用于涂装设备的涂料供应系统以及相关的操作方法与流程

1.本发明涉及一种用于涂装设备、特别是用于喷涂机动车车身构件的涂装设备的涂料供应系统。此外，本发明涉及一种用于这种涂料供应系统的操作方法。


背景技术：

2.在用于喷涂汽车车身构件的现代涂装设备中，涂料通常通过环形管线供应到消耗器(例如旋转雾化器)，涂料在环形管线中循环，以使涂料不会沉降。消耗器(例如旋转雾化器)在环形管线分接头处经由分接管线从环形管线中提取涂料。这里的问题是涂料在环形管线中循环，而不是在分接管线中循环。因此，如果消耗器(例如旋转雾化器)较长时间不使用，涂料会停留在相关的分接管线中，这可能导致涂料在较长的静止状态下沉降或其粘度被改变。
3.该问题的一个已知解决方案是在一段时间的静止后自动清空分接管线，这也称为剥离。在这种情况下，分接管线中的涂料在再循环系统中处理。然而，该问题的这种已知解决方案是不利的，因为它涉及分接管线损失和额外费用。
4.这个问题的另一个可能的解决方案是继续将材料循环到消耗器中(例如旋转雾化器)，这样就可以完全省去分接管线。然而，这种可想到的解决方案需要两个用于流出和返回的循环管线而不是单个分接管线，因此要复杂得多。此外，至于到换色器，则需要两倍数量的涂料软管，因此由于安装空间有限，可能的涂料供应管线数量减少了。
5.从de 102014004718 a1中已知一种喷涂系统，其中，在换色期间，涂料可以通过清管器从分接管线压回到环形管线中，以使换色的损失最小化。然而，这与分接管线中涂料的沉降无关，而仅用于回收分接管线中剩余的涂料。
6.此外，本发明的技术背景应参考de 2923906 c2。


技术实现要素：

7.因此，本发明基于创建相应改进的涂料供应系统和相关的操作方法的任务。
8.该任务通过根据本发明的涂料供应系统以及通过根据独立权利要求的相应操作方法来解决。
9.根据本发明的涂料供应系统用于向涂料系统供应涂层剂、优选地用于喷涂汽车车身构件的涂料。然而，关于涂层剂的类型，本发明不限于涂料，而是原则上也可以用其它类型的涂层剂来实施。此外，关于涂装系统的类型，本发明不限于用于喷涂汽车车身构件的涂装系统。更确切地说，根据本发明的涂料供应系统也可以用于供应涂敷其它类型构件的涂装设备。
10.根据现有技术，根据本发明的涂料供应系统还具有至少一个用于循环涂层剂(例如涂料)的环形管线。这种环形管线系统在现有技术中是已知的并且例如在pavel svejda：“prozesse und applikationsverfahren in derindustriellen lackiertechnik”，vincentz出版社2003中进行了描述。这里应该提到的是，实际上通常提供多个环形管线，例
如，不同颜色的涂料在其中流通。然而，在下文中，为了简单起见，仅描述从单个环形管线提取涂层剂。然而，可以理解，涂层剂通常是从多个环形管线中提取的。
11.涂层剂被在环形管线分接头处从环形管线提取，该分接头经由分接管线连接到消耗器(例如旋转雾化器)。
12.在这一点上应该提到，关于消耗器，本发明不限于雾化器(例如旋转雾化器)。在本发明的上下文中，消耗器也可以是需要涂层剂的另一个构件或组件。
13.现在本发明的特征在于，防止了开头所述的分接管线中的涂层剂的干扰沉降。为此，根据本发明的涂料供应系统具有使涂层剂在分接管线中交替地前后运动以防止涂层剂在分接管线中沉降的器件。
14.可以在本发明的各种实施例中以不同的方式完成分接管线中涂层剂的这种向前和向后运动。在下文中，首先描述第一发明变型，其为此目的将压力冲击经由环形管线引入分接管线，该压力冲击在分接管线中被反弹，导致涂层剂在分接管线中向前和向后运动。
15.在本发明的第一变型中，消耗器(例如旋转雾化器)在分接管线分接头处从分接管线中提取涂层剂，分接管线在分接管线分接头的下游封闭并且在其端部包含可压缩介质的缓冲垫(例如气垫)，它反弹来自压力管线的压力冲击，从而使位于分接管线中的涂层剂交替地向前和向后运动。
16.在本发明的第一实施例中，分接管线中的压力冲击由压力发生器(例如涂层剂泵)产生，该压力发生器将涂层剂泵送通过环形管线。该压力发生器然后由控制单元控制，使得分接管线中的压力以突然的方式波动。例如，这可以通过交替地打开和关闭压力发生器(例如涂层剂泵)来实现。这样，压力冲击最初在环形管线中产生，然后通过分接管线传播并在分接管线的端部反弹，然后导致涂层剂在分接管线中的向前和向后运动。
17.压力冲击在分接管线端部的期望反弹优选地通过在分接管线端部的可压缩介质的缓冲垫(例如，气垫)来实现，该缓冲垫的容积优选地为分接管线的容积的10％-150％、20％-130％或30％-110％。然而，为了完整起见，还应该提到，在本发明的范围内也可以省去缓冲垫。
18.此外，需要指出的是，分接管线中的涂层剂柱与分接管线端部处的缓冲垫一起形成了具有一定固有频率的振动系统。然后，压力发生器的振动激励优选地处于该振动系统的固有频率或至少接近该振动系统的固有频率，以便尽可能强烈地在分接管线中向前和向后移动涂层剂柱。如果压力发生器(例如涂层剂泵)交替地打开和关闭以产生压力冲击，则这种打开和关闭优选地以对应于由分接管线中的涂层剂柱与分接管线端部处的缓冲垫形成的振动系统的固有频率的开关频率进行。例如，由压力发生器(例如涂层剂泵)产生的振荡激励的激励频率与由分接管线中的涂层剂柱与分接管线端部处的缓冲垫形成的振动系统的固有频率的之间的偏差可以小于20％、10％、5％或2％。
19.然而，也可以在第二发明变型中不同地实现分接管线中涂层剂的期望的向前和向后运动，因此现在在下面描述该第二发明变型。
20.在第二发明变型中，分接管线通向阀装置，该阀装置一方面在输出侧连接到消耗器(例如旋转雾化器)，另一方面连接到储液器。在第一操作模式中，阀装置随后将经由分接管线供应的涂层剂导引至消耗器，使得消耗器可以例如施加涂层剂。另一方面，在第二操作模式中，阀装置交替地将涂层剂从分接管线导引到储液器中或从储液器导引回到分接管线
中。这样，使位于分接管线中的涂层剂交替地向前和向后运动。
21.在本发明的第二变型的一个实施例中，储液器具有清管器管线，该清管器管线包含可移动的清管器并从阀装置通向清管器站。涂层剂可以通过清管器从储液器返回到分接管线，该清管器通过将清管器从清管器站沿阀装置的方向推压而将涂层剂压回到分接管线中。这种清管器和清管器站本身在现有技术中是已知的，因此不需要详细描述。
22.清管器管线可在两端均具有清管器站，使涂层剂的运动由清管器双向驱动。然而，替代地，清管器也可以仅在其远端具有清管器站。在这种情况下，只有涂层剂从清管器管线返回到分接管线是由清管器驱动的。
23.在清管器管线的相反端具有两个清管器站的实施例中，近端清管器站经由连接管线连接到阀装置。在此有利的是，连接管线的管线横截面小于清管器管线的管线横截面。
24.还应该提到，两个或多个清管器管线可以连接到阀装置，每个清管器管线都形成储液器并且都通向清管器站。
25.在操作中，可以先将位于分接管线中的旧涂层剂转移到第一清管器管线。然后用来自环形管线的新鲜涂层剂填充第二清管器管线。在下一步中，转移到第一清管器管线中的旧涂层剂被强制送回分接管线，然后进入环形管线。在最后一步中，转移到第二清管器管线中的新鲜涂层剂随后被强制送回分接管线。这样，位于分接管线中的涂层剂不仅移动，而且完全或至少部分地与来自环形管线的新鲜涂层剂交换。
26.还应该提到的是，阀装置可以具有换色器(例如线性换色器)，该换色器在输入侧经由分接管线连接到用于不同涂层剂的多个环形管线。在这种情况下，具有不同颜色的涂层剂通常在不同的环形管线中循环，由此换色器然后可以在输入侧选择所需的颜色，这本身在现有技术中是充分已知的。例如，这种线性换色器从de 102008015258 a1已知。
27.在这种情况下，阀装置优选地具有连接到消耗器的涂层剂出口。
28.此外，阀装置可具有用于分别供应脉冲空气和冲洗剂的脉冲空气入口和冲洗剂入口，这种供应分别由可控脉冲空气阀和可控冲洗剂阀控制。
29.此外，阀装置可以具有返回接头以将介质(例如，涂层剂、冲洗剂)返回到返回管线中，其中，进入返回管线中的材料流可以由可控返回阀控制。
30.此外，阀装置可以包括连接到上述储液器(例如，清管器管线)的储液器接头。通过储液器接头进入储液器并返回的材料流在此可以通过可控储液器阀来控制。
31.此外，阀装置可以具有选择阀，以选择性地使冲洗剂和脉冲空气通过储液器接头进入储液器，通过返回接头进入返回管线，或通过涂层剂出口到消耗器。
32.上面已经简要地提到，消耗器优选地是雾化器(例如旋转雾化器)，其可以例如通过多轴喷涂机器人移动，如本身从现有技术中已知的。这种喷涂机器人通常设计为具有近端机器人臂和远端机器人臂的关节臂机器人。前述阀装置在此可以安装在近端机器人臂中或上，或者安装在远端机器人臂中。
33.此外，应该提到的是，上述储液器(例如清管器管线)优选地容纳足够大的容积、优选地为分接管线的容积的10％-150％、20％-130％或30％-110％。
34.此外，应该提到的是，计量泵可以设置在上述阀装置和消耗器(例如旋转雾化器)之间。
35.还应提及的是，本发明不仅要求保护根据本发明的上述涂料供应系统。更确切地
说，本发明还要求保护具有这种涂料供应系统的涂装系统，其中，该涂装系统例如可以用于喷涂汽车车身构件。
36.最后，本发明还要求保护相应的操作方法。根据本发明的操作方法的各个步骤已经从根据本发明的涂料供应系统的上述描述中清楚易懂，因此针对操作方法参考上述描述以避免重复。
37.因此，本发明还包括控制单元，该控制单元控制根据本发明的涂料供应系统的构件(例如涂料泵、环形管线的返回阀、换色阀)，使得根据本发明的操作方法被执行。为此目的，控制单元可以具有控制计算机，在该控制计算机上存储有控制程序，该控制程序执行根据本发明的操作方法。
附图说明
38.本发明的其它有利的实施例在从属权利要求中指出，或者在下面结合附图对本发明的优选实施例的描述进行更详细的解释。图中：
39.图1是根据本发明的第一变型的根据本发明的涂料供应系统的示意图；
40.图2是根据本发明第二变型的根据本发明的涂料供应系统的示意图；
41.图3a是根据本发明第二变型的根据本发明的另一涂料供应系统的示意图；
42.图3b是根据图3a的涂料供应系统的阀装置的详细表示；以及
43.图4以流程图的形式示出了根据本发明的操作方法。
具体实施方式
44.下面，我们将首先描述图1所示的实施例，其对应于本发明的第一变型。
45.以传统方式，根据本发明的涂料供应系统最初具有装满涂料2的涂料容器1。涂料2由涂料泵3从涂料容器1中提取并泵送通过环形管线4，其本身在现有技术中是充分已知的。
46.涂料泵3在此由控制单元5控制，由此控制单元5可以改变涂料泵3的输送速率并且打开和关闭涂料泵3。
47.然后环形管线5再次通向涂料容器1，由此在环形管线4的端部设置可控返回阀6，该返回阀由控制单元7控制。两个控制单元5和7可以单独设计，也可以作为公共控制系统的一部分。
48.此外，需要说明的是，作为可控回流阀6的替代，还可以设置传统的背压阀，其在该背压阀上游的环形管线4中设置恒定的涂层剂压力，这也足够从现有技术已知。从us 7828527 b2已知具有背压调节器的这种环形管线系统的示例。
49.此外，该图示出了旋转雾化器8，这里仅示意性地示出，其在环形管线分接头10处经由分接管线9从环形管线4提取待施加的涂料。通过旋转雾化器的涂料施加由主阀11控制，这仅示意性地示出。
50.与现有技术不同，分接管线9被引导通过旋转雾化器8，由此旋转雾化器8在分接管线分接头12处从分接管线9取出待施加的涂料。
51.此外，应该提到的是，分接管线9在其端部是封闭的并且在那里包含用于反弹压力冲击的气垫13，如将在下文所述。
52.实际上，如果旋转雾化器8不从分接管线9提取任何涂料，则涂料将留在分接管线9
中。然后存在涂料将在分接管线9中沉淀或在较长停机时间期间改变其粘度的风险，这也是不期望的。因此，本发明设置为分接管线9中的涂料在这样的停止期间前后运动，以防止分接管线中涂料的干扰沉降。为此，控制单元5控制涂料泵3，使得涂料泵3交替地打开和关闭。这首先在环形管线4中产生压力冲击，然后通过分接管线9传播到分接管线9的端部，然后压力冲击被弹性气垫13反弹。结果是位于分接管线9中的涂料交替地向前和向后运动。
53.此处需要说明的是，具有在分接管线9中的涂料柱和弹性气垫13的涂料供应系统形成了振荡系统。为了使分接管线中的涂料尽可能地向前和向后运动，压力冲击的激励频率应与振荡系统的固有频率相适应。为此，控制单元5以适当的激励频率控制涂料泵3。
54.下面描述第二个发明变型，如图2所示。然而，本发明变型与上述第一个发明变型部分相同。为避免重复，因此也参考上述第一发明变型的描述，其中相同的附图标记用于相应的细节。
55.该第二发明变型的特征首先在于换色器14，该换色器14在输入侧具有多个色阀f1-fn，每个色阀连接到环形管线。为简单起见，这里只示出了环形管线4，其经由分接管线9连接到换色器14的色阀f1。但实际上，换色器14的其它色阀f2-fn同样经过分接管线(未示出)连接到环形管线(未示出)。
56.此外，换色器具有连接旋转雾化器8的涂层剂出口15。
57.此外，换色器14具有用于供应冲洗剂的冲洗剂接头16，经由冲洗剂接头16的冲洗剂供应由换色器14中的冲洗剂阀v控制。
58.此外，换色器14具有用于供应脉冲空气的脉冲空气接头17，脉冲空气供应经由脉冲空气接头17由换色器14中的脉冲空气阀pl1控制。
59.此外，换色器14具有用于将介质(冲洗剂、脉冲空气、涂料)返回到返回管线19中的返回接头18，由此进入返回管线19的材料由换色器14中的返回阀rf2控制。
60.本发明的该变型现在的特征在于换色器14附加地具有储液器阀vre，以便能够将位于分接管线9中的涂料导引到储液器中。储液器由两个清管器管线20、21形成，每个清管器管线分别在其远端通向清管器站22、23。清管器24、25可以分别在每个清管器管线20、21中移动，清管器24、25从清管器站22、23沿换色器14方向的运动由压缩空气实现，如从现有技术中已知的那样。
61.在下文中，现在将简要描述本发明的第二变型的操作模式。
62.如果旋转雾化器8长时间处于静止状态并且因此不需要任何涂料，则存在位于分接管线9中的涂料将沉降或至少改变其粘度的风险。在这种情况下，首先打开储液器阀vre，将位于分接管线9中的旧涂料转移到清管器管线20中。
63.在第二步中，新鲜涂料然后从环形管线4通过储液器阀vre转移到另一个清管器管线21中。
64.在下一步中，清管器24然后将位于清管器管线20中的旧涂料推回分接管线9并最终也进入环形管线4。
65.在进一步的步骤中，清管器25然后将位于清管器管线21中的新涂料压回到分接管线9中。
66.这样，分接管线9中的旧涂料完全或至少部分地被来自环形管线4的新涂料所取代。
67.在下文中，现在将描述根据图3a和3b的实施例，其也对应于第二发明变型并且是根据图2的实施例的修改。为了避免重复，因此参考以上描述为补充，对应的细节使用相同的附图标记。
68.首先需要说明的是，换色器14设计为线性换色器，设置在喷涂机器人的远端机械臂26中。换色器14在此具有两个阀装置14.1、14.2，它们可沿双箭头相对于彼此移动，以便选择阀装置14.1的色阀f1-fn中的一个用于材料提取。
69.换色器14的阀装置14.2的涂层剂出口15在此经由计量泵27连接到旋转雾化器8，旋转雾化器8的材料输送由旋转雾化器8中的传统的主针阀hna控制。
70.此外，旋转雾化器8在此具有返回阀rf1a和短冲洗阀ks，如在现有技术中本身已知的。
71.阀装置14.2还具有储液器阀lfb，其对应于图2中所示的储液器阀vre。储液器阀lfb允许将位于分接管线9中的涂料导引到由连接管线28和清管器管线29组成的储液器中，清管器管线29具有比连接管线28更大的管线横截面。清管器管线29通向未示出的清管器站，这允许转移到储液器中的涂料被压回分接管线9，如上文参考图2所述。
72.此外，阀装置14.2还具有选择阀lvpla、lvplb、lsv，其允许将冲洗剂和脉冲空气选择性地导引到储液器(即连接管线28和清管器管线29)中，进入返回管线19或旋转雾化器8。
73.下面，现在将描述根据图4的流程图，该流程图以示意图的形式示出了根据本发明的第一变型的操作方法。
74.在步骤s1中，涂料在环形管线4中循环。
75.在步骤s2中，然后将涂料从环形管线4中提取到分接管线9中到旋转雾化器8。在下一步骤s3中，然后将涂料通过分接管线9输送到旋转雾化器8。
76.在步骤s4中，继续检查是否存在旋转雾化器8不需要任何涂料的较长静止状态。
77.如果是这种情况，则在步骤s5中，涂料在分接管线9中交替地前后运动，以防止涂料在分接管线中沉降。
78.本发明不限于上述优选实施例。相反，大量的变型和变化也是可能的，它们也利用了本发明的思想并因此落入保护范围内。特别地，本发明还要求保护从属权利要求的主题和特征，它们独立于所引用的权利要求并且特别地也没有主权利要求的特征。因此，本发明包括彼此独立地享有保护的本发明的不同方面。
79.附图标记列表
[0080]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
涂料容器
[0081]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
涂料
[0082]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
涂料泵
[0083]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
环形管线
[0084]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
涂料泵控制单元
[0085]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
返回阀
[0086]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
返回阀控制单元
[0087]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转雾化器
[0088]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
分接管线
[0089]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
环形管线分接头
[0090]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转雾化器主阀
[0091]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
分接管线分接头
[0092]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
分接管线端部气垫
[0093]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
换色器
[0094]
14.1、14.2
ꢀꢀꢀꢀ
换色器的阀装置
[0095]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
换色器的涂层剂出口
[0096]
16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
换色器的冲洗剂接头
[0097]
17
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
换色器的脉冲空气接头
[0098]
18
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
换色器的返回接头
[0099]
19
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
返回管线
[0100]
20、21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
清管器管线
[0101]
22、23
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
清管器站
[0102]
24、25
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
清管器
[0103]
26
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
机械臂
[0104]
27
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
计量泵
[0105]
28
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
连接管线
[0106]
29
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清管器管线
[0107]
14.1、14.2
ꢀꢀꢀꢀ
换色器的阀装置
[0108]
f1-fn
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
换色器的色阀
[0109]
hna
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转雾化器中的主针阀
[0110]
ks
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转雾化器中的短冲洗阀
[0111]
lfb
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
储液器阀
[0112]
lvpla
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
选择阀
[0113]
lvplb
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
选择阀
[0114]
lsv
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
选择阀
[0115]
pl
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
脉冲空气阀
[0116]
pl1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
脉冲空气阀
[0117]
rf1a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转雾化器中的返回阀
[0118]
rf2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
换色器的返回阀
[0119]vꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
换色器的冲洗阀
[0120]
vre
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
换色器的储液器阀