DE102005049712B3

DE102005049712B3 - Elektrophoretische Tauchlackieranlage

Info

Publication number: DE102005049712B3
Application number: DE102005049712A
Authority: DE
Inventors: Ingo Grass; Zoltan-Josef Horvath
Original assignee: Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Eisenmann SE
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2025-10-19
Also published as: US7959771B2; US20070144433A1

Abstract

Eine elektrophoretische Tauchlackieranlage (1) umfasst mindestens ein Tauchbecken (2), welches mit einer Lackflüssigkeit gefüllt ist. Die zu lackierenden Gegenstände werden mit Hilfe eines Fördersystems durch die im Tauchbecken (2) befindliche Lackflüssigkeit geführt und stehen dabei in elektrischem Kontakt mit einer Stromschienenanordnung (7), welche einen Eingangs- und/oder Ausgangsbereich (7a) und einen Hauptbereich (7b) aufweist. Der Hauptbereich (7b) der Stromschienenanordnung (7) ist mit einem Pol einer Gleichspannungs-Versorgungseinheit (6) verbunden. Der andere Pol dieser Gleichspannungs-Versorgungseinheit (6) ist mit mindestens einer Elektrode (5) in elektrischer Verbindung, die in die Lackflüssigkeit im Tauchbecken (2) eintaucht. Um die an den benachbarten Bereichen (7a, 7b) der Stromschienenanordnung (7) anliegende Spannung unabhängig voneinander regeln zu können, jedoch gleichwohl mit einer einzigen Gleichspannungs-Versorgungseinheit (6) auszukommen, sind die benachbarten Bereiche (7a, 7b) über einen steuerbaren Halbleiterschalter (8) miteinander verbunden, der in der Lage ist, die am Hauptbereich (7b) liegende Spannung in steuerbarer Größe an den Eingangs- und/oder Ausgangsbereich (7a) der Stromschienenanordnung (7) weiterzugeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrophoretische Tauchlackieranlage mit

a) mindestens einem Tauchbecken, welches mit einer Lackflüssigkeit gefüllt ist;
b) einem Fördersystem, welches die zu lackierenden Gegenstände an das Tauchbecken heranführt, in die Lackflüssigkeit am einen Endbereich des Tauchbeckens eintaucht, durch die Lackflüssigkeit bis zum anderen Endbereich des Tauchbeckens hindurchführt, dort aus der Lackflüssigkeit heraus und vom Tauchbecken wegbewegt;
c) mindestens einer im Tauchbecken angeordneten Elektrode einer ersten Polarität;
d) einer entlang des Bewegungsweges der Gegenstände verlaufenden Stromschienenanordnung, mit der die Gegenstände beim Durchlauf durch das Tauchbecken in elektrischen Kontakt gebracht werden können und die galvanisch in einen Eingangs- und/oder Ausgangsbereich und mindestens einen sich in Bewegungsrichtung der Gegenstände anschließenden Hauptbereich unterteilt ist;
e) einer Gleichspannungs-Versorgungseinheit, deren einer Pol mit der Elektrode der ersten Polarität und deren anderer Pol mit der Stromschienenanordnung verbunden ist, wobei
f) die am Eingangs- und/oder Ausgangsbereich der Stromschienenanordnung anliegende Spannung unabhängig von der am Hauptbereich anliegenden Spannung einstellbar ist.

Beim elektrophoretischen Tauchlackieren sollten die zu lackierenden Gegenstände während der Passage durch das Tauchbecken auf unterschiedliches Potential gebracht werden können. Dies hängt zum einen damit zusammen, daß beim eigentlichen Eintauchvorgang verschiedene Bereiche des zu lackierenden Gegenstandes unterschiedlich lang in Berührung mit der Lackflüssigkeit geraten und sich deshalb ohne entsprechende Gegenmaßnahmen Bereiche mit unterschiedlichen Lackdicken ergeben würden. Zum anderen wird durch die unterschiedliche an den Gegenständen anliegende Spannung der Tatsache Rechnung getragen, daß beim Durchgang der Gegenstände durch das Tauchbecken die abgeschiedene Schichtdicke und der elektrische Übergangswiderstand zu- und damit die Abscheidungsgeschwindigkeit abnimmt. Daher wird die Stromschienenanordnung bekannter elektrophoretischer Tauchkackieranlagen im allgemeinen in unterschiedliche Bereiche unterteilt, die auf unterschiedliches Potential gebracht werden können. Dabei ist in geeigneter Weise Sorge dafür zu tragen, daß in dem Augenblick, in dem die zu lackierenden Gegenstände von einem Bereich der Stromschienenanordnung in den benachbarten übertreten, beide Bereiche auf demselben Potential liegen; andernfalls könnten sich gefährliche Funken entwickeln.

Bei bekannten, derzeit auf dem Markt befindlichen elektrophoretischen Tauchlackieranlagen der eingangs genannten Art wird jeder Bereich der Stromschienenanordnung von einem eigenen Gleichrichter gespeist, dem eine eigene Spannungsre gelungselektronik zugeordnet ist. Dies ist bei den Stromstärken, die zum elektrophoretischen Tauchlackieren erforderlich sind, verhältnismäßig teuer. Als Beispiele seien die DE 18 04 107C und DE 12 60 355 B genannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrophoretische Tauchlackieranlage der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß der apparative Aufwand und damit die Investitionskosten reduziert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

g) für den Eingangs- und/oder Ausgangsbereich und den Hauptbereich der Stromschienenanordnung eine gemeinsame Gleichspannungs-Versorgungseinheit vorgesehen ist, deren entsprechender Pol mit dem Hauptbereich verbunden ist;
h) der Eingangs- und/oder Ausgangsbereich mit dem Hauptbereich der Stromschienenanordnung über einen steuerbaren Halbleiterschalter verbunden ist, derart, daß die am Hauptbereich liegende Spannung in steuerbarer Größe an den Eingangs- und/oder Ausgangsbereich weitergegeben werden kann.

Die vorliegende Erfindung kommt also mit einem einzigen Gleichrichter und einer zugehörigen Regelschaltung aus. Die von dieser gemeinsamen Gleichspannungs-Versorgungseinheit abgegebene Spannung dient zunächst primär der Speisung des Hauptbereiches der Stromschienenanordnung; die am Eingangs- und/oder Ausgangsbereich der Stromschienenanordnung herrschende Spannung wird aus der Spannung des Hauptbereiches "abgeleitet", indem sie mit Hilfe des steuerbaren Halbleiterschalters in voller Größe oder nur teilweise an den Eingangs- und/oder Ausgangsbereich weitergegeben wird. Ein derartiger steuerbarer Halbleiterschalter ist sehr viel preiswerter als eine weitere Gleichspannungs-Versorgungseinheit, die sonst erforderlich wäre.

Zweckmäßigerweise umfasst der steuerbare Halbleiterschalter einen Leistungstransistor und eine Logikschaltung, wobei die Logikschaltung so programmiert ist, daß sie mit einer bestimmten Folgefrequenz impulsbreitenmodulierte Impulse zur Durchsteuerung des Leistungstransistors abgibt. Die Impulsbreitenmodulation eines Leistungstransistors ist eine besonders verlustfreie Art und Weise, wie die am Hauptbereich der Stromschienenanordnung anliegende, direkt von der Gleichspannungs-Versorgungseinheit abgegebene Spannung variabel auf denjenigen Wert herabgesetzt wird, der gerade am Eingangs- und/oder Ausgangsbereich der Stromschienenanordnung benötigt wird.

Insbesondere kann die Logikschaltung so programmiert sein, daß sie auf ein Startsignal hin Impulse zunächst mit kleiner Breite und sodann über eine bestimmte Zeit hinweg Impulse mit wachsender Breite erzeugt. Hierdurch wird der Anforderung Rechnung getragen, daß die Gegenstände möglichst zunächst spannungslos in die Lackflüssigkeit eingetaucht werden sollen und die an ihnen anliegende Spannung allmählich gesteigert wird, bis sie den vollen, im benachbarten Hauptbereich herrschenden Wert erreicht hat.

Das erwähnte Startsignal kann durch einen Anwesenheitssensor erzeugt werden, der im Eingangsbereich des Tauchbeckens angeordnet ist und die Annäherung eines Gegenstandes feststellt.

Auch in dem dem Hauptbereich der Stromschienenanordnung benachbarten Endabschnitt des Eingangsbereiches der Stromschienenanordnung und/oder in dem dem Ausgangsbereich benachbarten Endabschnitt des Hauptbereichs kann ein Anwesenheitssensor angeordnet sein. Dieser gibt bei Annäherung eines Gegenstandes ein Signal an die Logikschaltung ab, wodurch der Eingangs- und/oder Ausgangsbereich der Stromschienenanordnung auf das Potential des Hauptbereiches gebracht wird. Dies stellt eine Sicherungsmaßnahme dafür dar, daß im Augenblick des Übertretens des Gegenstandes von dem Eingangsbereich zum Hauptbereich bzw. vom Hauptbereich zum Ausgangsbereich in jedem Falle beide Bereiche auf demselben Potential sind, unabhängig davon, ob dies auch durch das in der Logikschaltung abgespeicherte Programm zu diesem Zeitpunkt so bewerkstelligt worden ist.

Wie bereits oben angedeutet, besitzen elektrophoretische Tauchlackieranlagen in vielen Fällen nicht nur einen Hauptbereich, sondern mehrere, die sich in Bewegungsrichtung aneinander anschließen. In diesem Falle ist es aus den oben erwähnten Gründen zweckmäßig, daß mindestens zwei benachbarte Hauptbereiche in entsprechender Weise durch einen steuerbaren Halbleiterschalter verbunden sind, wie dies in den Ansprüchen 1 bis 5 für die Verbindung zwischen Eingangsbereich und Hauptbereich der Stromschienenschaltung angegeben ist. Auch hierdurch lassen sich zusätzliche Gleichspannungs-Versorgungseinheiten, die beim Stande der Technik erforderlich waren, einsparen bzw. durch den preiswerteren steuerbaren Halbleiterschalter ersetzen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt im schematischen Vertikalschnitt eine Anlage zur kataphoretischen Tauchlackierung mit zugehöriger Schaltungsanordnung.
Die in der Zeichnung dargestellte Anlage zur kataphoretischen Tauchlackierung, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet ist, dient insbesondere zum Vorlackieren von Fahrzeugkarosserien im Durchlauf-Tauchverfahren. Sie umfasst ein im Vertikalschnitt dargestelltes Tauchbecken 2, das bis zu einem bestimmten Niveau mit einer entsprechenden Lackflüssigkeit angefüllt ist. Die zu lackierenden Fahrzeugkarosserien werden im Sinne des Pfeiles 3 mittels eines geeigneten, nicht dargestellten Fördersystemes an das Tauchbecken 2 herangeführt, sodann in einem ersten Bereich in die Lackflüssigkeit eingetaucht, durch die Lackflüssigkeit hindurchbewegt, im Endbereich des Tauchbeckens 2 aus der Lackflüssigkeit herausgehoben und sodann im Sinne des Pfeiles 4 zur weiteren Behandlung abgeführt.
Beidseits des Bewegungsweges der Fahrzeugkarosserien ist in die Lackflüssigkeit eine Vielzahl von Anoden 5 eingetaucht, die mit dem Pluspol eines geregelten Gleichrichters 6 verbunden sind. Parallel zum Bewegungsweg der Fahrzeugkarosserien erstreckt sich ferner eine Stromschienenanordnung 7, die vorzugsweise oberhalb des Spiegels der Lackflüssigkeit verläuft und in einen Eingangsbereich 7a und einen. Hauptbereich 7b unterteilt ist.
Der Hauptbereich 7b der Stromschienenanordnung 7 ist mit dem Minuspol des geregelten Gleichrichters 6 verbunden. Der Eingangsbereich 7a der Stromschienenanordnung erstreckt sich in Bewegungsrichtung der Fahrzeugkarosserien mindestens bis zu einer Stelle, an der die Fahrzeugkarosserien vollständig in die Lackflüssigkeit eingetaucht sind.
Der Eingangsbereich 7a ist mit dem Hauptbereich 7b der Stromschienenanordnung 7 durch einen steuerbaren Halbleiterschalter 8, im vorliegenden Falle eine IGBT-Schaltung, verbunden. Diese umfasst ihrerseits einen steuerbaren Leistungstransistor 9 sowie eine diesen ansteuernde Logikschaltung 10. In der Logikschaltung 10 ist ein bestimmtes, unten näher erläutertes Steuerungsprogramm für den Leistungstransistor 9 gespeichert, das dann in Gang gesetzt wird, wenn an einem Eingang 11 der IGBT-Schaltung 8 ein Startsignal eintrifft.
Die oben beschriebene Tauchlackieranlage 1 arbeitet wie folgt:
Zu Beginn, also vor Eintritt einer Fahrzeugkarosserie in das Tauchbecken 2, ist der Leistungstransistor 9 gesperrt, so daß also der Eingangsbereich 7a der Stromschienenanordnung 7 spannungslos ist. Der Hauptbereich 7b kann zu diesem Zeitpunkt ebenfalls spannungslos sein, sich aber auch schon auf der normalen Betriebsspannung befinden.
Die im Sinne des Pfeiles 3 sich nähernden Fahrzeugkarosserien werden am Einlaß des Tauchbeckens 2 von einem Einlaßsensor 12 erfasst. Dieser gibt das Startsignal an den Eingang 11 der IGBT-Schaltung, so daß die Logik 10 mit dem Abarbeiten des gespeicherten Programmes beginnt. Zu diesem Zeitpunkt spätestens liegt der Hauptbereich 7b auf Betriebsspannung und die Fahrzeugkarosserie ist galvanisch mit dem Eingangsbereich 7a der Stromschienenanordnung 7 verbunden, die sich zunächst noch auf Potential null befindet.
Die Logikschaltung 10 erzeugt nunmehr mit einer bestimmten Wiederholfrequenz z. B. 500 Hertz, impulsbreitenmodulierte Spannungsimpulse, welche während ihrer Dauer den Leistungstransistor 9 öffnen. Zu Beginn des Programmes, also kurz nach dem Eintritt der Fahrzeugkarosserien in den Eingangsbereich 7a der Stromschienenanordnung 7, ist die Dauer dieser Impulse noch sehr gering, wächst aber während des Durchlaufens des Eingangsbereiches 7a kontinuierlich, wenn auch nicht notwendigerweise linear, an. Entsprechend steigt die mittlere Spannung, welcher die Fahrzeugkarosserien ausgesetzt sind, während deren Bewegung entlang des Eingangsbereiches 7a an. Kurz vor Erreichen des Endes des Eingangsbereiches 7a sind die Breiten der Impulse so groß, daß eine kontinuierliche Gleichspannung entsteht, die im wesentlichen gleich der Spannung im Hauptbereich 7b der Stromschienenanordnung 7 ist.
Während der Bewegung der Fahrzeugkarosserien im Eingangsbereich 7a der Stromschienenanordnung 7 findet ein erstes Abscheiden von Lack auf ihren Oberflächen statt.
Beim Übertritt der Fahrzeugkarosserien aus dem Eingangsbereich 7a in den Hauptbereich 7b der Stromschienenanordnung 7 können keine Funken auftreten, da sich zu diesem Zeitpunkt beide Stromschienenbereiche 7a, 7b auf demselben Potential befinden. Die Fahrzeugkarosserien durchfahren nunmehr den Hauptbereich 7b der Stromschienenanordnung 7 und werden dort auf die gewünschte Dicke mit Lack beschichtet.
Um sicherzustellen, daß beim Übertritt der Fahrzeugkarosserien vom Eingangsbereich 7a zum Hauptbereich 7b der Stromschienenanordnung 7 keinesfalls zwischen diesen eine Potentialdifferenz besteht, ist am Bewegungsweg der Fahrzeugkarosserien kurz vor Erreichen des Endes des Eingangsbereiches 7a ein weiterer Anwesenheitssensor 13 angeordnet. Gerät die Fahrzeugkarosserie in den Erfassungsbereich des Anwesenheitssensors 13, so erzeugt dieser ein Signal, welches die Logikschaltung 10 der IGBT-Schaltung 8 veranlasst, unabhängig vom abgespeicherten Programm den Eingangsbereich 7a auf das selbe Potential wie den Hauptbereich 7b zu bringen.
Die oben für den Eingangsbereich 7a der Stromschienenanordnung 7 beschriebenen Vorgänge können sinngemäß auch bei einem Ausgangsbereich der Stromschienenanordnung 7 ablaufen, wobei hier allerdings die Impulsbreite der Spannungsimpulse in Bewegungsrichtung der Fahrzeugkarosserien abnimmt.

Claims

Elektrophoretische Tauchlackieranlage mit a) mindestens einem Tauchbecken, welches mit einer Lackflüssigkeit gefüllt ist; b) einem Fördersystem, welches die zu lackierenden Gegenstände an das Tauchbecken heranführt, in die Lackflüssigkeit an einem Endbereich des Tauchbeckens eintaucht, durch die Lackflüssigkeit bis zum anderen Endbereich des Tauchbeckens hindurchführt, dort aus der Lackflüssigkeit heraus und vom Tauchbecken weg bewegt; c) mindestens einer im Tauchbecken angeordneten Elektrode einer ersten Polarität; d) einer entlang des Bewegungsweges der Gegenstände verlaufenden Stromschienenanordnung, mit der die Gegenstände beim Durchlauf durch das Tauchbecken in elektrischen Kontakt gebracht werden können und die galvanisch in einen Eingangs- und/oder Ausgangsbereich und mindestens einen sich in Bewegungsrichtung der Gegenstände anschließenden Hauptbereich unterteilt ist; e) einer Gleichspannungs-Versorgungseinheit, deren einer Pol mit der Elektrode der ersten Polarität und deren anderer Pol mit der Stromschienenanordnung verbunden ist, wobei f) die an dem Eingangs- und/oder Ausgangsbereich der Stromschienenanordnung anliegende Spannung unabhängig von der am Hauptbereich anliegenden Spannung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß g) für den Eingangs- und/oder Ausgangsbereich (7a) und den Hauptbereich (7b) der Stromschienenanordnung (7) eine gemeinsame Gleichspannungs-Versorgungseinheit (6) vorgesehen ist, deren entsprechender Pol mit dem Hauptbereich (7b) verbunden ist; h) der Eingangs- und/oder Ausgangsbereich (7a) mit dem Hauptbereich (7b) der Stromschienenanordnung (7) über einen steuerbaren Halbleiterschalter (8) verbunden ist, derart, daß die am Hauptbereich (7b) liegende Spannung in steuerbarer Größe an den Eingangs- und/oder Ausgangsbereich (7a) weitergegeben werden kann.
Tauchlackieranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Halbleiterschalter (8) einen Leistungstransistor (9) und eine Logikschaltung (10) umfasst, wobei die Logikschaltung (10) so programmiert ist, daß sie mit einer bestimmten Wiederholfrequenz impulsbreitenmodulierte Impulse zur Durchsteuerung des Leistungstransistors (9) abgibt.
Tauchlackieranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (10) so programmierbar ist, daß sie auf ein Startsignal hin Impulse zunächst mit kleiner Impulsbreite und sodann über eine bestimmte Zeit hinweg Impulse mit wachsender Breite erzeugt.
Tauchlackieranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anwesenheitssensor (12) im Eingangsbereich des Tauchbeckens (1) angeordnet ist, der bei Annäherung eines Gegenstandes das Startsignal an die Logikschaltung (10) abgibt.
Tauchlackieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dem Hauptbereich (7b) der Stromschienenanordnung (7) benachbarten Endabschnitt des Eingangsbereiches (7a) der Stromschienenanordnung (7) und/oder in dem dem Ausgangsbereich benachbarten Endabschnitt des Hauptbereichs (7b) ein Anwesenheitssensor (13) angeordnet ist, der bei Annäherung eines Gegenstandes ein Signal an die Logikschaltung (10) abgibt, wodurch der Eingangs- und/oder der Ausgangsbereichbereich (7a) der Stromschienenanordnung (7) auf das Potential des Hauptbereiches (7b) gebracht wird.
Tauchlackieranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher mehrere auf unterschiedliches Potential einstellbare Hauptbereiche (7b) der Stromschienenanordnung (7) vorgesehen sind, wobei mindestens zwei benachbarte Hauptbereiche (7b) in entsprechender Weise durch einen steuerbaren Halbleiterschalter (8) verbunden sind, wie dies in den Ansprüchen 1 bis 5 für die Verbindung zwischen dem Eingangsbereich (7a) und dem Hauptbereich (7b) der Stromschienenanordnung (7) angegeben ist.