DE2810169B1 - Vorrichtung zur Stromversorgung von Werkstuecken beim Durchlaufen von elektrophoretischen Lackierbaedern - Google Patents

Description

• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird.
• In der Zeichnung zeigt in zum Teil schematischer Darstellung Fig. 1 ein elektrophoretisches I,ackierbad mit der zugehörigen Einrichtung zur Stromversorgung der zu lackierenden Werkstücke, Fig.2 eine Draufsicht des erfindungsgemäß eingesetzten Stromabnehmers - in schematischer Darstellung - und F i g. 3 ein schematisiertes Detail der in F i g. 1 gezeigten Anlage zur Erläuterung der Funktionsweise.
• Durch ein mit 1 beziffertes elektrophoretisches Lackierbad werden Werkstücke 4 - im gezeigten Ausführungsbeispiel Automobilkarosserien - mit Hilfe einer nicht weiter dargestellten Fördereinrichtung in Pfeilrichtung geführt. Das Becken des Lackierbades ist mit 1 beziffert. Die Lackierbad-Flüssigkeit besteht zum Beispiel in üblicher Weise aus in einem wäßrigen Medium dispergierten Lackpartikeln. In üblicher Weise werden die Beckenumrandung 2 und die zu beschichtenden Werkstücke 4 als Elektroden benutzt, an die eine Gleichspannung oder eine aus Impulsen zusammengesetzte Spannung in der Weise angelegt wird, daß infolge der hierdurch auftretenden Lackteilchenwanderung eine Lackbeschichtung der als Elektroden dienenden Werkstücke 4 zustande kommt.
• Zur unmittelbaren Stromversorgung des Lackierbades beziehungsweise der Werkstücke 4 dienen zwei längs des Bades verlaufende Stromschienen 8 und 9, von denen die letztgenannte in Durchlaufrichtung in mehrere, durch Isolierstrecken 15 elektrisch voneinander getrennte Stromschienenabschnitte unterteilt ist. An jedem der Stromschienenabschnitte 91 bis 94 ist über einen Stromabnehmer 6 ein Werkstück 4 elektrisch angeschlossen. Die durchgehende Stromschiene 8 ist elektrisch einerseits mit der elektrisch leitenden Beckenwandung 2 und andererseits mit im Inneren der Werkstücke 4 - Automobilkarosserien - liegenden Hilfselektrode 5 verbunden. Die einzelnen Stromschienenabschnitte werden jeweils über einen als Stellglied dienenden steuerbaren Stromrichter 12 gespeist, welcher im Ausführungsbeispiel als halbgesteuerte Drehstromgleichrichterbrückenschaltung mit Thyristoren 22 und Dioden 23 ausgeführt ist. Die steuerbaren Stromrichter 12 werden über einen Drehstromtransformator 19 unter Zwischenschaltung üblicher Leistungs-und Trennschalter aus einem Drehstromnetz 3 gespeist.
• Zur Aussteuerung der steuerbaren Stromrichter auf die benötigte beziehungsweise gewünschte Ausgangs-Gleichspannung Ug ist jeweils ein Regler 16, der auch die Impulserzeugung für die Thyristoren 22 enthalten soll, vorgesehen. Da diese Stromregler nicht zum Anmeldungsgegenstand gehören und bekannt sind, sind auch diese lediglich schematisch dargestellt. Der Sollwert für den Regler 16 wird von einem Sollwertgeber 18 geliefert. Es versteht sich, daß der Sollwert entweder manuell eingestellt oder in bekannter Weise durch einen übergeordneten Regelkreis geliefert werden kann. Angedeutet ist noch eine auf den Regler 16 wirkende Impulssperre 17, durch welche die Stellglieder 12 während des Uberganges eines Werkstückes 4 von einem Stromschienenabschnitt zum benachbarten nachfolgenden Stromschienenabschnitt gesperrt, das heißt ihre Ausgangsspannungen Ug zu Null gemacht werden können.
• In bekannter Weise werden die beiden Stellglieder, welche den als Einfahrschiene dienenden Stromschienenabschnitt 91 und den als Ausfahrschiene dienenden Stromschienenabschnitt 94 speisen, spannungsgeregelt, während die beiden mittleren Stellglieder, welche die beiden mittleren Stromschienenabschnitte 92 und 93 speisen, deren Werkstücke 4 voll im Lackierbad 1 eingetaucht sind, stromgeregelt werden. Grundsätzlich sind natürlich - wenn es verfahrenstechnisch erforderlich ist - auch andere Regelungsvarianten denkbar.
• An jedem der einzelnen Stromschienenabschnitte 91 bis 94 ist zu keiner Zeit mehr als ein Werkstück 4 angeschlossen, so daß zu keinem Zeitpunkt die auf das eine Werkstück bezogene Regelung in irgendeiner Weise Rückwirkungen auf die anderen Werkstücke hat.
• Dies ist besonders wichtig für die Fälle, in denen an einer der Einfahrschiene 91 vorgeschalteten, nicht weiter dargestellten Prüfstrecke ein kurzschlußbehaftetes Werkstück festgestellt wird. Es hat sich in diesen Fällen nämlich allgemein als vorteilhafteste Lösung herausgestellt, solches kurzschlußbehaftetes Werkstück durch das Lackierbad durchfahren zu lassen, aber dafür zu sorgen, daß zumindest jeweils die Stromschienenabschnitte, mit denen dieses Werkstück gerade verbunden ist, spannungslos zu schalten. Befänden sich hierbei zu irgendeinem Zeitpunkt mehr als nur das kurzschlußbehaftete Werkstück an einem Stromschienenabschnitt, dann hätte dies negative Auswirkungen für das nicht kurzschlußbehaftete Werkstück.
• Um die Beschichtungszeitverluste bei der Überfahrt der Stromabnehmer 6 von einem Stromschienenabschnitt auf den nachfolgenden Stromschienenabschnitt auf einen vernachlässigbar kleinen Wert zu verringern, ohne dabei zu irgendeinem Zeitpunkt - auch nicht während einer eventuell notwendig werdenden Kurzschluß-Durchtaktung - andere Werkstücke zu beeinflussen, ist die Länge L der einzelnen Stromschienenabschnitte 91 bis 94 mindestens um die Summe aus der wirksamen Länge a des Stromabnehmers 6 und der Länge der Isolierstrecke 15 kleiner bemessen als der Abstand Zweier aufeinanderfolgender Werkstücke 4.
• Dabei ist der Stromabnehmer 6 in Durchlaufrichtung in zwei Abschnitte 61 und 62 unterteilt, welche durch eine Trennstrecke 20 voneinander getrennt sind. Diese Trennstrecke 20 ist etwas größer bemessen als die jeweils zwischen den verschiedenen Stromschienenabschnitten vorgesehene Isolierstrecke 15. In F i g. 2 ist der erfindungsgemäße Stromabnehmer schematisch dargestellt. Die beiden elektrisch parallel geschalteten Stromabnehmerabschnitte 61, 62 bestehen im Ausführungsbeispiel jeweils aus mehreren elektrisch ebenfalls parallel geschalteten Teil-Kohlebürsten 63, um eine besser Stromverteilung auf dem Stromabnehmer zu erzielen. Die Größe dieser Teil-Kohlebürsten ist dabei so gewählt, daß die leitende Gesamtfläche eines jeden der beiden Stromabnehmerabschnitte 61 beziehungsweise 62 zur Führung des den Werkstücken zugeführten Stromes ausreicht. Die Länge der isolierenden Trennstrecke 20 ist in F i g. 2 mit c und die wirksame Länge des Stromabnehmers, das heißt die Entfernung der ersten von der letzten Teil-Kohlenbürste, ist mit a beziffert. Man erkennt, daß der erfindungsgemäß verwendete Stromabnehmer länger ist als der bekannter Anlagen, weil beide Stromabnehmerabschnitte 61 und 62 jeweils den vollen Strom führen können.
• Um die angestrebte Verringerung der stromlosen Zeit zu realisieren, sind in jedem Übergangsbereich jeweils drei im Abstand zueinander angeordnete Grenzschalter, Grenztaster o. ä. vorgesehen, welche in bestimmter Weise mit den Reglern der Stellglieder 12 zusammenwirken. In F i g. 3 ist für den einen Übergangsbereich, nämlich im Übergangsbereich von dem Stromschienenabschnitt 92 zum Stromschienenabschnitt 93 die räumliche Zuordnung dieser Grenzschalter schematisch skizziert. Bei der Erläuterung dieser Figur wird der Stromschienenabschnitt 93 als nachfolgender und der Stromschienenabschnitt 92 als davor befindlicher Stromschienenabschnitt bezeichnet Skizziert sind drei verschiedene Zeitpunkte während des Überganges des Werkstückes von dem Stromschienenabschnitt 92 auf den Stromschienenabschnitt 93. Die Lage des zugehörigen Stromabnehmers zu diesen drei verschiedenen Zeitpunkten ist untereinander dargestellt, wobei der gleiche Stromabnehmer mit 6, 6' und 6" beziffert ist. Der Stromabnehmer des davor befindlichen Werkstückes ist in entsprechender Weise mit 61, 61' und 61" beziffert Ein erster Grenzschalter b ist räumlich derartig angeordnet, daß er durch das an der Stromschiene 9 vorbeigleitende Werkstück 4 selbst, durch dessen Stromabnehmer 6 beziehungsweise 61 oder durch das zugehörige Transportgestänge gerade in dem Augenblick aktiviert wird, wenn der Stromabnehmer 6 das Ende des davor befindlichen Stromschienenabschnittes 92 erreicht hat. Der aktivierte, das heißt je nach Schaltungsausbildung ein-, aus- oder umgeschaltete Grenzschalter b t beeinflußt den Regler 16 des dem nachfolgenden Stromschienenabschnitt 93 zugeordneten Stellgliedes in der Weise, daß das Potential des nachfolgenden Stromschienenabschnittes 93 abgeschaltet wird. Das Potential an dem davor befindlichen Stromschienenabschnitt 92 wird zu diesem Zeitpunkt dagegen noch nicht abgeschaltet. In Durchlaufrichtung gegen den ersten Grenzschalter versetzt ist ein zweiter Grenzschalter b2 vorgesehen, dessen räumliche Lage so gewählt ist daß er gerade dann aktiviert wird, wenn sich die Trennstrecke 20 des vorbeigleitenden Stromabnehmers 6 zumindest annähernd in der Mitte zwischen den beiden Stromschienenabschnitten 92 Bund 93 befindet. Diese Lage ist mit 6' angedeutet. Zu diesem Zeitpunkt liegt der linke Stromabnehmerabschnitt, der in F i g. 2 mit 61 beziffert ist, voll auf dem davorliegenden Stromschienenabschnitt 92 und der rechte Stromabnehmerabschnitt, der in F i g. 2 mit 62 beziffert ist, voll auf dem nachfolgenden Stromschienenabschnitt 93.
• Obgleich der vordere Teil des Stromabnehmers den davorliegenden Stromschienenabschnitt 92 bei Erreichen des Grenzschalters b 2 bereits verlassen hat, wurde dem Werkstück bis zu diesem Zeitpunkt über den linken Stromabnehmerabschnitt 61 ohne Überlastung des Stromabnehmers der volle Strom zugeführt. Der Grenzschalter b 2 ist nun einerseits mit dem Regler des dem davorliegenden Stromschienenabschnitt 92 zu- geordneten Stellglied und andererseits mit dem Regler des dem darauffolgenden Stromschienenabschnitt 93 zugeordneten Stellglied verbunden, und zwar in der Weise, daß durch die Aktivierung dieses Grenzschalters zunächst das Potential des davor befindlichen Stromschienenabschnittes 92 abgeschaltet wird und nahezu gleichzeitig Potential an den nachfolgenden Stromschienenabschnitt 93 zugeschaltet wird. Zwischen dem Abschalten des davorliegenden Stromschienenabschnittes 92 und dem Zuschalten des nachfolgenden Stromschienenabschnittes 93 vergehen i. a. etwa 50 ms, die im Vergleich zur sonst üblichen stromlosen Zeit von 10 bis 12 Sekunden vernachlässigbar klein sind. Diese kleine stromlose Pause von 50 ms ergibt sich insbesondere dadurch, daß das Zuschalten des nachfolgenden Stromschienenabschnittes von der vorherigen Rückmeldung, daß der davor liegende Stromschienenabschnitt 92 tatsächlich spannungslos ist, abhängig gemacht wird.
• Im Abstand zum zweiten Grenzschalter b 2 ist in der Durchlaufrichtung ein dritter Grenzschalter b 3 vorgesehen, der räumlich derartig angeordnet ist, daß er gerade dann aktiviert wird, wenn der Stromabnehmer 6 sich voll auf dem nachfolgenden Stromschienenabschnitt 93 befindet. Dieser dritte Grenzschalter b3 ist schaltungstechnisch mit dem Regler des dem davor befindlichen Stromschienenabschnitt 92 zugeordneten Stellglieds verbunden und bewirkt durch seine Aktivierung, daß wieder Potential an den davorliegenden Stromschienenabschnitt geschaltet wird. An den übrigen Isolierstrecken 15 sind entsprechende Grenzschalter vorgesehen, so daß sich die zuvor geschilderten Steuerungsvorgänge entsprechend wiederholen.
• Wird durch eine der Einlaufschiene 91 vorgeschaltete nicht weiter dargestellte Kurzschlußprnfstelle ein Kurzschluß des dem Lackierbad zuzuführenden Werkstückes festgestellt, so wird durch entsprechende Schaltungsmaßnahmen dafür gesorgt, daß die in den Übergangsbereichen angeordneten zweiten Grenzschalter b 2 wirkungslos gemacht werden, so daß zwar jeweils der nachfolgende Stromschienenabschnitt rechtzeitig, das heißt vor Auflaufen des zugeordneten Stromabnehmers, spannungslos geschaltet wird, jedoch das durch den zweiten Grenzschalter b 2 sonst vorgenommene Zuschalten der Spannung unterbleibt.
• Das kurzschlußbehaftete Werkstück wird somit stromlos durch das ganze Lackierbad 1 gefahren. Eine Beeinflussung anderer Werkstücke erfolgt nicht, weil sich zu jedem Zeitpunkt während des Tauchvorganges immer nur eine Karosserie auf einem Stromschienenteilstück befindet. Die vorteilhafte besonders kurze stromlose Zeit der übrigen Werkstücke bleibt unbeeinträchtigt.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Stromversorgung von Werkstücken beim Durchlaufen von elektrophoretlschen Lackierbädern, bei der die zur Stromzufuhr längs des Bades vorgesehenen Stromschienen, an denen die Stromabnehmer der Werkstücke schleifen, in Durchlaufrichtung in einzelne, durch Isolierstrecken elektrisch voneinander getrennte Abschnitte unterteilt sind, wobei das Potential an jedem Stromschienenabschnitt durch ein Stellglied mit eigenem Regler regelbar und während des Überganges eines Werkstückes von einem Stromschienenabschnitt zum benachbarten nachfolgenden Stromschienenabschnitt mittels im Übergangsbereich angeordneter, auf die Regler einwirkender Grenzschalter o. ä.

   abschaltbarist, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der einzelnen Stromschienenabschnitte (91-94) mindestens um die Summe aus wirksamer Länge (a) des Stromabnehmers (6) und Länge (d)der Isolierstrecke (15) kleiner bemessen ist als der Abstand (T) zweier aufeinanderfolgender Werkstücke (4), daß der Stromabnehmer (6) in Durchlaufrichtung in zwei durch eine Trennstrecke (20) voneinander getrennte Abschnitte (61,62) unterteilt ist, wobei die Trennstrecke (20) etwas größer bemessen ist als die Isolierstrecke (15), daß ein erster Grenzschalter (b 1) vorgesehen ist, der die Abschaltung des nachfolgenden Stromschienenabschnitts (z. B. 93) bewirkt, wenn der Stromabnehmer (6) das Ende des davor befindlichen Stromschienenabschnittes (z. B. 92) erreicht hat, daß ein zweiter Grenzschalter (b 2) vorgesehen ist, der die Abschaltung des davor befindlichen Stromschienenabschnitts (z. B. 92) und zumindest annähernd gleichzeitig die Zuschaltung des nachfolgenden Stromschienenabschnitts (z. B. 93) bewirkt, wenn sich die Trennstrecke (20) des Stromabnehmers (6) zumindest annähernd mittig zwischen den beiden Stromschienenabschnitten (z. B. 92 und 93) befindet, und daß ein dritter Grenzschalter (b3) vorgesehen ist, der die Zuschaltung des davor liegenden Stromschienenabschnitts (z. B. 92) bewirkt, wenn der Stromabnehmer (6) sich voll auf den nachfolgenden Stromschienenabschnitt (z. B. 93) befindet.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (61, 62) des Stromabnehmers (6) jeweils aus mehreren elektrisch parallel geschalteten Teil-Kohlebürsten (63) bestehen.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Stromversorgung von Werkstücken beim Durchlaufen von elektrophoretischen Lackierbädern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 15 77 934 bekannt ist.

   Elektrophoretische Lackierbäder in der Massenfertigung, beispielsweise im Kraftfahrzeug-Bau, werden heute überwiegend als kontinuierliche Durchlaufanlagen ausgeführt. Der Lackiervorgang vollzieht sich in der Weise, daß sich an dem an Gleichspannung liegenden Lackiergut Lackpartikel aus der-wäßrigen Dispersion des Bades niederschlagen. Zwischen der aufgetragenen Lackmenge und der bei diesem Vorgang transportierten Strommenge besteht dabei in gewissen Grenzen ein fester Zusammenhang.

   Für eine bestimmte Schichtdicke des Lacks ist dabei jeweils ein bestimmtes Strom-Zeit-lntegral erforderlich.

   Um für eine Vielzahl von gleichzeitig ein Lackierbad durchlaufenden Werkstücken die jeweils optimalen elektrischen Verhältnisse auf relativ einfache Weise einstellen zu können, ist es üblich, die der Stromzufuhr zu den Werkstücken dienenden Stromschienen, die längs des Bades verlaufen, in Durchlaufrichtung in einzelne, durch Isolierstrecken elektrisch voneinander getrennte Stromschienenabschnitte zu unterteilen und das Potential an jedem Stromschienenabschnitt durch ein eigenes Stellglied zu regeln, so daß jedem Werkstück je nach dem Grad seiner Lackierung und seiner eingetauchten Fläche jeweils der Strom beziehungsweise die Spannung zugeführt werden kann, die die optimale Lackierwirkung ergibt und Schäden verhindert. Während des Überganges eines Werkstükkes von einem Stromschienenabschnitt zum benachbarten nachfolgenden Stromschienenabschnitt wird dabei das Potential an beiden Stromschienenabschnitten durch die zugehörigen Stellglieder in Verbindung mit im Übergangsbereich angeordneten, auf die Regler einwirkenden Grenzschaltern o. ä., welche die Lage des Stromabnehmers beziehungsweise des Werkstückes erfassen, abgeschaltet. Dadurch ist dafür gesorgt, daß es beim Übergang der Werkstücke vom einen Stromschienenabschnitt zum anderen Stromschienenabschnitt nicht infolge der an sich unterschiedlichen elektrischen Potentiale dieser Stromschienenabschnitte zu elektrischen Störungen kommt.

   Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art entspricht die Länge der einzelnen Stromschienenabschritte dem Abstand zweier aufeinander folgender Werkstücke, so daß sich jeweils nur ein Werkstück auf jedem Stromschienenabschnitt befindet. Im Normalbetrieb tritt somit eine gegenseitige Beeinflussung oder Beeinträchtigung der verschiedenen Stromschienenabschnitte nicht auf. Die Abschaltung des Potentials an den beiden Stromschienenabschnitten während des Übergangs eines Werkstückes von dem einen Stromschienenabschnitt zum nachfolgenden Stromschienenabschnitt wird vorgenommen, wenn der Stromabnehmer das Ende des vorangehenden Stromschienenabschnittes erreicht hat, jedoch noch voll auf diesem Stromschienenabschnitt liegt. In entsprechender Weise erfolgt die Zuschaltung des Potentials an diesen beiden Stromabschnitten erst dann, wenn sich der Stromabnehmer bereits voll auf dem nachfolgenden Stromschienenabschnitt befindet. Hierdurch ist gewährleistet, daß der Stromabnehmer auch während dieser Überfahrphase strommäßig nicht überlastet wird. Es ergibt sich hierbei eine für die Beschichtung des Werkstückes nicht nutzbare stromlose Zeit, die der Summe aus Isolierstrekke und der doppelten Stromabnehmerlänge proportional ist und abhängig von der Transportgeschwindigkeit des Werkstückes im allgmeinen etwa 10-12 Sekunden beträgt.

   Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art weiter zu verbessern und insbesondere so auszubilden, daß die für die Lackbeschichtung nutzlosen stromlosen Zeiten weiter verringert werden.