DE19838269A1 - Pulverbeschichtungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Pulverbeschichtungsvorrichtung, bei welcher in einer Förderluftleitung (8) und in einer Zusatzluftleitung (18) je eine Drossel (6, 16) angeordnet ist, deren Strömungswiderstand motorisch verstellbar ist. Jeder Drossel ist ein eigener Stellmotor (4, 14) zugeordnet. Die Stellmotoren werden von einer elektronischen Steuereinrichtung (2) eingestellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pulverbeschichtungsvorrichtung mit einer Förderluftleitung und mindestens einer Zusatzluftleitung, die an einen Injektor angeschlossen sind zum pneumatischen Fördern von Beschichtungspulver mittels Förderluft der Förderleitung und Zusatzluft der mindestens einen Zusatzleitung, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Wie der vielfältige Stand der Technik zeigt, wurde schon durch viele Entwicklungsarbeiten in verschiedenen Richtungen versucht, optimale Betriebseinstellungen mit einfach durchzuführenden Maßnahmen zu erreichen. Dies ist bis jetzt noch nicht zufriedenstellend gelungen. Aus der DE- Patentschrift 12 66 685 ist das Grundprinzip eines Injektors zur pneumatischen Förderung von Beschichtungspulver bekannt. Aus der EP-B-0 412 289 ist eine elektrostatische Pulverbeschichtungseinrichtung bekannt, welche in einer Förderluftleitung und in einer Zusatzluftleitung je einen Druckregler und in einer gemeinsamen Druckluft-Zufuhrleitung zu der Förderluftleitung und der Zusatzluftleitung ein Anzeigegerät zur Anzeige des Gesamtluft-Volumenstromes enthält. Bei einer Änderung des Förderluft-Volumenstromes durch Verstellung seines Druckreglers, um den Pulverstrom entsprechend zu ändern, kann die dadurch entstehende Veränderung des Gesamtluft-Volumenstromes durch entsprechende Verstellung des Druckreglers der Zusatzluftleitung unter Berücksichtigung der Anzeige am Anzeigegerät wieder aufgehoben werden. Statt manuell können die Druckregler auch durch einen Mikrocomputer automatisch gesteuert werden. In einer vom Injektor zu einer Sprühvorrichtung oder einem Behälter führenden Pulverleitung ist eine Mindestmenge an Luft erforderlich, um Pulverablagerungen und Strömungspulsationen in der Pulverleitung zu vermeiden. Die Pulverströmungsgeschwindigkeit soll in der Pulverleitung möglichst konstant sein oder nicht stark schwanken, unabhängig von der pro Zeiteinheit geförderten Pulvermenge. Deshalb muß mehr Zusatzluft zugegeben werden, wenn die Förderluftmenge zur Förderung einer kleinen Pulvermenge pro Zeiteinheit (Pulvermengenstrom) soweit reduziert werden muß, daß in der Pulverleitung ohne die Zusatzluft nicht mehr ausreichend Gesamtluft vorhanden wäre. Die Zusatzluft wird nach einem Unterdruckbereich des Injektors, in welchem die Förderluft Pulver ansaugt, in den Förderluft-Pulverstrom eingeleitet. Gemäß abgewandelter Ausführungsform oder zusätzlich kann jedoch auch Zusatzluft in den Unterdruckbereich eingeleitet werden, um die Stärke des Unterdruckes oder Vakuums, welches von der Förderluft erzeugt wird, zu variieren. Somit wird bei Reduzierung des Förderluft-Volumenstromes der Zusatzluft-Volumenstrom erhöht, und umgekehrt. Eine ähnliche Vorrichtung mit je einem Druckregler in einer Förderluftleitung und in einer Zusatzluftleitung ist auch aus Fig. 4 der US-A-3 625 404 bekannt. Aus dieser gleichen US-Schrift und aus der DE-A-44 09 493 sind auch Luft-Teiler-Ventile bekannt, welche ein Drosselventil in der Förderluftleitung und ein Drosselventil in der Zusatzluftleitung aufweisen, welche mechanisch miteinander gekoppelt sind und manuell oder motorisch verstellbar sind, wobei in gleichem Maße, wie das eine Drosselventil weiter geöffnet wird, das andere Drosselventil weiter geschlossen wird. Bei dem in Fig. 3 der genannten US- Patentschrift gezeigten Luft-Teiler-Ventil können die Ventilkörper und ihre Ventilsitze relativ zueinander manuell eingestellt werden, um eine Voreinstellung des Maßes zu haben, um welches die eine Luftströmung größer oder kleiner sein soll als die andere Luftströmung. Diese mechanisch gekoppelten Drosselventile haben jedoch den Nachteil, daß die genannte Voreinstellung des Unterschiedes zwischen Förderluft-Volumenstrom und Zusatzluft-Volumenstrom nur für eine ganz bestimmte Pulversorte und nur für eine ganz bestimmte Konfiguration der Pulverbeschichtungsvorrichtung gültig ist, jedoch beim Wechsel auf andere Pulversorten, bei Veränderung von Anlagenteilen, welche die Strömungsverhältnisse ändern, und bei Änderung der Fördergeschwindigkeit oder Taktgeschwindigkeit, mit welcher zu beschichtende Gegenstände an einer Sprühvorrichtung vorbei transportiert werden, nicht automatisch variabel ist und zur Neueinstellung eine Unterbrechung des automatischen Beschichtungsbetriebes erfordert. Ein weiterer Nachteil ist, daß solche manuelle Voreinstellungen sehr viel Erfahrung der Bedienungsperson benötigen, um bei sich wiederholenden gleichen Beschichtungsvorgängen gleiche Einstellungen zu erzielen. Ein weiterer Nachteil der bekannten mechanischen Luft-Teiler-Ventile ist, daß es sehr schwierig ist, sie mit der für die Praxis erforderlichen Präzision herzustellen. Die Verwendung von Druckreglern anstelle von solchen Luft-Teiler- Ventilen hat andererseits den Nachteil, daß der Volumenstrom der Luft und der Mengenstrom des Pulvers nicht linear zum Druck der Förderluft und der Zusatzluft sind.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, jederzeit reproduzierbare Einstellungen der Förderluft und der Zusatzluft sowie der pro Zeiteinheit geförderten Pulvermenge zu erzielen, ohne daß Präzisionsprobleme bei der Herstellung auftreten und ohne besonders geschulte Bedienungspersonen zu benötigen, und außerdem ohne das Erfordernis von längeren Unterbrechungen des Beschichtungsbetriebes bei sich ändernden Beschichtungsbedingungen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Weitere Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten. Bei Verwendung eines elektrischen Schrittmotors sind zur Steuerung oder Regelung keine Istwert-Rückmeldungen an die Steuereinrichtung erforderlich, weil die Steuereinrichtung automatisch immer weiß, wieviel Schritte die Schrittmotoren in der einen oder anderen Drehrichtung ausgeführt haben. Die Steuereinrichtung ist eine vollständig elektronische Steuereinrichtung, vorzugsweise mit einem oder mehreren Mikroprozessoren.

An der Steuereinrichtung können Sollwerte für den Gesamtluft- Volumenstrom, die geförderte Pulvermenge pro Zeiteinheit und andere Werte eingegeben werden. Ferner kann die Steuereinrichtung automatisch von einem übergeordneten Leitstand oder Hauptrechner in Abhängigkeit von den zu beschichtenden Gegenständen gesteuert oder geregelt werden, beispielsweise bei einem Wechsel der Pulversorte, bei einem Wechsel der zu erzeugenden Beschichtungsdicke und/oder bei einem Wechsel der Taktgeschwindigkeit oder Fördergeschwindigkeit, mit welcher die zu beschichtenden Gegenstände an einer Sprühvorrichtung vorbei transportiert werden.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform als Beispiel beschrieben. Die Zeichnung zeigt in der einzigen

Fig. 1 schematisch eine Pulverbeschichtungsvorrichtung nach der Erfindung.

Die in der Zeichnung dargestellte Pulverbeschichtungsvorrichtung nach der Erfindung enthält eine elektronische Steuereinrichtung 2, welche einen elektrischen Schrittmotor 4 zur Einstellung einer variablen Strömungsdrossel 6 in einer Förderluftleitung 8 und einen elektrischen Schrittmotor 14 zur variablen Einstellung einer einstellbaren Drossel 16 in einer Zusatzluftleitung 18 über elektrische Leitungen 10 bzw. 20 elektrisch steuert, in Abhängigkeit von einem Soll-Pulvermengenstrom (geförderte Pulvermenge pro Zeiteinheit) und in Abhängigkeit von einem Soll-Gesamtluft-Volumenstrom (pro Zeiteinheit geförderte Gesamtluft) bestehend aus Förderluft der Förderluftleitung 8 und Zusatzluft der Zusatzluftleitung 18. Es sind ein Taster 22 zur Erhöhung des Soll-Pulvermengenstromes, ein Taster 23 zur Reduzierung des Soll-Pulvermengenstromes, ein Taster 24 zur Erhöhung des Soll-Gesamtluft-Volumenstromes, und ein Taster 25 zur Reduzierung des Soll-Gesamtluft-Volumenstromes vorgesehen, welche jeweils manuell betätigbar sind. Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform kann auch die elektronische Steuereinrichtung 2 eines oder mehrere Computerprogramme enthalten, welches die Sollwerte für den Pulvermengenstrom und den Gesamtluft-Volumentstrom in Abhängigkeit von den zu beschichtenden Gegenständen, deren Förder- oder Taktgeschwindigkeit, der zu erzeugenden Beschichtungsdicke, der zu verwendenden Pulverart (Korngröße, Kunststoff, Keramik) und/oder anderen Kriterien automatisch einstellt. Ein solches Computerprogramm oder solche Computerprogramme können statt in der Steuereinrichtung 2 in einer übergeordneten Steueranlage oder Leitstand 30 enthalten sein, welche mit der Steuereinrichtung 2 über einen Datenbus 32 in Datenaustausch steht.

Die stromaufwärtigen Enden der Förderluftleitung 8 und der Zusatzluftleitung 18 sind über einen Druckregler 34 an eine gemeinsame Druckluftquelle 36 angeschlossen.

Die stromabwärtigen Enden der Förderluftleitung 8 und der Zusatzluftleitung 18 sind an einen Injektor 38 angeschlossen. Der Förderluftstrom der Förderluftleitung 8 strömt von einer Injektordüse 40 durch einen Unterdruckbereich 42, in welchem er einen Unterdruck erzeugt und dadurch aus einem Pulverbehälter 44 Beschichtungspulver 46 ansaugt, dann in einen Fangkanal 48 und von dort zusammen mit dem angesaugten Pulver durch eine Pulverleitung 50 zu einem weiteren Behälter oder entsprechend Fig. 1 zu einer Sprühvorrichtung 52. Die Sprühvorrichtung 52 ist vorzugsweise von der Art, welche Pulver elektrostatisch auflädt. Sie kann eine manuelle oder automatische Sprühpistole oder ein Rotationszerstäuber oder dergleichen sein. Sie sprüht das pneumatisch geförderte Pulver 46 auf zu beschichtende Gegenstände 54, welche von einer Transportvorrichtung 56 automatisch auf der Sprühseite der Sprühvorrichtung vorbei transportiert werden.

Eine Pulveransaugöffnung 58 des Injektors 38 mündet in den Unterdruckbereich 42. Der Behälter 44 kann statt unterhalb des Injektors 38 auch oberhalb des Injektors 38 angeordnet sein.

Das stromabwärtige Ende der Zusatzluftleitung 18 ist an eine Zusatzluftöffnung 60 des Injektors 38 angeschlossen, von welcher die Zusatzluft in den Förderluft-Pulver-Strom des Fangkanales 48 strömt.

Zur Änderung der pro Zeiteinheit geförderten Pulvermenge (Pulvermengenstrom) oder zu seiner Konstanthaltung bei sich ändernder Pulverart wird der Förderluft-Volumenstrom der Förderluftleitung 8 von der Steuereinrichtung 2 über den Stellmotor 4 an der variabel einstellbaren Drossel 6 entsprechend eingestellt. Zum Ausgleich des sich dadurch ändernden Gesamtluftgehaltes im Luft-Pulverstrom wird der Zusatzluft-Volumenstrom der Zusatzluftleitung 18 durch Verstellung ihrer Drossel 16 mittels des Stellmotors 14 entsprechend ebenfalls verstellt.

Anstelle der einzigen Zusatzluftleitung 18 können auch mehrere Zusatzluftleitungen vorgesehen sein, diese können in den Fangkanal 48 oder stromaufwärts oder stromabwärts davon in den Förderluft-Pulver-Strömungsweg münden.

Anstelle von elektrischen Schrittmotoren 4 und 14 als Stellmotoren, können auch andere Motoren verwendet werden, beispielsweise Servomotoren. In allen Fällen erfolgt die aufeinander abgestimmte Steuerung oder Regelung der Drosseln 6 und 16 durch ihre Motoren rein elektrisch durch die elektronische Steuereinrichtung 2. Die Verwendung von elektrischen Schrittmotoren anstelle von Hydraulikmotoren hat den Vorteil, daß die Steuereinrichtung 2 jederzeit "weiß", wie die zugehörige Drossel 6 bzw. 16 eingestellt ist, da sie automatisch weiß, wieviel Schritte der betreffende Schrittmotor in der einen oder anderen Drehrichtung von ihr gedreht wurde.

Die Drosseln 6 und 16 können verstellbare Blenden oder verstellbare Ventile oder Hähne sein.

Ein Anzeigegerät 60 zeigt die Sollwerte und Istwerte des Förderluftvolumenstromes, des Zusatzluftvolumenstromes, des Gesamtvolumenstromes von Förderluft und Zusatzluft, und des Pulvermengenstromes an.

Die geförderte Pulvermenge pro Zeiteinheit (Pulverrate) ist ungefähr proportional zur pro Zeiteinheit geförderten Förderluftmenge der Förderluftleitung 8. Deshalb braucht mit den Tasten 22 und 23 lediglich die Förderluft eingestellt zu werden, um eine gewünschte Pulvermenge einzustellen. Die Steuereinrichtung 2 stellt dann automatisch die Zusatzluftrate durch den Stellmotor 14 und die Drossel 16 so ein, daß trotz geänderter Förderluftrate der Gesamtluft- Volumenstrom (Gesamtluftrate) auf dem eingestellten Sollwert bleibt.

Die Förderluftrate und die Zusatzluftrate verändern sich, bei konstantem Luftdruck am Druckregler 34, nur dann proportional zu einer Veränderung des Strömungsquerschnittes ihrer Drosseln 6 und 16, wenn der Strömungswiderstand stromabwärts von ihnen sehr klein ist. Bei einer Vorrichtung der vorliegenden Art mit einem Injektor und einer Pulverleitung 50 ist jedoch der Strömungswiderstand so groß, daß die Förderluftrate und die Zusatzluftrate sich nicht linear zu Änderungen der Strömungsquerschnitte der Drosseln 6 und 16 ändern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Steuereinrichtung 2 die nicht-lineare Abhängigkeit für mindestens einen oder mehrere Strömungswiderstände (verschiedene Injektoren 38 und/oder Pulverleitungen 50) diagrammartig derart gespeichert, daß die Steuereinrichtung 2 die Drosseln 6 und 16 durch die Stellmotore 4 und 14 in Abhängigkeit von Sollwertvorgaben, z. B. an den Tastern 22, 23, 24 und 25, nicht-linear so ansteuert, daß sich eine zur Sollwertänderung lineare Veränderung der Förderluftrate und/oder der Zusatzluftrate ergibt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sprühvorrichtung 50 eine manuelle Sprühpistole, an welcher die Taster 22 und 23, vorzugsweise auch die Taster 24 und 25 angeordnet und mit einem Finger manuelle betätigbar sind.

Claims (4)

1. Pulverbeschichtungsvorrichtung mit einer Förderluftleitung (8) und mindestens einer Zusatzluftleitung (18), die an einen Injektor (38) angeschlossen sind zum pneumatischen Fördern von Beschichtungspulver mittels Förderluft der Förderleitung und der Zusatzluft der mindestens einen Zusatzluftleitung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderluftleitung (8) und in der mindestens einen Zusatzluftleitung (18) je mindestens eine Drossel (6) angeordnet ist, deren Strömungswiderstand motorisch verstellbar ist, daß jeder Drossel (6, 16) ein eigener Stellmotor (4, 14) zur Einstellung ihres Strömungswiderstandes zugeordnet ist, und daß eine elektronische Steuereinrichtung (2) zum elektrischen Verstellen der Stellmotoren von allen Drosseln relativ zueinander in Abhängigkeit von einem Soll-Gesamtluft- Volumenstrom, bestehend aus der Förderluft und der Zusatzluft, und in Abhängigkeit von einem Soll- Pulvermengenstrom vorgesehen ist.

2. Pulverbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmotoren (4, 14) elektrische Schrittmotoren sind.

3. Pulverbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmotoren (4, 14) Servomotoren sind.

4. Pulverbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für mindestens eine Ausführungsform des sich an die Drosseln (6, 16) anschließenden Strömungsweges in der Steuereinrichtung (2) die nicht-lineare Abhängigkeit zwischen einer Veränderung des Strömungsquerschnittes von mindestens einer der Drosseln (6, 16) und einer daraus resultierenden Veränderung ihres Luftstromes (8, 18) diagrammartig derart gespeichert ist, daß eine Änderung des Sollwertes des betreffenden Luftstromes (8, 18) eine lineare Änderung der pro Zeiteinheit geförderten Menge des betreffenden Luftstromes durch eine entsprechende nicht-lineare Ansteuerung des betreffenden Stellmotores (4, 14) durch die Steuereinrichtung (2) zur Folge hat.