DE102012005261A1 - Rotary atomiser and method of applying a coating material to an article - Google Patents

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Abstract

Ein Rotationszerstäuber zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf einen Gegenstand (8) umfasst einen um eine Rotationsachse (18) drehbaren Glockenteller (10) mit einer Abströmfläche (16), welcher Beschichtungsmaterial derart zuführbar ist, dass Beschichtungsmaterial von dem Glockenteller (10) weg geschleudert wird. Es ist eine Strahlungseinrichtung (34) vorhanden, welche wenigstens eine Strahlungsquelle (36, 38) umfasst, mittels der elektromagnetische Strahlung (40, 60) erzeugbar ist, und welche die elektromagnetische Strahlung (40) auf von dem Glockenteller (10) weg geschleudertes Beschichtungsmaterial leiten kann. Außerdem ist ein Verfahren zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf einen Gegenstand (8) angegeben, bei welchem Beschichtungsmaterial ionisiert und auf den Gegenstand (8) geleitet wird. Das Beschichtungsmaterial wird mittels elektromagnetischer Strahlung (40, 60) ionisiert und/oder auf den Gegenstand (8) geleitet.A rotary atomizer for applying a coating material to an object (8) comprises a bell plate (10) rotatable about an axis of rotation (18) with an outflow surface (16) to which coating material can be fed so that coating material is thrown away from the bell cup (10). There is a radiation device (34) which comprises at least one radiation source (36, 38), by means of which electromagnetic radiation (40, 60) can be generated, and which transmits the electromagnetic radiation (40) to the coating material thrown away from the bell cup (10) can guide. Also disclosed is a method of applying a coating material to an article (8) in which coating material is ionized and passed onto the article (8). The coating material is ionized by means of electromagnetic radiation (40, 60) and / or passed onto the object (8).

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationszerstäuber zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf einen Gegenstand mit einem um eine Rotationsachse drehbaren Glockenteller mit einer Abströmfläche, welcher Beschichtungsmaterial derart zuführbar ist, dass Beschichtungsmaterial von dem Glockenteller weg geschleudert wird.The invention relates to a rotary atomizer for applying a coating material to an object with a rotatable about a rotation axis bell cup having an outflow surface, which coating material can be supplied in such a way that coating material is thrown away from the bell cup.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf einen Gegenstand, bei welchem Beschichtungsmaterial ionisiert wird.In addition, the invention relates to a method for applying a coating material to an article in which coating material is ionized.

Derartige Rotationszerstäuber werden bei solchen Verfahren zum Beispiel in der Automobilindustrie verwendet, um Gegenstände, wie Fahrzeugkarosserien oder Teile von Fahrzeugkarosserien, zu lackieren oder mit einem Schutzmaterial zu beschichten.Such rotary atomizers are used in such processes, for example in the automotive industry, to paint or coat articles such as vehicle bodies or parts of vehicle bodies with a protective material.

Der Glockenteller dient dabei zum Zerstäuben des Beschichtungsmaterials, wozu er im Betrieb mit sehr hohen Drehzahlen von 10.000 bis 100.000 U min–1 um seine Rotationsachse gedreht wird. Dem rotierenden Glockenteller wird das ausgewählte Beschichtungsmaterial zugeführt. Auf Grund von Zentrifugalkräften, die auf das Beschichtungsmaterial wirken, wird es auf dem Glockenteller als Film nach außen getrieben, bis es zu einer radial außen liegenden Abrisskante des Glockentellers gelangt. Dort wirken derart hohe Zentrifugalkräfte auf das Beschichtungsmaterial, dass es in Form von feinen Beschichtungsmaterial-Tröpfchen tangential weggeschleudert wird.The bell cup serves to atomize the coating material, for which it is rotated about its axis of rotation in operation at very high speeds of 10,000 to 100,000 U min -1. The rotating bell cup is supplied with the selected coating material. Due to centrifugal forces, which act on the coating material, it is driven on the bell cup as a film to the outside, until it reaches a radially outer spoiler lip of the bell cup. There, such high centrifugal forces act on the coating material that it is thrown tangentially in the form of fine coating material droplets.

Das Aufbringen des Beschichtungsmaterials kann beispielsweise elektrostatisch erfolgen. Das Beschichtungsmaterial, z. B. ein Lack, wird dabei ionisiert und einem elektrischen Feld ausgesetzt, in welchem Beschichtungsmaterial auf Grund elektrostatischer Kräfte zu dem Gegenstand transportiert wird, welcher hierzu z. B. auf Massepotential liegt.The application of the coating material can be done electrostatically, for example. The coating material, for. As a paint is ionized and exposed to an electric field in which coating material is transported due to electrostatic forces to the object, which z. B. is at ground potential.

Die Ionisierung des Lacks oder der Lackpartikel kann bei solchen Zerstäubern durch eine so genannte Innenaufladung erfolgen. Bei der Innenaufladung läuft der Lack innerhalb des Rotationszerstäubers auf seinem Weg zum Glockenteller an einer Hochspannungs-Innenelektrode vorbei, wobei er elektrische Ladungen aufnimmt.The ionization of the paint or the paint particles can be done in such atomizers by a so-called internal charging. During internal charging, the paint passes inside the rotary atomizer on its way to the bell cup over a high-voltage inner electrode, wherein it receives electrical charges.

Alternativ ist es bekannt, dass die Ionisierung des Lacks oder der Lackpartikel durch eine so genannte Außenaufladung erfolgt. In der Regel sind dann mehrere Außenelektroden um den Glockenteller herum angeordnet, durch welche die dazwischen liegende Luft ionisiert wird. Die zunächst neutralen Lackpartikel werden beim Passieren der ionisierten Luft aufgeladen und auf diese Weise ebenfalls ionisiert.Alternatively, it is known that the ionization of the paint or the paint particles is carried out by a so-called external charging. In general, then several outer electrodes are arranged around the bell cup, through which the intermediate air is ionized. The initially neutral paint particles are charged as they pass through the ionized air and in this way also ionized.

Die Ionisierung mittels Hochspannung erfordert jedoch einen großen apparativen Aufwand. Zudem muss aus Sicherheitsgründen stets eine Potentialtrennung gegenüber anderen leitfähigen Komponenten der Anlage sichergestellt sein, da es sonst zu Spannungsüberschlägen kommen kann, die aus Gründe des Explosionsschutzes unbedingt verhindert werden müssen.The ionization by means of high voltage, however, requires a lot of equipment. In addition, for safety reasons, a potential separation must always be ensured with respect to other conductive components of the system, since otherwise voltage flashovers can occur, which must absolutely be prevented for reasons of explosion protection.

Um den Sprühstrahl aus Lackmaterial auf einen zu beschichtenden Gegenstand zu fokussieren, haben sich bei bekannten Rotationszerstäubern Lenkeinrichtungen etabliert, die mit Druckluft arbeiten. Mit diesen wird ein meist ringförmiger Lenkluftstrom so auf den Sprühstrahl geleitet, dass dieser gebündelt wird und die Tröpfchen unterschiedlicher Größe gerichtet auf den zu beschichtenden Gegenstand gelenkt werden.In order to focus the spray of paint material on an object to be coated, in known rotary atomizers steering devices have been established which operate with compressed air. With these, a mostly ring-shaped shaping air flow is directed onto the spray jet in such a way that it is bundled and the droplets of different sizes are directed onto the object to be coated.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotationszerstäuber und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche weniger komplex sind.It is an object of the present invention to provide a rotary atomizer and a method of the type mentioned, which are less complex.

Diese Aufgabe wird bei einem Rotationszerstäuber der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Strahlungseinrichtung vorhanden ist, welche

  • a) wenigstens eine Strahlungsquelle umfasst, mittels der elektromagnetische Strahlung erzeugbar ist;
  • b) die elektromagnetische Strahlung auf von dem Glockenteller weg geschleudertes Beschichtungsmaterial leiten kann.
This object is achieved in a rotary atomizer of the type mentioned above in that a radiation device is present, which
  • a) comprises at least one radiation source, by means of which electromagnetic radiation can be generated;
  • b) can direct the electromagnetic radiation on spun away from the bell cup coating material.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass mittels eines elektromagnetischen Strahls eine Art Kanal zum Gegenstand hin geschaffen werden kann, entlang welchem sich Beschichtungsmaterial zu dem Gegenstand bewegt.The invention is based on the recognition that by means of an electromagnetic beam a kind of channel can be created towards the object, along which coating material moves to the object.

Hierbei ist es insbesondere günstig, wenn durch die wenigstens eine Strahlungsquelle eine elektromagnetische Strahlung erzeugbar ist, durch die Luft und/oder Beschichtungsmaterial ionisiert wird. In diesem Fall kann auf die apparativ aufwendige Ionisierung über Hochspannung verzichtet werden. Wenn Luft durch die elektromagnetische Strahlung ionisiert wird, wird das zunächst neutrale Beschichtungsmaterial beim Kontakt mit dieser Luft aufgeladen und entsprechend ebenfalls ionisiert. Gegebenenfalls kann Beschichtungsmaterial auch durch elektromagnetische Strahlung direkt ionisiert werden.In this case, it is particularly favorable if an electromagnetic radiation can be generated by the at least one radiation source through which air and / or coating material is ionized. In this case, it is possible to dispense with the expensive apparatus ionization via high voltage. When air is ionized by the electromagnetic radiation, the initially neutral coating material is charged upon contact with this air and likewise ionized accordingly. Optionally, coating material can also be directly ionized by electromagnetic radiation.

Es kann günstig sein, wenn die Strahlungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass ein Strahl erzeugbar ist, welcher koaxial zur Rotationsachse des Glockentellers verläuft. Auf diese Weise kann ein, bezogen auf den Glockenteller, zentrierter Sprühstrahl erzeugt werden.It may be favorable if the radiation device is set up such that a beam can be generated which is coaxial with the axis of rotation of the beam Bell plate runs. In this way, one, based on the bell cup, centered spray can be generated.

Darüber hinaus oder alternativ kann es vorteilhaft sein, wenn die Strahlungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass wenigstens ein Strahl erzeugbar ist, welcher radial neben dem Glockenteller auf von dem Glockenteller weg geschleudertes Beschichtungsmaterial trifft. Auf diese Weise können ringförmige Sprühstrahlen erzeugt werden, wie sie auch allgemein üblich sind.In addition or alternatively, it may be advantageous if the radiation device is set up in such a way that at least one beam can be generated, which strikes radially adjacent to the bell cup on coating material thrown away from the bell cup. In this way, annular sprays can be generated, as they are also commonplace.

Im Arbeitsbereich des Rotationszerstäubers liegt stets ein Lacknebel vor; aus diesem können sich Lackpartikel auch an Außenbereichen des Rotationszerstäubers absetzten. Um die Strahlungsquelle davor zu schützen, ist es günstig, wenn diese in einem Ringraum eines Gehäuses angeordnet sind, welches die Rotationsachse des Glockentellers radial umgibt und welches wenigstens ein Austrittfenster für die elektromagnetische Strahlung umfasst.In the workspace of Rotationszerstäubers is always a paint mist before; from this paint particles can also settle on the outer areas of the rotary atomizer. In order to protect the radiation source from it, it is favorable if these are arranged in an annular space of a housing which radially surrounds the axis of rotation of the bell cup and which comprises at least one exit window for the electromagnetic radiation.

Alternativ oder ergänzend kann die wenigstens eine Strahlungsquelle auch außen an dem Rotationszerstäuber angebracht sein. Beispielsweise kann dies von Vorteil sein, wenn der radiale Abstand von dem Glockenteller größer sein soll als es ein vorhandenes Gehäuse zulässt.Alternatively or additionally, the at least one radiation source can also be attached to the outside of the rotary atomizer. For example, this may be advantageous if the radial distance from the bell cup is to be greater than an existing housing allows.

Es ist besonders günstig, wenn durch die wenigstens eine Strahlungsquelle Laserstrahlung erzeugbar ist. Mit Lasereinheiten als Strahlungsquelle lassen sich auf technisch günstige Weise Energiedichten erzeugen, wie sie insbesondere für die Ionisation von Luft und/oder Beschichtungsmaterial erforderlich sind. Eine Lasereinheit kann vorliegend durch einen Laser an sich gebildet sein oder darüber hinaus auch Komponenten umfassen, mittels welchen die Laserstrahlung zu einem Abgabeort geleitet wird, der von dem Laser entfernt ist. Zu solchen Komponenten zählen beispielsweise Lichtleiter wie Glasfaserelemente oder dergleichen.It is particularly favorable if laser radiation can be generated by the at least one radiation source. With laser units as the radiation source, energy densities can be produced in a technically favorable manner, as required in particular for the ionization of air and / or coating material. In the present case, a laser unit can be formed by a laser per se or, moreover, also comprise components by means of which the laser radiation is conducted to a delivery location which is remote from the laser. Such components include, for example, optical fibers such as glass fiber elements or the like.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Strahlungsquelle ein Festkörperlaser ist. Aber auch andere Laserarten können geeignet sein.It is particularly advantageous if the at least one radiation source is a solid-state laser. But other types of lasers may be suitable.

Ein Sprühbild mit einer definierten Außenkontur kann insbesondere dann gut gebildet werden, wenn mehrere Strahlungsquellen vorhanden sind.A spray pattern with a defined outer contour can be formed well, in particular if a plurality of radiation sources are present.

Dabei ist es besonders von Vorteil, wenn zumindest ein Teil der mehreren Strahlungsquellen in Umfangsrichtung um die Rotationsachse des Glockentellers herum verteilt angeordnet sind.It is particularly advantageous if at least a portion of the plurality of radiation sources are arranged distributed in the circumferential direction about the axis of rotation of the bell cup around.

Wenn eine oder mehrere Strahlungsquellen vorhanden sind und die Strahlungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass der Winkel eines oder mehrerer Strahlen bezogen auf die Rotationsachse der Glockentellers einstellbar ist, kann das erzeugte Sprühbild an vor Ort herrschende Anforderungen angepasst werden. Hierzu können beispielsweise die Strahlungsquellen selbst beweglich sein oder es können Umlenkmittel vorhanden sein, durch welche ein Strahl einer Strahlungsquelle umgelenkt werden kann.If one or more radiation sources are present and the radiation device is set up in such a way that the angle of one or more beams is adjustable relative to the axis of rotation of the bell plates, the generated spray pattern can be adapted to locally prevailing requirements. For this purpose, for example, the radiation sources themselves can be movable or deflecting means can be present, through which a beam of a radiation source can be deflected.

Im Hinblick auf das eingangs genannte Verfahren wird die oben angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass Luft und/oder Beschichtungsmaterial mittels elektromagnetischer Strahlung ionisiert und/oder auf den Gegenstand geleitet wird.In view of the aforementioned method, the above-mentioned object is achieved in that air and / or coating material is ionized by means of electromagnetic radiation and / or directed to the object.

Die Vorteile entsprechen sinngemäß den oben zum Rotationszerstäuber genannten Vorteilen.The advantages correspond mutatis mutandis to the advantages mentioned above for the rotary atomizer.

Demzufolge ist es günstig, wenn Luft und/oder Beschichtungsmaterial mittels Laserstrahlung ionisiert wird.Consequently, it is favorable if air and / or coating material is ionized by means of laser radiation.

Vorteilhaft wird ein Rotationszerstäuber mit einigen oder allen der oben erläuterten Merkmale verwendet.Advantageously, a rotary atomizer is used with some or all of the features discussed above.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. In these show:

1 einen Axialschnitt eines Düsenkopfes eines Rotationszerstäubers mit einer Strahlungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 an axial section of a nozzle head of a rotary atomizer with a radiation device according to a first embodiment;

2 einen Axialschnitt eines Düsenkopfes eines Rotationszerstäubers mit einer Strahlungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; 2 an axial section of a nozzle head of a rotary atomizer with a radiation device according to a second embodiment;

3 einen Axialschnitt eines Düsenkopfes eines Rotationszerstäubers mit einer Strahlungseinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; 3 an axial section of a nozzle head of a rotary atomizer with a radiation device according to a third embodiment;

4 einen Axialschnitt eines Düsenkopfes eines Rotationszerstäubers mit einer Strahlungseinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, wobei zusätzlich eine Lenklufteinrichtung vorhanden ist. 4 an axial section of a nozzle head of a rotary atomizer with a radiation device according to a fourth embodiment, wherein additionally a shaping air means is present.

Zunächst wird auf 1 Bezug genommen, wobei nachfolgend anhand der 1 beschriebene Komponenten in den 2 bis 4 dieselben Bezugszeichen tragen.First, it will open 1 Reference is made below using the 1 described components in the 2 to 4 bear the same reference numerals.

In 1 ist mit 2 insgesamt ein Rotationszerstäuber bezeichnet, von dem lediglich ein Kopfabschnitt 4 mit einem Düsenkopf 6 gezeigt ist. Mittels des Rotationszerstäubers 2 kann Lack auf einen nicht eigens gezeigten Gegenstand 8 appliziert werden, welcher nur stark schematisch gezeigt ist.In 1 is with 2 total called a rotary atomizer, of which only a head portion 4 with a nozzle head 6 is shown. By means of the rotary atomizer 2 can paint on a not specially shown item 8th be applied, which is shown only very schematically.

Der Düsenkopf 6 umfasst einen rotationssymmetrischen Glockenteller 10. Dieser ist beim vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel insgesamt als hohler Kegelstumpf 12 mit einer umlaufenden Wand 14 ausgebildet und hat eine kegelstumpfförmige Innenmantelfläche 16. Der Glockenteller 10 kann auch hiervon abweichende Geometrien haben, wie sie an und für sich bei Glockentellern aus dem Stand der Technik bekannt sind. The nozzle head 6 includes a rotationally symmetrical bell plate 10 , This is in the presently described embodiment in total as a hollow truncated cone 12 with a circumferential wall 14 formed and has a frusto-conical inner surface 16 , The bell plate 10 may also have deviating geometries, as they are known per se in bell cups from the prior art.

Der Glockenteller 10 ist mit hoher Geschwindigkeit um seine Rotationsachse 18 drehbar, wozu der Rotationszerstäuber 2 eine Antriebseinrichtung 20 umfasst, die in der Figur lediglich schematisch veranschaulicht ist. Der Glockenteller 10 kann beispielsweise mittels eines Elektromotors oder pneumatisch angetrieben werden. Der Glockenteller 10 rotiert im Betrieb mit einer Drehzahl von 10.000 bis 100.000 min–1 um seine Rotationsachse 18.The bell plate 10 is at high speed around its axis of rotation 18 rotatable, including the rotary atomizer 2 a drive device 20 includes, which is illustrated only schematically in the figure. The bell plate 10 can be driven for example by means of an electric motor or pneumatically. The bell plate 10 rotates in operation at a speed of 10,000 to 100,000 min -1 about its axis of rotation 18 ,

Der Glockenteller 10 ist von dem freien Ende einer zum Glockenteller 10 koaxialen Hohlwelle 22 getragen, die mit der Antriebseinrichtung 20 gekoppelt ist und die in Längsrichtung einen Zuführkanal 24 für Beschichtungsmaterial begrenzt. Als Beispiel für ein Beschichtungsmaterial wird nachfolgend von einem Lackmaterial ausgegangen, aber auch andere Beschichtungsmaterialien, wie z. B. fluidisierte Pulverbeschichtungen, können mit Hilfe des Rotationszerstäubers auf einen Gegenstand appliziert werden. Der Zuführkanal 24 wird aus einem Lackreservoir 26 über eine Lackleitung 28 gespeist.The bell plate 10 is from the free end to the bell plate 10 coaxial hollow shaft 22 worn with the drive device 20 is coupled and in the longitudinal direction of a feed channel 24 limited for coating material. As an example of a coating material is assumed below from a paint material, but other coating materials such. As fluidized powder coatings can be applied by means of the rotary atomizer on an object. The feed channel 24 gets out of a paint reservoir 26 via a paint line 28 fed.

Lack, der aus dem Zuführkanal 24 austritt, trifft zunächst in an und für sich bekannter Weise auf eine Prallplatte 30 im Inneren des Glockentellers 10, welche mit diesem drehfest verbunden ist und senkrecht zur Rotationsachse 18 verläuft. Auf der Prallplatte 30 strömt der Lack auf Grund der Drehung zur Innenmantelfläche 16 des Glockentellers 10, welche als Abströmfläche dient. Auf dieser gelangt der Lack dann als Lackfilm weiter nach vorne zum von der Hohlwelle 22 abliegenden Rand des Glockentellers 10, der eine Abrisskante 32 bildet. Dort wird der Lackfilm in Form von Lacktröpfchen weggeschleudert. Hierbei entstehen Tröpfchen mit unterschiedlichen Größen, die sich über einen verhältnismäßig großen Bereich erstrecken.Paint coming out of the feed channel 24 emerges first meets in a known manner on a baffle plate 30 inside the bell plate 10 , which is rotatably connected to this and perpendicular to the axis of rotation 18 runs. On the flapper 30 the paint flows due to the rotation to the inner surface 16 of the bell plate 10 , which serves as a discharge surface. On this, the paint then passes as a paint film forward to the front of the hollow shaft 22 distant edge of the bell plate 10 that has a tear-off edge 32 forms. There, the paint film is thrown in the form of paint droplets. This produces droplets of different sizes, which extend over a relatively large area.

Der Rotationszerstäuber 2 weist außerdem eine Strahlungseinrichtung 34 auf, welche elektromagnetische Strahlung auf Lackmaterial leitet, das von dem Glockenteller 10 weg geschleudert wird. Die Strahlungseinrichtung 34 umfasst mehrere Strahlungsquellen 36, mittels welchen die elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Die elektromagnetische Strahlung ist dabei derart energiereich, dass Beschichtungsmaterial, welches sich im Einflussbereich der elektromagnetischen Strahlung befindet, ionisiert wird. Gegebenenfalls wird zunächst auch die Luft ionisiert und die zunächst neutralen Lackpartikel werden beim Passieren der ionisierten Luft aufgeladen und auf diese Weise ebenfalls ionisiert.The rotary atomizer 2 also has a radiation device 34 on which electromagnetic radiation on paint material passes, that of the bell cup 10 is thrown away. The radiation device 34 includes several radiation sources 36 , by means of which the electromagnetic radiation is generated. The electromagnetic radiation is so high in energy that coating material which is in the influence of the electromagnetic radiation is ionized. Optionally, the air is first ionized and the initially neutral paint particles are charged when passing the ionized air and in this way also ionized.

Die tatsächlich für eine Ionisation der Luft oder des Beschichtungsmaterials benötigte Strahlungsstärke kann abhängig von dem verwendeten Beschichtungsmaterial variieren. Eine Energieversorgung für die Strahlungseinrichtung 34 ist an und für sich bekannt und in den Figuren nicht eigens gezeigt.The radiation intensity actually required for ionization of the air or the coating material may vary depending on the coating material used. A power supply for the radiation device 34 is in itself known and not specifically shown in the figures.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind als Strahlungsquellen Lasereinheiten 38 vorhanden, durch die eine entsprechend energiereiche elektromagnetische Strahlung in Form eines Laserstrahls 40 erzeugt werden kann, der durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Die Lasereinheiten 38 sind beispielsweise Festkörperlaser oder andere geeignete Laser. Gegebenenfalls können auch Pulslaser eingesetzt werden. Die Energie der Laserstrahlen sollte so gewählt werden, dass nach der Ionisierung kein Energieeintrag auf die Oberfläche des Gegenstandes 8 mehr erfolgt.In the present embodiment are laser units as radiation sources 38 present, through which a correspondingly high-energy electromagnetic radiation in the form of a laser beam 40 can be generated, which is indicated by dashed lines. The laser units 38 For example, solid state lasers or other suitable lasers. Optionally, pulse lasers can also be used. The energy of the laser beams should be chosen so that after the ionization no energy input to the surface of the object 8th more is done.

Die Lasereinheiten 38 sind in einem Gehäuse 42 untergebracht, welches einen Ringraum 44 begrenzt, der die Hohlwelle 22 und damit die Rotationsachse 18 radial umgibt. Die Lasereinheiten 48 sind dabei in Umfangsrichtung um die Hohlwelle 22 herum gleichmäßig verteilt. Die jeweiligen Laserstrahlen 40 der Lasereinheiten 38 treten durch Öffnungen 46 aus dem Gehäuse 42 aus, die somit als Austrittsfenster für elektromagnetische Strahlung dienen, und treffen radial neben dem Glockenteller 10 auf das Lackmaterial, welches von dem Glockenteller 10 weg geschleudert wird. Die Laserstrahlen 40 verlaufen dabei parallel zur Rotationsachse 18 des Glockentellers 10.The laser units 38 are in a housing 42 housed, which has an annulus 44 limited, the hollow shaft 22 and thus the axis of rotation 18 radially surrounds. The laser units 48 are in the circumferential direction around the hollow shaft 22 evenly distributed around. The respective laser beams 40 the laser units 38 pass through openings 46 out of the case 42 out, thus serving as an exit window for electromagnetic radiation, and meet radially adjacent to the bell cup 10 on the paint material, which from the bell plate 10 is thrown away. The laser beams 40 run parallel to the axis of rotation 18 of the bell plate 10 ,

Entlang der Laserstrahlen 40 bildet sich eine Art Ionisationskanal 48, in dem die Energiedichte hoch genug ist, um Lackmaterial direkt oder über eine vorangehende Ionisation der Luft zu ionisieren. Dies ist durch positiv ionisierte Lackpartikel 50 veranschaulicht, welche nicht maßstabsgerecht und beträchtlich vergrößert gezeigt sind.Along the laser beams 40 forms a kind of ionization channel 48 in which the energy density is high enough to ionize paint material directly or via a previous ionization of the air. This is due to positively ionized paint particles 50 which are not shown to scale and considerably enlarged.

Zwischen dem Rotationszerstäuber 2 und dem Gegenstand 8 ist in an und für sich bekannter Weise durch eine nicht eigens gezeigte Feldeinrichtung ein elektrisches Feld aufgebaut, so dass das positiv ionisierte Lackmaterial zu dem Gegenstand 8 wandert. Dies erfolgt so schnell, dass das ionisierte Lackmaterial weitgehend dem jeweiligen Laserstrahl 40 und dem Ionisationskanal 48 folgt, wodurch das von dem Glockenteller 10 weg geschleuderte Lackmaterial zu einem Sprühstrahl 52 gebündelt wird, der das Lackmaterial auf den Gegenstand 8 fokussiert. Das Sprühbild des Sprühstrahls 52, d. h. das Muster des auf den Gegenstand 8 auftreffenden Lackmaterials, und die Effizienz der Fokussierung hängt dabei von der Zahl und der Abstrahlrichtung der Lasereinheiten 38 ab.Between the rotary atomizer 2 and the object 8th is in a manner known per se constructed by a not specifically shown field device, an electric field, so that the positively ionized paint material to the object 8th emigrated. This is done so fast that the ionized paint material largely the respective laser beam 40 and the ionization channel 48 follows, causing the bell plate 10 blown paint material to a spray 52 is bundled, the paint material on the object 8th focused. The spray pattern of the spray jet 52 ie the pattern of the object 8th incident Lackmaterial, and the efficiency of the focusing depends on the number and the emission direction of the laser units 38 from.

Beim in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Richtung jedes Laserstrahls 40 der Lasereinheiten 38 unveränderlich, wobei ein Sprühstrahl 52 mit einer weitgehend zylindrischen Kontur ausgebildet wird, die bei einer entsprechenden Anzahl von Lasereinheiten 38 erhalten wird. Wenn die Abstrahlrichtung der Lasereinheiten 38 gegenüber der Rotationsachse 18 des Glockentellers 10 verkippt wird, können andere Strahlungsbilder und auf diesem Wege z. B. ein Sprühstrahl 52 erzeugt werden, welcher sich in Richtung auf den Gegenstand 8 zu erweitert oder verjüngt.When in 1 The embodiment shown is the direction of each laser beam 40 the laser units 38 immutable, with a spray 52 is formed with a substantially cylindrical contour, with a corresponding number of laser units 38 is obtained. When the radiation direction of the laser units 38 opposite the axis of rotation 18 of the bell plate 10 is tilted, other radiation images and in this way z. B. a spray 52 be generated, which is in the direction of the object 8th too dilated or rejuvenated.

Eine andere Möglichkeit, das durch die Lasereinheiten 38 erzeugte Strahlungsbild und die Kontur des Sprühstrahls 52 zu beeinflussen, ist in 2 veranschaulicht, welche als zweites Ausführungsbeispiel einen Rotationszerstäuber 2 zeigt, bei welchem die Strahlungseinrichtung 34 Umlenkmittel in Form von Spiegelanordnungen 54 umfasst. Jede Spiegelanordnung 54 umfasst jeweils einen Spiegel 56, der mit jeweils einer Lasereinheit 38 zusammenarbeitet und deren Laserstrahl 40 so umlenkt, dass dieser durch die Öffnung 46 des Gehäuses 42 radial an dem Glockenteller 10 vorbei zu dem Gegenstand 8 verläuft.Another way, that through the laser units 38 generated radiation image and the contour of the spray 52 to influence is in 2 illustrates which as a second embodiment, a rotary atomizer 2 shows, in which the radiation device 34 Deflection means in the form of mirror arrangements 54 includes. Every mirror arrangement 54 each includes a mirror 56 , each with a laser unit 38 cooperates and their laser beam 40 so deflects that through the opening 46 of the housing 42 radially on the bell plate 10 over to the object 8th runs.

Abhängig von der Winkelstellung eines jeweiligen Spiegels 56 können die Laserstrahlen 40 in unterschiedlichen Winkeln bezogen auf die Rotationsachse 18 des Glockentellers 10 aus den Öffnungen 46 des Gehäuses 42 austreten.Depending on the angular position of a respective mirror 56 can the laser beams 40 at different angles relative to the axis of rotation 18 of the bell plate 10 from the openings 46 of the housing 42 escape.

Die Spiegel 56 können stationär befestigt sein. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Spiegel 56 jedoch beweglich gelagert und können mittels eines Spiegelantriebs 58 ausgerichtet werden. Die Spiegel 36 können unabhängig voneinander bewegt werden, wodurch jeder Laserstrahl 40 individuell auf den Gegenstand 8 gerichtet werden und so jeweils individuell einen Ionisationskanal 48 vorgeben kann. Auf diese Weise können auch Sprühbilder erzeugt werden, die bezogen auf die Rotationsachse 18 des Glockentellers 10 nicht rotationssymmetrisch sind.The mirror 56 can be fixed stationary. In the present embodiment, the mirrors 56 However, movably mounted and can by means of a mirror drive 58 be aligned. The mirror 36 can be moved independently, eliminating any laser beam 40 individually on the object 8th be directed and so individually each an ionization channel 48 pretend. In this way, also spray images can be generated, based on the axis of rotation 18 of the bell plate 10 are not rotationally symmetric.

Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann das durch ein oder mehrere Lasereinheiten 38 erhaltene Strahlungsbild auch durch eine Lichtleiteinrichtung festgelegt werden. Beispielsweise können solche Lichtleitmittel die Laserstrahlung zu einem Ringstrahl formen. Eine Lichtleiteinrichtung kann hierzu z. B. Glasfaserelemente umfassen.In a modification not specifically shown, this can be achieved by one or more laser units 38 obtained radiation image can also be determined by a light guide. By way of example, such light-conducting means can form the laser radiation into a ring beam. A light guide can this z. B. glass fiber elements.

3 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel einen Rotationszerstäuber 2, bei dem die Lasereinheiten 38 außen an dem Gehäuse 42 angebracht sind. Die Lasereinheiten 38 können stationär angeordnet sein, so dass nur ein einziges Sprühbild erzeugt werden kann. Bei einer Abwandlung können die Lasereinheiten 38 verkippbar gelagert sein, so dass die Abstrahlrichtung der Laserstrahlen 40 und das resultierende Sprühbild des Sprühstrahls 52 über die Position und Ausrichtung der Lasereinheiten 38 eingestellt werden kann. Die außen am Gehäuse 42 angebrachten Lasereinheiten 38 können auch ergänzend zu den Lasereinheiten 38 bei den Rotationszerstäubern 2 nach den 1 und 2 vorgesehen sein. 3 shows a third embodiment, a rotary atomizer 2 in which the laser units 38 outside of the housing 42 are attached. The laser units 38 can be arranged stationary, so that only a single spray pattern can be generated. In a modification, the laser units 38 be tilted, so that the emission direction of the laser beams 40 and the resulting spray pattern of the spray jet 52 about the position and orientation of the laser units 38 can be adjusted. The outside of the housing 42 attached laser units 38 can also be complementary to the laser units 38 at the rotary atomizers 2 after the 1 and 2 be provided.

Bei nicht eigens gezeigten Abwandlungen der oben erläuterten Rotationszerstäuber 2 sind den Lasereinheiten 38 ergänzende Laseroptiken zugeordnet, durch welche ein bestimmtes Strahlungsbild erzeugt werden kann. Beispielsweise können die Laserstrahlen 40 zu einem Ringstrahl geformt werden, welcher den Glockenteller 10 umschließt und zylindrisch oder auch als Konus ausgebildet sein kann. Die Laserstrahlen 40 müssen dann eine derart hohe Strahlungsstärke haben, dass die Energie in dem erzeugten Strahlungsbild ausreicht, um Lackmaterial zu ionisieren.In not specifically shown modifications of the above-mentioned rotary atomizer 2 are the laser units 38 associated with complementary laser optics, by which a specific radiation image can be generated. For example, the laser beams 40 be formed into a ring-shaped, which the bell plate 10 encloses and cylindrical or can be formed as a cone. The laser beams 40 must then have such a high radiation intensity that the energy in the generated radiation image is sufficient to ionize paint material.

4 zeigt als viertes Ausführungsbeispiel einen Rotationszerstäuber 2, bei dem ein zentraler Laserstrahl 60 erzeugt werden kann, der koaxial zur Rotationsachse 18 des Glockentellers 10 verläuft. 4 shows a fourth embodiment, a rotary atomizer 2 in which a central laser beam 60 can be generated, which is coaxial with the axis of rotation 18 of the bell plate 10 runs.

Hierzu ist der Glockenteller 10 statt von der Hohlwelle 22 von einer Doppelhohlwelle 62 mit einem äußeren Ringkanal 64 und einem inneren Durchgangskanal 66 getragen. Der innere Durchgangskanal 66 mündet in eine Durchgangsöffnung 68 einer Prallringplatte 70, die anstelle der Prallplatte 30 koaxial zu dem Glockenteller 10 angeordnet und drehfest mit diesem verbunden ist. Der äußere Ringkanal 64 kann über die Lackleitung 28 aus dem Lackreservoir 26 gespeist werden, wobei der Lack über die Prallringplatte 70 zur Innenmantelfläche 16 des Glockentellers 10 gelangt.This is the bell plate 10 instead of the hollow shaft 22 from a double hollow shaft 62 with an outer annular channel 64 and an internal passageway 66 carried. The inner passageway 66 opens into a passage opening 68 a baffle plate 70 instead of the baffle plate 30 coaxial with the bell plate 10 arranged and rotatably connected thereto. The outer ring channel 64 can over the paint line 28 from the paint reservoir 26 be fed, with the paint on the baffle plate 70 to the inner surface 16 of the bell plate 10 arrives.

Der zentrale Laserstrahl 60 wird von einer Lasereinheit 38 erzeugt, die so hinter der Doppelhohlwelle 62 angeordnet ist, dass der zentrale Laserstrahl 60 koaxial zum inneren Durchgangskanal 66 der Doppelhohlwelle 62 und durch die Durchgangsöffnung 68 der Prallringplatte 70 hindurch in Richtung auf den Gegenstand 8 verläuft.The central laser beam 60 is from a laser unit 38 generated, so behind the double hollow shaft 62 is arranged that the central laser beam 60 coaxial with the inner passageway 66 the double hollow shaft 62 and through the passage opening 68 the baffle plate 70 through in the direction of the object 8th runs.

Bei dem Rotationszerstäuber 2 nach 4 ist zusätzlich eine Lenklufteinrichtung 72 vorgesehen. Mittels der Lenklufteinrichtung 72 kann vom Glockenteller 10 weg geschleudertes Lackmaterial ergänzend auf den Gegenstand 8 und zumindest ein Teil davon in Richtung auf den zentralen Laserstrahl 60 gebündelt werden.In the rotary atomizer 2 to 4 is additionally a shaping air device 72 intended. By means of the shaping air device 72 can from the bell plate 10 away flung paint material in addition to the object 8th and at least part of it in the direction of the central laser beam 60 be bundled.

Hierzu wird dem Ringraum 44 über eine Versorgungsleitung 74 Druckluft aus einer Druckluftquelle 76 zugeführt, welche als Lenkluft durch die Öffnungen 46 des Gehäuses 42 auf die Außenmantelfläche 78 des Glockentellers 10 und die von diesem weg geschleuderten Lacktröpfchen abgegeben wird. Die Öffnungen 46 dienen in diesem Fall als Abgabeöffnungen für Lenkluft und sind in Umfangsrichtung um die Hohlwelle 22 bzw. den Glockenteller 10 verteilt. Ein Teil der Strömungswege der Lenkluft ist in der 4 durch kleine Pfeile veranschaulicht, wobei jedoch die vollständige Außenmantelfläche 78 des Glockentellers 10 von Lenkluft erreicht wird.This is the annulus 44 via a supply line 74 Compressed air from a compressed air source 76 fed, which as shaping air through the openings 46 of the housing 42 on the outer surface 78 of the bell plate 10 and the droplets of paint thrown away from it are released. The openings 46 serve in this case as discharge openings for shaping air and are circumferentially around the hollow shaft 22 or the bell plate 10 distributed. Part of the flow paths of the shaping air is in the 4 illustrated by small arrows, but with the complete outer surface area 78 of the bell plate 10 is reached by Lenkluft.

Bei der Konfiguration des Rotationszerstäubers 2 gemäß 4 bildet sich der Ionisationskanal 48 entsprechend entlang des zentralen Laserstrahls 60 aus, wodurch ein Sprühbild erzeugt werden kann, bei dem der Fokus auf die Rotationsachse 18 des Glockentellers 10 gerichtet ist.When configuring the rotary atomizer 2 according to 4 the ionization channel is formed 48 correspondingly along the central laser beam 60 out, whereby a spray pattern can be generated in which the focus on the axis of rotation 18 of the bell plate 10 is directed.

Bei einer nicht eigens gezeigten Abwandlung kann der Rotationszerstäuber 2 nach 4 außerdem auch Strahlungsquellen 36 und konkret Lasereinheiten 38 umfassen, wie sie zu den 1 bis 3 erläutert wurden. Wenn die Lasereinheiten 38 im Ringraum 44 des Gehäuses 42 angeordnet sind, dienen dessen Öffnungen 46 dann sowohl als Austrittsfenster für die Laserstrahlen 40 als auch als Abgabeöffnungen für die Lenkluft.In a modification not specifically shown, the rotary atomizer 2 to 4 as well as radiation sources 36 and specifically laser units 38 include how they relate to the 1 to 3 were explained. When the laser units 38 in the annulus 44 of the housing 42 are arranged, serve its openings 46 then both as an exit window for the laser beams 40 as well as discharge openings for the shaping air.

Die Lenklufteinrichtung 72 kann ergänzend auch bei den Rotationszerstäubern 2 nach den 1 bis 3 vorhanden sein und die Fokussierung und Bündelung des Beschichtungsmaterials auf den Gegenstand 8 unterstützen.The shaping air device 72 can also be used with rotary atomizers 2 after the 1 to 3 be present and the focusing and bundling of the coating material on the object 8th support.

Claims (14)

Rotationszerstäuber zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf einen Gegenstand (8) mit einem um eine Rotationsachse (18) drehbaren Glockenteller (10) mit einer Abströmfläche (16), welcher Beschichtungsmaterial derart zuführbar ist, dass Beschichtungsmaterial von dem Glockenteller (10) weg geschleudert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlungseinrichtung (34) vorhanden ist, welche a) wenigstens eine Strahlungsquelle (36, 38) umfasst, mittels der elektromagnetische Strahlung (40, 60) erzeugbar ist; b) die elektromagnetische Strahlung (40) auf von dem Glockenteller (10) weg geschleudertes Beschichtungsmaterial leiten kann.Rotary atomizer for applying a coating material to an object ( 8th ) with one about an axis of rotation ( 18 ) rotatable bell plate ( 10 ) with an outflow surface ( 16 ), which coating material can be supplied in such a way that coating material from the bell cup ( 10 ) is thrown away, characterized in that a radiation device ( 34 ), which a) at least one radiation source ( 36 . 38 ), by means of the electromagnetic radiation ( 40 . 60 ) is producible; b) the electromagnetic radiation ( 40 ) on the bell plate ( 10 ) can conduct away spun coating material. Rotationszerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die wenigstens eine Strahlungsquelle (36, 38) eine elektromagnetische Strahlung (40, 60) erzeugbar ist, durch die Luft und/oder Beschichtungsmaterial ionisiert wird.Rotary atomiser according to claim 1, characterized in that by the at least one radiation source ( 36 . 38 ) an electromagnetic radiation ( 40 . 60 ) is ionized, is ionized by the air and / or coating material. Rotationszerstäuber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinrichtung (34) derart eingerichtet ist, dass ein Strahl (60) erzeugbar ist, welcher koaxial zur Rotationsachse (18) des Glockentellers (10) verläuft.Rotary atomiser according to claim 1 or 2, characterized in that the radiation device ( 34 ) is arranged such that a beam ( 60 ) which is coaxial with the axis of rotation ( 18 ) of the bell plate ( 10 ) runs. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dass die Strahlungseinrichtung (34) derart eingerichtet ist, dass wenigstens ein Strahl (40) erzeugbar ist, welcher radial neben dem Glockenteller (10) auf von dem Glockenteller (10) weg geschleudertes Beschichtungsmaterial trifft.Rotary atomiser according to one of claims 1 to 3, that the radiation device ( 34 ) is arranged such that at least one beam ( 40 ) which is radially adjacent to the bell cup ( 10 ) on the bell plate ( 10 ) hits off spun coating material. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Strahlungsquelle (36, 38) in einem Ringraum (4) eines Gehäuses (42) angeordnet sind, welches die Rotationsachse (18) des Glockentellers (10) radial umgibt und welches wenigstens ein Austrittfenster (46) für die elektromagnetische Strahlung umfasst.Rotary atomiser according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one radiation source ( 36 . 38 ) in an annulus ( 4 ) of a housing ( 42 ) are arranged, which the axis of rotation ( 18 ) of the bell plate ( 10 ) radially surrounds and which at least one exit window ( 46 ) for the electromagnetic radiation. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Strahlungsquelle (36, 38) außen an dem Rotationszerstäuber (2) angebracht ist.Rotary atomiser according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one radiation source ( 36 . 38 ) on the outside of the rotary atomizer ( 2 ) is attached. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die wenigstens eine Strahlungsquelle (36, 38) Laserstrahlung (40, 60) erzeugbar ist.Rotary atomiser according to one of claims 1 to 6, characterized in that by the at least one radiation source ( 36 . 38 ) Laser radiation ( 40 . 60 ) is producible. Rotationszerstäuber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Strahlungsquelle (36, 38) ein Festkörperlaser ist.Rotary atomiser according to claim 7, characterized in that the at least one radiation source ( 36 . 38 ) is a solid-state laser. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strahlungsquellen (36, 38) vorhanden sind.Rotary atomiser according to one of claims 1 to 8, characterized in that a plurality of radiation sources ( 36 . 38 ) available. Rotationszerstäuber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der mehreren Strahlungsquellen (36, 38) in Umfangsrichtung um die Rotationsachse (18) des Glockentellers (10) herum verteilt angeordnet sind.Rotary atomiser according to claim 9, characterized in that at least a part of the plurality of radiation sources ( 36 . 38 ) in the circumferential direction about the axis of rotation ( 18 ) of the bell plate ( 10 ) are distributed around. Rotationszerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Strahlungsquellen (36, 38) vorhanden sind und die Strahlungseinrichtung (34) derart eingerichtet ist, dass der Winkel eines oder mehrerer Strahlen (40) bezogen auf die Rotationsachse (18) des Glockentellers (10) einstellbar ist.Rotary atomiser according to one of claims 1 to 10, characterized in that one or more radiation sources ( 36 . 38 ) and the radiation device ( 34 ) is arranged such that the angle of one or more beams ( 40 ) relative to the axis of rotation ( 18 ) of the bell plate ( 10 ) is adjustable. Verfahren zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf einen Gegenstand (8), bei welchem Beschichtungsmaterial ionisiert und auf den Gegenstand (8) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass Luft und/oder Beschichtungsmaterial mittels elektromagnetischer Strahlung (40, 60) ionisiert und/oder auf den Gegenstand (8) geleitet wird.Method for applying a coating material to an article ( 8th In which coating material is ionized and on the Object ( 8th ), characterized in that air and / or coating material by means of electromagnetic radiation ( 40 . 60 ) ionized and / or on the object ( 8th ). Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Luft und/oder Beschichtungsmaterial mittels Laserstrahlung (40, 60) ionisiert wird.A method according to claim 12, characterized in that air and / or coating material by means of laser radiation ( 40 . 60 ) is ionized. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotationszerstäuber (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 verwendet wird.A method according to claim 12 or 13, characterized in that a rotary atomizer ( 2 ) according to one of claims 1 to 11 is used.
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