DE10003077C2

DE10003077C2 - Einrichtung und Verfahren zum elektrostatischen Pulverbeschichten von Werkstücken mit unterschiedlichen Pulvern

Info

Publication number: DE10003077C2
Application number: DE10003077A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Matt
Original assignee: Wagner International AG
Current assignee: Wagner International AG
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: DE10003077A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum elektrostatischen Pulverbeschichten von Werk stücken mit unterschiedlichen Pulvern sowie ein zugehöriges Verfahren.

In elektrostatischen Pulverbeschichtungsanlagen wird in der Regel der Anteil des Beschich tungspulvers, der sich nicht auf dem Werkstück niederschlägt (Overspray), über eine Lüf tungseinrichtung in eine Pulver-Rückgewinnungsanlage gefördert. Die Pulverrückgewinnungsanlage führt dieses sogenannte Recyclingpulver wieder dem Pulverbeschichtungsprozeß zu, d. h. in der Regel, daß das Recyclingpulver vor seiner erneuten Verwendung mit dem im übrigen eingesetzten Frischpulver vermischt wird.

Die Eigenschaften des Recyclingpulvers unterscheiden sich je nach Pulversorte stark von denjenigen des Frischpulvers. Unter anderem verändert sich das Korngrößenspektrum durch den Recyclingprozeß. Durch diese Veränderung der Pulvereigenschaften wird bei Verwen dung bestimmter Pulversorten die optische Qualität der Oberfläche des Endprodukts stark beeinflußt. Besonders beim Einsatz von Metallic-Pulvern wird für die Sichtflächen daher meist nur Frischpulver verwendet, um optimale optische Ergebnisse zu erzielen.

Bei einem bekannten Verfahren zum Beschichten von Werkstücken in einer elektrostatischen Pulverbeschichtungsanlage werden die Werkstücke an mehreren hintereinander angeordneten Sprühpistolen langsam und kontinuierlich vorbei bewegt. Die Sprühpistolen sind an Hubge räten montiert, so daß sie relativ zu den vorbei bewegten Werkstücken vertikal auf und ab wärts bewegbar sind. Versprühtes Überschußpulver wird zurückgewonnen und entweder mit Frischpulver vermischt oder separat wieder versprüht. Der erste Auftrag von Beschichtungs pulver auf ein Werkstück kann dabei ganz oder teilweise mit dem rückgeführten Pulver erfol gen, bei deren Verwendung es zu einer verminderten Oberflächenqualität (Finish) kommt. Wenigstens der letzte Beschichtungsvorgang wird daher mit frischem Pulver durchgeführt. Zu diesem Zweck wird zumindest die zuerst von den Werkstücken erreichte Sprühpistole mit rückgeführten Pulver gespeist, während die von den Werkstücken zuletzt erreichte Sprühpi stole ausschließlich mit Frischpulver versorgt wird. So wird das Werkstück mit einer Grun dierschicht aus ganz oder teilweise rückgeführen Pulver versehen, die eine mindere Qualität haben kann als die zuletzt aufgebrachte Deckschicht aus dem Frischpulver. (DE 40 13 063 C1)

Eine solche Beschichtungsanlage kann nicht nur zum Aufbringen von Pulver unterschiedli cher Qualität, sondern auch von Pulvern unterschiedlicher Farben eingesetzt werden.

Bei dem oben beschriebenen Pulverbeschichtungssystem bedingt ein Farbwechsel eine sorg fältige Reinigung des gesamten Zuleitungssystems der Pulverversorgung oder einen Austausch des vorhergehenden Schlauchsatzes gegen einen neuen Schlauchsatz an sämtlichen Sprühpistolen.

Es ist ferner eine Einrichtung zum elektrostatischen Pulverbeschichten von Werkstücken mit unterschiedlichen Pulvern mittels einer einzelnen Sprühpistole bekannt, mit der innerhalb kurzer Zeit von einem Pulver auf ein anderes Pulver umgeschaltet werden kann. (DE 197 05 381 C2)

Diese Einrichtung weist mindestens eine Sprühpistole mit einer Pulverspeisevorrichtung auf, wobei die Pulverspeisevorrichtung eine Zuführeinheit mit mindestens zwei Pulvereingängen, einem Pulverausgang und einer Umschalteinheit aufweist, welche zum wahlweisen Anschlie ßen des Pulverausgangs an einen ausgewählten Pulvereingang dient. Die Umschalteinheit weist eine bewegliche Kanalplatte mit einem Pulverdurchlaß auf, der durch Bewegen der Kanalplatte in Strömungsverbindung mit einem ausgewählten Pulvereingang und dem Pul verausgang bringbar ist.

Eine weitere Vorrichtung zum wahlweisen Zuführen unterschiedlicher Pulver zu einer Sprüh pistole ist in der US-A-3,924,810 beschrieben. Abhängig davon, welches Pulver aufgetragen werden soll, steuert eine pneumatische Steuereinrichtung eine von mehreren Pulverförder pumpen sowie eine Umschaltvorrichtung an. Die Umschaltvorrichtung dient zum wahlweisen Verbinden eines Pulverausgangs mit einem von mehreren Pulvereingängen, wobei die Steuer einrichtung die Pumpen und die Umschaltvorrichtung so ansteuert, daß das gewünschte Pul ver von der zugehörigen Pumpe über die Umschaltvorrichtung zu der Sprühpistole gefördert wird.

Während der zuerst beschriebenen Stand der Technik einen sehr geringen Bedienungskomfort bietet, so daß ein Pulverwechsel nur mit erheblichem Aufwand an Gerät, Zeit und Arbeitsein satz ausgeführt werden kann, erfordern die beiden zuletzt genannten Lösungen des Standes der Technik aufwendige, mechanisch komplizierte Ventilmechanismen, um über mehrere Leitungsabschnitte und eine Umschalteinheit den richtigen Pulverförderweg zur Sprühpistole einzurichten.

Aus der DE 25 48 463 ist eine ähnliche Sprüheinrichtung bekannt, wie sie in der US-A- 3,924.810 beschrieben ist. Auch diese Druckschrift beschreibt einen relativ aufwendigen Ventilmechanismus zum Umschalten zwischen verschiedenen Pulversorten.

Aus Industrie Lackierbetrieb, 61. Jg, Heft 10, 1993, Seite 382 ist grundsätzlich bekannt, einen Schalter an einer Sprühpistole anzuordnen. Der dort beschriebene Schalter wird für die An steuerung der Hochspannung der Sprühpistole verwendet.

Die DE 27 08 062 C2 beschreibt ebenfalls ein System zur Versorgung einer Beschichtungspi stole aus mehreren Pulvervorratsbehältern, die einen ähnlich komplizierten Umschaltmecha nismus verwendet wie die US-Ä-3,924,810.

Die Erfindung hat daher zur Aufgabe, eine Einrichtung und ein Verfahren zum elektrostati schen Pulverbeschichten von Werkstücken mit unterschiedlichen Pulvern anzugeben, bei de nen der Pulverwechsel mit technisch einfachen Mitteln und ohne größeren Zeit- und Arbeits aufwand durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 5 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit der Einrichtung und dem Verfahren gemäß der Erfindung ist das Umschalten zwischen unterschiedlichen Pulvern besonders einfach und bequem handhabbar. Die Bedienungsperson der Sprühpistole muß lediglich einen Schalter, der sich an der Sprühpistole befindet, betäti gen, woraufhin die Steuereinheit die Pulverförderung aus einem gewünschten Pulvervorrats behälter startet. Die Pulverzuführeinheit umfaßt ein einfaches Y- oder gabelförmiges Verbin dungselement mit wenigstens zwei Pulvereingängen und einem Pulverausgang, wobei die Pulvereingänge mit den Pulvervorratsbehältern und der Pulverausgang mit der Sprühpistole verbindbar sind. Die Pulverzuführeinheit benötigt somit kein Ventil, um zwischen den Pul verleitungen umzuschalten, die von den verschiedenen Vorratsbehältern kommen. Wenn die Pulverzuführeinheit nah an der Sprühpistole angeordnet wird, kann sichergestellt werden, daß keine Verunreinigung oder Vermischung der unterschiedlichen Pulver untereinander erfolgt.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung und dem Verfahren ist es möglich mit nur einer ein zigen Sprühpistole durch einfaches Betätigen eines Schalters unterschiedliche Beschichtungs pulver auf ein Werkstück aufzubringen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schalter an einem Handgriff der Sprühpistole angebracht und wird manuell betätigt.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß die Steuereinrichtung abhängig von der Stellung des Schalters nicht nur die Pulversorte oder -farbe, sondern auch die Menge des geförderten Pulvers einstellt. Dies verleiht der Beschichtungseinrichtung weitere Flexibilität, ohne daß da durch ihr Aufbau oder ihre Bedienung komplizierter würde.

Die Pulverfördereinrichtungen sind vorzugsweise pneumatische Fördereinrichtungen, die Be schichtungspulver aus Pulvervorratsbehältern nach dem Venturiprinzip fördern. Hierzu stellt die Steuereinrichtung eine Förderluft und gegebenenfalls eine Dosierluft ein, die der ausge wählten Pulverfördereinrichtung zugeführt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden von der Steuereinrichtung eine vorgegebene Förderluft- und Dosier luftmenge eingestellt, und abhängig von der Schalterstellung werden Förder- und Dosierluft zu der ausgewählten Pulverfördereinrichtung gelenkt.

Die Erfindung sieht somit eine Einrichtung und ein Verfahren für die Pulver- Handbeschichtung vor, mit denen zwischen Frisch- und Recyclingpulver oder zwischen un terschiedlichen Farbpulvern umgeschaltet werden kann.

Ohne Unterbrechung des Sprühvorgangs kann durch einfache Betätigung eines Schalters an der Sprühpistole, vorzugsweise am Pistolenhandgriff, zwischen Recycling- und Frischpulver umgeschaltet werden. Nach dem Umschalten zwischen unterschiedlichen Farbpulvern wird zweckmäßigerweise zunächst solange "ins Leere" gesprüht, bis die restlichen Pulveranteile der vorhergehenden Farbe versprüht sind.

Die Erfindung ist im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung der erfin dungsgemäßen Pulverbeschichtungseinrichtung.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben, bei dem zwischen Frisch pulver und Recyclingpulver umgeschaltet wird, sie kann jedoch auf gleiche Weise auch zum Versprühen unterschiedlicher Farbpulver sowie mehr als zwei verschiedener Pulversorten eingesetzt werden.

In der Figur sind ein erster Pulvervorratsbehälter für Frischpulver mit 1 und ein zweiter Pul vervorratsbehälter für Recyclingpulver mit 2 bezeichnet. Ein in den Frischpulverbehäter 1 hineinragendes Steigrohr ist mit einem ersten Injektor 3 für Frischpulver verbunden, und ein entsprechendes in den Recyclingpulverbehälter 2 ragendes Steigrohr ist mit einem zweiten Injektor 4 für Recyclingpulver verbunden. Von dem ersten Injektor 3 führt eine Frischpulver leitung 5 zu einem Y-förmigen Verbindungselement 7, und von dem zweiten Injektor 4 führt eine Recyclingpulverförderleitung 6 zu dem Verbindungsstück 7. Der Ausgang des Verbin dungsstückes 7 ist mit einer Pulverförderleitung 8 verbunden, die an eine Sprühpistole 9 an geschlossen ist. Am Griff dieser Sprühpistole 9 befindet sich ein Schalter 10 zum Umschalten der Pulverförderung zwischen dem Frischpulverbehälter 1 und dem Recyclingpulverbehälter 2.

Ebenfalls in der Figur gezeigt ist eine Steuereinrichtung 11, die zwei Steuermodule 12 und 13 umfaßt. Ein Hochspannungserzeuger (nicht gezeigt) in der Sprühpistole 9 ist über eine elektri sche Steuerleitung 15 mit dem zweiten Steuermodul 13 verbunden. Auch der Schalter 10 ist über eine elektrische Steuerleitung 14 mit dem zweiten Steuermodul 13 verbunden. Ferner führen von dem zweiten Steuermodul 13 eine Dosierluftleitung 20 und eine Förderluftleitung 21 zu dem ersten Injektor 3 sowie ein Dosierluftleitung 22 und eine Förderluftleitung 23 zu dem zweiten Injektor 4. Zwei Fluidluftleitungen 24 und 25 führen von dem zweiten Steuer modul 13 zu Fluidisereinrichtungen 27, 28 in dem Frischpulverbehälter 1 bzw. dem Recy clingpulverbehälter 2.

Das erste Steuermodul 12 in der Steuereinrichtung 11 ist über eine Druckluftleitung 26 mit einer Druckluftquelle (nicht gezeigt) verbunden. Eine Dosierluftspeiseleitung 18 sowie eine Förderluftspeiseleitung 19 führen von dem ersten Steuermodul 12 zu dem zweiten Steuermo dul 13. Ferner führen eine Hochspannungsleitung 16 und eine Steuerleitung 17 von dem er sten zum zweiten Steuermodul 12 bzw. 13.

Das Steuermodul 12 übernimmt die Grundfunktionen der Einstellung und Regelung der För der- und Dosierluftmenge, und das Steuermodul 13 erfaßt die Stellung des Schalters 10 und steuert abhängig davon das Steuermodul 12 an. Ferner schaltet es über ein internes Pneuma tikventil (nicht gezeigt) die Förder- und Dosierluft zu einem der Injektoren 3 und 4 um und versorgt die Pulvervorratsbehälter 1 und 2 mit separater Fluidisierluft. Die Funktionen der beiden Steuermodule 12 und 13 können selbstverständlich auch in einer einzigen Steuerein heit eingerichtet sein.

Die erfindungsgemäße Pulverbeschichtungseinrichtung arbeitet wie folgt: das Frisch- und das Recyclingpulver werden in dem Frischpulverbehälter 1 bzw. dem Recyclingpulverbehälter 2 durch die Fluidisiereinrichtungen 27 bzw. 28 fluidisiert. Über die Steigrohre und die Injekto ren 3 bzw. 4, welche vorzugsweise nach dem Venturiprinzip arbeiten, können das fluidisierte Frischpulver und das fluidisierte Recyclingpulver aus den Pulvervorratsbehältern 1 und 2 ge fördert werden. Die beiden Förderleitungen 5 und 6 werden vor der Sprühpistole 9 durch das Y-förmigen Verbindungsstück 7 zu einer Förderleitung 8 zusammengeführt, die auf übliche Weise mit der Beschichtungspistole 9 verbunden ist.

Der an der Sprühpistole vorgesehene Schalter 10 kann von Hand nach Bedarf in eine von zwei vorgesehenen Stellungen gebracht werden. Durch Wählen der Schalterstellung wird be stimmt, ob Frischpulver oder Recyclingpulver zur Sprühpistole 9 gefördert werden soll. Der Schalter 10 ist mit der Steuereinrichtung 11 verbunden, die die Schalterposition erfaßt und die Pulverförderung aus den Pulvervorratsbehältern 1 und 2 steuert. Abhängig von der Schalter stellung führt die Steuereinrichtung 11 nur einem der Injektoren 3 oder 4 über die Leitungen 20 und 21 bzw. 22 und 23 Förder- und Dosierluft zu; d. h. abhängig von der Schalterstellung wird Frischpulver oder Recyclingpulver aus einem der beiden Pulvervorratsbehälter 1 oder 2 zu der Sprühpistole 9 gefördert.

Bei einer besonders einfachen und zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird von dem ersten Steuermodul 12 eine konstante Förder- und Dosierluftmenge eingestellt, und das zweite Steuermodul 13 lenkt abhängig von der Stellung des Schalters 10 über ein Pneumatik ventil (nicht gezeigt) diese Förder- und Dosierluft zu den Leitungen 20 und 21 oder zu den Leitungen 22 und 23. Das Pneumatikventil erhält seine Eingangsluft über die Speiseleitungen 18 und 19 für Dosierluft bzw. Förderluft von dem Steuermodul 12, seine Luftausgänge sind mit den Leitungen 20 und 21 bzw. 22 und 23 verbunden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind über den Schalter 10 zwei oder mehr Einstellungen für die Pulverausstoßmenge wählbar, so daß über den Schalter nicht nur das Pulver, wie Frisch- und Recyclingpulver, sondern individuell auch die gewünschte (optimale) Pulverausstoßmenge eingestellt werden kann. Die Steuereinrichtung 11 schaltet je nach Schalterstellung automatisch auf eine entsprechend gewählte Pulverausstoßmenge, in dem das Steuermodul 12 über die Steuerleitung 17 ein entsprechendes Steuersignal zur Einstellung der Förder- und Dosierluftmenge an das Steuermodul 12 übergibt.

Zusätzlich wird jeder Pulvervorratsbehälter 1, 2 über das zweite Steuermodul 13 mit separater Fluidluft versorgt, um eine optimale Fluidisierung des Frischpulver bzw. des Recyclingpul vers zu gewährleisten.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung und dem Verfahren wird für die Pulver- Handbeschichtung eine Möglichkeit geschaffen, unkompliziert und schnell zwischen unter schiedlichen Beschichtungspulvern, sei es Frischpulver und Recyclingpulver oder verschiede ne Farbpulver, umzuschalten. Speziell bei der Verarbeitung von Metallic-Pulvern kann der Pulververbrauch gesenkt werden, weil nicht mehr das ganze Werkstück ausschließlich mit Frischpulver beschichtet werden muß. Grundsätzlich gilt dieser Vorteil für alle Beschich tungspulverarten, ist jedoch bei der Beschichtung mit Metallicpulvern besonders evident, weil die Werkstücke dort höchsten optischen Qualitätsansprüchen genügen müssen.

Mit dem neuen Verfahren kann auf ein Werkstück in einem ersten Schritt eine Grundschicht aus Recyclingpulver aufgebracht werden. Anschließend wird durch ein einfaches Umschalten des Schalters 10 an der Sprühpistole 9 von Recyclingpulver auf Frischpulver gewechselt, das als Deckschicht insbesondere an den optisch in Erscheinung tretenden Stellen des Werkstüc kes aufgetragen wird.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste

1

Pulvervorratsbehälter für Frischpulver

2

Pulvervorratsbehälter für Recyclingpulver

3

Injektor

1

4

Injektor

2

5

Frischpulverförderleitung

6

Recyclingpulverförderleitung

7

Verbindungselement

8

Pulverförderleitung

9

Sprühpistole

10

Schalter

11

Steuereinrichtung

12

Steuermodul

1

13

Steuermodul

2

14

Steuerleitung

16

Hochspannungsleitung

17

Steuerleitung

18

Dosierluftspeiseleitung

19

Förderluftspeiseleitung

20

Dosierluftleitung

21

Förderluftleitung

22

Dosierluftleitung

23

Förderluftleitung

24

Fluidluftleitung

25

Fluidluftleitung

26

Druckluftleitung

27

Fludisiereinrichtung

28

Fludisiereinrichtung

Claims

1. Einrichtung zum elektrostatischen Pulverbeschichten von Werkstücken mit unter schiedlichen Pulvern, umfassend
wenigstens zwei Pulvervorratsbehälter (1, 2) für die unterschiedlichen Pulver, denen jeweils eine Pulverfördereinrichtung (3, 4) zugeordnet ist,
eine Sprühpistole (9),
eine Pulverzuführeinheit (7), die wenigstens zwei Pulvereingänge und einen Pulver ausgang aufweist, wobei der Pulverausgang mit der Sprühpistole (9) und die Pulver eingänge jeweils mit einer Pulverfördereinrichtung (1, 2) verbunden sind und wobei die Pulvereingänge und der Pulverausgang der Pulverzuführeinheit (7) durch ein Y- förmiges oder gabelförmiges Verbindungselement verbunden sind, und
eine Steuereinrichtung (11) zur Ansteuerung der Pulverfördereinrichtungen (3, 4), um über die Pulverzuführeinheit (7) Pulver zu der Sprühpistole (9) zu fördern, wobei
die Sprühpistole (9) einen Schalter (10) zur Auswahl des Pulvers aufweist und die Steuereinrichtung (11) abhängig von der Stellung des Schalters (10) nur eine der Pulverfördereinrichtungen (3, 4) ansteuert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (10) manuell betätigbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (10) an einem Handgriff der Sprühpistole (9) angebracht ist.

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (11) abhängig von der Stellung des Schalters (10) die Men ge des geförderten Pulvers einstellt.

5. Verfahren zum elektrostatischen Pulverbeschichten von Werkstücken mit unterschied lichen Pulvern in einer Pulverbeschichtungseinrichtung nach einem der vorangehen den Ansprüche, mit folgenden Verfahrensschritten:
Auswählen einer Pulversorte durch Einstellen des Schalters (10) und
Fördern von Pulver aus einem der Pulvervorratsbehälter (1, 2) abhängig von der Schalterstellung.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (10) ma nuell eingestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von der Schalterstellung die Menge des geförderten Pulvers eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver aus den Pulvervorratsbehältern (1, 2) mit Hilfe einer Förderluft und einer Dosierluft gefördert wird, eine gewählte Förder- und Dosierluftmenge eingestellt wird und ab hängig von der Schalterstellung die gewählte Förder- und Dosierluftmenge zu der aus gewählten Pulverfördereinrichtung (1, 2) gelenkt wird.