DE19705381A1 - Einrichtung und Verfahren zum elektrostatischen Pulverbeschichten von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum elektrostatischen Pulverbeschichten von Werkstücken mit unterschiedlichen Pulvern mittels einer Sprühvorrichtung mit mindestens einer Sprühpistole gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden die Werk­ stücke an mehreren, nacheinander angeordneten Sprühpistolen langsam kontinuierlich vorbeibewegt. Die Sprühpistolen sind an Hubgeräten montiert, so daß sie vertikal bezüglich der vorbeibewegten Werkstücke auf- und abbewegbar sind. Ver­ sprühtes Überschußpulver wird zurückgewonnen und entweder mit Frischpulver vermischt oder separat wieder versprüht. Zumindest die zuerst von den Werkstücken erreichte Sprühpi­ stole wird ganz oder teilweise mit dem rückgeführten Pulver gespeist, während die zuletzt von den Werkstücken erreichte Sprühpistole ausschließlich mit Frischpulver versorgt wird. So wird das Werkstück mit einer Grundierschicht aus ganz oder teilweise rückgeführtem Pulver versehen, die mindere Qualität als die zuletzt aufgebrachte Deckschicht aus dem Frischpulver hat (DE 40 13 063 C1).

Ein Pulverwechsel ist aber nicht nur zum Einsatz von Pulver unterschiedlicher Qualität erforderlich sondern auch zu ei­ nem Farbwechsel in Pulverbeschichtungsanlagen.

Ein Farbwechsel bedingt derzeit entweder eine sorgfältige Reinigung des gesamten Zuleitungssystems für die Pulverver­ sorgung oder einen Austausch des alten Schlauchsatzes gegen einen neuen Schlauchsatz an sämtlichen Pistolen, um Pulver­ vermischungen bzw. Farbverschleppungen zu vermeiden. Ein manueller Schlauchtausch führt im Vergleich zu einer Reini­ gung zu einer deutlichen Verringerung der Stillstandszeit beim Farbwechsel, beansprucht jedoch immer noch erheblichen Aufwand an Gerät, Zeit und Arbeitseinsatz.

Mit der Erfindung sollen eine Einrichtung und ein Verfahren zum elektrostatischen Pulverbeschichten von Werkstücken mit unterschiedlichen Pulvern angegeben werden, sei es zur Be­ schichtung eines Werkstückes mit mehreren Pulverschichten unterschiedlicher Qualität, z. B. einer Grundierschicht und darüber einer oder mehreren Deckschichten übereinander, oder sei es zur Beschichtung der Werkstücke mit unterschiedlichen Pulverqualitäten an unterschiedlichen Stellen oder mit un­ terschiedlichen Farben, wobei der Zeitraum zum Umschalten von einem Pulver auf ein anderes Pulver verkürzt werden soll.

Diese Aufgabe ist durch eine Einrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 6 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Bei der Einrichtung und dem Verfahren nach der Erfindung ist es möglich, die Pulverversorgung der Sprühpistole von einem Pulver auf ein anderes Pulver in einem Zeitraum von Sekunden oder Sekundenbruchteilen umzuschalten. Dies kürzt eine un­ vermeidliche Betriebsunterbrechung beim Pulverwechsel deut­ lich ab. Dadurch wird es erstmals möglich, anstatt mit meh­ reren Sprühpistolen mit nur einer Sprühpistole unterschied­ liche Pulver auf ein an der Sprühpistole kontinuierlich vor­ beibewegtes Werkstück aufzubringen, wobei die Pistole an einem aus der Naßlackiertechnik bekannten Knickarmroboter montierbar ist, der ein zielgenaues Positionieren der Sprüh­ pistole längs einer vorprogrammierten Bahn bezüglich des Werkstückes ermöglicht. Ein solches zielgenaues Positionie­ ren der Sprühpistole führt dazu, daß nahezu das gesamte ver­ sprühte Pulver auf die Werkstückoberfläche gelangt, so daß beispielsweise beim nacheinander Versprühen von Pulver un­ terschiedlicher Farbe eine Entsorgung des wenigen vorbeige­ sprühten Pulvers in Kauf genommen werden und folglich ohne Pulverrückführung gearbeitet werden kann.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzel­ heiten näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Schemadarstellung einer Pulverspeisevorrichtung zur Pulverversorgung einer Sprühpistole gemäß der Erfindung, wobei zur Verein­ fachung ein Antrieb für ein bewegtes Bauteil dieser Vorrichtung nicht dargestellt ist;

Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ähnlich Fig. 1 eine durch einen Antrieb ergänzte Vorrichtung gemäß Fig. 1; und

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Karosserie-Förderli­ nie mit daran paarweise angeordneter Pulversprühein­ richtungen gemäß der Erfindung.

Die in den Figuren gezeigte Baueinheit einer Pulverspeise­ vorrichtung 1 einer nicht gezeigten Sprühpistole weist eine Zuführeinheit 2 mit im Kreis verteilt angeordneten Schlauch­ anschlüssen 3, 4, 5, 6, die mit Durchgangsbohrungen 3', 4', 5', 6' in der Zuführeinheit kommunizieren, und eine Abführ­ einheit 8 mit einem Pulverausgang 9 auf, der einen Schlauchanschluß 10 trägt, welcher mit einer Bohrung 10' im Pulverausgang 9 der Abführeinheit 8 kommuniziert. Die Boh­ rung 10' kommuniziert ihrerseits mit vier Schrägbohrungen 3'', 4'', 5'' und 6'', die auf der der Zuführeinheit zugekehr­ ten, ebenen Fläche 11 in gleicher Konfiguration wie die Durchgangsbohrungen 3' bis 6' zu diesen fluchtend münden.

Zwischen Zuführeinheit 2 und Abführeinheit 8 ist eine Kanal­ platte 12 angeordnet, welche eine einzige Durchgangsbohrung 30 aufweist. Diese Durchgangsbohrung 30 ist auf dem gleichen Kreis angeordnet wie die Bohrungen 3' bis 6' und die Schräg­ bohrungen 3'' bis 6''. Die Kanalplatte ist um ihre Mittelachse drehbar, welche mit der Mittelachse des Kreises zusammen­ fällt, auf dem die Durchlaßbohrungen 3' bis 6' und die Schrägbohrungen 3'' bis 6'' liegen, so daß durch Verdrehen der Kanalplatte in Stellungen, in welcher die Durchgangsbohrung 30 der Kanalplatte 12 mit paarweise einander zugeordneten Bohrungen 3' und 3'', 4' und 4'', 5' und 5'' oder 6' und 6'' fluchten, wahlweise der Schlauchanschluß 10 der Abführein­ heit 8 mit einem der Schlauchanschlüsse 3 bis 6 der Zuführ­ einheit 2 verbindbar ist.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 1 ergänzt durch einen Antrieb mit einem Antriebsmotor 20, welcher ein Abtriebsrit­ zel 21 antreibt. Die Kanalplatte 12 ist auf ihrem äußeren Umfang mit gleicher Verzahnung wie das Abtriebsritzel 21 versehen. Über einen Zahnriemen 22 ist das Abtriebsmoment des Motors 20 auf die Kanalplatte 12 übertragbar. Die Dreh­ wege des Motors 20 und damit der der Kanalplatte 12 sind mittels einer nicht gezeigten Steuereinrichtung exakt so bemeßbar, daß die Kanalplatte jeweils vorbestimmte Drehwege zurücklegt, die zum genauen Ausrichten der Bohrung 30 auf die jeweils gewählte Bohrung 3', 4', 5' oder 6' erforderlich sind.

Durch entsprechende Auslegung der Betriebsdrehzahl des Mo­ tors 20 und der Untersetzung mittels des Zahnriemenantriebs 21, 22 lassen sich Umschaltzeiten in der Größenordnung einer Sekunde und weniger erzielen.

Die Kanalplatte 12 muß zwischen den gegenüberstehenden Flächen 11, 13 der Abführeinheit 8 und der Zuführeinheit 2 insbesondere um die Bohrung 30 herum beidseitig abdichten. Dies ist mit gängiger Dichtungstechnik ohne weiteres be­ herrschbar, die nicht Gegenstand der Erfindung ist und des­ halb hier nicht näher beschrieben ist.

Es versteht sich, daß die Antriebsleistung des Motors 20 auch auf andere Weise auf die Kanalplatte 12 übertragen wer­ den kann, z. B. mittels eines Zahngetriebes. Es muß lediglich sichergestellt sein, daß der Antrieb die Kanalplatte 12 um einen exakt bemessenen Weg zum in Fluchtung bringen der je­ weils gewählten Bohrungen der Zuführeinheit 2 und der Abfüh­ reinheit 8 mit der Bohrung 30 verstellt.

Es liegt ferner auf der Hand, daß die Erfindung auch schon bei nur zwei Schlauchanschlüssen das Umschalten zwischen zwei verschiedenen Pulvern ermöglicht, so daß eine Anzahl von zwei bis beliebig vielen Schlauchanschlüssen der Zuführ­ einheit 2 und eine entsprechende Anzahl von Schrägbohrungen in der Abführeinheit 8 vorgesehen sein können.

Über die verschiedenen Schlauchanschlüsse der Zuführeinheit können Pulver unterschiedlicher Qualität, z. B. zurückgeführ­ tes Pulver und Frischpulver in verschiedenen Mischungsstufen mit zurückgeführtem Pulver oder aber auch verschieden ge­ färbte Pulver der oder den Sprühpistolen zugeführt werden, wobei die Umschaltung durch Knopfdruck ausgelöst und inner­ halb einer Sekunde erledigt werden kann.

Selbstverständlich können Sprühpistolen gängiger Bauart mit luftunterstütztem oder luftlosem Versprühen von Pulver bei der Erfindung eingesetzt werden. Soweit ein Pulver-Luftge­ misch versprüht werden soll, ist in der vorstehenden Be­ schreibung "Pulver" als "Pulver-Luftgemisch" zu lesen.

Die Fig. 3 zeigt eine Förderlinie einer Kraftfahrzeugkaros­ serie 50 in Draufsicht. Eine Kraftfahrzeugkarosserie 50 ist auf einer in Richtung des Pfeiles 51 kontinuierlich und langsam in der Förderlinie beweglichen Plattform 52 aufge­ setzt.

Beidseitig der Plattform sind je ein Knickarmroboter 53 an­ geordnet, welche aus der Naßlackiertechnik bekannt sind. Die ortsfest bei 54 verankerten Knickarmroboter 53 haben einen Arbeitsarm 55, an dessen freiem Ende bei 56 eine Pulver­ speisevorrichtung angeordnet ist. Diese Pulverspeisevorrich­ tung 56 entspricht grundsätzlich der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Pulverspeisevorrichtung 1, versorgt hier jedoch zwei in Zwillingsanordnung parallel zueinander angeordnete Sprühpistolen 57, 58 mit unterschiedlichen Pulvern je nach Schaltstellung der Pulverspeisevorrichtung.

Mittels der Knickarmroboter lassen sich die Zwillingsanord­ nungen der Sprühpistolen 57, 58 auf vorprogrammierten Bahnen zielgenau an die Fahrzeugkarosserie 50 so nah heranführen, daß gewünschte Stellen mit dem jeweils passenden Pulver bes­ chichtet werden, z. B. die nicht von außen sichtbaren Flä­ chen der Fahrzeugkarosserie mit rückgeführtem Grundierpulver und Sichtflächen der Karosserie nach schnellem Umschalten der Sprühpistolen 7, 8 mit Frischpulver.

Außerdem können ohne aufwendige Reinigungsmaßnahmen oder Schlauchwechsel unterschiedliche Farben durch einfaches Um­ schalten der Pulverspeisevorrichtungen über die Sprüh­ pistolen 57, 58 versprüht werden. In diesem Fall wird auf eine Pulverrückführung ganz verzichtet, um Farbvermischung zu vermeiden. Dies führt zu einer sehr geringen zu entsor­ genden Pulvermenge, weil aufgrund des zielgenauen Heranfüh­ rens der Sprühpistolen 57, 58 an die angefahrenen, zu be­ sprühenden Stellen der Karosserie 50 nahezu sämtliches ver­ sprühtes Pulver auf die Karosserie gelangt.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Ver­ wirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestal­ tungen von Bedeutung sein.

Claims (12)

1. Einrichtung zum elektrostatischen Pulverbeschichten von Werkstücken mit unterschiedlichen Pulvern mittels einer Sprühvorrichtung, welche mindestens eine Sprühpistole mit einer Pulverspeisevorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverspeisevor­ richtung der oder jeder Sprühpistole eine Zuführeinheit (2) mit mindestens zwei Pulvereingängen (3'-6'), eine Abführeinheit (8) mit einem Pulverausgang (9) und eine Umschalteinheit (12) aufweist, welche zum wahlweisen Anschließen des Pulverausgangs (9) an einen ausgewählten Pulvereingang (3', 4', 5' oder 6') angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zuführeinheit (2) vier Pulver­ eingänge (3'-6') aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Umschalteinheit eine zwischen Anschlußflächen (13, 11) von Zuführeinheit (2) und Abführeinheit (8) abgedichtet bewegliche Kanalplatte (12) mit einem Pulverdurchlaß (30) aufweist, der durch Bewegen der Kanalplatte (12) in Strömungsverbindung mit einem ausgewählten Pulvereingang (3', 4', 5' oder 6') und dem Pulverausgang (9) bringbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kanalplatte (12) mittels eines steuerbaren Antriebes (20, 21, 22) drehbeweglich ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antrieb einen steuerbaren Motor (20) sowie einen Zahnriemen- oder Kettenantrieb (21, 22) aufweist, über welchen die Motorleistung auf die Kanal­ platte (12) übertragbar ist.

6. Verfahren zum elektrostatischen Pulverbeschichten von Werkstücken mit unterschiedlichen Pulvern mittels einer Sprühvorrichtung mit mindestens einer Sprühpistole, wo­ bei die Werkstücke und die Sprühpistole relativ zuein­ ander bewegt werden, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sprühpistole zuerst zum Versprühen eines ersten Pulvers betrieben wird und anschließend auf den Betrieb zum Versprühen von mindestens einem weiteren Pulver auf das gleiche oder ein nachfolgende s Werkstück schnell umgeschaltet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste Pulver Grundierqualität hat, insbesondere rückgeführtes Pulver ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das weitere Pulver Frischpulver ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8 zum Pulver­ beschichten von Werkstücken mit mehreren Schichten, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sprühpistole entsprechend der Anzahl der auf zubringenden Schichten in vorbestimmter zeitlicher Reihenfolge mehrfach umgeschal­ tet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtenden Werkstücke in einer kontinuierlichen Bewegung an der Sprühpistole vorbei bewegt werden und daß die Sprühpis­ tole bezüglich des bewegten Werkstücke s längs einer vor­ programmierten Bewegungsbahn verfahren wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sprühpistole mittels eines Knickarmroboters verfahren wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten durch wahlweises Strömungsverbinden einer Pulverspeiseleitung der oder jeder Sprühpistole mit einem ausgewählten Pul­ vereingang einer mehrere Pulvereingänge aufweisenden Zuführeinheit für unterschiedliche Pulver geschieht.