Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Be
schichtungsstoff-Wechselsystem für die automatisierte
Beschichtungstechnik, ein entsprechendes Beschich
tungssystem und Verfahren zum Beschichten von Gegen
ständen.
In der automatisierten Beschichtungstechnik spielen
schnelle und umweltfreundliche Beschichtungsstoff-
Wechsel eine große Rolle. Hierbei muß im allgemeinen
eine Beschichtungsstoffleitung entleert, gereinigt
und wieder mit Beschichtungsstoff eines anderen Farb
tons befüllt werden. So sind z. B. in der Automobilin
dustrie Beschichtungsstoff-Wechsel in kürzester Zeit
mit geringen Beschichtungsstoff- und Spülmittelverlu
sten gefordert. Im folgenden wird von Beschichtungs
stoff-Wechselsystemen und Beschichtungssystemen gesprochen,
wobei der Begriff Beschichtungsstoffe u. a.
jegliche Art von Lacken, auch Farblacke oder Klarlac
ke und dergleichen, umfaßt.
Nach dem Stand der Technik sind Beschichtungsstoff-
Wechsler linear aufgebaut, d. h. in einer Ebene befin
den sich ein oder mehrere Ventile, die je nach gefor
dertem Farbton geschaltet werden. Fig. 1 zeigt einen
derartigen herkömmlichen Beschichtungsstoff-Wechsler
1. Dieser besitzt ein gemeinsames Beschichtungsstoff-
Rohr 4, das auf einer Seite einen Ausgang 2 zu einer
Dosierpumpe und einer Beschichtungsstoff-Leitung auf
weist, über die der jeweils gewählte Beschichtungs
stoff einem Applikationsorgan zugeleitet wird. An
seinem anderen Ende befindet sich eine Rückführung 3.
Längs des geschlossenen gemeinsamen Beschichtungs
stoff-Rohres sind Beschichtungsstoff-Zuleitungen 100
bis 116 angeordnet, über die verschiedene Beschich
tungsstoffe dem Beschichtungsstoff-Rohr 4 zur Verfü
gung gestellt werden. Sämtliche Eingänge und Ausgänge
des Beschichtungsstoff-Rohres sind über pneumatisch
betätigte Ventile 7, 201 bis 216 absperrbar bzw. zu
öffnen. Weiterhin sind an dem Beschichtungsstoff-Rohr
eine Spülmittelleitung 5 und eine Preßluftleitung 6
angeschlossen, über die am Ende des Beschichtungs
stoff-Auftrags ein Spülmittel durch das gemeinsame
Beschichtungsstoff-Rohr und die Beschichtungsstoff-
Leitung strömen kann, um Reste des verwendeten Be
schichtungsstoffes hieraus zu entfernen und dadurch
Beschichtungssstoff-Verschleppungen in den nächsten
Beschichtungsvorgang zu verhindern.
Sind folglich, wie allgemein üblich, mehrere ver
schiedene Beschichtungsstoffe eingesetzt (dies können
bis zu 36 und mehr sein), wird das Beschichtungs
stoff-Rohr des Beschichtungsstoff-Wechslers durch die
Vielzahl der angeflanschten Beschichtungsstoff-
Zuleitungen entsprechend länger. Das gemeinsame Be
schichtungsstoff-Rohr kann also als geschlossenes
Verbindungsglied zwischen den angeschlossenen Be
schichtungsstoff-Ventilen und dem Ausgang des Be
schichtungsstoff-Wechslers betrachtet werden. Bei je
dem Beschichtungsstoff-Wechsel muß das gesamte Be
schichtungsstoff-Rohr gereinigt und mit dem neuen Be
schichtungsstoff befüllt werden. Dies führt neben ho
hen Beschichtungsstoff-Verlusten auch zu großen Spül
mittel- und Preßluftverbräuchen. Weiterhin steigt da
durch entsprechend auch die Taktdauer, die zum Spülen
des Beschichtungsstoff-Wechslers benötigt wird. Bei
unzureichender Reinigung des Beschichtungsstoff-
Wechslers innerhalb der geforderten Taktzeit besteht
die Gefahr einer Beschichtungsstoff-Verschleppung in
den nächsten Beschichtungszyklus.
Die DE 43 39 301 A1 offenbart eine kreisförmig ange
ordnete Beschichtungsstoff-Zuleitung, bei der jedoch
sämtliche Beschichtungsstoffe durch ein gemeinsames
Beschichtungsstoff-Rohr strömen und dieses im Volumen
abhängig ist von der Anzahl der angeschlossenen Be
schichtungsstoffe. Bei jedem Beschichtungsstoff-
Wechsel ist deshalb das gemeinsame Beschichtungs
stoff-Rohr vollständig zu spülen.
Die DE 43 29 101 A1 offenbart ein Beschichtungsstoff-
Wechselsystem, bei dem sämtliche Beschichtungsstoffe
über kaskadenförmig angeordnete Beschichtungsstoff-
Rohre an einen gemeinsamen Beschichtungsstoffausgang
fließen. Diese Anordnung erschwert eine totraumarme
und leicht spülbare Ausführung, da in jedem Kaskaden
modul ein Schieber als Sperrglied erforderlich ist.
Auch die DE 198 27 213 A1 offenbart eine Mehrfarben-
Beschichtungsvorrichtung, bei der für sämtliche ange
schlossenen Farben eine gemeinsame Beschichtungs
stoff-Zuführung vorgesehen ist, deren Volumen mit der
Anzahl der gleichzeitig angeschlossenen Farben
wächst. Sämtliche Auslässe der angeordneten Beschich
tungsstoff-Leitungen sind an eine einzelne Pumpe an
geschlossen.
Die DE 33 40 614 C1 zeigt einen Beschichtungsroboter,
dem die einzelnen Beschichtungsstoffe über offene
Schlauchkupplungen zur Verfügung gestellt werden. Es
wird daher auf ein gemeinsames Beschichtungsstoff-
Rohr verzichtet. Der Beschichtungsroboter wird dabei
mit einem Beschichtungsstoff versorgt, indem er sich
zuerst zu einer Beschichtungsstoff-Kupplung des je
weiligen Beschichtungsstoffes bewegt und dort ankop
pelt. Anschließend bewegt sich der Beschichtungsrobo
ter zu der Stelle des Beschichtungsvorganges, wobei
er über die Beschichtungsstoff-Kupplung einen flexi
blen Beschichtungsstoff-Schlauch hinter sich her
zieht, der den jeweiligen zu beschichtenden Beschich
tungsstoff enthält. Der Ankopplungsvorgang erfolgt
dabei, indem der Beschichtungsstoff-Abnehmer zu der
Position der Beschichtungsstoff-Kupplung bewegt wird.
Zwar weist bei dieser Lösung die Beschichtungsstoff-
Wechselvorrichtung kein gemeinsames Beschichtungs
stoff-Rohr und nur einen kleinen gemeinsamen Bereich
auf, durch den alle Farben strömen müssen, jedoch be
finden sich die Beschichtungsstoff-Schläuche, die der
Beschichtungsroboter beim Beschichtungsstoff-Wechsel
herausziehen muß, innerhalb der Beschichtungszone und
verschmutzen deshalb sehr schnell. Das angetrocknete
Lack-Overspray kann sich früher oder später beim Be
wegen des Beschichtungsstoff-Schlauches durch den Ro
boter lösen und auf das zu beschichtende Substrat
auftreffen, wodurch die Oberfläche des Substrates in
nicht akzeptabler Weise verunreinigt wird.
Mit dieser Vorrichtung ist es weiterhin nur sehr
schwierig möglich, Hohlräume oder große ebene Flächen
zu beschichten, da die Beschichtungsstoff-Schläuche
hängen bleiben können oder die bereits beschichtete
Oberfläche berühren können. Um dieses Problem zu lö
sen, schlägt diese Schrift eine zusätzliche Fixierung
des Schlauches am Roboterarm vor, wodurch sich jedoch
der Aufwand beim Beschichtungsstoff-Wechsel in nicht
vertretbarer Weise erhöht.
Die in der DE 33 40 640 C1 vorgeschlagene Lösung eig
net sich auch nicht in modernen Beschichtungsverfah
ren, da bei diesen die Taktzeiten sehr gering sind
und die Verfahrgeschwindigkeiten des Roboterarmes
sehr hoch ist. Dies würde zu einer enormen Kraftein
wirkung auf den Beschichtungsstoff-Schlauch und seine
Befestigung führen, und es wäre sehr rasch mit Bruch
des Beschichtungsstoff-Schlauches bzw. der Kupplungen
zu rechnen. Auch die Trägheit und die Rückzugskraft
der Beschichtungsstoff-Leitung behindern eine hohe
Verfahrgeschwindigkeit des Roboterarmes, da Beschich
tungsroboter aufgrund ihrer gewünschten Dynamik nur
geringe zulässige Traglasten aufweisen.
Das beim An- bzw. Auskoppeln der Beschichtungsstoff-
Leitungen austretende Beschichtungsmaterial trocknet
weiterhin an den Kupplungen an und verschmutzt diese,
so daß es über kurz oder lang zu Störungen des Be
schichtungsstoff-Wechselsystems kommen wird.
Bei dem System nach der DE 33 40 614 C1 ist weiterhin
kein gleichzeitiges Andrücken und Spülen-Andrücken
möglich, so daß der Roboter während der Spülphase
nicht im Beschichtungsbetrieb eingesetzt werden kann.
Die US 3,674,207 beschreibt ein System zum automati
schen Beschichten, bei dem ein in linearer Richtung
verfahrbarer Abnehmer verschiedene Positionen anfah
ren kann, um dann mittels Ventil und/oder Kupplung
eine geschlossene Verbindung mit einer feststehenden
Beschichtungsstoff-Zuleitung herzustellen. Diese
Schrift beschreibt ein einreihiges lineares System,
bei dem es nicht möglich ist, während eines Beschich
tungsvorganges zugleich bezüglich des vorhergehenden
Beschichtungsvorganges die Reinigung des Systems
durchzuführen. Weiterhin bleibt während des Beschich
tens die Verbindung des Beschichtungsroboters mit der
feststehenden Beschichtungsstoff-Zuleitung ständig
geschlossen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend
von dem oben genannten Stand der Technik ein Be
schichtungsstoff-Wechselsystem und ein Beschichtungs
system sowie Verfahren zu deren Einsatz zur Verfügung
zu stellen, mit denen ein Beschichten mit kurzem
Taktzyklus und hoher Geschwindigkeit unter Vermeidung
von großen Beschichtungsstoff-, Spülmittel- oder
Preßluftverlusten und Vermeidung von Beschichtungs
stoff-Verschleppungen zwischen einzelnen Beschich
tungszyklen möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch das Beschichtungsstoff-
Wechselsystem nach Anspruch 1, das Beschichtungssy
stem nach Anspruch 28 sowie durch die Verfahren nach
den Ansprüchen 31 und 32 gelöst. Vorteilhafte Weiter
bildungen des erfindungsgemäßen Beschichtungsstoff-
Wechselsystems, des erfindungsgemäßen Beschichtungs
systems und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden
in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben.
Das erfindungsgemäße Beschichtungsstoff-Wechselsystem
für die automatisierte Beschichtungstechnik weist ei
ne Vielzahl von Beschichtungsstoff-Zuleitungen auf,
wobei jede der Beschichtungsstoff-Zuleitungen mit ei
ner eigenen Beschichtungsstoff-Kupplung versehen ist.
Weiterhin weist es mindestens eine Beschichtungs
stoff-Leitung auf, über die ein gewählter Beschich
tungsstoff einem Applikationsorgan zugeführt wird.
Jede Beschichtungsstoff-Leitung weist einen Abnehmer
auf, wobei die Beschichtungsstoff-Kupplung und der
Beschichtungsstoff-Abnehmer miteinander koppelbar
aufgebaut sind, um einen Beschichtungsstoff von der
Beschichtungsstoff-Zuleitung in die Beschichtungs
stoff-Leitung fließen zu lassen. Erfindungsgemäß sind
die Beschichtungsstoff-Kupplungen zu einem Beschich
tungsstoff-Abnehmer hin bewegbar und mit diesem ver
bindbar.
Es hat den Vorteil, daß nunmehr die Beschichtungs
stoff-Kupplungen einzeln zu dem Beschichtungsstoff-
Abnehmer geführt werden können und dadurch ein ra
scher Beschichtungsstoff-Kupplungswechsel ermöglicht
wird. Weiterhin wird erreicht, daß die zu spülende
Strecke bei Wechsel des Beschichtungsstoffes minimal
gehalten wird.
Vorteilhafterweise sind die Beschichtungsstoff-
Kupplungen in einer oder zwei Ebenen mit mindestens
einer oder zwei oder mehr nebengeordneten Reihen an
geordnet. Diese Reihen können linear oder auch kreis
bogenförmig angeordnet sein.
Dabei können vorteilhafterweise die Beschichtungs
stoff-Kupplungen als Ensemble gemeinsam bewegt wer
den, um eine der Kupplungen in die Nähe des Beschichtungsstoff-Abnehmers
zu bewegen. Andererseits ist es
auch möglich, jede einzelne Beschichtungsstoff-
Kupplung unabhängig von den anderen Kupplungen beweg
bar auszugestalten.
Vorteilhafterweise können auch mehrere Beschichtungs
stoff-Abnehmer vorgesehen sein, so daß ein soeben
verwendeter Abnehmer gereinigt werden kann, während
ein anderer Beschichtungsstoff-Abnehmer bereits wie
der Beschichtungsstoff zu dem Applikationsorgan
führt.
Es soll hier darauf hingewiesen werden, daß unter Be
schichtungsstoff jegliche Art von Produkten, bei
spielsweise Lacke oder. Isolierstoffe, die eine Be
schichtung eines Untergrundes mit spezifischen Eigen
schaften ergeben, verstanden werden soll, beispiels
weise auch Klarlacke, Farblacke und dergleichen (s. a.
RÖMPP, Lexikon Lacke und Druckfarben, Stichwort "Be
schichtungsstoffe", Thieme-Verlag 1998).
Durch den Verzicht auf ein zentrales Beschichtungs
stoff-Rohr ist die Anzahl der Beschichtungsstoffe,
die eingesetzt werden können, nahezu unbegrenzt. Ins
besondere wird die zu spülende Strecke durch die An
zahl der Beschichtungsstoffe nicht vergrößert. Dies
führt zu minimalem Beschichtungsstoff-Verlust, wenig
Spülmittel- und Preßluftverbrauch und auch zu einer
geringen Beschichtungsstoff-Verschleppungsgefahr. Das
reduzierte zu spülende Volumen führt dazu, daß auch
die Spülzeit verkürzt und damit die Taktzeit des Be
schichtungsroboters verkürzt werden kann. Das erfin
dungsgemäße kompakte, selbst arbeitende Beschich
tungsstoff-Wechselsystem ermöglicht weiterhin eine
einfache Leckageüberwachung.
Die Beschichtungsstoff-Kupplungen können vorteilhaf
terweise parallel zu den Beschichtungsstoff-Abnehmern
geführt werden und anschließend durch entsprechende
seitliche Bewegungen, beispielsweise durch eine Hub
bewegung jeweils an einen Beschichtungsstoff-Abnehmer
angedockt werden. Die Hubbewegung kann ihrerseits je
doch auch von dem Beschichtungsstoff-Abnehmer durch
geführt werden. Allerdings ist es ein notwendiges
Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß die jeweilige
Kupplung zumindest teilweise an den Ort des anzukop
pelnden Abnehmer gebracht wird, indem die Beschich
tungsstoff-Kupplung in Richtung des Abnehmers bewegt
wird. Daher sind die Beschichtungsstoff-Kupplungen
gemäß der vorliegenden Erfindung immer bewegbar aus
gebildet.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Beschichtungs
stoff-Kupplung und/oder der Beschichtungsstoff-
Abnehmer passive Bauteile sind, so daß die pneumati
schen Ventile des Standes der Technik vermieden wer
den. Dadurch ergeben sich eine kompaktere Bauweise,
ein geringes Gewicht und folglich auch für derartige
kompakter ausgeführte Beschichtungsstoff-
Wechselsysteme vollständig neue Einsatzbereiche. Der
artige passive Beschichtungsstoff-Kupplungen besitzen
beispielsweise eine Ventilnadel, die im geöffneten
Zustand die Öffnung der Beschichtungsstoff-Kupplung
verschließt. Diese Ventilnadel kann beispielsweise
nach Ankoppeln des Beschichtungsstoff-Abnehmers mit
tels Preßluft aus ihrem Sitz gedrückt werden, so daß
nunmehr der Beschichtungsstoff über die Kupplung
fließen kann.
Alternativ kann der Beschichtungsstoff-Abnehmer einen
Öffner, beispielsweise einen axial zentral angeordne
ten Stift, aufweisen, der im angekoppelten Zustand
die Ventilnadel aus ihrem Sitz drückt. Weiterhin ist
es möglich, den Stift so anzuordnen, daß er in ange
koppeltem Zustand durch Druckluft in Richtung der
Ventilnadel bewegbar ist und erst nach Druckluftbetä
tigung die Ventilnadel der Beschichtungsstoff-Kuppl
ung aus ihrem Sitz drückt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Beschichtungs
stoff-Abnehmer einen eigenen Anschluß für die Zulei
tung von Spülmittel und/oder Preßluft in die Be
schichtungsstoff-Leitung aufweist. In diesem Falle
muß der Beschichtungsstoff-Abnehmer nicht von dem Be
schichtungsstoff auf einen separaten Spülmittelan
schluß umgekoppelt werden, um ihn zu spülen, sondern
kann unmittelbar vor Entkopplung von der Beschich
tungsstoff-Kupplung mit Spülmittel und Preßluft ge
reinigt werden. Dadurch verkürzen sich die Taktzeiten
weiter, und die Gefahr einer Beschichtungsstoff-
Verschleppung wird weiter minimiert. Außerdem wird
die Kupplung von Beschichtungsstoff-Resten gereinigt,
so daß kein Antrocknen erfolgt.
Insgesamt ist damit eine im Beschichtungsstoff-
Abnehmerkopf integrierte Spülvorrichtung realisiert,
die es erlaubt, die Beschichtungsstoff-Leitung ab dem
Beschichtungsstoff-Abnehmer sowie den Beschichtungs
stoff-Abnehmerkopf selbst und die Kupplung außen zu
spülen.
Das erfindungsgemäße Beschichtungssystem für die au
tomatisierte Beschichtungstechnik weist ein Beschich
tungsstoff-Wechselsystem, wie oben beschrieben, sowie
eine Vielzahl von Beschichtungsstoff-Vorratsgefäßen
und mindestens ein Applikationsorgan auf. Die Be
schichtungsstoff-Vorratsgefäße sind jeweils einzeln
mit den Beschichtungsstoff-Zuleitungen verbunden und
die Beschichtungsstoff-Leitungen des Beschichtungs
stoff-Wechselsystems mit einem Applikationsorgan.
Zwischen dem Beschichtungsstoff-Abnehmer und dem Ap
plikationsorgan können gegebenenfalls eine Dosierein
heit, wie beispielsweise eine Dosierpumpe, z. B. eine
Kolbenpumpe, ein Beschichtungsstoff-Mengenregler
und/oder ein Beschichtungsstoff-Druckregler zwischen
geschaltet sein. Als Applikationsorgan eignet sich
insbesondere ein Zerstäuber. Dieser Zerstäuber kann
auch ein elektrostatisch gestützter Zerstäuber sein.
In dem Falle läßt sich eine Potentialtrennung zwi
schen dem Zerstäuber und den Beschichtungsstoff-
Vorratsgefäßen dadurch bewirken, daß vor dem Auftrag
eines Beschichtungsstoffes durch den Zerstäuber eine
Beschichtungsstoff-Leitung mit der benötigten Be
schichtungsstoff-Menge gefüllt wird und anschließend
der Beschichtungsstoff-Abnehmer von der Beschich
tungsstoff-Kupplung abgenommen wird. Sind das Appli
kationsorgan und die Beschichtungsstoff-Leitung von
den Beschichtungsstoff-Zuleitungen und den Beschich
tungsstoff-Vorratsgefäßen elektrisch potentialge
trennt, so kann nunmehr das Applikationsorgan auf ei
ne Hochspannung gebracht werden und das elektrosta
tisch gestützte Beschichten durchgeführt werden. Be
vor auf einen anderen Beschichtungsstoff umgeschaltet
wird, wird die Hochspannung von dem Applikationsorgan
abgenommen und dann der entsprechende Beschichtungs
stoff-Abnehmer mit der entsprechenden Beschichtungs
stoff-Kupplung verbunden, um wiederum die Beschich
tungsstoff-Leitungen mit der benötigten Menge des an
schließend aufzutragenden Beschichtungsstoffes zu
füllen.
Weiterhin können während des Beschichtens des folgen
den Beschichtungsstoffes bereits der Beschichtungs
stoff-Abnehmer und die Beschichtungsstoff-Leitung,
die zum vorhergehenden Beschichten verwendet wurden,
über die erfindungsgemäße Spülvorrichtung gespült und
gereinigt werden, so daß die Taktzyklen durch den
Spül- und Reinigungsvorgang nicht verlängert werden.
Im folgenden werden einige Beispiele eines erfin
dungsgemäßen Beschichtungsstoff-Wechslers und eines
erfindungsgemäßen Beschichtungssystemes beschrieben
werden.
Es zeigen:
Fig. 1 einen herkömmlichen Farbwechsler;
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Farbwechsler mit
radialer Kupplungsanordnung;
Fig. 3 eine Aufsicht auf den Farbwechsler aus
Fig. 2;
Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Farbwechsler mit
zwei Farbabnehmern und radialer Kupplungs
anordnung;
Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Farbwechsler mit
radial angeordneten, linear verschieblichen
Farbkupplungen;
Fig. 6 eine Aufsicht auf den Farbwechsler nach
Fig. 5;
Fig. 7 weitere Kupplungsanordnungen in erfindungs
gemäßen Farbwechslern;
Fig. 8 den Aufbau einer Farbkupplung mit Farbab
nehmer;
Fig. 9 einen weiteren Aufbau einer Farbkupplung
mit Farbabnehmer
und
Fig. 10 ein erfindungsgemäßes Lackiersystem.
Die Fig. 2 bis 10 zeigen Farbwechsler, bei denen
sämtliche Farben über bewegliche, passive oder aktive
Farbkupplungen für den feststehenden oder beweglichen
Farbabnehmer bereitgestellt werden, wobei die Farb
kupplung radial oder linear in einer oder mehreren
Ebenen angeordnet sind. Bei sämtlichen Figuren werden
entsprechende Elemente mit entsprechenden Bezugszei
chen bezeichnet, so daß teilweise ihre mehrfache Be
schreibung vermieden wird.
Wird bei diesem Farbwechsler nun eine bestimmte Far
be, d. h. eine bestimmte Farbzuleitung und eine be
stimmte Farbkupplung angefordert, so wird die betref
fende Farbkupplung in die Längsachse des Farbabneh
mers gebracht. Dies erfolgt im wesentlichen durch ei
ne Bewegung der Farbkupplung in Richtung des Farbab
nehmers. Hierzu stehen nun eine Vielzahl kinematisch
möglicher Bewegungsabläufe zur Verfügung, die an zwei
Varianten exemplarisch beschrieben werden, die den
Fig. 2 bis 4 und den Fig. 5 bis 7 zugeordnet
sind. Die Hubbewegung, die dann erforderlich ist, um
die Kupplung mit dem Abnehmer zu verbinden kann so
wohl von der Farbkupplung als auch von dem Farbabneh
mer durchgeführt werden.
Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Farbwechsler 1.
Dieser Farbwechsler weist eine Trageplatte 110 auf,
auf deren Oberseite mittig ein Farbabnehmer 21 ange
ordnet ist. Der Farbabnehmer ist feststehend und
weist einen beweglichen Öffner 50 sowie einen Druck
luftanschluß 52 und einen Spülmittelanschluß 53 auf.
Weiterhin ist er auf der Rückseite mit einer in die
Trägerplatte 110 eingelassenen Farbleitung 2 verbun
den. Der Farbabnehmer 21 weist weiterhin einen Dorn
50 als Öffner auf, der über einen Druckluftanschluß
102 und einen Druckluftantrieb 101 pneumatisch betätigt
werden kann.
Weiterhin weist dieser Farbwechsler 1 schwenkbare
Farbkupplungen 25 und 26 auf, die jeweils mit Farbzu
leitungen 100' bzw. 100 verbunden sind. Die Farbkupp
lungen 25 und 26 sind an einem Ende von als Hebel
ausgebildeten Aktoren 103', 103 angeordnet. Diese Ak
toren sind bewegbar an der Tragplatte 110 in Lagern
104', 104 gelagert.
Wie in Fig. 2 dargestellt, können nun die Farbkupp
lungen, hier am Beispiel der Farbkupplung 26 gezeigt,
in Richtung des Doppelpfeiles A verschwenkt werden.
Dadurch werden sie aus einer peripheren Position ähn
lich den Buchstaben einer mechanischen Schreibmaschi
ne durch eine bogenförmige Schwenkbewegung in die
Zentralachse des Farbabnehmers 26 gebracht und an
diesen angekoppelt.
Fig. 3 zeigt den in Fig. 2 dargestellten Farbwechs
ler 1 in Aufsicht. Dabei ist zu erkennen, daß die
einzelnen Farbkupplungen 25 bis 29 in derselben Ebene
kreisbogenförmig in zwei verschiedenen Radien radial
um den zentralen Farbabnehmer 21 angeordnet sind.
Durch eine geeignete Anpassung der Geometrie der Ak
toren wäre jedoch auch eine Anordnung der Aktoren und
der Farbkupplung in geraden oder gekrümmten Reihen
oder auch in verschiedenen Ebenen möglich. Hierzu wä
ren lediglich unterschiedlich geformte Arme der Akto
ren erforderlich.
Das Ankoppeln der über den Farbabnehmer 21 geschwenk
ten Farbkupplungen erfolgt idealerweise durch die
kreisbogenförmige Bewegung des jeweiligen Aktors 103
bzw. 103' um die jeweiligen Lagerungen 104, 104'. Das
Ankoppeln kann jedoch auch noch durch eine zusätzliche
Hubbewegung des Farbabnehmers unterstützt werden.
Fig. 4 zeigt einen weiteren Farbwechsler, der ähn
lich aufgebaut ist wie der Farbwechsler nach Fig. 2
und Fig. 3. Entsprechende Elemente sind daher auch
mit entsprechenden Bezugszeichen versehen und ihre
Erläuterung dann weggelassen. Im Unterschied zu Fig.
2 besteht der Farbwechsler nach Fig. 4 aus zwei
Farbwechslern gemäß Fig. 2, die einander gegenüber
liegend angeordnet sind. Dabei weisen die jeweiligen
Öffnungen der Farbabnehmer 21 bzw. 21' in ihrer Zen
tralachse voneinander weg. Die weitere Ausführung,
insbesondere die Anordnung der Farbkupplungen 25, 26
bzw. 25', 26' entsprechen der Anordnung wie in den
Fig. 2 und 3 dargestellt. In diesem Falle ist es
jedoch möglich, bereits mit dem Auftrag einer weite
ren Farbe fortzufahren, während der jeweils andere
Farbabnehmer noch im Anschluß an den vorhergehenden
Farbauftrag gespült wird. Daher können beispielsweise
die Taktzyklen der einzelnen Farbauftragsvorgänge
verkürzt werden, da die Reinigungszeit zwischen ein
zelnen Farbauftragsvorgängen entfällt.
Eine weitere Möglichkeit, die hier jedoch nicht dar
gestellt ist, um zwei oder mehr Farbabnehmer gleich
zeitig einzusetzen, besteht darin, die Aktoren ähn
lich den Buchstabenhaltern einer Schreibmaschine für
Groß- oder Kleinschreibung beweglich, d. h. verschieb
bar in ihrem Auftreffpunkt zu lagern und dadurch zwei
oder mehrere Farbabnehmer, die sich in einer Ebene
befinden, wahlweise mit der anzukoppelnden Farbkupp
lung anzufahren.
Fig. 5 zeigt einen weiteren Farbwechsler 1, bei dem
die Farbkupplungen 25, 26 bzw. 27, 28 in zwei paral
lelen Ebenen 105 bzw. 106 angeordnet sind. Innerhalb
dieser Ebenen sind die einzelnen Farbkupplungen 25
bis 28 linear entsprechend der Pfeile A bzw. A' ver
schieblich, so daß sie in die Zentralachse des Farb
abnehmers 21 gefahren werden können. Der Zentralab
nehmer 21 ist wiederum feststehend angeordnet und
kann über einen pneumatisch betätigten Öffner 50 ge
öffnet bzw. geschlossen werden.
Die Farbkupplungen selbst können innerhalb einer Ebe
ne linear oder radial angeordnet sein und linear bzw.
radial in die Zentralachse des Farbabnehmers 21 be
wegt werden. Dabei ist es zum einen möglich, eine ge
samte Anordnung von Farbkupplungen 25, 26 bzw. 27 und
28 in jeder der Ebenen 105 bzw. 106 gemeinsam so zu
verschieben, daß die gewünschte Farbkupplung in die
Zentralachse des Farbabnehmers gelangt. Zum anderen
ist es jedoch auch realisierbar, für jede einzelne
Farbkupplung eine unabhängige Bewegung mit einem un
abhängigen Aktor vorzusehen, so daß jeweils nur die
gewählte Farbkupplung bewegt wird.
Im Unterschied zu dem vorigen Beispiel ist in Fig. 5
vorgesehen, daß der Farbabnehmer 21 zusätzlich eine
lineare Hubbewegung in Richtung des Doppelpfeiles C
ausführt, um an die Farbkupplung in der Ebene 105
bzw. 106 anzukoppeln und eine vollständig geschlosse
ne Verbindung herzustellen. Dennoch wird hier ledig
lich der zum Ankoppeln benötigte Verfahrweg durch die
Kupplung bewältigt, während der Farbabnehmer nur noch
die Bewegung zum tatsächlichen Ankoppeln ausführt.
Fig. 6 zeigt den in Fig. 5 dargestellten Farbwechs
ler, wobei hier zu erkennen ist, daß die Farbkupplun
gen 26 und 25 in der Ebene 105 und die Farbkupplungen
27 und 28 in einer von der Ebene 105 in einem vorbe
stimmten Abstand befindlichen Ebene 106 angeordnet
sind. Die Farbkupplungen werden längs der Doppelpfei
le A radial in Richtung auf den Farbabnehmer 21 ver
schoben, wie das beispielsweise an der Farbkupplung
28 dargestellt ist.
Fig. 7 zeigt weitere schematische Darstellungen mög
licher Anordnungen der Kupplungen, wie sie beispiel
weise für den Farbwechsler gemäß Fig. 5 und Fig. 6
eingesetzt werden können.
In Fig. 7A ist eine radiale Anordnung von Farbkupp
lungen 25 und 26 um einen feststehenden oder bezüg
lich einer Hubbewegung beweglichen Farbabnehmer 21
dargestellt. Sämtliche Farbkupplungen sind hier radi
al in einer Ebene angeordnet und können eine radiale
Bewegung längs des Pfeiles A durchführen, um in die
Zentralachse des Farbabnehmers 21 gebracht zu werden.
Alternativ wäre es auch möglich, die Farbkupplungen
in ihrer Ebene zu drehen, bis sie eine bestimmte Po
sition erreichen, von der aus sie linear radial über
den Farbabnehmer 21 gebracht werden können.
Fig. 7B zeigt eine weitere Anordnung mit insgesamt
vier Farbkupplungen, von denen nur die Farbkupplungen
25 und 26 mit Bezugszeichen versehen sind. Auch hier
kann eine radiale lineare Bewegung der Farbkupplungen
in Richtung des Farbabnehmers 21 ausgeführt werden.
Die in Fig. 7A und 7B dargestellten Anordnungen sind
auch bei einem Farbwechsler gemäß Fig. 2 und 3 rea
lisierbar, wobei dann die einzelnen Farbkupplungen
25, 26 über eine Schwenkbewegung senkrecht zu ihrer
Anordnungsebene in die Zentralachse des Farbabnehmers
21 gebracht werden.
Fig. 7C zeigt eine weitere Anordnung von Farbkupp
lungen 25 und 26, die entweder einzeln oder als Ge
samtheit längs und quer verschieblich sind, so daß
die Farbkupplungen 25, 26 entweder einzeln durch ge
eignete orthogonale Linearverschiebung in die Zen
tralachse des Farbabnehmers 21 gebracht werden können
oder indem die gesamte Anordnung in orthogonalen Be
wegungen derart verschoben wird, daß die gewünschte
Farbkupplungen 25 oder 26 sich über der Zentralachse
des Farbabnehmers 21 befindet.
Als weitere Möglichkeit ist auch noch vorzusehen, daß
der Farbabnehmer 21 selbst in der durch die Farbkupp
lung vorgesehene Ebene verschiebbar ist und dadurch
einen Teil des Weges übernimmt, der erforderlich ist,
um die Zentralachsen des Farbabnehmers 21 und der ge
wünschten Farbkupplung zur Deckung zu bringen. Ent
scheidend ist bei der vorliegenden Erfindung jedoch,
daß die Farbkupplung 25 und 26 beweglich sind und zu
mindest einen Teil dieses erforderlichen Weges durch
führen.
Wahlweise können die Farbwechsler gemäß Fig. 2 bis
7, so wie auch in Fig. 4 dargestellt, mit zwei oder
mehr Farbabnehmern ausgeführt sein. Beim Einsatz von
zwei oder mehr Farbabnehmern ist es möglich, daß ein
Farbabnehmer samt Farbleitungen gespült wird, während
bereits über einen der anderen Farbabnehmer neue Far
be auflackiert wird.
Wesentlich ist also, daß sämtliche Farben über beweg
liche, passive oder aktive Farbkupplungen die radial
oder linear in einer oder mehreren Ebenen angeordnet
sind, für einen feststehenden oder seinerseits beweg
lichen Farbabnehmer bereitgestellt werden.
Fig. 8 zeigt eine Farbkupplung 25 und einen Farbab
nehmer 21, wie er beispielsweise in dem Farbwechsler
nach Fig. 2 eingesetzt wird. In diesem Falle wird in
dem Farbabnehmer 21 die Farbe über eine Farbleitung 2
abgeleitet, während zwei Öffnungen 52 und 53 an dem
Farbabnehmer angeordnet sind, die als Spülmittelan
schluß 53 bzw. Preßluftanschluß 52 vorgesehen sind.
Folglich kann zum Reinigen des Farbabnehmers 21 und
der Farbleitung 2 sowohl Spülmittel über den Anschluß
53 als auch Preßluft über den Anschluß 52 in den
Farbabnehmer 21 und die Farbleitung 2 eingeleitet
werden.
Eine Dichtung 42 dichtet dann zwischen den beiden
Öffnungen 49 in dem Farbabnehmer 21 und der Öffnung
46 in der Farbkupplung 25 ab. Die Farbkupplung 25
weist weiterhin eine in der Zentralachse des Farbwe
ges in der Farbkupplung 25 angeordnete Ventilnadel 43
auf, die einen konischen Sitz in der Öffnung 46 auf
weist. Diese Ventilnadel 43 ist über eine Feder und
ein Gegenlager (später Bezugsnummer 45) in Richtung
der Öffnung 46 vorgespannt und verschließt gewöhnlich
die Öffnung 46, so daß keine Farbe aus der Farbkupp
lung 25 austreten kann.
In dem in Fig. 8 dargestellten System wird die Farb
kupplung 25 an den Farbabnehmer 21 angekoppelt, indem
der Farbabnehmer 21 oder die Farbkupplung 25 eine Be
wegung in Richtung des Pfeiles B in Richtung der
Farbkupplung durchführt. Anschließend wird über einen
Preßluftanschluß 51, der an der Farbkupplung 25 vor
gesehen ist, die wiederum in Richtung der Öffnung 46
vorgespannte Ventilnadel 43 aus ihrem Sitz gedrückt,
so daß die Farbe aus der Farbleitung 54 innerhalb der
Kupplung in die Farbleitung 55 innerhalb des Abneh
mers 21 und weiter in die Farbleitung 2 fließen kann.
Der mit E bezeichnete Pfeil stellt dabei die Bewegung
der Ventilnadel 43 dar.
Fig. 9 stellt ein weiteres Beispiel einer erfin
dungsgemäßen Farbkupplung 25 und eines erfindungsge
mäßen Farbabnehmers 21 dar. Im Unterschied zu Fig. 8
ist nunmehr die Ventilnadel 43 nicht durch Preßluft
bewegbar. Demgegenüber weist der Farbabnehmer 21 ei
nen Öffner 50 auf, der mittig in der Farbleitung 55
im Abnehmer 21 angeordnet ist. Dieser Öffner 50 ist
über einen Preßluftanschluß 51 in Richtung des mit E'
bezeichneten Pfeiles bewegbar. Im angekoppelten Zu
stand drückt er durch diese Bewegung die Ventilnadel
43 aus ihrem Sitz und ermöglicht das Fließen von Far
be aus der Farbleitung 54 in der Farbkupplung 25 in
die Farbleitung 55 und die Farbleitung 2 in dem Farb
abnehmer 21.
Fig. 10 zeigt ein vollständiges Lackiersystem nach
der Erfindung, bei dem eine Potentialtrennung durch
geführt werden kann, so daß auch elektrostatisch un
terstütztes Lackieren ohne größeren Aufwand möglich
ist.
Dieses System weist eine Farbwechselstation 80 auf,
die einen linearen Farbwechsler 81, wie in Fig. 7C
dargestellt, enthält. Dieser Farbwechsler nimmt aus
Farbleitungen F1 bis Fx den jeweils aufzutragenden
Lack auf und wird über eine Preßluftleitung PL1 und
über eine Spülmittelleitung V1 (Verdünner) gereinigt.
Der Farbwechsler 81 weist zwei Farbabnehmer auf, von
denen jeweils gleich aufgebaute Dosiersysteme 72, 72'
Farbleitungen 76, 76' führen.
Im folgenden wird daher nur eines der Dosiersysteme
72, 72' beschrieben.
Die Farbleitung 76 führt zu einer Molchwechselstation
74, bei der in einen Farbstrom ein Molch eingefügt
werden kann, der der Farbe durch eine Farbzuleitung
77, die Farbzuleitung abdichtend, folgt.
Zum Lackieren wird daher zuerst über den Farbwechsler
81 und die Farbleitung 76 die aufzulackierende Farb
menge in die Farbleitung 77 eingebracht und anschlie
ßend ein Molch 78 aus der Molchwechselstation 74 in
die Farbleitung 77, die eingebrachte Farbe abschlie
ßend, eingebracht. Anschließend wird über eine Do
siereinrichtung 73 ein Schiebemedium in Richtung der
Farbleitung 77 gedrückt und dadurch über den Molch 78
die in der Leitung 77 befindliche Farbe in Richtung
einer weiteren Farbwechselstation 80' gedrückt.
Diese Farbwechselstation 80' weist wiederum einen
Farbwechsler 81', wie in Fig. 7C beschrieben, auf.
In diesem Farbwechsler 81' wird eine Farbleitung 82
zu einem Zerstäuber 71 mit der Farbleitung 77 verbun
den und dadurch der Lack zum Zerstäuber 71 gefördert
und dort auf den zu lackierenden Gegenstand aufgetra
gen. In der Leitung 82 befindet sich noch ein Ab
zweig, der zu einer Leitung 84 führt. Diese Leitung
84 dient als Rückführung für die zur Reinigung ver
wendete Spülflüssigkeit.
Während die Farbe aus der Leitung 78 zum Zerstäuber
71 gedrückt wird, wird gleichzeitig über den zweiten
Farbabnehmer des Farbwechselsystems 80' die zweite
Leitung 77' mit einer Rückleitung 83 verbunden. Wäh
rend hier über die Leitung 78 und 82 nunmehr der Ge
genstand lackiert wird, werden zugleich die Leitungen
76', 77' und 83 gereinigt.
Die in Fig. 10 beschriebene Lackieranlage eignet
sich auch zum elektrostatisch unterstützten Lackie
ren. Hierzu wird zuerst die Leitung 77 mit der für
einen Lackiervorgang benötigten Farbmenge gefüllt und
anschließend der Farbabnehmer des Farbwechslers 81
von der entsprechenden Farbkupplung abgenommen. Da
durch ergibt sich eine vollständige Potentialtrennung
zwischen den Farbzuleitungen F1 bis Fx und dem Zer
stäuber 71 entlang der als 90 bezeichneten Linie.
Daraufhin werden das Dosiersystem 72 und der Zerstäu
ber 71 unter Hochspannung gesetzt und der Lack der
Leitung 77 über den Molch 78 und die Dosiereinrich
tung 73 zum Zerstäuber gedrückt und dort auf den Ge
genstand elektrostatisch auflackiert. Eine weitere
Potentialtrennung zu dem zweiten System 72' ergibt
sich entlang der zweiten Linie 90' über den zweiten
Farbwechselstation 80'. Dadurch ist eine vollständige
elektrostatische Entkopplung der Farbzuführung F1 bis
Fx und der im Moment zu reinigenden Leitung 77' her
gestellt.
Während des Lackiervorgangs über die Leitungen 77, 82
kann die Leitung 77' mit der als nächstes zu lackie
renden Farbe befüllt werden.
Bei dem vorliegenden System kann der Farbausgang des
Farbabnehmers jedoch auch über konventionelle
Farbdruckregler und Dosierpumpen zu den jeweiligen
Applikationsgeräten führen. Je nach Anlagenausführung
können diese Komponenten auch entfallen (siehe oben)
oder durch z. B. Farbmengenregler ersetzt werden.
Bei der Führung der Schläuche nach dem Farbwechsler
ist insbesondere darauf zu achten, daß alle Übergänge
totraumfrei und leicht spülbar sind.