DE19751665C1 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Farbwechsel an Serienlackieranlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum automatischen Farbwechsel an Serienlackieranlagen, bei dem bei einem Farbwechsel die Alt­ farbe aus einem Leitungsstück zwischen einem Farbwechselblock und einer Beschichtungsvorrichtung mit einem farbneutralen Spülmedium ausgespült und anschließend die Neufarbe über den Farbwechselblock eingespeist und das Spülmedium ausgetrieben wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Be­ schichten von Werkstücken mit elektrisch leitenden Lacken, ins­ besondere auf Wasserbasis.

Eine wichtige Komponente für die Vollautomatisierung bei Se­ rienlackieranlagen ist die Farbwechseltechnik, wodurch ein Farbwechsel in wenigen Sekunden ausgeführt und eine Lackieran­ lage farbflexibel arbeiten kann. Bei einem Farbwechsel laufen nacheinander folgende Vorgänge ab: Spülen der Anlage und An­ drücken der neuen Farbe. Diese Vorgänge benötigen Zeit und müssen an die Taktzeit des Lackiergutes angepaßt werden.

Aus der DE 41 36 675 D2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Speiseleitung von einem Zwischenreservoir aus zuerst mit de­ ionisiertem Wasser vorgespült, anschließend getrocknet und hierauf mit Farbe versehen und daran anschließend mit einem Verdünner als Lösemittel gespült wird, um die Farbreste des auf Wasserbasis verwendeten Lacks zu entfernen. Bei diesem Stand der Technik besteht aufgrund des Spülens mit Wasser und einer Verdünnung in Verbindung mit dem anschließenden Trocknen eine größere Menge an mit Verdünnung verunreinigtem Wasser, welches mit hohem Kostenaufwand entsorgt werden muß.

In der DE 43 42 128 A1 wird eine Farbauftragsvorrichtung offen­ bart, die eine Abflußleitung mit zumindest teilweise transpa­ rentem Bereich aufweist, der mit einem optoelektronischen Sen­ sor ausgestattet ist, der mit der Speiseleitung über ein Um­ schaltventil verbunden ist. Der optoelektronische Sensor erfaßt die Lichtabsorption in der Ablaufleitung, die bei einem Min­ destwert der Lichtabsorption die Einspeisung neuer Farbe her­ beiführt. Die Farbrückstände werden mit einem Reinigungsmittel vollständig ausgeschwemmt.

Nachteile ergeben sich somit durch die entstehenden Farbwech­ selkosten, die sich aus den Kosten des Verlustes an Restfarbe, dem Verbrauch an Spülmedien und ggf. an Druckluft, sowie den Entsorgungskosten zusammensetzen. Bei dem Spülvorgang handelt es sich um ein starres Ablaufprogramm, das für die schwierig­ sten Farbfolgen, z. B. von Rot nach Weiß ausgelegt ist. Bei einem Farbwechsel von Grün nach Blau, der als nicht so schwie­ rig angesehen wird, ist der Spülvorgang aufgrund des starren Programms genauso lang wie bei dem schwierigeren Rot-Weiß- Farbwechsel. Hieraus ergeben sich längere Standzeiten zwischen den Farbwechseln aufgrund der nicht-flexiblen Spülvorgänge, so daß eine geringere Nutzung pro Zeiteinheit resultiert.

Aus der US 5,050,850 ist ein Farbwechselsystem für die automatische Serienlackierung bekannt geworden, bei der während des Ausspülens der Altfarbe mit einem Spülmedium eine elektrische Leitfähigkeitsmessung des in dem zu spülenden Leitungsabschnitt befindlichen Gemisches aus Altfarbe und Spülmedium durchgeführt wird. Der Spülvorgang wird bei einem vorgegebenen Meßwert abgebrochen und die Neufarbe eingespeist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit denen ein schnellerer Farbwechsel durchführbar ist, der zum einen die Umwelt weniger belastet, zum anderen weniger Abfall produziert.

Diese Aufgabe wird mit einem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird während des Spülvor­ ganges die Farbkonzentration im Spülmedium ermittelt, indem konduktometrisch die Farbkonzentration bestimmt wird. Über die elektrische Leitfähigkeit des Spülmediums wird der Grad der Lackverunreinigung dieses Spülmediums ermittelt, welches on­ line qualitativ Aussagen zum Spülzustand in dem Leitungsab­ schnitt ermöglicht. Außerdem wird die elektrische Leitfähigkeit des Spülmediums vor Eintritt in den Farbwechselblock gemessen und auf diese Weise ein zweiter Messwert ermittelt. Dieser zweite Messwert dient als Referenzmeßwert für das noch nicht verunreinigte Spülmedium. Der Spülvorgang wird erfindungsgemäß dann abgebrochen, wenn die Differenz aus dem ersten und dem zweiten Messwert einen vorgegebenen Grenzwert erreicht oder unterschreitet. Auf diese Weise werden Schwankungen der elektrischen Leitfähigkeit im Spülmedium eliminiert. Die Reinigung des Farbwechselsystems muß nur so gründlich sein, daß eine Farbverschleppung auf das zu lackierende Werkstück nicht zu erkennen ist. Die Reinigung kann deshalb dann abgebrochen werden, wenn eine bestimmte zulässige Konzentration des alten Lackes im Spülmedium erreicht ist. Der Spülvorgang erfolgt somit zeitlich flexibel je nach Schwierigkeit der Farbfolge und nicht mehr starr. Auf diese Weise kann die Zykluszeit bei einem günstigen Farbwechsel stark verringert werden. Außerdem wird der Verbrauch an Spülmedium verringert, was nicht nur Kostenvorteile, sondern auch eine Schonung der Umwelt zur Folge hat.

Der für den Abbruch des Spülvorganges verantwortliche Meßwert kann empirisch vorbestimmt sein und wird z. B. für jede Neu­ farbe ermittelt.

Es ist jedoch auch denkbar, für jeden Farbwechsel von Altfarbe zu Neufarbe einen Meßwert zu ermitteln, der einer bestimmten Kombination von Altfarbe zur Neufarbe zugeordnet ist. Dieser Meßwert ist also abhängig vom jeweiligen Farbwechsel, wobei, wie bereits erwähnt, bei einem günstigen Farbwechsel ein Meß­ wert für den Abbruch ermittelt werden kann, der eine höhere Konzentration der Altfarbe im Spülmedium zuläßt, als bei einem kritischen Farbwechsel.

Vorteilhaft wird zum Spülen ein Ein- oder Mehrkomponentenspül­ medium verwendet. Dies kann z. B. deionisiertes Wasser und/oder Glycole aus der Gruppe Ethylglycol, Butylglycol o. ä. sein. Das Spülmedium hat eine verschwindend geringe Eigenleitfähigkeit, wobei der Grundleitwert z. B. bei 30 mS liegt. Der Leitwert der Wasserlacke liegt in der Regel oberhalb von 1.500 mS.

Die eingangs genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 9 aufweist.

Zum Zuführen von Spülmedium ist in der Leitung ein zweiter Sensor vorgesehen. Dieser zweite Sensor ermittelt die elektrische Leitfähigkeit des frischen, nicht verunreinigten Spülmediums, wobei dieser Meßwert als Referenzsignal bzw. Nullwert verwendet wird.

Zur Temperaturkompensation weist der Sensor einen Leitwertsen­ sor und einen Temperatursensor auf. Ferner ist eine Auswerte­ einheit zur Ermittlung der Differenz der Meßwerte der beiden Sensoren vorgesehen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Be­ schreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Aus­ führungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen erläutert ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei­ spiels einer Standard-Farbwechselanordnung; und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Sensors mit Leitwert­ meßzelle und Temperatursensor.

In der Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Farbwechselblock bezeichnet, in welchen eine Vielzahl pneumatischer Ventile 2 bis 4 einmündet. Über die Ventile 4 wird dem Farbwechselblock 1 Farbe zugeführt. Das Ventil 3 dient zur Zuführung eines Spül­ mediums, z. B. von deionisiertem Wasser mit Butylglycol. Zum Ausblasen des Farbwechselblocks und der sich daran anschließen­ den Einrichtungen dient Druckluft, welche über das Ventil 2 zu­ geführt wird. An den Farbwechselblock schließt sich eine Do­ siereinrichtung 5 und ein Leitungsstück 6 an, welche in eine Beschichtungsvorrichtung 7, z. B. einen Hochrotationszerstäuber einmündet. Aus dieser Beschichtungsvorrichtung 7 führt eine Rückführleitung 8 z. B. für verbrauchtes Spülmedium. In dieser Rückführleitung 8, z. B. in einem pneumatischen Absperrventil 9 ist ein Sensor 10 angeordnet, der in Fig. 2 näher dargestellt ist. Ein zweiter Sensor 11 befindet sich in einer Zuführleitung 12 für frisches, unverbrauchtes Spülmedium, welches in das pneumatische Ventil 3 mündet.

In der Fig. 2 ist der Sensor 10 bzw. 11 dargestellt, der einen Einlaß 17 und einen Auslaß 18 aufweist. Der Sensor 10 bzw. 11 wird in Richtung der Pfeile 13 durchströmt. In den Strömungska­ nal 14 mündet ein Temperatursensor 15 sowie ein Leitwertsensor 16. Mit diesem Sensor 10 bzw. 11 kann also die Temperatur und die elektrische Leitfähigkeit des durchströmenden Mediums er­ mittelt werden.

Soll nun nach der Beschichtung eines Werkstücks die Farbe ge­ wechselt werden, werden das entsprechende pneumatische Ventil der Altfarbe am Farbwechselblock 1 geschlossen, das Ventil 2 für die Druckluft geöffnet und nach dem Ausblasen der Leitungen wieder verschlossen, und das pneumatische Ventil 3 für das Spülmedium geöffnet, so daß der Farbwechselblock 1, die Do­ siereinrichtung, das Leitungsstück 6 und die Beschichtungsvor­ richtung 7 gespült werden und die restliche Altfarbe entfernt wird. Diese restliche Altfarbe sowie das verunreinigte Spülme­ dium wird nach dem Öffnen des pneumatischen Absperrventils 9 über die Rückführleitung 8 einem Sammelbehälter zugeführt. Bei diesem Spülvorgang werden neben der Temperatur die elektrische Leitfähigkeit des frischen, nicht verunreinigten Spülmediums mit dem zweiten Sensor 11 und die Temperatur und die elektri­ sche Leitfähigkeit des mit Altfarbe verunreinigten Spülmediums mit dem ersten Sensor 10 ermittelt. Erreicht die Differenz der Meßwerte für die elektrische Leitfähigkeit, welche temperatur­ kompensiert ist, der beiden Sensoren 10 und 11 einen vorgege­ benen Grenzwert, dann wird das pneumatische Ventil 3 geschlos­ sen und das pneumatische Ventil 2 geöffnet. Der Farbwechsel­ block 1, die Dosiereinrichtung 5, das Leitungsstück 6 sowie die Beschichtungsvorrichtung 7 werden mit Druckluft vom Spülmedium befreit. Anschließend wird durch Schließen der Ventile 2 und 9 und Öffnen des entsprechenden Ventils 4 die neue Farbe ange­ drückt. Der Beschichtungsvorgang des nächsten Werkstücks kann beginnen.

Von Vorteil bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren sowie bei dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß die gesamte Anordnung lediglich so lange gespült wird, bis die Verunrei­ nigung des Spülmediums einen für die bestimmte Farbe bzw. für einen bestimmten Farbwechsel definierten Grenzwert erreicht hat.

Auf diese Weise wird der Farbwechselzyklus verkürzt und Spül­ medium eingespart.

Claims (11)

1. Verfahren zum automatischen Farbwechsel an Serienlackier­ anlagen, bei dem bei einem Farbwechsel die Altfarbe aus einem Leitungsstück (6) zwischen einem Farbwechselblock (1) und einer Beschichtungsvorrichtung (7) oder einer Rückführleitung (8) mit einem farbneutralen Spülmedium ausgespült und anschließend die Neufarbe über den Farb­ wechselblock (1) eingespeist und das Spülmedium aus­ getrieben wird, wobei während des Ausspülens der Altfarbe mit dem Spülmedium eine elektrische Leitfähigkeitsmessung des in dem zu spülenden Leitungsabschnitt befindlichen Gemisches aus Altfarbe und Spülmedium durchgeführt wird, die einen ersten Meßwert ergibt und die elektrische Leitfähigkeit des Spülmediums vor Eintritt in den Farbwechselblock (1) gemessen und daraus ein zweiter Meßwert ermittelt wird, wobei der Spülvorgang dann abgebrochen wird, wenn die Differenz aus dem ersten und dem zweiten Meßwert einen vorgegebenen Grenzwert erreicht oder überschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Grenzwert empirisch vorbestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Neufarbe ein vorgegebener Grenzwert ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Farbwechsel von Altfarbe zu Neufarbe ein vorgegebener Grenzwert ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Spülen ein Ein- oder Mehrkomponen­ tenspülmedium verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das Spülmedium deionisiertes Was­ ser und/oder Glycole aus der Gruppe Ethylenglycol oder Butylglycol verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Verunreinigung des Spülmediums gemessen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserbasislacke für die Lackierung verwendet werden.

9. Vorrichtung zum Beschichten von Werkstücken mit elektrisch leitenden Lacken, insbesondere auf Wasserbasis, mit einem Farbwechselblock (1), einer Beschichtungsvorrichtung (7), einem den Farbwechselblock (1) mit der Be­ schichtungsvorrichtung verbindenden Leitungsstück (6) und einem ersten Sensor (10) zum Messen der elektrischen Leitfähigkeit des im Leitungsstück (6) oder in einer Rückführleitung (8) geförderten Mediums und einem zweiten Sensor (11), der in der Leitung (12) zum Zuführen von Spülmedium vorgesehen ist, sowie mit einer Auswerteinheit zur Ermittlung der Differenz der Meßwerte der beiden Sensoren (10, 11).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (10, 11) einen Leitwertsensor (16) und einen Temperatursensor (15) aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Temperaturkompensation der Leitwert- Meßwerte vorgesehen ist.