DE102012021218A1 - Painting device for electrostatically applying paint particles on motor car body, has handling machine and paint atomizer for electrostatically supported application of paint particles on matter, where paint atomizer includes spray head - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Lackiervorrichtung mit einem Handhabungsautomaten, insbesondere einem Roboterarm, und einem von dem Handhabungsautomaten gehaltenen und geführten Lackzerstäuber zum elektrostatisch unterstützten Aufbringen von Lackpartikeln auf einen Gegenstand.The invention relates to a painting device with a handling machine, in particular a robot arm, and held by the handling machine and run paint sprayer for electrostatically assisted application of paint particles on an object.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer Lackiervorrichtung, welche zum elektrostatisch unterstützten Aufbringen von Lackpartikeln auf einen Gegenstand geeignet ist.The invention further relates to a method for operating a painting device which is suitable for the electrostatically assisted application of paint particles to an article.
Lackzerstäuber sind Applikationsgeräte zur Beschichtung von Gegenständen, etwa von Teilen von Kraftfahrzeugkarosserien, mit einem Nasslack oder einem fluidisierten Pulverlack. Sehr häufig kommen Rotationszerstäuber zum Einsatz, welche einen Sprühkopf aufweisen, der sich beim Betrieb mit einer sehr hohen Drehzahl (bis zu 100.000 U/min) um eine Drehachse dreht. Am Rand des Sprühkopfs, der beispielsweise als Glockenteller ausgebildet sein kann, entstehen so hohe Zentrifugalkräfte, dass der zugeführte Lackfilm abreißt und feine Lackpartikel abgeschleudert werden.Paint sprayers are application devices for coating objects, for example parts of motor vehicle bodies, with a wet paint or a fluidized powder paint. Very often rotary atomizers are used, which have a spray head that rotates when operating at a very high speed (up to 100,000 rev / min) about a rotation axis. At the edge of the spray head, which may be formed, for example, as a bell plate, so high centrifugal forces arise that the supplied paint film breaks off and fine paint particles are thrown off.
Bei modernen Lackzerstäubern wird das Aufbringen der Lackpartikel meist elektrostatisch unterstützt. Hierzu werden der Lack oder die abgeschleuderten Lackpartikel ionisiert und der zu beschichtende Gegenstand geerdet. Die dann zwischen den Lackpartikeln und dem Gegenstand wirkenden elektrischen Kräfte führen dazu, dass die Lackpartikel vom Gegenstand angezogen werden und besser daran haften. Dadurch wird die Menge der nicht am Gegenstand anhaftenden Lackpartikel (Overspray) verringert und somit der Auftragswirkungsgrad erhöht.In modern paint atomizers, the application of the paint particles is usually supported electrostatically. For this purpose, the paint or the thrown paint particles are ionized and the object to be coated grounded. The then acting between the paint particles and the subject electrical forces cause the paint particles are attracted to the object and adhere better. As a result, the amount of paint particles not adhering to the object (overspray) is reduced and thus the application efficiency is increased.
Die Ionisierung des Lacks oder der Lackpartikel erfolgt mittels einer Ionisierungseinrichtung entweder im Wege der Innenaufladung oder der Außenaufladung. Bei der Innenaufladung läuft der Lack innerhalb des Rotationszerstäubers auf seinem Weg zum Sprühkopf an einer Hochspannungselektrode vorbei und nimmt von dieser elektrische Ladungen auf. Bei der Außenaufladung hingegen werden nicht der Lack, sondern die vom Sprühkopf abgeschleuderten Lackpartikel ionisiert. Hierzu sind um den Sprühkopf herum mehrere Hochspannungselektroden der Ionisierungseinrichtung angeordnet, welche die umgebende Luft ionisieren. Elektrisch zunächst neutrale Lackpartikel werden beim Hindurchfliegen durch die ionisierte Luft elektrisch aufgeladen und auf diese Weise ebenfalls ionisiert. Beschrieben ist ein Rotationszerstäuber mit Außenaufladung beispielsweise in der
Unabhängig von der Art der Ionisierung des Lacks oder der Lackpartikel besteht vor allem bei Rotationszerstäubern das Problem, dass die am Sprühkopf entstehenden Lackpartikel infolge der sehr schnellen Drehung des Sprühkopfs in radialer Richtung stark beschleunigt werden. Ohne zusätzliche Maßnahmen würde trotz der zwischen den Lackpartikeln und dem Gegenstand herrschenden elektrischen Kräfte ein Großteil der Lackpartikel seitlich weggeschleudert und ginge als Overspray verloren. Um dies zu verhindern, tritt üblicherweise seitlich vom Sprühkopf Druckluft in axialer Richtung aus. Die Druckluft, die häufig auch als Lenkluft bezeichnet wird, reißt die seitlich abgeschleuderten Lackpartikel mit sich fort, was zu einer Art Fokussierung des ursprünglich stark divergierenden Lackpartikelstrahls führt.Regardless of the type of ionization of the paint or the paint particles is especially in rotary atomizers the problem that the resulting paint on the spray paint particles are greatly accelerated due to the very fast rotation of the spray head in the radial direction. Without additional measures, despite the electrical forces prevailing between the paint particles and the object, a large part of the paint particles would be thrown laterally and would be lost as overspray. To prevent this, usually occurs laterally from the spray head compressed air in the axial direction. The compressed air, which is often referred to as the shaping air, carries away the paint particles thrown off to the side with it, which leads to a kind of focusing of the originally strongly diverging paint particle jet.
Wie aus der Druckschrift
Die Fokussierung des Lackpartikelstrahls hat sich in der Praxis bewährt, auch wenn es gelegentlich nicht gelingt, alle Lackpartikel auf diese Weise auf den zu beschichtenden Gegenstand zu richten. Vor allem wegen der hohen kinetischen Energie der beschleunigten Lackpartikel kann es nämlich vorkommen, dass die Lackpartikel zwar auf den zu beschichtenden Gegenstand auftreffen, dabei jedoch vom Gegenstand abprallen und so zum Overspray beitragen.The focus of the paint particle beam has been proven in practice, even if it is sometimes not possible to direct all paint particles in this way on the object to be coated. In particular, because of the high kinetic energy of the accelerated paint particles, it may happen that the paint particles strike the object to be coated, but bounce off the object and thus contribute to overspray.
Der Overspray haftet an den Oberflächen der Lackierkabine und auch an der Lackiervorrichtung an. Weiterhin befinden sich in der Luft der Lackierkabine stets frei umhertreibende Lackpartikel, welche bei der Bewegung des Handhabungsautomaten mit dem daran befestigten Lackzerstäuber durch diese Luft an den Oberflächen der Lackiervorrichtung anhaften.The overspray adheres to the surfaces of the paint booth and also on the paint. Furthermore, there are always freely circulating paint particles in the air of the painting booth, which adhere to the surfaces of the painting device during the movement of the handling machine with the paint sprayer attached to it by this air.
Zum Schutz von Handhabungsautomaten und Lackzerstäubern vor dem Overspray werden Schutzanzüge eingesetzt. Ein Schutzanzug umgibt den Handhabungsautomaten, ohne ihn in seiner Beweglichkeit einzuschränken, und schützt so dessen funktionswichtige Komponenten.Protective suits are used to protect handling machines and paint sprayers from overspray. A protective suit surrounds the handling machine without restricting its mobility, thus protecting its functionally important components.
Dadurch hilft der Schutzanzug, den Wartungsaufwand zu verringern, die Lebensdauer des Roboters zu erhöhen und die Produktivität zu steigern. In regelmäßigen Abständen müssen Lackiervorrichtungen gereinigt und gewartet werden. Hierzu lässt sich der Schutzanzug abnehmen. Der Schutzanzug wird bei der Gelegenheit gereinigt oder durch einen neuen Schutzanzug ersetzt.This helps the garment to reduce maintenance, increase the life of the robot, and increase productivity. At regular intervals paint equipment must be cleaned and maintained. For this the protective suit can be removed. The suit will be cleaned on the occasion or replaced with a new protective suit.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die Verschmutzung der Lackiervorrichtung und/oder der Aufwand für die Reinigung und Wartung der Lackiervorrichtung reduziert wird.Against this background, the invention has the object, a device of the type mentioned in such a way that the contamination of the painting and / or the cost of cleaning and maintenance of the painting is reduced.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved with a device according to the features of
Erfindungsgemäß ist also eine Lackiervorrichtung vorgesehen, bei der an dem Lackzerstäuber und/oder an dem Handhabungsautomat zumindest abschnittsweise wenigstens eine Abschirmeinrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds angeordnet ist. Hierdurch werden die elektrostatisch aufgeladenen Lackpartikel des Oversprays abgestoßen. Mittels des von der Abschirmeinrichtung erzeugten Magnetfelds wird die Lackiervorrichtung, insbesondere der Handhabungsautomat, vor einer Berührung, Ablagerung und/oder Anhaftung von Lackpartikeln an dessen Oberflächen geschützt. Durch den Einsatz der Abschirmeinrichtung kann auf die Verwendung eines Schutzanzugs verzichtet werden, was den Aufwand bei der Wartung und Reinigung reduziert.According to the invention, therefore, a painting device is provided in which at least one shielding device for generating a magnetic field is arranged at least in sections on the paint sprayer and / or on the automatic handling machine. As a result, the electrostatically charged paint particles of the overspray are repelled. By means of the magnetic field generated by the shielding device, the painting device, in particular the automatic handling device, is protected against contact, deposition and / or adhesion of paint particles on its surfaces. By using the shielding can be dispensed with the use of a protective suit, which reduces the cost of maintenance and cleaning.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Lackzerstäuber einen um eine Drehachse drehbaren Sprühkopf zum Abschleudern von Lackpartikeln. Bei einer weiteren Ausführungsform hat die Lackiervorrichtung ein Gehäuse, in dem zum Beispiel ein Zuführkanal zum Zuführen eines Lacks zum Sprühkopf angeordnet ist. Der Lackzerstäuber umfasst weiterhin eine Ionisierungseinrichtung zum Ionisieren des Lacks oder der Lackpartikel. Als vorteilhaft erwiesen hat sich, dass die Abschirmeinrichtung zur Erzeugung des Magnetfelds an dem Gehäuse und/oder an der Ionisierungseinrichtung angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, die ionisierten Lackpartikel abzustoßen und somit Verschmutzung und Verschleiß an der Lackiervorrichtung zu minimieren. Gemäß einer ergänzenden Ausführungsform kann die Lackiervorrichtung mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Fokussierungseinrichtung ausgestattet sein. Die Fokussierungseinrichtung ist erfindungsgemäß zwischen der Abschirmeinrichtung und dem zu lackierenden Gegenstand angeordnet.According to one embodiment, the paint atomizer comprises a spray head rotatable about an axis of rotation for the purpose of ejecting paint particles. In a further embodiment, the painting device has a housing in which, for example, a feed channel for supplying a paint to the spray head is arranged. The paint sprayer further comprises an ionization device for ionizing the paint or the paint particles. It has proved to be advantageous that the shielding device for generating the magnetic field is arranged on the housing and / or on the ionization device. This makes it possible to repel the ionized paint particles and thus to minimize contamination and wear on the painting. According to a supplementary embodiment, the painting device may be equipped with a focusing device known from the prior art. The focusing device is arranged according to the invention between the shielding and the object to be painted.
Als Erfolg versprechend herausgestellt hat es sich, dass die Lackiervorrichtung eine Außenhülle aufweist, welche den Handhabungsautomaten und/oder den Lackzerstäuber zumindest abschnittsweise umgibt, jedoch deren Beweglichkeit und Funktionalität nicht einschränkt. Die Außenhülle ist beispielsweise eine Bekleidung aus festen, tafelförmigen Elementen oder ein Schutzanzug aus einem Textil oder Kunststoff. Die Außenhülle dient der räumlichen Trennung der Lackiervorrichtung von der mit Lackpartikeln angereicherten Luft.It has proven to be promising that the painting device has an outer shell which at least partially surrounds the handling machine and / or the paint atomizer, but does not restrict its mobility and functionality. The outer shell is for example a clothing made of solid, tabular elements or a protective suit made of a textile or plastic. The outer shell serves for the spatial separation of the painting device from the air enriched with paint particles.
In vorteilhafter Weise sind der Lackzerstäuber und/oder der Handhabungsautomat und/oder die Außenhülle zumindest abschnittsweise von dem mittels der Abschirmeinrichtung erzeugten Magnetfeld vor einem Kontakt mit Lackpartikeln geschützt. Die Abschirmeinrichtung ist dazu an dem Lackzerstäuber beziehungsweise an dem Handhabungsautomaten, insbesondere an deren Oberflächen angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung ist die Abschirmeinrichtung zwischen der Außenhülle und den Oberflächen des Lackzerstäubers und/oder des Handhabungsautomaten angeordnet. Hierdurch ist es möglich, dass einzelne Lackpartikel, welche das Magnetfeld der Abschirmeinrichtung passieren konnten, an der Außenhülle haften bleiben und somit die Abschirmeinrichtung, den Lackzerstäuber und den Handhabungsautomaten nicht verschmutzen.Advantageously, the paint atomizer and / or the handling machine and / or the outer shell are at least partially protected from contact with paint particles by the magnetic field generated by the shielding device. For this purpose, the shielding device is arranged on the paint atomizer or on the automatic handling machine, in particular on its surfaces. According to a preferred variant of the invention, the shielding device is arranged between the outer shell and the surfaces of the paint sprayer and / or the handling machine. This makes it possible that individual paint particles, which could happen the magnetic field of the shielding, remain adhered to the outer shell and thus do not pollute the shielding, the paint atomizer and the handling machine.
Für die Ausführung der Abschirmeinrichtung hat es sich als günstig erwiesen, dass diese zur Erzeugung des Magnetfelds wenigstens einen Dauermagneten und/oder wenigstens eine elektrische Spule aufweist. Eine elektrische Spule für die Abschirmeinrichtung ist vorzugsweise als eine Zylinderspule und/oder als eine Ringspule ausgeführt. Bei einer Zylinderspule, auch Selenoid genannt, ist ein Stromleiter schraubenförmig um eine Längsachse gewunden. Das Magnetfeld einer Zylinderspule breitet sich mit einer Orientierung parallel zur der Längsachse der Zylinderspule aus. Bei einer Ringspule, auch Toroid genannt, ist der Stromleiter um einen Kreisbogen oder eine Schraubenbahn gewunden. Die Windungen sind dabei um eine Mittelachse des Kreisbogens oder der Schraubenbahn angeordnet. Das Magnetfeld einer Ringspule breitet sich kreisförmig konzentrisch zu der Mittelachse aus.For the embodiment of the shielding device, it has proved to be favorable that it has at least one permanent magnet and / or at least one electrical coil for generating the magnetic field. An electrical coil for the shielding device is preferably designed as a cylindrical coil and / or as a toroidal coil. In a solenoid, also called a selenoid, a current conductor is helically wound around a longitudinal axis. The magnetic field of a cylindrical coil propagates with an orientation parallel to the longitudinal axis of the cylindrical coil. In a toroid, also called toroid, the conductor is wound around a circular arc or a screw path. The turns are arranged around a central axis of the circular arc or the screw path. The magnetic field of a toroid spreads circularly concentric with the central axis.
Eine praktische Konkretisierung der Erfindung ist es, dass die Zylinderspule und/oder die Ringspule den Lackzerstäuber und/oder Handhabungsautomaten schraubenförmig einfassen. Hierbei sind die Längsachse der Zylinderspule und/oder die Mittelachse der Ringspule parallel zu der Körperachse des Vorrichtungselements orientiert, an dem die Zylinderspule beziehungsweise die Ringspule angeordnet ist. Zur Erzeugung eines insbesondere dauerhaft gleichmäßig und gerichtet wirkenden Magnetfelds sind die Zylinderspule und/oder die Ringspule mittels einer elektrischen Gleichspannung versorgt. Die Polung der Gleichspannung ist, insbesondere in Abhängigkeit des Betriebszustands der Lackiervorrichtung, umkehrbar.A practical concretization of the invention is that the cylindrical coil and / or the annular coil helically surround the paint sprayers and / or handling machines. In this case, the longitudinal axis of the cylindrical coil and / or the center axis of the annular coil are oriented parallel to the body axis of the device element on which the cylindrical coil or the annular coil is arranged. In order to generate a magnetic field which in particular has a permanently uniform and directional effect, the cylindrical coil and / or the toroidal coil are supplied by means of an electrical DC voltage. The polarity of the DC voltage is reversible, in particular as a function of the operating state of the painting device.
Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, dass die Abschirmeinrichtung zur Erzeugung des Magnetfelds mehrere unabhängige Ringspulen aufweist, welche unabhängig voneinander in Ebenen angeordnet sind. Idealerweise sind die Ebenen parallel zueinander beziehungsweise zu den Körperachsen des Handhabungsautomaten und/oder des Lackzerstäubers senkrecht orientiert. Die Körperachsen entsprechen den Längserstreckungen der einzelnen Vorrichtungselemente der Lackiervorrichtung beziehungsweise sind zu den Längserstreckungen parallel orientiert. Bei einer hierzu alternativen Ausführungsform besteht die Abschirmeinrichtung aus einer Ringspule und/oder einer Zylinderspule, wobei die Ringspule und/oder die Zylinderspule zumindest abschnittsweise schraubenförmig an dem Lackzerstäuber und/oder dem Handhabungsautomaten angeordnet sind. Furthermore, it has proved to be favorable that the shielding device for generating the magnetic field has a plurality of independent toroidal coils, which are arranged independently of one another in planes. Ideally, the planes are oriented parallel to one another or perpendicular to the body axes of the handling machine and / or the paint sprayer. The body axes correspond to the longitudinal extent of the individual device elements of the painting device or are oriented parallel to the longitudinal extent. In an alternative embodiment, the shielding device consists of an annular coil and / or a cylindrical coil, wherein the toroidal coil and / or the cylindrical coil are at least partially helically arranged on the paint atomizer and / or the handling machine.
Vorteilhaft ist es, dass die Abschirmeinrichtung zur Erzeugung des Magnetfelds aus einer Kombination von Zylinderspule und Ringspule besteht. Bei einer günstigen Ausführungsform der Erfindung ist der Stromleiter der Zylinderspule von dem Stromleiter der Ringspule schraubenförmig eingefasst.It is advantageous that the shielding device for generating the magnetic field consists of a combination of cylindrical coil and toroidal coil. In a favorable embodiment of the invention, the current conductor of the cylindrical coil is enclosed helically by the current conductor of the toroidal coil.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Erfindungsgemäß ist dabei ein Verfahren zum Betrieb einer Lackiervorrichtung vorgesehen, welche zum elektrostatisch unterstützten Aufbringen von Lackpartikeln auf einen Gegenstand geeignet ist, bei dem die Lackiervorrichtung, insbesondere eine Außenhülle der Lackiervorrichtung, mittels eines Magnetfelds vor der Berührung mit und/oder Ablagerung von Lackpartikeln geschützt wird. Hierdurch ist es möglich, dass die Verschmutzung der Lackiervorrichtung und/oder der Aufwand für die Reinigung und Wartung der Lackiervorrichtung reduziert werden. Mittels des Magnetfelds werden die Lackpartikel bei einer Annäherung an die Lackiervorrichtung abgestoßen, bevor sie diese erreichen. Das Magnetfeld wird vorzugsweise elektrisch erzeugt.The object is further achieved by a method according to the features of
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind einige davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, some of them are shown in the drawing and will be described below. This shows in
Die
Die
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lackiervorrichtungpainter
- 22
- Handhabungsautomathandling Machine
- 33
- Lackzerstäuberatomizers
- 44
- Gegenstandobject
- 55
- Drehachseaxis of rotation
- 66
- Sprühkopfspray nozzle
- 77
- Ionisierungseinrichtungionization
- 88th
- Gehäusecasing
- 99
- Zuführkanalfeed
- 1010
- Abschirmeinrichtungshielding
- 1111
- Magnetfeldmagnetic field
- 1212
- Außenhülleouter shell
- 1313
- Zylinderspulesolenoid
- 1414
- Ringspuletoroid
- 1515
- Stromleiter der RingspuleCurrent conductor of the toroidal coil
- 1616
- Stromleiter der ZylinderspuleCurrent conductor of the cylindrical coil
- 1717
- GleichspannungsquelleDC voltage source
- 1818
- Längsachselongitudinal axis
- 1919
- Kreisbogenarc
- 2020
- Mittelachsecentral axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19611369 A1 [0005] DE 19611369 A1 [0005]
- DE 102010027391 A1 [0007] DE 102010027391 A1 [0007]
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