DE19742588B4

DE19742588B4 - Verfahren zum serienweisen Beschichten von Werkstücken

Info

Publication number: DE19742588B4
Application number: DE19742588A
Authority: DE
Inventors: Manfred Sandmann; Reinhold Dr. Grau
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2017-09-27
Also published as: DE19742588A1; EP0904848A1; ES2193455T3; DE59807823D1; EP0904848B1

Abstract

Verfahren zum serienweisen Beschichten von Werkstücken, bei dem das Beschichtungsmaterial aus einer Materialzufuhrleitung einer Materialwechselventilanordnung (A, B) und von dort durch eine Verbindungsleitung (12) einem Applikationsorgan (10) zugeführt wird,
wobei in der Verbindungsleitung (12) befindliches Beschichtungsmaterial von einem Molch, der von einem Druckmedium aus einer Ruheposition in einer Ventilkonstruktion (8) an dem dem Applikationsorgan (10) abgewandten Ende der Verbindungsleitung (12) durch die Verbindungsleitung (12) gedrückt wird, in Richtung zu dem Applikationsorgan (10) gefördert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der Molch nach der Förderung des Beschichtungsmaterials am Ende eines Beschichtungszyklus durch am Ende der Verbindungsleitung (12) zugeführtes Druckmedium durch die Verbindungsleitung (12) in seine Ruheposition an dem dem Applikationsorgan (10) abgewandten Ende der Verbindungsleitung (12) zurückbewegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Verfahren ist bekannt aus US 5 221 047 A .
In Beschichtungsanlagen beispielsweise zur Serienbeschichtung von Kraftfahrzeugkarossen zirkulieren die verfügbaren Lackmaterialien unterschiedlicher Farbe üblicherweise in Ringleitungen, aus denen sie über eine als Farbwechsler dienende Ventilanordnung und eine Stichleitung zu dem Applikationsorgan gelangen, bei dem es sich z. B. um Rotationszerstäuber handeln kann oder auch um eine Sprühpistole, die mit dem Farbwechsler durch einen relativ langen Schlauch verbunden ist. Vor jedem Farbwechsel und auch vor längeren Betriebspausen muss bekanntlich die in der Stichleitung befindliche Farbe restlos entfernt werden.
Bisher wurde das in der Stichleitung befindliche Beschichtungsmaterial entweder verworfen oder wenigstens teilweise in die Ringleitung zurückgedrückt. Die Materialverluste beim Verwerfen sind in heutigen Anlagen in der Regel nicht mehr akzeptabel, besonders wenn es sich um relativ lange Stichleitungen handelt. Beim Zurückdrücken des Farbmaterials in das Materialzufuhrsystem besteht andererseits die Gefahr, dass z. B. aufgrund klemmender Farbventile oder Steuerungsfehler falsches Material in eine Ringleitung gelangt. Stattdessen ist es auch bekannt, schon vor Beendigung eines Lackiervorgangs die Verbindung zwischen der Ringleitung und der Stichleitung durch den Farbwechsler zu sperren und das restliche Beschichtungsmaterial aus der Stichleitung durch Spülflüssigkeit zu dem Applikationsorgan zu drücken, so dass es noch appliziert werden kann ( US 4 348 425 A ; EP 0 303 541 B1 , DE 691 032 18 T2 ). Hierbei wird zwar das Problem des Zurückdrückens unerwünschten Materials in eine Ringleitung vermieden, doch kann sich das von der Spülflüssigkeit (Lösemittel) beaufschlagte restliche Beschichtungsmaterial zu einem großen Teil mit der Spülflüssigkeit vermischen. Insbesondere wurde festgestellt, dass das Lösemittel an der Kontaktstelle lanzenartig weit in die Mitte der Farblackfront eindringt. Der von diesem Lanzeneffekt beeinträchtigte Teil des Beschichtungsmaterials in der Stichleitung kann nicht appliziert werden, sondern muss verworfen werden, so dass sich beträchtliche Materialverluste ergeben.
Bei dem aus der US 5 221 047 A bekannten gattungsgemäßen Verfahren wird der Molch zur Förderung des Beschichtungsmaterials zu dem Applikationsorgan von mit Druckluft beaufschlagter Reinigungsflüssigkeit aus einer ersten Molchstation am Farbwechsler zu einer dem Applikationsorgan vorgeschalteten zweiten Molchstation geschoben, aus der er dann mit Druckluft durch eine gesonderte Rückführleitung in die erste Molchstation zurückgeschoben wird. Nachteilig ist der durch die Rückführleitung verursachte zusätzliche Aufwand. Außerdem kann es nachteilig sein, wenn der Molch erst durch die zweite Molchstation hindurch bis zu der Rückführleitung bewegt werden muss, bevor er zu der ersten Molchstation zurückgebracht werden kann.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das die Nachteile des gattungsgemäßen Verfahrens vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein zusätzlicher Vorteil des hier beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass beispielsweise vor einem Farbwechsel oder einer Betriebspause oder einem aus sonstigen Gründen erforderlichen Spülvorgang das im laufenden Beschichtungszyklus verwendete Beschichtungsmaterial nahezu verlustfrei appliziert werden kann, ohne zuvor in das Ringleitungs- oder Materialzufuhrsystem zurückgedrückt werden zu müssen. Das Ergebnis ist eine beträchtliche Einsparung von Beschichtungsmaterial sowie die Möglichkeit, bei entsprechender Ausgestaltung der Einrichtung nach Beendigung eines Beschichtungszyklus nahezu verzögerungsfrei mit dem nächsten Zyklus beginnen zu können.
Zum Zurückdrücken des vor einem Farbwechsel oder einer Betriebspause im Verbindungsschlauch einer Sprühpistole verbleibenden Farblacks in das Ringleitungssystem wurde an sich in DE 197 09 988 A1 schon vorgeschlagen, den Farblack mit einem Verdrängerkörper (Molch) in Form einer Kugel aus elastisch verformbarem Werkstoff zurückzudrücken, der zu diesem Zweck in einer geeigneten Ventilkonstruktion an der Sprühpistole positioniert ist und von dort durch Druckluft entgegen dem in der Ringleitung anstehenden Druck bis zu einem Anschlag in der Nähe des Farbwechslers bewegt wird, von wo er anschließend durch Spülflüssigkeit und/oder Druckluft zurück in die Ventilkonstruktion befördert wird. Der Molch fördert in dieser Einrichtung aber kein Beschichtungsmaterial in Richtung zu der Sprühpistole.
An den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische und vereinfachte Darstellung einer Einrichtung zum Durchführen des hier beschriebenen Verfahrens;
2 eine Einrichtung, die auf zwei dasselbe Applikationsorgan unabhängig voneinander speisende Systeme gemäß 1 erweitert ist;
3 eine gegenüber 1 und 2 teilweise abgewandelte Einrichtung.
Gemäß 1 sind zwei getrennte, als Materialwechselventilanordnung dienende Farbwechsler A bzw. B an sich bekannter und üblicher Art über Farbventile F, F_n z. B. an Ringleitungen für entsprechend viele Lackfarben und über weitere Ventile V und PL an Leitungen für Spülflüssigkeit (Verdünner) bzw. für Druckluft angeschlossen. Jeder Farbwechsler ist ausgangsseitig über je einen Farbdruckregler 2, eine Dosierpumpe 4 und je ein Umschaltventil 6A bzw. 6B an eine als erste "Molchstation" dienende Ventilkonstruktion 8 angeschlossen, die am Eingang einer zu dem Applikationsorgan 10 führenden Verbindungsleitung 12 angeordnet ist. Das Applikationsorgan 10 kann darstellungsgemäß ein Rotationszerstäuber oder insbesondere auch eine Sprühpistole sein. Am Ausgang der Verbindungsleitung 12 ist eine als zweite "Molchstation" dienende weitere steuerbare Ventilanordnung 14 vorgesehen. An die Umschaltventile 6A, 6B und an die Ventilanordnung 14 sind darstellungsgemäß über zugehörige Ventile jeweils Leitungen für Verdünner (V) und Druckluft (PL) angeschlossen. Ferner sind an die Leitungen zwischen den Dosierpumpen 4 und den Umschaltventilen 6A bzw. 6B sowie an die Ventilkonstruktion 8 über je ein Ventil Abflussleitungen RF angeschlossen, die bei Spülvorgängen den verwendeten Verdünner verwerfen.
Die erste "Molchstation" oder Ventilkonstruktion 8 kann beispielsweise zur Aufnahme eines als Verdrängerkörper dienenden Molches (nicht dargestellt) dienen, der entsprechend dem Vorschlag der eingangs erwähnten DE 197 09 988 A1 eine Kugel aus elastisch verformbaren Werkstoff sein kann, deren Durch messer im unverformten Zustand gleich oder etwas größer als der Innendurchmesser der Verbindungsleitung 12 ist. Die Ventilkonstruktion 8 ist (wie ebenfalls nicht im einzelnen dargestellt ist) zwischen zwei Stellungen derart umschaltbar, dass der Molch bei der ersten Stellung den Weg von dem Farbwechsler A oder B durch die Umschaltventile 6A oder 6B in die Verbindungsleitung 12 freigibt, während er bei der zweiten Stellung durch in die Ventilkonstruktion 8 geleitetes Druckmedium in die Verbindungsleitung 12 drückbar ist. Beispielsweise kann die Ventilkonstruktion 8 ähnlich der ein Membranventil enthaltenden totraum-freien Konstruktion gemäß 2 der erwähnten DE 197 09 988 A1 gestaltet sein.
Die als zweite Molchstation dienende Ventilanordnung 14 kann ebenfalls so ausgebildet sein, dass der Molch in einer Ventilstellung den Weg aus der Verbindungsleitung 12 in das Applikationsorgan 10 freigibt und in einer anderen Ventilstellung in die Verbindungsleitung 12 zurückgedrückt werden kann. Stattdessen kann es aber genügen, wenn der Molch am Applikationsorgan 10 lediglich gegen einen Anschlag stößt und durch das in der Ventilanordnung 14 unter Druck eingeleitete Medium, also Verdünner und/oder Druckluft in die Leitung zurückdrückbar ist.
Im normalen Betrieb wird das Beschichtungsmaterial von einem der beiden Farbwechsler, z. B. dem Farbwechsler A kommend durch das Umschaltventil 6A, die Ventilkonstruktion 8, in der der Molch in seiner Ruheposition den Weg in die Verbindungsleitung 12 freigibt, und durch die Ventilanordnung 14 zum Applikationsorgan 10 gefördert.
Zum Ende eines Beschichtungszyklus, nämlich sobald die üblicherweise vorgesehene Programmsteuerung der Anlage errechnet oder feststellt, dass zum Vollenden eines Beschichtungsvorgangs, beispielsweise zur Fertiglackierung einer Karosse o der eines bestimmten begrenzten Teils des Werkstücks gerade noch soviel Beschichtungsmaterial benötigt wird, wie sich in der Verbindungsleitung 12 zwischen den beiden Molchstationen befindet, wird das bisher offene Farbventil F des betreffenden Farbwechslers A geschlossen, dessen Verdünnerventil V geöffnet und zugleich die Ventilkonstruktion 8 in die Stellung umgeschaltet, in der der Molch von dem nun anstelle des Farbmaterials mit etwa demselben Druck mittels der Dosierpumpe 4 zugeführten Verdünner in und durch die Verbindungsleitung 12 gedrückt wird. Der Molch drückt seinerseits das in der Leitung befindliche restliche Beschichtungsmaterial zum Applikationsorgan 10, wobei er dieses Material von dem Verdünner isoliert, bis er die zweite Molchstation, also die Ventilanordnung 14 erreicht, womit der Applikationsvorgang beendet ist.
Sodann wird der Molch durch in die Ventilanordnung 14 geleitete Verdünnerflüssigkeit und/oder Druckluft wieder zurück in die Ventilkonstruktion 8 befördert. Der Verdünner kann durch die an die Ventilkonstruktion 8 angeschlossene Leitung RF abfließen. Gleichzeitig können das Farbsystem zwischen dem betreffenden Farbwechsler A oder B und dem zugehörigen Umschaltventil 6A bzw. 6B sowie das Applikationsorgan 10 gespült werden, wobei die Spülflüssigkeit aus dem Farbsystem über die Leitung RF am Umschaltventil abfließen kann.
Sobald der Molch sich wieder in seiner Ruheposition in der Ventilkonstruktion 8 befindet, kann das neue Farbmaterial für einen nächsten Beschichtungszyklus über das andere Farbsystem vom Farbwechsler B bis zum Applikationsorgan 10 angedrückt werden. In einer vereinfachten Ausführungsform könnte die beschriebene Einrichtung auch mit einem einzigen Farbsystem ohne die Umschaltventile 6A und 6B arbeiten.
Die Einrichtung nach 2 unterscheidet sich von der nach 1 im wesentlichen dadurch, dass zwischen den ersten Farbwechsler A und das Applikationsorgan 10 nach dem Farbdruckregler 2 und der Dosierpumpe 4 eine erste als Molchstation dienende Ventilkonstruktion 28A (entsprechend 8 in 1), eine erste Verbindungsleitung 22A und eine erste Ventilanordnung 24A (entsprechend 14 in 1) und zwischen den zweiten Farbwechsler B und das Applikationsorgan 10 eine zweite als Molchstation dienende Ventilkonstruktion 28B, eine zweite Verbindungsleitung 22B und eine zweite Ventilanordnung 24B geschaltet sind. Darstellungsgemäß sind an die Ventilanordnungen 24A, 24B Leitungen für Verdünner und Druckluft und an die Verbindungsleitungen an den oder in der Nähe der Ventilanordnungen 24A, 24B Abflussleitungen RF angeschlossen. In jeder der beiden Verbindungsleitungen 22A, 22B kann das darin befindliche Beschichtungsmaterial in der beschriebenen Weise durch je einen eigenen, in der betreffenden Ventilkonstruktion 28A bzw. 28B positionierten Molch zu dem Applikationsorgan 10 gedrückt und von dort zurückbewegt werden, wobei die beiden Systeme autark, also unabhängig voneinander arbeiten können. Diese Einrichtung hat den besonderen Vorteil, dass z. B. beim Zurückbewegen des Molches in der Verbindungsleitung 22A und während des Spülens des zugehörigen Systems das andere, an den Farbwechsler angeschlossene System bereits "vorgeladen" sein und mit diesem System ohne Verzögerung der nächste Beschichtungsvorgang begonnen werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Variante der beschriebenen Einrichtung ist in 3 dargestellt. Wie bei 1 sind zwei Farbwechsler A, B wahlweise über Umschaltventile 36A bzw. 36B mit dem Applikationsorgan 10 koppelbar. Im Gegensatz zu 1 (und zu 2) ist aber hier nur eine einzige Dosierpumpe 34 vorhanden, die sich in der Nähe des Applikati onsorgans 10 zwischen diesem und den Umschaltventilen 36A, 36B befindet, während zwei im Vergleich mit der Strecke zwischen dem Applikationsorgan 10 und den Umschaltventilen 36A, 36B wesentlich längere Verbindungsleitungen 32A bzs. 32B (entsprechend der Leitung 12 in 1) zwischen den Umschaltventilen und den beiden Farbwechslern A bzw. B verlaufen. Am farbwechslerseitigen Ende der beiden Verbindungsleitungen 32A, 32B ist je eine als Molchstation dienende Ventilkonstruktion 38A bzw. 38B (entsprechend 8 in 1) vorgesehen. Die darin positionierten Molche werden durch ein Schiebemittel, das unter Druck zugeführter Verdünner, Druckluft oder stattdessen ein beliebiges sonstiges Druckmedium sein kann und dem Farbwechsler darstellungsgemäß durch das Ventil SMA bzw. SMB zugeführt wird, durch die betreffende Verbindungsleitung 32A bzw. 32B bis zu dem betreffenden Umschaltventil 36A bzw. 36B gedrückt. Anschließend wird der Molch von der bei den Umschaltventilen eingeleiteten Spülflüssigkeit und/oder Druckluft in seine Ausgangsposition in der Ventilkonstruktion 38A bzw. 38B zurückbewegt. Bei dieser Einrichtung kann das System vom Umschaltventil bis zum Farbwechsler durch das beim Umschaltventil eingeleitete Lösemittel gespült werden, das am Farbwechsler durch eine Abflussleitung RF verworfen werden kann.
Die Anordnung der Dosierpumpe 34 zwischen den zu molchenden Verbindungsleitungen 32A, 32B und dem Applikationsorgan 10 ist u. a. deshalb vorteilhaft, weil hier nur das von den Molchen in Richtung zu dem Applikationsorgan gedrückte reine Lackmaterial dosiert werden muss, was besser und genauer möglich ist als das Dosieren des Lösemittels, mit dem bei den Einrichtungen nach 1 und 2 der Molch und damit das restliche zu applizierende Farbmaterial gefördert werden müssen. Zugleich ergibt sich eine größere Flexibilität hinsichtlich des verwendbaren Schiebemittels für den Molch. Außerdem wird der Aufwand reduziert, da eine der beiden Dosierpumpen 4 gemäß 1 oder 2 eingespart wird.
In Abwandlung der beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung besteht die Möglichkeit, als Molch, mit dem das restliche zu applizierende Beschichtungsmaterial durch die Verbindungsleitung zu dem Applikationsorgan gedrückt wird, anstelle eines kompakten Verdrängerkörpers ein fließfähiges Medium zu verwenden, das die Vermischung mit dem Beschichtungsmaterial aufgrund seiner Beschaffenheit und Eigenschaften wie etwa besonders hoher Oberflächenspannung oder zweckmäßiger Viskosität vermeidet, und das durch kurzzeitiges Öffnen eines Ventils aus einer Zufuhrleitung zwischen der gesperrten Beschichtungsmaterialzufuhrleitung und der Verbindungsleitung eingeleitet wird, bevor die Materialwechselventilanordnung die Verbindung von der Materialzufuhrleitung für das als nächstes zu applizierende Beschichtungsmaterial öffnet. Dieses ebenfalls wie ein Molch wirkende Sperr- oder Isoliermedium kann beispielsweise durch ein hierfür vorgesehenes Ventil am Farbwechsler eingeleitet werden oder auch in eine gesonderte Ventilkonstruktion entsprechend der Molchstation gemäß 1. Diese Ventilkonstruktion ist hier umschaltbar zwischen einer ersten Stellung, in der ein in der Ventilkonstruktion mündender Kanal für das Sperr- oder Isoliermedium durch ein Ventil verschlossen und der Weg durch die Ventilkonstruktion für das Beschichtungsmaterial freigegeben ist, und einer zweiten Stellung, in der das genannte Medium in die Verbindungsleitung gedrückt wird. Es kann zweckmäßig sein, das Ventil so kurzfristig oder impulsartig zu Öffnen, dass das Medium nur in Form einer kleinen Flüssigkeitsblase eingeleitet wird.
Eine andere Möglichkeit der Abwandlung der beschriebenen Ausführungsbeispiele besteht darin, den Molch statt durch Spülflüssigkeit und/oder Druckluft durch das nach dem Sperren der Beschichtungsmaterialzufuhrleitung als nächstes zu applizierende Farbmaterial als Druckmedium durch die Verbindungsleitung zu drücken. Die Reinigungswirkung des Molches kann hierbei ausreichend sein, so dass kein zeitraubendes Spülen der Leitung und Andrücken der nächsten Farbe erforderlich ist.

Claims

Verfahren zum serienweisen Beschichten von Werkstücken, bei dem das Beschichtungsmaterial aus einer Materialzufuhrleitung einer Materialwechselventilanordnung (A, B) und von dort durch eine Verbindungsleitung (12) einem Applikationsorgan (10) zugeführt wird, wobei in der Verbindungsleitung (12) befindliches Beschichtungsmaterial von einem Molch, der von einem Druckmedium aus einer Ruheposition in einer Ventilkonstruktion (8) an dem dem Applikationsorgan (10) abgewandten Ende der Verbindungsleitung (12) durch die Verbindungsleitung (12) gedrückt wird, in Richtung zu dem Applikationsorgan (10) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Molch nach der Förderung des Beschichtungsmaterials am Ende eines Beschichtungszyklus durch am Ende der Verbindungsleitung (12) zugeführtes Druckmedium durch die Verbindungsleitung (12) in seine Ruheposition an dem dem Applikationsorgan (10) abgewandten Ende der Verbindungsleitung (12) zurückbewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckmedium eine unter Druck zugeführte Spülflüssigkeit und/oder Druckluft verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während der Zurückbewegung des Molches durch die Verbindungsleitung (22A) dem Applikationsorgan (10) Beschichtungsmaterial durch eine zweite, über eine zweite Materialwechselventilanordnung (B) ebenfalls an ein Materialzufuhrsystem angeschlossene Verbindungsleitung (22B) zugeführt wird.