DE3221326A1

DE3221326A1 - Anlage zum maschinellen farbspritzen von serienteilen

Info

Publication number: DE3221326A1
Application number: DE19823221326
Authority: DE
Inventors: Eberhard 7032 Sindelfingen Medler
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1982-06-05
Filing date: 1982-06-05
Publication date: 1983-06-16

Description

Anlage zum maschinellen Farb-
spritzen von Serienteilen Die Erfindung betrifft eine Anlage zum maschinellen Farbspritzen von Serienteilen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, wie sie beispielsweise aus der US-PS 3 219 273 als bekannt hervorgeht.
Bei der bekannten Farbspritzanlage sind vier Farbzerstäubungseinrichtungen angebracht, die über ein Vierfach-Verteilstück an eine Stammleitung angeschlossen sind. Es ist für alle vier Farbzerstäubungseinrichtungen gemeinsam eine einzige Zahnradpumpe in der Stammleitung angeordnet. Das Vierfach-Verteilstück ist in besonderer Weise ausgestaltet, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der zugeführten Farbe auf alle vier Farbzerstäubungseinrichtungen zu gewährleisten. Zwar ist durch eine volumetrisch wirkende drehzahlsteuerbare Zahnradpumpe eine genaue Mengendosierung möglich, bei der Einflüsse der Viskosität, der Temperatur, des Durchflußwiderstandes und des Vordruckes weitgehend ausgeschaltet sind. Diese Einflüsse kommen jedoch bei einer Mehrfachanordnung parallel betriebener Farbzerstäubungseinrichtungen doch wieder ins Spiel, weil die Durchflußwiderstände an den einzelnen Farbzerstäubungseinrichtungen nie ganz exakt entsprechend den geforderten Farbsollmengen einsteuerbar sind. Hierbei ist es gleichgültig, ob an den parallel betriebenen Farbzerstäubungseinrichtungen untereinander gleiche Farbmengen verarbeitet werden sollen oder - wie es die DE-AS 11 90 368 nahelegt - unterschiedlich große Farbmengen. In jedem Fall ist jeder der parallel betriebenen Farbzerstäubungseinrichtungen jeweils eine bestimmte Farbsollmenge zugeordnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, die zugrundegelegte Farbspritzanlage dahingehend zu verbessern, daß die den einzelnen parallel und gleichzeitig betriebenen Farbzerstäubungseinrichtungen zugeordneten Farbmengen ungeachtet wechselnder Durchflußwiderstände und ungeachtet von Schwankungen in der Viskosität, der Temperatur, des Vordruckes und des zeitlichen Verlaufes der Farbsollmengen benachbarter Farbzerstäubungseinrichtungen individuell und zeitlich unterschiedlich genau einsteuerbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Dank der Zuordnung einer drehzahlsteuerbaren Zahnradpumpe zu jeder der parallelbetriebenen Farbzerstäubungseinrichtungen kann die Farbsollmenge für jede Farbzerstäubungseinrichtung gesondert und auch im zeitlichen Verlauf individuell eingesteuert werden, wobei Einflüsse wie Temperatur, Viskosität, Vordruck und Sollmengenschwankungen benachbarter Farbzerstäubungseinrichtungen weitgehend unbeachtlich sind.
Dank der Verwendung eines Schrittschaltmotors im Antrieb der Zahnradpumpen können diese sehr kurzfristig an geänderte Farbsollmengen angepaßt werden.
In einer zeitranggleichen Anmeldung der Anmelderin ist eine Farbmengendosierpumpe beschrieben, die in kurzer Zeit bei geringem Spülmittelverbrauch gründlich gereinigt werden kann. Während des Spülens ist die volumetrische Wirkung der Dosierpumpe aufgehoben. Um nun auch bei einer Mehrfachanordnung von Farbzerstäubungseinrichtungen in einer Farbspritzanlage diese verschiedenen Stränge zwar gleichzeitig, aber ungeachtet etwaiger Unterschiede bei den Durchflußwiderständen mit jeweils kontrollierbaren Lösungsmittelmengen spülen zu können, ist in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ein Verteilventilblock an der Verzweigungsstelle mit einer entsprechenden Anzahl separater Spülleitungen gemäß Anspruch 2 vorgesehen. Die Spülung kann auch von rückwärts her, also in entgegengesetzter Durchflußrichtung wie beim Lackieren erfolgen, wobei dann in den Spülleitungen Gemisch aus ausgespülter Alu farbe und Lösungsmittel zu einer Sammelstelle abgeführt wird.
Die Erfindung ist anhand verschiedener in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend noch kurz erläutert; dabei zeigen: Figur 1 ein auf das wesentliche beschränktes Schaltschema eines ersten Ausführungsbeispieles für eine Farbspritzanlage mit mehreren parallel nebeneinander betriebenen hochrotierenden und elektrostatisch aufgeladenen Farbzerstäubungseinrichtungen, Figur 2 eine vergrößerte geschnittene Einzeldarstellung des Verteilventilblockes aus dem Schema nach Figur 1 und Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Farbspritzanlage mit mehreren Farbzerstäubungseinrichtungen.
In der in Figur 1 dargestellten Farbspritzanlage sind drei Farbzerstäubungseinrichtungen 1 dargestellt, die als hochrotierende elektrostatisch aufgeladene Farbzerstäuber ausgebildet sind. Sie werden langsam oszillierend über das Werkstück 2 hin und her bewegt, wobei dieses langsam quer zur Bildebene unter den Farbzerstäubungseinrichtungen entlang bewegt wird.
Jeder Farbzerstäubungseinrichtung ist eine Verteilleitung 3 zugeordnet, die gemeinsam in eine Stammleitung 4 übergehen, welche zu einer Farbquelle führt. An der Verzweigungsstelle ist ein Verteilventilblock 20 angebracht, über den noch weiter unten näher eingegangen wird.
Für den Farbwechsel ist ein aus mehreren Einzelventilen 6 gebildeter Farbwechselventilblock 5 vorgesehen, dessen Einzelventile jeweils an eine unterschiedliche Farbleitung 7 angeschlossen sind.
Zur genauen und individuellen Farbmengensteuerung jeder einzelnen Farbzerstäubungseinrichtung ist in jeder der Verteilleitungen 3 jeweils eine Zahnradpumpe 11 angeordnet, die jeweils durch einen drehzahlsteuerbaren Schrittschaltmotor 12 antreibbar ist. Durch Vorgabe einer entsprechenden Zahnradpumpendrehzahl kann die Farbmenge der entsprechenden Farbzerstäubungseinrichtung volumetrisch genau vorgegeben werden, wobei Schwankungen in der Temperatur, der Viskosität, im Vordruck oder im Durchflußwiderstand vernachlässigbar sind. Die beiden außenliegenden Farbzerstäubungs.
einrichtungen verarbeiten in der Regel eine etwas geringere Farbmenge, als die mittlere Farbzerstäubungseinrichtung. Abgesehen davon wird häufig die Farbmenge im Bereich der Umkehrpunkte der langsamen oszillierenden Querbewegung der Farbzerstäubungseinrichtungen reduziert, weil die Verweilzeit der Farbzerstäubungseinrichtungen im Bereich dieser Umkehrpunkte etwas größer ist als an den anderen Stellen des Querhubes. Auch diese zeitlichen Änderungen der Farbmengen sind mit hoher Dynamik dank der Verwendung eines Schrittschaltmotors einsteuerbar.
Meist ist aufgrund der Verwendung einer volumetrisch wirkenden Farbmengendosierpumpe die Höhe des Vordruckes im zu verarbeitenden Lack belanglos für die Dosiergenauigkeit. Es können deshalb in der Regel die sonst üblichen Farbdruckregelventile in den Farbleitungen 7 vor dem Farbwechselventilblock entfallen, was ein großer Kostenvorteil ist. Allenfalls bei Dosierpumpen mit größeren Leckagen, z.B. bei alten verschlissenen Dosierpumpen kann es ratsam sein, die Dosiergenauigkeit dadurch zu steigern bzw. in tolerierbaren Grenzen zu halten, daß fluidisch hinter dem Farbwechselventilblock 5 ein spülbares Farbdruckregelventil 23 angeordnet wird. Dieses ist trotz unterschiedlicher Viskositäten in den verschiedenfarbigen Lacken möglich, weil es lediglich auf eine relativ grobe Einengung des Vordruckes ankommt; eine Feinregelung ist nicht nötig.
An der Verzweigungsstelle zwischen der Stammleitung 4 und den Verteilleitungen 3 ist der bereits erwähnte Verteil- ventilblock 20 (Figur 2) angeordnet, in den auch eine Anzahl von Spülleitungen 21 einmündet, und zwar eine Spülleitung weniger als Farbzerstäubungseinrichtungen vorgesehen sind; eine weitere Spülleitung 21 ist über das Lösungsmittelventil 8 an den Farbwechselventilblock 5 angeschlossen, Durch diese Anordnung des Verteilventilblockes und der mehreren Spülleitungen 21 soll sichergestellt werden, daß zwar jeder der Leitungsstränge zu den einzelnen Farbzerstäubungseinrichtungen jeweils mit kontrollierbarer Lösungsmittelmenge, also für sich spülbar ist, daß aber das Spülen dieser Leitungsstränge gleichzeitig stattfinden kann, so daß der für den Farbwechsel erforderliche Spülvorgang sehr rasch vonstatten geht. Jeder in den Verteilventilblock einmündenden Spülleitung ist jeweils ein Paar von fluidisch in Serie geschalteten Sitzventilen 8 bzw. 22 und eine Verteilleitung 3 zugeordnet; die verbleibende der Verteilleitungen 3 geht über einen wenig zerklüfteten Verteilkanal 19 innerhalb des Verteilventilblockes in die Stammleitung 4 über. Die einem solchen Paar von Sitzventilen 8 bzw. 22 zugeordnete Spülleitung 21 mündet fluidisch oberhalb des ersten Ventilsitzes in einen entsprechenden Gehäusehohlraum ein? während die durch den Ventilsitz verschließbare Öffnung in einen entsprechenden Gehäusehohlraum des zweiten Sitzventiles 22 einmündet, welcher seinerseits fluidisch oberhalb des entsprechenden Ventilsitzes liegt und von dem jeweils eine der Verteilleitungen 3 ausgeht. Die durch das zweite Sitzventil 22 verschließbare Öffnung mündet in den Verteilkanal 19 innerhalb des Verteilventilblockes 20 ein. Das erste der beiden Sitzventile, das Ventil 8 ist ein Lösungsmittelventil, mit welchem die Zufuhr von Lösungsmittel oder ein Gemisch aus Druckluft und Lösungsmittel zugeführt werden kann. Das jeweils zweite Sitzventil 22 hat Umsteuerfunktion; mit ihm kann eine fluidische Verbindung zwischen den Verteilleitungen 3 und dem Verteilkanal 19 bzw. der Stammleitung 4 hergestellt werden - Zustand "Lackieren"; in dieser Stellung sind die Sitzventile 22 geöffnet. Andererseits kann zum Spülen der einzelnen Leitungsstränge auch eine Verbindung zwischen jeweils einer der Spülleitungen und einer der Verteilleitungen hergestellt werden,und zwar wenn das Sitzventil 22 geschlossen und das Lösungsmittelventil 8 geöffnet ist (Spülstellung). In dieser Stellung ist jede der Verteilleitungen an eine separate Spülleitung angeschlossen und kann gesondert und kontrolliert durchspült werden, wobei jedoch das Spülen sämtlicher Stränge aus Zeitersparnisgründen gleichzeitig erfolgen kann. Die unmittelbar an den Verteilkanal 19 angeschlossene Verteilleitung wird beim Spülen gemeinsam mit dem Hauptfarbstrang, gebildet aus Farbwechselventilblock, Stammleitung, Farbdruckregelventil 23 und Verteilkanal 19, gespült.
Über die verschiedenen Lösungsmittelventile 8 am Farbwechselventilblock 8 bzw. am Verteilventilblock 20 kann in die verschiedenen zu reinigenden Stränge ein Gemisch aus Lösungsmittel, welches aus der Lösungsmittelzufuhr 9 zugeführt wird, und Luft von der Druckluftquelle 10, hindurchgespült werden. Das Gemisch aus Lösungsmittel und Luft kann durch gleichzeitiges Öffnen der beiden entsprechenden Ventile oder durch gezielten Wechsel im Öffnungszustand dieser Ventile gebildet werden. Durch die zusätzliche Verwendung der Druckluft kann die Turbulenz des durchströmenden Lösungsmittels und somit die Reinigungswirkung gesteigert werden. Außerdem können durch einen längeren an- schließenden Druckluftstoß die angeschlossenen Leitungen und Hohlräume vom Lösungsmittel befreit werden, so daß die beim Farbwechsel neu einschießende Farbe sich nicht mit dem Lösungsmittel verdünnt.
Dank eines den Zahneingriff der Zahnradpumpen fluidisch überbrückenden Spülkanals 13, der im Bereich des Beginns und des Endes des Zahneingriffes axial in das Pumpengehäuse einmündet, kann die Zahnradpumpe bei geringer Drehzahl, bei geringem Lösungsmittelverbrauch und innerhalb kurzer Zeit zur Vorbereitung eines Farbwechsels gründlich gereinigt werden. Der Spülkanal 13 ist mittels zweier als Nadelventile ausgebildeter Verschlußventile 14 verschließbar, so daß der Spülkanal während der normalen Arbeit der Zahnradpumpe wirkungslos bleibt. Diese Spülmöglichkeit ist lediglich bei einer der drei Pumpen zeichnerisch dargestellt, wenngleich sie bei allen vorhanden ist. Während des Spülens ist aufgrund des geöffneten Spülakanles 13 die volumetrische Wirkung der Dosierpumpe aufgehoben, weshalb zur Ausschaltung des Einflusses wechselnder Durchflußwiderstände in den unterschiedlichen Strängen jeder Strang in der oben geschilderten Weise für sich gespült werden muß.
Würden die verschiedenen Stränge während des Spülens untereinander kommunizieren, so könnte es sein, daß einer der Stränge mit einem höheren Durchflußwiderstand nur unzureichend mit Lösungsmittel beaufschlagt und somit unzureichend gereinigt wird. Dies soll durch den Verteilventilblock verhindert werden.
Um einen Austritt des Gemisches aus Lösungsmittel und Altfarbe in die Umgebung zu verhindern, sind bei den in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel um die Farbzerstäubungseinrichtungen herum glockenartige Absaugmanschetten 15 angeordnet, die relativ zur Farbzerstäubungseinrich- tung absenkbar sind, so daß der an der Unterkante der Farbzerstäubungseinrichtung austretende Sprühkegel in das Innere der Absaugmanschette eintritt. Das an der Farbzerstäubungseinrichtung austretende Gemisch aus Altfarbe und Lösungsmittel kann also über die Absaugmanschette abgefangen und über die Absaugleitung 16 und die Absaugpumpe 17 abgesaugt und in einen Sammelbehälter 18 eingeleitet werden. Dadurch gelangt nahezu kein Lösungsmittel in die Umgebung; das aufgefangene Lösungsmittel kann von der Alu farbe getrennt und wiederverwendet werden.
Bei der Darstellung des weiteren Ausführungsbeispieles einer Farbspritzanlage nach Figur 3 sind funktionsgleiche, aber anders aufgebaute Teile oder gleiche Teile mit etwas modifizierter Funktion durch eine mit einem hochgestellten Strich versehene Bezugszahl in bezug genommen, so daß insoweit schon auf die voraufgegangene Beschreibung verwiesen werden kann.
Das in Figur 3 dargestellte Schema einer Farbspritzanlage weist eine größere Anzahl von gleichzeitig und parallel in Betrieb befindlicher Farbzerstäubungseinrichtungen 1' auf, die als maschinengeführte Druckluftzerstäuber ausgebildet sind. Entsprechend der größeren Anzahl von Farbzerstäubungseinrichtungen ist auch der Verteilventilblock 20 aufwendiger gestaltet und mit einer größeren Anzahl von Paaren von Sitzventilen 8 bzw. 22 versehen. Der Verteilventilblock 20' ist bewußt asymmetrisch gezeichnet, um das Gestaltungsprinzip klarer hervortreten zu lassen. In Wirklichkeit wird man den Verteilventilblock zentralsymmetrisch gestalten, so daß sich möglichst geringe Wegunterschiede ergeben. Der wesentliche Unterschied des Ausführungs- beispiels nach Figur 3 gegenüber dem nach Figur 1 liegt in der Umkehrung der Spülrichtung (Fließrichtung 27) gegenüber der Durchflußrichtung 26 beim Lackieren. An den farbführenden Häumen der Farbzerstäubungseinrichtung ist an einer gegenüber der Anschlußstelle der Verteilleitung 3 axial und/oder in Umfangsrichtung versetzten Stelle über ein Rückschlagventil 24 und ein Lösungsmittelventil 8 jeweils eine Spülleitung 21" angeschlossen, die der Zufuhr von Lösungsmittel bzw. eines Gemisches aus Lösungsmittel und Druckluft dient. Mit dem gegenüber der Farbzerstäubungseinrichtung 1' entfernt liegenden Lösungsmittelventil 8' wird die Spülleitung 21" geöffnet, wogegen das in Durchlußrichtung 27 öffnende Rückschlagventil 24 einen Eintritt von Farbe während des Lackierens in die Spülleitung verhindern soll. Es ist in geringer Entfernung von der Farbzerstäubungseinrichtung 21 angeordnet.
Die Lösungsmittelventile 8 in den Paaren von Sitzventilen 8/22 am Verteilventilblock 20' dienen bei diesem Ausführungsbeispiel nicht der Lösungsmittelzufuhr, sondern der Lösungsmittelabfuhr; sie werden gleichzeitig mit den Lösungsmittelventilen 8' geöffnet bzw. geschlossen. Von den Lösungsmittelventilen 8 am Verteilventilblock 20' führen jeweils gesonderte Spülleitungen 21' weg, die der Ableitung des Gemisches aus ausgespülter Altfarbe und Lösungsmittel dienen. Diese Spülleitungen 21' münden in eine Sammelleitung 16' ein, die das Gemisch in einen Sammelbehälter 18 weiterleitet.
In Fließrichtung 26 vor den Farbzerstäubungseinrichtungen 1' ist jeweils noch ein Filter 25 in den Verteilleitungen 3 angeordnet, der Verunreinigungen, Agglomerate, schleimartige Farbbatzen oder dergleichen zurückhalten soll. Durch das rückwärtige Durchspülen mit entgegengesetzter Fließrichtung 27 werden die Retentate jedesmal vom Filter abgehoben und nach rückwärts wieder ausgespült. Dadurch können umständliche Filterreinigungen durch manuelles Öffnen des Filters entfallen. Da sich nun auch keine schleimartigen Farbbatzen mehr durch die Filtermaschen hindurchquälen können - dies war bei größeren Reingiungsintervallen der Farbfilter möglich - , entfallen auch die umständlichen Nacharbeiten am lackierten Werkstück, die ehemals notwendig waren, wenn ein solcher Farbbatzen auf das Werkstück gelangte. Die Anwendung derartiger Filter ist dank der Verwendung von Farbmengendosierpumpen uneingeschränkt möglich, obwohl derartige Filter den Durchflußwiderstand aufgrund von teilweisen Filterverlegungen während des Lackierens spürbar verändern können. Derartige Veränderungen des Durchflußwiderstandes sind jedoch dank der volumetrisch wirkenden Farbmengendosierpumpen belanglos.
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Claims

Patentansprüche Anlage zum maschinellen Farbspritzen von Serienteilen, mit mehreren gleichzeitig parallel betriebenen maschinengeführten Farbzerstäubungseinrichtunge, die jeweils über eine Verteilleitung und eine diesen gemeinsame Stammleitung an eine Farbquelle anschließbar sind, wobei in der Farbzufuhr eine mit einem drehzahl steuerbaren Antrieb versehene Zahnradpumpe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der Verteilleitungen (3) jeweils eine gesondert mittels eines Schrittschaltmotors (12) antreibbare Zahnradpumpe (11) angeordnet ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß an der Verzweigungsstelle zwischen der Stammleitung (4) undn Verteilleitungen (3) ein aus mehreren Sitzventilen (8, 22) gebildeter Verteilventilblock (20, 20') vorgesehen ist und daß außer der Stammleitung (4) zu dem Verteilventilblock (20, 20') noch n-1 separate, jeweils für sich über ein steuerbares Ventil mit Lösungsmittel beaufschlagbare Spülleitungen (21, 21") geführt sind, mit n als Anzahl der gleichzeitig parallel betriebenen Farbzerstäubungseinrichtungen (1, 1'), wobei die Stammleitung (4) selber ebenfalls über ein steuerbares Ventil mit Lösungsmittel beaufschlagbar ist und daß im Verteilventilblock (20, 20') die Sitzventile (8, 22) so angeordnet und steuerbar sind, daß in deren Arbeitsstellung (Lackieren) die Stammleitung (4) gemeinsam mit allen Verteilleitungen (3) und in der Spülstellung der Sitzventile (8, 22) jeweils eine Verteilleitung (3) nur mit je einer Spülleitung (21, 21") bzw. der Stammleitung (4) fluidisch verbunden ist.