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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pulverbeschichten eines Objektes, wobei das Objekt mit seinen zu beschichtenden Abschnitten in ein Beschichtungsbad eingetaucht wird, in dem Beschichtungspartikel angeordnet sind, wobei das Beschichtungsbad im Ruhezustand eine ebene Ruheoberfläche aufweist.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Pulverbeschichten eines Objektes mit einem Gehäuse, in dem ein Beschichtungsbad angeordnet ist, in dem sich Beschichtungspartikel befinden, wobei das Beschichtungsbad im Ruhezustand eine ebene Ruheoberfläche aufweist, und mit einer Handhabungsvorrichtung, mittels der das Objekt zumindest abschnittsweise in das Beschichtungsbad eintauchbar und aus diesem heraushebbar ist.
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Es ist bekannt, Objekte, die aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, insbesondere Stahl oder Aluminium bestehen, mit Beschichtungspartikeln, einem sogenannten Pulverlack elektrostatisch zu beschichten. Die Beschichtungspartikel können auf das Objekt aufgesprüht werden, es ist jedoch auch bekannt, das Objekt nach einer vorherigen Erwärmung mit seinen zu beschichtenden Abschnitten in ein Beschichtungsbad einzutauchen, in dem die Beschichtungspartikel angeordnet oder verwirbelt sind. Der Begriff „Beschichtungsbad“ bezeichnet dabei ein Gasvolumen und insbesondere ein Luftvolumen, in dem die Beschichtungspartikel vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Der Vorteil einer Pulverbeschichtung in einem Beschichtungsbad besteht darin, dass das das Beschichtungsbad bildende und die Beschichtungspartikel enthaltende Gas auch in Hinterschnitte oder verwinkelte Abschnitte des Objektes gelangt und somit eine vollflächige, kontinuierliche Beschichtung des Objektes in den gewünschten Abschnitten zu erreichen ist. Nachteilig dabei ist jedoch, dass bei zu beschichtenden Abschnitten des Objektes, die eng nebeneinander angeordnet sind, beispielsweise in geringem Abstand nebeneinander angeordnete Stifte, häufig der Effekt auftritt, dass sich zwischen den Stiften unerwünschte Brücken aus den Beschichtungspartikeln bilden. Diese Brücken müssen dann entweder nachgearbeitet werden, in vielen Fällen ist jedoch das beschichtete Objekt unbrauchbar und muss entsorgt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Pulverbeschichten eines Objektes zu schaffen, mit dem in den zu beschichtenden Abschnitten des Objektes eine Beschichtung hoher Qualität erreicht werden kann.
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Darüber hinaus soll eine Vorrichtung zum Pulverbeschichten eines Objektes geschaffen werden, mit der sich das erfindungsgemäße Verfahren in einfacher Weise ausführen lässt.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren zum Pulverbeschichten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass das Objekt nicht nur in das Beschichtungsbad eingetaucht und anschließend aus diesem wieder herausgehoben wird, sondern zusätzlich wird das Objekt zumindest in seinem in das Beschichtungsbad eingetauchten Zustand zumindest zeitweise entlang einer Bahn bewegt, die in der Ruheoberfläche oder parallel zur Ruheoberfläche des Beschichtungsbades verläuft. Durch diese quer und insbesondere senkrecht zur Eintauchbewegung des Objektes gerichtete Bewegung wird einerseits erreicht, dass das Beschichtungsbad mit den Beschichtungspartikeln zuverlässig alle zu beschichtenden Abschnitte des Objektes überspült, andererseits ist durch die Bewegung des Objektes in dem Beschichtungsbad sichergestellt, dass auch Zwischenräume zwischen eng benachbarten zu beschichtenden Abschnitten durchspült werden, so dass sich dort keine unerwünschten Brücken aus Beschichtungspartikeln bilden können.
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Das zu beschichtende Objekt wird vorzugsweise von oben in das Beschichtungsbad mit seinen zu beschichtenden Abschnitten in einer vertikalen Eintauchbewegung eingetaucht. Sobald die gewünschte Position des Objektes in dem Beschichtungsbad erreicht ist, wird das Objekt vorzugsweise zusammen mit dem die Eintauchbewegung ausführenden Halter senkrecht zu seiner Eintauchbewegung, d.h. in der von der Ruheoberfläche des Beschichtungsbades aufgespannten Ebene oder einer parallel dazu verlaufenden Ebene auf einer Bahn bewegt. Die Bahn kann eine geschlossene Bahn, beispielsweise eine Kreisbahn, eine Ellipse, eine polygonale Bahn oder eine Kombination von diesen sein. Alternativ oder zusätzlich dazu ist es möglich, dass das Objekt in dem Beschichtungsbad hin- und her bewegt wird, d.h. dass die Bahn zwischen zwei Endpositionen hin und her verläuft, wobei die Bahn zwischen den beiden Endpositionen entweder geradlinig und/oder gekrümmt und/oder abgewinkelt verlaufen kann.
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Um die Qualität der Pulverbeschichtung zu erhöhen, werden die Beschichtungspartikel in dem Beschichtungsbad vorzugsweise verwirbelt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass in das Beschichtungsbad ein Gas und insbesondere Luft eingeblasen wird.
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Das Beschichtungsbad ist üblicherweise in einem Gehäuse angeordnet. Dem Gehäuse kann eine Vibrationsvorrichtung zugeordnet sein, mit der das Gehäuse in Vibrationen versetzt wird, um auch das Beschichtungsbad mit den Beschichtungspartikeln zu bewegen. Dadurch wird eine verbesserte Verteilung der Beschichtungspartikel im Beschichtungsbad und somit eine verbesserte Qualität der Beschichtung möglich.
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Durch das Einblasen von Luft in das Beschichtungsbad wird an der Oberfläche des Beschichtungsbades eine Wellenkonfiguration erzeugt. Durch das Vibrieren des Gehäuses und somit des Beschichtungsbades kann diese Wellenkonfiguration gesteuert und insbesondere geglättet werden. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wellenkonfiguration bzw. die Position der Oberfläche des Beschichtungsbades mittels einer Sensorvorrichtung erfasst wird. Dadurch kann einerseits festgestellt werden, wenn die Amplituden der Wellen der Wellenkonfiguration zu groß oder zu klein sind, andererseits kann mittels der Sensorvorrichtung auch der Füllstand des Beschichtungsbades überwacht werden. Aufgrund des erfassten Füllstandes des Beschichtungsbades lässt sich der Eintauchvorgang und insbesondere der Verstellweg des Objektes steuern, um eine vorbestimmte Eintauchtiefe des Objektes in dem Beschichtungsbad zu erreichen.
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In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Einblasen der Luft und/oder die Betriebszustände der Vibrationsvorrichtung in Abhängigkeit von Signalen der Sensorvorrichtung gesteuert werden. Die Steuerung kann auch dazu dienen, bei Bedarf Beschichtungspartikel in das Beschichtungsbad nachzufüllen, wenn die Sensorvorrichtung entsprechende Daten erfasst.
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Hinsichtlich der Vorrichtung zum Pulverbeschichten wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Handhabungsvorrichtung so ausgestaltet ist, dass das Objekt in seinem in das Beschichtungsbad eingetauchten Zustand entlang einer Bahn bewegbar ist, die in der Ruheoberfläche oder parallel zur Ruheoberfläche des Beschichtungsbades verläuft. Üblicherweise erstreckt sich die Ebene der Ruheoberfläche des Beschichtungsbades senkrecht zur Absenk- oder Eintauchbewegung des Objektes. Durch die zusätzliche Querbewegung des Objektes senkrecht zu seiner Eintauchbewegung werden auch enge Spalte des Objektes von dem Gas bzw. der Luft des Beschichtungsbades und den darin befindlichen Beschichtungspartikeln durchspült und somit von unerwünschten Brücken von Beschichtungspartikeln freigehalten.
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Vorzugsweise ist eine Einblasvorrichtung vorgesehen, mit der ein Gas und insbesondere Luft durch eine Luft-Zuführleitung in das Beschichtungsbad einbringbar ist, wobei die Luft-Zuführleitung unterhalb der Ruheoberfläche und vorzugsweise in einem bodennahen Bereich des Gehäuses in dem Beschichtungsbad mündet. Die durch die Luft-Zuführleitung in das Beschichtungsbad eingebrachte Luft verwirbelt dadurch die im Beschichtungsbad befindlichen Beschichtungspartikel, so dass diese in dem Beschichtungsbad vorzugsweise gleichmäßig verteilt sind.
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Das Einblasen der Luft mittels der Einblasvorrichtung kann zu Turbulenzen in dem Beschichtungsbad und insbesondere zu einer starken Wellenkonfiguration mit großen Wellenamplituden an der Oberfläche des Beschichtungsbades führen. Um die Luftströmung in dem Beschichtungsbad zu drosseln, kann in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass im Strömungsweg der Luft zwischen der Mündung der Luft-Zuführleitung und der Oberfläche des Beschichtungsbades zumindest eine als Drossel wirksame 1. Fluid-Platte angeordnet ist, die gasdurchlässig ist. Die 1. Fluid-Platte sperrt den Weg zwischen der Mündung der Luft-Zuführleitung und der Oberfläche des Beschichtungsbades vorzugsweise vollständig, d.h. sie kann von der Luft nicht umströmt werden, sondern die Luft muss zwangsweise die 1. Fluid-Platte durchdringen, um zu der Oberfläche des Beschichtungsbades zu gelangen.
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Die 1. Fluid-Platte kann nachträglich eingebrachte Perforationen oder Durchlässe aufweisen, alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die 1. Fluid-Platte aus einem gesinterten Material, beispielweise einem fein gesinterten offenporigen Kunststoff besteht.
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Um eine weitere Vergleichmäßigung der Luftströmung zu erreichen, kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass im Strömungsweg der Luft stromab der 1. Fluid-Platte in einem Abstand zu dieser zumindest eine als Drossel wirksame 2. Fluid-Platte angeordnet ist, die gasdurchlässig ist. Auch die 2. Fluid-Platte ist so angeordnet, dass die Luft sie auf ihrem Weg zur Oberfläche des Beschichtungsbades vorzugsweise zwangsweise durchströmen muss.
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Der konstruktive Aufbau der 2. Fluid-Platte kann dem Aufbau der 1. Fluid-Platte entsprechen. Die Fluid-Platten können jedoch auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen und/oder eine unterschiedliche Gasdurchlässigkeit besitzen. Vorzugsweise besehen beide Fluid-Platten aus einem gesinterten Kunststoff-Material.
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Die 1. Fluid-Platte und/oder die 2. Fluid-Platte weisen vorzugsweise über ihre gesamte Erstreckung in der Plattenebene eine konstante Dicke oder Stärke auf, wobei der Abstand zwischen der 1. Fluid-Platte und der 2. Fluid-Platte vorzugsweise kleiner als die 10-fache durchschnittliche Dicke der 1. und/oder der 2. Fluid-Platte ist.
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In Weiterbildung der Erfindung kann eine Vibrationsvorrichtung vorgesehen sein, mittels der das Gehäuse, in dem das Beschichtungsbad aufgenommen ist, in Vibrationen versetzbar ist. Bei der Vibrationsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Vibrationsplatte handeln, die auf dem Boden des Gehäuses in dem Beschichtungsbad oder auf der Unterseite des Gehäuses außerhalb des Beschichtungsbades angeordnet ist. Es sind jedoch auch alternative Vibrationsvorrichtungen möglich, die am Boden und/oder den Wänden des Gehäuses angeordnet sein können.
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Mittels der Vibrationsvorrichtung wird erreicht, dass die Verteilung der Beschichtungspartikel in dem Beschichtungsbad vergleichmäßigt wird. Darüber hinaus dient die Vibrationsvorrichtung dazu, die Wellenkonfiguration an der Oberfläche des Beschichtungsbades zu vergleichmäßigen, d.h. örtliche Wellen großer Amplitude zu vermeiden.
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Vorzugsweise ist eine Sensorvorrichtung vorgesehen, mittels der die Position der Oberfläche des Beschichtungsbades erfassbar ist. Bei der Sensorvorrichtung handelt es sich beispielsweise um einen Laser oder eine Kamera. Die Sensorvorrichtung dient dazu, die Oberflächenstruktur des Beschichtungsbades und somit die Wellenkonfiguration an der Oberfläche des Beschichtungsbades zu erfassen. Auf diese Weise kann eine Wellenkonfiguration mit übermäßig großen Wellenamplituden und/oder ein zu hoher oder ein zu geringer Füllstand des Beschichtungsbades erfasst werden. Zusätzlich dazu kann auf diese Weise der Füllstand des Beschichtungsbades erfasst werden.
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In Weiterbildung der Erfindung kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, mittels der die Einblasvorrichtung für die Luft und/oder die Vibrationsvorrichtung in Abhängigkeit von Signalen der Sensorvorrichtung ansteuerbar ist. Die Steuereinheit kann die Luftzufuhr, beispielsweise die Luftmenge pro Zeiteinheit und den Druck der zugeführten Luft verändern, um eine gewünschte Wellenkonfiguration an der Oberfläche des Beschichtungsbades zu erhalten.
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Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Steuereinheit auch auf die Vibrationsvorrichtung einwirken und insbesondere die Frequenz der eingebrachten Vibrationen und deren Amplitude verändern und anpassen.
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Zusätzlich kann die Steuereinheit gegebenenfalls auch auf eine Nachfüllvorrichtung zum Nachfüllen von Beschichtungspartikeln in das Beschichtungsbad einwirken.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigt:
- 1 Eine schematische Darstellung der Vorrichtung zum Pulverbeschichten eines Objektes.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zum Pulverbeschichten eines Objektes X. Die Vorrichtung 10 weist ein nach oben offenes Gehäuse 11 auf, in dem ein Beschichtungsbad 12 angeordnet ist. Das Beschichtungsbad 12 umfasst ein Gasvolumen, insbesondere ein Luftvolumen, in dem nur schematisch dargestellte Beschichtungspartikel B verteilt angeordnet sind.
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Dem Gehäuse 11 ist eine Vibrationsvorrichtung 16 zugeordnet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Vibrationsplatte ausgebildet ist, die innerhalb des Beschichtungsbades 12 auf einer unteren Bodenwand 11b des Gehäuses 11 aufliegt. Mittels der Vibrationsvorrichtung 16 kann das Gehäuse 11 und somit auch das Beschichtungsbad 12 und die darin befindlichen Beschichtungspartikel B in Schwingungen versetzt werden.
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Im unteren Bereich des Gehäuses 11 oberhalb der Vibrationsvorrichtung 16 ist in einer Seitenwand 11b des Gehäuses 11 ein Durchlass einer Luft-Zuführleitung 15 ausgebildet, durch die Luft mittels einer Einblasvorrichtung 26 in das Beschichtungsbad 12 in dessen unterem Bereich eingebracht werden kann, wie es durch den Pfeil L angedeutet ist.
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In dem Gehäuse 11 innerhalb des Beschichtungsbades 12 ist eine 1. Fluid-Platte 17 angeordnet, die gasdurchlässig ist und eine Dicke d1 aufweist. Die 1. Fluid-Platte 17 muss von der durch die Luft-Zuführleitung 15 zugeführten Luft durchströmt werden, damit die Luft an die Oberfläche des Beschichtungsbades 12 gelangen kann. Die 1. Fluid-Platte 17 wirkt als Drossel zur Beruhigung der Luftströmung.
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Im Strömungsweg der Luft ist stromab der 1. Fluid-Platte 17 in einem Abstand a zu dieser eine 2. Fluid-Platte 18 angeordnet, die ebenfalls gasdurchlässig ist.
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Die 2. Fluid-Platte 18 muss ebenfalls von der Luft auf ihrem Strömungsweg zur Oberfläche des Beschichtungsbades 12 nach der 1. Fluid-Platte 17 durchströmt werden. Die 2. Fluid-Platte 17 besitzt eine Dicke d2 und wirkt ebenfalls als Drossel zur Beruhigung der Luftströmung.
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Der Abstand a zwischen der 1. Fluid-Platte 17 und der 2. Fluid-Platte 18 ist kleiner als die 10-fache durchschnittliche Dicke d1 d2 der 1. und/oder 2. Fluid-Platte 17, 18.
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Oberhalb der 2. Fluid-Platte 18 ist in der Seitenwand 11b des Gehäuses 11 die Mündung einer Zuführleitung 14 für die Zuführung von Beschichtungspartikeln B vorgesehen. Durch die Zuführleitung 14 können die Beschichtungspartikel B bei Bedarf in das Beschichtungsbad 12 oberhalb der 2. Fluid-Platte 18 eingefüllt werden, wie es durch den Pfeil Z angedeutet ist.
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In oberen Bereich des Gehäuses 11 ist ein Überlauf 13 vorgesehen, durch den Beschichtungspartikel B abgeführt werden, wenn der Füllstand des Beschichtungsbades 12 übermäßig ansteigt, wie es durch den Pfeil A angedeutet ist.
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Im Ruhezustand der Vorrichtung 10 stellt sich in dem Gehäuse 11 eine Ruheoberfläche 12a des Beschichtungsbades 12 ein. Die Ruheoberfläche 12a definiert eine Ebene und verläuft horizontal und ihre Position ist durch den Überlauf 13 bestimmt.
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In der Seitenwand 11b des Gehäuses 11 sind unterhalb der Ruheoberfläche 12a des Beschichtungsbades 12 ein unterer Füllstandsmesser 27 und oberhalb der Ruheoberfläche 12a ein oberer Füllstandsmesser angeordnet. Mittels des unteren Füllstandsmessers 27 wird überwacht, ob der Füllstand des Beschichtungsbades 12 unterhalb eines vorgegebenen Niveaus liegt. Entsprechend wird mittels des oberen Füllstandsmessers 28 ein übermäßiger Füllstand des Beschichtungsbades 12 erfasst und überwacht.
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Oberhalb des Gehäuses 11 ist eine Sensorvorrichtung 19 beispielsweise in Form einer Kamera oder eines Lasers angeordnet, die die Position und die Konfiguration der Oberfläche des Beschichtungsbades 12 erfasst. Die Sensorvorrichtung 19 ist über eine Leitung 20 mit einer Steuereinheit 21 verbunden. In der Steuereinheit 21 werden die von der Sensorvorrichtung 19 erfassten Daten ausgewertet und in Abhängigkeit von den Signalen der Sensorvorrichtung 19 kann die Steuereinheit über eine Leitung 22 auf die Einblasvorrichtung 26 für die Luft und über eine Leitung 23 auf die Betriebszustände der Vibrationsvorrichtung 16 einwirken.
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Wenn Luft mittels der Einblasvorrichtung 26 in das Beschichtungsbad 12 eingeblasen und/oder die Vibrationsvorrichtung 16 aktiviert wird, wird das Beschichtungsbad 12 in Bewegung versetzt, so dass sich an der Oberfläche des Beschichtungsbades 12 eine Wellenkonfiguration einstellt, wie es in der 1 schematisch angedeutet ist. Die Position und die Größe der Wellen bzw. der Wellenkonfiguration wird mittels der Sensorvorrichtung 19 erfasst und mit Hilfe der Steuereinheit 21 durch Einwirkung auf die Einblasvorrichtung 26 und/oder die Vibrationsvorrichtung 16 auf ein gewünschtes Maß eingeregelt.
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Mittels der Vorrichtung 10 zum Pulverbeschichten soll das Objekt X abschnittsweise pulverbeschichtet werden. Es ist eine Handhabungsvorrichtung 24 mit einem Halter oder Greifer 25 vorgesehen, die oberhalb des Gehäuses 11 angeordnet ist. Mit dem Greifer 25 kann das vorzugsweise vorgewärmte Objekt X erfasst und in eine Position oberhalb des Beschichtungsbades 12 verfahren werden, wie sie in 1 dargestellt ist.
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Die Handhabungsvorrichtung 24 kann unterschiedliche Bewegungen ausführen. Einerseits ist es möglich, die Handhabungsvorrichtung 24 zusammen mit dem Greifer 25 und dem Objekt X vertikal abzusenken und somit das Objekt X in das Beschichtungsbad 12 zumindest abschnittsweise einzutauchen. Nach erfolgter Beschichtung kann das Objekt X mittels der Handhabungsvorrichtung 24 aus dem Beschichtungsbad 12 und dem Gehäuse 11 herausgehoben werden. Diese Bewegungen sind durch den Doppelpfeil V dargestellt.
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Zusätzlich ist es möglich, die Handhabungsvorrichtung 24 um eine vertikale Achse zu drehen oder zu schwenken, wie es durch den Doppelpfeil R angedeutet ist. Damit ist es möglich, das Objekt X nach seinem Eintauchen in das Beschichtungsbad 12 in der Ruheoberfläche 12a oder parallel zur Ruheoberfläche 12a des Beschichtungsbades 12 zu drehen oder zu schwenken. Zusätzlich oder alternativ dazu ist vorgesehen, dass die Handhabungsvorrichtung 24 mit dem Greifer 25 auch senkrecht zur Absenk- und Anhebbewegung gemäß dem Pfeil V horizontal in unterschiedliche Richtungen bewegt werden kann, wie es durch den Doppelpfeil H angedeutet ist. Auch dadurch ist es möglich, das Objekt X in seinem in das Beschichtungsbad 12 eingetauchten Zustand in der Ruheoberfläche 12a oder parallel zur Ruheoberfläche 12a des Beschichtungsbades 12 hin und her zu bewegen.
