DE1402627B1

DE1402627B1 - Vorrichtung zum elektrostatischen Aufspruehen von UEberzugsmaterial mit einem an Hochspannung liegenden rotierenden Spruehkopf

Info

Publication number: DE1402627B1
Application number: DE1959R0026764
Authority: DE
Inventors: Juvinall James William
Original assignee: Ransburg Corp
Current assignee: Ransburg Corp
Priority date: 1958-11-20
Filing date: 1959-11-20
Publication date: 1970-06-04
Also published as: FR1245081A; GB941183A; DE1232047B; US3155539A; DE1402627C2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elek- befindliche Lösungsmittel versprüht werden. Für eine trostatischen Aufsprühen von Überzugsmaterial mit Automatisierung des Farbwechselvorganges ist diese einem an Hochspannung liegenden Sprühkopf, dessen Vorrichtung schon aus diesem Grunde nicht geeignet. Materialzuführung aus mehreren feststehenden, neben Weiter ist der Färb- und Lösungsmittelverlust beim der Antriebswelle verlaufenden Leitungen besteht, 5 Farbwechsel groß.

die unmittelbar am Zerstäubungsglied enden. Eine weitere (aus der USA.-Patentschrift 2 257 004)

Ein wesentliches Problem tritt in der sich durch bekannte Anlage zum Farbspritzen mit einer Farbgeringen Verbrauch an Überzugsmaterial und hohe Wechselmöglichkeit besitzt eine Steuervorrichtung mit Qualität der erzeugten Überzüge auszeichnenden Ventilen. Die Steuervorrichtung ist von Hand betätigelektrostatischen Spritztechnik mit rotierendem io bar, um die aus einer Mehrzahl von Farbquellen Sprühkopf dann auf, wenn etwa von einer Farbe auf einer Mehrzahl von Spritzpistolen zugeführte Farbe die andere übergegangen werden soll. Dies ist vor zu wechseln. Auch diese Vorrichtung ist nicht für den allem in der Massenproduktion sehr häufig, wenn von automatischen Farbwechsel geeignet. Bei jedem einer Werkstückfarbe auf die andere übergegangen Wechsel muß eine sehr lange Farbleitung zunächst werden soll, wie dies z. B. in der Fahrzeugindustrie 15 von Farbe und dann von Lösungsmittel leergeblasen ständig vorkommt. werden.

Bekannt ist (aus der schweizerischen Patentschrift Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine

326 665) eine Lackier-Vorrichtung der eingangs um- Vorrichtung der eingangs umrissenen Art, also eine rissenen Art. Bei dieser ist der Wechsel von einer solche mit rotierendem Zerstäuber, so auszubilden, Lackart auf die andere vorgesehen. Nach dem Still- 20 daß sie nicht nur durch eine voll oder teilweise autosetzen der Vorrichtung muß der tellerförmige Zer- matische Programmsteuerung betätigbar ist, wie dies stäuber von Hand gereinigt oder ausgewechselt wer- in der Massenfertigung erwünscht ist, sondern auch den, bevor die neue Lackart zugeführt werden kann. die dargestellten Mängel der Vorrichtungen vermeidet. Für das schnelle Umschalten im Zuge einer Massen- Das wird gemäß Erfindung dadurch erreicht, daß

fertigung ist eine derartige Vorrichtung nicht geeignet. 25 der Sprühkopf in an sich bekannter Weise als Zer-Bekannt sind ferner (aus der deutschen Patent- stäubungsglied einen mit einer axialen Bohrung verschrift 884 326) zum Spritzen von Wasser, Luft und sehenen Becher und eine mit der Antriebswelle vereinem Lösungsmittel bestimmte nicht elektrostatische bundene, im Abstande vor dem Becherboden ange-Spritzpistolen, welche eine Flüssigkeitswechselmög- ordnete, mit dem Becher befestigte Scheibe aufweist, lichkeit aufweisen. Diese Pistolen besitzen in jeder 30 die mit dem Becherinneren einen konzentrischen Zuleitung ein druckbetätigbares Ventil, welches die Ringraum und einen von ihm ausgehenden, zur Verbindung zu einem zur Düse führenden Kanal frei- Sprühkante am Becherrand führenden Schlitz bildet, gibt. Ein Druckglied ist dabei so verstellbar, daß es daß die Materialzuführungsleitungen und eine an je nach seiner Drehlage die eine oder die andere sich bekannte Reinigungsmittelleitung durch den oder, zum Spritzen von Flüssigkeitsgemischen, 35 Ringspalt zwischen der Antriebswelle und der axialen mehrere der Zuleitungen freigibt. Als selbsttätig ge- Bohrung des Bechers in den Ringspaltraum hineinsteuerte Einrichtung zum Überziehen mit mehreren münden und daß in bekannter Weise der Sprühkopf Farben in der Massenproduktion ist diese Vorrich- durch eine axial verschiebbare Haube radial abdecktung nicht geeignet oder vorgesehen. So wird etwa bar ist.

jedesmal nach dem Sprühgutwechsel die in der Zu- 40 Zum Stande der Technik ist noch darauf hinzuleitung zur Düse befindliche Flüssigkeit, die vorher weisen, daß (aus der USA.-Patentschrift 2 784114) gespritzt wurde, noch ausgespritzt. eine axial verschiebbare Abdeckhaube bei Rotations-

Ferner ist (aus der deutschen Patentanmeldung Zerstäubern von einer Vorrichtung her bekannt ist, S 32 362Ib/75a) ein handbetätigter Wechselmecha- wo die Haube eine rasche Unterbrechung des Sprühnismus für eine der bekannten in der Hand zu halten- 45 Strahls ermöglichen soll.

den Druckluft-Spritzpistolen bekannt, bei welcher Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Zerverschiedene Farben der Pistole zugeführt werden stäubungsgliedes wird erreicht, daß die Zuleitungen können. Der Farbwechselmechanismus ist dabei mit für Uberzugsmaterial und Lösungsmittel in einem der Hand-Spritzpistole durch eine einzige relativ Raum enden, von dem beim An- und Abschalten der lange Speiseleitung verbunden und weist von Hand 50 Überzugsmaterialzuführer von den Zuleitungen auszu betätigende Hebel auf. Will der die Spritzpistole tretende Tropfen nicht ohne weiteres abgeschleudert Handhabende der Pistole eine andere Farbe zu- werden können. Die Tropfen werden vielmehr geführen, so dreht er den einen Hebel, um das Ventil zwungen, sich auf der Becherinnenfläche zu verin der zur Spritzpistole führenden Farbleitung zu teilen, bevor sie die Sprühkante des Bechers erschließen. Dann wird der andere Hebel von Hand 55 reichen. Vorteilhaft ist der Schlitz durch den radialen gedreht, um den Mechanismus so einzustellen, daß Teil einer Stufe in der Becherwand und den abeine der Lösungsmittelleitungen mit der Pistole ver- deckenden Nabenteil gebildet.

bunden ist. Hierauf wird der erste Hebel bewegt, um Zweckmäßig ist in jeder Beschickungsleitung eine

das Ventil in der Lösungsmittelleitung zur Pistole eigene Fördereinrichtung vorgesehen,
zwecks Reinigung derselben zu öffnen. Hierauf stellt 60 Die Fördereinrichtungen sind vorteilhaft elekder zweite Hebel den Mechanismus so, daß eine trisch antreibbare Pumpen. Diese können sehr leicht andere Farbleitung mit der Pistole verbunden ist. elektrisch — auch von einem entfernten Kommando-Schließlich dreht der die Pistole Handhabende den stand aus — in und außer Betrieb gesetzt werden,
ersten Hebel, um das Ventil in dieser neuen Färb- Nachfolgend ist an Hand der beigefügten Zeichleitung zu öffnen, wodurch die Farbe aus dieser Lei- 65 mangen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betung der Pistole zugeführt wird. schrieben.

Auch bei dieser Vorrichtung muß nach jedem F i g. 1 ist eine Seitenansicht eines rotierenden

Farbwechsel zunächst das in der Leitung zur Pistole Sprühkopfes teilweise im Schnitt;

F i g. 1A ist eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 1A-1A inFig. 1;

F i g. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer vollständigen Überzugsanlage, einschließlich des in F i g. 1 dargestellten rotierenden Sprühkopfes;

F i g. 3 ist eine schematische Darstellung der in F i g. 2 gezeigten Anlage.

Die in Fig. 1 und IA dargestellten Vorrichtung besitzt einen becherförmigen Sprühkopf 10, vorzugsweise aus Nylon oder einem sonstigen isolierenden Werkstoff. Der Sprühkopf 10 wird von einer kreisrunden Scheibe 11, ebenfalls aus Nylon, gehalten und ist an derselben mittels mehrerer (nicht dargestellter) radialer Stifte befestigt. Die Scheibe 11 ist von einer Antriebswelle 12 getragen; letztere besteht aus einer isolierenden Verlängerung der Welle eines Elektromotors 13, welcher den Sprühkopf 10 mit einer Dreh zahl von mehreren Hundert Umdrehungen/Minute dreht. Die Vorrichtung aus Sprühkopf 10 und Elektromotor 13 wird von einem Lagerarm 14 gehalten, welcher seinerseits an einem Halter 15 aus Isoliermaterial hängt.

Eine zylindrische Haube 16 ist konzentrisch um den Sprühkopf 10 und Motor 13 herum angebracht und kann in der Axialrichtung durch einen Luftzylinder 19, dessen Kolbenstange 20 an dem hinteren Ende der Haube 16 befestigt ist, in eine Lage bewegt werden, in welcher der Sprühnebel aufgefangen wird (in Fig. 1 gestrichelt dargestellt); ebenso kann die Haube 16 axial aus dieser Lage herausgezogen werden. Hierzu dient die Feder 18, die bestrebt ist, die Haube 16 in eine rückwärtige Lage zu bewegen.

Der Motor 13, der Lagerarm 14 und die Haube 16 liegen über die Leitung 22 an einer Hochspannungsquelle 23, welche eine Spannung in der Größenordnung von 90 Kilovolt liefert. Die äußere Oberfläche sowie die Rückseite des Sprühkopfes 10 sind mit einem halbleitenden Werkstoff überzogen, und eine Feder oder eine Bürste 24 bildet eine elektrische Verbindung zwischen dem Motor 13 und der Rückseite des Sprühkopfes 10, so daß die vordere Sprühkopfkante 10 α des Sprühkopfes auf einer Spannung in der Größenordnung von 90 Kilovolt gehalten wird.

Eine scheibenförmige Elektrode 25 aus Nylon mit einem Außenkranz 25 a ist mittels einer Metanschraube 26 konzentrisch an der Vorderseite der Scheibe 11 angebracht. Das hintere Ende der Schraube 26 ist durch einen isolierten Draht 28 elektrisch leitend mit dem unteren Ende eines hohen Widerstandes 29 innerhalb des Halters 15 verbunden; das obere Ende des Widerstandes 29 ist geerdet. Der Widerstand 29 habe einen Widerstandswert von 10 000 Megohm.

Die Vorderseite sowie der Außenkranz 25 a der Elektrode sind mit einem halbleitenden Werkstoff überzogen, so daß beide über den Widerstand 29 elektrisch leitend geerdet sind. Die Elektrode 25 ist damit von dem Sprühkopf 10, dem Motor 13, dem Lagerarm 14, der Haube 16 und den anderen auf hoher Spannung gehaltenen Teilen des Geräts elektrisch isoliert. Infolge ihrer Lage neben der hoch aufgeladenen Sprühkopfkante 10 α sowie infolge des Spannungsabfalls an dem Widerstand 29 befindet sich die Elektrode 25 auf einem Potential zwischen demjenigen der Sprühkopf kante 10 a und der Erde.

Die Flüssigkeit wird der Innenfläche des Sprühkopfes 10 durch mehrere Düsen 30 zugeführt, welche fest an dem Motorgehäuse sitzen und (F i g. 1 A) innerhalb des hinteren Teils des Sprühkopfes 10 im Abstand voneinander auf einem Kreisumfang angeordnet sind. Für jede Art des flüssigen Überzugsmaterials bzw. für jede Farbe desselben ist eine besondere Düse 30 vorgesehen; eine zusätzliche Düse 30 läßt die Reinigungsflüssigkeit austreten, und zwar vorzugsweise ein Gemisch aus Druckluft und einem Lösungsmittel. Den Düsen 30 wird die Flüssigkeit durch Materialaufführungsleitungen 31 zugeführt.

Während des Überziehvorganges gelangt die Flüssigkeit aus der entsprechenden Düse 30 auf die Innenfläche des rotierenden Sprühkopfes 10. Die Umfangskante der Scheibe 11 und die Innenfläche des Sprühkopfes 10 bilden miteinander einen ringförmigen Schlitz 10 b, durch welchen die Flüssigkeit hindurch strömen muß, um die Sprühkopf kante 10 a zu erreichen. Bei dem Übergang der Flüssigkeit von der feststehenden Düse 30 auf die Oberfläche des rotierenden Sprühkopfes 10 kommt es oft zu der Bildung großer Flüssigkeitstropfen, die von dem rotierenden Sprühkopf mehr oder weniger aufs Geratewohl abgeschleudert werden, was für die Erzeugung von Überzügen hoher Oberflächengüte außerordentlich schädlich ist. Um eine solche Tropfenbildung zu vermeiden, ist an der Innenfläche des Sprühkopfes der Schlitz 10 ό gebildet. Der Schlitz 10 & schafft einen Kanal für die Flüssigkeit. Ein solcher Kanal setzt die Klumpenbildung ganz erheblich herab, insbesondere, wenn der Sprühkopf 10 einen Durchmesser von mehreren Zoll oder darüber hat.

F i g. 2 und 3 zeigen die soeben beschriebene Sprühvorrichtung, eingebaut in eine vollständige Uberzugsanlage. Der Sprühkopf 10 wird mittels des Halters 15 in fester Lage auf einer Seite einer Förderbahn 35, weiche normalerweise geerdet ist, gehalten. Mehrere Hängearme 36 führen die Werkstücke 38 an dem Sprühkopf 10 vorbei. Die aufzubringenden Farben befinden sich in den Behältern 40 α, 40 b und 40 c. Farbe aus dem Behälter 40 α wird durch eine Zahnradpumpe 41 α angesogen und durch die Materialzuführungsleitung 31 α der zugehörigen Düse 30 zugeführt. Der Zustrom von Farbe zu der Leitung 31a wird durch ein Absperrventil 42 a geregelt, das durch Druckluft gesteuert wird. Die Pumpe 41 α wird von dem Elektromotor 43 α angetrieben. Druckluft zur Betätigung des Ventils 42 a wird von einer Hauptdruckluftleitung 44 über ein von einem Elektromagneten betätigtes Luftventil 45 a zugeführt. In ähnlicher Weise wird die Farbe aus den Behältern 40 b und 40 c den anderen Düsen 30 zugeführt.

Außer den soeben beschriebenen Zuleitungen 31 des flüssigen Überzugsmaterials wird einer der Düsen 30 auch ein reinigend wirkendes Lösungsmittel zugeführt. Ein unter Druck stehender Behälter 46 enthält eine bestimmte Menge eines Lösungsmittels, wie z. B. Toluol, das durch Druckluft aus der Hauptleitung 44 unter Druck gehalten wird. Ein Gemisch aus Druckluft und Lösungsmittel wird einer der Düsen 30 durch eine Reinigungsmittelleitung 47 zugeführt, welche unter der Kontrolle eines von einem Elektromagneten betätigten Absperrventils 48 steht. Auch die Druckluft zur Beaufschlagung des Kolbens in dem Luftzylinder 19 wird aus der Hauptluftleitung 44 zugeführt, und zwar bei Öffnen des von einem Elektromagneten gesteuerten Absperrventils 50. Eine gemeinsame zwischengeschaltete elektrische Steuer-

vorrichtung betätigt die verschiedenen Fördermittel und (Pumpen 41, Ventile 42, 43 und 45) gestattet die selektive Betätigung jeder der Fördervorrichtungen, um die Flüssigkeit nur aus einer bestimmten Quelle dem Sprühkopf zuzuführen, während dabei die Förderung aus allen anderen Quellen unterbunden wird. Zu dieser gemeinsamen Steuervorrichtung für die Fördermittel gehört ein einzelner Elektromagnet 51a, welcher die Tätigkeit sowohl des Pumpenmotors 43 a als auch des Luftventils 45« steuert, ferner gleiche Elektromagnete 51 b und 51c, welche die Motoren 43 b bzw. 43 c sowie die Ventile 45 & bzw. 45 c steuern, und ein gleicher Elektromagnet 52, welcher die Tätigkeit des Luftventils 48 in der Leitung 47 für das Reinigungsmittel steuert. Außerdem steuert ein Elektromagnet 53 die Tätigkeit der Haubenverschiebevorrichtung (Zylinder 19 und Ventil 50); er ist vorzugsweise an die gemeinsame Steuervorrichtung angeschlossen.

Die Elektromagnete 51, 52 und 53 sind über eine Schalttafel 55 miteinander verbunden. In der Schalttafel 55 ist auch die mechanisch betätigte Vorrichtung zur Einstellung der gemeinsamen Steuervorrichtung in einer bestimmten Arbeitsfolge, nämlich Beendigung der Förderung einer Farbe zu dem Sprühkopf, Fördern des Lösungsmittels zu dem Sprühkopf auf eine bestimmte Zeitdauer zwecks Reinigen des Sprühkopfes, schließlich Einleiten der Förderung einer anderen Farbe. Vorzugsweise gehört zu dem Arbeitsspiel auch die Bewegung der Haube in die den Sprühkopf abschirmende Lage, in welcher der Sprühnebel abgefangen wird vor dem Reinigen des letzteren, sowie die Rückführung der Haube nach dem Reinigen des Sprühkopfes.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrostatischen Aufsprühen von Uberzugsmaterial mit einem an Hochspannung liegenden rotierenden Sprühkopf, dessen Materialzuführung aus mehreren feststehenden, neben der Antriebswelle verlaufenden Leitungen besteht, die unmittelbar am Zerstäubungsglied enden, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühkopf (10) in an sich bekannter Weise als Zerstäubungsglied einen mit einer axialen Bohrung versehenen Becher und eine mit der Antriebswelle (12) verbundene, im Abstande vor dem Becherboden angeordnete, mit dem Becher befestigte Scheibe (11) aufweist, die mit dem Becherinneren einen konzentrischen Ringraum und einen von ihm ausgehenden, zur Sprühkante (10 α) am Becherrand führenden Schlitz (10 b) bildet, daß die Materialzuführungsleitungen (31) und eine an sich bekannte Reinigungsmittelleitung (47) durch den Ringspalt zwischen der Antriebswelle (12) und der axialen Bohrung des Bechers in den Ringspaltraum hineinmünden und daß in bekannter Weise der Sprühkopf (10) durch eine axial verschiebbare Haube (16) radial abdeckbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (10 b) durch die Scheibe (11) und den radialen Teil einer Stufe in dem Becherboden gebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen