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申请/专利权人：杜尔系统股份公司

摘要：本发明涉及一种涂层剂泵1，用于在涂层设备中输送涂层剂，特别是用于在涂装设备中输送涂料，其具有用于驱动涂层剂泵1的电驱动电机3，使得涂层剂泵1在运行期间不断改变其泵位置。本发明提供一种位置测量系统5，用于定量检测涂层剂泵1的泵位置。

主权项：1.一种涂层剂泵1；8，用于在涂层设备中输送涂层剂，具有：a用于驱动涂层剂泵1；8的电驱动电机3；14，使得涂层剂泵1；8在运行期间连续改变其泵位置，b其中，所述涂层剂泵1；8是具有至少一个活塞19的活塞泵，所述活塞在气缸中是可移置的并且由电驱动电机3；14驱动，c位置测量系统5，用于定量检测涂层剂泵1；8的泵位置，d提供控制单元4，其在输入侧连接到位置测量系统5并且在输出侧连接到电驱动电机3；14，并且其中，所述控制单元4根据由位置测量系统5确定的泵位置致动电驱动电机3；14，其特征在于，所述控制单元4驱动所述电驱动电机3；14以减少输送流的脉动，使得活塞当通过其反转区域时比在反转区域之间时移动得更快。

全文数据：涂层剂泵技术领域本发明涉及一种涂层剂泵，用于在涂层设备中输送涂层剂，特别是用于在涂装设备中输送涂料或高粘度材料。背景技术在用于涂漆部件例如汽车车身部件的现代涂装设备中，通常使用气动驱动或电动的活塞泵来输送待施加的涂料，一种用于输送涂料的电动的双活塞泵例如从US7938632B2已知。在这种情况下，通常使用异步电机作为驱动电机。然而，已知的涂料泵具有各种缺点，下面将对其进行概述。例如，在上文中首先简要提到的由压缩空气操作的活塞泵具有高能耗，这与相应高的运行成本相关。对于使用异步电机作为驱动电机的电动活塞泵，其能耗也相对较高：这特别适用于较低的速度范围。此外，异步电机的速度只能有限地低，因为否则会由于高启动电流而发生过热。此外，这种类型的活塞泵中输送的涂料流表现出相对高的脉动，因为输送的涂料流的脉动是由机械偏转系统的质量或驱动电机的反转速度决定的。此外，对于已知的电动活塞泵，需要另外的测量和安全装置以避免过压情况。为此，通常必须在活塞泵的下游布置压力传感器和或过压开关。已知的活塞泵的另外一个缺点是，为了保持管路系统中的涂料压力恒定，需要另外的测量装置例如压力传感器，借助于所述测量装置可以建立控制回路。此外，应该提到的是，通常仅具有小位移体积的活塞泵适合用作计量泵，而具有大位移体积的活塞泵不具有必要的分配精度。最后，希望及时识别这种类型的活塞泵中的例如可能是由于磨损造成的泵缺陷。关于现有技术，还应参考DE60210287T2、DE4130295A1、US7938632B2和WO2008138848A2。发明内容因此，本发明的目的是提供相应改进的涂层剂泵。该目的通过根据本发明的根据主要权利要求的涂层剂泵来实现。根据现有技术，根据本发明的涂层剂泵首先包括用于驱动涂层剂泵的电驱动电机。这里应该提到的是，涂层剂泵在运行期间不断改变其泵位置。在作为活塞泵的技术实施方式中，这意味着活塞泵的活塞位置在运行期间不断变化，因为活塞来回振荡。根据本发明的涂层剂泵的特征在于位置测量系统和可选的扭矩或力测量系统，该系统使得能够定量地检测涂层剂泵的当前泵位置并将其与活塞上的力或轴上的扭矩相关联。因此，在活塞泵的情况下，通过位置测量系统检测活塞位置。在这种情况下，应该提到的是，根据本发明的泵位置的定量确定与泵位置的已知定性确定之间存在差异。因此，例如从现有技术中已知，在活塞泵的情况下，通过磁激活的簧片开关来检测活塞冲程的端部止动点。然而，在这种情况下，仅定性地确定是否达到活塞冲程的端部止动点。根据本发明的泵位置的定量检测提供了各种优点，这将在后面详细讨论。例如，位置测量系统可以集成在涂层剂泵中。为此，电驱动电机可以例如设计为伺服电机，其具有作为位置测量系统的部件的集成位置传感器，以便确定驱动电机的位置并且因此确定泵位置。然而，替代性地，还存在另一种可能性，即提供单独的旋转编码器，所述旋转编码器连接到驱动电机并且因此检测驱动轴的角位置并因此也检测泵位置。然而，替代性地，也存在位置测量系统在结构上与涂层剂泵分离开的可能性。此外，还应该提到的是，位置测量系统优选地确定泵位置的绝对值，而不是泵位置的增量值。这种具有绝对值作为输出信号的位置测量系统优选地能够将驱动电机与活塞之间的偏转系统在一次旋转内的所有位置与驱动电机的相应旋转相关联，或者能够测量导轨上的连接到活塞的滑动件的位置。初始关联或者可以通过用户经由输入系统的相应规定进行，或者如在使用增量位置测量系统的情况下那样，经由所谓的“示教运行”进行。在这种情况下，涂料以低的且恒定的速度出于安全原因在几次旋转内输送。在这种情况下，在活塞的反转点处在管线上发生压力波动，由此作用在活塞上的力也改变。这种力的变化通过偏转系统传播到驱动电机的轴上。力的变化由位置测量系统力测量系统或扭矩测量系统测量。因此，使得路径点与脉动点相关联，并因此与活塞的反转点相关联。如果已知反转点，那么偏转系统的所有其它位置以及活塞的所有其它位置都是已知的，因为在设计阶段期间确定了偏转系统的角度与位置测量系统的位置之间的关系。在这种情况下，扭矩可以经由驱动电机内的电流测量或经由驱动电机的轴上的扭矩轴或经由应变仪来确定。替代性地，还可以通过活塞上的应变仪进行力测量。在这种情况下，应该提到的是，扭矩力测量系统并非不可避免地连接到位置测量系统。编码器用于例如用于测量位置；另一方面，电流检测用于计算扭矩。然而，替代性地，位置测量系统也可以仅确定泵位置的增量值或驱动电机的驱动轴的角位置。在本发明的实施例的一个优选示例中，驱动电机是同步电机。然而，应该提到的是，本发明原则上也可以用其它类型的电动机实现，因此保护的范围不限于具有同步电机作为驱动电机的涂层剂泵。上面已经提到过，位置测量系统定量地检测涂层剂泵的泵位置。为此，本发明考虑了技术-物理发现，即在泵循环期间驱动电机的机械负载相应地周期性地波动。因此，例如，在活塞泵的情况下，在活塞的反转点死点处发生压力波动，该波动与驱动电机的机械负载的相应波动相关联。因此，可以通过监测驱动电机的机械负载来识别活塞的反转点。在本发明的实施例的优选示例中，位置测量系统因此从驱动电机的机械负载中导出泵位置。在本发明的上下文中，可以以各种方式确定驱动电机的机械负载。例如，位置测量系统可以借助于驱动控制器测量电驱动电机的一个或两个以上电操作变量例如操作电流并从中导出机械负载。因此，电动机的驱动扭矩通常可以根据操作电流来计算。确定驱动电机的机械负载的另一种可能方式在于提供附加的扭矩传感器，其测量作用在驱动电机的驱动轴上的扭矩。例如，这种扭矩传感器可以是应变仪，其附连到驱动电机的驱动轴或涂层剂泵的活塞上，应变仪在活塞处测量的不是扭矩，而是活塞上的力。上述两种类型的驱动电机的机械负载的确定可以单独使用或彼此组合使用。此外，在本发明的上下文中，还可以使用其它方法以确定涂层剂泵的驱动电机的机械负载。根据本发明的位置测量系统允许将活塞位置与电机位置的精确关联，这允许非常高的分配精度。例如，1600立方厘米的活塞位移体积的分配不准确度可以例如小于1毫升。因此，相对于活塞泵的位移体积，相对分配不准确度可以小于5‰、2‰、1‰或0.75‰。此外，还应该提到的是，根据本发明的涂层剂泵优选地具有控制单元，所述控制单元在输入侧连接到位置测量系统并且在输出侧连接到电驱动电机。在输出侧，控制单元致动电驱动电机。在输入侧，控制单元从位置测量系统接收泵位置的当前值，这允许极其精确地分配涂层剂。在活塞泵的情况下，反馈当前的泵位置还可以使活塞速度特定地变化，以减少输送的涂料流的干扰脉动。因此，控制单元优选地控制驱动电机，使得活塞在通过其反转点时比在反转点之间时移动得更快。因此，与恒定速度的活塞冲程相比，涂层剂泵的干扰脉动可以减少为七分之一。这经常使得能够在流体回路中省去脉动阻尼器，否则这是必要的。此外，根据本发明的涂层剂泵优选地具有压力测量装置，以测量涂层剂泵出口处的涂层剂压力。为此，压力测量装置首先确定从涂层剂泵作用在驱动电机上的机械负载。特别地，压力测量装置为此目的可以评估电驱动电机的电操作变量例如操作电流。然后，压力测量装置可以从驱动电机的机械负载导出涂层剂压力，由此确定该驱动电机的机械负载。在某些情况下，该压力测量可以省去附加的压力传感器。此外，以这种方式，例如，如果涂层剂在出料点处突然抽出而发生的压力波动可以更快地得到补偿。通过测量驱动电机处的电操作变量来测量涂层剂压力也比借助于模拟或数字转换器检测外部传感器信号快得多，这使得更快速的反应成为可能。此外，根据本发明的涂层剂泵优选地包括监测系统，以便识别涂层剂泵的故障或磨损。例如，各种测量变量，例如涂层剂压力、输送速率和驱动电机的扭矩，通常彼此处于一定的关系。如果涂层剂压力、输送速率和扭矩的实际测量值然后偏离该规定的关系，则这可能表示系统的故障或磨损。因此，监测系统在运行期间确定泵点的测量变量、涂层剂压力、驱动电机的机械负载和或涂层剂泵的输送速率之间的关系。如果各个测量变量之间的这些关系随时间变化，则监测系统然后可以发出警告信号，而所述警告信号也可以导致相应的自动反应。例如，该警告信号可以发射到控制单元，然后所述控制单元终止泵的运行。另外，时间上反复出现的扭矩波动因此也可以用作早期识别系统故障的信息源。例如，偏转系统的不均匀磨损、轨道系统上的碎屑或污物或齿轮机构的受损齿可能是导致这种故障情况的原因。另外，如果速度大于0却反对非常低的扭矩或非常低的力作用在活塞上于是“仅”空气被泵送，从而不会产生背压，因此也就没有力，则可以识别出涂层剂泵的干运转，其会导致涂层剂泵的密封件非常快速磨损，因为这些密封件是由涂料润滑的。此外，根据本发明的涂层剂泵优选地包括用于限制涂层剂泵出口处的压力的压力限制器。在这种情况下，压力限制器优选地限制涂层剂泵的电操作变量，以防止过大的压力。因此，压力限制器在这种情况下通过限制电操作变量间接地限制涂层剂压力。在这种情况下，经由操作电流或借助于应变仪确定的扭矩受到限制，因此由于压力与扭矩力之间的关系，涂料压力间接地受到限制。在本发明的实施例的优选示例中，涂层剂泵是带有两个相对的活塞的双活塞泵，所述活塞分别在一个气缸中是可移置的。这种类型的双活塞泵例如从US7938632B2已知，因此不需要更详细地描述。优选地，活塞在这种情况下是水平可移置的，而驱动电机具有垂直定向的驱动轴，所述驱动轴在两个活塞之间延伸。在这种情况下，驱动电机优选地经由可旋转的凸轮盘作用在两个活塞上。此外，应该提到的是，优选地，行星齿轮机构布置在驱动电机与凸轮盘之间。在这种情况下，驱动电机和电子部件优选地容纳在防爆壳体中。最后，本发明还要求保护具有根据本发明的涂层剂泵的完整涂层设备，如上所述。本发明的优点可以概括如下：-与同类泵系统相比，脉动明显减少，-使用相同的泵可实现高精度分配和高输送速率，-保护泵或密封件免于干运转，-无需附加的传感器的压力控制监测，-高效率和低能耗，特别是在低速时如果使用同步伺服电机，-预防性识别缺陷磨损，-无需附加的传感器的超压限制，以及-通过识别反转点自动识别活塞位置。附图说明本发明的其它有利的改进方案在从属权利要求中表征，或者将参考附图以及对本发明的实施例的优选示例的描述在下文更详细地解释。其中：图1是根据本发明的涂层设备的示意图表示，图2是图1的涂层剂泵的透视图，图3是图2的涂层剂泵的上部的剖视透视图，以及图4是图2的涂层剂泵的下部的剖视图。具体实施方式图1示出了根据本发明的涂层剂泵装置的简化示意图表示，其具有双活塞泵1，所述双活塞泵1布置在涂层剂管线2中并且沿箭头方向泵送涂料通过涂层剂管线2。双活塞泵1由电驱动电机3驱动，驱动电机3由控制单元4电致动。在这种情况下，控制单元4规定了驱动电机3的电操作变量，从而也限定了驱动电机3驱动双活塞泵1的扭矩。在这种情况下，另外提供位置测量系统5，其连续地检测驱动电机3的电操作变量，以便从中确定泵位置。因此，在活塞的反转点处发生压力波动，由此作用在活塞上的力改变。然后，这种力的变化也对驱动电机3的驱动轴和驱动电机3的电操作变量产生影响。因此，位置测量系统5可以通过评价处理驱动电机3的电操作变量来确定驱动电机3的驱动轴的角位置，并且因此也确定泵位置。然后，位置测量系统5将泵位置的当前值反馈给控制单元4，这使得控制单元4能够精确地致动驱动电机3，这允许非常高的分配精度。此外，本发明具有压力测量装置6，所述装置同样监测驱动电机3的电操作变量，以便导出双活塞泵1下游的涂层剂压力。在这种情况下，如果不考虑由于磨损引起的变化，则利用扭矩与涂层剂压力之间的相关性以及因此测量的电操作变量与涂层剂压力之间的相关性在运行期间是恒定的事实。然后，压力测量装置6也将该压力值反馈给控制单元4，使得控制单元4可以在致动驱动电机3时考虑压力值。最后，另外提供识别故障或过度磨损的监测单元7。在这种情况下，利用了在运行期间发生的涂层剂压力、输送速率和扭矩的值以及因此电操作变量的值通常彼此处于一定关系的事实。如果发生故障或过度磨损，这些变量之间的关系就会随着时间的推移而变化。因此，监测单元7检测涂层剂压力和泵位置，并检查测量值彼此是否处于表明泵运行正确的正常关系中。如果不是这种情况，则监测单元7假设故障或磨损并且向控制单元4发送警告信号，然后控制单元4可以启动适当的对策。图2至4示出了根据本发明的具有防爆控制面板9、防爆传动系10和下部流体部分11的双活塞泵8的各种视图。在防爆传动系10中，有接线盒12、驱动控制器13、具有集成旋转编码器的同步伺服电机14和行星齿轮机构15。因此，在这种情况下同步伺服电机14的角位置由集成的旋转编码器直接确定。在流体部分11的上侧上，首先存在联接器16，其使得能够将防爆传动系10连接到凸轮盘17。凸轮盘17作用在流体部分11中的滑动件18上，滑动件18又驱动活塞19。在这种情况下，待输送的涂料经由材料入口20供应并经由材料出口21排出。本发明不限于上述实施例的优选示例。相反，同样利用本发明概念并因此落入保护范围内的大量变体和修改是可能的。特别地，本发明还要求保护主题和从属权利要求的独立于所提到的权利要求的特征，并且特别是也不具有主要权利要求的特征的特征。附图标记列表1双活塞泵2涂层剂管线3驱动电机4控制单元5位置测量系统6压力测量装置7监测单元8双活塞泵9防爆控制面板10防爆传动系11流体部分12接线盒13驱动控制器14带旋转编码器的同步伺服电机15行星齿轮机构16联接器20材料入口21材料出口17凸轮盘18滑动件19活塞20材料入口21材料出口

权利要求：1.一种涂层剂泵1；8，用于在涂层设备中输送涂层剂，特别是用于在涂装设备中输送涂料，具有a用于驱动涂层剂泵1；8的电驱动电机3；14，使得涂层剂泵1；8在运行期间连续改变其泵位置，其特征在于，b位置测量系统5，用于定量检测涂层剂泵1；8的泵位置。2.根据权利要求1所述的涂层剂泵1；8，其特征在于，a位置测量系统5集成在涂层剂泵1；8中，或b位置测量系统5与涂层剂泵1；8分离开。3.根据前述权利要求中任一项所述的涂层剂泵1；8，其特征在于，a位置测量系统5确定泵位置的绝对值，而不是增量值，或b位置测量系统5确定泵位置的增量值，而不是绝对值。4.根据前述权利要求中任一项所述的涂层剂泵1；8，其特征在于，a驱动电机3；14是同步电机或异步电机，和或b驱动电机14是伺服电机，其具有作为位置测量系统5的一部分的集成的位置传感器，以确定驱动电机3；14的位置，从而确定泵位置，或c测量被驱动的滑动件的位置。5.根据前述权利要求中任一项所述的涂层剂泵1；8，其特征在于，a位置测量系统5通过涂层剂泵1；8借助于力或扭矩测量装置确定驱动电机3；14的机械负载，以及b位置测量系统5从驱动电机3；14的机械负载、特别是基于活塞反转点处的脉动导出泵位置。6.根据权利要求5所述的涂层剂泵1；8，其特征在于，a位置测量系统5借助于力或扭矩测量装置、特别是借助于驱动控制器，测量电驱动电机3；14的电操作变量、特别是操作电流，以及b位置测量系统5通过涂层剂泵1；8从测量的电操作变量导出驱动电机3；14的机械负载。7.根据权利要求5或6所述的涂层剂泵1；8，其特征在于，a力或扭矩测量装置具有扭矩传感器，所述扭矩传感器测量作用在驱动电机3；14的驱动轴上的扭矩，和或b扭矩传感器具有应变仪，所述应变仪附连到驱动电机3；14的驱动轴或涂层剂泵1；8的活塞19上。8.根据前述权利要求中任一项所述的涂层剂泵1；8，其特征在于，a涂层剂泵1；8相对于1600立方厘米的活塞泵的排量具有小于50毫升、25毫升、10毫升、5毫升、2毫升或1毫升的绝对分配不准确度，和或b涂层剂泵1；8是具有一定位移体积的活塞泵，涂层剂泵1；8相对于位移体积具有小于5‰、2‰、1‰或0.75‰的相对分配不准确度。9.根据前述权利要求中任一项所述的涂层剂泵1；8，其特征在于，a提供控制单元4，其在输入侧连接到位置测量系统5并且在输出侧连接到电驱动电机3；14，以及b控制单元4根据由位置测量系统5确定的泵位置致动电驱动电机3；14。10.根据前述权利要求中任一项所述的涂层剂泵1；8，其特征在于，涂层剂泵1；8是具有至少一个活塞19的活塞泵，所述活塞在气缸中是可移置的并且由驱动电机3；14驱动。11.根据权利要求9和10所述的涂层剂泵1；8，其特征在于，控制单元4驱动驱动电机3；14，以减少输送流的脉动，使得活塞当通过其反转区域时，比在反转区域之间时移动得更快。12.根据前述权利要求中任一项所述的涂层剂泵1；8，其特征在于，a提供压力测量装置6，以测量涂层剂泵1；8出口处的涂层剂压力，和b压力测量装置6确定从涂层剂泵1；8作用在驱动电机3；14上的机械负载，特别是通过评价处理电驱动电机的电操作变量3；14来确定，以及c压力测量装置6从驱动电机3；14的机械负载导出涂层剂压力。13.根据前述权利要求中任一项所述的涂层剂泵1；8，其特征在于，a提供监测系统7以识别涂层剂泵1；8的故障或磨损，和b监测系统7确定泵位置的、涂层剂压力的、驱动电机3；14的机械负载的和或涂层剂泵1；8的输送速率的测量变量之间的关系，以及c监测系统7在测量的变量之间的关系随时间变化的情况下生成警告信号。14.根据前述权利要求中任一项所述的涂层剂泵1；8，其特征在于，a提供压力限制器，用于限制涂层剂泵1；8出口处的压力，以及b压力限制器限制涂层剂泵1；8的电操作变量，以防止过大的压力。15.根据前述权利要求中任一项所述的涂层剂泵1；8，其特征在于，a涂层剂泵1；8是带有两个相对的活塞19的双活塞泵，所述两个相对的活塞分别相应地在一个气缸中是可移置的，和或b活塞19是水平可移置的，驱动电机3；14在两个活塞19之间具有垂直驱动轴，和或c驱动电机3；14借助于可旋转的凸轮盘17驱动两个活塞19，和或d行星齿轮机构布置在驱动电机3；14与凸轮盘17之间，和或e驱动电机3；14和或电子部件13容纳在防爆壳体10中。16.一种用于涂层部件的涂层设备，特别是用于涂装机动车车身部件的涂装设备，具有a至少一个用于将涂层剂施加到部件上的涂敷器，b用于提供待施加的涂层剂的涂层剂容器，c根据前述权利要求中任一项所述的涂层剂泵1；8，用于将涂层剂从涂层剂容器输出到涂敷器，d优选地，用于将多余的涂层剂返回到涂层剂容器中的返回管线。

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