DE102017102650A1

DE102017102650A1 - Process for coating electrically conductive workpieces, and coating plant

Info

Publication number: DE102017102650A1
Application number: DE102017102650.9A
Authority: DE
Inventors: Ralf Saatkamp
Original assignee: Giga Coating GmbH
Current assignee: Giga Coating GmbH
Priority date: 2016-02-11
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2017-08-17
Also published as: DE202016100710U1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Beschichtung von elektrisch leitfähigen Werkstücken, wobei Beschichtungsmaterial mittels eines elektrischen Stromflusses auf das Werkstück aufgetragen wird, wozu in einem Beschichtungsraum das Werkstück an eine erste Elektrode und das Beschichtungsmaterials an eine zweite Elektrode angeschlossen wird, deren Polarität der ersten Elektrode entgegengesetzt ist, anschließend die auf das Werkstück aufgetragene Beschichtung in einem Trocknungsraum getrocknet wird, der Trocknungsraum mittels eines durch eine Belüftungseinrichtung erzeugten Luftstroms durchströmt wird, und ein Abluftstrom aus dem Trocknungsraum herausgeführt wird, schlägt die Erfindung vor, dass der Abluftstrom nach einer anhand der Beschichtungsparameter bestimmten ersten Zeitdauer automatisch reduziert wird, wobei die Menge des am Werkstück befindlichen Beschichtungsmaterials bestimmt wird und die Belüftungseinrichtung in der Art angesteuert wird, dass mit zunehmender Menge des Beschichtungsmaterials die erste Zeitdauer länger bestimmt wird.In a method for coating electrically conductive workpieces, wherein coating material is applied to the workpiece by means of an electric current flow, for which in a coating space the workpiece is connected to a first electrode and the coating material is connected to a second electrode whose polarity is opposite to the first electrode, Subsequently, the coating applied to the workpiece is dried in a drying room, the drying space is flowed through by means of an air flow generated by a ventilation device, and an exhaust air stream is led out of the drying space, the invention proposes that the exhaust air flow determined by the coating parameters first period of time is automatically reduced, wherein the amount of the workpiece located on the coating material is determined and the aeration device is controlled in such a way that with increasing amount of Beschichtungsu material the first period of time is determined longer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von elektrisch leitfähigen Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Beschichtungsanlage zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for coating electrically conductive workpieces according to the preamble of claim 1 and a coating system for carrying out the method.

Beschichtungsanlagen zur Beschichtung von elektrisch leitfähigen Werkstücken, und gattungsgemäße Verfahren zum Betrieb derartiger Anlagen sind aus der Praxis bekannt. Dadurch, dass das Werkstück die eine und das Beschichtungsmaterial die entgegengesetzte andere Elektrode eines elektrischen Systems bildet, werden mehrere Vorteile erzielt: eine möglichst gleichmäßige Schichtdicke kann erzielt werden, dabei kann insbesondere auch der Auftrag des Beschichtungsmaterials im Bereich von Kanten sichergestellt werden. Bei einer Beschichtung im Tauchbad wird das Beschichtungsmaterial auch an Oberflächenabschnitte des Werkstücks gebracht, die ansonsten schlecht zugänglich wären und möglicherweise nicht – oder nicht ausreichend – beschichtet würden.Coating systems for coating electrically conductive workpieces, and generic methods for operating such systems are known in practice. The fact that the workpiece forms the one and the coating material the opposite other electrode of an electrical system, several advantages are achieved: the most uniform layer thickness can be achieved, in particular, the order of the coating material can be ensured in the range of edges. In a dipping bath coating, the coating material is also applied to surface portions of the workpiece that would otherwise be difficult to access and possibly not - or not sufficiently - coated.

Ein typisches Beispiel für eine gattungsgemäße Beschichtungsanlage ist eine KTL-Anlage, die zur kathodischen Tauchbad-Lackierung dient, um auf metallische Werkstücke einen Korrosionsschutz aufzubringen. Die Erfindung wird daher nachfolgend am Beispiel einer KTL-Anlage erläutert, die zwar nur beispielhaft für eine Beschichtungsanlage herangezogen wird, jedoch einen bevorzugten Anwendungsfall des vorliegenden Vorschlags darstellt.A typical example of a generic coating system is a KTL system, which is used for cathodic immersion coating to apply corrosion protection on metallic workpieces. The invention will therefore be explained below using the example of a cathodic dip-contact system which, although only used as an example for a coating installation, represents a preferred application of the present proposal.

Die auf das Werkstück aufgebrachte Beschichtung muss üblicherweise anschließend getrocknet bzw. vernetzt werden, um einerseits die Anhaftung am Werkstück und andererseits die Festigkeit bzw. Abriebfestigkeit der Beschichtung zu verbessern. Hierzu wird die Beschichtung in einem als Ofen bezeichneten Trocknungsraum erwärmt. Diese Erwärmung kann beispielsweise mittels eines Heißluftstroms erfolgen oder durch Strahlungsbeheizung. Unabhängig von der Art, wie das Werkstück erwärmt wird, wird stets Luft durch den Ofen geführt, die im Rahmen des vorliegenden Vorschlags als Abluft bezeichnet wird, da sie aus dem Ofen herausgeführt wird. Die Abluft nimmt während der Aushärtung bzw. der Vernetzung der Beschichtung entstehende gasförmige, flüssige oder feste Partikel mit und transportiert diese aus dem Trocknungsraum.The coating applied to the workpiece must then usually be subsequently dried or crosslinked, in order to improve the adhesion on the workpiece on the one hand and the strength or abrasion resistance of the coating on the other hand. For this purpose, the coating is heated in a drying chamber called an oven. This heating can be done for example by means of a hot air stream or by radiation heating. Regardless of how the workpiece is heated, air is always passed through the oven, which in the context of the present proposal is referred to as exhaust because it is led out of the oven. The exhaust air takes during the curing or crosslinking of the coating resulting gaseous, liquid or solid particles and transported them from the drying room.

Falls die Erwärmung des Werkstücks durch Heißluft erfolgt, wird ein überwiegender Anteil dieser Heißluft als Umluft im Kreislauf geführt, und die Abluftmenge stellt denjenigen, vergleichsweise geringen Anteil des Heißluftstroms dar, der aus dem Trocknungsraum ausgeschleust wird. Da eine Heizeinrichtung und die zur Luftführung erforderlichen Kanäle als Teil des Ofens bzw. Trocknungsraums angesehen werden, verlässt die im Kreislauf geführte Umluft den Trocknungsraum nicht. Energetisch vorteilhaft muss dieser Luftmenge lediglich die Wärmeenergie zugeführt werden, die sie aufgrund von Wärmeverlusten verliert, z. B. insbesondere zum Trocknen des Werkstücks. Die Abluft hingegen wird aus dem Trocknungsraum herausgeführt, z. B. durch eine Filteranlage hindurch und ins Freie geführt. Selbst wenn sie dabei durch einen Wärmetauscher geführt wird, wirkt sich der Anteil, den die Abluft am Heißluftstrom hat, wirtschaftlich nachteilig aus. Der Luftstrom, der durch den Trocknungsraum geführt wird, kann also in einen Umluftstrom und einen Abluftstrom unterteilt werden.If the heating of the workpiece is effected by hot air, a predominant portion of this hot air is circulated as circulating air, and the amount of exhaust air represents that, relatively small proportion of the hot air flow, which is discharged from the drying space. Since a heating device and the channels required for air guidance are regarded as part of the oven or drying chamber, the recirculated air circulated does not leave the drying room. Energetically advantageous this amount of air only the heat energy must be supplied, which loses them due to heat loss, z. B. in particular for drying the workpiece. The exhaust air, however, is led out of the drying room, z. B. passed through a filter system and into the open. Even if it is passed through a heat exchanger, the proportion that has the exhaust air at the hot air flow, economically disadvantageous. The air flow that is passed through the drying room, so it can be divided into a circulating air flow and an exhaust air flow.

Falls die Erwärmung des Werkstücks auf andere Weise erfolgt, wird eigens ein Luftstrom durch den Trocknungsraum und als Abluft aus dem Trocknungsraum geführt. Dieser Luftstrom kann auch bereits dann schon als Abluft bezeichnet werden, bevor er den Trocknungsraum verlässt, weil in diesem Fall der gesamte durch den Trocknungsraum hindurch geführte Luftstrom als Abluft vorgesehen ist, die aus dem Trocknungsraum heraus geführt wird.If the heating of the workpiece takes place in another way, a special air flow through the drying room and as exhaust air from the drying room is performed. This air flow can also already be referred to as exhaust air before it leaves the drying room, because in this case the entire air flow passed through the drying space is provided as exhaust air, which is led out of the drying room.

In allen Fällen wird die Abluftmenge, die den Trocknungsraum verlässt, durch eine zugeführte Luftmenge ersetzt, die auf das im Trocknungsraum herrschende Temperaturniveau aufgeheizt werden muss, um eine Abkühlung des Werkstücks bzw. der Beschichtung vor der endgültigen Trocknung bzw. Vernetzung der Beschichtung zu vermeiden. Dementsprechend ist der Energiebedarf der Beschichtungsanlage, insbesondere im Bereich des Trocknungsraums, von der Menge an Abluft abhängig, welche aus dem Trocknungsraum herausgeführt wird.In all cases, the amount of exhaust air leaving the drying room, replaced by an amount of air supplied, which must be heated to the prevailing temperature level in the drying room to prevent cooling of the workpiece or the coating before the final drying or crosslinking of the coating. Accordingly, the energy requirement of the coating installation, in particular in the area of the drying room, depends on the amount of exhaust air which is led out of the drying room.

Im Rahmen des vorliegenden Vorschlags ist davon die Rede, dass die Abluft mithilfe einer Belüftungseinrichtung den Trocknungsraum durchströmt. Der Begriff der Belüftungseinrichtung umfasst dabei die Mittel, die zur Beeinflussung des Abluftstroms dienen. Wenn der Abluftstrom durch Ventilatoren bzw. ein Gebläse erzeugt wird, oder wenn mittels einer Klappentechnik der aus dem Warmluftstrom abgezweigte, aus dem Trocknungsraum geführte Abluftstrom bestimmt wird, so fallen diese Ausgestaltungen oder auch vergleichbare, andere Ausgestaltungen unter den hier gebrauchten Begriff der Belüftungseinrichtung. Rein beispielhaft wird nachfolgend an mehreren Stellen davon ausgegangen, dass der Abluftstrom mittels eines Gebläses erzeugt und gesteuert wird, ohne den vorliegenden Vorschlag auf diese Ausgestaltung der Belüftungseinrichtung einzuschränken.In the context of the present proposal, it is mentioned that the exhaust air flows through the drying room with the aid of a ventilation device. The term of the ventilation device comprises the means which serve to influence the exhaust air flow. If the exhaust air flow is generated by fans or a blower, or if by means of a flap technique of the branched off from the hot air flow, out of the drying room exhaust air flow is determined, these configurations or comparable, other embodiments fall under the term of the aeration device used here. Purely by way of example, it will be assumed below at several points that the exhaust air flow is generated and controlled by means of a blower, without restricting the present proposal to this embodiment of the ventilation device.

Aus der WO 2014/009053 A1 ist ein Ofen mit einem Flächenstrahler bekannt, der zum Trocknen bzw. Vernetzen bzw. Aushärten einer auf ein Werkstück aufgebrachten Beschichtung dient. Heißgas wird nicht dazu verwendet, unmittelbar das Werkstück und dessen Beschichtung zu beaufschlagen, sondern es dient vielmehr zur Beheizung einer größeren Fläche, der als Flächenstrahler Strahlungswärme auf das Werkstück abstrahlt. Mittels des Heißgasstroms wird somit die Temperatur der Flächenstrahler und somit die Temperatur im Ofen beeinflusst. In Abhängigkeit von der Erwärmung des Werkstücks wird die Temperatur im Ofen nach einer bestimmten Zeit reduziert, um ein „Überbrennen“ derjenigen Werkstück-Bereiche zu vermeiden, wo das Werkstück seine geringsten Wandstärken aufweist. Bei diesem bekannten Ofen wird folglich der Umluftstrom geregelt, um die Ofentemperatur zu beeinflussen.From the WO 2014/009053 A1 a furnace with a surface radiator is known, which is used for drying or curing a on a Workpiece applied coating is used. Hot gas is not used to directly act on the workpiece and its coating, but rather serves to heat a larger area radiating radiant heat as surface radiator onto the workpiece. By means of the hot gas flow thus the temperature of the surface radiator and thus the temperature in the oven is affected. Depending on the heating of the workpiece, the temperature in the oven is reduced after a certain time in order to avoid "overburning" those workpiece areas where the workpiece has its smallest wall thicknesses. In this known furnace, the circulating air flow is consequently regulated in order to influence the furnace temperature.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, Heißluft für eine Konvektionsbeheizung des Werkstücks zu nutzen. Von der zunächst vorgesehenen Erwärmung des Werkstücks durch Strahlung wird auf die Konvektionsbeheizung zu einem späteren Zeitpunkt umgeschaltet, wenn beispielsweise eine als Pulver aufgetragene Beschichtung mittels der Strahlungsbeheizung zunächst vernetzt worden ist. So ist sichergestellt, dass durch die Luftströmung keine Pulver-Partikel vom Werkstück weggetragen werden.In addition, it can be provided to use hot air for convection heating of the workpiece. From the initially provided heating of the workpiece by radiation is switched to the convection heating at a later date, for example, when a coating applied as a powder has been first crosslinked by means of radiation heating. This ensures that no powder particles are carried away from the workpiece by the air flow.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend zu verbessern, dass die Beschichtungsanlage mit verbesserter Wirtschaftlichkeit betrieben werden kann, insbesondere mit einem verringerten Energiebedarf.The invention has for its object to improve a generic method to the effect that the coating system can be operated with improved efficiency, in particular with a reduced energy consumption.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, sowie durch eine Beschichtungsanlage nach Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved by a method having the features of claim 1, and by a coating system according to claim 9. Advantageous embodiments are described in the subclaims.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, die Anlagensteuerung einer Beschichtungsanlage dahingehend zu optimieren, dass der Trocknungsvorgang an den zuvor erfolgten Beschichtungsvorgang gekoppelt wird und durch diesen beeinflusst wird. Hierzu ist vorgesehen, dass – anders als bei einer temperaturabhängigen Steuerung des Umluftstroms – der Abluftstrom bedarfsgerecht minimiert werden kann. Besonders vorteilhaft können zur Steuerung des Trocknungsvorgangs Daten herangezogen werden, die zuvor während der Beschichtung erfasst worden sind, so dass eine optimal wirtschaftliche Anpassung des Trocknungsvorgangs an das jeweilige Werkstück sichergestellt ist.In other words, the invention proposes to optimize the system control of a coating installation in such a way that the drying process is coupled to and influenced by the previously performed coating process. For this purpose, it is provided that - unlike a temperature-dependent control of the recirculating air flow - the exhaust air flow can be minimized as needed. Particularly advantageous for controlling the drying process data can be used, which were previously detected during the coating, so that an optimal economic adjustment of the drying process is ensured to the respective workpiece.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass während des Trocknungsvorgangs zunächst ein größerer Abluftstrom, es also erforderlich ist, eine größere Luftmenge pro Zeiteinheit aus dem Trocknungsraum herauszuführen, um während der anfänglichen Trocknung eine vergleichsweise größere Menge der erwähnten gasförmigen, flüssigen oder festen Partikel abtransportieren zu können, die bei einer KTL-Beschichtung als sogenannte Crack-Produkte anfallen, und dass mit zunehmender Trocknungsdauer diese Transportwirkung der Abluft weniger bedeutsam wird, so dass der Luftstrom reduziert werden kann. Falls die Erwärmung des Werkstücks mittels eines Heißluftstroms erfolgt, kann der Abluftstrom beispielsweise auf ein Maß verringert werden, welches lediglich dazu dient, im Trocknungsraum das gewünschte Temperaturniveau zu halten. Falls die Erwärmung des Werkstücks durch Strahlung erfolgt, kann der Abluftstrom beispielsweise auf Null verringert werden. The invention is based on the consideration that during the drying process initially a larger exhaust air flow, so it is necessary to lead out a larger amount of air per unit time from the drying space to transport during the initial drying a relatively larger amount of said gaseous, liquid or solid particles to be able to occur in a KTL coating as so-called cracking products, and that with increasing drying time, this transport effect of the exhaust air is less significant, so that the air flow can be reduced. If the heating of the workpiece by means of a hot air flow, the exhaust air flow can be reduced, for example, to a level which only serves to maintain the desired temperature level in the drying room. If the workpiece is heated by radiation, the exhaust air flow can be reduced to zero, for example.

Die Reduzierung des Abluftstroms bedeutet, dass nach dem ersten Zeitraum das dafür erforderliche Gebläse mit reduzierter Drehzahl und somit mit weniger erforderlicher Antriebsenergie laufen kann, was wirtschaftlich vorteilhaft ist. Beispielsweise kann die Gebläsedrehzahl mittels eines von der Anlagensteuerung angesteuerten Frequenzumrichters beeinflusst werden. Das gewünschte Temperaturniveau, welches die Luft innerhalb des Trocknungsraums aufweisen soll, kann nach dem ersten Zeitraum zudem mit einem niedrigen Einsatz an Heizenergie gehalten werden. Falls keine ohnehin anfallende Prozesswärme zur Beheizung der Abluft verwendet wird, sondern wenn eigens zur Beheizung Energie bereitgestellt werden muss, ergibt die vorschlagsgemäß mögliche Reduzierung dieses Energiebedarfs einen wirtschaftlichen Vorteil beim Betrieb der Beschichtungsanlage. Wenn die Belüftungseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass der Abluftstrom nicht mittels eines Gebläses, sondern durch eine Klappentechnik geregelt wird, so können die Klappen nach dem ersten Zeitraum ganz oder teilweise geschlossen werden, so dass aus einem durch den Trocknungsraum geführten Warmluftstrom weniger Abluft mittels der Klappen abgezweigt werden muss. Auch in diesem Fall verringert sich der energetische Aufwand, der für die Durchströmung des Trocknungsraums erforderlich ist.The reduction of the exhaust air flow means that after the first period, the required fan can run at a reduced speed and thus with less required drive energy, which is economically advantageous. For example, the fan speed can be influenced by means of a frequency converter controlled by the system controller. The desired temperature level, which should have the air within the drying room, can also be maintained after the first period with a low use of heating energy. If no process heat is used anyway for heating the exhaust air, but if energy has to be provided specifically for heating, the proposed reduction of this energy requirement results in an economic advantage in the operation of the coating system. If the ventilation device is designed such that the exhaust air flow is not controlled by a blower, but by a flap technique, the flaps can be completely or partially closed after the first period, so that from a guided through the drying space hot air flow less exhaust air by means of the flaps must be diverted. Also in this case reduces the energy cost, which is required for the flow through the drying room.

Die Dosierung des Brennstoffs bzw. der elektrischen Energie zur Beheizung der das Werkstück trocknenden Warmluft einschließlich des darin enthaltenen Abluft-Anteils kann mittels der Anlagensteuerung gesteuert werden, so dass mittels der Anlagensteuerung der Energieverbrauch der Heizeinrichtung für die Warmluft beeinflusst werden kann und umso geringer ausfällt, je stärker die Abluftmenge verringert wird. Genauso kann die Heizenergie zur Luftbeheizung durch Reduzierung des Abluftstroms verringert werden, wenn die Erwärmung des Werkstücks anderweitig erfolgt, beispielsweise durch eine Strahlungsbeheizung.The metering of the fuel or the electrical energy for heating the hot air drying the workpiece including the exhaust air portion contained therein can be controlled by means of the system control, so that by means of the system control, the energy consumption of the heater for the hot air can be influenced and the lower fails, the more the amount of exhaust air is reduced. Similarly, the heating energy for air heating can be reduced by reducing the exhaust air flow, when the heating of the workpiece otherwise takes place, for example by a radiant heater.

Daher ist vorschlagsgemäß die Anlagensteuerung derart ausgestaltet, dass der Abluftstrom nach einer ersten Zeitdauer automatisch mittels der Anlagensteuerung reduziert wird. Zu diesem Zweck wird die Menge des am Werkstück befindlichen Beschichtungsmaterials bestimmt. Die Bestimmung kann entweder vor Beginn des Beschichtungsvorgangs erfolgen, anhand von vorgegebenen Werten, oder die Bestimmung kann während des Beschichtungsvorgangs anhand der tatsächlich auftretenden Verhältnisse erfolgen, beispielsweise automatisch berechnet werden.Therefore, according to the proposal, the plant control is designed such that the exhaust air flow is automatically reduced by means of the system control after a first period of time. For this purpose, the amount of the coating material located on the workpiece is determined. The determination can be made either before the start of the coating process, based on predetermined values, or the determination can take place during the coating process based on the actual conditions occurring, for example, be calculated automatically.

In die Berechnung dieser ersten Zeitdauer mit großem Abluftstrom gehen Beschichtungsparameter ein, beispielsweise geometrische Beschichtungsparameter wie die Größe der zu beschichtenden Werkstück-Oberfläche sowie die Schichtstärke der Beschichtung, aus denen sich die Menge des verwendeten Beschichtungsmaterials unmittelbar als Volumen ergibt. Oder es fließen in die Berechnung elektrische Beschichtungsparameter ein, wie die in Volt messbare Spannung und die in Amperestunden messbare Menge, die auch als „Verbrauch“ bezeichnet wird, des zur Beschichtung verwendeten elektrischen Stroms, die einen Rückschluss auf die Größe der Werkstück-Oberfläche sowie auf die Schichtdicke der Beschichtung ermöglichen, so dass sich aus diesen elektrischen Beschichtungsparameter mittelbar die Menge des verwendeten Beschichtungsmaterials ergibt.In the calculation of this first period of time with a large exhaust air flow enter coating parameters, such as geometric coating parameters such as the size of the workpiece surface to be coated and the layer thickness of the coating from which the amount of the coating material used results directly as a volume. Or it can be included in the calculation of electrical coating parameters, such as the voltage measurable in volts and measurable in ampere hours, which is also referred to as "consumption", the electrical current used for the coating, a conclusion on the size of the workpiece surface and allow for the layer thickness of the coating, so that indirectly results from these electrical coating parameters, the amount of the coating material used.

Die geometrischen Beschichtungsparameter bestimmen die volumetrische Menge des Beschichtungsmaterials und somit die Menge der Partikel, die mithilfe des Abluftstroms aus der Trocknungskammer transportiert werden sollen. Die geometrischen Beschichtungsparameter können vom Hersteller des zu beschichteten Werkstücks bereitgestellt werden, nämlich in Form einer Angabe über die Oberflächengröße des Werkstücks und die gewünschte, beim Beschichten zu erzielende Schichtdicke der Beschichtung.The geometric coating parameters determine the volumetric amount of the coating material and thus the amount of particles that are to be transported out of the drying chamber by means of the exhaust air flow. The geometric coating parameters can be provided by the manufacturer of the workpiece to be coated, namely in the form of an indication of the surface area of the workpiece and the desired coating thickness of the coating to be achieved during coating.

Die elektrischen Beschichtungsparameter können in der Anlagensteuerung der Beschichtungsanlage während des Beschichtungsvorgangs messtechnisch erfasst oder können ggf. voreingestellt werden. Eine vorhandene Anlagensteuerung kann in vielen Fällen – je nach ihrer technischen Ausgestaltung – mit vergleichsweise geringem Aufwand angepasst und derart programmiert werden, dass anhand dieser Beschichtungsparameter die erste Zeitspanne während des laufenden Beschichtungsvorgangs bestimmt werden kann und anschließend der Abluftstrom automatisch durch die Anlagensteuerung reduziert werden kann. Somit können auch für unbekannte Werkstücke mit dementsprechend unbekannter Oberflächengröße – beispielsweise bei einem Lohnunternehmen, welches Beschichtungen fremder Werkstücke durchführt – optimierte wirtschaftliche Betriebsbedingungen der Beschichtungsanlage ermöglicht werden.The electrical coating parameters can be measured in the system control of the coating system during the coating process detected or can optionally be preset. An existing plant control can be adapted in many cases - depending on their technical design - with relatively little effort and programmed so that based on these coating parameters, the first time during the ongoing coating process can be determined and then the exhaust air flow can be automatically reduced by the plant control. Thus, even for unknown workpieces with correspondingly unknown surface size - for example, in a contractor, which carries out coatings of foreign workpieces - optimized economic operating conditions of the coating system can be made possible.

Bei einer KTL Anlage stellt die elektrische Spannung in V während des Beschichtungsvorgangs ein Maß für die zu erzielende Schichtdicke dar. Die elektrische Spannung kann daher üblicherweise in der Anlagensteuerung eingestellt werden, um beispielsweise Schichtdicken von 20 µm bis 50 µm zu erzielen.In a KTL system, the electrical voltage in V during the coating process is a measure of the layer thickness to be achieved. The electrical voltage can therefore usually be set in the system control, for example, to achieve layer thicknesses of 20 .mu.m to 50 .mu.m.

Bei einer KTL Anlage stellt die Strommenge in Ah während des Beschichtungsvorgangs ein Maß für die Größe der zu beschichteten Oberfläche dar. Abhängig von der jeweiligen Anlagensteuerung kann entweder mit einer hohen Stromstärke in vergleichsweise kürzerer Zeit die Beschichtung erfolgen, oder mit einer vergleichsweise geringeren Stromstärke die Beschichtung erfolgen, die dann eine längere Zeit beansprucht, wobei im Ergebnis die Strommenge als Produkt aus Stromstärke und Zeitdauer gleich ist und ein Maß für die Größe der Werkstück-Oberfläche darstellt, die beschichtet worden ist.In a KTL system, the amount of current in Ah during the coating process is a measure of the size of the surface to be coated. Depending on the respective system control, the coating can take place either with a high current intensity in a comparatively shorter time, or the coating with a comparatively lower current intensity As a result, the amount of current is the same as the product of amperage and time and is a measure of the size of the workpiece surface that has been coated.

Die erwähnten Beschichtungsparameter korrelieren somit mit der Materialmenge der auf das Werkstück aufgebrachten KTL-Beschichtung, deren Volumen sich nämlich als Produkt aus der beschichteten Oberfläche und der Schichtdicke ergibt. Abhängig von dieser Materialmenge ist auch die Menge der freigesetzten Partikel, die vom Abluftstrom aus dem Trocknungsraum transportiert werden sollen. Somit kann anhand der erwähnten Beschichtungsparameter die erste Zeitdauer mit hohem Abluftstrom automatisch innerhalb der Anlagensteuerung bestimmt werden, während welcher der Abluftstrom den Materialtransport der Partikel bewirken soll. Dementsprechend kann automatisch in der Anlagensteuerung bestimmt werden, wann der Abluftstrom reduziert werden kann. The mentioned coating parameters thus correlate with the amount of material of the applied to the workpiece KTL coating, namely, the volume of which results as a product of the coated surface and the layer thickness. Depending on this amount of material is also the amount of released particles to be transported from the exhaust air flow from the drying room. Thus, based on the mentioned coating parameters, the first time period with a high exhaust air flow can be automatically determined within the system control, during which the exhaust air flow is to effect the material transport of the particles. Accordingly, it can be automatically determined in the system control when the exhaust air flow can be reduced.

Eine Berechnung der ersten Zeitdauer, während welcher ein vergleichsweise starker Abluftstrom zum Abtransport der Partikel aus dem Trocknung Raum verwendet wird, kann außerhalb der Beschichtungsanlage erfolgt sein, beispielsweise wenn die Größe der zu beschichteten Werkstückoberfläche ebenso bekannt ist wie die zu erzielende Beschichtungsstärke. Die daraus berechnete erste Zeitdauer kann in einem Speicher der Anlagensteuerung der Beschichtungsanlage hinterlegt sein, ebenso die Bezeichnung des betreffenden Werkstücks. Wenn häufig wiederkehrend gleichartige Werkstücke beschichtet werden sollen, kann dementsprechend der betreffende Werkstücktyp in der Anlagensteuerung aus einer Liste ausgewählt werden oder ein diesen Werkstücktyp kennzeichnen der Code eingegeben werden, so dass dann die zu diesem Werkstück gehörige erste Zeitdauer automatisch aus dem Speicher ausgelesen werden kann und zur Steuerung beispielsweise des Abluftgebläse und / oder einer Heizeinrichtung für die Abluft genutzt werden kann.A calculation of the first time period, during which a comparatively strong exhaust air flow is used to remove the particles from the drying room, can be done outside the coating plant, for example if the size of the workpiece surface to be coated is known as well as the coating thickness to be achieved. The first time period calculated therefrom can be stored in a memory of the system controller of the coating installation, as can the designation of the relevant workpiece. If frequently similar workpieces are to be coated frequently, the relevant workpiece type can accordingly be selected from the list in the system control or the code can be entered for this type of workpiece, so that the first time period associated with this workpiece can then be automatically read from the memory and for controlling For example, the exhaust fan and / or a heater for the exhaust air can be used.

In der Anlagensteuerung der Beschichtungsanlage können eine oder mehrere Datenbanken hinterlegt sein, die erstens Werte für die Größe der zu beschichteten Werkstückoberfläche enthält, zweitens Werte für die Beschichtungsdicke, und drittens Werte für die erste Zeitdauer. Eine Bedienung der Anlagensteuerung ist in der Weise möglich, dass für ein zu beschichtendes Werkstück die beiden ersten genannten Werte entweder aus einer Liste ausgewählt oder in die Anlagensteuerung eingegeben werden, und dass dann in der Anlagensteuerung automatisch der zugehörige dritte Wert – für die erste Zeitdauer – ausgelesen wird.In the system control of the coating installation, one or more databases may be stored, which firstly contains values for the size of the workpiece surface to be coated, secondly values for the coating thickness, and thirdly values for the first time period. An operation of the plant control is possible in such a way that for a workpiece to be coated, the two first mentioned values are either selected from a list or entered into the plant control, and then automatically in the plant control the associated third value - for the first period - is read out.

Alternativ zu diesen Möglichkeiten, die erste Zeitdauer bereits vor Beginn des Beschichtungsvorgangs zu bestimmen, kann die erste Zeitdauer anhand einer innerhalb der Anlagensteuerung durchgeführten Berechnung nach Beginn des Beschichtungsvorgangs berechnet werden:As an alternative to these possibilities of determining the first period of time before the start of the coating process, the first time period can be calculated on the basis of a calculation carried out within the system control after the start of the coating process:

Die entsprechenden Berechnungsalgorithmen können beispielsweise in einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) hinterlegt werden, so dass anhand der jeweils erfassten Beschichtungsparameter die jeweilige erste Zeitdauer berechnet wird. Oder es können Werte-Tabellen in einem Speicher der Anlagensteuerung hinterlegt sein, welche verschiedene Beschichtungsparameter enthalten, und denen in derselben oder einer anderen Werte-Tabelle gespeicherte Werte der ersten Zeitdauer zugeordnet sind, die dann automatisch ausgelesen werden können. Anhand der in der Anlagensteuerung erfassten tatsächlichen, während des Beschichtungsvorgangs auftretenden Beschichtungsparameter können die gleichen Beschichtungsparameter automatisch aus den Werte-Tabellen ausgelesen und der zugehörige Wert der ersten Zeitdauer ebenfalls automatisch ausgelesen werden, so dass anschließend durch die Anlagensteuerung anhand dieses nicht berechneten, sondern ausgelesenen Wertes das Abluft-Gebläse angesteuert werden kann. Die entsprechenden Werte-Tabellen können vorteilhaft als beschreibbaren Tabellen ausgestaltet sein, so dass für neue Werkstücke entsprechend neue Parameter in die Tabellen geschrieben werden können, beispielsweise anhand der vom Hersteller mitgeteilten Daten.The corresponding calculation algorithms can be stored, for example, in a programmable logic controller (PLC), so that the respective first time duration is calculated on the basis of the respectively detected coating parameters. Or, value tables can be stored in a memory of the system control, which contain different coating parameters, and which are assigned values of the first time duration stored in the same or another value table, which can then be read out automatically. On the basis of the detected during the coating process coating parameters recorded in the system control, the same coating parameters can be automatically read from the value tables and the corresponding value of the first time period are also automatically read so that subsequently by the plant control based on this not calculated, but read value the exhaust fan can be controlled. The corresponding value tables can advantageously be designed as writable tables, so that for new workpieces corresponding new parameters can be written in the tables, for example based on the information provided by the manufacturer.

Die Berechnung der Menge an auf dem Werkstück befindlichem Beschichtungsmaterial kann auch mittels einer Kombination von vorbestimmten und tatsächlich gemessenen Daten erfolgen: wenn beispielsweise die exakten Abmessungen des Werkstücks bekannt sind, beispielsweise anhand von Konstruktionsplänen, kann die Größe der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstücks aus diesen vorbestimmten Werten berechnet werden. Die auf das Werkstück aufgebrachte Schichtdicke der Beschichtung kann während des Beschichtungsvorgangs wie oben beschrieben erfasst werden. Das Volumen des Beschichtungsmaterials kann folglich als Produkt aus der vorbekannten Werkstückoberfläche und der während des Beschichtungsvorgangs erfassten Schichtdicke ermittelt werden.The calculation of the amount of coating material on the workpiece can also be done by a combination of predetermined and actual measured data: for example, if the exact dimensions of the workpiece are known, for example, based on design plans, the size of the surface of the workpiece to be coated can be determined from these Values are calculated. The layer thickness of the coating applied to the workpiece can be detected during the coating process as described above. The volume of the coating material can consequently be determined as the product of the previously known workpiece surface and the layer thickness detected during the coating process.

Unterschiedliche Berechnungsalgorithmen können in der Anlagensteuerung hinterlegt sein, beispielsweise in Abhängigkeit von dem jeweils verwendeten Beschichtungsmaterial. Je nach Zusammensetzung des verwendeten Beschichtungsmaterials kann die Zeitdauer variieren, während welcher die aus dem Trocknungsraum zu entfernenden Partikel freigesetzt werden. Different calculation algorithms can be stored in the system control, for example, depending on the particular coating material used. Depending on the composition of the coating material used, the length of time during which the particles to be removed from the drying space are released may vary.

Aus der Schichtdicke und der beschichteten Oberfläche kann automatisch das Volumen des verwendeten und zu trocknenden bzw. zu vernetzenden Beschichtungsmaterials berechnet werden, wobei sich aus diesem Volumen die Menge der freigesetzten Partikel ergibt, die von der Abluft aus dem Trocknungsraum transportiert werden sollen. Ein weiterer Einfluss darauf, wie lange der größere Volumenstrom mit dem entsprechenden Transportvermögen zum Transport der freigesetzten Partikel erforderlich ist, kann sich auch daraus ergeben, wie groß die Schichtdicke ist. Ein solcher Einfluss kann nämlich dann vorliegen, wenn zum Freisetzen der Partikel, bis diese aus der Beschichtung in die Umgebung gelangen können, bei einer vergleichsweise größeren Schichtdicke eine vergleichsweise längere Zeit erforderlich ist als bei einer vergleichsweise geringeren Schichtdicke. Es kann daher vorteilhaft vorgesehen sein einen Korrekturfaktor zur Berechnung der ersten Zeitdauer zu berücksichtigen, der auf der Schichtdicke der Beschichtung basiert. Bei zwei unterschiedlich großen Werkstücken, die mit derselben Menge an Beschichtungsmaterial beschichtet werden, und bei denen das kleinere Werkstück die dementsprechend größere Schichtdicke aufweist, kann es daher ggf. vorteilhaft sein, die erste Zeitdauer bei dem kleineren Werkstück länger zu wählen als bei dem größeren, dünner beschichteten Werkstück.The volume of the coating material used and to be dried or crosslinked can be automatically calculated from the layer thickness and the coated surface, the volume of the released particles resulting from the exhaust air being transported out of the drying space. Another factor influencing how long the larger volume flow with the corresponding transport capacity is required for transporting the released particles can also be determined by the size of the layer thickness. In fact, such an influence may be present if, in order to release the particles until they can enter the environment from the coating, a comparatively longer time is required for a comparatively larger layer thickness than for a comparatively smaller layer thickness. It may therefore be advantageous to consider a correction factor for the calculation of the first time duration, which is based on the layer thickness of the coating. For example, with two different sized workpieces coated with the same amount of coating material and where the smaller workpiece has the correspondingly greater layer thickness, it may be advantageous to choose the first time duration longer for the smaller workpiece than for the larger one, thin coated workpiece.

Ein weiterer Einfluss auf die Freisetzungsgeschwindigkeit der von der Abluft zu entfernenden Partikel besteht in der Materialstärke des Werkstücks: mit zunehmender Materialstärke dauert es länger, das Werkstück auf die im Trocknungsraum herrschende Temperatur zu erwärmen, so dass dementsprechend auch die Beschichtung länger durch das Werkstück gekühlt wird und nicht vollständig getrocknet bzw. vernetzt bzw. aushärtet. Es kann daher vorteilhaft sein, in die Berechnung der ersten Zeitdauer die Materialstärke des Werkstücks einfließen zu lassen und die erste Zeitdauer gegenüber einem Standardwert zu verlängern, wenn das Werkstück eine im Vergleich zum Standard größere Materialstärke aufweist. Umgekehrt kann bei besonders dünnwandigen Werkstücken die erste Zeitdauer vorteilhaft kurz gehalten werden, so dass der wirtschaftliche Vorteil des vorliegenden Vorschlags besonders groß ist.Another factor influencing the release rate of the particles to be removed from the exhaust air is the material thickness of the workpiece: as the material thickness increases, it takes longer to heat the workpiece to the temperature prevailing in the drying chamber so that, accordingly, the coating is cooled for a longer time by the workpiece and not completely dried or crosslinked or cured. It may therefore be advantageous to incorporate the material thickness of the workpiece into the calculation of the first period of time and to extend the first time duration in relation to a standard value if the workpiece has a thickness in the workpiece Compared to the standard has greater material thickness. Conversely, in the case of particularly thin-walled workpieces, the first time period can advantageously be kept short, so that the economic advantage of the present proposal is particularly great.

Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, den Abluftstrom nach der ersten Zeitdauer nicht schlagartig zu reduzieren, sondern in Art einer geradlinig oder gebogen verlaufenden „Rampe“ auf einen geringeren Wert zu reduzieren. So kann beispielsweise vergleichsweise früh die Reduzierung des Abluftstroms einsetzen und somit der wirtschaftliche Vorteil, den der vorliegende Vorschlag ermöglicht, maximiert werden. Die allmähliche Reduzierung des Abluftstroms kann beispielsweise daran angepasst sein, wie bei dem jeweils verwendeten Beschichtungsmaterial die Freisetzung der Partikel erfolgt. Wenn beispielsweise nach und nach die Menge der pro Zeiteinheit freigesetzten Partikel immer geringer wird, kann auch der Abluftstrom daran angepasst nach und nach allmählich reduziert werden, so dass zwar für die jeweils freigesetzte Partikelmenge eine ausreichende Transportwirkung sichergestellt ist, andererseits jedoch der Abluftstrom stets so gering wie möglich bemessen ist, um dementsprechend optimal wenig Energie für das Gebläse und zum Beheizen der Warmluft zu erfordern.It can be advantageously provided not to abruptly reduce the exhaust air flow after the first time period, but to reduce it to a lower value in the manner of a rectilinear or curved "ramp". Thus, for example, it is comparatively early to use the reduction of the exhaust air flow and thus to maximize the economic advantage which the present proposal makes possible. The gradual reduction of the exhaust air flow may be adapted, for example, to the way in which the release of the particles takes place in the particular coating material used. If, for example, gradually the amount of particles released per unit time becomes smaller and smaller, the exhaust air flow adapted to it can gradually be gradually reduced, so that although a sufficient transport effect is ensured for each released particle amount, on the other hand, however, the exhaust air flow always so low as possible, so as to optimally require little energy for the fan and for heating the warm air.

Wenn eine Beschichtungsanlage neu erstellt wird, kann sie vorteilhaft vorschlagsgemäß ausgestaltet werden. Aber auch bereits vorhandene Beschichtungsanlagen können in vielen Fällen mit vergleichsweise geringem Aufwand vorschlagsgemäß ausgestaltet werden, indem die bereits vorhandene Anlagensteuerung entsprechend angepasst wird.If a coating system is recreated, it can advantageously be designed according to the proposal. But already existing coating systems can be designed according to the proposal in many cases with relatively little effort by the existing plant control is adjusted accordingly.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2014/009053 A1 [0009]

Claims

Method for coating electrically conductive workpieces, wherein • coating material is applied to the workpiece by means of an electric current flow, in which the workpiece is connected to a first electrode in a coating space and the coating material is connected to a second electrode whose polarity is opposite to that of the first electrode, then the coating applied to the workpiece is dried in a drying room, • the drying space is flowed through by means of an air flow generated by a ventilation device, • and an exhaust air flow is led out of the drying room, characterized in that the exhaust air flow after a first time determined by the coating parameters is automatically reduced, wherein the amount of the workpiece located on the coating material is determined and the aeration device is controlled in such a way that with increasing amount of Beschich material for the first period of time is determined.

A method according to claim 1, characterized in that the amount of the coating material located on the workpiece is determined by means of predetermined values.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that is received as a coating parameter, the layer thickness of the coating in the calculation of the first period of time.

A method according to claim 3, characterized in that as a coating parameter, the electrical voltage used for the coating is included as a measure of the layer thickness of the coating in the calculation of the first period of time.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a coating parameter, the surface size of the workpiece is included in the calculation of the first period of time.

A method according to claim 5, characterized in that as a coating parameter, the amount of electric current used for the coating is included as a measure of the surface area of the workpiece in the calculation of the first period of time.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at a first, larger layer thickness of the coating, a longer first time period is determined than at a lower compared, second layer thickness of the coating.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at a first, larger material thickness of the workpiece, a longer first time period is determined than at a lower compared, second material thickness of the workpiece.

Coating plant for carrying out the method according to one of the preceding claims, with a coating space for applying the coating material to the workpiece, and with a drying room for drying the applied coating, wherein first electrical connection means for connecting the workpiece to a first electrode are arranged in the coating space, and second electrical connection means for connecting the coating material to a second electrode whose polarity is opposite to the first electrode, and wherein the coating installation has a ventilation device for producing a waste air stream flowing through the drying space, and with an electronic system control, which is designed to control the ventilation device on the basis of coating parameters, in such a way that the exhaust air flow is automatically reduced after a first period of time determined on the basis of the coating parameters.

Coating plant according to claim 9, characterized in that the coating system is designed as a so-called KTL system for cathodic dip coating.