DE1190368B - Vorrichtung zum elektrostatischen Fluessigkeitsauftragen auf im wesentlichen ebene Werkstueckflaechen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B44d

Deutsche Kl.: 75 a-22

Nummer: 1190 368

Aktenzeichen: R 85451 b/75 a

Anmeldetag: 12. März 1952

Auslegetag: 1. April 1965

Es sind Vorrichtungen zum Flüssigkeitsauftragen auf Werkstückflächen bekannt, bei denen die Zerstäubung der aufzutragenden Flüssigkeit auf elektrostatischem Wege erfolgt und bei denen das Zerstäubungsmuster Ringform hat. Bei einer solchen bekannten elektrostatischen Flüssigkeitsauftragevorrichtung werden Zerstäuberköpfe verwendet, die an eine Hochspannung angelegt sind und von deren Rand die Zerstäubung auf elektrostatischem Wege erfolgt.

Wenn das Überzugsmaterial als Zerstäubernebelstrom mit ringförmigem Querschnitt senkrecht auf eine ebene Fläche gerichtet wird, so entsteht auf der Fläche ein Muster in Ringform. Wird die auffangende Fläche in ihrer eigenen Ebene geradlinig bewegt, so entsteht ein Streifen an Überzugsmaterial, dessen Breite dem äußeren Durchmesser des Ringes entspricht. Die Schichthöhe ist in dem mittleren Teil des Streifens verhältnismäßig klein, nimmt dann in Richtung auf seine Außenkante bis zu einem Maximum zu und wird später wieder kleiner.

Da ein Zerstäubernebelstrom aus flüssigem Uberzugsmaterial ringförmigen Querschnitts divergiert, ist der Durchmesser des Musters, auf einer senkrecht zum Zerstäubernebel angebrachten Fläche erzeugten Musters, von der Entfernung dieser Fläche vom Zerstäuberkopf abhängig und hängt außerdem vom Kopfdurchmesser ab.

Die Erzeugung von Ringmustern durch einen Zerstäuberkopf hat daher den Nachteil, daß ein Überzug gleichmäßigen Querschnitts auch dann nicht erzeugt werden kann, wenn mit Flüssigkeit zu überziehende Gegenstände an einem Zerstäuberkopf vorbeigeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine Mehrfachanordnung von Zerstäuberköpfen für einen möglichst gleichmäßigen Auftrag auf im wesentlichen ebene Oberflächen von Werkstücken Sorge zu tragen.

Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum elektrostatischen Flüssigkeitsauftragen auf im wesentlichen ebene Werkstückflächen, bei welcher die Werkstücke durch eine Zerstäuberzone mit mehreren ringförmige Niederschlagmuster erzeugenden Zerstäuberköpfen geleitet werden und bei welcher gemäß der Erfindung vorzugsweise drei Zerstäuberköpfe in Richtung des Förderweges des bzw. der zu überziehenden Gegenstände nebeneinander und parallel zur Werkstückfläche quer zum Förderweg gegeneinander versetzt sind und daß, wenn drei nebeneinanderliegende Zerstäuberköpfe verwendet werden, der mittlere Zerstäuberkopf für ein im Vergleich zu denen der benachbarten Zer-Vorrichtung zum elektrostatischen Flüssigkeitsauftragen auf im wesentlichen ebene
Werkstückflächen

Anmelder:

Harper J. Ransburg Company,

Indianapolis, Ind. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. E. Wiegand und Dipl.-Ing. W. Niemann,

Patentanwälte, Hamburg 1, Ballindamm 26

Als Erfinder benannt:
James William Juvinall,
Indianapolis, Ind. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 13. März 1951 (6021)
V. St. v. Amerika vom 23. November 1951
(237741)

stäubungsmuster größeren Zerstäubungsmusterdurchmesser ausgebildet oder angeordnet ist.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann dabei der mittlere Zerstäuberkopf einen im Vergleich zu den seitlich von ihm liegenden Zerstäuberköpfen größeren Durchmesser haben.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die beiden seitlichen Köpfe mit kleinerem Durchmesser in gleichem Abstand von dem größeren mittleren Kopf angeordnet sein, und die Verbindungslinie der Achsen der Köpfe bildet eine Gerade.

Die Erfindung läßt sich auch dahingehend abwandeln, daß an Stelle von drei Zerstäuberköpfen nur ein einziger Zerstäuberkopf vorgesehen ist, der entsprechend der vorerläuterten Anordnung quer zum Werkstückweg unter Änderung des Abstandes von der Werkstückfläche aus näheren Endstellungen zu einer entfernteren Mittelstellung hin- und herbewegbar ist.

Die Erfindung hat den besonderen Vorteil, daß durch sie auf dem zu überziehenden Werkstück praktisch ein gleichmäßiger Auftrag von Flüssigkeit hergestellt wird.

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Die Zeichnungen erläutern die Erfindung beispielsweise.

Fig. 1 zeigt ein auf eine horizontale Fläche mit einem Zerstäubernebel ringförmigen Querschnitts niedergeschlagenes Muster;

F i g. 2 zeigt in stark vergrößertem Maßstab einen Vertikalschnitt durch ein durch geradlinige Bewe gung der Aufnahmefläche unter Verwendung eines Zerstäubernebelstromes ringförmigen Querschnitts erhaltenes Muster;

F i g. 3 zeigt eine Anordnung von drei ringförmigen Niederschlagsmustern;

Fig. 4 ist entsprechend Fig. 2 ein Schnitt durch das mit drei Zerstäubernebelströmen nach Fig. 3 erhaltene Muster;

F i g. 5 zeigt das Zusammenfügen zweier Zerstäubernebelstreifen entsprechend Fig. 4;

Fig. 6 und 7 sind je eine schematische Seiten- und eine Vorderansicht einer Vorrichtung, bei der die Erfindung verwendet wird und kastenförmige oder ähnliche Gegenstände überzogen werden;

Fig. 8 und 9 sind je eine schematische Vorder ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 ist die Seitenansicht einer weiteren Vorrichtung der Erfindung.

In Fig. 1 ist das auf eine ebene Auffangfläche, z. B. auf die Oberfläche eines Bleches 20 nieder geschlagene, von einem ringförmigen elektrostatisch arbeitenden Zerstäuberkopf stammende Muster wie dergegeben. Das Muster besteht aus einem Kreisring 21 mit einem Mittelloch 22. Wenn das Blech 20 geradlinig durch den Zerstäubungsnebelstrom in Rich tung des in F i g. 1 gezeichneten Pfeiles bewegt wird, wird das Überzugsmaterial in Form eines Streifens 24 niedergeschlagen, dessen Schichthöhenverlauf in Fig. 2 stark vergrößert gezeichnet wiedergegeben ist. In der Streifenmitte 25 ist die Schicht verhältnis mäßig dünn, wächst aber nach dem Rand zu bis zum Maximum 26. Nach Erreichen des Höchstwertes nimmt die Schichthöhe bis zur Streifenkante wieder ab. Die in F i g. 2 gezeigten Schichthöhenunterschiede von + 35% vom Durchschnittswert sind für solche Muster typisch, aber in der Praxis höchst uner wünscht. Wenn der Streifen in seiner Mitte 25 die gewünschte Dicke hat, bedeutet die überschüssige Schichthöhe in und nahe dem Höchstwert 26 einen Mehrverbrauch an Uberzugsmaterial. Außerdem kann in diesem Fall das in den Kammzonen 26 zu viel niedergeschlagene Material an senkrechten Flä chen zur Tropfenbildung führen. Wenn andererseits der Streifen in den beiden Kammzonen 26 die ge wünschte Dicke erhält, ist der Mittelteil 25 zu dünn und daher unbrauchbar.

Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, ein Strei fenmuster von gleichmäßiger Schichthöhe zu erzielen, wenn drei richtig dimensionierte und zueinander gelagerte ringförmige Zerstäubungsnebelströme ver wendet werden. Eine solche Anordnung ist in F i g. 3 wiedergegeben, in der der ebenen Oberfläche eines Bleches 30 drei ringförmige Zerstäubungsnebelströme zugeführt sind, durch die ringförmige Niederschläge 31, 32 und 33 entstehen. Diese Ringe 31 bis 33 haben ungefähr gleiche Proportionen, wobei der mittlere Ring 31 einen größeren Durchmesser als die beiden äußeren hat. Die Zerstäubungsnebelströme liegen in einem Abstand voneinander senkrecht zur Vorschubrichtung des Bleches 30, jedoch ist dieser Abstand nicht ausreichend, um eine erhebliche Überlappung der einzelnen, durch diese Zerstäubungsnebelströme erzeugten Muster auszuschließen. Die in Fig. 3 abgebildeten statischen Muster sind außerdem in der Vorschubrichtung des Bleches 30 versetzt, wie später noch erläutert wird.

Wenn die Ringmuster 31, 32 und 33 richtig dimensioniert und richtig zueinander — und zwar senkrecht zur Blechvorschubrichtung — angeordnet sind, ergänzen sie sich, wie in F i g. 4 gezeigt ist, zu einem

ίο Streifenmuster annähernd gleicher Schichthöhe. Ein Vergleich ergibt, daß die Schichtdickenunterschiede in Fig. 4 vergleichsweise viel kleiner als in Fig. 2 sind, wenn von den Außenkanten des Streifens abgesehen wird. Selbst wenn die Einzelmuster (entsprechend denen der Fig. 3) einen Mittelteil haben, dessen Schichthöhe die Hälfte oder weniger als die der Kammzonen beträgt, weicht die Minimalschichtdicke des vereinigten Musters (Fig. 4) weniger als 10% vom Höchstwert ab.

Die besten Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn der Durchmesser der kleineren Kreisringe 32 und 33 zwischen 60 und 90% des Durchmessers des großen Ringes 31 beträgt, wobei die gegenseitige Versetzung der kleineren Ringe 32 und 33 zwischen 30 und 70% ihres Durchmessers liegen soll. Zufriedenstellende Resultate sind noch möglich, wenn die Durchmesser der kleineren Ringmuster zwischen 50 und 95% des großen Ringdurchmessers liegen und die gegenseitige Versetzung der kleineren Ringe 20 bis 70% ihres Durchmessers beträgt.

Werden die Ringmuster 31, 32 und 33 auf elektrostatischem Wege erzeugt, ist es zweckmäßig, die Zerstäubungsnebelströme in genügendem Abstand voneinander zu halten, damit unerwünschte, von den elektrischen Ladungen benachbarter Zerstäubungsnebelströme herrührende Einflüsse vermieden werden. Die Abstände können durch Versetzung der Zerstäubereinrichtungen längs der Vorschubrichtung der zu behandelnden Oberfläche entsprechend groß gehalten werden, wenn nur die seitliche Zuordnung erhalten bleibt, die zur Erzeugung des gewünschten zusammengesetzten Streifenmusters notwendig ist.

Die Regelung der Ringdurchmesser der Zerstäubungsmuster ist auf mehrere Arten möglich, wenn die Zerstäubernebelströme durch elektrostatisch arbeitende Zerstäuberköpfe erzeugt werden. Ringmuster von verschiedenem Durchmesser lassen sich z. B. dadurch herstellen, daß Zerstäuberköpfe unterschiedlichen Durchmessers in gleichem Abstand von der zu behandelnden Oberfläche angeordnet und mit der gleichen Spannung gespeist werden. Ebenso ist es möglich, Ringmuster von verschiedenem Durchmesser zu erzielen, wenn Zerstäuberköpfe gleichen Durchmessers in verschiedenen Abständen von der zu überziehenden Oberfläche aufgestellt werden. Ferner kann der Durchmesser der durch elektrostatisch arbeitende Zerstäuberköpfe erzeugten Ringmuster dadurch variiert werden, daß die Spannungsdifferenz zwischen dem Zerstäuberkopf und der Auffangfläche verändert wird. Das erstgenannte Verfahren ist zur Regelung der Ringmusterdurchmesser vorzuziehen.

Das beste Ergebnis bei Verwendung von drei ringförmigen Zerstäuberköpfen wird erzielt, wenn die Menge des von jedem Zerstäuberkopf gelieferten Flüssigkeitsstromes so bemessen wird, daß die maximale Schichthöhe des niedergeschlagenen Überzugsmaterials für alle drei Zerstäuberköpfe gleich sein

würde, wenn sie unabhängig voneinander arbeiten. Jeder Zerstäuberkopf kann durch zwei oder mehr ersetzt werden, sofern sie gemeinsam einen Streifen an niedergeschlagenem Uberzugsmaterial erzeugen, welcher praktisch der gleiche wie das Streifenmuster des Einzelkopfes ist.

Beim Lackieren ist es wünschenswert, daß der zu lackierende Gegenstand innerhalb der seitlichen Grenzen des normalen Musters des Zerstäubernebelstroms liegt. Bei elektrostatischer Lackierung kann das Werkstück in am Rand des Musters gebildete keilförmige Teile hineinragen, denn das Überzugsmaterial wird von dem Werkstück angezogen, so daß die gewünschte Schichthöhe 35 des Überzugs auch an der Außenkante des Werkstücks erreicht wird (Fig. 5).

Die keilförmigen Begrenzungen der Schicht sind von Vorteil, wenn die behandelte Oberfläche senkrecht zu ihrer Vorschubrichtung eine größere Ausdehnung hat, als daß sie durch eine einzige Gruppe von drei Zerstäubernebelströmen erfaßt werden könnte. Wie mit 36 in Fig. 5 angedeutet, überlappen sich die keilförmigen Enden zweier Streifenmuster so, daß sich wieder die gewünschte Schichthöhe ergibt, so daß es ohne besondere Regeleinrichtungen möglich ist, einen einwandfreien Überzug auch dann zu erhalten, wenn zwei zusammengesetzte Streifenmuster nebeneinander erzeugt werden.

In einem praktischen Beispiel elektrostatischer Spritzlackierung können zwei Zerstäuberköpfe von 100 mm und einer von 150 mm Durchmesser so angeordnet sein, daß ihre Austrittskanten in einer Ebene liegen, die 200 mm von dem zu behandelnden Gegenstand entfernt ist. Die Achsen der kleineren Köpfe sind dabei gegenüber der des größeren Kopfes um 50 mm senkrecht zur Mittellinie des durch den größeren Kopf niedergeschlagenen Streifens versetzt, wobei einer dieser Köpfe vor und einer hinter dem größeren Kopf — bezogen auf eben diese Mittellinie — liegt. Eine Gleichspannung von 90 kV Mittelwert liegt dabei zwischen den zu behandelnden Werkstücken und den Köpfen, welche mit 900 U/min rotieren können.

Um Gegenstände mit größerer seitlicher Ausdehnung mit einem Überzug zu versehen, müssen die Zerstäubernebelströme verbreitert werden. Dies kann sowohl durch eine Vergrößerung der Zerstäuberköpfe als auch des Abstands zwischen Kopf und Auffangfläche geschehen. Es besteht auch die Möglichkeit, eine zweite Vorrichtung der beschriebenen Art aufzustellen, die einen Parallelstreifen Überzugsmaterial in der Weise erzeugt, daß sich die Streifenkanten mit geringerer Schichthöhe überdecken.

Fig. 6 und 7 sind schematische Darstellungen einer Vorrichtung, mit welcher flüssiges Überzugsmaterial auf die seitlichen und oberen Flächen von kastenförmigen Werkstücken, z. B. Kühlschrankgehäusen, aufgebracht wird. Die Gegenstände 40 werden in Pfeilrichtung durch den Lackierbereich mit Hilfe einer nicht eingezeichneten Transporteinrichtung bewegt. Im Lackierbereich befinden sich auf den drei in Frage kommenden Seiten des Werkstücks 40 je eine Gruppe 41 bzw. 42 von drei elektrostatisch arbeitenden Zerstäuberköpfen. Jede Gruppe besteht aus einem Kopf mit großem und zwei Köpfen mit kleinem Durchmesser, wobei die Achse des ersteren mit der Mittellinie der zu überziehenden Oberfläche in einer Ebene liegt und die Achsen der letzteren auf beiden Seiten der Achse des größeren Kopfes liegen.

Die drei Gruppen von je drei Zerstäuberköpfen sind mit einem Pol der Hochspannungsquelle 43 verbunden, deren anderer Pol geerdet ist; die Werkstücke 40 sind ebenfalls durch das Transportband, auf dem sie stehen, geerdet. Daher besteht ein elektrostatisches Feld zwischen den Zerstäuberköpfen und den ihnen gegenüberliegenden Werkstückoberflächen, und das den Zerstäuberköpfen zugeführte flüssige Überzugsmaterial wird durch elektrostatische Kräfte vernebelt und auf diese Oberflächen niedergeschlagen.

In Fig. 8 ist eine Vorrichtung dargestellt, die zum Lackieren kleiner rechtwinkliger Platten oder ähnlich geformter Werkstücke geeignet ist. Die Platten sind gleichmäßig nebeneinander auf einem Transportband angeordnet, welches aus einer Vielzahl von Drähten 51 bestehen kann, und werden in der Lackierzone der Einwirkung von Zerstäubernebelströmen ausgesetzt, die von einer Anzahl geeignet angeordneter Zerstäuberköpfe ausgehen. Jede Gruppe besteht aus einem Kopf 52 mit größerem Durchmesser und zwei kleineren Köpfen 53, die entsprechend den vorangegangenen Ausführungen gegeneinander versetzt sind.

Die Erfindung ist nicht auf das Aufbringen von Uberzugsmaterial auf Werkstücke beschränkt, welche fortlaufende oder ununterbrochene Oberflächen besitzen. So ist z. B. in Fig. 9 eine Einrichtung abgebildet, mit der Zierrahmen von Kraftfahrzeugfenstern lackiert werden können. Solche Zierrahmen können an einer laufenden Transporteinrichtung (nicht dargestellt) aufgehängt und nacheinander durch den Lackierbereich bewegt werden. Die Zerstäubervorrichtung besteht aus zwei Gruppen von je drei elektrostatisch arbeitenden Zerstäuberköpfen, je einem großen 61 und zwei kleineren Köpfen 62. Wie in F i g. 8 sind beide Gruppen so angeordnet, daß ihre jeweiligen Streifenmuster sich überdecken und einen gleichmäßigen Niederschlag in der Gesamtausdehnung der Rahmen erzeugen.

Fig. 10 stellt eine Vorrichtung dar, bei der drei sich überdeckende Streifen von Überzugsmaterial durch einen einzigen Zerstäuberkopf an der Seitenfläche eines an einer oben laufenden Transporteinrichtung hängenden Werkstücks 70 erzeugt werden. Gegenüber dieser Fläche ist ein elektrostatisch arbeitender Zerstäuberkopf 71 angebracht, der nacheinander und wiederholt in die drei Arbeitslagen A, B, C bewegt wird. In der Stellung B schneidet die Achse dieses Zerstäuberkopfes praktisch die Mittellinie der zu lackierenden Oberfläche. In den Lagen A und C ist der Abstand des Zerstäuberkopfes zur Auffangfläche geringer als im Fall B, und seine Achse ist in entgegengesetzten Richtungen senkrecht zur Lage Z? verschoben. Wenn der Zerstäuberkopf, während er Überzugsmaterial zerstäubt, auf seinem zwangläufig gegebenen Weg von einer Lage in die nächste bewegt wird und wenn die Geschwindigkeit dieser Bewegung groß gegen die des Werkstücks ist, werden sich die drei vom Kopf in den Stellungen A, B und C erzeugten Streifenmuster so übereinanderlagern, daß das Werkstück 70 einen Überzug von hinreichender Gleichförmigkeit erhält.

In den beschriebenen Ausführungsformen sind die Achsen der Zerstäubernebelströme senkrecht auf der Vorschubrichtung der Werkstücke angeordnet, eine

leichte Neigung einer der Achsen in einer Ebene par allel zur Vorschubrichtung verändert die seitliche Verteilung des Überzugsmaterials nicht wesentlich. Steht die Achse eines Zerstäubernebelstroms schräg, so entsteht ein Muster elliptischer Form, wobei die große Achse der Ellipse parallel zur Vorschubrichtung liegt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrostatischen Flüssig- keitsauftragen auf im wesentlichen ebene Werk stückflächen, die durch eine Zerstäuberzone mit mehreren, kreisförmige Niederschlagsmuster er zeugenden Zerstäuberköpfen geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß Vorzugsweise drei Zerstäuberköpfe in Richtung des För derweges nebeneinander und parallel zur Werk stückfläche quer zum Förderweg gegeneinander versetzt vorgesehen sind und daß bei jeweils drei nebeneinanderliegenden Zerstäuberköpfen der »o mittlere für ein in Vergleich zu denen der be nachbarten Zerstäubungsmuster größeren Zer stäubungsmusterdurchmesser ausgebildet oder angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Zerstäuberkopf (41 bzw. 52 bzw. 61) einen im Vergleich zu dem seitlich von ihm liegenden Zerstäuberköpfen (42 bzw. 53 bzw. 62) größeren Durchmesser hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden seitlichen Köpfe (42 bzw. 53 bzw. 62) mit kleinerem Durchmesser in gleichem Abstand von dem größeren mittleren Kopf (41 bzw. 52 bzw. 60) angeordnet sind und die Verbindungslinie der Achsen der Köpfe eine Gerade ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von drei Zerstäuberköpfen ein einziger Zerstäuberkopf (71) vorgesehen ist, der entsprechend der Anordnung nach Anspruch 1 quer zum Werkstückweg unter Änderung des Abstandes von der Werkstückfläche (70) aus näheren Endstellungen zu einer entfernteren Mittelstellung hin- und herbewegbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Italienische Patentschrift Nr. 452041;
USA.-Patentschrift Nr. 2551035.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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