DE4013939A1 - Beschichtungsanlage zum serienweisen beschichten von werkstuecken mit elektrisch leitfaehigem beschichtungsmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In üblichen elektrostatischen Beschichtungsanlagen, wie sie insbesondere zum Lackieren von Fahrzeugrohkarossen verwendet werden, legt man den Sprühkopf von Rotationszerstäubern od. dgl. an Hochspannung, um dadurch das die versprühten Be­ schichtungspartikel aufladende Feld zwischen dem Sprühkopf und dem geerdeten, zu beschichtenden Gegenstand zu erzeugen. Hierbei tritt das Problem auf, daß bei Verwendung eines Be­ schichtungsmaterials hoher elektrischer Leitfähigkeit wie namentlich der umweltfreundlichen wasserlöslichen Lacke der Isolationswiderstand über die den Sprühkopf mit dem Lackver­ sorgungssystem verbindende Leitung zu gering ist, wenn das Versorgungssystem auf Erdpotential liegt. Das gewöhnlich aus Ringleitungen für die einzelnen Farben bestehende Versorgungs­ system soll geerdet sein, da andernfalls nicht nur erhebli­ cher Isolationsaufwand erforderlich wäre, sondern auch wegen der großen elektrischen Kapazität die Gefahr explosions­ artiger Entladungen bestehen würde.

Bei einer aus der DE-OS 30 14 221 bekannten Beschichtungsan­ lage für elektrisch leitfähige Materialien ist für jede Farbe ein eigener Vorratsbehälter vorgesehen, der gegen Erde und gegen die jeweils anderen Behälter isoliert angeordnet ist und über einen Farbwechsler und eine Verbindungsleitung die auf Hochspannungspotential liegende Sprühvorrichtung speist. Die Verbindungsleitung wird nach Beendigung des Beschichtungs­ betriebes mit einer gegebenen Farbe und vor dem Wechsel zu einer anderen Farbe mit Lösungsmittel (Wasser) gespült und mit Druckluft getrocknet, um die erforderliche Isolierung zu dem anschließend mit der Sprühvorrichtung verbundenen Behäl­ ter aufrechtzuerhalten. Insbesondere bei einer großen Anzahl wählbarer Farben und entsprechender Behälter ist diese Anlage baulich aufwendig und sperrig. Ferner ergeben sich Farbver­ luste beim Entleeren und Spülen der isolierenden Leitungen und die Notwendigkeit der Entsorgung des Spülmittels. Das­ selbe Problem tritt bei einem aus der DE-OS 37 17 929 bekann­ ten Verfahren auf, bei dem vom Farbwechsler eines geerdeten Versorgungssystems zu einem Zwischenbehälter und von diesem zur Sprühvorrichtung führende Leitungen zur elektrischen Isolation gespült und getrocknet werden.

Dieses Problem wird teilweise bei einem aus der DE-PS 29 00 660 bekannten System vermieden, bei dem das Beschichtungsmaterial von einer geerdeten Ringleitung zunächst in einen isoliert angeordneten ersten Zwischenbehälter gelangt und aus diesem dann in einen zweiten Zwischenbehälter, dessen Ausgang ständig mit der auf Hochspannung liegenden Sprühvorrichtung verbunden ist. Durch ausreichend großen Abstand und zweckmäßig beweg­ bare Verbindungsrohre oder durch Auf- und Abbewegen des ersten Zwischenbehälters wird beim Füllen des ersten Zwischenbehäl­ ters dessen Inhalt vom zweiten Zwischenbehälter elektrisch isoliert und beim Füllen des an Hochspannung liegenden zwei­ ten Zwischenbehälters der erste Zwischenbehälter vom geerde­ ten Vorratssystem isoliert. Der erste Zwischenbehälter wird vor dem Entleeren in den zweiten Zwischenbehälter elektrisch aufgeladen, um Spannungsüberschläge zu vermeiden. Das bekann­ te System ist aber baulich aufwendig und relativ sperrig. Vor allem aber sind die Zwischenbehälter an ihrer Oberseite offen, also drucklos. Dadurch ist es u. a. erforderlich, das Beschich­ tungsmaterial durch geeignete Pumpen zu der Sprühvorrichtung zu fördern, bei der es sich beispielsweise um eine längs einer Sprühkabine verteilte größere Anzahl von Zerstäubern handeln kann.

Aus der US-PS 40 85 892 ist es an sich bekannt, den Inhalt eines Zwischenbehälters einer elektrostatischen Sprühvorrich­ tung durch ausreichenden Luftabstand von einem geerdeten Ver­ sorgungssystem zu isolieren, wobei das Flüssigkeitsniveau im Behälter überwacht wird. Ferner ist es aus der US-PS 31 22 320 an sich bekannt, Zwischenbehälter einer elektrostatischen Be­ schichtungsanlage für leitfähiges Beschichtungsmaterial mit Hilfe von in Richtung zum Behälter verschiebbaren Rohren zu füllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit nur je einem Zwischenbehälter für jedes der auswählbaren Beschich­ tungsmaterialien unterschiedlicher Farbe auskommende Anlage zu schaffen, die es ermöglicht, das Beschichtungsmaterial dem Zwischenbehälter ohne eigene Pumpen oder sonstige dem Behäl­ ter zu diesem Zweck nachgeschaltete mechanische Fördermittel zu entnehmen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung eignet sich für eine kompakte Anordnung der Zwischenbehälter mit geringem Bauaufwand auch bei einer großen Anzahl von auswählbaren Beschichtungsmaterialien unter­ schiedlicher Farbe.

An zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher er­ läutert. In der Zeichnung zeigen schematisch

Fig. 1 eine baulich besonders einfache Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Ausführungsform mit einer bewegbaren Einfüll­ mechanik.

Der in Fig. 1 dargestellte erfindungswesentliche Teil der Beschichtungsanlage besteht aus einem ständig geerdeten, bei­ spielsweise aus üblichen Ringleitungen gebildeten Versor­ gungssystem, von dem nur eine Auslaßleitung 1 mit einem Farbdruckregler 2 dargestellt ist, und einem mit seinem Einlaß an die Auslaßleitung 1 angeschlossenen Zwischenbe­ hälter 3, der als Vorratsbehälter dient. Der Auslaß 4 des Zwischenbehälters 3 ist an eine Leitung 5 angeschlossen, die über mehrere Abzweigungen zu je einem Farbwechsler und einer Anzahl von Zerstäubern der Sprühvorrichtung führen können.

Der Zwischenbehälter 3 besteht aus einem langgestreckten kolbenartigen Gefäß aus druckfestem Isoliermaterial, der bis auf die verschließbaren Ein- und Auslässe für das Be­ schichtungsmaterial und Luft vollständig geschlossen ist. Bei diesem Beispiel ist der Zwischenbehälter mit seiner Längsachse vertikal stehend angeordnet. Der Einlaß am oberen Ende des Zwischenbehälters 3 ist aus einem an die geerdete Leitung 1 angeschlossenen blockartigen Ventil 6 gebildet. Das Ventil 6 bündelt das vom Versorgungssystem mit einem Druck von beispielsweise 6×10⁵ Pa (also 6 bar) zugeführte leitfähige Beschichtungsmaterial zu einem Strahl, der längs der Behälterachse nach unten gegen eine Flüssigkeitsleit­ vorrichtung 8 gerichtet ist. Die Leitvorrichtung 8 sorgt dafür, daß das Beschichtungsmaterial wenig spritzend und möglichst blasenfrei in den Behälter gelangt, und kann bei­ spielsweise aus einer schräg zur Behälterachse geneigten Fläche gebildet sein. Sie kann sich in der Nähe des maxima­ len Flüssigkeitsstandes befinden.

Der Flüssigkeitsstand im Zwischenbehälter 3 wird durch einen Sensor 10 an sich bekannter Art an der Behälterwand über­ wacht, der mit einer (nicht dargestellten) Steuereinrichtung beispielsweise für das Ventil 6 verbunden ist und die Material­ zufuhr beendet, wenn ein maximal zulässiges Niveau erreicht ist. Es können z. B. Lichtleiter, Initiatoren, Drucksensoren usw. vorgesehen sein. Das maximale Niveau darf nicht über­ schritten werden, damit ein Abstand zwischen der leitenden Flüssigkeit und dem auf Erdpotential liegenden oberen Ende des Behälters gewährleistet ist, der stets ausreichend größer ist als die Überschlagweite der angelegten Hochspannung. Bei einem praktischen Beispiel kann der Abstand ungefähr 35 cm betragen.

Der Boden des Zwischenbehälters 3 kann sich trichterartig oder auch einseitig schräg zu einer tiefsten Stelle absenken, an der sich der Auslaß 4 befindet, der als Ventil ausgebildet sein kann. Ein weiterer an der Behälterwand unter dem Sensor 10 angebrachter Sensor 11 spricht an, wenn der Flüs­ sigkeitsstand ein bestimmtes Niveau unterschreitet.

Durch einen in Fig. 1 nicht dargestellten Einlaß ist an den Behälter 3 eine Druckluftleitung angeschlossen, durch die in dem Behälter ein geregelter Druck erzeugt wird, der niedriger ist als der Druck in der Auslaßleitung 1 des Versorgungs­ systems. Der Druck kann z. B. mit getrockneter Druckluft er­ zeugt werden. Durch den Druck im Zwischenbehälter 3 kann dieser in die Leitung 5 entleert werden, ohne daß dem Behäl­ ter hierfür eine Pumpe nachgeschaltet sein muß.

Im Betrieb wird das im Behälter 3 befindliche Beschichtungs­ material während der Entleerung auf das Hochspannungspoten­ tial der Sprühvorrichtung aufgeladen, mit der es über das leitende Beschichtungsmaterial in der Leitung 5 elektrisch verbunden ist. Hierbei sind die Sprühvorrichtung und das Be­ schichtungsmaterial gegen das geerdete Versorgungssystem und das ebenfalls ständig auf Erdpotential liegende Ventil 6 am oberen Behälterende durch die ausreichend große Luftstrecke zwischen dem Flüssigkeitsniveau im Behälter und dem Ventil 6 elektrisch isoliert. Wie erwähnt, wird das Beschichtungs­ material aus dem Behälter 3 durch den in ihm vorhandenen oder zum Entleeren erhöhten Druck herausgedrückt.

Wenn der Behälter 3 vom Versorgungssystem nachgefüllt werden soll, z. B. wenn der Flüssigkeitsstand unter das Niveau des Sensors 11 absinkt, muß bei der hier beschriebenen Anlage die Hochspannung im Bereich des an die Leitung 5 angeschlos­ senen Systems abgeschaltet werden. Dies kann zweckmäßig bei­ spielsweise während der Beschichtungspausen geschehen, in denen in einer Sprühkabine eine "Ebene" von Zerstäubern nach Beschichtung einer Karosse auf die nachfolgende Karosse wartet. Ggf. kann der verbliebene Rest des Behälterinhalts geerdet werden. Sodann wird das Ventil 6 geöffnet und neues Beschichtungsmaterial gegen die Leitvorrichtung 8 gesprüht, ohne daß die Gefahr elektrischer Überschläge besteht. Nach­ dem anschließend das Ventil 6 wieder geschlossen wurde, kann die Hochspannung wieder eingeschaltet werden. Diese Vorgänge wiederholen sich zyklisch entsprechend dem Materialverbrauch.

Die beschriebene Anlage erfordert wenig Bauaufwand und kann auch insgesamt relativ platzsparend realisiert werden, was in Hinblick auf die häufig große Anzahl auswählbarer Be­ schichtungsmaterialien unterschiedlicher Farbe wichtig ist, für die je ein Zwischenbehälter benötigt wird (pro "Ebene" von Zerstäubern in einer Sprühkabine).

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß das Beschichtungsmaterial nicht als gebündelter Strahl in den Be­ hälter gesprüht, sondern von einem ganz oder stückweise be­ wegbaren Füllrohr 14 eingeleitet wird. Das Füllrohr 14 ist am oberen Ende über das Ventil 6 an die Auslaßleitung 1 des Versorgungssystems angeschlossen. Es enthält in einem fest­ stehenden oberen Rohrstück 15 ein teleskopartig verschiebbar gelagertes unteres Rohrstück 16, dessen Mündung 17 bis zum Rohrstück 15 einziehbar und bis in eine untere Position aus­ fahrbar ist, in der sie in einen gesonderten Innenbehälter 19 eintaucht. Der Innenbehälter 19 ist achsgleich im unteren Teil des Zwischenbehälters 3′ montiert und dient zur Aufnahme des gesamten Beschichtungsmaterials, während der restliche Innenraum des Zwischenbehälters 3′ freibleibt. Die Mündung 17 des Rohrstücks 16 kann bis gegen eine Leitvorrichtung 8′ im oberen Teil des Innenbehälters 19 geschoben werden, die wie im Fall der Fig. 1 durch eine schräg zur Behälterlängsachse geneigte Fläche gebildet sein kann und dafür sorgt, daß das Beschichtungsmaterial laminar und weitgehend blasenfrei in den Behälter fließt. Bei einem praktischen Beispiel kann die Hubhöhe der Rohrmündung 17 zwischen der Leitvorrichtung 8′ und dem festen Rohrstück 15 in der Größenordnung von 30 cm liegen. Die Leitvorrichtung 8′ könnte auch mit dem Füllrohr 14 auf und ab bewegt werden.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Mündung 17 des Füllrohrs 14 beim Füllen bis unterhalb eines im Betrieb ein­ gehaltenen Mindestpegels des Beschichtungsmaterials in den Behälter einzutauchen, wodurch ein Spritzen oder Schäumen noch besser verhindert wird, da die Mündung schon bei Beginn des Füllvorgangs unter der Flüssigkeitsoberfläche liegt.

Der Innenbehälter 19 hat ferner einen Deckel 20, der bei 21 einen ringförmigen Abstreifer für das Rohrstück 16 hat.

Statt der dargestellten Ausführungsform könnte das Füllrohr auch ganz nach oben aus dem Behälter 3 herausziehbar sein.

Der Boden des Innenbehälters kann trichterartig sein und hat an seiner tiefsten Stelle eine Auslaßöffnung, die den zur Leitung 5 führenden Auslaß 4′ des Zwischenbehälters 3′ bildet. Unter Umständen besteht die Möglichkeit, eine um die Behälter­ längsachse drehbare und/oder linear auf und ab bewegbare Vorrichtung einzubauen, die in das Material eintaucht und es in Betriebspausen in Bewegung hält.

Der Innendruck im Zwischenbehälter 3′ kann bei einem prakti­ schen Beispiel etwa 2,5×10⁵ Pa (2,5 bar) betragen. Er wird durch Druckluft erzeugt, die durch eine in Fig. 2 dargestell­ te Leitung 22 in den Zwischenbehälter 3′ gelangt, wodurch auch der Innenbehälter 19 beaufschlagt wird. Zur Entlüftung beim Füllen dient ein Entlüftungsventil 23 am oberen Ende des Zwischenbehälters 3′.

Claims (11)

1. Beschichtungsanlage zum serienweisen Beschichten von Werkstücken mit elektrisch leitfähigem Beschichtungsmaterial mit
einem auf niedrigem Potential oder Erdpotential liegenden Versorgungssystem,
einem Zwischenbehälter (3) , dem das Beschichtungsmaterial durch einen Einlaß von einer Auslaßleitung (1) des Versor­ gungssystems zuführbar ist, und dessen Inhalt beim Entleeren des Behälters vom Versorgungssystem elektrisch isoliert ist,
und einer im Betrieb auf Hochspannung gelegten Beschichtungs­ vorrichtung, der das Beschichtungsmaterial von einem Auslaß (4) des Zwischenbehälters (3) zuführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenbehälter (3) luft­ dicht verschließbar ist und druckfeste Wände hat, die wenig­ stens teilweise aus Isoliermaterial bestehen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zwischenbehälter (3) eine Druckleitung (22) ange­ schlossen ist, wodurch der Behälter (3) unter einen zum Entleeren des Behälters in eine zur Sprühvorrichtung führende Leitung (5) ausreichenden Druck setzbar ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) ein Entlüftungsventil (23) hat.

4. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß des Zwischenbehälters (3) aus einem Ventil (6) besteht, welches das Beschichtungsmaterial als gebündelten Strahl in das Behälterinnere leitet, und daß im Behälter (3) eine Flüssigkeitsleitvorrichtung (8) ange­ ordnet ist, auf die der gebündelte Strahl gerichtet ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an eine Leitung (1) des Versorgungssystems am Einlaß des Zwischenbehälters (3) ein Füllrohr (14) ange­ schlossen ist, dessen Mündung (17) in Richtung zum Behälter­ boden schiebbar und zurückziehbar ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mündung (17) am Ende eines teleskopartig im Füll­ rohr (14) gelagerten verschiebbaren Rohrstücks (16) befindet.

7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Behälter (19) in der Nähe der Mündung (17) des Füllrohres (14) eine Flüssigkeitsleitvorrichtung (8′) be­ findet.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (17) des Füllrohrs (14) in den Behälter (19) bis unterhalb eines im Betrieb eingehal­ tenen Minimalpegels des Beschichtungsmaterials eintaucht.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß innerhalb des Zwischenbehälters (3) ein das gesamte Beschichtungsmaterial aufnehmender gesonderter Innenbehälter (19) angeordnet ist, in den die Mündung (17) des Füllrohres (14) einschiebbar ist, und der an seinem Boden eine den Auslaß (4′) des Zwischenbehälters (3) bildende Aus­ laßöffnung hat.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (19) einen als Abstreifer (21) für das verschiebbare Füllrohr (14) dienenden Deckel (20) hat.

11. Verfahren zum serienweisen elektrostatischen Be­ schichten von Werkstücken mit elektrisch leitfähigem Be­ schichtungsmaterial, insbesondere mit einer Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei dem das Beschichtungsmaterial von einem auf niedrigem Potential oder Erdpotential liegenden Versorgungssystem zu­ nächst in einen Zwischenbehälter gelangt
und dann aus dem Zwischenbehälter in eine Leitung gefördert wird, die zu einer auf Hochspannungspotentiäl liegenden Sprühvorrichtung führt, während die Materialzufuhr vom Ver­ sorgungssystem unterbrochen ist,
wobei der Inhalt des Zwischenbehälters beim Entleeren mit der Sprühvorrichtung elektrisch leitend verbunden und gegen die Sprühvorrichtung elektrisch isoliert ist,
dadurch gekennzeichnet, daß beim Füllen des Zwischenbehälters die Hochspannung abgeschaltet wird,
und daß der Zwischenbehälter durch Druckbeaufschlagung ent­ leert wird.