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Verfahren und Einrichtung zur Verhinderung einer Überschlagbildung
in Anlagen mit Hochspannungsfeldern, insbesondere Farbspritsanlagen und Pulverspruhanlagen
Wird bei einem elektrischen Peld zwischen den gegensätzlichen Elektroden eine bestimmte
Grenzspannung überschritten, erfolgt ein Überschlag. Diese Grenzspannung hängt von
der Beschaffenheit des zwischen den Elektroden befindlichen Zwischenraumes, bei
einem iuftzwischenraum in erster Linie aber von der gegenseitigen Entfernung der
beiden Elektroden ab Wird nun bei herkömmlichen Farbspritzanlagen oder Pulversprühanlagen
mit einem konstanten Potential an der Pistole und damit mit einer konstanten Spannung
zwischen Spritz- oder Sprühpistole und Werkstück gearbeitet, besteht bei einer zu
großen Annäherung der Pistole an das Werkstück die Gefahr einer tberschlagbildung.
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Es ist außerdem bekannt, daß sich beim Parbspritzverfahren
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Pulversprühverfahren in Randbereichen und Ecken des Werkstücks oder zwischen einzelnen
Werkstückstegen, also an von Natur aus schlecht zugänglichen Stellen, Verzerrungen
des elektrischen Feldes oder ganze feldfreie Zonen ergeben, in denen dann keine
oder nur eine mangelhafte Farbbeschichtung auftritt.
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In diesen Fällen versucht ein lackierer instinktiv, durch ein weiteres
Heranführen der Spritz- oder Spruhpistole gegen diese Werkstückstellen den Farbauftrag
zu begünstigen. Bei herkömmlichen Anlagen, die mit konstanter Hochspannung arbeiten,
wird dadurch aber keinerlei Verbesserung des Farbauftrages erreicht, sondern nur
die Gefahr von unerwünschten Überschlägen erhöht. Da in den genannten Werkstückbereichen
die benachbarten Werkstücksteile wie ein Paraday'scher Käfig wirken, können die
stark polarisierten Naßlack- oder Pulverteilchen auch bei der durch eine stärkere
Annäherung der Spritz- oder Sprühpistole erzielten Erhöhung der Feldstärke nicht
an diese Wandstückstellen gelangen. Die Feldstärkenvergrößerung hat nur den Nachteil,
daß eine stärkere Beschichtung der Umgebungsfelder erfolgt. Es erfolgt also eine
ungleichmäßige Beschichtung des Werkstückes mit Lack oder Farbpulver.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten
Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit welcher
bei wechselnder Elektrodenentfernung die Bildung von Überschlagen, und beispielsweise
bei Farbspritzanlagen oder Pulverspruhanlagen die Gefahr einer ungleichmäßigen Beschichtung
eines Werkstücks, vermieden wird. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß
durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die zwischen zwei
als Elektroden wirkenden Anlageteilen liegende Hochspannung in Abhängigkeit vom
gegenseitigen Abstand der Anlageteile automatisch zwischen einem Wert Null und einem
voreinstellbaren Höchstwert in Abhängigkeit von der Stärke des im Hochspannungsteil
fließenden Stromes gesteuert wird. Dieses Verfahren läßt sich mittels einer Steuereinrichtung
durchführen, die durch eine elektrische Steuerstufe gekennzeichnet ist, die sowohl
mit einer auf einen gewünschten, vom Elektrodenabstand abhängigen Grenzstromwert
einstellbaren Stromfifhlerstufe als auch mit einer auf einen gewünschten Spannungsgrenzwert
einstellbaren Spannungseinstellstufe gekoppelt ist.
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Mit dem Verfahren und der Einrichtung gemäß der Erfindung wird erreicht,
daß sich die Hochspannung automatisch mit dem Abstand zwischen den beiden Elektroden
ändert.
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Wird eine Farbspritzpistole oder Pulversprühpistole also naher gegen
ein Werkstück geführt, wird die Stärke der zwischen der Pistole und dem Werkstück
liegenden Spannung ebenfalls vermindert, so daß keine Überschlagbildung auftreten
kann. Außerdem wird dadurch eine Verstärkung des elektrischen Feldes bei der Annäherung
der Pistole und damit keine ungleichmäßig starke Beschichtung des Wsrkstücks mit
Naßlack oder Pulver verhindert. Bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung kann mit
der Spritz-oder Sprühpistole bis in den Bereich der schlecht zu beschichtenden Stellen
herangefahren werden, wodurch
zwangsläufig durch die Änderung der
gegenseitigen Elektrodenlage auch eine Feldbildung in diesen Bereichen erreicht
wird Dabei ist die dort zwischen den Elektroden liegende Spannung so stark vermindert,
daß keine Überschläge auftreten können, die Feldstärke aber zum Beschichten der
schlecht zugängigen Stellen mit Naßlack oder Pulver völlig ausreicht.
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Ein weiterer großer Vorteil einer Einrichtung gemäß der Erfindung
besteht darin, daß ein bestimmter Höchstspannungswert vorgewählt werden kann, und
daß über die Stromstärke außerdem eingestellt werden kann, bis zu welcher Elektrodenentfernung
dieser Spannungshöchstwert wirksam bleiben soll, und ab welcher Grenzentfernung
die Spannung bei einer Annäherung einer Farbspritzpistole oder Pulversprühpistole
gegen das Werkstück abfallen soll.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit der Zeichnung, auf der eine Steuereinrichtung gemäß der Erfindung
mehr oder weniger schematisch dargestellt ist.
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Im einzelnen zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltdiagramm der Steuereinrichtung;
Fig. 2 ein Wirkungsdiagramm der Steuereinrichtung.
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Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt eine Hochspannungskaskade
10, deren Ausgang über ein Verbindungskabel
11 mit einer Spritz-
oder Sprühpistole 12 verbunden ist. Das am Ausgang dieser Hochspannungskaskade 10
auftretende Potential läßt sich über eine Steuerstufe 13 regulieren. Diese Steuerstufe
13 ist ausgangsseitig über einen Leistungsverstärker 14 mit einem Leistungsgenerator
15 verbunden, der auf einen Hochspannungstransformator 16 arbeitet, an dessen SeXundärseite
die Hochspannungskaskade 10 angeschlossen ist.
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Die Steuerstufe 13 ist auf ihrer Eingangsseite mit einer Stromfühlerstufe
18 verbunden, die ihrerseits mit der Sprühpistole 12 verbunden ist. Die Steuerstufe
13 ist außerdem mit einer Spannungseinstellstufe 19 verbunden.
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Die Steuerstufe kann aber auch als echte Regelstufe ausgebildet sein
und zu diesem Zwecke eine über einen Vorverstärker 17 geführte Spannungsmessverbindung
20 zum Ausgang der Hochspannungskaskade 10 aufweisen.
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Die Spritz- oder Sprühpistole 12 bildet die eine Elektrode eines Elektrodenpaares,
zwischen welchem ein elektrisches Feld ausgebildet ist, und dessen Gegenelektrode
ein in einer Entfernung von der Spritz- oder Sprühpistole 12 angeordnetes Werkstück
21 bildet.
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An der Spannungseinstellstufe 19 wird eine gewünschte, dem speziellen
Verwendungszweck angepaßte obere Grenzspannung UG eingestellt, die den an der Spritz-
oder Sprühpistole 12 auftretenden maximalen Spannungswert bestimmt. An der Stromfühlerstufe
18 wird eine bestimmte Grenzentfernung XG eingestellt, bis zu welcher die
Grenzspannung
UG beibehalten werden soll, ab welcher aber die Steuerstufe 13 oder Regelstufe wirksam
werden soll.
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Fig. 2 zeigt ein Wirkungsdiagramm, bei welchem die Grenzwert Spannung
UG beispielsweise auf einen Wert von 105 kV an der Spannurseinstellstufe 19 eingestellt
worden ist, während an der Stromfühlerstufe 18 eine Grenzentfernung XG von 15 cm
eingestellt worden ist. Bis zu einer Entfernung von 15 cm kann also die Spritz-
oder Sprühpistole 12 dem Werkstück 21 genähert werden, ohne daß sich die eingestellte
Grenzwertspannung von 105 kV ändert. Sobald die Pistole 12 jedoch naher an das Werkstück
21 heranbewegt wird, beginnt die Spannung U linear mit der Änderung der Entfernung
zum Werkstück abzufallen, und die Spannung gelangt bis auf den Wert Null, wenn die
Spritz- oder Sprühpistole 12 das Werkstück 21 berührt.
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Das Verfahren und eine Steuereinrichtung gemäß der Erfindung sind
in der Anwendung nicht auf elektrostatische Farbspritz- oder Pulversprühanlagen
begrenzt.
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Derartige entfernungsabhängige Spannungssteuer- oder -regeleinrichtungen
können beispielsweise auch für Elektrofilter eingesetzt werden, insbesondere bei
elektrostatischen Staubfiltern, wo ebenfalls Überschläge vermieden werden müssen
und die Entfernung oder Feldstärke zwischen zwei Elektroden durch die angesammelte
oder durchströmende Staubmenge oder andere Einflüsse schwankt. Der Anwendungsbereich
des Erfindungsgegenstandes geht aber noch weiter, denn mit der Erfindung
kann
ganz allgemein eine Entfernungsgrenzwertfuhlung mittels eines elektrischen Peldes
in automatisch arbeitenden Fertigungsanlagen verschiedenster Art vorgenommen werden.
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Die Steuereinrichtung kann mit Zusatzeinrichtungen gekoppelt sein,
beispielsweise mit eiSr akustischen Signaleinrichtung die ein in Abhängigkeit von
der Entfernung X in der Tonhöhe schwankendes Signal erzeugt und dadurch bei Handspritz-
oder Sprühanlagen die Einhaltung eines bestimmten Abstandes der Spritzpistole vom
Werkstück erleichtert. Eine Einrichtung gemäß der Erfindung hat den besonderen Vorteil,
daß sie zwei Grenzwerte, nämlich der Spannungsgrenzwert und den Entfernungsgrenzwert,
getrennt einstellen läßt.
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Dadurch wird die Einrichtung sehr variabel und an alle praktisch auftretenden
Anwendungsfälle anpaßbar.