DE2935061C2 - Anlage zur elektrophoretischen Oberflächenbeschichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur elektrophoretischen Oberflächenbeschichtung, insbesondere Lackierung, metallischer Werkstücke wie Karosserien od. dgl., die durch mehrere Stationen eines das Beschichtungsmittel enthaltenden Tauchbades geführt werden, wobei Tauchbeckenwandung und Werkstücke am negativen Pol der Stromquelle anliegen, den einzelnen Stationen am positiven Pol der Stromquelle anliegende Elektroden, z.B. in Form von Dialysezellen, zugeordnet und die in den einzelnen Stationen befindlichen Werkstücke unter unterschiedliche Spannungen setzbar sind.

Bei bekannten Anlagen zur elektrophoretischen Oberflächenbeschichtung (z.B. DE-PS 1577 934) sind die Werkstücke an den positiven Pol des Stromnetzes angeschlossen, also anodisch geschaltet, wobei die Stromzuführungsschiene zwischen den einzelnen Stationen unter Bildung einzelner Schienenabschnitte unterbrochen ist, so daß jeder Abschnitt unter einer von den anderen Abschnitten unterschiedlichen positiven Spannung stehen kann.

Es sind ferner Anlagen mit von der Tauchbeckenwandung gesonderten Elektroden in Form von Dialysezellen bekannt, die zwischen den Werkstücken und der Tauchbeckenwandung angeordnet sind. Die Tauchbeckenwandung steht im allgemeinen auch hierbei unter negativer Spannung, während die Werkstücke wieder - entsprechend den einzelnen Stationen - unter wechselnder, z.B. in Transportrichtung mit wachsender Beschichtung zunehmender anodischer Spannung stehen und die zusätzlichen Elektroden (Dialysezellen) der einzelnen Stationen gleiches negatives Potential haben.

Üblich ist es ferner, zum Innenbeschichten von hohlräumigen Werkstücken wie Karosserien od. dgl. Hilfselektroden im Innern der Werkstücke unter dem gleichen elektrischen Potential wie die Dialysezellen anzubringen, so daß ein gleicher Materialteilchenaustausch einerseits von den Außenwandelektroden, z.B. Dialysezellen, zu der Außenfläche des Werkstückes und andererseits von den Hilfselektroden zu der Innenwandung des Hohlraumes stattfindet.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Werkstücke statt an den positiven Pol an den negativen Pol des Stromnetzes anzuschließen, die Werkstücke also kathodisch zu schalten. Demgemäß ist die positive Stromschiene, unter deren Spannung die anodischen Elektroden (Dialysezellen) stehen, unter Bildung einzelner Schienenabschnitte zwischen den Stationen unterbrochen. Die negative Stromschiene, die die Werkstücke mit Strom beliefert, läuft dagegen durch die einzelnen Stationen zusammenhängend hindurch, da aus Gründen eines Korrosionsschutzes die Tauchbeckenwandung mit dem Negativpol aller Stromnetze verbunden ist.

Eine solche Schaltung hat insbesondere folgende Nachteile:

Da eine Steuerung des Spannungsprogrammes nur über die anodisch geschalteten Dialysezellen möglich ist, ergibt sich infolge der geringen Abstände derselben in Bewegungsrichtung der Werkstücke eine gegenseitige Beeinflussung der Dialysezellen untereinander. Ein stromloses Durchführen eines Werkstückes ist nicht möglich, da durch die Abschaltung der jeweils gegenüberliegenden Anode trotzdem eine Beeinflussung durch Teilbeschichtung von den benachbarten Stationen her erfolgt.

Tritt die Notwendigkeit einer stromlosen Durchführung eines Werkstückes durch die Anlage auf, z.B. infolge eines Kurzschlusses, etwa bei Anordnung von Hilfselektroden im Innern der Werkstücke, schaltet sich auch die Stromzuführung zu der betreffenden anodischen Elektrode ab. Das Werkstück bleibt jedoch unter Spannung gegenüber den anodischen Elektroden der jeweils benachbarten Stationen. Es kann dadurch eine unerwünschte und unkontrollierte Teilbeschichtung des Werkstückes von Seiten dieser benachbarten Elektroden stattfinden.

Um diesen Nachteilen zu begegnen, wurde ferner bereits vorgeschlagen, den Abstand zwischen den einzelnen Stationen und damit zu den anodischen Elektroden der jeweils benachbarten Station zu vergrößern. Dieses erfordert jedoch, um die unerwünschte Teilbeschichtung aus den anderen Stationen wirksam auszuschalten, eine wesentliche Vergrößerung der Anlage in Laufrichtung der Werkstücke.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, trotz einer kathodischen Schaltung der Werkstücke die Vorteile der anodischen Schaltung zu erhalten, insbesondere die Teilbeschichtung des Werkstückes von einer benachbarten anodischen Elektrode her und/oder eine gegenseitige Beeinflussung der anodischen Elektroden zu vermeiden.

Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß die negativen Stromleitungen zwischen den einzelnen Stationen unterbrochen sind und die Tauchbeckenwandung zur Erzielung eines kathodischen Korrosionsschutzes an die negativen Leitungsabschnitte aller Stationen unter Zwischenschaltung je eines, einen Stromschluß von einem größeren negativen Potential zu einem kleineren negativen Potential unterbrechenden Organ, insbesondere einer Diode, angeschlossen ist.

Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile: Dadurch, daß die Tauchbeckenwand an die negativen Pole einer jeden Station angeschlossen und gegen eine in positivem Sinne höhere Spannung gesichert ist, steht sie ständig unter der tiefsten negativen Spannung, so daß in allen Behandlungsstufen und -zuständen ein kathodischer Korrosionsschutz gesichert ist.

Da die anodischen Elektroden der verschiedenen Stationen unter gleicher anodischer Spannung stehen, indem sie - über die zugeordnete Stromschiene oder auch gesondert hiervon - untereinander elektrisch verbunden sind, bestehen keine Spannungsdifferenzen zwischen ihnen, so daß auch eine Teilbeschichtung aus einer benachbarten Station heraus nicht stattfinden kann. Zugleich wird eine unerwünschte Ablagerung des Beschichtungsstoffes auf der Membran der Dialysezellen der betreffenden Station vermieden.

Die anodischen Elektroden der einzelnen Stationen und damit diese selbst können unter Vermeidung einer übermäßigen Baulänge der Anlage und eines erhöhten elektrischen Widerstandes nahe aneinandergerückt werden, so daß eine kompakte Bauart in Laufrichtung der Werkstücke erzielbar ist.

Insgesamt werden also trotz der kathodischen Schaltung der Werkstücke alle diejenigen Vorteile wiederhergestellt, die bei der üblichen anodischen Schaltung der Werkstücke erzielt wurden und bei bisher vorgeschlagenen kathodischen Schaltungen der Werkstücke nicht erreicht werden konnten.

Auch im Falle eines inneren Kurzschlusses zwischen Hilfselektrode und Werkstück werden Einwirkungen benachbarter Dialysezellen vermieden, da das negative Potential des kurzschlussbehafteten Werkstückes abgeschaltet wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anlage schematisch dargestellt. Hierbei zeigt

Fig. 1 ein Schema für eine Längsansicht der erfindungsgemäßen Anlage und Fig. 2 eine Schnittansicht durch eine Station dieser Anlage.

Das mit der Behandlungsflüssigkeit, insbesondere Lackflüssigkeit, angefüllte Tauchbecken B mit der Tauchbeckenwand B tief1 enthält - entsprechend den z.B. in der Zeichnung vorgesehenen drei Stationen S tief1, S tief2 und S tief3 - die für die elektrophoretische Oberflächenbeschichtung erforderlichen als Gegenelektroden zu den Werkstücken W, z.B. Autokarosserien, dienenden Elektroden, insbesondere in Form von Dialysezellen D tief1, D tief2 und D tief3. Diese sind in bekannter Weise, z.B. mit Hohlmembranen, ausgebildet und beiderseits der Werkstücke W nahe der Tauchbeckenwand B tief1 angeordnet. Sie sind an eine positive Stromschiene s+ bzw. an ein Paar solcher Stromschienen gleicher positiver Spannung angeschlossen, die sich durchgehend über die Länge des Tauchbeckens B erstrecken. Die Werkstücke W sind dagegen an voneinander getrennte Stromschienenabschnitte s tief1-, s tief2- und s tief3- angeschlossen. Die Stromschienen erhalten ihren Strom über Transformatoren T tief1, T tief2 und T tief3 sowie über Gleichrichter G tief1, G tief2 und G tief3, derart, daß mit dem jeweils positiven Pol P tief1+, P tief2+, P tief3+ die durchgehende Stromschiene s+ und die Dialysezellen D tief1, D tief2 und D tief3 und mit dem jeweils negativen Pol P tief1-, P tief2-, P tief3- der Gleichrichter die Stromschienenabschnitte s tief1-, s tief2- bzw. s tief3-, die Tauchbeckenwand B tief1 und die Werkstücke W verbunden sind. Hilfselektroden H tief1, H tief2 und H tief3 im Innern der Werkstücke W zur Hohlraumbeschichtung derselben können angeordnet sein und mit der Stromschiene s+ bzw. dem positiven Pol P tief1+, P tief2+, P tief3+ verbunden sein.

Würden - wie bei bisherigen Anlagen - eine durchgehende, negativ geschaltete Stromschiene für die Werkstücke und positiv geschaltete Stromschienenabschnitte für die Gegenelektroden (Dialysezellen und Hilfselektroden) vorgesehen sein, ergäben sich zwischen den einzelnen Dialysezellen Spannungsdifferenzen, welche eine gegenseitige Beeinflussung der Dialysezellen untereinander und/oder eine unkontrollierte Teilbeschichtung der Werkstücke zur Folge hätten.

Dieser Nachteil ist erfindungsgemäß dadurch ausgeschlossen, daß die Dialysezellen D tief1, D tief2 und D tief3 an eine durchgehende Stromschiene s+ gleichen Potentials angeschlossen sind, so daß Spannungsdifferenzen zwischen ihnen nicht bestehen, und zwar auch dann nicht, wenn bei einem stromlos durch das Tauchbecken zu führenden Werkstück die Stromzufuhr innerhalb einer Station abgeschaltet wird.

Andererseits variieren die negativen Spannungen an den Minuspolen P tief1-, P tief2- und P tief3-. Würde die Tauchbeckenwand B tief1 nur an einen dieser Pole angeschlossen werden, wäre der erforderliche kathodische Korrosionsschutz der Tauchbeckenwand nicht mehr gewährleistet, da diese ein kleineres negatives Potential als eines der Werkstücke erhalten könnte. Erfindungsgemäß ist nun, um trotzdem einen ständigen kathodischen Korrosionsschutz der Tauchbeckenwand sicherzustellen, die Tauchbeckenwand B tief1 durch Leitungen L tief1, L tief2 und L tief3 mit dem jeweiligen Minuspol P tief1-, P tief2- und P tief3- der verschiedenen Stationen verbunden, wobei jedoch in jeder dieser Leitungen eine Diode d tief1, d tief2 und d tief3 zwischengeschaltet ist. Infolge dieser Dioden wird erreicht, daß die Tauchbeckenwand B tief1 jeweils unter dem tiefsten, d.h. größten negativen Potential der den einzelnen Stationen zugeordneten elektrischen Einheiten steht.

Die Tauchbeckenwand B tief1 weist in üblicher Weise z.B. eine Gummierung auf, welche sie gegen die ihr benachbarte, insbesondere als Dialysezelle ausgebildete Elektrode isoliert.

Zur Überwachung der Dioden können Sicherungseinrichtungen an sich bekannter Art vorgesehen sein, die bei Störung der Diodenfunktion die Anlage vom elektrischen Stromnetz abschaltet.

Besteht beispielsweise relativ zu einer gleichen positiven Spannung an den Pluspolen P tief1+, P tief2+, P tief3+ eine unterschiedliche negative Spannung an den Minuspolen P tief1-, P tief2-, P tief3- von -100 V, -200 V und -300 V, wird der Minuspol P tief1- mit 100 V und P tief2- mit 200 V je von den zugeordneten Gleichrichtern G tief1 bzw. G tief2 entkuppelt, so daß die Tauchbeckenwand B tief1 eine negative Spannung von -300 V allein über den Minuspol P tief3- am Gleichrichter G tief3 erhält.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Anstelle von Stromschienen kann die Stromzuführung bzw. der Spannungsanschluß gegebenenfalls auch durch andere elektrische Anschlußmittel vorgesehen sein. Ebenso können die Elektroden statt als Dialysezellen auf andere Weise ausgebildet sein. Auch können anstelle von Gleichrichtern oder Dioden entsprechend oder ähnlich wirkende Vorrichtungen verwendet werden, wie auch die Stromzufuhr bzw. die Erzeugung des erforderlichen Potentials in anderer Weise erfolgen kann.

Claims (3)

1. Anlage zur elektrophoretischen Oberflächenbeschichtung, insbesondere Lackierung metallischer Werkstücke, die durch mehrere Stationen eines das Beschichtungsmittel enthaltenden Tauchbades geführt werden, wobei Tauchbeckenwandung und Werkstücke am negativen Pol der Stromquelle anliegen, den einzelnen Stationen am positiven Pol der Stromquelle anliegende Elektroden, z.B. in Form von Dialysezellen, zugeordnet und die in den einzelnen Stationen befindlichen Werkstücke unter unterschiedliche Spannungen setzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die negativen Stromleitungen (Stromschienenabschnitte s tief1-, s tief2-, s tief3-) zwischen den einzelnen Stationen (S tief1, S tief2, S tief3) unterbrochen sind und die Tauchbeckenwandung (B tief1) zur Erzielung eines kathodischen Korrosionsschutzes an die negativen Leitungsabschnitte (s tief1-, s tief2-, s tief3-) aller Stationen unter Zwischenschaltung je einer, einen Stromschluß von einem größeren negativen Potential zu einem kleineren negativen Potential entkuppelnden Vorrichtung, insbesondere Diode (d tief1, d tief2, d tief3), angeschlossen ist und dadurch die Tauchbeckenwandung (B tief1) ständig unter dem größten negativen Potential steht.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hohlraumbeschichtung der Werkstücke (W) an den positiven Pol der Stromquelle angeschlossene Hilfselektroden (H tief1, H tief2, H tief3) vorgesehen sind.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Sicherungseinrichtung, durch die bei Störung einer der entkuppelnden Vorrichtungen (Dioden d tief1, d tief2, d tief3) die elektrische Strombelieferung der Anlage ausgeschaltet wird.