DE4136674A1 - Elektrostatische farbspritzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Farb­ spritzvorrichtung mit einem darin eingebauten Zwischen­ reservoir zur vorübergehenden Aufnahme einer leiten­ den Farbe, an die direkt eine Hochspannung angelegt wird.

In einer herkömmlichen elektrostatischen Farbspritz­ vorrichtung (der Begriff "Farbe" ist hier im weite­ sten Sinn zu verstehen) wird als Funktionseinheit ein Zwischenreservoir zwischen einer Sprühpistole und einer Farbquelle vorgesehen.

Das Zwischenreservoir ist üblicherweise mit einer Speicherkammer gegebener Kapazität ausgestattet. Außerdem ist das Zwischenreservoir derart ausge­ bildet, daß eine vorbestimmte Menge Farbe mittels eines in der Speicherkammer hin- und herbewegli­ chen Kolbens der Spritzpistole zugeführt werden kann.

Es wurden umfangreiche Versuche und Verbeserungen mit dem Ziel gemacht, ein Vermischen der Farbe vor einem Farbwechsel oder einem Ersatz durch eine neue Farbe zu vermeiden. Eine solche Vermischung findet normalerweise deshalb statt, weil die zuvor verwendete Farbe in dem Zwischenreservoir verbleibt und dort haftet. Als typisches Beispiel hierfür kann man die Ideen angeben, die in der US-PS 47 71 729 und der JP-OS 63-3 10 671 dargestellt sind.

Gemäß der erstgenannten Druckschrift wird allerdings Reinigungsflüssigkeit lediglich in Richtung auf eine Stirnfläche eines Kolbens geblasen, wenn das Innere des Zwischenreservoirs bei einer neuen Farbe gerei­ nigt werden soll. Deshalb wird die Farbe vor einem Farbwechsel nicht vollständig von der Umfangskante der Stirnfläche des Kolbens entfernt, nämlich dort, wo die Reinigungsflüssigkeit nicht vollständig hingelangt.

Gemäß der zweiten genannten Druckschrift reicht die Menge der in das Zwischenreservoir einströmen­ den Reinigungsflüssigkeit nicht aus, das Innere des Zwischenreservoirs zu reinigen, wenn eine Farb­ erneuerung stattfinden soll. Dies hat zur Folge, daß die Beseitigung der Farbe von der Stirnseite des Kolbens unzureichend ist.

In beiden der oben genannten Fälle aus dem Stand der Technik werden O-Ringe als Dichtungselemente zwischen Kolben und Zylinder verwendet. Aus die­ sem Grund kann die in eine Zylinderkammer einge­ spritzte Farbe bei der Förderung der Farbe durch die Versetzung des Kolbens etwas lecken.

Dies hat zur Folge, daß etwas Farbe an einer in­ neren Umfangswand der Zylinderkammer bleibt und dort haftet, mit der Folge, daß sich diese Farbe mit der neuen Farbe vermischt. Dies ist uner­ wünscht, weil die neue Farbe dann nicht in dem reinen Farbton auf das Werkstück aufgebracht werden kann.

Um diese Unzulänglichkeiten zu vermeiden, sollte der Kolben in zurückgezogenem Zustand gereinigt werden. Dies führt jedoch wiederum zu dem neuen Problem, daß die Reinigungszeit für das Innere des Zwischenreservoirs beträchtlich ist und außerdem eine große Menge Reinigungsflüssigkeit benötigt wird.

Nun gibt es Situationen, in denen lediglich eine sehr kleine Menge Farbe einer Spritzpistole zu­ geführt werden soll, weil das z. B. zu lackie­ rende Werkstück nur wenig Farbe braucht. Dabei erweist es sich als besonderes Problem, daß auch überschüssige Farbe in einer Speicherkammer des normalerweise verwendeten Zwischenreservoirs verbleibt, so daß sich der gesamte Reinigungsvor­ gang sehr uneffizient gestaltet. Hierzu wurden Mittel zum Zumessen der dem Zwischenreservoir zugeführten Farbmenge vorgeschlagen, außerdem Mittel zum Bestätigen, ob eine vorbestimmte Menge Farbe dem Zwischenreservoir zugeführt wurde oder nicht. Diese Vorrichtungen weisen jedoch das Problem auf, daß sie eine sehr kom­ plizierte Konstruktion besitzen und ingesamt teuer sind.

In der JP-OS 2-2885 beispielsweise ist eine Farbwechseleinrichtung vorgesehen, bei der an eine leitende Farbe eine Hochspannung ge­ legt wird, um einen mit der Farbe zu beschich­ tenden Gegenstand oder ein Werkstück auf elek­ trostatischem Wege zu spritzen oder zu be­ schichten.

Hierzu wird die leitende Farbe zuerst aus einer Farbquelle über eine isolierte Leitung in ein Zwischenreservoir geleitet. Dann wird die iso­ lierte Leitung gereinigt und getrocknet, um in einen elektrisch isolierten Zustand zu ge­ langen (Spannungsblock), wodurch ein zu der Seite der Farbquelle fließender Leckstrom ver­ mieden wird. In diesem Zustand wird leitende Farbe, an die eine Hochspannung angelegt ist, aus dem Zwischenreservoir einer Spritzpistole zugeleitet, um auf diese Weise einen elektro­ statischen Spritzüberzug auf einen Gegenstand oder ein Werkstück aufzubringen.

Dem Zwischenreservoir wird von einer Druckluft­ quelle Druckluft zugeleitet, durch welche die leitende Farbe aus dem Zwischenreservoir der Spritzpistole zugeführt wird. Nachdem die Zu­ fuhr leitender Farbe zu der Spritzpistole been­ det ist, wird die Druckluft aus dem Zwischen­ reservoir über einen Entlüftungsabschnitt aus­ gelassen.

In dem oben erläuterten Stand der Technik wird jedoch die Druckluft im Zwischenreservoir zum Entfernen über den Entlüftungsabschnitt adia­ batisch expandiert. Deshalb kühlt sich ein von dem Zwischenreservoir zu dem Entlüftungsab­ schnitt führender Weg ab, wodurch Flüssigkeit oder Wasser in der Atmosphäre zu Tau konden­ siert. Dieser Tau setzt sich auf den Weg und den Entlüftungsabschnitt ab. Dadurch entsteht leicht ein unerwünschter Stromfluß aufgrund des abgelagerten Taus, wenn die Hochspannung an die leitende Farbe in dem Zwischenreservoir angelegt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektro­ statische Farbspritzvorrichtung des Typs an­ zugeben, bei dem die Reinigungswirkung für ein Zwischenreservoir dann, wenn eine momentane Farbe durch eine andere Farbe ersetzt wird, verbessert wird. Dabei soll eine Farbe vor dem Farbaustausch daran gehindert werden, an einer Umfangswand einer Zylinderkammer zu verbleiben, so daß ein Vermischen der neuen Farbe mit der Farbe vor dem Farbaustausch vermieden wird und es möglich wird, auf ein Werkstück eine unverfälschte neue Farbe aufzubringen.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine elektro­ statische Farbspritzvorrichtung des Typs geschaf­ fen werden, bei dem die Menge der zu speichern­ den Farbe nach Maßgabe eines mit der Farbe zu versehenden Teils geändert wird, so daß eine wirksame Farbzufuhr erreicht wird. Dabei soll die Konstruktion der Farbspritzvorrichtung ein­ fach ausgestaltet sein.

Schließlich soll durch die vorliegende Erfindung eine elektrostatische Farbspritzvorrichtung an­ gegeben werden, bei der die Erzeugung von durch Kondensieren entstehenden Tau aus von einem Zwi­ schenreservoir kommender Druckluft verhindert werden kann, so daß ein unerwünschter Stromfluß bei Anlegen einer Hochspannung an die leitende Farbe wirksam verhindert wird.

Die Lösung der oben angegebenen Aufgaben und Teil­ aufgaben ist in den Patentansprüchen angegeben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vertikal-Schnittansicht eines Zwischenreservoirs einer elektro­ statischen Farbspritzvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2a eine perspektivische Ansicht eines Kolbens des Zwischenreservoirs,

Fig. 2b eine Stirnansicht des Kolbens des Zwischenreservoirs,

Fig. 3 ein Diagramm, welches schematisch den Aufbau der Vorrichtung veran­ schaulicht,

Fig. 4 ein Diagramm, welches den Betrieb der Vorrichtung erläutert,

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht eines wesentlichen Teils eines Zwischen­ reservoirs einer elektrostatischen Farbspritzvorrichtung gem. einer zwei­ ten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine Vertikal-Schnittansicht des Gesamt­ aufbaus des in Fig. 5 gezeigten Zwi­ schenreservoirs,

Fig. 7 ein Diagramm, welches schematisch den Auf­ bau der Vorrichtung nach Fig. 5 zeigt,

Fig. 8 eine perspektivische Teilansicht einer elektrostatischen Farbspritzvorrichtung gem. einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 eine Vertikal-Schnittansicht eines Zwi­ schenreservoirs der Vorrichtung nach Fig. 8,

Fig. 10 ein Diagramm, welches das Strömungskanal­ system des Zwischenreservoirs nach Fig. 9 veranschaulicht,

Fig. 11 ein Diagramm zum Erläutern eines Luft/ Farbe-Justiervorgangs, der in einem Spei­ cherabschnitt des Zwischenreservoirs nach Fig. 9 durchgeführt wird, und

Fig. 12 ein Diagramm, welches schematisch den Auf­ bau einer elektrostatischen Farbspritzvor­ richtung gem. einer vierten Ausführungs­ form der Erfindung darstellt.

Fig. 1 zeigt ein Zwischenreservoir 10 einer elektro­ statischen Farbspritzvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung. (Der Begriff "Farbe" bezeichnet hier allgemein eine zum Beschichten eines Gegenstandes verwendete Flüssigkeit, die einen ge­ wissen Farbton haben kann, möglicherweise aber auch farblos ist.) Das Zwischenreservoir 10 umfaßt grund­ sätzlich einen Zylinder 12, einen Kolben 14, ein Fluidstrom-Richtelement 16, ein Loch 18 zum Ein­ spritzen einer Farbe und einer Reinigungsflüssig­ keit, und ein Loch 20 zum Ausgeben der Farbe und der Reinigungsflüssigkeit.

Der Kolben 14 umfaßt einen Kolbenhauptkörper 22 und eine Kolbenstange 24. Der Hauptkörper 22 ist an dem vorderen Ende der Kolbenstange 24 befe­ stigt. Genauer gesagt, ist er an demjenigen Ende der Kolbenstange 24 befestigt, das sich in einer Richtung erstreckt, in der die Kolben­ stange 24 sich nach vorn bewegt, wenn Farbe aus dem Zwischenreservoir 10 einer unten näher beschriebenen Sprühpistole 38 zugeführt wird. Weiterhin besitzt der Hauptkörper 22 Umfangs- Seitenabschnitte 22a und 22b, die dicht an einer Zylinderwand 32 des Zylinders 10 gehal­ ten werden.

Zwischen den Umfangs-Seitenabschnitten 22a und 22b des Hauptkörpers 22 ist eine Umfangs- oder Ringnut 26 gebildet. In der Ringnut 26 befindet sich entweder Wasser oder ein Gemisch aus Wasser und Glycerin. Aus Polyethylenharz bestehende Dichtungsglieder 28 mit U-förmigem oder V-förmi­ gem Querschnitt an einem entsprechenden Teil des Hauptkörpers 22 stehen in Berührung mit der inneren Umfangswand 30 eines hohlen zylin­ drischen Abschnitts des Zylinders 12, wobei sie in Gleitkontakt mit den Umfangs-Seiten­ abschnitten 22a und 22b gehalten werden, wel­ che zwischen sich die Ringnut 26 definieren. Dabei sind die Dichtungsglieder 2S derart mit ihren Offnungen orientiert, daß sie vonein­ ander wegweisen. Hierdurch ist es möglich, die hermetische Abdichtung zu vervollkommnen, mit der die Umfangs-Seitenabschnitte abgedichtet sind.

Durch die innere Umfangswand 30 des hohlen zylindrischen Abschnitts des Zylinders 12 und die Zylinderwand 32 des Zylinders 12, welche dem Fluidstrom-Richtelement 16 gegenüberliegt, wird eine erste Zylinderkammer 34 definiert. Bei dem Fluidstrom-Richtelement 16 handelt es sich um eine Anordnung, die an derjenigen der beiden Stirnflächen des Hauptkörpers 22 ausgebildet ist, die der an der Kolbenstange 24 fixierten Stirnfläche abgewandt ist. Wie aus Fig. 2a ersichtlich ist, ist das Fluid­ strom-Richtelement 16 mit drei mondsichel­ förmigen Vorsprüngen 16a, 16b und 16c versehen, von denen jeder einen äußeren und einen inneren Kreisbogen aufweist, die sich in dieselbe Rich­ tung erstrecken. Wie aus Fig. 2B ersichtlich ist, befindet sich jeder der Vorsprünge 16a, 16b und 16c an einer Stelle, an der der Schnitt­ punkt dreier imaginärer Kreise, welche die inneren Kreisbögen beschreiben, mit der Mittellinie des Lochs 20 zusammenfällt.

Fluidstrom-Richtelemente F (in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien angedeutet), die von den Vorsprüngen 16a, 16b und 16c verschiedene Vorsprünge aufweisen, und die ähnlich kon­ struiert sind wie die Vorsprünge 16a, 16b und 16c, können außerdem an der dem Fluidstrom- Richtelement 16 gegenüberliegenden Zylinder­ wand 32 angeordnet sein.

Das Einspritzloch 18 und das Ausgabeloch 20 sind in der Zylinderwand 32 ausgebildet, die einer Stirnfläche der Kolbenstange 24 gegen­ überliegt, an der das Fluidstrom-Richtelement 16 montiert ist. Das Ausgabeloch 20 ist strö­ mungsverbunden mit der Sprühpistole 38 und fällt mit der Mittellinie zusammen mit dem Punkt, an dem sich die drei imaginären Krei­ se schneiden, welche die jeweiligen inneren Kreisbögen der Vorsprünge 16a bis 16c defi­ nieren. Das Einspritzloch 18 zum Einleiten von Farbe und Reinigungsflüssigkeit in die erste Zylinderkammer 34 ist ausgebildet in einer äußeren Umfangskante der Zylinderwand 32 und erstreckt sich zu der äußeren Umfangs­ wand des Zylinders 12, wie es in Fig. 1 ge­ zeigt ist.

Durch den Hauptkörper 22 wird eine zweite Zylinderkammer 35 abgeteilt, welcher als Antriebsquelle dienende Luft zugeführt wird, um den Kolben 14 in Pfeilrichtungen X1 und X2 hin- und herzubewegen. Weiterhin besitzt die zweite Zylinderkammer 35 ein Luftzuführ­ loch 19, um die so zugeführte Luft nach außen auszulassen.

Damit das Zwischenreservoir 10 bei einem Span­ nungsblockverfahren als einem elektrostatischen Farbspritzverfahren angewendet werden kann, wird das Zwischenreservoir 10 als Ganzes zum Isolator ausgebildet. Allerdings kann das Zwischenreser­ voir 10 auch von einem Isolierstoff derart um­ geben sein, daß er die gleiche Funktion wie ein vollständig aus Isolierstoff bestehendes Teil hat. Wichtig ist also die Isolierfunktion.

Im folgenden wird der Gesamtaufbau der elektro­ statischen Farbspritzvorrichtung 33 anhand einer Ausführungsform beschrieben, bei der das Zwi­ schenreservoir 10 eingesetzt ist.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, befindet sich das Zwi­ schenreservoir 10 zwischen einem Farbwechsel- Ventilmechanismus 36 als geerdete Farbquelle zum selektiven Zuführen mehrerer unterschiedlicher Farben einerseits und einer Sprühpistole 38 in der elektrostatischen Farbspritzvorrichtung 33 andererseits.

Zwischen dem Zwischenreservoir 10 und dem Farb­ wechsel-Ventilmechanismus 36 befindet sich eine Speiseleitung 54, die zumindest in einem Abschnitt eine elektrisch isolierte Leitung 39 besitzt, und in der ein Blockventilmechanismus 40, welcher die Leitung 39 enthält, eingefügt ist.

Der Farbwechsel-Ventilmechanismus 36 enthält ein erstes Spülventil 37 zum Steuern der Zufuhr von Luft (A), Wasser (W) und einer Reinigungsflüssig­ keit (S) oder dergleichen, sowie mehrere Farbven­ tile 36a bis 36e, über die verschiedene Farben zuführbar sind.

Der Blockventilmechanismus 40 besitzt Umschalt­ ventile 40a und 40b. Weiterhin wird der Block­ ventil-Mechanismus betätigt, um das Umschalt­ ventil 40a auf der Einlaßseite zu veranlassen, entweder den Farbwechsel-Ventilmechanismus 36 oder ein zweites Spülventil 42 zur Steuerung der Zufuhr von Luft (A), des Wassers (W) und der Reinigungsflüssigkeit (S) auszuwählen, um so den ausgewählten Stoff über die Speiseleitung 54 dem Zwischenreservoir 10 zuzuführen.

Eine Luftquelle 44 steht mit der zweiten Zylinder­ kammer 55 des Zwischenreservoirs 10 über ein Strö­ mungssteuerventil 46, ein Ein-Aus-Ventil 48 und das Luftzuführloch 19 in Verbindung, um den Kolben 14 zu betätigen.

Andererseits ist die Luftquelle 44 über einen Ver­ stärker 50 mit einem Farbströmungs-Steuergerät 42 verbunden, um den Luftdruck zu steuern. Das Strö­ mungs-Steuergerät 52 gestattet die Steuerung des Durchsatzes der Farbe.

Zwischen dem Zwischenreservoir 10 und der Sprüh­ pistole 38 befindet sich eine Speiseleitung 58 wobei sich das Strömungs-Steuergerät 52 an einer Stelle auf dem Wege der Speiseleitung befindet. Die Sprühpistole 38 besitzt ein Ablaufventil 60 und ein Auslöseventil 62 und ist mit einer nicht dargestellten Hochspannungsquelle verbunden.

Die elektrostatische Farbspritzvorrichtung 33 gemäß dieser ersten Ausführungsform der Erfin­ dung hat den oben erläuterten Aufbau. Im fol­ genden soll beschrieben werden, wie die elektro­ statische Farbspritzvorrichtung 33 arbeitet.

Wenn ein elektrostatischer Farbanstrich erfol­ gen soll, wird zunächst Farbe eines vorbe­ stimmten Farbtons unter Druck über das Farb­ ventil 36a des Farbwechsel-Ventilmechanismus 36 nach Fig. 3 zugeführt. Dann wird die erste Zylinderkammer 34 des Zwischenreservoirs 10 über die Speiseleitung 54 mit Farbe gefüllt, und anschließend wird auch die Farbpistole 38 über die Speiseleitung 38 mit Farbe gefüllt. Nach dem Laden oder Füllen der Spritzpistole 38 mit Farbe wird das Auslöseventil 32 ge­ schlossen und das Ablaufventil 60 geöffnet. Nach Abschluß des Füllens der Sprühpistole 38 mit Farbe wird das Ablaufventil 60 geschlossen.

Jetzt werden die Umschaltventile 40a und 40b des Blockventilmechanismus 40 selektiv betätigt, um das zweite Spülventil 42 zu betätigen, damit der Blockventilmechanismus 40 gereinigt wird, woraufhin Reinigungsflüssigkeit zum Reinigen des Blockventilmechanismus über eine Ablauf­ leitung 64 in einen Altflüssigkeitstank 66 abgeleitet wird. Weiterhin wird der Blockventil­ mechanismus 40 getrocknet, um die Möglichkeit zu schaffen, das Zwischenreservoir elektrisch von dem Farbwechsel-Ventilmechanismus 36 zu isolieren.

Dann wird von der Luftquelle 44 in die zweite Zylinderkammer 35 des Zwischenreservoirs 10 über das Strömungssteuerventil 46 und das Ein-Aus-Ventil 48 Antriebsluft geleitet, um den Kolben 14 in Richtung auf die erste Zylin­ derkammer 34 zu versetzen. Demzufolge gelangt unter Hochspannung stehende Farbe auf ein nicht dargestelltes Werkstück, in dem das Trichterventil 62 betätigt wird.

Als Alternative zu O-Ringen befinden sich die Dichtungsglieder 28, die aus Harzen hohen Molekulargewichts bestehen und jeweils U- oder V-förmigen Querschnitt besitzen, zwi­ schen einer Umfangskante der die erste Zylinderkammer 34 definierenden Kolben-Stirn­ fläche und der inneren Umfangswand 30 des hohlen zylindrischen Abschnitts des Zylin­ ders 12, sowie zwischen einer Umfangskante der anderen Kolben-Stirnfläche und der inneren Umfangswand 30. Wenn also der Kolben 14 in Richtung auf die erste Zylinderkammer 34 bewegt wird, wird entweder der U-förmige Querschnitt oder der V-förmige Querschnitt jedes der Dichtungsglieder 58 unter dem Druck entweder der Flüssigkeit oder der Luft innerhalb der ersten Zylinderkammer 34 regenschirmähnlich geöffnet, wodurch das Ausmaß der hermetischen Abdichtung der Um­ fangskante des Kolbens 14 gegenüber der inneren Umfangswand 30 des hohlen zylin­ drischen Abschnitts des Zylinders 12 mit den Dichtungsgliedern 28 verbessert wird.

Die in die erste Zylinderkammer 34 einge­ spritzte Farbe wird also an einem auch nur geringfügigen Lecken zuverlässig gehindert.

Außerdem wird die Umfangskante des Kolbens 14 insoweit freigegeben, als sie nicht eng an der inneren Umfangswand 30 gehalten wird, was z. B. durch eine Störung wie Schmutz an der Wand 30 des hohlen zylindrischen Ab­ schnitts des Zylinders 12 oder durch eine Unregelmäßigkeit der Wand 30 selbst verur­ sacht sein könnte. Damit könnte die in die erste Zylinderkammer 34 eingespritzte Farbe etwas lecken. Ein geringfügiges Lecken ist jedoch möglich, wobei das Lecken entweder in Wasser oder in ein Gemisch aus Wasser und Glycerin hinein erfolgt, welches sich in der Ringnut 26 des Kolbens 14 befindet. Die Zufuhr von Farbe aus der ersten Zylinder­ kammer 34 zu der Spritzpistole 38 erfolgt also in jedem Fall ohne zusätzlichen Extra­ schritt, wobei gleichzeitig verhindert wird, daß Reste leckender Farbe an der inneren Umfangswand der ersten Zylinderkammer 34 verbleiben.

Nach Beendigung des oben beschriebenen Spritz­ vorgangs wird die Spritzpistole 38 nicht mehr an die Hochspannung angeschlossen wie in Fig. 4 gezeigt ist, während danach die Umschalt­ ventile 40a und 40b des Blockventilmechanis­ mus 40 selektiv betätigt, um das erste Spül­ ventil 37 zu veranlassen, die Reinigungs­ flüssigkeit über das Loch 18 in die erste Zylinderkammer 34 einzuspritzen.

Die jetzt eingespritzte Reinigungsflüssigkeit bildet einen gleichmäßigen Wirbelstrom auf­ grund der einzelnen Vorsprünge 16a bis 16c des Fluidstrom-Richtelements 16, die gemäß Fig. 1 und 2 in Mondsichelform ausgebildet sind. Farbe, die vor dem Farbwechsel oder dem Farb­ austausch verwendet wurde, und die an der in­ neren Umfangswand der ersten Zylinderkammer 34 haften geblieben war, läßt sich mit Hilfe der Erzeugung dieses gleichmäßigen Wirbel­ stroms mühelos entfernen, so daß nach Abschluß des Farbumschaltvorgangs verhindert werden kann, daß sich auf das Werkstück gelangende Farbe mit der früheren Farbe vermischt.

Darüber hinaus wird Reinigungsflüssigkeit unter Druck durch das Loch 20 gepreßt, wodurch die Versorgungsleitung 58 und die Sprühpistole 38 gereinigt werden.

Nach Beendigung der oben erläuterten Schritte wird die in Fig. 3 dargestellte "Schaltung" da­ zu benutzt, einen gewünschten Farbton auszu­ wählen, was mit Hilfe der Farbventile 36b bis 36e des Farbumschalt-Ventilmechanismus 36 ge­ schieht, woraufhin die erste Zylinderkammer 34 und die Spritzpistole 38 mit Farbe dieses Farbtons gefüllt werden und der Blockventil­ mechanismus 40 gereinigt und getrocknet wird. Dann erfolgt der Spritzvorgang mit der näch­ sten Farbe gemäß dem oben beschriebenen Ver­ fahren.

Im folgenden soll eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Farb­ spritzvorrichtung erläutert werden.

Fig. 5 und 6 zeigen ein Zwischenreservoir 100 einer zweiten Ausführungsform einer elektro­ statischen Farbspritzvorrichtung. Das Zwischen­ reservoir 100 umfaßt einen vertikal orientier­ ten Zylinder 112, einen Kolben 114, ein Loch 118 zum Einspritzen von Farbe und Reinigungs­ flüssigkeit, ein Loch 120 für das Austragen der Farbe und der Reinigungsflüssigkeit, und einen Hohlraum 122, der definiert wird durch eine Umfangsnut in der Umfangswand des Kol­ bens 114, und der gefüllt ist mit einer Rei­ nigungsflüssigkeit L, bei der es sich ent­ weder um Wasser oder ein Gemisch aus Wasser und einem Lösungsmittel, z. B. Glycerin, handelt.

Die Umfangs-Seitenabschnitte 114a und 114b, die den Hohlraum 122 des Kolbens 114 bilden, werden in dichter Anlage an der Zylinder­ wand 124 gehalten. Außerdem stehen mit der inneren Umfangswand 126 eines hohlen zylin­ drischen Abschnitts des Zylinders 112 Dich­ tungsglieder 128 aus polyethylenharzen in Verbindung, wobei jedes Dichtungsglied einen U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt hat und in einem entsprechenden Teil des Kol­ bens 114 untergebracht ist. Die Dichtungs­ glieder werden in Gleitkontakt mit den Um­ fangs-Seitenabschnitten 114a und 114b der­ art gehalten, daß die Öffnungsrichtungen, die durch die einzelnen Dichtungsglieder 128 de­ finiert werden, voneinander verschieden sind. Dadurch läßt sich das Maß der hermetischen Abdichtung der Umfangs-Seitenabschnitte 114a und 114b mit den Dichtungsgliedern 128 ver­ bessern.

An einer Stirnfläche des Kolbens 114 befinden sich drei mondsichelförmige Vorsprünge 130a bis 130c. Außerdem ist an der Seite der Vor­ sprünge 130 bis 130c eine erste Zylinder­ kammer 136 definiert. Außerdem gibt es inner­ halb einer zweiten, auf der der ersten Zylin­ derkammer 134 gegenüberliegenden Seite befind­ lichen Zylinderkammer 136 eine hohle Kolben­ stange 138, deren eines Ende an dem Kolben 114 festgemacht ist. Die Kolbenstange 138 besitzt einen mittigen Kanal 140. Ein Ende des Kanals 140 ist über ein dem Kolben 114 ausgebildetes Loch 142 mit dem Hohlraum 122 verbunden. Die Kolbenstange 138 erstreckt sich durch den Zylinder 112 und ragt durch eine Hülse 144 nach oben. Am anderen Ende der Kol­ benstange 138 ist ein Tank 146 montiert, der die Reinigungsflüssigkeit L aufnimmt. Der Tank 146 steht mit dem Hohlraum 122 über dem Kanal 140 der Kolbenstange 138 und das Loch 142 des Kolbens 114 in Verbindung.

Die in der Zylinderwand 124 gebildeten Löcher 118 und 120 befinden sich unterhalb des Zylin­ ders 112. Das Loch 120 steht mit einer Sprüh­ pistole 148 in Verbindung, das Loch 118 dient zum Einführen der Farbe und der Reinigungs­ flüssigkeit in die erste Zylinderkammer 134 und erstreckt sich von einer äußeren Umfangskante der Zylinderwand 124 zu einer äußeren Umfangs­ wand des Zylinders 112. Die Farbe und die Rei­ nigungsflüssigkeit können günstiger zugeführt werden, wenn mehrere Einspritzlöcher 118 vor­ gesehen sind. Außerdem kann das Austragen der Farbe und der Reinigungsflüssigkeit ruhiger er­ folgen, wenn das Loch 120 derart ausgebildet ist, daß es sich in Richtung auf die Zylinder­ wand 124 progressiv öffnet, d. h., wenn das Loch sich in Richtung auf die der Zylinderwand 124 entgegengesetzte Seite verjüngt.

In der zweiten Zylinderkammer 136 ist eine Luft­ zuführöffnung 150 vorgesehen, über die als An­ triebsmittel dienende Luft zum gleitenden Bewe­ gen des Kolbens 114 in Pfeilrichtung X₁ in die zweite Zylinderkammer 136 eingeleitet wird. Außerdem wird die Luft aus der Zylinderkammer durch die Öffnung nach außen geleitet. Die Gleitbewegung des Kolbens 114 in Pfeilrichtung X₂ wird veranlaßt durch den Druck der Farbe, die in die erste Zylinderkammer 134 eingeleitet wird.

Fig. 7 zeigt den Gesamtaufbau einer elektrostati­ schen Farbspritzvorrichtung 160 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Zwischen­ reservoir 100 mit dem oben erläuterten Aufbau ein­ gesetzt ist. Gleiche und ähnliche Elemente wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind mit entspre­ chenden Bezugszeichen versehen. Eine nochmalige Beschreibung erfolgt nicht.

Die elektrostatische Farbspritzvorrichtung 160 wird ähnlich betrieben wie die Farbspritzvor­ richtung 33, so daß auf eine nochmalige Beschrei­ bung verzichtet werden kann.

Wenn von der Luftquelle 44 Druckluft an die Luft­ zuführöffnung 150 gelegt wird, um den Kolben 114 in Richtung auf die erste Zylinderkammer 134 zu versetzen, so kommt es leicht dazu, daß Druckluft von den Dichtungsgliedern 128 in den Hohlraum 122 gelangt. Außerdem leckt Reinigungsfluid L, wel­ ches in dem Hohlraum 122 gespeichert war, aus dem Hohlraum 122 aus, während der Kolben 114 in­ nerhalb des Zylinders 112 hin- und herbewegt wird, so daß schließlich Luft in den Hohlraum 122 ge­ langt.

Wenn die Luft in dem Hohlraum 122 verbleibt, re­ duziert sich die Reinigungswirkung bezüglich der inneren Umfangswand 126 des hohlen zylindrischen Abschnitts des Zylinders 112. Speziell dann, wenn der Zylinder 112 horizontal angeordnet ist, bleibt Luft an der Stelle in der Nähe der oberen Wand des hohlen zylindrischen Abschnitts des Zylinders 112 so daß diese Zone nicht gut gereinigt werden kann. Die Folge ist, daß die Farbe an der Stelle nahe der oberen Wand trocknet, wodurch die Dichtungs­ glieder 128 und die innere Umfangswand 126 des Zylinders 112 beschädigt werden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform jedoch läßt sich die Reinigungsflüssigkeit L zuverlässig mit der gesamten Zone der inneren Umfangswand 136 in Berührung bringen, in dem der Zylinder 112 in eine vertikale Position gebracht wird. Die Reini­ gung erfolgt auch dann, wenn Luft in dem Hohl­ raum 122 vorhanden ist. Damit wird insgesamt eine umfassende Reinigung der inneren Umfangswand 126 möglich.

Auch wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Hohlraum 122 des Kolbens 114 über das Loch 142 und den Kanal 140 der Kolbenstange 138 mit dem Tank 146 verbunden. Deshalb kann man die Rei­ nigungsflüssigkeit L aus dem Tank 146 automatisch dem Hohlraum 122 zuleiten. Die Lebensdauer der Dichtungsglieder 128 und den Zeitpunkt für den Austausch der Reinigungsflüssigkeit L bei ungün­ stigen oder unerwünschten Betriebsbedingungen des Kolbens 114, des Zylinders 112 usw. läßt sich abhängig vom Zustand der in dem Tank 146 gelösten Farbe erkennen.

Von dem Tank 146 kann durch das Loch 142 und den Kanal 140 auch dann Luft nach außen austreten, wenn die Luft in dem Hohlraum 122 gehalten wird, da der Hohlraum 122 mit dem Tank 146 in Verbindung steht. Eine Verschlechterung der Reinigungswirkung läßt sich daher vermeiden, ebenso wie das Trocknen von in den Hohlraum 122 gelangter Farbe. Die Rei­ nigung erfolgt mithin effizient und zuverlässig.

Außerdem wird die innere Umfangswand 126 des Zylin­ ders 112 stets gereinigt von dem Reinigungsfluid L, mit dem der Hohlraum 122 des Kolbens 114 gefüllt ist. Es ist deshalb nicht notwendig, den Kolben 114 in Pfeilrichtung X2 zurückzuziehen, wenn eine Reini­ gung durchgeführt werden soll. Damit ist der gesam­ te Reinigungsvorgang in kurzer Zeit durchzuführen, wobei eine wirksame Nutzung der Reinigungsflüssig­ keit erfolgt.

Im folgenden wird eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Farbspritzvor­ richtung erläutert.

Fig. 8 zeigt eine elektrostatische Farbspritzvor­ richtung 200 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung 200 besitzt ein Zwi­ schenreservoir 212, welches an einen nicht darge­ stellten Farbwechsel-Ventilmechanismus oder derglei­ chen angeschlossen ist, und an welches eine Sprüh­ pistole 216 über ein Vierwegeventil 214 gekoppelt ist. Außerdem ist das Zwischenreservoir 212 mittels eines Haltegeräts 218 in aufrechtem Zustand fixiert.

Wie Fig. 9 zeigt, umfaßt das Zwischenreservoir 212 ein Verteilerstück 222, welches einen Leitungsan­ schluß 220 besitzt, der von außen her mit mehreren Leitungen bestückbar ist, und der aus elektrisch isolierendem Material besteht. Außerdem besitzt das Zwischenreservoir ein Reservoir 224, welches einstückig mit dem Verteilerstück 222 ausgebildet ist und dazu dient, vorübergehend leitende Farbe oder Anstrichmaterial aufzunehmen. Ein Isolierme­ chanismus 230 besitzt ein paar Dreiwegeventile 226 und 228, die mit einem vorbestimmten Abstand voneinander entlang dem Reservoir 224 angeordnet sind. Deckel 232a und 232b aus Isoliermaterial bedecken die Bauteile wie z. B. einen Isolierme­ chanismus 230 und dergleichen, wobei die Deckel an dem Verteilerstück 222 montiert sind.

Das Verteilerstück 222 besitzt eine Außenwand 234 und Bauteilebefestigungen 236a bis 236d, die samtlich einstückig ausgebildet sind, wobei außer­ dem ein Leitungsverbindungsabschnitt 220 vorge­ sehen ist, der weiter unten noch näher erläutert wird. Ferner besitzt das Verteilerstück 222 außerdem in den entgegengesetzten Enden des Lei­ tungsverbindungsabschnitts 220 ausgebildete Ge­ winde 238a und 238b, mit denen die Deckel 232a und 232b befestigt werden. Die Dreiwegeventile 226 und 228 des Isoliermechanismus 230 sind an den Bauelementbefestigungen 236a und 236b be­ festigt. Zwischen den Dreiwegeventilen 226 und 228 befindet sich außerdem eine isolierte Leitung 240 vorbestimmter Länge, die gegenüber einer ge­ gebenen Hochspannung isoliert werden kann.

Das Reservoir 224 umfaßt eine Speicherkammer 248, die von einer ersten Zylinderkammer (einer Stirnseite) 244 mit Farbe und von einer zweiten Zylinderkammer (der anderen Stirnseite) 246 mit Luft beschickt wird, einen beweglich in der Spei­ cherkammer 248 angeordneten Kolben 250, eine sich von einem Ende des Kolbens 250 zu einer Luftzu­ führseite erstreckende Stange 252, die aus der Speicherkammer 248 nach außen vorsteht, eine hohle Stange 258, die am Außenumfang der Stange 252 derart montiert ist, daß sie axial in Bezug auf die Stange 252 beweglich ist, und die eine Erweiterung 256 aufweist, die zwischen den Deckel 254, der die Speicherkammer 258 bildet, und dem Kolben 250 liegt, um in Eingriff mit dem Deckel 254 gehalten zu werden, und einen Detektoranschlag (Detektoreinrichtung) 260, 262 der an der Stange 252 bzw. der hohlen Stange 258 montiert ist, um die jeweiligen Positionen festzustellen, an denen der Kolben 250 hin- und herbewegt wird.

Die Stange 252 besitzt an ihrer äußeren Umfangswand ein Gewinde 264. Außerdem ist an dem oberen Teil der Stange 252 ein Tank 266 zur Aufnahme von Rei­ nigungsfluid montiert. Der Tank 266 hält unter sich den Detektoranschlag 260. Die hohle Stange 258, wel­ che die Stange 252 außen umgibt, trägt auf der Außenseite den Detektoranschlag 262, der außen auf einem oberen Endabschnitt 267 kleineren Durchmes­ sers montiert ist, welcher aus der Speicherkammer 248 nach außen vorsteht. Weiterhin besitzt die hohle Stange 248 einen Gewindekanal 268 an der Innenwand des Abschnitts 267 kleinen Durchmessers, welcher in Gewindeeingriff mit dem Gewinde 264 steht. Die Stange 252 und die hohle Stange 258 sind mitein­ ander mittels einer Mutter 270 befestigt, die auf dem Gewinde 264 sitzt um gegen eine Stirnfläche des Detektoranschlags 262 zu wirken und diesen zu lagern.

In Eingriff mit den Detektoranschlägen 260 und 262 gehaltene Ein-Aus-Ventile 272b und 272a sind an der Bauteilbefestigung 236c des Verteilerstücks 222 mittels eines Montageglieds 274 befestigt. Ein Strömungssteuerventil 276 steht mit der ersten Zylinderkammer 244 des Reservoirs 224 in Verbin­ dung und dient zum Steuern des Durchsatzes der Farbe und ist hierzu an der Bauteilbefestigung 236d des Verteilerstücks 222 fixiert.

Im folgenden wird das Strömungskanalsystem des Zwi­ schenreservoirs 212 unter Bezugnahme auf Fig. 10 erläutert.

Der in dem Ende des Verteilerstücks 222 ausgebil­ dete Leitungsverbindungsabschnitt 220 besitzt einen Farbeinlaß 278 und einen Reinigungsflüssig­ keitseinlaß 280, die einander benachbart sind. Der Farbeinlaß 278 und der Reinigungsflüssigkeits­ einlaß 280 stehen miteinander über Ports des Dreiwegeventils 226 in Verbindung. Das Dreiwege­ ventil 228, welches über die isolierte Leitung 240 mit dem Dreiwegeventil 226 in Verbindung steht, wird betätigt, damit ein Reinigungsflüs­ sigkeitsauslaß 282, der an dem Leitungsverbin­ dungsabschnitt 220 mündet, und ein bezüglich der ersten Zylinderkammer 244 des Reservoirs 224 offener Farbströmungskanal 284 selektiv mitein­ ander verbunden sind. Weiterhin kommuniziert ein Farbströmungskanal 286 über das Strömungssteuer­ ventil 276 mit der ersten Zylinderkammer 244 und mit einem Farbauslaß 288, der an dem Lei­ tungsverbindungsabschnitt 220 mündet.

Der Leitungsverbindungsabschnitt 220 besitzt einen ersten Treiberluftport 290 in sich, der dazu benutzt wird, den Kolben 250 in Richtung auf die erste Zylinderkammer 244 zu versetzen, und einen zweiten, einen dritten und einen vierten Treiberluftport 292 bis 296, die zum Betätigen der Dreiwegeventile 226 und 228 und des Strömungssteuerventils 276 verwendet werden. Außerdem sind in dem Leitungsverbindungsabschnitt 220 Lufteinlässe 298a und 298b gebildet, die dazu dienen, Luft zu Detektorzwecken in die Ein-Aus-Ventile 272a und 272b einzuleiten und die Luft aus diesen Ventilen auszuleiten, wo­ zu Luftauslässe 300a und 300b vorgesehen sind.

Das Haltegerät 218 besitzt an der Außenwand des Zwischenreservoirs 212 montierte Bolzen 302a und 302b, einen Rahmen 304, dessen Form der äußeren Form des Zwischenreservoirs 212 entspricht, und in dem Rahmen 304 ausgebildete Nuten 306a und 306b, die zur Aufnahme der Bol­ zen 302a bzw. 302b dienen, damit das Zwischen­ reservoir 212 in aufrechter Lage gehalten wird. Der Rahmen 304 ist am Arbeitsplatz an einer nicht dargestellten Seitenwand befestigt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der elektro­ statischen Farbspritzvorrichtung 200 erläutert.

Zunächst wird der Farbeinlaß 278 an einem nicht dargestellten Farbwechsel-Ventilmechanismus ge­ koppelt und der Reinigungsflüssigkeitseinlaß 280 wird an ein Spülventil gekoppelt. Weiter­ hin wird der Reinigungsflüssigkeitsauslaß 282 an einen Altflüssigkeitstank angeschlossen. Der Farbauslaß 288 steht über das Vierwegeventil 214 mit der Spritzpistole 216 in Verbindung, und das erste bis vierte Treiberluftport 290 bis 296 sind an eine Luftquelle angeschlossen. Außerdem sind der Lufteinlaß 298a und der Luft­ auslaß 300a sowie der Lufteinlaß 298b und der Luftauslaß 300b an zugehörige Detektoreinhei­ ten gekoppelt.

Wenn nach dem Durchführen eines Spritzvorgangs mit Hilfe der elektrostatischen Farbspritzvor­ richtung 200 Farbe eines vorbestimmten Farb­ tons von dem Farbwechsel-Ventilmechanismus un­ ter Druck dem Farbeinlaß 278 zugeführt wird, gelangt die Farbe von dem Dreiwegeventil 226 über die isolierte Leitung 240 zu dem Drei­ wegeventil 228. Anschließend wird Farbe über den Farbströmungskanal 284 in die erste Zylin­ derkammer 244 des Reservoirs 224 eingeleitet. Die Farbe, mit der die erste Zylinderkammer 244 gefüllt wurde, wird von dem Farbströmungs­ kanal 286 über den Farbauslaß 288 dem Vier­ wegeventil 214 zugeleitet, wonach die Spritz­ pistole 216 mit der Farbe gefüllt wird. Zu dieser Zeit werden der Kolben 240 und die hohle Stange 258 gemeinsam nach oben bewegt, während die erste Zylinderkammer 244 mit Farbe gefüllt wird. Demzufolge wird der An­ schlag 262, der an dem Abschnitt 267 kleinen Durchmessers der hohlen Stange 258 montiert ist, in Eingriff mit dem Ein-Aus-Ventil 272a gehalten, so daß automatisch festgestellt wird, wann die Speicherkammer 248 mit einer vorbestimmten Menge Farbe gefüllt ist. Wei­ terhin wird die am unteren Ende der hohlen Stange 258 befindliche Erweiterung 256 in Eingriff mit dem Deckel 254 gehalten, wodurch der Kolben 250 daran gehindert wird, sich nach oben zu bewegen. Damit läßt sich die Speicherkammer 248 genau mit einer gewünsch­ ten Menge Farbe füllen.

Dann wird in das zweite und das dritte Trei­ berluftport 292 und 294 von der Luftquelle Treiberluft eingeführt, so daß die Umschal­ tungen der Dreiwegeventile 226 und 228 und des Isoliermechanismus 230 stattfinden. Des­ halb gelangt die von dem Sprühventil ge­ lieferte Reinigungsflüssigkeit nacheinan­ der durch den Reinigungsflüssigkeitseinlaß 280, das Dreiwegeventil 226, die isolierte Leitung 240 und das Dreiwegeventil 228, um anschließend über den Reinigungsflüssigkeits­ auslaß 282 in den Altflüssigkeitstank abge­ leitet zu werden. Der Isoliermechanismus 230 wird getrocknet, so daß schließlich der Farbwechsel-Ventilmechanismus und das Zwi­ schenreservoir 212 elektrisch voneinander isoliert sind.

Die Treiberluft wird dem ersten Treiberluft­ port 290 von der Luftquelle zugeführt, um den Kolben 250 in Richtung auf die erste Zylinder­ kammer 244 zu bewegen. Die Zuführgeschwindig­ keit der Farbe wird von dem Strömungssteuer­ ventil 276 gesteuert. Anschließend wird die gewünschte Farbe durch die Spritzpistole 216 in einem Zustand auf ein nicht dargestelltes Werkstück aufgebracht, in welchem an die Farbe direkt eine Hochspannung angelegt ist. Jetzt wird der Kolben 250 in Richtung auf die erste Zylinderkammer 244 versetzt, so daß der Anschlag 260 in Eingriff mit dem Ein-/Aus-Ventil 272b gehalten wird, wodurch automatisch Information über die Versetzung des Kolbens 250 in Richtung auf die erste Zylinderkammer 244 gewonnen wird.

Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform der Wunsch besteht, Farbe auf verschiedene Werk­ stücke aufzubringen, so läßt sich die Menge der Farbe, die der Spritzpistole 216 zugeführt wird, auf einfache Weise ändern. Nach dem Deckel 232b von dem Verteilerstück 222 abge­ nommen ist, wird die Stange 252 in vorbe­ stimmter Richtung gedreht, wobei die Mutter 270 zum Fixieren der Stange 252 an der hohlen Stange 258 im Sinne eines Lösens gedreht wird. Damit bewegen sich die Stange 252 und die hohle Stange 258 in axialer Richtung relativ zuein­ ander. Nachdem die Stange 252 und die hohle Stange 258 in Position gebracht sind, wird die Mutter 270 festgezogen, um die Stange 252 starr mit der hohlen Stange 258 zu koppeln.

Die Position, in der der Anschlag 262 an der hohlen Stange 258 in Eingriff mit dem Ein/Aus- Ventil 272 gehalten wird, entspricht der zu­ rückgezogenen Position des Kolbens 250. Die Stange 252 wird gedreht, um die zurückgezo­ gene Position des Kolbens 250 innerhalb der Speicherkammer 248 zu versetzen. Wenn der Kolben 250 in Richtung auf die erste Zylinder­ kammer 244 versetzt wird, wie z. B. in Fig. 11 gezeigt ist, bewegt sich der Anschlag 260 der Stange 252 in Richtung auf das Ein/Aus- Ventil 272b, wodurch der Abstand oder der Hub der Hin- und Herbewegung des Kolbens 250 verkürzt wird. Deshalb reduziert sich die Menge der in der Speicherkammer 248 gespei­ cherten Farbe und mithin reduziert sich die Menge der der Spritzpistole 216 zugeführten Farbe. In diesem Fall wird der Kolben 250 nicht weiter über eine vorbestimmte zurück­ gezogene Position (die nach oben ausgefah­ rene Position) bewegt, in dem die Erwei­ terung 256 an der hohlen Stange 258 in Ein­ griff gelangt mit dem Deckel 254. Hierdurch ist es möglich, die Speicherkammer 248 zu­ verlässig und genau mit einer gewünschten Menge Farbe zu füllen.

Wie oben beschrieben wurde, hat die vorlie­ gende Ausführungsform eine Reihe vorteil­ hafter Effekte. Die Menge der in der Spei­ cherkammer 248 gespeicherten Farbe läßt sich in einfacher Weise und exakt dadurch ändern, daß man die Stange 252 und die hohle Stange 258 relativ zueinander dreht, um die zurück­ gezogene Position des Kolbens 250 zu ändern. Damit läßt sich eine gewünschte Menge Farbe für die Spritzpistole 216 einstellen, abhän­ gig von der Form und den Abmessungen eines Werkstücks. Das Aufbringen von Farbe auf ver­ schiedene Werkstücke gestaltet sich demnach sehr einfach und effizient.

Außerdem kann die erfindungsgemäße elektro­ statische Spritzvorrichtung im Vergleich zu mit einer Farbmeßeinrichtung und einer Farb­ zufuhr-Bestätigungseinrichtung ausgestatte­ ten herkömmlichen Einrichtung einer Reihe vorteilhafter Effekte erzielen, bedingt durch den konstruktiv sehr einfachen Auf­ bau. Das Zwischenreservoir 212 läßt sich insgesamt sehr klein konstruieren, so daß es wirtschaftlich herstellbar ist.

Im folgenden wird eine vierte Ausführungs­ form einer elektrostatischen Farbspritz­ vorrichtung gemäß der Erfindung erläutert.

Fig. 12 zeigt eine elektrostatische Farb­ spritzvorrichtung 400 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung 400 enthält ein elektrisch isoliertes Zwi­ schenreservoir 412 zur Speicherung leiten­ den Anstrichmaterials oder leitender Farbe an die eine Hochspannung angelegt wird, eine Druckluftquelle (einen Druckluft-Zuführ­ mechanismus) 416 zum Bereitstellen von Druckluft in dem Zwischenreservoir 412, wo­ durch leitende Farbe aus dem Zwischenreser­ voir in die Spritzpistole 414 geleitet wird, einen Entlüftungsmechanismus 412 zum Ausge­ ben von Druckluft aus dem Zwischenreservoir 412 nach Abschluß der Zufuhr von leitender Farbe zu der Spritzpistole 414, und einen Kondensations-Verhinderungsmechanismus 412, mit dem verhindert wird, daß der Entlüftungs­ mechanismus 412 durch Taubildung in Mitleiden­ schaft gezogen wird.

Das Zwischenreservoir 412 besteht aus elektrisch isolierendem Material und enthält eine erste, durch einen Kolben 422 abgeteilte Zylinderkam­ mer 424 zum Einspritzen leitender Farbe und Reinigungsflüssigkeit, und eine für die Zufuhr von Luft dienende zweite Zylinderkammer 426. Ein geerdeter Farbwechsel-Ventilmechanismus 430 ist über eine Versorgungsleitung 428 an die erste Zylinderkammer 424 gekoppelt. Der Farb­ wechsel-Ventilmechanismus 430 enthält ein erstes Spülventil 432 zum Steuern der Zufuhr von Luft (A), Wasser (W) und Reinigungsflüssig­ keit (S) oder dergleichen, und außerdem mehrere Farbventile 434a bis 434c, die leitende Farbe unterschiedlicher Farbtöne zu liefern vermögen.

In der Speicherleitung 428 befindet sich ein Blockventilmechanismus 438 mit einer elektrisch isolierten Leitung 436 aus einem Harz, z. B. Polytetrafluorethylen (PTFE), wobei das Isolier­ material zumindest in einem Teilbereich der Lei­ tung vorhanden ist. Der Blockventilmechanismus 438 besitzt Umschaltventile 440a und 440b. Außer­ dem wird der Blockventilmechanismus 438 betätigt, um das Umschaltventil 440a an der Einlaßseite zu veranlassen, entweder den Farbwechsel-Ventilme­ chanismus 430 oder ein zweites Spülventil 442 auszuwählen für die Steuerung der Zufuhr von Luft (A), des Wassers (W) und der Reinigungs­ flüssigkeit (S) und dergleichen. Das Umschalt­ ventil 440b ist über eine Ablaufleitung 440 mit einem Altflüssigkeitstank 446 verbunden.

Die Luftquelle 416 steht über ein Strömungs­ steuerventil 448, ein Ein/Aus-Ventil 450 und eine Leitung 452 für den Entlüftungsmechanis­ mus 418 in Verbindung mit der zweiten Zylinder­ kammer 426. Eine Leitung 454 des Kondensations- Verhinderungsmechanismus 420 ist als Doppellei­ tung derart ausgeführt, daß ein Kanal 456 zwi­ schen der Leitung 454 und der Leitung 452 gebil­ det ist. Die Leitung 454 ist mit einem Ende an die Luftquelle 458 gekoppelt, um trockene Luft zu empfangen, das andere Ende ist an ein Aus­ gangsport gekoppelt, um die trockene Luft nach außen abzugeben.

Die Luftquelle 416 ist über einen Verstärker 462 an ein Farbströmungs-Steuergerät 464 für leitende Farbe gekoppelt, um den Luftdruck zu steuern. Der Durchsatz der leitenden Farbe wird von dem Strö­ mungssteuergerät 464 gesteuert.

An die erste Zylinderkammer 424 des Zwischenre­ servoirs 412 ist über eine Versorgungsleitung 466 eine Sprühpistole 414 gekoppelt. Die Sprüh­ pistole 414 enthält ein Ablaufventil 468 und ein Auslöseventil 470, und sie ist elektrisch mit einer nicht dargestellten Hochspannungseinrichtung verbunden.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der elektro­ statischen Farbsprühvorrichtung 400 erläutert.

Die erste Zylinderkammer 424 des Zwischenreservoirs 412 wird zunächst über die Speiseleitung 428 mit leitender Farbe eines vorbestimmten Farbtons gefüllt, welche unter Druck von dem Farbventil 434a des Farb­ wechsel-Ventilmechanismus 430 geliefert wird, und anschließend wird die Spritzpistole 414 über die Ver­ sorgungsleitung 466 vollständig mit der leitenden Farbe gefüllt. Beim Füllen der Spritzpistole 414 mit der leitenden Farbe wird das Auslöseventil 470 ge­ schlossen, während das Ablaufventil 468 geöffnet wird. Nach Abschluß des Füllvorgangs der Spritzpi­ stole 414 mit leitender Farbe wird das Ablaufventil 468 geschlossen.

Dann werden die Umschaltvorgänge der Umschaltven­ tile 440a und 440b des Blockventilmechanismus 438 durchgeführt, um das zweite Spülventil 442 zu be­ tätigen, damit der Blockventilmechanismus 438 ge­ reinigt wird, woraufhin Reinigungsflüssigkeit und Wasser zum Reinigen des Blockventilmechanismus über die Ablaufleitung 444 in den Altflüssig­ keitstank 446 ausgeleitet werden. Anschließend wird der Blockventilmechanismus 438 getrocknet, wodurch der Farbwechsel-Ventilmechanismus 430 und das Zwischenreservoir 412 elektrisch vonein­ ander isoliert werden.

Dann wird über Strömungssteuerventil 448 und das Ein/Aus-Ventil 450 Druckluft als Antriebs- oder Treiberluft in die zweite Zylinderkammer 426 des Zwischenreservoirs 412 geleitet, wobei die Druck­ luft von der Luftquelle 416 kommt. Damit wird der Kolben 422 in Richtung auf die erste Zylinder­ kammer 424 versetzt. Demzufolge gelangt leitende Farbe beim Betätigen des Auslöseventils 470 auf das nicht dargestellte Werkstück, wobei eine hohe Spannung an die leitende Farbe gelegt wird.

Wenn das Ein/Aus-Ventil 450 des Entlüftungsmecha­ nismus 418 betätigt wird, um die Leitung 452 der­ art zu öffnen, daß sie in Verbindung mit der At­ mosphäre steht, nachdem die Zufuhr leitender Far­ be abgeschlossen ist, wird die Druckluft der zwei­ ten Zylinderkammer 426 des Zwischenreservoirs 412 aus der Leitung 452 über das Ein/Aus-Ventil 450 nach außen gelassen. Hierbei wird die Druckluft adiabatisch expandiert, wodurch die Leitung 452 abkühlt. Damit besteht die Möglichkeit der Tau­ bildung oder Kondensation an der äußeren Umfangs­ fläche der Leitung 452.

Bei der vierten Ausführungsform ist die Leitung 454 des Kondensations-Verhinderungsmechanismus 420 derart angeordnet, daß sie die Leitung 452 abdeckt. Zusätzlich wird trockene Luft aus der Luftquelle 458 in den Kanal 456 geleitet, der zwischen der Leitung 454 und der Leitung 452 ge­ bildet ist. Dadurch gelangt trockene Luft durch den Kanal 456 und trocknet die äußere Umfangs­ fläche der Leitung 452, woraufhin die trockene Luft über das Auslaßport 460 nach außen gelan­ gen kann. Damit läßt sich ein Kondensieren von Feuchtigkeit oder Wasser in der Atmosphäre auf der äußeren Umfangsfläche der Leitung 452 und ein Verbleiben von Tau auf dieser Leitung vermeiden. Damit läßt sich aber auch jeglicher unerwünschter Stromfluß beim Anlegen einer Hochspannung an die leitende Farbe vermeiden. Es besteht die Möglichkeit, den gesamten Spritz­ vorgang wirksam und in einfacher Weise störungs­ frei durchzuführen.

Als Kondensations-Verhinderungsmechanismus 420 dienen die Leitung 454, welche die Leitung 452 bedeckt, und die Luftquelle 458, welche die trockene Luft zwischen die Leitungen 454 und 452 leitet. Die Erfindung ist nicht auf diese speziellen Merkmale des vierten Ausführungs­ beispiels beschränkt. Verschiedene Ausgestal­ tungen und Abwandlungen sind möglich. Die äußere Umfangsfläche der Leitung 452 kann vor einem Tau- Niederschlag aufgrund von Kondensation dadurch geschützt werden, daß man bis zu einer vorbe­ stimmten Temperatur erwärmte Luft in den Kanal 456 zwischen den Leitungen 454 und 452 einlei­ tet. Außerdem kann der Kondensations-Verhinde­ rungsmechanismus entweder durch die Leitung 454 oder die Leitung 452 des Entlüftungsmecha­ nismus 414 gebildet sein, in dem diese aus wärmeisolierendem Material besteht. Weiterhin kann auch ein Heizmechanismus zum Erhitzen der äußeren Umfangsfläche der Leitung 452 als Kon­ densations-Verhinderungsmechanismus vorgesehen sein.

Ein Merkmal der elektrostatischen Farbsprüh­ vorrichtung gemäß der Erfindung ist gemäß obi­ ger Beschreibung einer Mehrzahl von Fluidstrom-Richt­ elementen, die in einer Farbfüll-Zylinder­ kammer angeordnet sind, welche von einem Zylin­ der und einem Kolben gebildet wird. Daher bil­ det eine von einem Einspritzloch nach Abschluß des Farbaustrags vor einem Farbwechsel einge­ spritzte Reinigungsflüssigkeit einen neuen Wirbelstrom, der die Möglichkeit bietet, solche Farbe in einfacher Weise zu entfernen, die an der inneren Umfangswand der Zylinderkammer verbleibt und dort haftet. Deshalb kann ein Vermischen der vor dem Farbwechsel verwende­ ten Farbe mit der nach dem Farbwechsel benutz­ ten Farbe zuverlässig verhindert werden. Die neue Farbe kann als reine Farbe mit unverfälsch­ tem Farbton auf das Werkstück aufgebracht wer­ den.

Die Dichtungsglieder bestehen aus Harzmaterial hohen Molekulargewichts und haben jeweils U- oder V-förmigen Querschnitt. Sie befinden sich zwischen einer Umfangskante einer Kolben-Stirnfläche, die mit eine Zylinderkammer definiert, und einer Zylin­ derwand. Deshalb läßt sich das Ausmaß der hermeti­ schen Abdichtung der Umfangskante des Kolbens be­ züglich der Zylinderwand durch die Dichtungsglie­ der verbessern. Die in die Zylinderkammer einge­ spritzte Farbe kann vor einem geringfügigen Lecken bewahrt werden.

Gemäß einem weiterem Merkmal der Erfindung wird Reinigungsflüssigkeit in einen Hohlraum eingelei­ tet, der in einer Umfangswand des Kolbens defi­ niert ist, welcher verschieblich hin- und herbe­ wegbar in den Zylinder gelagert ist. Deshalb wird die innere Umfangswand des Zylinders zu jeder Zeit gereinigt, während sich der Kolben hin- und her­ verschiebt. Selbst wenn die Umfangskante des Kol­ bens sich etwas aus der hermetischen Abdichtung gegenüber der Zylinderwand löst und die in den Zylinder eingespritzte Farbe etwas leckt, läßt sich die Leckfarbe, die an der inneren Umfangs­ wand der Zylinder, verbleibt und dort haftet, in einfacher Weise ohne zusätzliche Verarbeitungs­ schritte dadurch entfernen, daß die Leckfarbe in die Reinigungsflüssigkeit eindiffundiert, die in dem Hohlraum innerhalb des Kolbens gespeichert ist. Ferner kann die Reinigungsarbeit vor einem Farbwechsel in wirksamer Weise durchgeführt werden.

Zusätzlich zu den oben angegebenen Merkmalen kann die in dem Hohlraum befindliche Luft in zuverläs­ siger Weise entfernt werden, wobei die reinigende Wirkung dadurch verbessert wird, daß man den Zylin­ der vertikal anordnet und veranlaßt, daß ein Tank mit dem Hohlraum in Strömungsverbindung steht.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung läßt sich ein Bewegungshub des Kolbens vergrößern oder verkleiner, indem man die axiale Lage einer Stange und einer relativ dazu beweglichen Hohlstange ver­ ändert und so die Möglichkeit schafft, die Menge der in einer Speicherkammer befindlichen Farbe zu ändern, abhängig von dem gewünschten Werkstück, auf welches die Farbe aufzubringen ist. Die Menge der einer Spritzpistole zugeführten Farbe läßt sich zuverlässig und einfach mit Hilfe einer extrem einfachen Konstruktion ändern nach Maß­ gabe des zu behandelnden Werkstücks. Dadurch be­ steht die Möglichkeit, verschiedene Werkstücke oder Werkstückteile wirksam mit einem Anstrich zu versehen, wobei die jeweils geforderte Menge der Farbe einstellbar ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird Druckluft durch einen Entlüftungsmechanismus ab­ gelassen, nachdem leitende Farbe aus einem Zwi­ schenreservoir unter Einwirkung eines Druckluft- Zuführmechanismus einer Spritzpistole zugeführt wurde. Ein Kondensations-Verhinderungsmechanismus wird aktiviert, um zuverlässig zu verhindern, daß der Entlüftungsmechanismus durch Kondensation be­ einträchtigt wird. Wenn danach eine hohe Spannung an die leitende Farbe gelegt wird, unterbleibt jeglicher unerwünschter Fluß elektrischen Stroms, so daß eine wirksame Spritzung des Werkstücks möglich ist.

Claims (16)

1. Elektrostatische Farbspritzvorrichtung, umfassend: ein elektrisch isoliertes Zwischenreservoir zum Speichern einer leitenden Farbe, an die direkt eine Hochspannung angelegt wird, und welches folgende Merkmale aufweist:

• - einen Zylinder;
• - einen in dem Zylinder hin- und herbeweglichen und verschieblich gelagerten Kolben;
• - ein Fluidstrom-Richtelement (16), das vorstehend in einem Teil einer normalerweise mit Farbe ge­ füllten, von dem Zylinder und dem Kolben defi­ nierten Zylinderkammer ausgebildet ist,
• - eine nahe einer äußeren Umfangskante einer Zylin­ derwand definierten Einspritzöffnung, die an eine Farb- und Reinigungsflüssigkeitsquelle anschließ­ bar ist und
• - eine Ausgabeöffnung, die mittig in der Zylinder­ wand für den Anschluß an eine Spritzpistole aus­ gebildet ist und dazu dient, die Farbe und die Reinigungsflüssigkeit abzugeben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Fluidstrom-Richtelement an einer Stirn­ fläche des Kolbens ausgebildet ist, wobei die Stirn­ fläche eine Innenwand der Zylinderkammer bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Fluidstrom-Richtelement an einer Fläche ausgebildet ist, die die Innenwand der Zylinderkam­ mer dient, und die einer Stirnseite des Kolbens ge­ genüberliegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Fluidstrom-Richtelement mehrere mond­ sichelförmige Vorsprünge aufweist, von denen jeder zwei Außen- und Innenkreisbögen besitzt, die sich in dieselbe Richtung derart erstrecken, daß von dem Einspritzloch eingespritztes Fluid eine Wir­ belströmung erzeugt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, bei der ein mit entweder Wasser oder einem Gemisch aus Wasser und Glycerin zu füllender Hohlraum vorhanden ist, der gebildet wird durch eine Umfangsnut in der Umfangswand des Kolbens.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der Dichtungsglieder aus Harzmaterial hohen Molekulargewichts an der Umfangswand des Kolbens montiert sind, wobei die Dichtungsglieder einen entweder einen U-förmigen oder V-förmigen Quer­ schnitt besitzen.

7. Elektrostatische Farbspritzvorrichtung umfassend: ein elektrisch isoliertes Zwischenreservoir zur Auf­ nahme leitender Farbe, an die direkt eine Hoch­ spannung angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenreservoir folgende Merkmale besitzt:

• - einen Zylinder;
• - einen in dem Zylinder verschieblich hin- und herbewegbar gelagerten Kolben;
• - eine in einer Zylinderwand definierte Einspritz­ öffnung, die an eine Farb- und Reinigungsflüs­ sigkeitsquelle anschließbar ist;
• - ein in der Zylinderwand gebildetes Ausgabeloch, welches zum Austragen der Farbe und der Reini­ gungsflüssigkeit dient; und
• - einen Hohlraum, der in einer Umfangswand des Kolbens gebildet ist und mit einer Reinigungs­ flüssigkeit gefüllt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Zylinder vertikal derart angeordnet ist, daß die Einspritzöffnung und das Ausgabeloch sich in Abwärtsrichtung erstrecken.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der ein Ende einer hohlen Kolbenstange an dem Kolben festgelegt ist, während das andere Ende der hohlen Kolbenstange mit einem Tank zum Speichern der Reinigungsflüssigkeit versehen ist, und der Hohlraum des Kolbens mit dem Tank über die hohle Kolbenstange strömungsverbunden ist.

10. Elektrostatische Farbspritzvorrichtung, umfassend: ein elektrisch isoliertes Zwischenreservoir zur Aufnahme leitender Farbe, an die direkt eine Hochspannung ange­ legt wird, wobei das Zwischenreservoir aufweist:

• - eine Speicherkammer, die von einer Seite her mit Farbe gefüllt und von der anderen Seite her mit Luft gespeist wird;
• - einen beweglich in der Speicherkammer gelagerten Kolben;
• - eine sich von einem Ende des Kolbens zu einer Luftzufuhrseite erstreckende Stange, die von der Speicherkammer nach außen wegsteht;
• - eine hohle Stange, die fest an einer äußeren Umfangswand der Stange montiert ist, wobei die hohle Stange relativ zu der Stange axial beweg­ lich ist;
• - eine zwischen einem die Speicherkammer definie­ renden Deckel und dem Kolben angeordnete Erwei­ terung, die an der hohlen Stange montiert oder ausgebildet und in Eingriff mit dem Deckel bring­ bar ist; und
• - eine an der Stange und an der hohlen Stange be­ findliche Einrichtung zum Erfassen der jeweiligen Stellungen, in denen der Kolben hin- und herbewegt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Stange auf ihrer Außenwand mit einem Gewinde versehen ist, während die hohle Stange an ihrer inneren Umfangswand einen Gewindekanal be­ sitzt, wodurch die Stange und die hohle Stange mit­ einander in Gewindeeingriff bringbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Detektoreinrichtung jeweils ein paar Sensoren und ein paar mit den Sensoren in Eingriff haltbare Anschläge aufweist, wobei der Eingriff er­ folgt, wenn der Kolben seine oberste ausgefahrene Position und seine unterste zurückgezogene Position einnimmt.

13. Elektrostatische Farbspritzvorrichtung, umfassend:

• - ein elektrisch isoliertes Zwischenreservoir zur Aufnahme leitender Farbe, an die direkt eine Hochspannung angelegt wird;
• - einen Druckluftzuführmechanismus zum Zuführen von Druckluft zu dem Zwischenreservoir, um dadurch die in dem Zwischenreservoir befindliche Farbe einer Spritzpistole zuzuführen;
• - einen Entlüftungsmechanismus zum Ausbringen der Druckluft aus dem Zwischenreservoir nach außen, nachdem die Zufuhr von Farbe zu der Spritzpi­ stole abgeschlossen ist;
• - einen Kondensations-Verhinderungsmechanismus, der verhindert, daß an dem Entlüftungsmechanismus eine Kondensation von Tau stattfindet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Kondensations-Verhinderungsmechanismus eine Luftquelle aufweist, von der trockene Luft auf die Außenfläche des Entlüftungsmechanismus aufge­ bracht wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14, bei der der Kondensations-Verhinderungsmechanismus Wärmeisolierstoff auf der Außenseite des Entlüf­ tungsmechanismus aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der der Kondensations-Verhinderungsmechanismus eine Heizvorrichtung an dem Entlüftungsmechanismus aufweist.