DE10145168A1

DE10145168A1 - Beschichtungsanlage und Verfahren zum automatischen Reinigen der Außenseite einer Beschichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10145168A1
Application number: DE10145168A
Authority: DE
Inventors: Michael Baumann; Rainer Melcher; Georg Sommer
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2003-04-03

Abstract

Zum Reinigen ihrer Außenseite werden die Zerstäuber einer Beschichtungsanlage beispielsweise von einem Lackierroboter in einen Reinigungsbehälter eingesetzt, in dem sie mit Trockeneis bestrahlt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Reinigen der Außenseite einer zur Serienbeschichtung von Werkstücken verwendeten bewegbaren Beschichtungsvorrichtung und eine mit einer automatisch gesteuerten Reinigungsvorrichtung für die Beschichtungsvorrichtung versehene Beschichtungsanlage gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche. Insbesondere handelt es sich um eine mit Robotern od. dgl. arbeitende Beschichtungsanlage für die Serienbeschichtung von Werkstücken wie namentlich Fahrzeugkarossen.

Beim Lackieren von Karossen kommt es unvermeidbar zu einer Verschmutzung der eingesetzten Rotations- und Luftzerstäuber durch Farbnebel, Farbtropfen usw. Für die deshalb in regelmäßigen Abständen erforderliche Reinigung sind verschiedene Verfahren bekannt, die alle mehr oder weniger gravierende Nachteile haben.

Bei automatischen Lackierprozessen kann die Reinigung beispielsweise durch Abbürsten der verschmutzten Teile erfolgen. Durch die mechanische Berührung bei der Bürstenreinigung können aber empfindliche Teile der Zerstäuber beschädigt werden. Ferner können Borsten am Zerstäuber hängen bleiben und später auf die zu lackierende Karosse fallen. Die Bürste ist verschleißanfällig und kann ihrerseits durch Lack verschmutzt werden. Bei der Bürstenreinigung eingesetztes Lösemittel muss durch Trockenblasen von den Zerstäubern wieder entfernt werden, beispielsweise um Tropfen auf der Karosse zu vermeiden. Besonders bei Wasserlacken dauert das Trockenblasen so lange, dass der Reinigungsvorgang nur dann in den Pausen zwischen der Beschichtung aufeinanderfolgender Karossen durchgeführt werden kann, wenn diese "Karossenlücken" unerwünscht lang sind.

Weitere bekannte Reinigungsverfahren sind die Ultraschallreinigung oder die Reinigung mit einem Hochdruckwasserstrahl, die aber nur außerhalb des Lackierprozesses eingesetzt werden und für die zunehmend gewünschte Prozessautomatisierung ungeeignet sind. Außerdem können bei der Hochdruckreinigung die Zerstäuber durch das Reinigungsmittel beschädigt werden, insbesondere wenn es in Bohrungen und Spalte eindringt, während bei der Ultraschallreinigung das zu reinigende Bauteil in ein Bad eingelegt werden muss, was nur für Einzelteile geeignet ist, bei häufiger Anwendung zu Schäden führt und außerdem zu lange dauert.

Nur zum Teil werden diese Nachteile bei der in der Praxis derzeit bei automatischen Lackierprozessen überwiegend bevorzugten Reinigung durch Besprühen mit Lösemitteln und Luft vermieden, wobei üblicherweise nur Teile der Zerstäuber gereinigt werden, insbesondere die Glockenteller von Rotationszerstäubern und die Luftkappen der besonders zur Verschmutzung neigenden Luftzerstäuber. Beispielsweise ist es zur vollautomatisch gesteuerten Reinigung der Außenseite der an Lackierrobotern oder sonstigen programmgesteuerten Bewegungsautomaten montierten Zerstäuber bekannt, den Zerstäuberkopf durch eine Öffnung in einen weitgehend geschlossenen Behälter einzusetzen, in welchem der zu reinigende Bereich von einer bogenförmig um diesen Bereich herumbewegten Düsenanordnung mit einer Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt wird (EP 0333040). Der besprühte Teil des Zerstäubers muss anschließend mit Pressluft durch separate Düsen getrocknet werden. Die von dem Zerstäuber abfließende Reinigungsflüssigkeit wird von einem trichterförmigen Teil der Reinigungsvorrichtung aufgefangen und in einen Sammelbehälter geleitet, der durch Druckluft oder Absaugen in eine Abflussleitung entleert werden muss. Für ähnliche Zwecke sind auch verschiedene Reinigungsvorrichtungen mit feststehenden Düsen bekannt. (DE 28 54 325, GB 2198033, JP 61-107876, usw.). Alle diese bekannten Verfahren eignen sich nicht für die schnelle Außenreinigung ganzer Zerstäuber, wie dies mit zunehmender Automatisierung der Beschichtungsprozesse erwünscht ist. Der wichtigste Nachteil ist neben dem zum Sammeln und Entsorgen der versprühten Flüssigkeit erforderlichen Geräteaufwand die Notwendigkeit des Trockenblasens in einem zusätzlichen Prozessschritt und die dafür erforderliche Zeit. Außerdem müssen die Teile des Zerstäubers, die wegen der Gefahr des Eindringens in zwischen einzelnen Bauteilen vorhandene Spalte nicht mit der Reinigungsflüssigkeit besprüht werden können, in einem zusätzlichen Vorgang gereinigt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Beschichtungsanlage anzugeben, die das vollständige Reinigen von Zerstäubern innerhalb des jeweils üblichen Beschichtungsprozesses auch dann ermöglichen, wenn hierfür in dem Prozess nur eine begrenzte Zeit zur Verfügung steht, die für die bisher üblichen Reinigungsmethoden zu kurz ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Das Reinigen von Gegenständen durch Besprühen mit Trockeneis, worunter beispielsweise zu kleinen Pillen verfestigtes CO₂ zu verstehen ist, ist an sich bekannt, hauptsächlich als Ersatz für Sandstrahl-Reinigungsgeräte in Anwendungsfällen, bei denen eine Abrasion der zu reinigenden Oberflächen vermieden werden soll und/oder bei denen es nachteilig war, dass sandgestrahlte Bauteile anschließend einer sorgfältigen Reinigung unterzogen werden müssen, um sicherzustellen, dass der feine Sand aus allen möglichen Nischen des Bauteils entfernt wird. Die Reinigung wird hierbei in der Regel manuell durchgeführt. Geeignete Trockeneisstrahlanlagen und Düsenkonstruktionen sind im Handel erhältlich. Beim Einsatz innerhalb automatischer, insbesondere programmgesteuerter Beschichtungsprozesse wie etwa der Serienlackierung von Fahrzeugkarossen ergeben sich aber durch die Trockeneisreinigung besondere Vorteile vor allem durch die verkürzten Reinigungszeiten. Beispielsweise kann die Reinigung vollständiger Zerstäuber bei der Karossenbeschichtung in nur kurzen Pausen zwischen der Beschichtung aufeinanderfolgender Karossen (z. B. in Karossenlücken von etwa 10 sec) durchgeführt werden.

Da das aufgesprühte Trockeneis unmittelbar vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand übergeht, verbleiben bei der Reinigung nur die durch das Trockeneis abgelösten Farb- oder sonstigen Schmutzpartikel, die zu Boden rieseln und wesentlich einfacher aufgefangen und entfernt werden können als verschmutzte Reinigungsflüssigkeit. Wenn die Beschichtungsvorrichtungen in einen Reinigungsbehälter eingesetzt werden, muss dieser nicht wie bisher bis auf die Einsetzöffnung geschlossen sein, sondern kann beispielsweise am Boden offen sein, so dass die gelösten Schmutzpartikel einfach unten aus dem Behälter herausrieseln können. Ebenso zweckmäßig kann es aber sein, die Schmutzpartikel am Boden eines geschlossenen Gehäuses zu sammeln, in dem sich lediglich Entlüftungsöffnungen befinden, durch die Luft und CO₂ entweichen können.

Ein wichtiger zusätzlicher Vorteil ist die Möglichkeit, zur Reinigung nicht nur des Zerstäuberkopfes (Glockenteller bzw. Luftkappe usw.), sondern der gesamten Außenfläche eines Zerstäubers diesen vollständig in einen Reinigungsbehälter einzuführen, ohne dass die Gefahr von Störungen oder Beschädigungen durch eindringende Reinigungsflüssigkeit besteht.

Da eine zu starke Abkühlung der zu reinigenden Beschichtungsvorrichtung unerwünscht sein kann, wird in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung zur Steuerung der durch die Reinigung bewirkten Abkühlung zweckmäßig während der Reinigung Warmluft auf die mit Trockeneis bestrahlten Oberflächenbereiche gerichtet. Diese Zuleitung von erwärmter Luft kann durch die Düsenanordnung für den Trockeneisstrahl oder vorzugsweise durch separate zusätzliche Düsen erfolgen.

An dem in der Zeichnung vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert.
Das dargestellte Reinigungsgerät befindet sich typisch in der Lackierkabine einer Beschichtungsanlage und besteht im wesentlichen aus einem Reinigungsbehälter 1, dessen beispielsweise zylindrische Wand 2 eine Ausnehmung 3 hat, die sich bei diesem Beispiel schlitzförmig parallel zu der Behälterachse erstreckt, und durch die eine Trockeneisstrahldüse 4 in das Innere des Behälters 1 ragt.
Auf dem in der Zeichnung oberen Rand der Wand 2 ist zweckmäßig durch Verschraubung bei 5 ein Deckel 6 befestigt. Durch eine zentrale kreisrunde Öffnung 7 des Deckels ist ein Rotationszerstäuber 8 üblicher Bauart koaxial zu der Behälterachse vollständig in den Reinigungsbehälter 1 eingesetzt, so dass nur sein Montageflansch 9, mit dem er beispielsweise am Handgelenk eines üblichen Lackierroboters (nicht dargestellt) montiert wird, sich außerhalb des Behälters befindet.
Die Düse 4 ist bewegbar gelagert und kann von einer (nicht dargestellten) programmgesteuerten Antriebseinrichtung parallel zu der Behälterachse an dem Zerstäuber 8 entlang durch die Ausnehmung 3 verschoben werden, wie durch den Pfeil 10 angedeutet ist. Zugleich kann die Düse 4 entsprechend dem Pfeil 11 um eine Achse geschwenkt werden, die bei dem dargestellten Beispiel außerhalb des Behälters 1 quer zu der Längsachse der Düse 4 und somit zu deren Strahlrichtung und quer zu der gemeinsamen Achse des Rotationszerstäubers 8 und des Behälters 1 verläuft. Auch eine zusätzliche Verschiebung der Düse längs ihrer Achse auf den Zerstäuber zu und von ihm weg ist möglich. Bei entsprechender Bewegungssteuerung kann der Trockeneisstrahl infolgedessen mit dem jeweils günstigsten Auftreffwinkel an dem gesamten Zerstäuber 8 entlang gefahren werden. Zur Reinigung über den gesamten Zerstäuberumfang kann entweder die Düse 3 in Querrichtung um den ggf. feststehenden Zerstäuber 8 herumgefahren oder einfacher der Zerstäuber beispielsweise von dem Roboter, an dem er montiert ist, gemäß dem Pfeil 12 um die Zerstäuberachse gedreht werden. Selbstverständlich ist auch eine feststehende oder bewegbare Anordnung mit mehreren längs des Zerstäubers 8 und/oder um dessen Achse verteilten Trockeneisdüsen möglich. Ferner ist es denkbar, die Düse oder Düsenanordnung bogenförmig um den Zerstäuber 8 herumzufahren, beispielsweise ähnlich wie nach der eingangs erwähnten EP 0333040.
Die schon erwähnte Besprühung des Zerstäubers 8 mit erwärmter Luft zur Vermeidung einer zu starken Abkühlung der gereinigten Oberflächenbereiche kann durch die Düse 4 bzw. durch die Trockeneisdüsenanordnung oder vorzugsweise durch (nicht dargestellte) separate Düsen erfolgen, die ähnlich wie die Düse 4 relativ zu dem Zerstäuber 8 bewegbar sein können.
Darstellungsgemäß sind an den die Öffnung 7 zum Einsetzen des Zerstäubers 8 und die Ausnehmung 3 für die Düse 4 begrenzenden Rändern des Deckels 6 bzw. der Wand 2 flexible Bürstenleisten 14 bzw. 15 vorgesehen, die als Spritzschutz gegen das Herausspritzen von Trockeneispartikeln aus dem Behälter 1 dienen und den Behälterinnenraum während der Reinigung des Zerstäubers 8 weitgehend nach außen verschließen.
Der Reinigungsbehälter 1 ist in der Zeichnung ohne Boden dargestellt. Aus einem an der Unterseite vollständig offenen Behälter können die durch die Trockeneisbestrahlung gelösten Schmutzpartikel beispielsweise einfach durch einen Gitterrost am Boden der Lackierkabine rieseln. Der Reinigungsbehälter kann aber auch als bis auf die Öffnung 7 für den Zerstäuber 8 geschlossenes Gehäuse ausgeführt sein, in dessen Innenraum die Düsenanordnung teilweise oder vollständig eingeschlossen sein kann, und das lediglich zweckmäßig auf der der Zerstäuberöffnung 7 gegenüberliegenden Seite eine Entlüftungsöffnung hat, durch die Druckluft und CO₂ entweichen können. In diesem Fall würden die Schmutzpartikel am Boden des Behälters gesammelt. Die Versorgung des Reinigungsgerätes 1 mit CO₂ und weiteren Medien, insbesondere Luft, erfolgt über einen (nicht dargestellten) Versorgungsschlauch von dem außerhalb der Kabine befindlichen Steuersystem, mit dem der gesamte Reinigungsvorgang automatisch gesteuert wird.
Der Reinigungsbehälter 1 kann stationär in der Lackierkabine installiert oder vorzugsweise mitfahrend an einem Roboter oder einer sonstigen Bewegungsmaschine montiert sein, wobei es sich um den Lackierroboter selbst oder um eine Hilfsmaschine handeln kann.
Bevorzugt führt die Lackiermaschine den zu reinigenden Zerstäuber 8 in den Reinigungsbehälter 1 ein. Sie kann während der Reinigung mit dem Zerstäuber verbunden bleiben oder statt dessen wegfahren, um einen anderen Zerstäuber zu holen und mit diesem während der Reinigung des zurückgebliebenen Zerstäubers den Beschichtungsbetrieb fortsetzen. Das automatische Wechseln von Zerstäubern ist an sich bekannt (DE 101 15 467 und 101 15 470).
Das beschriebene Reinigungsgerät eignet sich zwar vor allem für vollautomatische Beschichtungsprozesse mit programmgesteuerten Lackierrobotern oder Beschichtungsmaschinen, kann aber auch für die automatisch gesteuerte Reinigung von Handlackierpistolen verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zum automatischen Reinigen der Außenseite einer zur Serienbeschichtung von Werkstücken verwendeten bewegbaren Beschichtungsvorrichtung,
bei dem insbesondere von einer automatisch gesteuerten Maschine die Beschichtungsvorrichtung (8) zu einer automatisch gesteuerten Reinigungsvorrichtung (4) oder die Reinigungsvorrichtung zu der Beschichtungsvorrichtung (8) bewegt und die Beschichtungsvorrichtung mit einem Reinigungsmittel besprüht wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (4) einen Trockeneisstrahl auf die Beschichtungsvorrichtung (8) richtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsvorrichtung (8) von einem Roboter oder mehrachsigen Bewegungsautomaten in einen Reinigungsbehälter (1) eingeführt wird, in dem sie mit dem Trockeneis besprüht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (4) von einem Roboter bewegt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der durch die Reinigung bewirkten Abkühlung der Beschichtungsvorrichtung (8) am Ort der Reinigung Warmluft auf die Beschichtungsvorrichtung gerichtet wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Reinigung eine automatisch gesteuerte Relativbewegung zwischen der Beschichtungsvorrichtung (8) und dem Trockeneisstrahl durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsvorrichtung (8) am Ort der Reinigung von der Maschine, an der sie montiert ist, um eine quer zu der Richtung des Trockeneisstrahls liegende Achse gedreht und/oder quer zu der Richtung des Trockeneisstrahls verschoben wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockeneisstrahl während des Reinigungsvorgangs in Bezug auf die Beschichtungsvorrichtung (8) automatisch geschwenkt und/oder entlang der Beschichtungsvorrichtung verschoben und/oder bogenförmig um die Beschichtungsvorrichtung herumbewegt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsvorrichtung (8) am Ort der Reinigung von der Maschine, die sie zu der Reinigungsvorrichtung gebracht hat, gelöst wird und die Maschine vor oder während der Reinigung der Beschichtungsvorrichtung (8) von dieser entfernt wird.

9. Beschichtungsanlage zur Serienbeschichtung von Werkstücken
mit mindestens einer automatisch gesteuerten Maschine, an der mindestens eine Beschichtungsvorrichtung (8) bewegbar montiert oder montierbar ist,
und mit einer automatisch gesteuerten Reinigungsvorrichtung mit einer Düsenanordnung (4) zum Reinigen der Außenseite der Beschichtungsvorrichtung (8),
wobei die Beschichtungsvorrichtung (8) und die Düsenanordnung (4) der Reinigungsvorrichtung in eine durch ein Bewegungssteuerprogramm definierte Lage in Bezug aufeinander bringbar sind, in der eine Düse für ein Reinigungsmittel auf die Außenseite der Beschichtungsvorrichtung (8) gerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung mindestens eine Trockeneisstrahldüse (4) enthält.

10. Beschichtungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung durch einen Reinigungsbehälter (1) gebildet ist, in den die Beschichtungsvorrichtung (8) von der automatisch gesteuerten Maschine einsetzbar ist, wobei die auf die Außenseite der Beschichtungsvorrichtung (8) gerichtete Düse (4) in dem Reinigungsbehälter (1) oder in dessen Wand (2) angeordnet ist.

11. Beschichtungsanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (4) bewegbar gelagert und von einer automatisch gesteuerten Antriebseinrichtung relativ zu der Beschichtungsvorrichtung (8) verschiebbar und/oder schwenkbar ist.

12. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsvorrichtung (8) in oder an der Reinigungsvorrichtung (1) automatisch drehbar und/oder verschiebbar ist.

13. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsvorrichtung (8) am Ort der Reinigung von der automatisch gesteuerten Maschine lösbar ist.

14. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung eine Anordnung enthält, mit der Warmluft auf die Außenseite der Beschichtungsvorrichtung (8) geblasen wird.