem Farbwechsel nur noch der den Farben gemeinsame kurze Weg von der Dosiervorrichtung zu dem Applikationsorgan wie z. B. dem Glockenteller eines Rotationszerstäubers gespült werden. Vorzugsweise sind hierbei die zugehörigen, durch externe Signale zur Farbwahl gesteuerten Farbventile unmittelbar an die Dosiervorrichtung angebaut oder in diese eingebaut.
Im Rahmen der Erfindung ist es ferner möglich, nur die Dosiervorrichtung im Zerstäuber selbst anzuordnen, die Farbventile für die High-Runner-Farben dagegen nur in dessen Nähe an den Zerstäuber anzubauen, vorzugsweise zwischen dem Zerstäuber und dem Handgelenk des den Zerstäuber bewegenden Lackierroboters oder sonstigen programmgesteuerten Bewegungsautomaten. In diesem Fall verläuft nur eine den Farben gemeinsame Ausgangsleitung der Farbventile von diesen in die Dosiervorrichtung im Zerstäuber, wobei die Farbventile auch in diesem Fall einen typischen Farbwechsler bilden können. Ferner besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, nicht nur die Farbventile, sondern auch die Dosiervorrichtung außerhalb des Zerstäubers an diesen anzubauen, vorzugsweise zwischen dem Handgelenk und dem Zerstäuber, da auch in diesem Fall die Farbwechselverluste noch relativ gering sind.
In anderen Fällen kann es dagegen zweckmäßiger sein, die Dosiervorrichtung und/oder die Farbventile, ggf. in einem üblichen Farbwechsler, zwar ebenfalls in der Nähe des Zerstäubers, aber etwas weiter entfernt von ihm anzuordnen, beispielsweise in oder an einem Arm eines den Zerstäuber bewegenden Beschichtungsroboters oder sonstigen programmgesteuerten Bewegungsautomaten. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, gemäß der erwähnten EP 1 772 194 A2 die aus einem Kolbendosierer mit vorgeschaltetem Lackspeicherbehälter bestehende Dosiervorrichtung im Vorderarm eines Lackierroboters unterzubringen.
Der für ggf. viele, aber seltener benötigte Farbtöne vorgesehene Farbwechsler wird dagegen stets gesondert und weiter entfernt von dem Zerstäuber angeordnet, vorzugsweise in oder an einem Arm des Beschichtungsroboters oder dergleichen. Die Verluste bei einem Wechsel der Farben sind umso geringer, je näher der Farbwechsler dem Zerstäuber ist, doch kann er bei einer größeren Anzahl von Farben wegen seines Platzbedarfs und aus dynamischen und sonstigen praktischen Gründen in der Regel nicht in oder an dem Zerstäuber vor dem Handgelenk des Lackierroboters od. dgl. angeordnet werden, wie es in vielen Fällen für die High-Runner-Farbventile möglich ist, sondern allenfalls in oder an dem das Handgelenk tragenden vorderen Roboterarm, wenn nicht zu viele Farben angeschlossen werden. Im Rahmen der Erfindung könnte dieser Farbwechsler aber auch weiter von dem Zerstäuber entfernt sein, also im zweiten Roboterarm oder mitfahrend (auf der sog. Achse 7) oder sogar außerhalb des Lackierroboters. Farbverluste bei einem Farbwechsel lassen sich beispielsweise in diesem Fall, aber auch für die hier beschriebene High-Runner-Farbversorgung, durch dem Fachmann an sich bekannte zusätzliche Maßnahmen wie insbesondere die Molchtechnik in Verbindung mit Zurückdrücken der in der Leitung verbliebenen Farben bis in das Versorgungssystem ("Reflow") und/oder nahezu restlosen Verbrauch der jeweils in der Leitung befindlichen Farbe beim Applizieren ("Pushout") vermeiden.
Der Ausgang des gesonderten Farbwechslers für seltener benötigte Farben ist vorzugsweise parallel zu den Farbleitungen der am häufigsten benötigten High-Runner-Farben an einen eigenen zusätzlichen Eingang der Dosiervorrichtung oder ggf. ihres Speicherbehälters angeschlossen. Stattdessen kann der Ausgang dieses Farbwechslers aber auch über eine parallel zu der Dosiervorrichtung der High-Runner-Farben verlaufende Leitung und eine eigene Dosiervorrichtung, die sich in dem Zerstäuber oder in weitgehend beliebiger Entfernung außerhalb des Zerstäubers befinden kann, direkt an den Zerstäuber angeschlossen sein, d. h. in der Regel an dessen Hauptnadelventil.
Vorzugsweise ist parallel zu dem gesonderten Farbwechsler für weniger häufig benötigte Farbtöne ein damit übereinstimmender weiterer Farbwechsler vorgesehen, der an Farbleitungen für dieselben Farbtöne angeschlossen ist. Damit lassen sich unerwünschte Zeitverluste beim Farbwechsel vermeiden, weil während des Spülens des einen Farbwechslers und seiner Ausgangsleitung und während der Vorbereitung für die nächste Farbe (ggf. einschließlich Reflow) der Zerstäuber aus dem jeweils anderen Farbwechsler versorgt werden kann. Diese wechselweise Farbversorgung bezeichnet man üblicherweise als A/B-Betrieb (vgl. z.B. EP 1314483 A ). Die beiden übereinstimmenden Versorgungszweige (A und B) sind parallel zueinander an den Zerstäuber angeschlossen, bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der hier beschriebenen Erfindung also an zwei Eingänge der Dosiervorrichtung (ggf. ihres Speicherbehälters) oder andernfalls über eine eigene Dosiervorrichtung an das Hauptnadelventil des Zerstäubers. A/B-Betrieb ist aber auch für die erfindungsgemäße High-Runner-Farbversorgung möglich, wofür dann parallel zu der Anordnung aus der Dosiervorrichtung und den gesteuerten Farbventilen der häufig benötigten Farbtöne eine damit übereinstimmende weitere Anordnung aus einer Dosiervorrichtung und gesteuerten Farbventilen vorgesehen ist, wobei auch hier die Farbventile der beiden Anordnungen an Farbleitungen für dieselben Farbtöne angeschlossen sind. Stattdessen kann auch ein einziger, aber für Wechselbetrieb ausgebildeter Kolbendosierer prinzipiell gemäß EP 1666158 A2 verwendet werden, also ein von einem Motor angetriebener Kolbendosierer mit einem Zylinder, dessen durch den Kolben getrennte Bereiche jeweils mehrere gesteuerte Eingänge für die wählbaren unterschiedlichen Farbtöne und jeweils einen mit dem Hauptnadel- oder sonstigen Ausgangsventil des Zerstäubers verbundenen gesteuerten Ausgang haben.
Der oder (bei A/B-Betrieb) jeder Farbwechsler für seltener als die z. B. 7 oder weniger High-Runner-Farben benötigten Farben kann zweckmäßig mindestens zwei Leitungsabschnitte enthalten, in die jeweils mehrere gesteuerte Farbventile für Beschichtungsmaterialien mit wählbaren unterschiedlichen Farbtönen münden, und von denen mindestens ein Leitungsabschnitt unabhängig von mindestens einem anderen Leitungsabschnitt spülbar ist, wobei die Leitungsabschnitte durch ein gesteuert absperrbares Ventil miteinander und/oder mit einer Ausgangsleitung des Farbwechslers verbunden sind. Derartige Farbwechsler sind an sich aus der EP 1502657 A2 bekannt und ermöglichen zur Reduzierung der Farbwechselverluste eine sinnvolle weitere Differenzierung zwischen unterschiedlich häufig benötigten Farben, wobei seltener benötigte Farben an den weiter vom Farbausgang entfernten einen Leitungsabschnitt des Farbwechslers und die übrigen Farben an dessen am Farbausgang gelegenen anderen Leitungsabschnitt angeschlossen werden.
Wenn zwei voneinander getrennte parallele Dosiervorrichtungen in dem Zerstäuber oder in dessen Nähe vorgesehen sind, können diese Dosiervorrichtungen auch gleichzeitig arbeiten, um dem Applikationsorgan zwei aus getrennten Versorgungsleitungen kommende Komponenten eines Beschichtungsmaterials wie namentlich 2K-Lacke zuführen.
Gemäß einem besonderen bevorzugten Aspekt der Erfindung, der in manchen Fällen auch ohne das oben beschriebene Merkmal eines entfernt von dem Zerstäuber angeordneten Farbwechslers für seltener benötigte Farben zweckmäßig und vorteilhaft sein kann, hat die vorzugsweise in dem Zerstäuber oder in dessen Nähe ein- oder angebaute Dosiervorrichtung einen Kolbendosierer mit einem zur Änderung der Kolbengeschwindigkeit während der Applikation automatisch steuerbaren Dosierantrieb, wofür eine der hierfür aus dem Stand der Technik an sich bekannten Konstruktionen verwendet werden kann. Der erfindungsgemäße Kolbendosierer oder ggf. sein vorgeschalteter Speicherbehälter hat aber im Gegensatz zu den bekannten Konstruktionen nicht nur einen oder allenfalls (wie im Fall der erwähnten EP 1666158 ) zwei Eingänge, sondern für jeden der wählbaren häufig benötigten Farbtöne mindestens einen eigenen Eingang und mindestens einen für die zuführbaren Farbmaterialien gemeinsamen Ausgang. Neben den geringen Material- und Zeitverlusten beim Farbwechsel hat ein Kolbendosierer beispielsweise gegenüber Zahnraddosierpumpen und anderen Dosiersystemen besondere Vorteile wie bessere Spülbarkeit mit geringerem Spülaufwand sowie die Möglichkeit des Zurückdrückens der Farben (Reflow) in das Versorgungssystem wie z. B. Ringleitungen direkt über die Farbventile, ohne dass dafür ein Farbwechsler und die Verbindungsstrecke zwischen dem Dosierer und dem Farbwechsler befüllt werden müssen. Ein wesentlicher anderer Vorteil des Kolbendosierers ist außerdem, dass er keinen Farbdruckregler benötigt, etwa im Gegensatz zu derzeit verfügbare Zahnraddosierpumpen, denen in der Regel aus Gründen der Dosiergenauigkeit für jede angeschlossene Farbleitung ein eigener Farbdruckregler vorgeschaltet werden müsste. Der Kolbendosierer vermeidet die Nachteile von Druckreglern wie Kosten, Farbverluste beim Farbwechsel, Platzbedarf und Gewichtsbelastung der Roboterachsen.
U. a. zur Reduzierung der Farbwechselverluste sowie aus Platz- und Konstruktionsgründen ist es besonders zweckmäßig, wenn die durch Signale zur Farbwahl gesteuerten Farbventile der High-Runner-Farbleitungen an die Dosiervorrichtung angebaut oder konstruktiv in diese integriert sind. Im Fall eines Kolbendosierers oder eines ihm vorgeschalteten Kolbenzylinders (worunter ein Behälter mit beliebigem, auch nicht kreisförmigem Querschnitt zu verstehen ist) kann also mindestens der auf der einen Seite des Kolbens befindliche Raum des Kolbenzylinders eine Mehrzahl von Eingängen für die Farbleitungen verschiedenfarbiger Beschichtungsmaterialien haben, wobei die Eingänge vorzugsweise in den Zylinder eingebaute oder an den Zylinder angebaute Ventile aufweisen, die von Signalen zur Auswahl der dem Kolbendosierer zuführbaren Beschichtungsmaterialien steuerbar sind. Ein derartiger Kolbendosierer kann mit oder ohne vorgeschalteten Speicherbehälter auch für sich und unabhängig von der hier im Übrigen beschriebenen Beschichtungseinrichtung zweckmäßig und vorteilhaft sein, also auch in beliebigen sonstigen Farbversorgungssystemen einschließlich Systemen, in denen sich der Kolbendosierer nicht in dem Zerstäuber oder in dessen Nähe befindet. Entsprechendes gilt für den oben erwähnten doppelt wirkenden Kolbendosierer gemäß der EP 1666158 A2 , bei dem die für die verschiedenen wählbaren Farben vorgesehenen Eingänge des einen Bereichs des Zylinders sich an oder in dem einen Stirnende des Zylinders und die Eingänge des anderen Bereichs sich an oder in dem entgegengesetzten Stirnende des Zylinders befinden können.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung, der ebenfalls für sich und auch ohne die die Anordnung von Farbwechslern in oder mehr oder weniger weit weg von dem Zerstäuber betreffenden Merkmal zweckmäßig und vorteilhaft sein kann, können die Farbwechselventile in eine Zahnraddosierpumpe an sich üblichen Typs eingebaut sein oder an die Dosierpumpe angebaut sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der ebenfalls für sich und auch ohne andere der beschriebenen Merkmale zweckmäßig und vorteilhaft sein kann, können statt der oben beschriebenen Beispiele die Farbventile auch in oder an einen Behälter einer Beschichtungsvorrichtung wie z.B. eines Beschichtungsroboters ein- oder angebaut sein, der nicht zum Dosieren dient, sondern in an sich bekannter Weise anderen Zwecken wie beispielsweise als Zwischen- oder Vorratsbehälter.
Die Anzahl der an oder in eine Dosiervorrichtung oder einen Behälter einer Beschichtungseinrichtung ein- oder angebauten Farbventile für entsprechend viele Farbeingänge hängt vom jeweiligen Einzelfall ab, beträgt in der Regel aber mehr als zwei und vorzugsweise mehr als vier.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen jeweils schematisch und in vereinfachter Darstellung:

Fig. 1: ein vereinfachtes Prinzipschema einer erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung;
Fig. 2: einen erfindungsgemäßen Kolbendosierer;
Fig. 3: drei verschiedene Farbwechsler, die bei einer erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung verwendet werden können;
Fig. 4: ein gegenüber Fig. 2 abgewandeltes Ausführungsbeispiel;
Fig. 5: ein Ausführungsbeispiel mit einer Zahnraddosierpumpe;
Fig. 6: eine zweckmäßige bauliche Realisierung der Dosiervorrichtung gemäß Fig. 2;
Fig. 7: einen Radialschnitt durch die Endwand der Vorrichtung gemäß Fig. 6;
Fig. 8: eine zweckmäßige bauliche Realisierung der Dosiervorrichtung gemäß Fig. 4;
Fig. 9: die Anordnung einer Dosiervorrichtung beispielsweise mit einem Behälter gemäß Fig. 6 im Vorderarm eines Lackierroboters;
Fig. 10: eine zweckmäßige bauliche Realisierung der Dosiervorrichtung und ihrer Ventile gemäß Fig. 5;
Fig. 11: den Einbau von Farbventilen in den Umfang eines beliebigen Zwecken dienenden Behälters einer Beschichtungseinrichtung;
Fig. 12: eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 11;
Fig. 13: eine schematische Schnittansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 12; und
Fig. 14: eine weitere Abwandlung der Ausführungsbeispiele nach Fig. 11 und 12.

Die in Fig. 1 dargestellte Beschichtungseinrichtung enthält eine Dosiervorrichtung 10, an deren Ausgang 11 das übliche Hauptnadelventil od. dgl. eines (nicht dargestellten) Zerstäubers für Farbmaterial wie z.B. eines elektrostatischen Rotationszerstäubers oder Luftzerstäubers angeschlossen ist. Der Ausgang 11 ist mehreren, bei dem dargestellten Beispiel sechs Farbeingängen der Dosiervorrichtung 11 gemeinsam, die jeweils ein zur Farbwahl automatisch vom übergeordneten Steuerprogramm gesteuertes Farbventil FV1, FV2 usw. bis FV6 aufweisen. Die Dosiervorrichtung 10 kann an sich beliebiger Art sein, also einem der für Beschichtungsanlagen an sich bekannten Dosiersysteme einschließlich Kolbendosierern und Zahnraddosierpumpen oder mit Farbdruck- und Farbmengenregelung arbeitenden Systemen usw. entsprechen. Volumetrisch dosierende Vorrichtungen und insbesondere Kolbendosierer sind aber bei der Erfindung bevorzugt.
Bei dem dargestellten Beispiel sind an die Farbventile FV2 bis FV6 der Dosiervorrichtung 10 die Farbleitungen 13 für die im Beschichtungsbetrieb am häufigsten benötigten oder High-Runner-Farben (mit 2 bis 6 bezeichnet) angeschlossen, die beispielsweise als Stichleitungen von den in Beschichtungsanlagen üblichen Ringleitungen gespeist werden oder auch selbst als Ringleitung ausgebildet sein können. Eines der Farbventile, hier FV1, ist dagegen über eine Farbleitung 15 an den Ausgang eines externen Farbwechslers 12 angeschlossen und dient zur Abtrennung des High-Runner-Farbwechselbereichs von dem Low-Runner-Farbwechsler 12. Der Farbwechsler 12 kann die eingangs erläuterte konventionelle modulare Blockbauweise mit einem Zentralkanal haben, an den über die Farbventile des Farbwechslers die Farbleitungen 14 für weniger häufig benötigte oder Low-Runner-Farben angeschlossen sind. Bevorzugte Ausführungsformen des Farbwechslers 12 werden unten anhand von Fig. 3 beschrieben.
Wie schon erläutert wurde, können sich die Dosiervorrichtung 10 und/oder die Farbventile FV1 bis FV6 vorzugsweise in dem Zerstäuber oder mit ihm bewegbar in dessen Nähe insbesondere zwischen dem Zerstäuber und dem Handgelenk eines Lackierroboters oder in dessen Vorderarm befinden. Wie ebenfalls schon erwähnt wurde, sind die Farbventile vorzugsweise an die Dosiervorrichtung 10 (Kolbendosierer, Speicherbehälter, Dosierpumpe oder ggf. die Messzelle oder den Farbdruckregler an sich bekannter Dosiersysteme usw.) angebaut oder in diese eingebaut. Der externe Farbwechsler 12 kann sich dagegen an einem Ort befinden, der zwar in Hinblick auf Farbwechselverluste dem Zerstäuber möglichst nahe sein soll, im Übrigen aber weitgehend beliebig ist. Aus dynamischen und Platzgründen kann beispielsweise ein Ort am oder im hinteren Roboterarm zweckmäßig sein, wenn sich eine Anordnung weiter vorne nicht realisieren lässt.
Wenn die Dosiervorrichtung durch einen Kolbendosierer oder eine volumetrisch arbeitende Dosierpumpe z.B. mit einem elektrischen Antriebsmotor gebildet ist, kann sich der Dosierantrieb außerhalb der Dosierpumpe befinden (beispielsweise wie nach EP 1000667 B ). Insbesondere kann der Dosierantrieb aber auch in den Kolbendosierer oder in die Dosierpumpe eingebaut sein.
Die erfindungsgemäße Farbversorgung eignet sich für beliebige Zerstäuber, insbesondere auch für elektrostatische Zerstäuber, die das Beschichtungsmaterial bekanntlich auf ein Hochspannungspotenzial beispielsweise in der Größenordnung von 100 kV aufladen. In diesem Fall können in dem Zerstäuber befindliche Sensoren und Aktoren einschließlich der Dosiervorrichtung und ihres elektrischen Dosierantriebs im Betrieb auf dem Hochspannungspotenzial des Zerstäubers liegen, ebenso wie ggf. ein anstelle der sonst üblichen Druckluftturbine vorgesehener elektrischer Antriebsmotor des Glockentellers, wenn es sich um einen Rotationszerstäuber handelt. Wie im Einzelnen in den Patentanmeldungen DE 10 2006 045 631.9 und PCT/EP2007/008382 beschrieben ist, können der auf Hochspannungspotenzial liegende Dosierantrieb und ggf. der ebenfalls auf diesem Potenzial liegende elektrische Glockentellermotor von einer wenigstens mit seiner Sekundärspulenanordnung in dem Zerstäuber befindlichen Trenntransformator mit elektrischer Leistung versorgt werden. Der Trenntransformator bildet zwischen seinen Primär- und Sekundärkreisen eine Hochspannungsisolationsstrecke und trennt damit die von ihm versorgten, in dem Zerstäuber befindlichen Verbraucher einschließlich der beiden Motoren galvanisch von der in dem Zerstäuber führenden elektrischen Stromversorgungsleitung.
Wie ebenfalls in den genannten Patentanmeldungen DE 10 2006 045 631.9 und PCT/EP2007/008382 beschrieben ist, können auch die Steuer- und Sensorsignale der Aktoren und Sensoren des Zerstäubers potenzialfrei in den bzw. aus dem Zerstäuber übertragen werden, beispielsweise optisch oder über Funk. Hierbei können insbesondere auch die den Dosierantrieb steuernden externen Signale zusammen mit sonstigen Signalen über eine gemeinsame Kabel- oder Funkstrecke usw. übertragen werden.
Gemäß einem besonderen Merkmal, das auch unabhängig von der hier beschriebenen High-Runner-Farbversorgung vorteilhaft und realisierbar ist, kann die Betätigung des üblichen Hauptnadelventils oder eines sonstigen Ausgangs- oder Hauptventils des Zerstäubers durch den am Ausgang (11) der dem Hauptventil vorgeschalteten Dosiervorrichtung erzeugten Druck gesteuert werden. Das Hauptventil wird also durch den Druck der Dosiervorrichtung geöffnet, sobald und solange ein entsprechender Druck vorhanden ist, und bei fehlendem Druck selbsttätig geschlossen. Das Funktionsprinzip entspricht hierbei dem eines in Beschichtungsanlagen üblichen Farbdruckreglers, wie er z.B. aus DÜRR/BEHR Technisches Handbuch, Einführung in die Technik der PKW-Lackierung, 04/1999 - 28.04.1999, Kap. 5.3.1 Farbdruckregler, oder aus EP 1 376 289 B1 bekannt ist, deren vollständiger Inhalt hiermit in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird. Ein derartiger Farbdruckregler (bei dem es sich nicht um einen "Regler" im Sinne eines geschlossenen Regelkreises handeln muss) kann erfindungsgemäß prinzipiell den Kolbenantrieb üblicher Hauptnadelventile und dessen externe Ansteuerung ersetzen, wobei das Ventil nicht durch Steuerluft geöffnet wird, sondern durch den Farbdruck selbst. Demgemäß kann das Hauptventil des Zerstäubers oder eines sonstigen Applikationsgeräts vorzugsweise aus einem Nadelventil oder auch aus einem Kugel- oder sonstigen Ventil für das Beschichtungsmaterial bestehen, das durch Federkraft in der Schließstellung gehalten und durch den entgegen der Federkraft wirkenden Druck des Beschichtungsmaterials z.B. über eine Membran geöffnet wird, sobald dieser Druck einen bestimmten Wert erreicht, der fest oder auch veränderbar eingestellt werden kann. Bei dem hier betrachteten Beispiel ist der Steuereingang des Hauptventils an den Ausgang der beschriebenen Dosiervorrichtung angeschlossen. Durch diese (mittelbare) Automatisierung der Hauptnadelsteuerung durch die Dosiervorrichtung entfällt die sehr aufwändige Einstellung der Hauptnadelschaltung konventioneller Zerstäuber, deren Hauptnadelventil bekanntlich nur durch externe Signale der Programmsteuerung der Beschichtungsanlage geöffnet und geschlossen wird (vgl. z.B. EP 1245291 B1 ).
In Fig. 2 ist schematisch ein Kolbendosierer 20 dargestellt, der im Wesentlichen aus einem Zylinder 21, einem in dem Zylinder von der Kolbenstange 22 verschiebbaren Kolben 23 sowie einem (nicht dargestellten) Dosierantrieb besteht. Die Bauteile des Kolbendosierers 20 können aus Hochspannungsgründen aus Isolierwerkstoff und zur Verbesserung der Dosiergenauigkeit aus einem Keramikwerkstoff bestehen. Der Dosierantrieb kann üblicherweise einen die Kolbenstange bewegenden elektrischen Motor enthalten, der in an sich bekannter Weise so gesteuert wird, dass durch Änderung der Kolbengeschwindigkeit während des Beschichtungsvorgangs die momentane Menge des applizierten Beschichtungsmaterials bedarfsabhängig geändert werden kann. Nach diesem Prinzip arbeitende Kolbendosierer sind beispielsweise aus EP 1384885 B und WO 93/23173 bekannt.
Erfindungsgemäß hat der Kolbendosierer 20 jedoch mehrere, bei dem dargestellten Beispiel fünf Farbeingänge E1 bis E5, die jeweils ein Farbventil FV1' bis FV5' aufweisen und damit an je eine von fünf Farbleitungen 13' für unterschiedliche High-Runner-Farben angeschlossen sind. Ein zusätzlicher, ebenfalls mit einem Ventil VV versehener Eingang E6 ist zum Einleiten eines als Spülmittel dienenden Verdünners V und von ebenfalls zur Reinigung es Zylinders 21 dienender Pulsluft PL vorgesehen. Ferner hat der Zylinder 21 einen Ausgang A mit einem Ausgangsventil VA, an das eine zu dem Hauptnadel- oder Ausgangsventil des Zerstäubers führende Ausgangsleitung des Kolbendosierers angeschlossen ist.
Die Farbventile FV sind vorzugsweise an den Zylinderboden 24 des Kolbendosierers angebaut oder in diesen eingebaut, wie durch die gestrichelte Linie 24' angedeutet ist. Dementsprechend können auch das Spülventil VV und/oder das Ausgangsventil FA an- oder eingebaut sein.
Wenn der Kolbendosierer 20 der Fig. 2 als Dosiervorrichtung 10 der anhand von Fig. 1 beschriebenen Einrichtung verwendet wird, kann einer der Farbeingänge wie E1 bis E5 des Kolbendosierers auch (statt an eine High-Runner-Farbleitung) an die von einem externen Farbwechsler, also z.B. von dem Farbwechsler 12 in Fig. 1 kommende Farbleitung für seltener benötigte Farbtöne angeschlossen sein. Stattdessen könnte aber auch hier die Ausgangsleitung eines externen Farbwechslers unter Umgehung des Kolbendosierers 20 zu dem Ausgangsventil des Zerstäubers führen.
Im Rahmen der Erfindung kann es sich bei dem Element 20 in Fig. 2 auch um einen dem eigentlichen Kolbendosierer vorgeschalteten Lackspeicherbehälter beispielsweise gemäß EP 1 772 194 A2 handeln, dessen Kolben in der Regel allerdings nicht von einem elektrischen Motor angetrieben wird, sondern in der Befüllrichtung von dem Beschichtungsmaterial und in der Entleerungsrichtung von einem Druckmedium wie z.B. Druckluft.
Bei Weiterbildung des Kolbendosierers 20 für wechselweisen Betrieb der durch den Kolben 23 getrennten Zylinderbereiche gemäß EP 1666158 A2 könnte beispielsweise in dem zu dem Zylinderboden 24 entgegengesetzten Zylinderboden des Kolbendosierers eine den Eingängen E1 bis E6 und dem Ausgang A mit den zugehörigen Ventilen entsprechende Anordnung vorgesehen sein.
Der bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung vorgesehene externe Farbwechsler 12 (Fig. 1) für seltener benötigte Farben könnte die in Fig. 3 bei (a) schematisch dargestellte bekannte Bauform haben, wie sie beispielsweise aus DE 19836604 A1 , DE 19846073 A1 oder DE 19951956 A1 an sich bekannt ist. Er besteht also im Wesentlichen aus Farbventilen für bei dem dargestellten Beispiel vierundzwanzig verschiedene Farben, Spülventilen für Pulsluft PL und Verdünner V und einem Rückführventil RF, die an den Zentralkanal 30a des Farbwechslers angeschlossen sind.
Da die an den externen Farbwechsler angeschlossenen Farben ihrerseits unterschiedlich oft benötigt werden, kann es allerdings zweckmäßiger sein, den externen Farbwechsler in der aus der EP 1502657 A2 an sich bekannten Weise in unabhängig voneinander spülbare Kanalabschnitte zu unterteilen. Der in Fig. 3 bei (b) schematisch dargestellte Farbwechsler 12b entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der genannten EP 1502657 A2 , deren gesamter Inhalt hiermit in die vorliegende Beschreibung einbezogen wird. Die beiden Kanalabschnitte sind mit 30b1 und 30b2 bezeichnet und durch das gesteuert absperrbare Ventil 16b in Reihe miteinander verbunden. An die mit 1 bis 6 bezeichneten Farbventile des Abschnitts 30b1 sind die häufiger benötigten Farben angeschlossen, an die übrigen Farbventile des Abschnitts 30b2 dagegen die seltener benötigten Farben. Dadurch ergeben sich in der Praxis geringere Farbwechselverluste als bei dem Standardfarbwechsler gemäß Fig. 3(a).
Der in Fig. 3 bei (c) dargestellte Farbwechsler 12c, der im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 oder Fig. 4 der EP 1502657 A2 entsprechen kann, besteht aus den beiden parallelen Kanalabschnitten 30c1 und 30c2, die den dargestellten jeweiligen Farb-, Spül- und Rückführungsventilen gemeinsam sind und über je ein gesteuert absperrbares Ventil 16c1 bzw. 16c2 mit der Ausgangsleitung des Farbwechslers verbunden sind. Dieser Farbwechsler hat neben geringen Farbwechselverlusten besondere Vorteile wie relativ geringen Platzbedarf und geringes Gewicht bzw. eine größere Anzahl anschließbarer Farben bei gegebener Größe.
Wenn an die beiden Kanalabschnitte 30c1 und 30c2 die gleichen Farben angeschlossen werden, eignet sich der Farbwechsler auch für A/B-Betrieb. Damit lässt sich eine stets gleich kurze Farbwechselzeit für alle wählbaren Farben erreichen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 können die Farbventile für die High-Runner-Farben nahezu bündig, also farbverlustfrei an der Innenwand des Zylinders des Kolbendosierers oder ggf. seines Zwischenspeicherbehälters platziert sein (vgl. Fig. 7). Fig. 4 zeigt dagegen schematisch ein gegenüber Fig. 2 etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die an die High-Runner-Leitungen 43 angeschlossenen Farbventile FV43 in einen ihnen gemeinsamen Kanal 41 münden, der seinerseits in den Zylinder des Kolbendosierers oder ggf. seines Zwischenspeicherbehälters 40 führt. An den gemeinsamen Kanal 41 ist über ein die beiden Farbversorgungssysteme für High-Runner- bzw. Low-Runner-Farben voneinander trennendes Absperrventil V45 auch die Farbleitung 45 vom Ausgang des externen Farbwechslers 42 für die Low-Runner-Farben angeschlossen. Baulich kann die Farbleitung 45 ein integraler Bestandteil des üblichen Zentralkanals des Farbwechslers 42 sein und in den Kanal 41 übergehen oder diesen bilden (vgl. Fig. 8). Der Farbwechsler 42 kann beispielsweise die der Zeichnung zu entnehmende Anordnung aus den Farbventilen F1 bis Fn für die n verschiedenen verfügbaren Low-Runner-Farben, dem Rückführungsventil RF2, den Spülventilen V1 und PL1 für Verdünner bzw. Pulsluft sowie dem darstellungsgemäß zwischen den Farb- und Rückführungsventilen einerseits und den Spülventilen andererseits angeordneten Absperrventil SPVFW enthalten. Der Low-Runner-Farbwechsler kann auch einer der Anordnungen nach Fig. 3 entsprechen. Mit pFW ist ein den Druck des Beschichtungsmaterials in dem den verschiedenen Low-Runner-Farben gemeinsamen Zentralkanal des Farbwechslers und somit der Farbleitung 45 messender Farbdrucksensor zur Verbesserung der Prozesssicherheit. Der farbverlustreiche Zentralkanal des Farbwechslers 42 muss lediglich bei Lackierung mit einer der Low-Runner-Farben mit dieser Farbe gefüllt werden. Bei Lackierung mit einer der High-Runner-Farben wird der Farbwechsler 42 mit dem Absperrventil V45 abgetrennt.
In Fig. 5 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem die Dosiervorrichtung durch eine Zahnraddosierpumpe 50 gebildet ist, die sich von konventionellen Dosierpumpen dadurch unterscheidet, dass sie mehrere Eingänge hat, an die über jeweilige Farbventile FV53 die Farbleitungen 53 für die High-Runner-Farben und parallel hierzu über das Ventil V55 die Farbleitung 55 vom Ausgang des gesonderten Farbwechslers 52 für die Low-Runner-Farben angeschlossen sind. Die Farbventile FV53, mit denen die Eingänge für die High-Runner-Farben versehen sind, können vorzugsweise direkt nahezu farbverlustfrei an den Dosierzahnrädern der Dosierpumpe 50 platziert sein. Hier wie auch bei den anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Farbventile vorzugsweise als Nadelventile an sich üblicher Art ausgebildet sein. Das Absperrventil V55 für die Low-Runner-Farben kann in den Eingang der Dosierpumpe 50 eingebaut oder ihm vorgeschaltet sein. Der Farbwechsler 52 kann dem nach Fig. 4 entsprechen oder auch einem der Farbwechsler nach Fig. 3. Der Low-Runner-Farbwechsler gemäß Fig. 4 und Fig. 5 kann auch für Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 1 und Fig. 2 eingesetzt werden.
In Fig. 6 ist ein länglicher Lackbehälter 60 dargestellt, bei dem es sich beispielsweise um den Speicherbehälter der mehrfach erwähnten bekannten Dosiervorrichtung oder stattdessen auch um einen Kolbendosierer gemäß Fig. 2 handeln kann. Die beispielsweise vier oder fünf High-Runner-Ventile FV63 sind darstellungsgemäß parallel zur Behälterachse nebeneinander in der Endwand 69 des Behälters 60 angeordnet, eventuell neben einem weiteren Ventil VF65 für die Low-Runner-Farben. Die durch diese Ventile gesteuerten zugehörigen Farbleitungen können zweckmäßig durch über den Behälterumfang verteilte radiale Farbanschlüsse (nicht dargestellt) angeschlossen werden. Das zu der Low-Runner-Leitung (nicht dargestellt) gehörige Absperrventil (V45 in Fig. 4) kann auch anders ausgebildet sein als die Ventile FV63 und an anderer Stelle angeordnet sein. Der Behälter 60 kann wenigstens teilweise kreiszylindrisch oder mit einem anderen Querschnitt ausgebildet sein und einen verschiebbaren Kolben enthalten.
Wie in Fig. 7 dargestellt ist, sind die High-Runner-Farbventile FV 63, die signalgesteuerte Nadelventileinheiten der dargestellten an sich üblichen Bauart sein können, vorzugsweise so mit ihren Nadeln 73 in die Endwand 76 (69 in Fig. 6) eingesetzt, das die Nadelenden 78 bei geschlossenem Ventil wenigstens annähernd in der Ebene der Innenseite 71 der Endwand 76 liegen, also mit dieser Ebene fluchten. Bei 75 ist der konische Ventilsitz des Farbventils FV63 erkennbar. Beispielsweise in die Öffnung 77 kann einer der vom Umfang radial in die Endwand 76 führenden Farbanschlüsse für die durch die Farbventile FW63 geöffneten oder geschlossenen High-Runner-Farbleitungen (13 in Fig. 1) eingesetzt werden.
Statt der in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellten Ventilanordnung ist auch ein radialer Ein- oder Anbau der Farbventile FV63 (Ventile FV in Fig. 1 bzw. Fig. 2) möglich, beispielsweise ähnlich wie bei einer der Ausführungsformen nach Fig. 8 bis 14.
In der Regel sollen die High-Runner-Farbventile bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung möglichst klein sein, damit möglichst viele Ventile in dem zur Verfügung stehenden begrenzten Bauraum untergebracht werden können. Entsprechendes gilt für ein ein- oder angebautes Ventil für den Anschluss von Low-Runner-Farben (z.B. Ventil FV1 in Fig. 1). Die Farbventile des entfernten oder gesonderten Low-Runner-Farbwechslers können dagegen größer gebaut sein. Die größere Baugröße hat an sich den Vorteil, dass bei gegebenem Farbdruck die Durchflussöffnungen größer und die Lackfließgeschwindigkeit entsprechend kleiner sein können und deshalb eine geringere Gefahr von Beschädigungen des Lackmaterials besteht.
Die in Fig. 8 dargestellte Ventilanordnung ist für ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 geeignet, bei dem die dargestellten fünf High-Runner-Farbventile FV83 radial um den Zentralkanal 85 des Low-Runner-Farbwechslers (42 in Fig. 4) verteilt sind und mit den Enden 88 ihrer Ventilnadeln an den Umfang des Zentralkanals 85 angrenzen. Die Farbventile FV83 können hier in einer ihren Nadelachsen gemeinsamen radialen Ebene in den Umfang eines Wandelements 89 eingeschraubt sein, das eine Endwand des erwähnten Behälters bilden oder an die eigentliche Endwand angebaut sein kann. Zwischen den Farbventilen FV83 sind darstellungsgemäß über den Umfang des Wandelements 89 verteilt die zugehörigen Farbanschlüsse 84 für die High-Runner-Farben eingesetzt. Statt der dargestellten sternförmigen Ventilanordnung sind auch beispielsweise von Farbwechslern bekannte andere Anordnungen denkbar.
Fig. 9 zeigt eine zweckmäßige Anordnung eines Behälters 90 mit einer die High-Runner-Ventile und zugehörige radiale Farbanschlüsse 97 enthaltenden Endwand 69 bzw. 76 beispielsweise gemäß Fig. 7 und mit dem vorgeschalteten Low-Runner-Farbwechsler 92 im Vorderarm 91 eines Lackierroboters. Der Farbwechsler 92 hat die für Farbwechsler in Beschichtungsanlagen an sich typische modulare Blockbauform und ist konstruktiv in unmittelbarer Nähe an die Endwand 69 angebaut. Eine sehr ähnliche Anordnung ist auch mit der Ausführungsform nach Fig. 8 möglich. Die Anordnung des Behälters 90 neben einem (nur teilweise sichtbaren) Kolbendosierer 99 und sonstige Einzelheiten sind der Zeichnung zu entnehmen und können im Übrigen dem in EP 1 772 194 A2 beschriebenen System entsprechen, so dass sich eine genauere Beschreibung erübrigt.
Fig. 10 zeigt eine Möglichkeit für die bauliche Anordnung der High-Runner-Farbventile FW103 am Farbeingang 105 einer Zahnrad-Dosierpumpe 100 entsprechend der schematischen Darstellung in Fig. 5. Die beiden Dosierzahnräder 101 und deren Antriebswelle 102 entsprechen üblichen Konstruktionen. Der erfindungsgemäße Eingangsbereich der Dosierpumpe ist dagegen nur unvollständig dargestellt. Als Farbventile können ähnliche Nadelventileinheiten wie bei den anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung eingebaut werden, beispielsweise darstellungsgemäß radial in die nicht dargestellte Stirnplatteneinheit der Dosierpumpe 100. Auch die von den Farbventilen FW103 gesteuerten High-Runner-Farbleitungen sind nicht dargestellt. Der Farbeingang 105 kann an den erfindungsgemäß gesonderten Low-Runner-Farbwechsler über ein Absperrventil V55 (Fig. 5) angeschlossen sein, das durch das Ventil V105 gebildet oder an anderer Stelle angeordnet sein kann. Mit 106 ist der Farbausgang der Dosierpumpe 100 bezeichnet.
Wie schon erwähnt wurde, kann der oben im Zusammenhang mit Dosiervorrichtungen beschriebene Ein- oder Anbau von Farbventilen unabhängig hiervon allgemeiner für beliebige sonstige Behälter von Beschichtungseinrichtungen sinnvoll und vorteilhaft sein. In Fig. 11 ist ein solcher Behälter 110 dargestellt, der darstellungsgemäß zylindrisch sein oder eine andere, vorzugsweise längliche Form mit einer Längsachse haben kann. Um den Umfang des Behälters 110 sind bei dem dargestellten Beispiel 18 automatisch signalgesteuerte Nadelventile FV113 verteilt, deren Ventilnadeln 114 quer zu der Längsachse des Behälters 110 in einer gemeinsamen Radialebene liegen können. Beispielsweise können die Nadelventile FV113 darstellungsgemäß radial in einen die beispielsweise zylindrische Wand 111 des Behälters 110 umschließenden Flansch 112 eingesetzt sein und diesen mit ihren Nadeln 114 durchsetzen. Bei geschlossenem Ventil können die an dem Ventilsitz anliegenden Enden 115 der Ventilnadeln bündig oder nahezu bündig an die Innenfläche 116 der Behälterwand 111 angrenzen, so dass ähnlich geringe Farbwechselverluste auftreten wie beispielsweise bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 7, Fig. 8 und Fig. 10. Die in den Behälter 110 führenden, von den Farbventilen FV113 gesteuerten Farbleitungen sind nicht dargestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung muss kein gesonderter Farbwechsler gemäß Fig. 1 bis Fig. 5 oder ein Zentralkanal eines Farbwechslers wie 58 in Fig. 8 vorgesehen sein, insbesondere wenn nicht mehr Farben benötigt werden als die vorhandene Zahl von Farbventilen 113. Bei Bedarf ist aber der Anschluss eines konventionellen Farbwechslers für zusätzliche wählbare Farben möglich, beispielsweise an eines der Farbventile FV113 oder an einen anderen automatisch steuerbaren Eingang des Behälters 110.
Es sind auch Beschichtungssysteme denkbar, bei denen die Farbeingänge des beispielsweise auf einem Beschichtungsroboter angeordneten Behälters 110 in an sich bekannter Weise mit Schnellkuppelventilen an entsprechende stationäre Farbanschlüsse einer Lackierkabine angedockt werden.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 unterscheidet sich von dem nach Fig. 11 im Wesentlichen nur dadurch, dass die Nadeln 124 der bei dem dargestellten Beispiel 12 Farbventile FV123 nicht in einer radialen Ebene liegen, sondern gegen die zur Behälterachse senkrechte Radialebene geneigt angeordnet sind, so dass sich die in Fig. 13 erkennbare schräge Anordnung der Ventile FV123 ergibt. Auch hier befinden sich die Ventilsitze und somit bei geschlossenem Ventil die Nadelenden in unmittelbarer Nähe der Innenfläche 126 des Behälters 120 mit dem Vorteil entsprechend minimierter Farbverluste beim Farbwechsel.
Wenn man zwei oder mehr Gruppen von ringartig um den Behälterumfang verteilten Farbventilen gegeneinander längs der Behälterachse versetzt oder beabstandet, wie in Fig. 14 dargestellt ist, kann man eine entsprechend größere Anzahl - bei dem dargestellten Beispiel 30 - von ventilgesteuerten Farbleitungen für unterschiedliche wählbare Farben an den Behälter 140 anschließen. Die dargestellten beiden Gruppen von Farbventilen FV143 bzw. FV143' können wie in Fig. 12 und Fig. 13 schräg angeordnet sein, zweckmäßig mit zueinander entgegengesetztem Neigungswinkel bezüglich der Radialebene. Eine oder jede Gruppe von Farbventilen kann aber auch wie in Fig. 11 in einer gemeinsamen Radialebene senkrecht zur Behälterachse angeordnet sein. Im Übrigen kann das Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 denen nach Fig. 12 und Fig. 13 entsprechen.
Zur automatischen Steuerung der Farbventile der beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung können an die Ventile in an sich bekannter Weise beispielsweise elektrische oder pneumatische Signalleitungen angeschlossen sein, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind.
Generell ist die Kombination jedes der in dieser Anmeldung beschriebenen Merkmale mit einem oder mehreren anderen beschriebenen Merkmalen ohne Beschränkung auf sonstige Merkmale möglich und je nach Realisierungsfall vorteilhaft.

Claims

Dosiervorrichtung für eine Beschichtungseinrichtung zur Serienbeschichtung von Werkstücken mit unterschiedlichen Farbtönen, wobei mit der Dosiervorrichtung die momentane Menge des applizierten Beschichtungsmaterials während der Applikation gesteuert änderbar ist,
mit mehreren durch Signale zur Auswahl der Beschichtungsmaterialien aus Farbleitungen (13, 13') steuerbaren Farbventilen (FV), die an oder in die Dosiervorrichtung (10, 20) oder einen Speicherbehälter (90) der Dosiervorrichtung angebaut oder eingebaut sind,
wobei die Dosiervorrichtung (10, 20, 50)
a) eine Zahnraddosierpumpe (50, 100) ist oder enthält oder

b) ein Kolbendosierer (20) ist oder einen Kolbendosierer (99) enthält, dessen Dosierantrieb zur Änderung der Kolbengeschwindigkeit während der Applikation steuerbar ist, wobei der Kolbendosierer (20) oder ein ihm vorgeschalteter Behälter (90) für jede Farbleitung (13') einen jeweiligen Eingang (E1-E5) hat,
dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren an die Dosiervorrichtung (10, 20, 50) oder einen Speicherbehälter (90) der Dosiervorrichtung angebauten oder eingebauten Farbventile (FV) durch automatisch gesteuerte Nadelventileinheiten (FV63, FV83, FV103) gebildet sind.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelventileinheiten so mit ihren Nadeln in eine Wand der Dosiervorrichtung oder deren Speicherbehälter eingesetzt sind, dass die Nadelenden bei geschlossenem Ventil wenigstens annähernd in der Ebene der Innenseite der Wand liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadeln (73) der Ventile (FV63) parallel zu der Längsachse eines Kolbendosierers oder Behälters der Dosiervorrichtung eine Endwand (76) des Kolbenzylinders (60) oder Behälters durchsetzen und ihre Enden (78) bei geschlossenem Ventil wenigstens annähernd mit der Innenseite der Endwand (76) fluchten.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (F83) radial in den Umfang eines Wandelements (89) eines Kolbenzylinders eingesetzt sind und die Enden (88) ihrer Ventilnadeln bei geschlossenem Ventil annähernd bündig an einen axialen Zentralkanal (85) angrenzen.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlüsse (77, 84, 97) für durch die Ventile (FV) gesteuerte Leitungen radial in den Umfangs der Endwand (69, 76) oder des Wandelements (89) eingesetzt sind.
Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (10) ein von einem Dosierantrieb angetriebener Kolbendosierer (20) mit einem Zylinder (21) ist oder einen solchen Dosierer enthält, dessen durch den Kolben (23) getrennte Bereiche jeweils mehrere gesteuerte Eingänge (E1-E5) für Beschichtungsmaterial mit wählbaren unterschiedlichen Farbtönen und jeweils einen mit dem Ausgangsventil eines Zerstäubers verbindbaren gesteuerten Ausgang (A) haben.
Dosiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge (E1-E5) des einen Bereichs sich an oder in dem einen Stirnende (24) des Zylinders (21) und die Eingänge des anderen Bereichs sich in oder an dem entgegengesetzten Stirnende des Zylinders (21) befinden.
Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbventile (FV) über den Umfang des Behälters (110) verteilt sind.
Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Zylinder (21, 60) und einem darin verschiebbaren Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der auf der einen Seite des Kolbens (23) befindliche Raum des Zylinders (21) eine Mehrzahl von Eingängen (E1-E5) hat, an die jeweils eine Farbleitung (13') einer Gruppe von für verschiedenfarbige Beschichtungsmaterialien vorgesehenen Farbleitungen anschließbar ist.
Verwendung einer Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9 in einer Beschichtungseinrichtung zur Serienbeschichtung von Werkstücken mit unterschiedlichen Farbtönen mit
- einem Zerstäuber, der ein Applikationsorgan für das Beschichtungsmaterial hat;

- der in dem Zerstäuber oder in dessen Nähe befindlichen, dem Applikationsorgan vorgeschalteten Dosiervorrichtung (10, 20), mit der die momentane Menge des applizierten Beschichtungsmaterials während der Applikation gesteuert änderbar ist;

- einer Gruppe von mehreren Farbleitungen (13, 13'), die wählbare Beschichtungsmaterialien mit relativ häufig benötigten unterschiedlichen Farbtönen der dem Applikationsorgan vorgeschalteten Dosiervorrichtung (10, 20) zuführen, wobei der Ausgang (11, A) der Dosiervorrichtung (10, 20) den von den Farbleitungen (13, 13') der Gruppe kommenden Beschichtungsmaterialien gemeinsam ist;

- durch Signale zur Auswahl der Beschichtungsmaterialien aus den Farbleitungen (13, 13') der ersten Gruppe gesteuerten Farbventilen (FV); und

- einem entfernt von dem Zerstäuber angeordneten Farbwechsler (12), der eine Vielzahl von Farbventilen enthält, an die jeweils Farbleitungen (14) einer zweiten Gruppe für Beschichtungsmaterial mit seltener benötigten Farbtönen angeschlossen sind, und dessen den Farbleitungen (14) der zweiten Gruppe gemeinsamer Ausgang (15)

- parallel zu den Farbleitungen (13, 13') der ersten Gruppe an deren Dosiervorrichtung (10, 20) oder an einen Behälter (90) der Dosiervorrichtung angeschlossen ist

- oder parallel zu der Dosiervorrichtung (10, 20) zu dem Applikationsorgan des Zerstäubers führt.