-
Die Erfindung betrifft eine Lackiereinrichtung mit
einer Lackausgabeeinrichtung, einer Flüssigkeitsleitung, durch die
eine Flüssigkeit
zur Lackausgabeeinrichtung förderbar
ist, und einer Heizeinrichtung, die auf die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung wirkt.
-
Mit Hilfe einer derartigen Lackiereinrichtung werden
Gegenstände
mit einer Lackschicht versehen, beispielsweise Metallteile, wie
Autokarosserien, Fahrradrahmen oder ähnliches. Die Lackausgabeeinrichtung
wird hierbei vielfach von einem Handhabungsautomaten über das
zu lackierende Werkstück bewegt.
Gelegentlich wird auch das Werkstück an der Lackausgabeeinrichtung
vorbei bewegt.
-
Im Bestreben, Produktionsmittel zu
verwenden, die die Umwelt möglichst
wenig belasten, werden in zunehmendem Maße Lacke auf Wasserbasis verwendet,
die als "Wasserlacke" bezeichnet werden,
also einen verminderten Anteil von organischen Lösungsmitteln enthalten. Bei
diesen Lacken hat man dementsprechend auch nur eine verminderte Möglichkeit,
Auftrags- und Trocknungseigenschaften des Lacks durch eine Änderung
der Zusammensetzung der Lösungsmittel
zu verändern.
Um diesen Nachteil wenigstens teilweise auszugleichen, hat man die
Beheizung der Lackflüssigkeit
eingeführt.
-
Bekannte Heizeinrichtungen sind beispielsweise
als elektrische Widerstandsheizungen ausgebildet. Ein elektrischer
Strom fließt
durch einen Widerstandsdraht, der um die Flüssigkeitsleitung herumgeführt ist.
Die elektrische Leistung wird in Wärme umgewandelt und beheizt
die durch die Flüssigkeitsleitung
fließende
Flüssigkeit.
-
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Flüssigkeitsleitung
auf der Sekundärseite
eines Wärmetauschers
anzuordnen, dessen Primärseite
mit einer Heizflüssigkeit
versorgt wird, beispielsweise heißem Öl oder heißem Wasser.
-
Die bekannten Heizeinrichtungen arbeiten zufriedenstellend,
solange man eine gleichförmige Flüssigkeitsausgabe
durch die Lackausgabeeinrichtung vornehmen kann.
-
Wenn jedoch die Flüssigkeitsausgabe
unterbrochen wird, beispielsweise bei einem Wechsel des Werkstücks, oder
wenn die Flüssigkeitsausgabe
verringert wird, beispielsweise dann, wenn schmalere Flächen lackiert
werden sollen, dann läßt sich
die Heizleistung der Heizeinrichtung nicht schnell genug an die
veränderten
Be dingungen anpassen. Die in einem Wärmetauscher vorhandene Wärmemenge heizt
dann die in der Flüssigkeitsleitung
anstehende Lackflüssigkeit
weiter auf, so daß die
Lackflüssigkeit beispielsweise
nach einer Unterbrechung des Lackiervorgangs mit einer zu hohen
Temperatur austritt. Gleiches gilt bei der Verwendung einer elektrischen Widerstandsheizung.
Auch hier heizt die Heizung nach Abschalten der elektrischen Leistung
weiter nach.
-
Wenn der Lack mit einer "falschen" Temperatur auf die
zu lackierende Oberfläche
aufgetragen wird, verändert
sich vielfach das Aussehen der lackierten Oberfläche, was in vielen Fällen nicht
zulässig
ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen Lackauftrag reproduzierbar zu machen.
-
Diese Aufgabe wird bei einer Lackiereinrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Heizeinrichtung als Mikrowellenheizung
ausgebildet ist.
-
Eine Mikrowellenheizung ist eine
Heizungsmöglichkeit,
bei der eine elektromagnetische Strahlung verwendet wird, um eine
Flüssigkeit
zu erhitzen. Die Wärmeerzeugung
ist dabei auf eine Anregung von Molekülen der Flüssigkeit mit polarer Struktur
zurückzuführen. Die
Mikrowellenerhitzung hat den besonderen Vorteil, daß sie praktisch
verzögerungsfrei an-
und abschaltbar ist. Wenn eine Heizung gewünscht wird, wird die Mikrowellenheizung
eingeschaltet. Wenn eine Beheizung der Flüssigkeit nicht mehr erwünscht ist,
wird die Mikrowellenheizung abgeschaltet. Eine Wärmezufuhr unterbleibt dann,
d.h. die Flüssigkeit
in der Flüssigkeitsleitung
wird nicht mehr nachbeheizt, was zu einer unkontrollierten Temperaturerhöhung führen könnte. Darüber hinaus hat
die Verwendung einer Mikrowellenheizung den Vorteil, daß die Beheizung
praktisch ausschließlich auf
die in der Flüssigkeitsleitung
anstehende Flüssigkeit
beschränkt
werden kann. Es ist also nicht erforderlich, weitere Elemente der
Lackiereinrichtung zu beheizen, um dadurch eine Wärmeübertragung
auf die Lackflüssigkeit
bewirken zu können.
Vielmehr ist lediglich eine Heizleistung erforderlich, die ausreicht, um
die Lackflüssigkeit
auf die gewünschte
Temperatur zu bringen. Dies spart Energie und zwar teilweise in
erheblichem Umfang, verglichen mit der Verwendung eines Wärmetauschers.
Dort ist die Energie, die zur Erhitzung der Heizungsflüssigkeit
benötigt
wird, um ein vielfaches größer als
die Energie, die letztendlich von der Heizungsflüssigkeit auf die Lackflüssigkeit übertragen
wird. Die Verwendung einer Mikrowellenheizung hat darüber hinaus
den Vorteil, daß die
Heizeinrichtung relativ kompakt ausgebildet werden kann. Sie baut
zwar möglicherweise
etwas größer als
eine elektrische Widerstandsheizung, in der Regel ist sie aber kleiner
als ein Wärmetauscher.
-
Vorzugsweise erzeugt die Mikrowellenheizung
eine veränderbare
Heizleistung. Damit läßt sich die
Heizleistung der Mikrowellenheizung an unterschiedliche Gegebenheiten
anpassen. Die Heizleistung kann beispielsweise dadurch verändert werden, daß die Mikrowellenheizung
getaktet betrieben wird. Sie kann aber auch dadurch verändert werden,
daß die
Mikrowellenheizung mit unterschiedlich starken Energien strahlt.
-
Hierbei ist bevorzugt, daß die Mikrowellenheizung
mit einer Sensoranordnung verbunden ist und in Abhängigkeit
von einem Ausgangssignal der Sensoranordnung die Heizleistung verändert. In
diesem Fall ist die Steuerung der Heizleistung auf automatische
Weise möglich,
d.h. der Bediener ist nicht gezwungen, die Heizleistung in Abhängigkeit
von äußeren Bedingungen
zu verändern.
Damit wird der Einsatz der Lackiereinrichtung in Verbindung mit
einem Handhabungsautomaten besonders einfach.
-
Bevorzugterweise weist die Sensoranordnung
einen Durchflußmengensensor
auf. Die Heizleistung der Mikrowellenheizung wird also in Abhängigkeit
von der durch die Flüssigkeitsleitung
fließenden
Flüssigkeitsmenge
bestimmt, also von der Menge des aufgetragenen Lacks pro Zeiteinheit.
Je mehr Lack pro Zeiteinheit aufgetragen wird, desto größer muß die Heizleistung
der Mikrowellenheizung sein, um die Flüssigkeit auf der gewünschten
Temperatur zu halten oder sie auf die gewünschte Temperatur zu bringen.
Wenn hingegen die Flüssigkeitsmenge
pro Zeiteinheit abnimmt, ist auch nur eine geringere Heizleistung
erforderlich. Dadurch, daß die
Mikrowellenheizung praktisch trägheitsfrei
auf Änderungssignale folgen
kann, wird eine sehr genaue Temperaturführung der Lackflüssigkeit
erreicht.
-
Vorzugsweise weist die Sensoranordnung einen
Lagesensor oder alternativ ein Positioniersystem auf, der eine Position
und/oder eine Ausrichtung der Lackausgabeeinrichtung erfaßt bzw.
einstellt. Auch diese Ausbildung erweist sich vor allem dann als
vorteilhaft, wenn die Lackiereinrichtung mit einem Handhabungsautomaten
zusammenwirkt. Beispielsweise kann man dann dafür sorgen, daß die Temperatur
der Lackflüssigkeit
erhöht
wird, wenn vertikal angeordnete Flächen beschichtet werden. Eine
höhere
Temperatur der Lackflüssigkeit
bewirkt dann eine größere Abdunstgeschwindigkeit,
so daß die Gefahr
kleiner wird, daß die
auf die vertikale Fläche aufgetragene
Lackflüssigkeit
noch abläuft.
Dies ist insbesondere bei Wasserlacken oder Lacken von Vorteil,
die hauptsächlich
auf Wasserbasis arbeiten. Bei horizontalen Flächen kann hingegen die Temperatur
der Lackflüssigkeit
etwas verringert werden, weil hier die Gefahr des Ablaufens nur
in einem geringen Maße
besteht. Da die Mikrowellenheizung praktisch trägheitsfrei auf geänderte Temperaturanforderungen
reagieren kann, ist der Übergang
von einer Position oder Lage der Lackausgabeeinrichtung auf eine
andere Position oder Lage relativ schnell zu realisieren, ohne daß es bei
einem derartigen Übergang
aufgrund unklarer Temperaturverhältnisse
zu Störungen
kommen kann.
-
Auch ist von Vorteil, daß die Sensoranordnung
einen Temperatursensor aufweist. Mit Hilfe eines Temperatursensors
kann die Temperatur der in der Flüssigkeitsleitung anstehenden
Flüssigkeit
auf einen vorbestimmten Wert geregelt werden. Dies ist eine genauere
Art der Temperaturführung
als die bloße
Steuerung. In diesem Fall kann man beispielsweise das Signal des
Lagesensors verwenden, um einen Sollwert für die Temperaturregelung vorzugeben.
-
Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung
an einem Abschnitt der Flüssigkeitsleitung
angeordnet, der der Lackausgabeeinrichtung benachbart ist. In diesem
Fall erfolgt die Beheizung der Lackflüssigkeit praktisch unmittelbar vor
der Ausgabe der Flüssigkeit durch
die Lackausgabeeinrichtung. Der Begriff "unmittelbar" ist hier technisch zu verstehen. Sofern
die Lackausgabeeinrichtung es erfordert, daß die Heizeinrichtung einen
Abstand zu ihr aufweist, beispielsweise bei einer elektrostatischen
Spritzvorrichtung, die einen Abstand von mindestens 300 mm erfordert, dann
schließt
sich der Abschnitt der Flüssigkeitsleitung,
der die Mikrowellenheizung aufnimmt, dort an, wo der Sicherheitsabstand
endet, der durch die Lackauftragseinrichtung vorgegeben ist.
-
Vorzugsweise ist die Lackausgabeeinrichtung
als elektrostatische Zerstäubungseinrichtung ausgebildet
und die Heizeinrichtung ist an einem Abschnitt der Flüssigkeitsleitung
angeordnet, der elektrisch isolierend ausgebildet ist. Eine elektrostatische Zerstäubungseinrichtung
arbeitet in der Regel mit einem Hochspannungspotential, bei dem
die aus der Zerstäubungseinrichtung
austretende Lackflüssigkeit auf
die entsprechend hohe elektrische Spannung gebracht wird. Da die
Lackflüssigkeit
in der Regel elektrisch leitend ist, pflanzt sich das Hochspannungspotential
durch die Flüssigkeitsleitung
fort. Die Ausbildung der Flüssigkeitsleitung
als elektrisch isolierende Leitung zumindest im Bereich der Mikrowellenheizung
hat den Vorteil, daß das
Hochspannungspotential in der Flüssigkeit
elektrisch von der Mikrowellenheizung isoliert ist. Die Mikrowellenheizung
wird also durch das Hochspannungspotential nicht negativ beeinflußt.
-
Vorzugsweise weist die Heizeinrichtung
eine Zusatz-Heizstufe
auf. Eine derartige Zusatz-Heizstufe ist in der Lage, zumindest
für einen
kurzen Zeitraum eine erhöhte
Heizleistung bereitzustellen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil,
wenn die Flüssigkeitsleitung
wiederholt mit neuer Flüssigkeit
gefüllt werden
muß, beispielsweise
nach einem Farbwechsel. Die Befüllung
der Flüssigkeitsleitung
mit Lackflüssigkeit
erfolgt in der Regel mit einer größeren Geschwindigkeit als der
Durchfluß der
Lackflüssigkeit beim
Lackieren. Durch die Zusatz-Heizstufe vermeidet man nun längere Stillstandszeiten
nach einem Farbwechsel. Die neue Flüssigkeit, die in der Regel kälter ist,
wird schnell auf den gewünschten
Temperaturwert aufgeheizt, ohne daß es erforderlich ist, die Mikrowellenheizung
insgesamt auf Dauer auf die in diesem kurzen Zeitraum benötigte große Heizleistung
auszulegen.
-
Bevorzugterweise ist die Flüssigkeitsleitung mit
einer Spülleitung
verbindbar, die mit einer zweiten, als Mikrowellenheizung ausgebildeten
Heizeinrichtung versehen ist. Bei einem Farbwechsel muß man dafür sorgen,
daß die
zuerst verwendete Farbe die nachfolgend verwendete Farbe nicht verunreinigt. Es
ist zu diesem Zweck bekannt, die Flüssigkeitsleitung mit einer
Spülflüssigkeit
zu spülen.
Die Spülflüssigkeit
wird durch die Spülleitung
zugeführt.
Bei Lacken auf Wasserbasis ist die Reinigung unter Umständen etwas
schwieriger als bei Lacken, die auf Lösungsmitteln beruhen. Bei Lösungsmittel-Lacken kann
man "schärfere" Lösungsmittel
mit besseren Löseeigenschaften
verwenden, um Lackreste zu beseitigen. Dies ist bei Lacken auf Wasserbasis
zwar auch möglich,
aber aus Umweltgesichtspunkten nicht erwünscht. Wenn man nun eine Möglichkeit
vorsieht, die Spülflüssigkeit
auf eine höhere
Temperatur zu bringen, kann man den Spülvorgang, also die Reinigung
der Flüssigkeitsleitung
und der Farbausgabeeinrichtung, erheblich verkürzen. Erwärmte Spülflüssigkeit, die dann ebenfalls
auf Wasser basieren kann, hat eine verbesserte Reinigungswirkung.
-
Vorzugsweise wirkt die zweite Heizeinrichtung
auf einen Abschnitt der Spülleitung
mit vergrößertem Durchmesser.
Dies hat den Vorteil, daß die zweite
Heizeinrichtung eine etwas geringere Baulänge aufweisen kann. Trotzdem
wird die Spülflüssigkeit gut
erwärmt.
In dem Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser
hat die Spülflüssigkeit
eine verringerte Strömungsgeschwindigkeit,
so daß genügend Zeit zur
Verfügung
steht, um die Spülflüssigkeit
zu erwärmen.
-
Hierbei ist besonders bevorzugt,
daß die zweite
Heizeinrichtung mit einer Programmsteuerung verbunden ist. Die Programmsteuerung "weiß", wann ein Farbwechsel
erfolgt. Sie ist daher auch in der Lage, die zweite Heizeinrichtung
vor dem geplanten Farbwechsel in Betrieb zu nehmen, so daß unmittelbar
nach dem Beenden der Zufuhr der ersten Farbe die Möglichkeit
besteht, die Flüssigkeitsleitung
mit der erwärmten
Spülflüssigkeit
zu reinigen.
-
Vorzugsweise ist die Spülleitung
mit einer Farbwechseleinrichtung verbunden, an die mehrere Farbzuführleitungen
und die Flüssigkeitsleitung
angeschlossen sind. Die Spülflüssigkeit
ist dann in der Lage, auch die Farbwechseleinrichtung zu spülen.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigt
die
-
einzige Figur eine schematische Darstellung einer
Lackiereinrichtung.
-
Eine Lackiereinrichtung 1 weist
eine Lackausgabeeinrichtung 2 auf, die als elektrostatischer Spritzkopf
ausgebildet ist. Andere Lackausgabeeinrichtungen sind prinzipiell
auch möglich.
Die Lackausgabeeinrichtung 2 weist beispielsweise eine Spritzdüse 3 auf,
durch die Lack in Form eines Sprühnebels 4 auf
ein nur schematisch dargestelltes Werkstück 5 gespritzt werden
kann. Die Lackausgabeeinrichtung 2 ist an ein elektrisches
Hochspannungspotential 6 angeschlossen. Sie ist durch einen Handhabungsautomaten 7 bewegbar,
wie dies durch Pfeile 8, 9 dargestellt ist. Die
Lackausgabeeinrichtung 2 ist auch schwenkbar, wie dies
durch einen Pfeil 10 dargestellt ist, so daß sie nicht
nur vertikale Flächen 11,
sondern auch horizontale Flächen 12 und
Kanten 13 beaufschlagen kann.
-
Der auf das Werkstück 5 aufzutragende
Lack ist ein Lack auf Wasserbasis, der durch eine Flüssigkeitsleitung 14 in
Form einer Flüssigkeit
zugeführt wird.
Die Flüssigkeitsleitung 14 ist
mit der Lackausgabeeinrichtung 2 einerseits und mit einer
Farbwechseleinrichtung 15 andererseits verbunden. An die Farbwechseleinrichtung 15 sind
mehrere Farbzuführleitungen 16–19 angeschlossen,
durch die laufend Farbflüssigkeit
von nicht näher
dargestellten Farbvorratsbehältern
zirkulieren kann. Ventile 20–23 stellen die Verbindung
zwischen jeweils ei ner Farbleitung 16–19 und der Flüssigkeitsleitung 14 her.
-
Die Flüssigkeitsleitung 14 weist
zumindest in einem Abschnitt, der der Lackausgabeeinrichtung 2 benachbart
ist, eine elektrische Isolation 24 auf. In diesem Abschnitt
ist eine Mikrowellenheizung 25 angeordnet, die im vorliegenden
Ausführungsbeispiel die
Flüssigkeitsleitung 14 umgibt.
Andere Einwirkungsmöglichkeiten
von Mikrowellen auf die Flüssigkeit
in der Flüssigkeitsleitung 14 sind
jedoch ebenfalls möglich.
Die Mikrowellenheizung 25 weist eine schematisch dargestellte
Kapselung 26 auf. Die Mikrowellenheizung 25 weist
eine erste Stufe 27 auf, die so ausgelegt ist, daß sie eine
Flüssigkeitsmenge beheizen
kann, die bei einem normalen Lackiervorgang durch die Flüssigkeitsleitung 14 strömt. Die
Mikrowellenheizung 25 weist auch eine zweite Stufe 28 auf,
die eine vergrößerte Heizleistung
bereitstellen kann. Die zweite Stufe muß allerdings nicht in der Lage
sein, fortwährend
eine Heizleistung zu erzeugen. Es reicht aus, wenn sie für einen
Kurzzeitbetrieb geeignet ist. Die zweite Stufe 28 wird
verwendet, um Flüssigkeit
zu beheizen, die nach einem Farbwechsel in die Flüssigkeitsleitung 14 eingefüllt wird.
Diese Flüssigkeit
strömt
in der Regel mit einer größeren Geschwindigkeit
in die zuvor entleerte Flüssigkeitsleitung 14 als
die Lackflüssigkeit
beim Lackieren des Werkstücks 5.
Die zweite Stufe 28 ist also in der Lage, die neue Flüssigkeit,
die in die Flüssigkeitsleitung 4 einströmt, in kurzer
Zeit zu beheizen.
-
Die Mikrowellenheizung 25 wird
durch eine Steuereinrichtung 29 gesteuert. Die Steuereinrichtung 29 weist einen
Eingang 30 auf, über
den ein Benutzer manuelle Vorgaben machen kann, beispielsweise über eine
gewünschte
Temperatur der Flüssigkeit
in der Flüssigkeitsleitung 14.
Diese Temperatur kann über
einen Temperatursensor 31 ermittelt werden, so daß die Mikrowellenheizung 25 geregelt
betrieben werden kann. Die Mikrowellenheizung 25 hat eine
variable Heizleistung, d.h. sie ist in der Lage, die in der Flüssigkeitsleitung 14 strömende Lackflüssigkeit
so mit Heizleistung zu beaufschlagen, daß die gewünschte Temperatur erreicht
wird.
-
Alternativ oder zusätzlich dazu
kann in der Flüssigkeitsleitung 14 ein
Durchflußmengensensor 32 angeordnet
sein, der auch mit einer Dosiereinrichtung 33, beispielsweise
einer Zahnradpumpe, in der Flüssigkeitsleitung 14 kombiniert
sein kann oder alternativ durch diese ersetzt werden kann. Wenn
man ausschließlich
einen Durchflußmengensensor
oder -steller 32 zur Steuerung der Mikrowellenheizung 25 verwendet,
dann wird man die Heizleistung der Mikrowellenheizung 25 in
Abhängigkeit
von der Menge der durchfließenden
Lackflüssigkeit
einstellen können.
-
Die Steuereinrichtung 29 ist
auch mit einem Lagesensor 34 verbunden, der die Ausrichtung
der Lackausgabeeinrichtung 2 und/oder ihre Position ermittelt.
Die Steuereinrichtung 29 kann beispielsweise anhand des
Ausgangssignals des Lagesensors 34 den Sollwert für die Temperatur
der Flüssigkeit
in der Flüssigkeitsleitung 14 ändern. Alternativ
zu einem Sensor kann die Position der Lackausgabeeinrichtung auch
durch ein Positionierprogramm eingestellt werden. Dies hat Vorteile
insbe sondere bei der Verwendung von Lacken auf Wasserbasis, deren
Abdunstgeschwindigkeit durch die Zusammensetzung der Lackflüssigkeit
nur begrenzt veränderbar
ist. Beispielsweise kann man die Temperatur der Lackflüssigkeit
bei der Beschichtung von vertikalen Flächen 11 etwas erhöhen gegenüber der
Temperatur der Lackflüssigkeit
bei der Beschichtung von horizontal liegenden Flächen 12.
-
Die Farbwechseleinrichtung 15 ist
mit einer Spülleitung 35 verbunden,
durch die eine Spülflüssigkeit
zum Reinigen der Farbwechseleinrichtung 15 und der Flüssigkeitsleitung 14 zugeführt werden kann.
Die Spülleitung 35 weist
in der Nachbarschaft der Farbwechseleinrichtung 15 einen
Abschnitt 36 mit vergrößertem Durchmesser
auf. An diesem Abschnitt 36 ist eine zweite Heizeinrichtung 37 angeordnet,
die ebenfalls als Mikrowellenheizung ausgebildet ist.
-
Die zweite Heizeinrichtung 37 ist
mit der Steuereinrichtung 29 verbunden. Die Steuereinrichtung 29 steuert
auch die Arbeitsweise der Farbwechseleinrichtung 15. Die
Steuereinrichtung 29 "weiß" also, wann ein Farbwechsel
ansteht. Sie wird die zweite Heizeinrichtung 37 bereits
kurz vor einem Farbwechsel in Betrieb nehmen, so daß unmittelbar
nach dem Abschalten einer Farbleitung 16–19 eine
Reinigung der Farbwechseleinrichtung 15 und der Flüssigkeitsleitung 14 sowie
der Lackausgabeeinrichtung 2 mit Hilfe von erwärmter Spülflüssigkeit
erfolgen kann. Eine Heizeinrichtung gemäß 37 kann auch eingesetzt
werden, wenn eine Heizeinrichtung gemäß 27 nicht eingesetzt
wird oder ein Farbwechsler gemäß 15 nicht
vorhanden ist, oder die Spülmittelleitung 35 direkt
der Lackausgabeeinrichtung zugeführt
wird.