Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Be
schichtungssystem sowie ein Beschichtungsverfahren
für die automatisierte Beschichtungstechnik. Derarti
ge Beschichtungssysteme und Beschichtungsverfahren
werden im gesamten Bereich der Produktion von Gegen
ständen, beispielsweise in der Automobilindustrie,
eingesetzt.
In der automatisierten Beschichtungstechnik spielen
schnelle und umweltfreundliche Beschichtungsstoff-
Wechsel eine große Rolle. Hierbei muß im allgemeinen
eine Beschichtungsstoff-Leitung entleert, gereinigt
und wieder mit einem anderen Beschichtungsstoff be
füllt werden. So sind beispielsweise in der Automo
bilindustrie Farbwechsel in kürzester Zeit mit gerin
gen Farb- und Spülmittelverlusten gefordert.
Gleichzeitig werden hohe Anforderungen an die exakte
Dosierung der aufzutragenden Farbe gestellt.
Nach dem Stand der Technik werden zur Farbversorgung
bzw. Dosierung der Farbmenge Zahnradpumpen oder Farb
mengenregler eingesetzt. Diese Bauteile befinden sich
im Farbversorgungssystem zwischen dem Farbwechsler
und dem jeweiligen Zerstäuber. Mit jedem Farbwechsel
müssen also auch die Zahnradpumpen bzw. Farbmengen
regler gereinigt und sauber gespült werden. Zahn
radpumpen besitzen zwar eine hohe Dosiergenauigkeit,
jedoch sind sie sehr schlecht spülbar. Farbmengenreg
ler dagegen sind zwar gut spülbar, besitzen jedoch
eine unzureichende Dosiergenauigkeit.
Ein derartiges Beschichtungssystem nach dem Stand der
Technik ist in Fig. 1 dargestellt. In Fig. 1 be
zeichnet 1 einen Farbwechsler, der eine Vielzahl von
Farbzuleitungen 22 bis 26 aufweist, die an einem zen
tralen Farbrohr angeordnet sind (die Farbleitungen
sind der Übersichtlichkeit halber nur teilweise mit
Bezugszeichen versehen). Weiterhin weist der Farb
wechsler eine Spülmittelleitung V1, 20 sowie eine
Druckluftleitung PL1, 21 auf, über die das Farbrohr
und die nachgeschalteten Farbleitungen gespült und
gereinigt werden können.
In der Farbleitung in Flußrichtung der Farbe hinter
dem Farbwechsler 1 ist ein Farbdruckregler 12 und ei
ne Dosierstation 2 angeordnet. Die Dosierstation 2
besitzt eine Pumpe 32, die über einen Motor 30 ange
trieben wird. Um die Pumpe befindet sich ein By-pass
31. Der Ausgang der Pumpe 32 und des By-passes 31
münden in die Farbleitungen 3, 5 und 13. Die Farblei
tungen 3, 5 und 13 erstrecken sich bis zu einem Zer
stäuber 10, über den die Farbe auf den Gegenstand
aufgetragen wird. Unmittelbar vor dem Zerstäuber 10
ist ein Drucksensor 9 angeordnet, über den der
Farbdruck erfaßt und anschließend geregelt werden
kann. In der Farbleitung 3 sind weiterhin eine
Molchwechselstation 4 und eine Molchparkstation 8 an
geordnet.
Bei diesem Stand der Technik (Fig. 1) wird zuerst eine
Farbe 6 aus einer der Farbzuleitungen 22 bis 26 in
die Farbleitung 3 und die Farbleitung 5 transpor
tiert. Die Farbe 6 schiebt den Molch beim Passieren
der Molchwechselstation 4 in die Farbleitung 5 vor
sich her. In der Molchparkstation 8 wird ein Molch 7
aus den Farbleitungen 3 und 5 ausgerückt, bzw. dort
sind die Farbleitungen 3 und 5 beispielsweise mit er
weitertem Querschnitt so gestaltet, daß der Molch 7
diese nicht mehr abdichtet, so daß nunmehr die Farbe
6 bis zum Zerstäuber durch eine Farbleitung 13 mit
tels der Pumpe 32 transportiert werden kann. Wenn der
Farbauftrag durch den Zerstäuber 10 beendet ist, wird
der Molch 7 wieder in die Leitung 5 eingerückt und
mit Spülmittel bzw. Preßluft aus den Anschlüssen 28
bzw. 27 beaufschlagt und dadurch die in der Farblei
tung 5 befindlichen Reste der Farbe 6 über den Molch
wieder in die entsprechende Farbzuleitung 22 bis 26
zurückgedrückt. Erreicht der Molch die Molchwechsel
station 4, so wird der Molch wieder in derselben auf
gefangen und umströmt. Zusätzlich wird die Farblei
tung 13 zwischen dem Zerstäuber 10 und der Molchpark
station 8 über den Spülmittelanschluß 28 und Druck
luftanschluß 27 gereinigt. Daraufhin können eine er
neute Farbdosierung und ein erneuter Farbauftrag er
folgen.
Nachteilig hieran ist, daß das Dosiersystem, nämlich
die Pumpe 32, sich in der Farbleitung befindet und
folglich mit Farbe befüllt wird. Daher muß auch die
Pumpe 32 von Farbe gereinigt werden, um Farbverschleppungen
zu vermeiden. Da die entsprechenden Pum
pen jedoch nur sehr schwierig totraumfrei ausgeführt
werden können, ist die Gefahr von Farbverschleppungen
in den nächsten Beschichtungszyklus groß.
Weiterhin ist es notwendig, die gesamte Farbleitung 5
mit Spülmittel und Druckluft zu beaufschlagen, um den
Molch zurück in die Molchwechselstation 4 zu drücken
und gleichzeitig die Farbleitung 5 von der Farbe 6 zu
reinigen. Für diesen Vorgang wird Zeit benötigt, so
daß die Taktzyklen dieses Beschichtungssystems erheb
lich verlängert werden.
Alternativ sind auch Systeme bekannt, bei denen das
nächste zu applizierende Farbmaterial als Druckmedium
verwendet wird, ohne dazwischen einen Spülvorgang an
zusetzen (DE 197 42 588 A1). In diesem Falle wirkt
der Molch als Trennelement zwischen zwei verschiede
nen Farben bzw. gegebenenfalls zwischen einer aufzu
tragenden Farbe und einem Druckmedium. Das Druckmedi
um wird jedoch weiterhin durch eine Pumpe befördert,
die sich in der Farbleitung befindet, mit allen Nach
teilen bezüglich Farbverschleppungen.
Die EP 0 935 999 A1 zeigt ein Beschichtungssystem,
bei dem ein Trennelement zwischen einem aufzutragen
den Beschichtungsstoff und einem gasförmigen und/oder
flüssigen Schiebemedium angeordnet ist. Auch in die
sem Falle wird das Druckmedium über das gemeinsame
Farbrohr eines Farbwechselsystems der Beschichtungs
leitung zugeführt, so daß sich das Dosiersystem in
der Beschichtungsleitung selbst befindet.
Auch hier erfolgt die Dosierung mittels einer in
Farbstrom beigeordneten Dosierpumpe, denn das Dosier
system ist unmittelbar vor dem Zerstäuber angeordnet
und steht in direktem Kontakt mit dem Beschichtungsmaterial.
Dieses Dosiersystem muß daher bei jedem an
stehenden Farbwechsel sauber gespült werden.
In der EP 0 888 825 A2 wird ebenfalls eine Lack-
Dosiereinrichtung verwendet. Auch in diesem Falle be
findet sich die Dosiereinrichtung, wie in Fig. 1 zu
erkennen ist, immer im Farbstrom selbst.
Die US 5 221 047 A offenbart ein Farbversorgungssy
stem, bei dem ein Molch im Kreislauf betrieben wird.
Nach dieser Druckschrift wird folgendermaßen der Lack
dosiert:
- a) die Farbleitung wird mit Farbe gefüllt und ein
Molch hinter der Farbsäule eingesetzt,
- b) dieser Molch wird in Richtung Zerstäuber mit
Spülmittel transportiert,
- c) dieser Spülprozeß wird mit dem Einsetzen eines
Führungsmolches beendet, der von der Farbe ge
fördert wird,
- d) gefördert wird in der US 5 221 047 A mit einem
konstanten Farbvordruck, Schiebeluft (soft air)
oder Druckluft.
In letzterem Fall wird mit einem Farbdruckregler do
siert, der sich wiederum im Farbstrom vor dem Zer
stäuber befindet. Die Kontinuität des Farbstroms beim
Farbwechsel wird jedoch im wesentlichen durch gleich
mäßige Farbvordrücke und die Kapazität der Farblei
tungen gewährleistet.
Die US 5 221 047 A verwendet folglich zur Farbmengen
kontrolle und -regelung einen Farbdruckregler, der
sich im Farbstrom vor dem Zerstäuber befindet und bei
jedem Farbwechsel gespült werden muß. Ein derartiger
Farbdruckregler besitzt jedoch große Nachteile, da er
lediglich als Drossel wirkt und lediglich die Förde
rung von Farbmengen ermöglicht, die aufgrund des mo
mentanen Vordrucks möglich sind. Dies führt zur Ge
fahr von Unterbeschichtungen. Der Farbvordruck in den
Ringleitungen schwankt folglich aufgrund der un
gleichmäßigen Leistungen der Versorgungspumpen unter
schiedlich stark, wodurch auch die Farbmenge, die ge
fördert wird, schwankt. Es ist daher aufgrund der
Trägheit der Farbdruckregler keine konstante Förde
rung möglich. Bei heutigen Anforderungen an die Do
siergenauigkeit scheiden daher in modernen Lackiersy
stemen Farbdruckregler zur Dosierung des Beschich
tungsmateriales aus.
Die DE 34 40 381 C2 zeigt einen Kolbendosierer zur
Lackförderung. Dieser wird direkt mit Lack befüllt
und ist unmittelbar mit Lack im Kontakt. Die Förder
pumpe befindet sich in der Verbindungsleitung zwi
schen einem Zwischenbehälter und einem Zerstäuber,
wobei der Zylinder der Förderpumpe zum wechselweisen
Ansaugen von Lack aus dem Vorratsbehälter oder Zufüh
ren des Lackes aus dem Zwischenbehälter zu einer
Sprühvorrichtung dient. Während des Saughubes wird
dabei eine bestimmte Menge Lack in den Zwischenbehäl
tern eingesaugt. Die DE 34 40 381 C2 offenbart also
einen Kolbendosierer zur Lackförderung, der direkt
mit Lack gefüllt wird und sich im Farbstrom befindet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die
oben geschilderten Nachteile des Standes der Technik
zu vermeiden und ein Beschichtungssystem sowie ein
Beschichtungsverfahren zur Verfügung zu stellen, mit
dem bei kurzen Taktzyklen unter geringsten Verlusten
von Spülmittel und Druckluft eine sichere beschichtungsstoffverschleppungsfreie
Dosierung des Beschich
tungsstoffes durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das Beschichtungssystem nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und durch das Verfah
ren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 35 jeweils in
Verbindung mit ihren kennzeichnenden Merkmalen ge
löst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsge
mäßen Beschichtungssystems und des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden in den jeweiligen abhängigen An
sprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß ist außerhalb der Beschichtungsstoff-
Leitung eine Dosierpumpe zum Fördern und Dosieren vom
Beschichtungsstoff als Fördereinrichtung, beispiels
weise ein Zylinder mit Stempel, angeordnet, die eine
Schiebemediumleitung mit einem separaten Schiebemedi
um beaufschlagt. Die Schiebemediumleitung mündet in
die Beschichtungsstoff-Leitung. Die Dosierpumpe kommt
nunmehr lediglich mit dem Schiebemedium in Kontakt
und muß daher nicht weiter gereinigt werden zwischen
einzelnen Beschichtungszyklen. Die Trennung zwischen
dem Schiebemedium und dem Beschichtungsmaterial er
folgt dabei durch einen speziellen Molch, der nach
Dosierung des Beschichtungsstoffes in der für den Be
schichtungszyklus erforderlichen Menge in die Be
schichtungsstoff-Leitung hinter diesem Beschichtungs
stoff in die Beschichtungsstoff-Leitung eingefügt
wird und der dann anschließend durch das Schiebemedi
um beaufschlagt wird.
Vorteilhaft ist also, daß die Fördereinrichtung nicht
mit dem zu fördernden Beschichtungsmaterial in Berüh
rung kommt und verschiedene Beschichtungsstoffe mit
ein und demselben Schiebemedium gefördert werden. Da
her muß also die Fördereinrichtung nicht gespült wer
den.
Die Fördereinrichtung und die Beschichtungsstoff-
Förderung selbst sind folglich voneinander entkop
pelt. Die Fördereinrichtung arbeitet dabei sehr ver
schleißarm, da ihre bewegten Teile nicht mit Be
schichtungsstoff (abrasiv) in Kontakt kommen. Insbe
sondere Schiebezylinder eignen sich durch ihre linea
re Schubbewegung für eine hohe Dosiergenauigkeit.
Auch Beschichtungsstoffe, die bisher nicht mit Zahn
radpumpen dosierbar waren (z. B. UV-Lacke) können
hiermit zuverlässig dosiert werden. Auch der Be
schichtungsstoff-Verlust beim Beschichtungsstoff-
Wechsel wird in Verbindung mit der Molchtechnik stark
reduziert.
Vorteilhafterweise können auch zwei Trennkörper bzw.
Molche in die Beschichtungsstoff-Leitung eingefügt
werden. Dabei wird einer der Molche unmittelbar vor
Befüllen der Beschichtungsstoff-Leitung mit dem näch
sten aufzutragenden Beschichtungsstoff in die Leitung
eingefügt und der andere Molch in der beschriebenen
Weise als abschließender Trennkörper hinter den Be
schichtungsstoff in die Beschichtungsstoff-Leitung
eingefügt. Dadurch ist nun der aufzutragende Be
schichtungsstoff sowohl vorne als auch hinten von ei
nem Molch abgegrenzt. Vorteilhaft hieran ist, daß der
Einsatz des zusätzlichen vorderen Trennkörpers/Mol
ches die Reinigungswirkung der Molche innerhalb der
Beschichtungsstoff-Leitung weiter verbessert. Zum an
deren kann bei einer ausreichenden Anzahl von instal
lierten Molch-Detektoren die Lackmengen-Meßzelle
vollständig entfallen, da die Menge des in der Be
schichtungsstoff-Leitung befindlichen Beschichtungs
stoffes durch die Position des vorderen Molches und
des hinteren Molches ausreichend bestimmt ist. Dies
hat den Vorteil, daß sich ein Bauteil weniger inner
halb der lackführenden Schlauchabschnitte befindet,
so daß eine schnellere und kostengünstigere Reinigung
des betreffenden Schlauchabschnittes erfolgen kann.
Außerdem ist durch den vorderseitigen Molch ein Fül
len der Beschichtungsstoff-Leitung ohne Luftein
schlüsse möglich, da die Farbe unmittelbar zwischen
den beiden Trennkörpern/Molchen einströmt. Die sich
in der Beschichtungsstoff-Leitung befindliche Luft
wird von dem vorderen Molch vor diesem hergeschoben
und aus der Leitung gedrückt. Es liegt also eine de
finierte Phasengrenze vor der Beschichtungsstoff-
Säule beim Füllen der Leitung vor und verhindert eine
Vermischung mit Luft.
Das Schiebemedium kann nach dem Beschichten in die
Fördereinrichtung zurückgeschoben werden, beispiels
weise indem der Molch auf seiner Vorderseite mit
Spülmittel oder Druckluft beaufschlagt wird und das
Schiebemedium zurückschiebt.
Die erforderlichen Spülzeiten werden stark verrin
gert, da das Dosierpumpensystem nach dem Stand der
Technik nur schlecht spülbar war und daher die Reini
gung der Dosierpumpe die Spüldauer des gesamten Sy
stems bestimmte. Auch die erforderlichen Spülmittel
mengen werden reduziert.
In gleicher Weise kann ein bisher eingesetzter Be
schichtungsstoff-Druckregler vollständig entfallen,
wodurch ein weiteres zu reinigendes Bauteil im Be
schichtungsstoff-Strom eingespart wird.
Vorteilhaft ist es, wenn die momentane Molchposition
über Molchsensoren erfaßt wird, so daß eine genaue
Beschichtungsstoff-Mengenüberwachung ermöglicht wird.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn ein zweiter Be
chichtungsstoff-Wechsler unmittelbar vor dem Applika
tionsorgan vorgesehen ist. In diesem Falle kann das
Beschichtungsstoff nicht, wie bisher üblich, in Rich
tung des ersten Beschichtungsstoff-Wechslers, sondern
in Vorwärtsrichtung in den zusätzlichen Beschich
tungsstoff-Wechsler und in an diesen angeschlossene
Ringleitungen gedrückt werden.
Auch die Verwendung eines Einwegmolches, der in einer
ersten Molchstation eingesetzt und vor dem Applikati
onsorgan über eine zweite Molchstation aus der Be
schichtungsstoff-Leitung vollständig entnommen wird,
ist möglich.
Eine derartige Molchentnahmestation kann vorteilhaf
terweise auch ein Molchkollektormagazin aufweisen, in
dem eine Vielzahl von entnommenen Molchen aufbewahrt
werden können. In gleicher Weise kann die Molchein
setzstation ein Magazin aufweisen, in dem eine Viel
zahl von Molchen, die in die Beschichtungsstoff-Lei
tung sukzessive eingesetzt werden sollen, bevorratet
werden. Neben der Verwendung von Einwegmolchen als
Pfennigartikel, ist es auch möglich, die Molche ent
weder magazinweise von dem Molchkollektormagazin zu
dem Molcheinsetzmagazin zu transportieren oder auch
über eine separate Leitung zu dem Molcheinsetzmagazin
zu schieben. Dadurch ist es möglich, die Molche im
Kreislauf zu führen, wobei jedoch vermieden wird, daß
die Molche immer wieder über die Beschichtungsstoff-
Leitung selbst in ihre Ausgangsposition gebracht wer
den müssen. Auch hierdurch ergibt sich eine weitere
Taktverkürzung für das Beschichtungsverfahren, da der
Rücktransport der Molche durch die Beschichtungss
stoff-Leitung eingespart werden kann. Außerdem ist
eine externe gründliche Reinigung der Molche möglich.
Als Beschichtungsstoff-Wechselsystem können herkömm
liche Beschichtungsstoff-Wechselsysteme mit einem
zentralen Beschichtungsstoff-Rohr verwendet werden.
Vorteilhaft können hier jedoch auch Beschichtungs
stoff-Wechselsysteme eingesetzt werden, die eine
Vielzahl von Beschichtungsstoff-Zuleitungen aufwei
sen, wobei jede der Beschichtungsstoff-Zuleitungen
mit einer eigenen Beschichtungsstoff-Kupplung verse
hen ist. Weiterhin weist es mindestens eine Beschich
tungsstoff-Leitung auf, über die ein gewählter Be
schichtungsstoff einem Applikationsorgan zugeführt
wird. Die Beschichtungsstoff-Zuleitungen besitzen je
weils Beschichtungsstoff-Kupplungen und die Beschich
tungsstoff-Leitung mindestens einen Beschichtungs
stoff-Abnehmer, wobei die Beschichtungsstoff-Kupplung
und der Beschichtungsstoff-Abnehmer miteinander kop
pelbar aufgebaut sind, um Farbe von der Beschich
tungsstoff-Zuleitung in die Beschichtungsstoff-
Leitung fließen zu lassen. Erfindungsgemäß sind die
Beschichtungsstoff-Zuleitungen in einer Ebene mit ein
oder vorteilhafterweise zwei nebengeordneten Reihen
angeordnet. Diese Reihen können linear oder auch
kreisbogenförmig angeordnet sein. Weiterhin sind vor
teilhafterweise mindestens zwei Beschichtungsstoff-
Abnehmer vorgesehen, wobei die Beschichtungsstoff-
Abnehmer unabhängig voneinander bewegbar und mit den
Beschichtungsstoff-Kupplungen verbindbar sind. Da
durch kann zeitgleich ein Beschichtungsstoff-Abnehmer
gereinigt werden, während der andere Beschichtungs
stoff-Abnehmer bereits wieder Beschichtungsstoff ei
nem Applikationsorgan zum Beschichten zur Verfügung
stellt. Es soll hier darauf hingewiesen werden, daß
unter Beschichtungsstoff jegliche Art von Beschich
tungsmitteln verstanden werden soll, beispielsweise
Lacke, auch Klarlacke, Farben und dergleichen (s. a.
RÖMPP Lexikon Lacke und Druckfarben, Stichwort "Be
schichtungsstsoffe", 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-Abnehmer können vorteilhafter
weise parallel zu den Reihen der Beschichtungsstoff-
Kupplungen geführt werden und durch entsprechende
seitliche Bewegungen, beispielsweise durch eine Hub
bewegung, jeweils an eine Beschichtungsstoff-Kupplung
angedockt werden. Damit ist es weiterhin möglich, daß
die Beschichtungsstoff-Kupplung und/oder der Be
schichtungsstoff-Abnehmer passive Bauteile sind, so
daß die pneumatischen Ventile des Standes der Technik
vermieden werden. Dadurch ergeben sich eine kompakte
re Bauweise, ein geringes Gewicht und folglich auch
für derartige kompakter ausgeführte Beschichtungs
stoff-Wechselsysteme vollständig neue Einsatzberei
che.
Derartige passive Beschichtungsstoff-Kupplungen be
sitzen beispielsweise eine Ventilnadel, die im geöff
neten Zustand die Öffnung der Beschichtungsstoff-
Kupplung verschließt. Diese Ventilnadel kann bei
spielsweise nach Ankoppeln des Beschichtungsstoff-
Abnehmers mittels 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-Kupp
lung 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 der Entkopplung von der Be
schichtungsstoff-Kupplung mit Spülmittel und Preßluft
gereinigt werden. Dadurch verkürzen sich die Taktzei
ten weiter und die Gefahr einer Beschichtungsstoff-
Verschleppung wird weiter minimiert.
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 zu spülen.
Im folgenden werden einige Beispiele eines erfin
dungsgemäßen Beschichtungssystems und eines erfin
dungsgemäßen Beschichtungsverfahrens beschrieben wer
den.
Es zeigen:
Fig. 1 ein herkömmliches Beschichtungssystem;
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Beschichtungssystem;
Fig. 3 ein weiteres erfindungsgemäßes Beschich
tungssystem;
Fig. 4
bis 7 ein weiteres erfindungsgemäßes Beschich
tungssystem in verschiedenen Betriebssta
dien
Fig. 8 einen erfindungsgemäßen Beschichtungs
stoff-Wechsler;
Fig. 9 einen weiteren erfindungsgemäßen Beschich
tungsstoff-Wechsler;
Fig. 10 eine Farbkupplung mit Farbabnehmer;
Fig. 11 eine weitere Farbkupplung mit Farbabneh
mer; und
Fig. 12 eine weitere Farbkupplung mit Farbabneh
mer.
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Lackiersystem,
wobei dieselben Elemente wie in Fig. 1 mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet wurden und daher nicht be
schrieben werden.
Im Unterschied und zusätzlich zu dem Lackiersystem
aus Fig. 1 ist in Fig. 2 an der Molchwechselstation
4 eine Schiebemediumleitung 30 angeordnet, die mit
einer Dosierstation 2 verbunden ist. Die Dosierstati
on 2 weist einen mit Schiebemedium 17 gefüllten
Schiebezylinder 31 und einen Stempel 18 auf. Der
Schiebezylinder 31 ist weiterhin mit einer Schiebeme
diumzuleitung 19 verbunden, wobei die Zuleitung 19
ihrerseits mit einem nicht dargestellten Vorratsbe
hälter verbunden ist. Weiterhin ist vor dem Zerstäu
ber 10 eine zweite Farbwechselstation 1' angeordnet,
die, ebenso wie die Farbwechselstation 1, mit Ring
leitungen 11' verbunden ist. Die Ringleitungen 11'
des Farbwechslers 1' und die Ringleitung 11' des
Farbwechslers 1 stehen miteinander bzw. mit den entsprechenden
Farbvorratsbehältern in Verbindung. Un
mittelbar vor dem zweiten Farbwechsler 1' befinden
sich in der Lackleitung 5 drei Molchsensoren 15, 15',
15". Zwischen der Molchstation 4 und dem ersten
Lackwechsler 1 befindet sich weiterhin eine Lackmen
genmeßzelle 14 in der Farbleitung.
Zu Beginn eines Lackierzyklusses wird die Farbleitung
5 mit einer ersten Farbe 6 aus dem Farbwechsler 1 ge
füllt. Dabei wird mittels der Lackmengenmeßzelle 14
genau die für den jeweiligen Lackierzyklus benötigte
Menge an Farbe 6 in die Farbleitung 5 gegeben. Im An
schluß an die Farbe 6 wird von der Molchwechselstati
on 4 ein Molch 7 in die Farbleitung 5 eingefügt. Dar
aufhin wird von der Dosierstation 2 über den Stempel
18 ein Schiebemedium 17 in die Schiebemediumleitung
30 gedrückt und damit der Molch 7 mit dem Schiebeme
dium 17 beaufschlagt. Der Molch wird von dem Schie
bemedium 17 durch die Farbleitung 5 geschoben und
befördert die Farbe 6 vor sich her in Richtung des
Zerstäubers 10 und wirkt dabei zum einen als Schiebe
medium zum anderen auch als Trennmedium zwischen Far
be und Schiebemedium als auch als Reinigungsvorrich
tung, die auf der Rückseite der Farbe von den Wänden
der Leitung 5 Farbreste abträgt. Die Fördereinrich
tung 2 kommt dabei mit dem Lack selbst nicht in Kon
takt.
Erreicht der Molch 7 die Molchsensoren 15 bzw. 15',
so wird ein Signal erzeugt, das das Ende dieses Lack
zyklusses anzeigt. Daraufhin wird der Restlack 6 in
der Lackleitung 5 in die Ringleitung 11' des Farb
wechslers 1' gedrückt. Dieser Vorgang endet, wenn der
Molch 7 den letzten Molchsensor 15" am Ende der
Farbleitung 5 erreicht hat. Durch eine Spüleinrich
tung 16 mit einer Druckluftleitung 27 und einer Ver
dünnermittelleitung 28 wird der Molch 7 nunmehr mit
Verdünner als Spülmittel bzw. mit Druckluft beauf
schlagt und in den Molchwechsler 4 zurückgeschoben.
Das Schiebemedium 17 wird dabei größtenteils zurück
in die Dosiereinrichtung 2 gedrückt und kann wieder
verwendet werden.
Fig. 3 zeigt ein vollständiges Lackiersystem ent
sprechend der Erfindung, bei dem zusätzlich eine Po
tentialtrennung durchgeführt werden kann, so daß auch
elektrostatisch unterstütztes Lackieren ohne größeren
Aufwand möglich ist.
Dieses System weist eine Farbwechselstation 80 auf,
die einen linearen Farbwechsler 81, wie nachfolgend
in Fig. 8 dargestellt, enthält. Dieser Farbwechsler
nimmt aus Farbleitungen F1 bis Fx den jeweils aufzu
tragenden Lack auf und wird über eine Preßluftleitung
PL1 und über eine Spülmittelleitung V1 (Verdünner)
gereinigt. Der Farbwechsler 81 weist zwei Farbabneh
mer auf, die über Farbleitungen 76, 76' zu jeweils
gleich aufgebauten Dosiersystemen 72, 72' führen.
Im folgenden wird daher nur eines der Dosiersysteme
72, 72' beschrieben.
Die Farbleitung 76 führt zu einer zu dem Dosiersystem
72 gehörigen Molchwechselstation 74, bei der in einen
Farbstrom ein Molch eingefügt werden kann, der der
Farbe durch eine Farbleitung 77, die Farbleitung 77
abdichtend, folgt.
Zum Lackieren wird daher zuerst über den Farbwechsler
80 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 Dosiereinrichtung
73 ein Schiebemedium in Richtung der
Farbleitung 77 gedrückt und dadurch über den Molch
die in der Leitung 77 befindliche Farbe in Richtung
einer weiteren Farbwechselstation 80' gedrückt.
Diese Farbwechselstation 80' weist wiederum einen li
nearen Farbwechsler 81', wie nachfolgend in Fig. 8
beschrieben, auf. In diesem Farbwechsler 81' wird ei
ne Farbleitung 82 zu einem Zerstäuber 71 mit der Far
bleitung 77 verbunden und dadurch der Lack zu einem
Zerstäuber 71 gefördert und dort auf den zu lackie
renden Gegenstand aufgetragen. In der Leitung 82 be
findet sich noch ein Abzweig, der zu einer Leitung 84
führt. Diese Leitung 84 dient als Rückführung für die
zur Reinigung der Leitung 82 und des Zerstäubers 71
verwendete Spülflüssigkeit.
Während die Farbe aus der Leitung 77 zum Zerstäuber
71 gedrückt wird, wird gleichzeitig über den zweiten
Farbabnehmer des Farbwechslers 81' die zweite Leitung
77' mit einer Rückleitung 83 verbunden. Während hier
über die Leitung 77 und 82 nunmehr der Gegenstand
lackiert wird, werden zugleich die Leitungen 77' und
83 und/oder 76' gereinigt.
Die in Fig. 3 beschriebene Lackieranlage eignet sich
insbesondere zum elektrostatisch unterstützten Lac
kieren. 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 mit 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 Dosiereinrichtung
73 zum Zerstäuber gedrückt und dort auf den Ge
genstand elektrostatisch unterstützt auflackiert. Bei
Isolationswirkung von nichtleitendem Molch und Schie
bemedium bleibt das Dosiersystem 72 spannungsfrei.
Eine weitere Potentialtrennung zu dem zweiten System
72' ergibt sich entlang einer zweiten Linie 90' über
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 Lackiervorganges über die Leitungen 77,
82 kann die Leitung 77', die bereits mit der als
nächstes zu lackierenden Farbe über die Rückführung
83 befüllt wurde, zum Lackieren unter Hochspannung
gesetzt und verwendet werden.
Mit dem in Fig. 3 dargestellten Lackiersystem läßt
sich insgesamt folglich ein Kurzschluß vom hochspan
nungsführenden Sprühgerät zur geerdeten Lackversor
gung vermeiden. Der Zerstäuber kann damit mit Kon
taktaufladung betrieben werden. Dies ermöglicht eine
hohe Effektivität der Aufladung sowie einen ver
schmutzungsarmen Betrieb des Zerstäubers 71.
Damit übernehmen die Farbwechsler 81 und 81' die Auf
gabe der Potentialtrennung, so daß keine zusätzlichen
Sperrmedien oder Ventile erforderlich sind. Die offe
nen Farbwechsler 81 und 81' wirken als Isolations
strecke, die am Zerstäuber angelegte Hochspannung
fließt nicht in die geerdete Farbversorgung über die
Leitungen F1 bis Fx ab.
Eine zusätzliche Potentialtrennung ist bei Verwendung
eines nicht leitenden Schiebemediums 17 oder eines
nichtleitenden Molches 78, 78' möglich.
Das bei Fig. 3 beschriebene System erlaubt insbeson
dere im Betrieb ein Befüllen eines Leitungsabschnit
tes 77' mit der im nachfolgenden Lackierzyklus benö
tigten Lackmenge und -farbe, während über eine zweite
parallele Farbleitung 77 elektrostatisch lackiert
wird.
Die Fig. 4 bis 8 zeigen ein weiteres erfindungsgemä
ßes Beschichtungssystem, wobei die einzelnen Figuren
dieses System in verschiedenen Phasen des Betriebes
zeigen. Dabei sind mit gleichen oder ähnlichen Be
zugszeichen ähnliche oder gleiche Bestandteile wie in
den bisherigen Fig. 1 bis 3 bezeichnet. Fig. 4 zeigt
den Anfangs- und den Endzustand des Systems. Beide
Molche 7a, 7b befinden sich am Anfang der Lackleitung
5. Die zum Lackiervorgang notwendige Farbe 6 wird nun
zwischen die beiden Molche 7a, 7b aus der Beschich
tungsstoff-Leitung 3 in die Beschichtungsstoff-Lei
tung 5 eingebracht. Dabei schiebt die einströmende
Farbe 6 nur den Molch 7a in Richtung des Zerstäubers
10 vor sich her. Der andere Molch 7b verbleibt noch
an seiner Ausgangsposition am Anfang der Lackleitung
5. Zusätzlich zu den bisherigen Figuren sind an der
Beschichtungsstoff-Leitung 5 insgesamt drei Molchpo
sitionssensoren 15, 15' 15" angeordnet, um die Posi
tion der einzelnen Molche 7a, 7b zu erfassen.
In Fig. 5 ist dargestellt, wie im Laufe der Zeit der
mit 6 bezeichnete Lack in die Beschichtungsstoff-
Leitung 5 eingebracht wird und den Molch 7a vor sich
herschiebt.
Fig. 6 zeigt das erfindungsgemäße Beschichtungssystem
in dem Zustand, in dem der Befüllvorgang der Be
schichtungsstoff-Leitung 5 mit Lack 6 beendet ist.
Denn hier hat der vorderseitige Molch 7a den Molch
bahnhof 8 erreicht, was durch den Molchdetektor 15"
an das System und dessen Steuerung meldet. Es befin
det sich nun also ausreichend Lack in der Beschich
tungsstoff-Leitung 5 für den nächsten Lackiervorgang.
Zu beachten ist, daß hier noch geringfügig mehr Lack
in die Beschichtungsstoff-Leitung 5 eingefüllt wurde,
um auch die hinter dem Molchbahnhof 8 stromabwärts
gelegenen Teile der Beschichtungsstoff-Leitung und
des Zerstäubers 10 mit Lack zu befüllen.
Anschließend kann der Lackiervorgang beginnen. Hierzu
wird der zweite Molch 7b in die Lackleitung 5 einge
fügt und durch die Dosierpumpe 32 durch die Beschich
tungsstoff-Leitung 5 geschoben, wobei dieser Molch 7b
dabei die Farbe 6 aus dem System durch den Zerstäuber
10 drückt. Um immer eine ausreichende Versorgung mit
Druckmittel zu gewährleisten, befindet sich an der
Dosierpumpe 32 eine Zuleitung mit einem Druckmesser
9. Fig. 7 zeigt den Endzustand nach durchgeführter
Lackierung. In diesem Falle hat auch der Molch 7b den
Molchsensor 15" in dem Molchbahnhof 8 erreicht, so
daß nunmehr beide Molche 7a und 7b am Ende der Be
schichtungsstoff-Leitung 5 im Molchbahnhof 8 angeord
net sind. Nun werden die noch verbleibenden mit Lack
gefüllten Bauteile und Schlauchabschnitte über eigens
dafür vorgesehene Spülmittel und Preßluftanschlüsse
27 und 28 gereinigt. Ein Spülen bzw. Reinigender Do
siereinrichtung sowie der gesamten Lackleitung 5 kann
entfallen, da die Molche bereits eine ausreichende
Reinigungswirkung entfaltet haben. Ist der Reini
gungsvorgang der erwähnten Teilabschnitte, beispiels
weise zwischen dem Molchbahnhof 8 und dem Sprühorgan
10, beendet, so werden die Molche 7a und 7b mittels
Schiebeluft aus der Leitung 27' aus dem Molchbahnhof
8 in ihre Ausgangsposition am Anfang der Beschich
tungsstoff-Leitung 5 zurückgeschoben. Dabei wird auch
das Druckmittel, das in der Beschichtungsstoff-
Leitung 5 sich befand, zurück in die Dosierpumpe ge
schoben.
Abschließend befindet sich das System dann wieder im
Ausgangszustand wie es in Fig. 4 dargestellt ist und
kann mit der nächsten Farbe befüllt werden.
Fig. 8 zeigt einen erfindungsgemäßen Farbwechsler 1,
wie er bei dem erfindungsgemäßen Lackiersystem und
dem erfindungsgemäßen Lackierverfahren, beispielswei
se gemäß Fig. 3, eingesetzt werden kann.
Der Farbwechsler 1 (Lackwechselsystem) aus Fig. 8
weist zwei Reihen von Farbkupplungen (Lackkupplungen)
auf, die nur teilweise, hier mit den Bezugszeichen 25
bis 29, mit Bezugszeichen versehen sind. Längs dieser
beiden Reihen von Farbkupplungen 25 bis 29 bewegen
sich zwei linear verschiebbare Farbabnehmer 21 und 22
(Lackabnehmer) auf Linearführungen 23 bis 24. Die
Farbabnehmer 21 und 22 können jeweils jede der Farb
kupplungen innerhalb der ihnen zugeordneten Farbkupp
lungsreihe ansteuern und dort durch eine senkrecht
zur Zeichnungsebene gerichtete Bewegung ankoppeln.
Fig. 9 zeigt ein weiteres entsprechend aufgebautes
erfindungsgemäßes Farbwechselsystem 1, das ebenfalls
bei dem erfindungsgemäßen Lackiersystem, beispiels
weise wie in Fig. 3, eingesetzt werden kann. Dieses
weist zwei konzentrisch angeordnete Reihen von Farb
kupplungen, die hier jeweils beispielhaft mit den Be
zugszeichen 36 bis 39 bezeichnet sind, auf. In der
Mitte der beiden konzentrisch angeordneten Reihen von
Farbkupplungen 36 bis 39 sind an einem Drehpunkt 33
zwei Farbabnehmer 31 und 32 befestigt, die eine Dreh
bewegung ausführen und dadurch jede Farbkupplung auf
dem Kreis erreichen können. Diese Drehbewegung ist
durch die beiden Pfeile in Fig. 9 dargestellt. Zu
sätzlich können die beiden Farbabnehmer jeweils längs
einer Radialführung 34 bzw. 35 in radialer Richtung
verschoben werden und so auf die innere Reihe der
Farbkupplung oder auf die äußere Reihe der Farbkupp
lung eingestellt werden. Es ist folglich möglich, mit
jedem der rotierenden Farbabnehmer 31 bzw. 32 jede
der Farbkupplungen 36 bis 39 zu erreichen und dort
anzukoppeln.
Mit den Farbwechselsystemen aus Fig. 8 und Fig. 9
ist es möglich, mittels eines Farbabnehmers bereits
die neue Farbe dem Applikationsorgan zuzuführen, wäh
rend der zuvor verwendete Farbabnehmer gespült und
gereinigt wird. Dadurch ist eine erhebliche Verkür
zung der Taktzeiten beim automatischen Lackieren mög
lich.
Fig. 10 zeigt eine Farbkupplung und einen Farbabneh
mer für einen radialen Farbwechsler, wie in Fig. 9
dargestellt. In Fig. 10 ist ein Träger 40 für eine
Farbkupplung 38 und eine Farbkupplung 39 dargestellt.
Die Farbkupplungen 38 und 39 sind mit Farbzuleitungen
100 bzw. 101 verbunden.
In der Mitte der durch die Farbabnehmer, wie in Fig.
9 dargestellt, gebildeten Kreise, ist um einen Dreh
punkt 33 ein Träger 41 drehbar befestigt. Dieser Trä
ger 41 weist eine Linearverschiebung 34 auf, an deren
Ende ein Farbabnehmer 31 befestigt ist. Über die Li
nearverschiebung 34 kann der Farbabnehmer 31 zwischen
dem inneren Kreis (Farbkupplung 39) und dem äußeren
Kreis (Farbkupplung 38) hin und her bewegt werden.
Über eine Drehbewegung um den Drehpunkt 33 kann der
Farbabnehmer 31 zu jeder Farbkupplung innerhalb einer
kreisförmig angeordneten Kupplungsreihe bewegt wer
den.
Zum Ankoppeln an eine Farbkupplung 38 wird der Farb
abnehmer 31 über eine Hubbewegung (Pfeil B) in Rich
tung der Farbkupplung bewegt und an diese angedrückt.
Eine Dichtung 42 dichtet dann zwischen zwei Öffnungen
49 in dem Farbabnehmer 31 und Öffnung 46 in der Farb
kupplung 38 ab. Die Farbkupplung 38 weist weiterhin
eine in der Zentralachse des Farbweges in der Farb
kupplung 38 angeordnete Ventilnadel 43 auf, die einen
konischen Sitz in der Öffnung 46 aufweist. Diese Ven
tilnadel 43 ist über eine Feder und ein Gegenlager 45
in Richtung der Öffnung 46 vorgespannt und ver
schließt gewöhnlich die Öffnung 46, so daß keine Far
be aus der Farbkupplung 38 austreten kann.
Der Farbabnehmer weist einen Öffner 50 auf, der in
Richtung der Ventilnadel 43 bewegbar ist und diese
aus ihrem Sitz drücken kann. Damit wird die Öffnung
46 freigegeben und Farbe kann aus der Farbkupplung 38
in den Farbabnehmer 31 fließen. Diese Farbe verläßt
den Farbabnehmer dann über eine Öffnung 48 in Rich
tung des Pfeiles C und fließt in einer hier nicht
dargestellten Farbleitung zu einem Applikationsorgan.
Zusätzlich zu dieser Öffnung 48 weist der Farbabneh
mer 31 einen Einlaß 47 für Spülmittel und Druckluft
auf, an dem eine entsprechende Spülmittel- bzw.
Druckluftleitung angeschlossen sind (nicht darge
stellt). Vor dem Abnehmen des Farbabnehmers 31 von
der Farbkupplung 38 kann der Innenraum des Farbabneh
mers 31 sowie die Farbkupplung 38 stirnseitig mit
Spülmittel und Druckluft gereinigt werden.
Fig. 11 zeigt ebenfalls eine Farbkupplung 25 und ei
nen Farbabnehmer 2, wie er beispielsweise in dem
Farbwechsler nach Fig. 8 oder 9 eingesetzt wird. Da
bei werden entsprechende Elemente mit gleichen Be
zugszeichen wie in Fig. 6 bezeichnet. In diesem Falle
wird in dem Farbabnehmer 31 die Farbe über eine
Farbleitung 2 abgeleitet, während zwei Öffnungen 52
und 53 an dem Farbabnehmer angeordnet sind, die als
Spülmitttelanschluß 53 bzw. Preßluftanschluß 52 vor
gesehen sind. Folglich kann zum Reinigen des Farbab
nehmers 31 und der Farbleitung 2 sowohl Spülmittel
über den Anschluß 53 als auch Preßluft über den An
schluß 52 in den Farbabnehmer 41 und die Farbleitung
2 eingeleitet werden.
In dem in Fig. 11 dargestellten System wird der
Farbabnehmer 31 an die Farbkupplung 25 angekoppelt,
indem der Farbabnehmer 31 eine Bewegung in Richtung
des Pfeiles B in Richtung der Farbkupplung durch
führt. Anschließend wird über einen Preßluftanschluß
51, der an der Farbkupplung 25 vorgesehen ist, die
wiederum in Richtung der Öffnung 46 vorgespannte Ven
tilnadel aus ihrem Sitz gedrückt, so daß die Farbe
aus der Farbleitung 54 innerhalb der Kupplung in die
Farbleitung 55 innerhalb des Abnehmers und weiter in
die Farbleitung 2 fließen kann. Der mit D bezeichnete
Pfeil stellt dabei die Bewegung der Ventilnadel 43
dar.
Fig. 12 stellt ein weiteres Beispiel einer erfin
dungsgemäßen Farbkupplung 25 und eines erfindungsge
mäßen Farbabnehmers 31 dar, wobei wieder die gleichen
Bezugszeichen wie in Fig. 10 für entsprechende Ele
mente verwendet wurden. Im Unterschied zu Fig. 11
ist nunmehr die Ventilnadel 43 nicht durch Preßluft
bewegbar, sondern wie in Fig. 10 angeordnet. Demge
genüber weist der Farbabnehmer 31 einen Öffner 50
auf, der mittig in der Farbleitung 55 im Abnehmer an
geordnet ist. Dieser Öffner 50 ist über einen Preß
luftanschluß 51 in Richtung des mit E bezeichneten
Pfeiles bewegbar. Im angekoppelten Zustand drückt er
durch diese Bewegung die Ventilnadel 43 aus ihrem
Sitz und ermöglicht das Fließen von Farbe aus der
Farbleitung 54 in der Farbkupplung 25 in die Farblei
tung 55 und die Farbleitung 2 in dem Farbabnehmer 31.
Mit dem erfindungsgemäßen Lackiersystem und dem er
findungsgemäßen Lackierverfahren übernimmt der Farb
wechsler die Aufgabe der Potentialtrennung für das
elektrostatisch gestützte Lackieren. Es sind zusätz
lich keine weiteren Sperrmedien oder Ventile erfor
derlich. Der offene Farbwechsler wirkt weiterhin als
Isolationsstrecke, die am Zerstäuber angelegte Hoch
spannung fließt nicht in die geerdete Farbversorgung
ab.