DE10125648A1

DE10125648A1 - Farbwechselvorrichtung und Verfahren zum Farbwechsel für eine Beschichtungsanlage

Info

Publication number: DE10125648A1
Application number: DE10125648A
Authority: DE
Inventors: Thomas Duerr; Pavel Goujavin
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2002-11-28

Abstract

Zum Farbwechsel in einer Beschichtungsanlage zur Serienbeschichtung von Werkstücken mit Pulverlack wird ein mit dem Zerstäuber der Anlage verbundenes Farbrohr von einem Motor um eine Achse gedreht, um die Farbanschlüsse für die verschiedenen wählbaren Farben und ein Luftanschluß zum Reinigen des Farbrohrs verteilt sind. Das Farbrohr wird von dem Motor auf den jeweils gewünschten Anschluß gedreht und dann von einer Linearantriebsvorrichtung axial angedockt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Farbwechselvorrichtung und ein Verfahren zum Farbwechsel in einer Beschichtungsanlage zur Se rienbeschichtung von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff der un abhängigen Patentansprüche. Insbesondere handelt es sich um eine Anlage zum Beschichten von Werkstücken wie beispielsweise Fahrzeugkarossen mit Pulverlack häufig wechselnder Farben.

Farbwechselvorrichtungen sollen in Beschichtungsanlagen wäh rend des Lackierbetriebes eine rasche Umstellung von einer Farbe zur anderen ermöglichen. Bei üblichen Nasslackbeschich tungsanlagen bestehen sie hauptsächlich aus einer Anzahl von pneumatisch angesteuerten Farbventilen, die an je eine Farb eingangsleitung angeschlossen und in Blockbauweise längs eines allen Farben gemeinsamen Farbkanals aneinandergereiht sind, dessen Ausgang zu der Zerstäuber- oder sonstigen Beschich tungsvorrichtung der Anlage führt. Die Ventile arbeiten mit einer pneumatisch verschiebbaren Nadel, mit der die unmittel bar an der Wand des gemeinsamen Farbkanals befindliche Ventil öffnung geöffnet und geschlossen wird. Neben den Farbventilen sind üblicherweise weitere, ähnlich aufgebaute Ventile für Spülmedien wie Verdünnerflüssigkeit und Pulsluft vorgesehen, mit denen das Farbwechselsystem bei einem Farbwechsel gerei nigt wird, um Beschichtungsfehler zu vermeiden (DÜRR, Techni sches Handbuch, Einführung in die Technik der PKW-Lackierung, April 1999; EP 0 979 964A, usw.).

Bei Verwendung derartiger baulich statischer Ventilblöcke für Pulverlackbeschichtungsanlagen kann es zu Ablagerungen des Farbpulvers vor allem in Toträumen an den Anschlussstellen der Farbventile kommen, die durch die übliche Spülmethode nicht oder nur schwer entfernt werden können. Sie führen zu Verklum pungen und Aussinterungen, die sich während des Betriebes un kontrolliert wieder lösen können und Farbverschleppungen und Beschichtungsfehler zur Folge haben. Diese Problematik ver stärkt sich mit zunehmender Anzahl wählbarer Farben, d. h. der Farbventile und somit Toträume.

Aufgabe der Erfindung ist eine Farbwechselvorrichtung bzw. ein Farbwechselverfahren anzugeben, die bei Beschichtungsanlagen insbesondere für Pulverlack die erläuterten Probleme vermeiden und einen störungsfreien Farbwechsel ermöglichen.

Erfindungsgemäß kann bei einem Farbwechsel das Farbrohr von dem Farbanschluss, aus dem zuvor Farbpulver zugeführt worden war, vollständig abgekuppelt und entfernt werden. Infolgedes sen kann das Farbrohr vor dem Ankuppeln an den Anschluß einer anderen Farbe einfach und zuverlässig von allen Farbresten ge reinigt werden, zweckmäßig durch Ankuppeln an einen Spülluft anschluss. Da das Farbrohr keine Toträume enthält, entfällt die Gefahr zurückbleibender Farbreste, die sich später beim Hindurchfließen von Material anderer Farbe lösen und zu Be schichtungsfehlern führen könnten. Darüber hinaus können die mit dem Farbrohr zusammenkuppelbaren Farbanschlüsse und die ihnen vorgeschalteten Farbventile konstruktiv problemlos so gestaltet werden, dass auch dort die Gefahr von Materialabla gerungen weitgehend beseitigt wird.

In der Regel ist es zweckmäßig, das Farbrohr zum Andocken an stationäre Farbanschlüsse drehbar und axial, d. h. parallel zur Drehachse verschiebbar zu lagern. Es gibt aber auch andere Relativbewegungsmöglichkeiten, wie insbesondere axial ver schiebbar- und/oder drehbar gelagerte Farbanschlüsse für die verschiedenen Farben. Generell kann die Antriebs- und Bewe gungskonstruktion auch zweckmäßig je nach Anzahl der wählbaren Farben gewählt werden.

An dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ei nes Pulverfarbwechslers wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Längsschnittansicht der Farbwechselvor richtung;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1 längs der Ebene B-B; und

Fig. 3A und 3B eine Detailansicht des Bereiches X in Fig. 1 mit dem Farbrohr in zwei verschiedenen Stel lungen.

Die in Fig. 1 dargestellte Farbwechselvorrichtung enthält ei nen z. B. elektrischen Antriebsmotor 3 mit umsteuerbarer Dreh richtung für eine Welle 10, die an ihrem von dem Motor abge wandten Ende bei 12 in einem Lagerflansch 14 drehbar gelagert ist. Der Antriebsmotor 3 kann z. B. ein Servomotor oder ein Schrittschaltmotor sein und ist so steuerbar, dass die Welle 10 in verschiedene definierte und vorbestimmte Winkelstellun gen gedreht werden kann. Zweckmäßig kann sie von dem Motor in jeder Drehrichtung in jede gewünschte Winkelstellung gedreht werden. Auf der Welle 10 ist ein radial von ihr abstehender Lagerarm 16 befestigt, der an seinem radial von der Welle ab gewandten Ende ein achsparalleles Gleitlager 18 trägt. In dem Gleitlager 18 ist parallel zu der Drehachse der Welle 10 ver schiebbar das Farbrohr 1 gelagert. Zur Verschiebung des Farb rohrs 1 ist an dem Lagerarm 16 auf dessen dem Antriebsmotor abgewandten Seite eine vorzugsweise durch einen Pneumatikzy linder gebildete Linearantriebseinheit 2 angeordnet, deren Kolbenstange bzw. Linearbewegungsglied 20 an einem Betäti gungsglied 22 angreift, das fest mit dem Farbrohr 1 verbunden ist. Das Linearbewegungsglied 20 ist durch Umsteuerung der Li nearantriebseinheit zwischen zwei Endpositionen verschiebbar.

Zwischen der den Lagerarm 16 tragenden Welle 10 und ihrem An triebsmotor 3 ist eine Kupplung 11 angeordnet, die zum Aus gleich von Toleranzen dient und auch die Montage und Demontage der Vorrichtung erleichtern kann. Bei dem dargestellten Bei spiel handelt es sich um eine an sich bekannte Bogenzahnkupp lung, die drehfest axiale Verstellungen der Welle 10 ermög licht.

Das Farbrohr 1 kann also von dem Antriebsmotor 3 in definierte Winkelstellungen um die Achse der Welle 10 gedreht und zusätz lich hierzu von der Linearantriebseinheit 2 achsparallel zwi schen zwei Positionen verschoben werden, von denen die eine der in Fig. 1 linken Endposition des Linearbewegungsgliedes 20 entspricht und die andere durch die nachfolgend erläuterten Farb- und Luftanschlüsse 4 bzw. 5 definiert wird. Den Dreh- und Linearbewegungen kann ein flexibler Farbschlauch 7 folgen, der in der dargestellten Weise übergangslos und totraumfrei auf das sich zu einer scharfen Kante verjüngende freie Ende 24 des Farbrohrs 1 aufgesetzt ist und das durch das Farbrohr fließende Beschichtungsmaterial in Richtung zu dem Zerstäuber oder sonstigen Verbraucher der Beschichtungsanlage weiterlei tet (bei dem nicht dargestellten Zerstäuber kann es sich bei spielsweise um einen Pulverrotationszerstäuber handeln, wie er in der DE 101 11 209 beschrieben ist).

In Fig. 1 ist das Farbrohr 1 in seiner Winkelposition darge stellt, in der es axial mit dem Luftkanal 26 im Luftanschluß 5 an dem einen, in der Zeichnung oberen Endrand des ortsfest montierten Lagerflansches 14 fluchtet. Beispielsweise über ei ne parallel zur Drehachse liegende Halteplatte 28 ist der La gerflansch 14 an seinem unteren Ende starr mit dem Antriebsmo tor 3 verbunden. Wie insbesondere aus Fig. 2 erkennbar ist, sind in den Lagerflansch 14 ferner fünf Farbanschlüsse 4 für Beschichtungsmaterial unterschiedlicher Farbe eingesetzt, die mit dem Luftanschluss 5 in gleichen Winkelabständen um die Drehachse verteilt sind. Die Achsen der axial durch die Farb anschlüsse 4 ₁, 4 ₂, 4 ₃, 4 ₄ und 4 ₅ führenden, zweckmäßig zylindri schen Farbkanäle 25 haben jeweils denselben radialen Abstand von der Drehachse wie die Achse des Luftanschlusses 26, d. h. alle Anschlüsse liegen auf einem zu der Drehachse konzentri schen Kreis.

Die Luft- und Farbanschlüsse 5 bzw. 4 bestehen jeweils aus nippelartigen Bauteilen der aus Fig. 1 zu entnehmenden Ges talt, an deren axial vorspringende zylindrische Ansätze das Farbrohr 1 ankuppelbar ist. An die dem Farbrohr 1 abgewandten Enden der Farbkanäle 25 der Farbanschlüsse 4 sind über je ein automatisch gesteuertes Sperrventil V₁, V₂, V₃, V₄ bzw. V₅ ex terne Farbeingangsleitungen L₁-L₅ für Pulverlack unterschied licher Farbe angeschlossen. Die Farbkanäle 25 verlaufen dar stellungsgemäß stufenlos und totraumfrei durch die Farban schlüsse 4 und haben zweckmäßig denselben Durchmesser wie der Innendurchmesser des ebenfalls zylindrischen Farbrohrs 1. Der Luftkanal 26 des Luftanschlusses 5, an den über ein weiteres Sperrventil V_L eine Druckluftleitung L_L angeschlossen ist, kann einen kleineren Durchmesser haben, der sich aber in Richtung zum Farbrohr 1 bis auf dessen Innendurchmesser erweitert.

In Fig. 3A ist das Farbrohr 1 in derselben Position gegenüber dem Luftanschluss 5 dargestellt wie in Fig. 1, wobei ein ge ringer axialer Abstand zwischen den Stirnflächen des Farbrohrs 1 und des Luftanschlusses 5 ersichtlich ist, so dass eine un gehinderte gegenseitige Verdrehung um die Drehachse möglich ist. Fig. 3B zeigt dieselben Teile in der Andockposition des Farbrohrs 1, in der dieses mit seiner Stirnfläche von der Li nearantriebseinheit 2 fest gegen die ihr zugewandte Stirnflä che des Luftanschlusses 5 gedrückt wird, so dass eine luft dichte und druckfeste Verbindung besteht. In ähnlicher Weise ist das Farbrohr 1 an jeden der Farbanschlüsse 4 andrückbar. An den Stirnflächen des Farbrohrs 1 und/oder der Luft- und Farbanschlüsse können sich zweckmäßige Dichtungselemente be finden. Statt der hier beschriebenen Ausführungsform oder zu sätzlich sind auch andere Konstruktionen zum Zusammenkuppeln und/oder gegenseitigem Zentrieren der Luft- bzw. farbdicht und druckfest zu verbindenden Teile möglich.

Im Betrieb sei beispielsweise angenommen, dass das Farbrohr 1 zunächst von dem Motor 3 in die Winkelposition gedreht wird, in der es mit dem Farbanschluss 4 ₁ fluchtet, und von der Line arantriebseinheit 2 an diesen Anschluss angedockt wird. Bei geöffnetem Farbventil V₁ kann also das durch die Leitung L₁ zu geführte Beschichtungspulver durch den Farbanschluss 4 ₁, durch das angedockte Farbrohr 1 und durch den Schlauch 7 zu dem Verbraucher fließen. Das Beschichtungspulver kann hierbei in der üblichen Weise in einem Luftstrom gefördert werden. Wenn nun Beschichtungsmaterial einer anderen Farbe benötigt, also ein Farbwechsel erforderlich wird, muss zunächst das Farbven til geschlossen und das Farbrohr 1 von dem Farbanschluss 4 ₁ ab gekuppelt und getrennt, d. h. von der Linearantriebseinheit 2 in die zurückgezogene Position geschoben werden. Nun wird das Farbrohr 1 von dem Antriebsmotor 3 in die Position gemäß Fig. 3A auf den Luftanschluss 5 gedreht und von der Linearantriebs einheit 2 in der Position gemäß Fig. 3B angedockt. Sodann wird das Luftventil V_L geöffnet und das gesamte, bei dem dargestell ten Beispiel aus dem Farbrohr 1 und dem Schlauch 7 bestehende System durch Druckluft gespült, also vollständig von restli chem Pulver befreit. Danach wird das Luftventil V_L wieder ge schlossen und das Farbrohr wieder in die Position gemäß Fig. 3A abgekuppelt. Nun kann das Farbrohr 1 auf den Farbanschluss der gewünschten neuen Farbe gedreht werden, beispielsweise auf den Anschluss 4 ₅, und an diesen angedockt werden. Nach Öffnen des betreffenden Ventils V₅ fließt nun Pulverluftgemisch aus der Leitung L₅ durch das System.

Eine Farbwechselvorrichtung der hier beschriebenen Art kann problemlos auch mehr als 5 Farbanschlüsse enthalten, an die das Farbrohr angedockt werden kann. Auch dann kann sie ebenso einfach und vollkommen gereinigt werden wie bei dem beschrie benen Ausführungsbeispiel.

Claims

1. Farbwechselvorrichtung für eine Beschichtungsanlage zur Serienbeschichtung von Werkstücken mit insbesondere pulverför migem Beschichtungsmaterial
mit einer Anzahl von Farbeingangsleitungen (L₁-L₅) für Be schichtungsmaterial unterschiedlicher Farben, die jeweils an einem Farbanschluss (4) der Wechselvorrichtung münden,
mit einem Farbrohr (1), das mit einer zu der Beschichtungsvor richtung der Anlage führenden Ausgangsleitung (7) verbunden oder verbindbar ist,
und mit einer Steuereinrichtung, mit der das Farbrohr (1) selbsttätig wahlweise mit jeder der angeschlossenen Farbein gangsleitungen (L₁-L₅) verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass eine gesteuerte Antriebsvorrich tung (3, 2) vorgesehen ist, mit der das Farbrohr (1) unter Re lativbewegung zwischen dem Farbrohr (1) und den Farbanschlüs sen (4) an diese anschließbar ist.

2. Farbwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Eingangsleitung (L_L) für ein Reinigungsme dium zu einem weiteren Anschluss (5) der Wechselvorrichtung führt, an den das Farbrohr (1) ebenfalls anschließbar ist.

3. Farbwechselvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das Farbrohr (1) und die Anschlüsse (4, 5) relativ zueinander drehbar gelagert sind, und dass die An schlüsse (4, 5) um die Drehachse verteilt angeordnet sind.

4. Farbwechselvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass das Farbrohr (1) und die Anschlüsse (4, 5) rela tiv zueinander parallel zu der Drehachse verschiebbar gelagert und gegeneinander andrückbar bzw. voneinander zurückziehbar sind.

5. Farbwechselvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet dass das Farbrohr (1) von einer mit ihm drehbaren Li nearantriebseinheit (2) verschiebbar ist.

6. Farbwechselvorrichtung nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Eingangsleitung (L) dem zugehörigen Anschluss (4, 5) je ein gesteuertes Ventil (V) vorgeschaltet ist.

7. Farbwechselvorrichtung nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbrohr (1) an ei nem von einem Motor (3) drehbaren Lagerarm (16) angeordnet ist, und dass zwischen dem Motor (3) und dem Lagerarm (16) ei ne Kupplung (11) angeordnet ist, mit der Toleranzen der Lage des Farbrohrs (1) bezüglich des Motors (3) ausgleichbar sind.

8. Verfahren zum Farbwechsel in einer Beschichtungsanlage für die Serienbeschichtung von Werkstücken mit insbesondere pul verförmigem Beschichtungsmaterial, in der Farbeingangsleitun gen (L₁-L₅) für Beschichtungsmaterial unterschiedlicher Farben und eine Eingangsleitung (L_L) für ein Reinigungsmedium über je ein gesteuertes Ventil (V) mit einem den Farben gemeinsamen Farbrohr (1) verbunden werden, aus dem das Beschichtungsmate rial der Beschichtungsvorrichtung der Anlage zugeführt wird,
wobei zunächst das Beschichtungsmaterial aus einer ersten Farbeingangsleitung (L₁) über deren geöffnetes Ventil (V₁) in das Farbrohr (1) fließt,
dann nach Schließen des Ventils (V₁) der ersten Farbeingangs leitung (L₁) das Ventil (V_L) für das Reinigungsmedium geöffnet wird
und schließlich nach Schließen des Ventils (V_L) für das Reini gungsmedium und Öffnen des Ventils (V₂) einer zweiten Farbein gangsleitung (L₂) aus dieser das Beschichtungsmaterial in das Farbrohr (1) fließt,
dadurch gekennzeichnet, dass das Farbrohr (1) von einer An triebsvorrichtung (3, 2)
zunächst an einen Farbanschluss (4 ₁) der ersten Farbeingangs leitung (L₁) angekuppelt wird,
dann abgekuppelt und zu einem Anschluss (5) der Leitung (L_L) für das Reinigungsmedium bewegt wird und an diesen angekuppelt wird
und schließlich von dort zu einem Farbanschluss (4 ₂) der zwei ten Farbeingangsleitung (L₂) bewegt und an ihn angekuppelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
durch Relativdrehung zwischen dem Farbrohr (1) und den um die Drehachse verteilten Farb- und Luftanschlüssen (4, 5) zunächst das Farbrohr (1) mit dem jeweils gewünschten Anschluss ausge richtet wird,
und dass dann unter Relativverschiebung zwischen den Anschlüs sen und dem Farbrohr parallel zu der Drehachse das Farbrohr (1) an den jeweiligen Anschluss (4, 5) angekuppelt bzw. von ihm abgekuppelt wird.