DE3137074C2

DE3137074C2 - Anlage zum elektrostatischen Beschichten von Werkstücken mit einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE3137074C2
Application number: DE3137074A
Authority: DE
Inventors: Gunther 6450 Hanau Fleig; Winfried 6054 Rodgau Ott
Original assignee: Ransburg Gema GmbH
Current assignee: Ransburg Gema GmbH
Priority date: 1981-09-17
Filing date: 1981-09-17
Publication date: 1986-08-07
Also published as: EP0075258A3; DE3137074A1; JPS5888057A; EP0075258A2

Abstract

Bei einer Anlage zum elektrostatischen Beschichten von Werkstücken mit einer Flüssigkeit, insbesondere zum Lackieren von Werkstücken, beispielsweise von Kraftfahrzeug-Karosserien im Fließbandbetrieb, mit mehreren Zerstäubern für die Flüssigkeit ist ein Flüssigkeitsdruckregler zwischen einem Flüssigkeitswechsler und mindestens einem, an den Flüssigkeitswechsler angeschlossenen Zerstäuber angeordnet. Dadurch läßt sich die Zahl der erforderlichen Flüssigkeitswechsler und der zugehörigen Nebenaggregate wesentlich verringern.

Description

kciisdniekregler und einem Zerstäuber.

Nachfolgend noch beschriebene volumetrisch arbeilende Meß/cllen arbeiten vorzugsweise nach dem Zuhnradpumpenprinzip und liefern digitale Signale proportional zur Flüssigkeitsdurehflußmenge, so daß der dadurch erzeugte Ist-Wert für die Durchflußmenge der l-'liissigkcil mit einem vorgegebenen Soll-Wert verglichen und das Ergebnis zur Regelung des Flüssigkeitsdruckreglcrs auf den Soll-Wert herangezogen werden kann. Der Vorteil dieser Regelung liegt darin, daß Änderungen der Viskosität der Flüssigkeit selbsttätig ausgeglichen werden, also ein praktisch viskositätsunabhängiger Betrieb erreicht wird. Außerdem entnimmt jeder Flüssigkeilsdruckregler dem Farbwechsler jeweils nur so viel Flüssigkeit, wie er für den einwandfreien Betrieb benötigt, und zwar unabhängig vom Vordruck am Flüssigkeilsdruckregler, von der Länge der Leitung zwischen dem Flüssigkeitsdruckregler und dein Farbwechsler sowie der Länge der symmetrischen Verteilerstücke am Ausgang der Flüssigkeitswechsler. Damit läßt sich der Betrieb sehr stabilisieren.

Die Anlage zum elektrostatischen Beschichten von Werkslücken, beispielsweise K FZ-Karosserien im Fließbandbetrieb, weist mehrere Quellen für verschiedene Bcschichtungsflüssigkeiten, insbesondere Lack, auf, der kontinuierlich in Ringleilungen umläuft.

In I"ig. 1 sind diese Quellen 10/? für eine rote Besehichtungsflüssigkeit, lOß für eine blaue Beschichtungsfiüssigkcit und IOC für eine grüne Beschichtungsflüssigkcit angedeutet. Selbstverständlich sind im allgemeinen mehr Farbtöne und damit auch entsprechend mehr Quellen vorgesehen.

)cdc Quelle 10/?, 10ß und IOC ist mit allen drei Farbwechslcrn 12, 14, 16 verbunden, wie durch die Verbindungsleitungen angedeutet wird.

Jeder Farbwechsler 12, 14 bzw. 15 ist wiederum mit mindestens einem Zerstäuber verbunden, der mit der entsprechenden Farbe gespeist werden soll. Hierbei sind verschiedene Arten von Anschlüssen möglich.

Wenn beispielsweise nur der Zerstäuber 40 mit der roten Beschichtungsflüssigkeit mit dein Druck p\ gespeist werden muß, wird eine Reihenschaltung aus dem Farbwcchsler 12, einem Farbdruckregler 18, der den Flüssigkeitsdruck p\ liefert, einer noch zu erläuternden Drossel 26, einer noch zu erläuternden Meßzelle 34 und dem Zerstäuber 40 verwendet.

Die Zerstäuber 41 und 42 werden mit blauer Beschichlungsflüssigkeit gespeist, d. h., sie sind über einen Farbwcchsler 14 an die Quelle lOß angeschlossen. Dabei soll der Zerstäuber 41 mit dem Druck p2 und der Zerstäuber 42 mit dem Druck p₃ mit ρ? Φ ρ₃ betrieben werden. Dies bedingt eine Verzweigung von aem Farbwechslcr 14 über eine erste Reihenschaltung aus dem Flüssigkeitsdruckregler 20, der Drosselstelle 28 und der Meßzelle 35 zu dem Zerstäuber 41 und über eine zweite Reihenschaltung aus dem Flüssigkeitsdruckregler 22, der Drossel 30 und der Meßzelle 36 zu dem Zerstäuber 42.

Schließlich ist in F i g. 1 noch eine dritte Variante dargestellt, nämlich die Speisung von drei Zerstäubern 43, 44 und 45 mit grüner Beschichtungsflüssigkeit und dem gleichen Flüssigkeitsdruck pj. Hierbei verzweigt sich die 1.eilung von der Quelle IOC über den Flüssigkeitswechsler 16 in drei Reihenschaltungen, nämlich über den Flüssigkcitsdruckregler 23, die Drossel 31 und die Meß/.clle 37 zu dem Zerstäuber 43, über den Flüssigkeitsdruckrcgler 24, die Drossel 32 und die Meßzelle 38 zu dem Zerstäuber 44, und über den Flüssigkeitsdruckregler 25, die Drossel 33 und die Meßzelle 39 zu dem Zerstäuber 45.

Im ungünstigsten Fall ist also für jeden Zerstäuber eine Drossel, ein Flüssigkeitsdruckregler und ein Flüssigkeitswechsler vorgesehen: in aller Regel läßt sich jedoch die Zahl der erforderlichen Flüssigkeitswechsler verringern, wenn beispielsweise mehrrre Zerstäuber mit der gleichen Beschichtungsflüssigkeit und/oder dem gleichen Druck betrieben werden können.
Die verstellbaren Einheiten, nämlich die Flüssigkeitswechsler, die Flüssigkeitsdruckregler und die Drosseln werden durch eine herkömmliche Programmsteuerung gesteuert, wobei die Drosseln und die Flüssigkeitswechsler die schematisch angedeuteten, elektrischen Steuersignale und die Farbdruckregler Steuerluftsignale empfangen.

In den F i g. 2 und 3 ist ein Schnitt durch einen Flüssigkeitsdruckregler dargestellt. Ein solcher Flüssigkeitsdruckregler weist ein Gehäuse 47 mit einem Oberteil 47a und einem konischen Unterteil 47b auf. Das Oberteil 47a und das Unterteil 476 sind mit einer Aussparung versehen, die eine zylindrische Reglerkammer 62 bilden. Zwischen das Oberteil 47a und das Unierteil 476 ist eine verformbare Membran 48 eingespannt, die die Reglerkammer 62 in eine Steuerluftkammer und eine Beschichtungsflüssigkeitskammer unterteilt.

Das Oberteil 47a ist mit einer zentrischen Einlaßöffnung 50 für die Steuerluft versehen, die in die Steuerkammer einströmt und die Membran 48 entsprechend ihrem Druck verformt.

Das konische untere Teil 476 ist mit einem zentrischen Einlaß 52 für die Beschichtungsflüssigkeit, beispielsweise Lack, versehen, die sich von der Spitze des Konus bis in die Kammer für die Beschichtungsflüssigkeit erstreckt. Im Bereich seines unteren Endes ist der Einlaß 52 für die Beschichtungsflüssigkeit mit einer Verbreiterung 53 ausgebildet, in der sich das verbreiterte Ventilglied 55 einer Reglernadel 56 befindet. Das dem Ventilglied 55 gegenüberliegende Ende der Rcglcrnadel 56 ist an der Membran 48 befestigt, d. h., entsprechend der Verformung der Membran 48 wird das Ventilglied 55 in dem Hohlraum 53 verschoben und stellt damit eine bestimmte Durchflußöffnung und dadurch wiederum die Durchflußmenge ein.

Die der Membran 48 gegenüberliegende, obere Wand des unteren Teils 476 ist mit einer Vertiefung 60 versehen. An der Membran 48 ist eine Platte 58 befestigt, die sich zusammen mit der Membran 48 bewegt. Der untere Teil der Platte 58 paßt in die Vertiefung 60 des unteren Teils 476.

Die der Vertiefung 60 gegenüberliegende Fläche der Platte 58 weist eine Nut 64 auf, die in F i g. 2 und 3 durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Diese Nut stellt eine Verbindung von dem Einlaß 52 für die Beschichtungsflüssigkeit zu dem ringförmigen Kanal her, der zwischen der Membran 48, dem unteren Teil 476 und der Platte 58 ausgebildet wird. Von diesem ringförmigen Kanal strömt die Flüssigkeit durch den Auslaß 54 aus dem Regler.

bo F i g. 2 zeigt den Flüssigkeitsdruckregler in der Regelstellung, d. h., entsprechend dem Druck der zugeführten Steuerluft wird die Membran 48 und damit die Reglernadel 56 verschoben, um einen bestimmten, von dem Abstand zwischen dem Ventilglied 55 und der Wand des Einlasses 52 abhängenden Durchfluß einzustellen.

Durch entsprechende justierung des Drucks der Steuerluft kann also im Zusammenwirken zwischen der Durchflußmenge, dem anstehenden Druck der Be-

Schichtungsflüssigkeit und der durch die Drossel 26 gebildeten Widerstandsstrecke ein bestimmter Druck der Beschichtungsflüssigkeit eingestellt werden.

Fig.3 zeigt den Flüssigkeitsdruckregler im voll geöffneten Zustand, d. h., bei maximalem Druck der Steuerluft; bei diesem Zustand gibt das Ventilglied 55 die maximale Durchflußöffnung frei, während die Platte 58 in der Vertiefung 60 auf der oberen Fläche des unteren Teils 476 aufliegt, also eine Strömung von dem Einlaß 52 nur noch über die Nut 64 zu dem ringförmigen Kanal möglich ist.

In diesem Zustand wird über den Einlaß 52 Spülflüssigkeit, im allgemeinen ein Lösungsmittel, zugeführt, so daß die maximal mögliche Menge Spülflüssigkeit den Flüssigkeitsregler durchströmen kann.

Die Spülflüssigkeit strömt also von dem Einlaß 52 an dem Ventilglied 55 vorbei, durch die Nut 64 und den ringförmigen Kanal zu dem Auslaß 54.

Zur Verbesserung der Reinigungswirkung ist ein weiterer Einlaß 66 für die Spülflüssigkeit vorgesehen, der tangential zum ringförmigen Kanal der Kammer für die Beschichtungsflüssigkeit verläuft. Dieser zusätzliche Einlaß 66 für die Spülflüssigkeit kann durch ein schematisch in F i g. 2 angedeutetes Nadelventil 65 geöffnet und verschlossen werden.

Von diesem Einlaß 66 fließt die Spülflüssigkeit in einer spiralförmigen Strömung durch den ringförmigen Kanal, so daß die gesamten Wände des Kanals von der Spülflüssigkeit beaufschlagt werden und dadurch eine optimale Reinigung gewährleistet ist.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform einer Drossel 26 dargestellt, die bei einer elastischen Verbindungsleitung, beispielsweise einem Schlauch, zwischen dem Regler und dem zugehörigen Zerstäuber eingesetzt werden kann.

Diese Drossel wird durch eine schematisch angedeutete Schlauchklemme 70 gebildet, die den elastischen Verbindungsschlauch 68 umgibt. Die Schlauchklemme 70 kann elektromagnetisch, beispielsweise über eine Spindel 72, in Richtung des Pfeils in Fig.4 verstellt werden, um dadurch den Schlauch 68 zusammenzudrükken und den Durchlfußqucrschnitt zu verengen.

Beim normalen Betrieb befindet sich die Schlauchklemme 70 in einer bestimmten, dem entsprechenden Durchflußquerschnitt des Schlauchs 68 zugeordneten Lage, wodurch sich ein genau definierter Strömungswiderstand hinter dem Flüssigkeitsdruckregler ergibt. Wie oben bereits erwähnt wurde, definiert dieser Strömungswiderstand in Verbindung mit dem Steuerluftdruck und damit der Verformung der Membran und dem Druck der anstehenden Beschichtungsflüssigkeit den Druck, mit dem die Beschichtungsflüssigkeit dem Zerstäuber zugeführt wird.

Beim Spülen sollte die maximale Menge Spülflüssigkeit durch die Drossel fließen, d.h.. die Drossel sollte während des Spüiens unwirksam gemacht werden, damit der Schlauch 68 seine maximale Durchflußöffnung einnehmen kann. Zu diesem Zweck wird die Schlauchklemme 70 in Richtung des Pfeils nach oben verstellt, so daß der elastische Schlauch 68 wieder auf seine Aus- w) giingsform urtddamil seinen m;mm;ilen DurehHiißqiierschnitt zurückgeht.

Zwischen jeder Drossel 26, 28,30,31, 32,33 und dem zugehörigen Zerstäuber 40,4t, 42,43, 44 und 45 ist eine volumetrische Meßzelie 34, 35, 36, 37, 38, 39 angeord- ti net. die nach dem Zahnradpumpenprinzip arbeitet. Diese Meßzelle liefen, zweckmäßigerweise in Form von digitalen Signalen, ein Ausgangssignal, das proportional zur Durchflußnienge der Flüssigkeit ist, also den Ist-Wert der Durchflußmenge darstellt, wie in F i g. I durch die Pfeile angedeutet ist. Dieser Istwert wird mit einem vorgegebenen Sollwert für die Durchflußmengc verglichen und zur Verstellung der Flüssigkeitsdruckregler 18,20,22,23,24 und 25 verwendet, nämlich zur entsprechenden Beeinflussung der Steuerluft.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anlage zum elektrostatischen Beschichten von Werkstücken mit einer Flüssigkeit, insbesondere zum Lackieren von Werkstücken im Fließbandbetrieb, mit einer Mehrzahl von Quellen (10/?, 10ß, IOC) für unterschiedliche Beschichtungsflüssigkeiten, mit mindestens einem Zerstäuber (40—45) für die Beschichtungsflüssigkeiten,
mit einem Flüssigkeitswechsler (12, 14,16) zwischen den Quellen und dem mindestens einem Zerstäuber, und

mit einem zwischen dem Flüssigkeitswechsler und dem mindestens einem Zerstäuber angeschlossenen Flüssigkeitsdruckregler (18,20,22,23,24,25), wobei ;edem Zerstäuber ein FlüssigKeitsdruckregier zugeordnet ist und der Flüssigkeitsdruckregler ein Gehäuse mit einer in einer Regelkammer angeordneten Membran, die durch Druckluft zur Steuerung verformbar ist, aufweist, und bei welchem Flüssigkeitsdruckregler auf einer Seite der Membran (48) der Eingang (50) für die Steuerluft und auf der anderen Seite der Membran der Einlaß (52) und der Auslaß (54) für die Beschichtungsflüssigkeit vorgesehen sind und an den Einlaß (52) der Regelkammer für die Beschichtungsflüssigkeit eine Speiseleitung für eine Spülflüssigkeit anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Membran (48) eine Platte (58) angebracht ist. die bei hohem Steuerdruck in eine Vertiefung (60) der Regelkammer auf der Seite des Einlasses für die Beschichtungsflüssigkeit gedrückt wird und den Einlaß (52) überdeckt, und daß eine Nut (64) in der Platte den Einlaß (52) für die Beschichtungsflüssigkeit mit dem radial äußeren Teil der Regelkammer (62) auch dann verbindet, wenn die Platte (58) am Boden der Vertiefung anliegt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf der anderen Seite der Membran (48) angebrachte Reglernadel (56) durch den Einlaß (52) für die Beschichtungsflüssigkeit verläuft.

3. Anlagenach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Einlaß (66) für eine spiralförmig verlaufende Spülflüssigkeits-Strömung, der vorzugsweise tangential in die Regelkammer (62) mündet.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß hinter jedem Flüssigkeitsdruckregler (18, 20, 22, 23, 24, 25) eine, vorzugsweise einstellbare. Drossel (26, 28, 30, 31, 32, 33) in der Speiseleitung für die Zerstäuber (40, 41, 42, 43, 44,45) angeordnet ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Speisung mehrerer Zerstäuber (41, 42; 43, 44, 45) durch einen gemeinsamen Flüssigkeitswechsler (14, 16) eine Drossel (28, 30; 31, 32, 33) zwischen jedem Druckregler (20, 22; 23, 24, 25) einerseits und jedem Zerstäuber (41, 42; 43, 44, 45) andererseits angeordnet ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckregler (18, 20, 22, 23, 24, 25) eine volumetrische Meßzelle (34, 35, 36, 37,38,39) nachgeschaltet ist, die den Ist-Wert der Flüssigkeitsmenge ermittelt.

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum elektrostatischen Beschichten von Werkstücken mit piner Flüssigkeit gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Anlage ist aus der DE-AS 15 77 696 bckannt. Sie hat den Vorteil, daß sie mit verhältnismäßig wenig Flüssigkeitswechslern auskommt, im Gegensat/, zu anderen bekannten Anlagen, welche beispielsweise bei zwölf Zerstäubern und 15 Lackringleitungen für die entsprechende Anzahl von Farbtönen insgesamt 180 Flüssigkeitswechsler, 180 Steuerluftleitungen, 180 Anzeigemanometer und 180 Flüssigkeitsdruckregler benötigen. Bei dieser an sich vorteilhaften bekannten Anlage tritt jedoch das neue Problem auf, daß die Flüssigkeitsdruckregler jetzt mit ständig wechselnden Farben bc- aufschlagt werden müssen. Sie müssen daher bei der bekannten Anlage mit einem Lösungsmittel gespült werden. Bei Anlagen, die an Fließbändern arbeiten, steht für den Farbwechsel nur eine sehr kurze Spülzeit von etwa 10 Sekunden zur Verfugung. Dies macht die Reinigung äußerst problematisch.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Elemenis einer solchen Anlage derart auszugestalten und/oder zu steuern, daß eine optimale Zwischenreinigung der mit wechselnden Beschichtungsmittel in Berührung kommenden Teile, insbesondere des Flüssigkeitsdruckreglers, ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen von Patentanspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung hat insbesondere den Vorteil, daß durch die Platte und deren Anordnung im Spülzustand Strömungsverhältnisse geschaffen werden, die eine Reinigung der Beschichtungsflüssigkeitskammer in schneller und gründlicher Weise erlauben. Durch Versuche wurde festgestellt, daß zur Reinigung aller Leitungen und Einheiten vom Flüssigkcitswcchsel bis zum Zerstäuben sehr viel weniger als 100 cm¹ Lösungsmittel pro Farbwechsel benötigt werden. Dies ist unter anderem auch auf die hohe Geschwindigkeit der .Spülflüssigkeit beim Verlassen der Nut in der Platte und die dadurch hervorgerufene gute Reinigungswirkung zurückzuführen. Die erfindungsgemäße Anlage ermöglicht vollständig automatisierte Arbeitsabläufc mit nur sehr kurzen Reinigungs-Taktzeiten, wobei dem geringen Verbrauch an Lösungsmittel für die Reinigung unter dem Gesichtspunkt der Kosten und der Umweltbelastung immer größere Bedeutung zukommt.

Ein weiteres Problem bei der Verwendung eines solchen Flüssigkeitsdruckreglers liegt darin, daß hinter dem Flüssigkeitsdruckregler eine Widerslandsstreckc vorgesehen sein muß, damit der Regelbereich für die austretende Menge an Flüssigkeit im üblichen Druckbereich von 0 bis 4 bar ausreichend gespreizt weiden kann. Durch eine vorzugsweise einstellbare Drossel im Strömungsweg am Ausgang des Flüssigkeitsdruekreglers wird dieser Flüssigkeitsdruckregler optimal betrieben.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfüh-

bo rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schcmatischcn Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. I eine Anlage gemäß der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Flüssigkcilstlruckregler der Anlage in Regelstellung,

b5 F i g. 3 einen Schnitt durch den Flüssigkeilsdruekrcglcr in voll geöffnetem Zustand, und

F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine Verbindungsleitung mit einer Strömungsdrossel zwischen dem Flüssig-