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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung und ein Verfahren zur Beschichtung von Kleinteilen in einem bewegbaren Aufnahmeelement, wie z.B. einer Drehtrommel, in welchem die Kleinteile während der Beschichtung aufgenommen sind und bewegt werden, während gleichzeitig ein Beschichtungsstoff in das Aufnahmeelement zugeführt wird.
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STAND DER TECHNIK
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Aus dem Stand der Technik sind Beschichtungsvorrichtungen für die Beschichtung von Kleinteilen bekannt, bei denen die Kleinteile in einem bewegbaren Aufnahmeelement, wie einer Drehtrommel oder dergleichen, aufgenommen sind und während der Bewegung in dem Aufnahmeelement mit einer Spritzeinrichtung, wie einer Sprühpistole, mit einem Beschichtungsstoff bespritzt oder besprüht werden, sodass eine einfache, allseitige Beschichtung der Kleinteile ermöglicht wird. Beispiele für derartige Beschichtungsvorrichtungen, mit denen sich Kunststoffkleinteile, metallische Kleinteile, wie Schrauben oder dergleichen, einfach mit Lack versehen lassen, finden sich in der
WO 2006/092423 A1 bzw. in der
WO 2007/022954 A1 .
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Bei dieser Art von Beschichtung werden nur sehr geringe Beschichtungsmengen pro Zeiteinheit auf den zu beschichtenden Kleinteilen abgeschieden, um eine sofortige Trocknung und/oder Härtung des Beschichtungsstoffs, als insbesondere von Lacken, zu ermöglichen, sodass trotz der Bewegung der Kleinteile in dem Aufnahmeelement eine gleichmäßige Beschichtungen mit hoher Oberflächenqualität erzielt werden kann.
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Die Versorgung einer Spritzeinrichtung mit sehr geringen Mengen Beschichtungsstoff pro Zeiteinheit ist jedoch schwierig, insbesondere wenn exakte Förderleistungen bei geringen Förderraten erzielt werden sollen, was insbesondere bei der Trommelbeschichtung von Kleinteilen wichtig ist. Darüber hinaus ist es für den Beschichtungsprozess und dessen Steuerung vorteilhaft, wenn exakte Daten bezüglich des verbrauchten Beschichtungsstoffs vorliegen. Auch dies ist bei einer Spritzbeschichtung mit sehr niedrigen Spritzraten schwierig zu realisieren.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Beschichtungsvorrichtung bzw. ein Verfahren für die Beschichtung von Kleinteilen bereitzustellen, bei welchem eine exakte Dosierung des Beschichtungsstoffs für die Spritzvorrichtung auch bei kleinen Sprühraten möglich ist. Gleichwohl soll die entsprechende Vorrichtung einfach aufgebaut und das entsprechende Beschichtungsverfahren einfach und zuverlässig durchführbar sein.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Beschichtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass eine vorteilhafte Steuerung des Beschichtungsprozesses bei einer Sprüh- bzw. Spritzbeschichtung mit geringen Sprüh- bzw. Spritzraten dann möglich ist, wenn die Zuführung des Beschichtungsstoffes zu der Spritzeinrichtung über eine Zahnradpumpe erfolgt, die eine genaue mengenmäßige Steuerung der Förderleistung über die Steuerung der Drehzahl der Zahnradpumpe ermöglicht und keine druckabhängige Steuerung benötigt. Damit können die Mengendosierung für die Spritzeinrichtung und die Beschichtungsgeschwindigkeit exakt eingestellt werden und Druckschwankungen oder unterschiedliche Eigenschaften des Beschichtungsstoffs durch unterschiedliche Viskositäten führen nicht mehr zu ungenauen Fördermengen des Beschichtungsstoffs zur Spritzeinrichtung. Insbesondere ist eine exakte Dosierung des Beschichtungsstoffs bei geringen Förderleistungen im Bereich von kleiner oder gleich 5 g pro Minute möglich. Durch die Überwachung der Förderleistung über den zeitlichen Beschichtungsverlauf kann die Fördermenge und somit die Menge des Beschichtungsstoffs, welcher an die Spritzeinrichtung abgegeben wurde, genau bestimmt werden.
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Die Menge des Beschichtungsstoffes, die bei einer entsprechenden Trommel- bzw. Spritzbeschichtung von Kleinteilen auf die zu beschichtenden Kleinteile aufgebracht wird, kann über die eingestellte Förderleistung der Zahnradpumpe und die Zeitdauer genau bestimmt werden. Umgekehrt ist es natürlich möglich bei einer vorgegebenen Beschichtungsdauer durch Variation der Förderleistung der Zahnradpumpe die Menge des aufzubringenden Beschichtungsstoffs zu definieren.
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Darüber hinaus kann durch die Einstellung der Förderleistung der Zahnradpumpe auch die Beschichtungsgeschwindigkeit eingestellt werden, wenn beispielsweise der der Spritzeinrichtung zugeführte Beschichtungsstoff kontinuierlich durch die Spritzeinrichtung auf die zu beschichtenden Kleinteile gespritzt wird. Darüber hinaus kann die Beschichtungsgeschwindigkeit jedoch auch durch die Einstellung der Spritzeinrichtung beeinflusst werden, wenn beispielsweise ein intervallartiger Betrieb der Spritzeinrichtung vorliegt, sodass die Beschichtungsgeschwindigkeit zumindest auch durch die Zeitdauer der Beschichtungsintervalle mitbestimmt wird.
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Die Beschichtungsvorrichtung weist eine Versorgungseinrichtung auf, mit der der Beschichtungsstoff von einem Lagerbehälter zu der Spritzeinrichtung der Beschichtungsvorrichtung über die Zahnradpumpe gefördert wird.
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Die Versorgungseinrichtung kann weiterhin einen Rücklauf aufweisen, um einen Kreislauf zu realisieren, sodass Beschichtungsstoff, der beispielsweise bei intervallartigem Betrieb nicht von der Spritzeinrichtung abgegeben wird, über den Rücklauf von der Spritzeinrichtung in den Lagerbehälter zurückgeführt werden kann.
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Da die Zahnradpumpe keine druckgesteuerte Förderung des Beschichtungsstoffs durchführt, kann der Lagerbehälter, aus dem der Beschichtungsstoff entnommen wird, auch während des Beschichtungsprozesses, bei dem die Zahnradpumpe den Beschichtungsstoff aus dem Lagerbehälter in Richtung der Spritzeinrichtung fördert, geöffnet werden, um beispielsweise Beschichtungsstoff in den Lagerbehälter nachzufüllen. Damit wird der Betrieb der Beschichtungsvorrichtung erheblich vereinfacht.
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Zur Steuerung und/oder Regelung der Beschichtungsvorrichtung bzw. des Beschichtungsprozesses und insbesondere der Zahnradpumpe kann eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung vorgesehen sein, die insbesondere durch eine speicherprogrammierbare Steuerung gebildet sein kann, sodass die Förderleistung der Zahnradpumpe über die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung leicht einstellbar ist.
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Mit einer entsprechenden Zahnradpumpe kann eine geringe Förderleistung im Bereich von 0,1 g pro Minute bis 60 g pro Minute und insbesondere im Bereich von 1 g pro Minute bis 10 g pro Minute, vorzugsweise 2 g pro Minute bis 5 g pro Minute in exakter Weise eingestellt werden.
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Die Versorgungseinrichtung und insbesondere die Zuführleitung von dem Lagerbehälter für den Beschichtungsstoff zur Spritzeinrichtung kann weiterhin mindestens einen Gasblasensensor und/oder mindestens einen Drucksensor umfassen, sodass festgestellt werden kann, ob in der Zuführleitung Gasblasen enthalten sind und/oder ein zu hoher oder zu niedriger Druck vorliegt. Bei Feststellung entsprechender Abweichungen von Sollwerten kann die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung eine geeignete Veränderung des Betriebs der Beschichtungsvorrichtung bis hin zur Abschaltung veranlassen und/oder Warnsignale erzeugen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUR
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Die beigefügte Zeichnung zeigt in rein schematischer Weise den Aufbau einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels deutlich, wobei die Erfindung jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist.
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Die beigefügte Figur zeigt in einer rein schematischen Darstellung eine Trommel 1, in der Kleinteile 4, wie beispielsweise Kunststoffkleinteile, Schrauben und dergleichen mit einem Beschichtungsstoff, wie beispielsweise Lack, beschichtet werden können, welcher über eine Spritzpistole 2 in den Aufnahmeraum der Trommel 1 und somit auf die darin befindlichen Kleinteile 4 gesprüht wird. Die Trommel 1 ist um die Zylinderlängsachse gemäß dem in der Figur gezeigten Pfeil drehbar, sodass während des Beschichtungsvorgangs die Kleinteile 4 umgewälzt werden und damit sämtliche Seiten der Kleinteile 4 durch den Beschichtungsstoff besprüht werden können. Der Beschichtungsstoff wird entweder kontinuierlich oder intervallartig in derart kleinen Mengen auf die umgewälzten Kleinteile 4 abgegeben, dass der Beschichtungsstoff sehr schnell trocknet und/oder aushärtet, sodass sich eine allseitig glatte Beschichtung der Kleinteile 4 mit hoher Oberflächengüte ergibt.
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Zur Unterstützung der Trocknung und/oder Aushärtung kann ein Strahlungsgerät 3, wie beispielsweise ein UV-Strahler oder ein IR-Strahler, vorgesehen sein, sodass entsprechende Beschichtungsstoffe, wie UV-aushärtende Lacke oder warmaushärtende Lacke durch die entsprechende Bestrahlung bzw. Erwärmung schneller trocknen bzw. aushärten. Zusätzlich oder alternativ zu einem Strahlungsgerät 3 kann eine nicht dargestellte Warmluftheizung vorgesehen sein.
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Die Trommel 1 kann selbstverständlich durch ein Verschlusselement, wie beispielsweise einen aufklappbaren Deckel während des Beschichtungsprozesses verschlossen sein, wobei zur einfachen Darstellung der Deckel in der vorliegenden Figur nicht gezeigt ist.
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Die Beschichtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Versorgungseinrichtung, mit der der Beschichtungsstoff an die Spritzeinrichtung 2 geliefert wird. Die Versorgungseinrichtung umfasst einen Lagerbehälter 7, in dem der Beschichtungsstoff gelagert ist, sowie eine Zuführleitung 8, die von dem Lagerbehälter 7 zu der Spritzeinrichtung 2 geführt ist. In der Zuführleitung 8 ist eine Zahnradpumpe 6 vorgesehen, mit welcher der Beschichtungsstoff aus dem Lagerbehälter 7 zur Spritzeinrichtung 2 gefördert wird.
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Die Beschichtungsvorrichtung umfasst weiterhin einen Rücklauf 9, der von der Spritzeinrichtung 2 zurück in den Lagerbehälter 7 führt, sodass der Beschichtungsstoff im Kreislauf geführt werden kann, wenn die Spritzeinrichtung 2 keinen Beschichtungsstoff abgibt und geschlossen ist.
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Darüber hinaus umfasst die Beschichtungsvorrichtung einen Reststoffbehälter 15 sowie einen Reinigungsmittelbehälter 10, die dazu dienen die Zuführleitung 8, die Zahnradpumpe 6 und die Rücklaufleitung 9 zu reinigen, indem Reinigungsmittel aus dem Reinigungsmittelbehälter 10 über die Zuführleitung 8 und die Rücklaufleitung 9 in den Reststoffbehälter 15 gepumpt wird. Zur Umschaltung vom Beschichtungsbetrieb zum Reinigungsbetrieb kann ein in der Zuführleitung 8 vorgesehenes Umschaltventil 14 so umgeschaltet werden, dass die Zahnradpumpe 6 Reinigungsmittel aus dem Reinigungsmittelbehälter 10 fördert, welches dann über die Zuführleitung 8 zur Spritzeinrichtung 2 und bei geschlossener Spritzeinrichtung 2 über die Rücklaufleitung 9 in den Reststoffbehälter 15 geleitet wird, wenn das Umschaltventil 13 ebenfalls so geschaltet ist, dass die Rücklaufleitung 9 nicht in den Lagerbehälter 7 sondern in den Reststoffbehälter 15 mündet.
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Zur Entleerung der Zuführleitung 8 beim Reinigen kann die Zahnradpumpe 6 auch rückwärts betrieben werden, sodass Material aus der Zuführleitung 8 nicht in Richtung der Spritzeinrichtung 2 gefördert wird, sondern in entgegengesetzter Richtung. Je nach Schaltung des Umschaltventils 14 kann das Material aus der Zuführleitung 8 in den Lagerbehälter 7 oder in den Reststoffbehälter 15 gefördert werden, wozu das Umschaltventil 16 entsprechend geschaltet werden muss.
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Die Beschichtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 5, die mit verschiedenen Komponenten so verbunden ist, dass entsprechende Signale ausgetauscht werden können. So ist die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 5 sowohl mit dem Strahlungsgerät 3 als auch mit der Spritzeinrichtung 2 verbunden, um den Betrieb des Strahlungsgeräts 3 und/oder der Spritzeinrichtung 2 zu steuern bzw. zu regeln. In entsprechender Weise ist die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 5 ebenfalls mit der Zahnradpumpe 6 verbunden, um auch deren Betrieb zu steuern bzw. zu regeln.
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Die Beschichtungsvorrichtung umfasst weiterhin einen Drucksensor 11 und einen Gasblasensensor 12, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in der Zuführleitung 8 zwischen der Zahnradpumpe 6 und der Spritzvorrichtung 2 angeordnet sind. Auch diese Sensoren 11, 12 sind mit der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 5 signaltechnisch verbunden, um die Sensorsignale übertragen zu können, die die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 5 zur Steuerung und/oder Regelung der Spritzeinrichtung 2, des Strahlungsgeräts 3 und/oder der Zahnradpumpe 6 verwendet.
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Der Betrieb der Beschichtungsvorrichtung erfolgt nunmehr so, dass nach dem Einfüllen der zu beschichtenden Kleinteile 4 in die Trommel 1, die ebenfalls mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 5 angetrieben werden kann, diese in Drehung versetzt wird, um die Kleinteile umzuwälzen. Gleichzeitig wird die Zahnradpumpe 6 in Gang gesetzt, um Beschichtungsstoff aus dem Lagerbehälter 7 über die Zuführleitung 8 zur Spritzeinrichtung 2 zu fördern. Die Förderleistung der Zahnradpumpe 6 kann entsprechend der gewünschten Beschichtungsgeschwindigkeit eingestellt werden. Insbesondere kann die Förderleistung der Zahnradpumpe 6 in Abhängigkeit des zu verspritzenden Beschichtungsstoffs, der Spritzparameter der Spritzeinrichtung 2 und den Trocknungs- bzw. Härtungsbedingungen des Beschichtungsstoffes sowie der Betriebsparameter des Strahlungsgeräts 3 und der zu beschichtenden Kleinteile 4 gewählt werden.
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Der durch die Zahnradpumpe 6 in der Zuführleitung 8 zur Spritzeinrichtung 2 transportierte Beschichtungsstoff wird in der Spritzeinrichtung 2 mit Hilfe eines Spritzhilfsmittels, wie beispielsweise Druckluft, Wasserdampf oder dergleichen in den Aufnahmeraum der Trommel 1 gesprüht. Das Spritzen kann hierbei kontinuierlich erfolgen oder intervallartig. Bei intervallartiger Abgabe des Beschichtungsstoffs kann die Zahnradpumpe kontinuierlich weiter betrieben werden und der überschüssige Beschichtungsstoff, der in den Zeiten, in denen die Spritzeinrichtung 2 geschlossen ist, nicht abgegeben werden kann, kann über die Rücklaufleitung 9 in den Lagerbehälter 7 zurückgeführt werden. In gleicher Weise kann der Beschichtungsstoff über die Rücklaufleitung 9 in den Lagerbehälter 7 zurückgeführt werden und der Beschichtungsstoff im Kreislauf geführt werden, wenn die Beschichtung beispielsweise zum Wechsel der zu beschichtenden Kleinteile 4 unterbrochen wird.
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Alternativ kann bei einer Unterbrechung der Abgabe des Beschichtungsstoffs durch die Spritzeinrichtung auch die Zahnradpumpe 6 gestoppt werden, sodass kein Material im Kreislauf gepumpt wird. In diesem Fall kann die Zahnradpumpe 6 vor dem Abstellen für eine bestimmte, kurze Zeitspanne rückwärts betrieben werden, um den Druck, der durch das Pumpen des Beschichtungsstoffes in Richtung der Spritzeinrichtung 2 aufgebaut worden ist, durch gegengerichtetes Pumpen abzubauen.
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Durch den Gasblasensensor 12 kann festgestellt werden, ob ausreichend Beschichtungsstoff durch die Zahnradpumpe 6 gefördert wird und in dem Fall, dass der Lagerbehälter 7 leer ist, wird durch das Feststellen von vorhandenen Gasblasen die Möglichkeit gegeben, das die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 5 ein Warnsignal ausgibt und/oder den Beschichtungsprozess stoppt.
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Der Drucksensor 11 ermöglicht festzustellen, ob es in der Zuführleitung einen unerwünschten oder unerwarteten Druckanstieg, beispielsweise durch eine Verstopfung, oder einen Druckabfall gibt und entsprechend kann auch in diesem Fall der Beschichtungsprozess gestoppt und/oder ein Warnsignal ausgegeben werden.
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Nach Beendigung der Beschichtung kann die Beschichtungsanlage mit der Zuführleitung 8 und der Rücklaufleitung 9 mit Reinigungsmittel gespült werden, sodass eine Absetzung des Beschichtungsstoffs in der Versorgungseinrichtung vermieden werden kann.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des Ausführungsbeispiels detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die vorliegende Offenbarung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale ein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufnahmeelement
- 2
- Spritzeinrichtung
- 3
- Strahlungsgerät
- 4
- Kleinteile
- 5
- Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung
- 6
- Zahnradpumpe
- 7
- Lagerbehälter
- 8
- Zuführleitung
- 9
- Rücklauf
- 10
- Reinigungsbehälter
- 11
- Drucksensor
- 12
- Gasblasensensor
- 13
- Umschaltventil
- 14
- Umschaltventil
- 15
- Reststoffbehälter
- 16
- Umschaltventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2006/092423 A1 [0002]
- WO 2007/022954 A1 [0002]
