DE2451818A1 - Vorrichtung zum elektrostatischen aufbringen von schutzschichten auf ein werkstueck - Google Patents

Vorrichtung zum elektrostatischen aufbringen von schutzschichten auf ein werkstueck

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DE2451818A1 DE19742451818 DE2451818A DE2451818A1 DE 2451818 A1 DE2451818 A1 DE 2451818A1 DE 19742451818 DE19742451818 DE 19742451818 DE 2451818 A DE2451818 A DE 2451818A DE 2451818 A1 DE2451818 A1 DE 2451818A1
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Description

R. '2/126
21.1O.1971* Ot/Hm
Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsammeldung
ROBERT BOSCH GMBH, 7 STUTTGART 7
Vorrichtung zum elektrostatischen Aufbringen von Schutzschichten auf ein Werkstück
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufbringen von Schutzschichten auf ein Werkstück, welches mit veränderlichem Abstand an einer rotierenden,vorzugsweise sich auf- und abbewegenden Sprühscheibe vorbeiläuft, wobei die Sprühscheibe gegenüber dem am Erdpotential liegenden Werkstück unter Hochspannung steht und die je nach dem Abstand zwischen Werkstück und Sprühscheibe schwankende elektrische Feldstärke zur Vermeidung von Überschlägen begrenzt wird.
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Vorrichtungen zum elektrostatischen Aufbringen von pulverförmigen oder flüssigen Schutzschichten sind bekannt (Deutsche Offenlegungsschrift 20 23 29 88). Dabei geschieht das Aufbringen mittels einer oder mehrerer übereinander angeordneter rotierender Sprühscheiben, von deren Umfangskante ein flüssiges oder pulverförmiges Auftragsmittel durch Zentrifugalkraft abgeschleudert wird. Durch das Anlegen einer Hochspannung zwischen Sprühscheibe und Werkstück wird das Besdichtungsmaterial ionisiert und vom geerdeten Werkstück
angezogen. Bei Annäherung des Werkstücks, z.B. durch schräges aufhängen zur Sprühscheibe, können Hochspannungsüberschläge stattfinden, die in Verbindung mit dem verwendeten Pulver zu Explosionen führen können.
Ferner ist bereits eine Anordnung für die Strombegrenzung
im Kurzschlußfall bekannt, bei der ein hochohmiger Widerstand in die Hochspannungszuleitung zur Sprühscheibe eingefügt
ist. Die Vorschaltung eines hochohmigen Widerstandes zwischen Hochspannungsgerät und Sprühscheibe hat zwar eine Strombegrenzung zur Folge, wodurch die für Überschläge zwischen
Werkstück und Sprühscheibe notwendige Energie bis zu gewissen Abständen begrenzt wird. Für die Ionisierung der
auf das Werkstück aufzubringenden Teilchen ist aber eine
bestimmte Energie notwendig, die jedoch bei kleinen Abständen zwischen Werkstück und Sprühscheibe zu Überschlägen führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde vorgenannte Nachteile zu beheben,insbesondere eine Vorrichtung zur Begrenzung der elektrischen Feldstärke zwischen Sprühscheibe und Werkstück und somit zur Verhinderung unerwünschter Funkenbildung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die je nach dem Abstand zwischen Werkstück und Sprühscheibe
schwankende elektrische Feldstärke zur Vermeidung von über- ■ schlagen begrenzt wird in der Form, daß die elektrische
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Feldstärke durch eine Stromregeleinrichtung mit einer elektronischen Begrenzungsschaltung geregelt wird. Durch diese Maßnahme kann die bei Annäherung des Werkstücks zur Sprühscheibe wachsende elektrische Feldstärke in der Form begrenzt werden, daß keine Spannungsüberschläge stattfinden.
Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform der Erfindung beruht daraufj daß bis zu einem bestimmten Abstand zwischen Werkstück und Sprühscheibe, bei dem der Strom ein einstellbares Maximum erreicht, zunächst die angelegte Hochspannung konstant gehalten wird, daß danach bei sich weiter verkleinerndem Abstand der Strom konstant gehalten wird und daß schließlich bei Unterschreitung eines einstellbaren MindestabStandes zwischen Werkstück und Sprüscheibe die angelegete Hochspannung abgeschaltet wird. Der Vorteil dieser dreistufigen Regelung beruht auf folgendem: Bei angelegeter Hochspannung hat die Annäherung des Werkstücks zur Sprühscheibe einen Stromanstieg und somit einen Anstieg der für den Funkenüberschlag verantwortlichen elektrischen Feldstärke zur Folge. Im Bereich A (Fig. 2) liegt diese Feldstärke unter der Durchschlagsspannung und braucht nicht begrenzt zu werden. Bei weiterer Annäherung im Bereich B (Fig. 2) können Überschläge stattfinden, weshalb hier eine Strombegrenzung und somit Feldstärkenbegrenzung vorgenommen wird. Im Bereich C (Fig. 2) wird die Hochspannung abgeschaltet. In diesem Bereich ist die in der Sprühscheibe gespeicherte Energie und die Leitungskapazität für Überschläge ausreichend .
Die Erfindung sieht ferner vor, daß nach abgesehaltener Hochspannung die Hochspannungswicklung über einen Kurzschließer kurzgeschlossen und geerdet wird, wobei die auftretende Betriebsstörung durch ein Anzeigegeräb akustisch und optisch signalisiert wird. Dies hat den Vorteil, daß sofortige Maßnahmen zur Wiederinbetriebaetzung der Vorrichtung getroffen werden können.
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Vorteilhaft erscheint ebenfalls, daß das Hochspannungsgerät mit Kurzschließer an die Spruhscheibenhalterung angebaut ist und somit nur kurze kapazitätsarme und festverlegte Hochspannungskabel notwendig sind.
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Abbildung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau der Sprühvorrichtung mit dem angeschlossenen Hochspannungsgerät und
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung.
An einem Wechselstromnetz 1 ist ein Spannungsvorwähler 2 angeschlossen,.an dessen Ausgangsklemmen 3 und 4 die Versorgungsspannung eines Transistorstellgliedes mit Sollwertgeber 5 abgegriffen wird. Dieses Transistorstellglied ist schematisch dargestellt durch einen Transistor 6, sowie je einem Potentiometer zur Einstellung des Stromsollwertes 7 und des Spannungsverhältnisses 8 zwischen Eingangsklemmen und 4 und Ausgangsklemmen 9 und 10. Von den Klemmen 9 und führt je ein Niederspannungskabel 11 und 12 zu den Klemmen 13 und 14 eines Hochspannungsgerätes 15. Die Primärwicklung 16 des Hochspannungstransformators im Hochspannungsgerät ist an den Klemmen 13 und 14 angeschlossen. Von der Sekundärwicklung 17 des Hochspannungstransformators führt eine Leitung 18 über eine Diode 20 zur Klemme 21, eine zweite Leitung 19 von der Sekundärwicklung 17 des. Hochspannungstransformators zur Klemme 23 des Hochspannungsgerätes 15. Ein Verbindungspunkt 25 der Leitung 18 ist über ein Widerstand 27 mit den beiden Klemmen 22 und 24 verbunden. Die
, Klemme 21 des Hochspannungsgerätes 15 ist über eine Leitung 28 mit der Klemme 30, die Klemme 22 über eine Leitung 29 "mit der Klemme 31 des Transistorstellglieds mit Sollwertgeber 5 verbunden. Parallel zu den Klemmen 13 und 14 ist über eine Leitung 32 ein als Kurzschließer wirkendes Relais
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geschaltet, dessen Kontakt 34 im geschlossenen Zustand einen Verbindungspunkt 25 der Leitung 18 und einen Verbindungspunkt 26 der Leitung 19 verbindet.
Eine Sprühscheibe 35 ist über eine Welle 36 mit einem Isolierstück 37 verbunden. Die Sprühmittelzufuhr geschieht über eine Zuleitung 38. Ein Hochspannungskabel 39 verbindet die Klemme 23 des Hochspannungsgerätes 15 mit einem Kontaktierungsteil 40 auf der Welle 36, welches hier als Kugellager ausgebildet ist. Die Sprühscheibenwelle 36 wird von zwei Kugellagern 4l gelagert, welche sich in einem Antriebsgehäuse 42 befinden. Ein Elektromotor 43 übernimmt über ein kleines Zahnrad 44 und ein auf der Welle 36 sitzendes größeres Zahnrad 45 den Antrieb der Welle 36. Oberhalb des Antriebsgehäuses 42 befindet sich ein Hydraulikhubzylinder 46 mit Zylinderkolben 47· Der obere Teil des Zylinderkolbens 47 ist in einem Lager 48, welches an der Decke 49 befestigt ist, gelagert.
In Fig. 2 ist schematisch die Spühscheibenvorrichtung mit Werkstück und Werkstückhalter dargestellt. Im übrigen sind gleiche Bezugzeichen wie in Pig. I gewählt. Ein Werkstück 50 hängt an einem Kettenförderer 51, der seinerseits in einer Laufschiene 52 gelagert ist.
Fig. 2 zeigt das Prinzip der Regelung für die Sprühvor- «^
richtung. Das Werkstück 50 ist an den Kettenförderer auf- *-
gehängt, welcher in der geerdeten Laufschiene 52 gelagert cn
ist und vorzugsweise auf einer Kreisbahn um die Sprühschei- ^
benvorrichtung herumführt^ Hierdurch kann das Werkstück 0^
durch die Aufhängung am Kettenförderer und der Bewegung <o desselben, Schwankungen unterworfen sein, wodurch die Entfernung des Werkstücks zur Sprühscheibe differiert.
Der elektrostatische Beschichtungsvorgang geschieht durch das Anlegen einer Hochspannung zwischen der Sprühscheibe 35 und dem über den Kettenförderer geerdeten Werkstück 50, wobei sich ein elektrisches Feld zwischen Sprüscheibe und Werkstück aufbaut. Die elektrische Feldstärke ist hierbei
umso größer, je kleiner der Abstand zwischen Sprühscheibe und Werkstück ist. Die Hochspannung wird dabei wie folgt .erzeugt: Am Wechselstromnetz 1 wirdam Spannungsvorwähler 2 eine bestimmte Arbeitsspannung, die je nach Beschichtungsmaterial und Werkstücksform differiert, vorgewählt. Im Hochspannungsgerät 15 wird diese Spannung vom Transformator l6, 17 hochtransformiert und die Hochspannung über die Leitung 19 und 39 über das Kontakttierungsteil 40 der Welle 36 und somit der Sprühscheibe zugeführt.
Zur Vermeidung von Spannungsüberschlägen und damit verbundenen Funkenbildung, hervorgerufen durch eine zu große elektrische Feldstärke zwischen Sprühscheibe und Werkstück, erfolgt je nach Abstand des Werkstücks zur Sprühscheibe im Bereich B (Fig. 2) eine Feldstärkenregelung, was erfindungsgemäß als Stromregelung ausgeführt ist. Diese Stromregelung geschieht mittels eines Transistorstellgliedes 5 mit Sollwertgeber.
Wie im Diagramm in Figo 2 dargestellt, wird bei Annäherung des Werkstücks an die Sprühscheibe im Bereich A die Hochspannung konstant gehalten, wobei durch das Ansteigen der elektrischen Feldstärke der Strom ebenfalls bis zu einem einstellbaren Maximalwert steigt.
Bei weiterer Annäherung des Werkstücks zur Sprühscheibe wird im Bereich B, der an dem Potentiometer 7 eingestellte Maximalwert des Stromes erreicht und es tritt eine Strombegrenzung und somit eine Feldstärkenbegrenzung ein. Diese Stromregelung wird von dem Transistorstellglied 5 durchgeführt: An den Klemmen 21 und 22 wird an dem Widerstand 27 ein Spannungsabfall im Hochspannungsstromkreis abgegriffen. Dieser Spannungsabfall steigt mit der Zunahme des Stromes im Hochspannungsstromkreis und kann zur Regelung des Stromes verwendet werden. über die Leitung 28 und 29 wird dieser Spannungsabfall dem Transistorstellglied an den Klemmen 30 und 31, und invertiertder Basis des Transistors 6 zugeführt. Mit steigendem Strom
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im Hochspannungsstromkreis und somit steigendem Spannungsabfall am Widerstand 27 wird durch die Invertierungsschaltung der Transistorbasisstrom verkleinert und hierdurch die Versorgungsspannung des Hochspannungstransformators zurückgeregelt.
Befindet sich ein Werkstück 50 im Bereich C (Fig. 2) zur Sprühscheibe 35> so erfolgt aus Sicherheitsgründen eine sofortige Abschaltung der Hochspannung. Dies geschieht durch einen Spannungsvergleich der Eingangsspannung (Klemme 3» 4) und Ausgangsspannung (Klemme 9S 10)» am Potentiometer 8 des Transistorstellgliedes 5. In diesem Fall wird die Hochspannungsleitung 19 mit Hilfe des Kurzschließerrelais 33 über dessen Kontakt 34 geerdet, da der Strom in der Leitung 32 für die Offenhaltung des Schließkontaktes 34 zu klein geworden ist. Die durch das Abschalten der Hochspannung eingetretene Betriebsstörung wird optisch oder akustisch signalisiert.
Die unter Hochspannung stehende·Sprühscheibe 35 wird von einer Welle 36 getragen, wobei das Antriebsgehäuse 42 durch das Isolierstück 37 von der Welle isoliert ist. Die Sprühmittelzufuhr geschieht über die Zuleitung 38. Den Sprühscheibenantrieb übernimmt der Elektromotor 43, der über ein kleines Zahnrad 44 und ein großes Zahnrad 45 untersetzt ist. Die Sprühscheibenwelle wird' dabei in den Kugellagern 4l gelagert. Für die Auf- und Abwärtsbewegung der Sprühscheibenvorrichtung ist oberhalb vom Antriebsgehäuse 42 ein Hydraulikhubzylinder 46 mit einem Zylinderkolben 47 angeordnet. Die gesamte Spruscheibenvorrichtung ist an einem Lager 48, welches an der Decke 49 befestigt ist, gelagert.
Das Hochspannungsgerät 15 ist mit der sich drehenden und auf- und abbewegenden Sprüchscheibenvorrichtung als konstruktive Einheit ausgebildet, wodurch nur kurze, kapazitätsarme und unbewegliche Hoehspannungskabel 39 Verwendung finden. Als bewegliche Zuleitung werden demnach nur Niederspannungskabel (11, 12, 28, 29)'benötigt.
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Claims (6)

Ansprüche
1. Verfahren zum elektrostatischen Aufbringen von Überzügen, insbesondere von Pulverschichten, auf ein Werkstück, welches mit veränderlichem Abstand an einer rotierenden, vorzugsweise sich auf- und abbewegenden Sprühscheibe vorbeiläuft, wobei die Sprühseheibe gegenüber dem am Erdpotential liegenden Werkstück unter Hochspannung steht und wobei die je nach dem Abstand zwischen Werkstück und Sprühscheibe schwankende elektrische Feldstärke zur Vermeidung von Überschlägen begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Stromregeleinrichtung (5S 15) bis zu einem bestimmten Abstand (B + C) zwischen Werkstück (50) und Sprühscheibe (35)> bei dem der Strom ein einstellbares Maximum erreicht, zunächst die angelegte Hochspannung konstant gehalten wird, daß danach bei sich weiter verkleinernden Abstand (B) der Strom in etwa konstant gehalten wird^und daß schließlich bei Unterschreitung eines einstellbaren Mindestabstandes (C) zwischen Werkstück und Sprühscheibe die angelegte Hochspannung abgeschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß nach Abschalten der Hochspannung die Hochspannungswicklung (17) über einen Kurzschließer (33) kurzgeschlossen und geerdet wird.
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3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Abschalten der Hochspannung eintretende Betriebsstörung durch ein Anzeigegerät akustisch und/oder optisch signalisiert wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Feldstärke durch eine Stromregeleinrichtung mit einem Transistorstellglied (5) und einem Hochspannungsgerät (15) geregelt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochspannungsgerät (15) einen Kurzschließeer (33» 34) für den Hochspannungstransformator (16, 17) enthält .
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5j dadurch gekennzeichnet, daß das Hochspannungsgerät (15) mit Kurzschließer (33) an die Sprühscheibenhalterung (42) angebaut ist.
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