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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung, die Teil einer Vorrichtung
zum Aufbringen von Lack oder anderen Fluidmaterialien mit einer
Hochspannungs-Farb-/Lackapplikationsvorrichtung
oder einem entsprechenden System ist. Insbesondere bezieht sich
die Erfindung auf einen verbesserten Zufuhrleitungsschlauch, der
die Farb-/Lackzufuhr
in einem Hochspannungs-Färb-/Lackiersystem
isolieren kann.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zufuhrleitungsschlauch
zur Verwendung in einer Spritzfärb-/lackiervorrichtung
oder -anlage. Die Spritzfärb-/lackiervorrichtung
sieht eine dosierte Farb-/Lackzufuhr zum Applikator oder zur Spritzpistole
vor, insbesondere für
den Fall, dass der Applikator mit einer hohen Spannung geladen ist,
um einen elektrisch leitfähigen
Lack oder ein anderes Fluid elektrisch zu zerstäuben. Eine solche Spritzfärb-/lackiervorrichtung
muss gut isoliert, explosionsgeschützt und zuverlässig sein,
ohne dass sie übermäßig schwierig
oder aufwändig
zu realisieren ist. Beim Färben/Lackieren
mit direkter Ladung des Fluids unter Verwendung eines leitfähigen Lacks/einer
leitfähigen
Farbe wird das Fluid im Schlauch mit einer Spannung geladen, die
typischerweise bis zu etwa 150 kV betragen kann. Aus diesem Grund
erfordert das Aufbringen mit direkter Ladung der leitfähigen Fluide
wie zum Beispiel Wasserlacke eine wirksame Isolierung oder galvanische
Trennung zwischen einer Spritzpistole bzw. einem Applikator, die
bzw. der mit einer hohen Spannung geladen ist, und einer Vorrichtung
mit Null- oder Massepotenzial,
insbesondere einer Farb-/Lackdosiervorrichtung
und/oder der Farb-/Lackzufuhrleitungen
zur Dosiervorrichtung.
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Das
internationale Patent WO IB2004/003104 (Anfindsen et al.), erteilt
an ABB, das durch diesen Literaturhinweis vollständig hierin einbezogen wird,
beschreibt ein verbessertes Spritzlackiersystem mit einer Dosiervorrichtung.
Insbesondere beschreibt es eine Einrichtung zum Bewirken einer galvanischen
Trennung oder Spannungstrennung zwischen dem dosierten Fluid in
Kontakt mit einer hohen Spannung und dem Fluid in den Zufuhrleitungen
oder der Lackküche
usw., das normalerweise Massepotenzial aufweist. In dieser Beschreibung wird
eine Dosiervorrichtung beschrieben, die einen oder mehr Dosierzylinder
umfasst, die an einem Lackzufuhrpunkt gefüllt, von dem Zufuhrpunkt entfernt
und zu einem Spritzkopf-Anschlusspunkt oder Verbindungskopf eines
Ventilblocks zur Durchführung
farbiger Lackier- und Spülvorgänge bewegt
und von dort an einen oder mehr Spritzköpfe angeschlossen werden kann.
Eine so zwischen einem Dosierzylinder-Anschlusspunkt oder Ventilblock
und einem Applikator oder Spritzkopf angeschlossene Zufuhrleitung
muss den Spritzkopf mit einer hohen Spannung von der Lackzufuhr
im Dosierzylinder oder Ventilblock isolieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Nach
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Verbesserung für eine isolierte
Zufuhrleitung in Form eines flexiblen Schlauchs für eine Farb- /Lackapplikationsvorrichtung
bereitgestellt, die zum Teil unter einer hohen Spannung steht und
einen inneren Schlauch aufweist, der einen Lack oder ein anderes
Fluid unter einer hohen Spannung enthält und im Inneren mindestens
einer zweiten isolierenden Schicht angeordnet ist. Nach einer weiteren
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Verbesserung für eine isolierte
Zufuhrleitung in Form eines flexiblen Hochspannungsschlauchs bereitgestellt,
der einen Isolierabstand zwischen dem inneren Schlauch und der mindestens einen
zweiten isolierenden Schicht aufweist, der Luft oder ein anderes
isolierendes Fluid enthält.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Verbesserung für eine isolierte
Zufuhrleitung in Form eines flexiblen Schlauchs für eine Farb-/Lackapplikationsvorrichtung
bereitgestellt, wobei ein Isolierabstand zwischen dem inneren Schlauch
und der mindestens einen zweiten isolierenden Schicht Luft, ein
Gas oder Gemisch von Gasen enthält,
aus der bzw. dem etwaige Verunreinigungen entfernt worden sind.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Verbesserung für eine isolierte
Zufuhrleitung in Form eines flexiblen Schlauchs für eine Farb-/Lackapplikationsvorrichtung
bereitgestellt, wobei die äußere Oberfläche des Schlauchs
teilweise mit einer leitfähigen
oder nicht isolierenden Schicht versehen ist, die an einem Masse-
oder Erdungskontakt angeschlossen ist. Nach einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Verbesserung bereitgestellt,
wobei die äußere Oberfläche des
Schlauchs teilweise mit einer leitfähigen oder nicht isolierenden
Schicht versehen ist, die ein Metallband, einen Draht oder einen Faden
umfasst, und die an einen Masse- oder Erdungskontakt angeschlossen
ist. Nach einer weiteren Ausführungsform
wird eine Verbesserung bereitgestellt, wodurch die leitfähige oder
nicht isolierende Schicht um den Schlauch herum, die mit Masse-
oder Erdpotenzial verbunden ist, sich nicht über die gesamte Länge des
Schlauchs erstreckt und so begrenzt ist, dass ein vorbestimmter
Abstand zu mindestens einem Anschlusspunkt des Schlauchs besteht.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein System zum Aufbringen
von Lack oder anderen Fluidmaterialien auf ein Substrat bereitgestellt, das
mindestens einen Roboter mit einer Farb-/Lackapplikationsvorrichtung
aufweist, die zum Teil unter einer hohen Spannung steht, umfassend
einen verbesserten flexiblen Hochspannungsschlauch, der einen inneren
Schlauch aufweist, der einen Lack oder ein anderes Beschichtungsmaterial
enthält
und der von mindestens einer zweiten isolierenden Schicht umgeben
ist. Nach einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird ein System zum Aufbringen von Lack oder anderen
Fluidmaterialien auf ein Substrat bereitgestellt, wobei der verbesserte
flexible Schlauch einen Isolierabstand zwischen dem inneren Schlauch
und der mindestens einen zweiten isolierenden Schicht aufweist,
wobei der Isolierabstand Luft oder ein anderes isolierendes Fluid
enthält.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird ein verbessertes System zum Aufbringen von Lack
oder anderen Fluidmaterialien auf ein Substrat bereitgestellt, wobei
der verbesserte flexible Schlauch einen Isolierabstand zwischen
dem inneren Schlauch und der mindestens einen zweiten isolierenden
Schicht aufweist, wobei der Isolierabstand Luft oder ein anderes
isolierendes Fluid enthält,
aus der bzw. dem Verunreinigungen entfernt worden sind.
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Die
Erfindung kann zusammenfassend so beschrieben werden, dass sie einen
flexiblen und isolierten Schlauch für eine Farb-/Lackspritzvorrichtung umfasst.
Beim Färben/Lackieren
mit direkter Aufladung des Lacks oder Fluids wird die Farbe/der
Lack im Schlauch mit einer Spannung geladen, die typischerweise
bis zu etwa 150 kV betragen kann. Der Fluidschlauch muss in der
Lage sein, einen Lack oder ein Fluid von einem Zufuhrpunkt wie etwa
einem Ventilblock, einem Dosierzylinder oder einer anderen Zufuhreinrichtung
zum Applikator oder Spritzkopf zu leiten. Der Schlauch muss das
Fluid von der geerdeten Umgebung isolieren. Der Schlauch darf auf
der äußeren Oberfläche nicht
geladen werden und muss gleichzeitig flexibel sein, so dass der
Schlauch über sich
bewegende Gelenke geführt
werden kann. Dies wird nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
durch Vorsehen von mehreren isolierenden Schläuchen ineinander erreicht,
die so angeordnet sind, dass zwischen den einzelnen Schläuchen jeweils
ein geringer Abstand ist, wobei der Isolierwert von der Gesamtmaterialstärke der
Schläuche
abhängig
ist. Durch Bereitstellen eines Schlauchs mit mindestens zwei mit
einem geringen Abstand dazwischen angeordneten Schichten nach einer
Ausführungsform
der Erfindung kann der Schlauch flexibel sein.
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Der
Hauptvorteil eines solchen verbesserten isolierenden und flexiblen
Schlauchs nach einer Ausführungsform
der Erfindung ist der, dass die Farb-/Lackhandhabungssysteme, die
Farb-/Lackleitungen und die Farb-/Lackküche von jenen Systemteilen,
vor allem vom Applikator, isoliert sind, die im Betrieb unter einer
hohen Spannung stehen. Das Vorsehen ei ner flexiblen und isolierten
Zufuhrleitung zwischen Verbindungskopf oder Ventilblock und Applikator
ermöglicht
eine robuste Vorrichtung und ein robustes System zum Färben/Lackieren
und Beschichten, die auch auf flexible Weise mit voller Freiheit
zur effizienten Berücksichtigung
von Lackwechseln, Farbwechseln und/oder Spülsequenzen betrieben werden
können.
Der flexible isolierte Schlauch kann das Fluid von der geerdeten
Umgebung isolieren, ohne dass der Schlauch auf der Oberfläche geladen
wird, und kann gleichzeitig flexibel sein, so dass der Schlauch über ein
bewegliches Gelenk wie etwa dem zwischen einem Roboterarm und einer Spritzpistole
oder einem Applikator geführt
werden kann. Ein solcher flexibler Schlauch kann auch benutzt werden,
um Applikatoren oder Spritzköpfe
mit Lack/Farbe zu versorgen, die an einfacheren Maschinen als Mehrachsenrobotern,
Maschinen wie hin und her beweglichen Lackiermaschinen, kartesischen Robotern
oder Maschinen angeordnet sind, die mit nur einem oder zwei Freiheitsgraden
arbeiten.
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Ein
weiterer Vorteil des flexiblen Schlauchs ist der, dass er typischerweise
die Verwendung eines relativ kurzen Schlauchs über das Gelenk gestattet. Dies
ermöglicht
eine wirtschaftlichere Produktion, da beim Farbwechsel oder Spülen aufgrund
der kurzen Leitung weniger Lack/Farbe verloren geht. Darüber hinaus
kann der flexible Schlauch nahe einer äußeren Oberfläche der
Färb-/Lackiervorrichtung
oder des Roboters angeordnet werden. Ein externer Schlauch ermöglicht eine
leichtere Wartung, da er schnell und einfach kontrolliert werden
kann und bei Bedarf für
Reparatur oder Austausch schnell und einfach zugänglich ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand beispielhafter Ausführungsformen
und unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
einen Querschnitt eines verbesserten flexiblen Schlauchs für eine Farb-/Lackapplikationsvorrichtung,
die zum Teil unter einer hohen Spannung steht, nach einer Ausführungsform
der Erfindung.
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2 zeigt
eine schematische Anordnung eines Teils einer Färb-/Lackiervorrichtung mit
einem flexiblen Schlauch nach einer Ausführungsform der Erfindung.
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3 zeigt
eine schematische Anordnung eines Teils einer Färb-/Lackiervorrichtung mit
einem flexiblen Schlauch nach einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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4 zeigt
einen Querschnitt eines verbesserten flexiblen Schlauchs für eine Farb-/Lackapplikationsvorrichtung,
die zum Teil unter einer hohen Spannung steht, nach einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
ein schematisches Diagramm eines Hochspannungsschlauchs 5 nach
einer Ausführungsform
der Erfindung. Die Abbildung zeigt einen Schlauch 5, der
einen Lack 6 oder ein anderes Fluidmaterial transportiert.
Der Schlauch 5 weist einen inneren Schlauch 1 auf,
der von einem zweiten Schlauch 2 umgeben ist. Zwischen
dem ersten Schlauch 1 und dem zweiten Schlauch 2 ist
ein nicht leitendes Fluid wie zum Beispiel Luft 8 vorgesehen. Der
umgebende Teil der äußeren Oberfläche des zweiten
Schlauchs 2 ist eine leitende oder nicht isolierende Schicht 3,
die an mindestens einem Punkt 4 geerdet ist. Die leitende
oder nicht isolierende Schicht 3 erstreckt sich nicht über die
gesamte Länge des
Schlauchs und kann in einem vorbestimmten Abstand D von einem Punkt
an mindestens einem Ende des Schlauchs angeordnet sein, wo der Schlauch
an die Vorrichtung mit Massepotenzial angeschlossen ist.
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Der
erforderliche Isolierwert wird durch Anordnen mehrerer isolierender
Schläuche
ineinander erreicht, wobei die einzelnen Schläuche in geringem Abstand zueinander
angeordnet sind. Die Gesamtmaterialstärke der mehreren Schläuche ergibt
den Isolationsfestigkeitswert. Die Verwendung mehrerer Schichten
mit einem geringen Abstand dazwischen ermöglicht es, dass der Schlauch
flexibel ist. In der einfachsten Ausführungsform kann der Abstand
mit Luft gefüllt
sein. Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass etwaige Luft
in dem Luftspalt gründlich von
allen Verunreinigungen wie etwa Schmutzpartikeln gereinigt werden
muss. Es wird angenommen, dass das Vorhandensein von Partikeln oder ähnlichen
Verunreinigungen in dem Luftspalt ein Versagen der Isolierung an
der Oberfläche
des isolierenden Schlauchs verursachen kann, zum Beispiel in der
Form von Teilentladungen.
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2 zeigt
ein schematisches und vereinfachtes Blockdiagramm eines Teils einer Farb-/Lackapplikationsvorrichtung
mit einem Hochspannungsschlauch 5 nach einer Ausführungsform der
Erfindung. Die Abbildung zeigt einen Dosierzylinder 14,
der einen elektrisch leitenden Lack 6 oder ein anderes
Fluidmaterial enthält.
Der Dosierzylinder 14 ist beweglich, wie durch den Pfeil
M angezeigt, und kann an einem Verbindungskopf 10 angeschlossen werden.
Der Verbindungskopf weist typischerweise einen Ventilblock oder
eine andere Ventileinrichtung auf, um Lack/Farbe und/oder Reini gungslösung nach Bedarf
zum Spritzkopf zu leiten oder um den Farbton des Lacks/der Farbe
zu wechseln, kann aber auch Ventileinrichtungen zum Spülen des
Verbindungskopf-Anschlusspunkts
und zum Ableiten von Farb-/Lackresten und Reinigungslösung zu
einer Abfallsammeleinrichtung aufweisen.
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Der
Verbindungskopf ist über
den Schlauch 5 mit einer Spritzpistole oder einem Applikator 9 verbunden.
Die äußere Oberfläche des
Schlauchs 5 ist teilweise mit einer leitfähigen oder
nicht isolierenden Schicht 3 bedeckt, die an einen Massepunkt 4 angeschlossen
ist. Die leitfähige
oder nicht isolierende Schicht 3 muss sich nicht über die
gesamte Länge des
Schlauchs erstrecken und kann stattdessen mit einem vorbestimmten
Abstand entfernt von einem Ende oder von beiden Enden des Schlauchs
enden.
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Beim
Färben/Lackieren
neigt die Oberfläche des äußeren Schlauchs
dazu, sich im Laufe der Zeit statisch aufzuladen. Diese statische
Ladung wird nach einer Ausführungsform
der Erfindung beseitigt, indem ein Teil der Oberfläche des äußeren Schlauchs
geerdet wird. Dies geschieht dadurch, dass der äußere Schlauch mit der leitfähigen flexiblen
Schicht 3 versehen wird, die an Masse 4 angeschlossen
ist. Die geerdete Schicht muss so begrenzt sein, dass ein sicherer
Abstand D zu einem oder beiden Enden/Anschlusspunkten des Fluidschlauchs besteht.
Die äußere leitfähige oder
mindestens nicht isolierende Schicht kann ein Metallband wie zum
Beispiel ein Kupferband umfassen. Das Band kann in verschiedenen
Mustern um die äußerste Schicht
gewickelt sein, wobei Lücken
zwischen den benachbarten Windungen vorgesehen sein können. Die
Lücken zwischen
den benachbarten Windungen kön nen
eine vorbestimmte Größe aufweisen.
Andere nicht isolierende Materialien wie zum Beispiel leitfähige oder halbleitende
Metalle, Kunststoffe oder Verbundwerkstoffe können anstelle des Kupferbands
verwendet werden. Die leitfähige
oder nicht isolierende Schicht zum Erden der äußeren Oberfläche des
Schlauchs kann alternativ mit einer Schicht eines anderen Beschichtungsmittels
versehen sein und kann eine kontinuierliche Schicht, Fäden oder
eine sonstige Struktur aufweisen.
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Ein
Farb-/Lackapplikationsvorrichtung, die zum Teil unter einer hohen
Spannung steht und einen isolierten und flexiblen Schlauch nach
einer Ausführungsform
der Erfindung aufweist, kann den Lack oder das Fluid von der geerdeten
Umgebung isolieren, ohne dass der Schlauch auf der Oberfläche geladen
wird, und gleichzeitig flexibel sein, so dass der Schlauch über ein
bewegliches Gelenk wie etwa zwischen einem Roboterarm und einer
Spritzpistole oder einem Applikator geführt werden kann. Eine solche
Farb-/Lackapplikationsvorrichtung
kann an einem Roboter angeordnet sein, der mit einem oder mehr Applikatoren
ausgerüstet
ist. Eine oder mehr solche Farb-/Lackapplikationsvorrichtungen
können auf
einem oder mehr Robotern vom Mehrachsentyp angeordnet sein. Ein
flexibler Schlauch wie der vorstehend beschriebene kann auch verwendet
werden, um Lack/Farbe zu Applikatoren oder Spritzköpfen zu transportieren,
die an einfacheren Maschinen als Mehrachsenrobotern, Maschinen wie
kartesischen Robotern oder hin und her beweglichen Lackiermaschinen,
Seiten- oder Kopfmaschinen oder anderen Maschinen angeordnet sind,
die unter Benutzung von nur einem oder zwei Freiheitsgraden arbeiten.
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3 zeigt
einen Teil einer Farb-/Lackapplikationsvorrichtung
mit dem flexiblen Hochspannungsschlauch nach einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung. Die Abbildung zeigt eine Isolierabdeckung 20,
die so angeordnet ist, dass sie einen Verbindungskopf 10 und
zwei Dosierzylinder 14a und 14b, die als gestrichelte
Linien dargestellt sind, weil sie innerhalb der Abdeckung liegen,
teilweise abdeckt. Die Abbildung zeigt einen flexiblen Hochspannungsschlauch,
der an den Verbindungskopf 10 an einem Ende angeschlossen
ist, und unter der Isolierabdeckung herausgeführt wird, um ihn an einem Applikatorkopf 9 am
anderen Ende anzuschließen.
Der flexible Hochspannungsschlauch transportiert den dosierten Lack/die
dosierte Farbe vom Verbindungskopf 10 zum Applikator oder
zur Spritzpistole 9. Er ist mit einer nicht isolierenden
Schicht 3 versehen, die geerdet ist, bis auf den Teil des
Schlauchs in enger Nähe
zu den Anschlusspunkten am Verbindungskopf und ebenfalls nahe am
Applikator.
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Obwohl
vorstehend beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben sind, ist zu beachten, dass verschiedene
Variationen und Modifikationen an der beschriebenen Lösung vorgenommen
werden können,
ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen,
wie er in den anliegenden Ansprüchen
festgelegt ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform,
die schematisch in 4 gezeigt ist, weist der flexible
Schlauch eine isolierende Hochspannungsschicht in Form eines zweiten
Schlauchs 2 auf. Der zweite Schlauch 2 ist jedoch
angrenzend an den inneren flexiblen Schlauch 1 angeordnet,
der das Fluid 6 unter einer hohen Spannung enthält. In einer
Weiterentwicklung dieser Ausführungsform
kann der zweite Schlauch 2 ein halbleitendes Material umfassen,
das in Kontakt mit dem flexiblen Hochspannungsschlauch 1 angeordnet
ist. Die Erfinder haben festgestellt, dass die Hinzufügung eines
halbleitenden Materials, zum Beispiel einer verteilten Menge halbleitender
Carbon Black-Partikel, den Ladungsaufbau an der Grenzfläche oder
Schnittstelle zwischen dem ersten inneren flexiblen Hochspannungsschlauch 1 und
dem zweiten Schlauch 2 verringert. Das halbleitende Material
kann gleichmäßig über den Materialquerschnitt
des zweiten Schlauchs oder mit einer variablen Verteilung über den
Schlauchquerschnitt verteilt sein.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
isolierter Schlauch für
eine Hochspannungs-Farb-/Lackapplikationsvorrichtung
mit einem inneren Schlauch, der ein Fluid oder einen Lack enthält, das
bzw. der bei einer hohen Spannung geladen ist. Der innere Schlauch 1 ist
im Inneren mindestens einer zweiten isolierenden Schicht 2 angeordnet.
Ein System zum Aufbringen von Lack oder anderen Fluidmaterialien
bei einer hohen Spannung wird ebenfalls beschrieben.