DE19647168A1 - Beschichtungsanlage und Verfahren zum Steuern des Materialflusses in der Anlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Steuern des Materialflusses in einer Beschichtungsanlage zur Serienbeschichtung von Werkstücken und eine entsprechende Beschichtungsanlage gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.

Ein typisches Anwendungsbeispiel hierfür ist die automatische Farbversorgung von Lackieranlagen zur Serienbeschichtung von Werkstücken wie z. B. Kraftfahrzeugkarossen, die als Ringleitungs-Farbumlaufsysteme ausgeführt sind, um möglichst weitgehend das Absetzen der Farbe während Beschichtungspausen zu vermeiden. Die bekannten Kabinen-Ringleitungssysteme bestehen pro Farbe aus einer Vorlaufleitung vom Farbbehälter und der Förderpumpe im Farbmischraum zur Lackierkabine und einer Rücklaufleitung von der Lackierkabine über ein einstellbares Rücklaufkontrollventil zurück zum Farbbehälter. Mit der Druckdifferenz zwischen dem Ausgang der Förderpumpe und dem einstellbaren Rücklaufkontrollventil wird ein kontinuierlicher Farbumlauf erzeugt. In der Lackierkabine sind in der Regel mehrere Zerstäuber oder sonstige Beschichtungsvorrichtungen verteilt, für die mehrere Farbabnahme- oder Anschlußstellen (sogenannte Farbnischen) an verschiedenen Orten längs der Kabine vorgesehen sind. Die automatischen Bewegungsmaschinen der Beschichtungsvorrichtungen wie z. B. sogenannte Seitenmaschinen sind nahe an oder in der Kabinenwand angeordnet, und im Kabineninneren können weitere Maschinen wie z. B. die sogenannten Dachmaschinen vorgesehen sein. Bei neueren Anlagen dieser Art befinden sich die zum Wechsel der Lackierfarben erforderlichen Ventilanordnungen (Farbwechsler) beispielsweise im Maschinenarm bzw. im "Dachbalken" der Dachmaschine und damit in unmittelbarer Nähe der Zerstäuber, weil dadurch die u. a. wegen Entsorgungsproblemen unerwünschten Farb- und Lösemittelverluste beim Farbwechsel auf ein Minimum reduziert werden.

Eine bekannte Möglichkeit zur Verbindung der Ringleitung mit den Beschichtungsvorrichtungen ist je eine einfache Stichleitung an den Anschlußstellen, die allerdings den Nachteil hat, daß das Beschichtungsmaterial sich in längeren Beschichtungspausen in der Stichleitung absetzen kann und/oder vor Produktionsbeginn aus der Stichleitung abgezogen werden muß.

Statt dessen ist auch möglich, mit einer vom Farbbehälter ausgehenden, in Fließrichtung im Durchmesser abnehmenden Vorlaufleitung die Abnahmestellen zu versorgen. Diese Vorlaufleitung endet an den letzten Farbabnahme- oder Anschlußstellen (Farbnische). Die Rücklaufleitung beginnt an der zweiten Farbabnahmestelle und hat einen in Fließrichtung zunehmenden Durchmesser. Der Farbumlauf zwischen Vor- und Rücklaufleitung erfolgt über die Farbentnahmestelle. Durch diese ist eine Zirkulation zwischen dem Farbbehälter und den Abnehmestellen möglich. Zwar kann dadurch das Absetzproblem vermieden werden, doch ist dieses System aufwendig, da für die Rücklaufleitung eine zweite, wie die Hauptleitung um die gesamte Kabine herumführende Rohrleitung erforderlich ist. Ferner ist zur Versorgung aller Entnahmestellen und aufgrund erheblicher Druckverluste eine hohe Materialförderleistung erforderlich, wobei sich neben Energieaufwand, Pumpenverschleiß usw. auch hohe Scherbelastungen des Lackmaterials ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahrene und eine Beschichtungsanlage anzugeben, die ein Absetzen des Beschichtungsmaterials einfacher und mit geringerem Bau- und Energieaufwand als bisher vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Durch die Erfindung wird ein einfaches Einrohr-Umlaufsystem geschaffen, dessen separater Rücklauf den gewünschten kontinuierlichen Umlauf des Beschichtungsmaterials bis zu den Ventilanordnungen (Farbwechsler) der Beschichtungsvorrichtung gewährleistet, geringe Druckverluste verursacht und keine hohen Fördermengen erfordert.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A und 1B zwei nicht der Erfindung entsprechende Systeme;

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer typischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage.

Fig. 1A zeigt ein bekanntes Farbversorgungssystem mit einer Ringleitung 1, in der von einem Versorgungssystem 2 kommendes und dorthin zurückfließendes Beschichtungsmaterial zirkuliert. Das Versorgungssystem kann sich z. B. in einem Farbmischraum befinden. Von der Ringleitung 1 zweigt eine Stichleitung 3 ab, die über ein Regelventil zu der Beschichtungsvorrichtung 4 führt.

Fig. 1B zeigt die oben erwähnte Alternativmöglichkeit mit einer von dem Versorgungssystem 2 kommenden Hauptleitung 6, von der eine Hinlaufleitung 7 abzweigt, die über die dargestellte Ventilanordnung einerseits mit der Beschichtungsvorrichtung 4 und andererseits mit einer zurück in das Versorgungssystem 2 führenden Rücklaufleitung 8 verbindbar ist. Über in die Hauptleitung 6 und die Rücklaufleitung 8 geschaltete Vordruck- bzw. Rücklaufregler kann der erforderliche Betriebsdruck eingestellt werden.

Das Prinzip der Erfindung ergibt sich aus Fig. 2. Hier ist (pro Farbton) eine einzige vollständige Ringleitung 10 vorhanden, die wie bisher von einem Versorgungssystem 2 gespeist wird, und aus der an der Anschlußstelle 11 eine Hinlaufleitung 12 zu der Ventilanordnung 13 der Beschichtungsvorrichtung 14 führt. Erfindungsgemäß ist die Hinlaufleitung 12 hier aber beispielsweise über ein Ventil der Anordnung 13 mit einer separaten Rücklaufleitung 15 verbunden, die an oder stromabwärts hinter einer Absperrstelle der Ringleitung 10 in diese mündet. Die Absperrstelle wird durch ein stromabwärts der Anschlußstelle 11 in die Ringleitung geschaltetes automatisch gesteuertes Absperrventil 16 gebildet.

Während des Betriebes, also bei arbeitender Beschichtungsvorrichtung 14 ist das Absperrventil 16 geöffnet, so daß das Beschichtungsmaterial kontinuierlich durch die Ringleitung 10 von und zurück zu dem Versorgungssystem 2 zirkuliert und der zum Versprühen benötigte Teil des Materials aufgrund des in der Ringleitung herrschenden Arbeitsdrucks durch die Ventilanordnung 13 zu der Beschichtungsvorrichtung 14 fließt.

In den Beschichtungspausen wird dagegen die Ringleitung an der Absperrstelle durch das Ventil 16 gesperrt. Gleichzeitig wird bei gesperrter Beschichtungsvorrichtung 14 der Weg von der Hinlaufleitung 12 zu der Rücklaufleitung 15 und von dieser in den nicht abgesperrten Teil der Ringleitung 10 hinter den Ventil 16 freigegeben, so daß das Beschichtungsmaterial ständig durch die Hinlaufleitung 12 und nun auch durch die Rücklaufleitung 15 fließt und sich nicht absetzen kann. Das Ventil 16 wird durch ein Steuersignal betätigt.

In Fig. 3 ist eine typische Beschichtungsanlage zur Serienbeschichtung von Kraftfahrzeugkarossen dargestellt. Sie enthält (pro Farbton) eine Ringleitung 20 in Form einer um eine Lackierkabine 21 herumgeführten Rohrleitung, die an ein (hier nicht dargestelltes) Versorgungssystem angeschlossen ist. Die Lackierkabine enthält bei dem dargestellten Beispiel in der durch den Pfeil 23 angegebenen Förderrichtung der Karossen der Reihe nach sechs aus Handsprühpistolen bestehende Beschichtungsvorrichtungen 25, sechs elektrostatisch arbeitende Beschichtungsvorrichtungen 26 (z. B. Rotationszerstäuber), weitere Beschichtungsvorrichtungen 27 an einer Dachmaschine, drei aus automatischen Luftzerstäubern bestehende Vorrichtungen 28 und zwei weitere handbetätigte Beschichtungsvorrichtungen 29. Darstellungsgemäß sind die Beschichtungsvorrichtungen mit Ausnahme der Vorrichtungen 27 und der einen Vorrichtung 28 wie üblich jeweils auf die beiden Kabinenseiten verteilt. Die Bewegungsmaschinen der automatisch bewegten Beschichtungsvorrichtungen sind unmittelbar an der Kabinenwand angeordnet. Die jeweiligen Farbwechsler befinden sich in unmittelbarer Nähe der Beschichtungsvorrichtungen, beispielsweise im Maschinenarm der Bewegungsmaschinen bzw. im "Dachbalken" der Dachmaschine, um Farb- und Lösemittelverluste beim Farbwechsel auf ein Minimum zu reduzieren.

An den der Zeichnung zu entnehmenden Anschlußstellen zweigen von der Ringleitung 20 die einzelnen zu einer oder mehreren der Beschichtungsvorrichtungen 25 bis 29 führenden Hinlaufleitungen 32 bzw. 32' ab, wobei sich die Hinlaufleitungen 32 stromaufwärts vor einer ersten Absperrstelle der Ringleitung 20 in Form eines automatisch gesteuerten Absperrventils 36 und die zu den übrigen, auf der anderen Kabinenseite angeordneten Beschichtungsvorrichtungen führenden Hinlaufleitungen 32' stromabwärts hinter dem Ventil 36 und stromaufwärts vor einer zweiten Absperrstelle ebenfalls in Form eines automatisch gesteuerten Absperrventils 37 befinden.

Jede der von der Hauptumlauf- oder Ringleitung 20 abgezweigten Hinlaufleitungen 32 ist an der (nicht dargestellten) Ventilanordnung der Beschichtungsanordnung, zu der sie führt, beispielsweise über ein automatisch gesteuertes Ventil der Ventilanordnung mit je einer Leitung 34 verbunden, die in eine allen Leitungen 34 gemeinsame separate Rücklaufleitung 35 führt, welche ihrerseits an dem Absperrventil 36 stromabwärts hinter der Absperrstelle in die Ringleitung 20 mündet. Ebenso sind auf der anderen Kabinenseite die Hinlaufleitungen 32' über Ventile und Leitungen 34' an eine diesen Leitungen 34' gemeinsame separate Rücklaufleitung 35' angeschlossen, die an dem Absperrventil 37 stromabwärts hinter dieser Absperrstelle in die Ringleitung 20 mündet.

Wie bei den Beschichtungsvorrichtungen 26 und 28 dargestellt ist, können zu mehreren Zerstäubern führende Hinlaufleitungen von einer ihnen gemeinsamen Hinlaufleitung 32 bzw. 32' gespeist werden und parallel hierzu die von diesen Zerstäubern kommenden Leitungen 34 bzw. 34' über eine ihnen gemeinsame Sammelleitung an die Rücklaufleitung 35 bzw. 35' angeschlossen sein.

Für jeden bei der Beschichtung wählbaren Farbton sind je eine Ringleitung und zugehörige Hinlauf- und Rücklaufleitungen vorgesehen. Die erwähnten Ventilanordnungen der Beschichtungsvorrichtungen können den Farbwechsler enthalten oder mit einem Farbwechsler verbunden sein, mit dem die betreffende Beschichtungsvorrichtung selektiv über ihre Hinlauf- und Rücklaufleitungen mit der Ringleitung für den gewünschten Farbton verbindbar sind.

Der Querschnitt der Rücklaufleitungen 35 und 35' kann in Strömungsrichtung stufenweise größer werden, um die Druckverluste im Betrieb klein zu halten, wobei die Stufen z. B. den Strecken zwischen den Leitungen 34, 34' entsprechen können, so daß der Querschnitt von Zufluß zu Zufluß größer wird. Die Hinlauf- und Rücklaufleitungen können vorteilhaft z. B. aus relativ einfachen Schläuchen bestehen, die problemlos steuerbar sind und im Gegensatz zu der Ringleitung 20 nicht um die gesamte Kabine herumführen.

Die Absperrventile 36 und 37 können gleichzeitig und gleichsinnig durch ein gemeinsames Steuersignal steuerbar sein, doch bestehen auch andere Steuerungsmöglichkeiten. Sie können als umschaltbares Mehrwegeventil ausgebildet sein, das in ihrem einen Schaltzustand die Ringleitung 20 freigibt und im anderen Schaltzustand die Ringleitung sperrt und zugleich einen Weg für die unmittelbar an das Ventil angeschlossene Rücklaufleitung 35 bzw. 35' in den jeweiligen nicht gesperrten Teil der Ringleitung öffnet.

Während des Beschichtungsbetriebes mit einem gegebenen Farbton ist die betreffende Ringleitung 20 bei geöffneten Absperrventilen 36 und 37 durchgehend offen, so daß das Beschichtungsmaterial ungehindert durch die Ringleitung 20 von und zu dem Versorgungssystem zirkulieren kann. Zugleich fließt das Beschichtungsmaterial durch die Hinlaufleitungen 32 und 32' zu denjenigen der Beschichtungsvorrichtungen, die jeweils arbeiten. Hierbei können andere, z. B. vorher oder nachher benötigte Beschichtungsvorrichtungen außer Betrieb sein. Währenddessen können alle Rücklaufleitungen an den Ventilanordnungen der Beschichtungsvorrichtungen und/oder an den Absperrventilen 36 und 37 gesperrt sein.

In den Beschichtungspausen der Anlage werden dagegen die beiden Absperrventile 36 und 37 automatisch in ihre die Ringleitung 20 sperrende Stellung geschaltet. Das vom Versorgungssystem kommende Beschichtungsmaterial fließt weiterhin durch die Hinlaufleitungen 32. Nun wird es aber von den Ventilanordnungen der betreffenden Beschichtungsvorrichtungen über die Leitungen 34 in die Rücklaufleitung 35 geleitet und fließt hinter der Absperrstelle am Absperrventil 36 zurück in die Ringleitung 20. Sodann gelangt es an den Anschlußstellen auf der anderen Kabinenseite in die dortigen Hinlaufleitungen 32' und von dort in die zweite Rücklaufleitung 35' und schließlich hinter der zweiten Absperrstelle am Absperrventil 37 erneut in die Ringleitung 20, die zum Versorgungssystem führt.

Es können auch mehr als zwei Absperrstellen in der Ringleitung vorgesehen sein. Andererseits müssen die Absperrventile der Ringleitung nicht während der gesamten Pausenzeiten der Beschichtung geschlossen und die Wege der Rücklaufleitungen geöffnet sein, z. B. dann nicht, wenn der Beschichtungsbetrieb für längere Zeit unterbrochen ist.

Claims (9)

1. Verfahren zum automatischen Steuern des Materialflusses in einer Beschichtungsanlage zur Serienbeschichtung von Werkstücken, in der das Beschichtungsmaterial während des Beschichtungsbetriebes durch eine Ringleitung (10, 20) zirkuliert, aus der es an einer oder mehreren Anschlußstellen durch je eine Hinlaufleitung (12, 32, 32') zu einer Beschichtungsvorrichtung (14, 25-29) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest während eines Teils der Beschichtungspausen die Ringleitung (10, 20) stromabwärts der Anschlußstelle oder Anschlußstellen gesperrt und das Beschichtungsmaterial aus der jeweiligen Hinlaufleitung (12, 32, 32') durch eine separate Rücklaufleitung (15, 35, 35') hinter der Sperrstelle wieder in die Ringleitung (10, 20) zurückgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Beschichtungspausen die Ringleitung (20) an einer stromabwärts hinter der Sperrstelle (36) gelegenen zweiten Stelle (37) gesperrt wird und das aus der separaten Rücklaufleitung (35) kommende Beschichtungsmaterial stromabwärts hinter der ersten Sperrstelle (36) in zwischen den beiden Sperrstellen (36, 37) aus der Ringleitung (20) zu weiteren Beschichtungsvorrichtungen führende Hinlaufleitungen (32') geleitet und von dort hinter der zweiten Sperrstelle (37) in die Ringleitung (20) zurückgeleitet wird.

3. Beschichtungsanlage zur Serienbeschichtung von Werkstücken mit einer an ein Versorgungssystem (2) angeschlossenen Ringleitung (10, 20) und mindestens einer von der Ringleitung an einer Anschlußstelle zu einer Beschichtungsvorrichtung (14, 25-29) führenden Hinlaufleitung (12, 32, 32'), dadurch gekennzeichnet, daß in die Ringleitung (10, 20) an einer stromabwärts hinter der Anschlußstelle befindlichen Stelle ein automatisch gesteuertes Absperrventil (16, 36, 37) zum Absperren der Ringleitung (10, 20) geschaltet ist, und daß die Hinlaufleitung (12, 32, 32') an eine separate Rücklaufleitung (15, 35, 35') angeschlossen ist, die stromabwärts hinter der Absperrstelle (16, 36, 37) in die Ringleitung (10, 20) führt.

4. Beschichtungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringleitung (20) mindestens zwei Absperrventile (36, 37) enthält, daß mehrere stromaufwärts vor der ersten Absperrstelle von der Ringleitung (20) zu je einer oder mehreren Beschichtungsvorrichtungen (25-29) führende Hinlaufleitungen (32) an eine ihnen gemeinsame Rücklaufleitung (35) angeschlossen sind, die stromabwärts hinter der ersten Absperrstelle (36) in die Ringleitung (20) führt, und daß zwischen den beiden Absperrstellen (36, 37) von der Ringleitung (20) jeweils zu Beschichtungsvorrichtungen führende weitere Hinlaufleitungen (32') an eine ihnen gemeinsame zweite separate Rücklaufleitung (35') angeschlossen sind, die stromabwärts hinter der zweiten Absperrstelle (37) in die Ringleitung (20) führt.

5. Beschichtungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Absperrventile (36, 37) gleichzeitig und gleichsinnig steuerbar sind.

6. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Beschichtungsvorrichtungen (25-29) Ventilanordnungen vorgeschaltet sind, mit denen die Verbindung der Hinlaufleitungen (32, 32') mit den Rücklaufleitungen (35, 35') steuerbar ist.

7. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden bei der Beschichtung wählbaren Farbton je eine Ringleitung und zugehörige Hinlauf- und Rücklaufleitungen vorgesehen sind, und daß die Ventilanordnungen der Beschichtungsvorrichtungen als Teil eines Farbwechslers ausgebildet oder mit einem Farbwechsler verbunden sind, mit dem die Beschichtungsvorrichtungen selektiv mit allen Ringleitungen verbindbar sind.

8. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der separaten Rücklaufleitung (35, 35') in Strömungsrichtung stufenweise größer wird.

9. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (36, 37) als umschaltbares Mehrwegeventil ausgebildet ist, das in seiner einen Schaltstellung die Ringleitung (20) in der Umlaufrichtung öffnet, während es in seiner zweiten Schaltstellung die Ringleitung sperrt und das Beschichtungsmaterial aus der separaten Rücklaufleitung (35, 35') in den nicht gesperrten Teil der Ringleitung (20) leitet.