DE4444936A1

DE4444936A1 - Pulverbeschichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE4444936A1
Application number: DE4444936A
Authority: DE
Inventors: Guenter Jung
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1996-06-20
Also published as: DE4447609A1

Description

Aus dem Taschenbuch für Lackierbetriebe 1993, Vincentz-Ver lag, Hannover, Dipl.-Ing. D. Ondratschek, ist auf den Seiten 168 bis, insbesondere Seite 177, eine Pulverbeschichtungsvor richtung sowie deren Komponenten beschrieben.

Allgemein wird beim Pulverbeschichten das Beschichtungsmate rial in Form von Duroplast- oder Thermoplastpulver auf die Werkstücke aufgebracht und durch Wärmeeinwirkung zu einem geschlossenen Film verschmolzen bzw. (bei Duroplastpulvern) zusätzlich chemisch vernetzt.

Bei den elektrostatischen Pulverbeschichtungsverfahren werden die Pulverteilchen einem Vorratsbehälter entnommen und mit einem Druckluftstrom einer Pulversprühpistole zugeführt. In der Pulversprühpistole werden die Pulverteilchen aufgeladen und unter dem Einfluß elektrischer Feldkräfte zum geerdeten Werkstück transportiert, wo sie aufgrund der Coulombkräfte anhaften.

Man unterscheidet zwischen einer Korona-Sprühpistole und ei ner Tribo-Sprühpistole. Bei den Korona-Sprühpistolen erfolgt die Aufladung der Pulverteilchen durch die Anlagerung freier Luftionen, die an hochspannungsführenden Korona-Elektroden erzeugt werden. In der Regel wird eine negative Hochspannung gewählt, weil die Korona stromstärker und stabiler ist und die störenden Rücksprüheffekte an der Werkstückoberfläche in einem geringeren Maße auftreten. Die Hochspannung wird hier bei meist mittels eines externen Steuergerätes zur Umwandlung der Netzspannung in eine hochfrequente Niederspannung und in der Pulversprühpistole durch einen Hochspannungstransformator und eine Hochspannungskaskade in die erforderliche Hochspan nung gewandelt. Bei den Tribo-Sprühpistolen werden die Pul verteilchen ausschließlich durch reibungselektrische Vorgänge beim turbulenten Durchströmen eines Kanal es aus PTFE im Pistolenkörper aufgeladen, d. h. diese Systeme arbeiten ohne Hochspannungserzeuger. Die üblichen Pulverlacke nehmen bei der reibungselektrischen Aufladung eine positive Polarität an.

Bei einfach gestalteten, wenig zerklüfteten Werkstücken ist mit Korona-Sprühpistolen aufgrund des äußeren elektrischen Feldes das beste Beschichtungsergebnis hinsichtlich Umgriff, Schichtdickengleichmäßigkeit und Auftragungswirkungsgrad er zielbar. Zudem lassen sich mit Korona-Sprühpistolen alle Be schichtungspulver, auch bei hohem Pulverausstoß ausreichend aufladen. Kritisch ist der hohe Luftionenstrom zum Werkstück, der die bereits abgeschiedene Pulverschicht zusätzlich auf lädt und dadurch zum frühzeitigen Einsetzen des Rücksprüh effektes führen kann.

Bei den Tribo-Sprühpistolen tritt aufgrund der fehlenden Korona-Elektroden kein Luftionenstrom, sondern ein wesentlich geringerer Sprühstrom durch geladene Pulverteilchen auf. Zu dem ist kein äußeres elektrisches Feld vorhanden. Die Tribo- Sprühpistole wird daher bei der Beschichtung komplizierter Werkstücke, Hohlkörper- und Rohrinnenbeschichtung, Werkstücke mit geringer elektrischer Oberflächenleitfähigkeit, Mehrfach beschichtungen und Beschichtungen von Werkstücken mit Schweißnähten eingesetzt. Die Nachteile der Tribo-Sprühpisto len gegenüber den Korona-Sprühpistolen sind: Die starke Ab hängigkeit der Aufladung vom chemischen Aufbau des Beschich tungspulvers, bei Feinpulvern die im allgemeinen nur geringe Aufladung, der geringere Umgriff, bei hohem Pulverausstoß die Reduzierung der spezifischen Pulverladung und damit des Auf tragswirkungsgrades, die teilweise hohe Strömungsgeschwindig keit im Reibungskanal, um eine ausreichende Aufladung zu er zielen und die daraus resultierende hohe Luftgeschwindigkeit, die sich ungünstig auf den Auftragswirkungsgrad auswirkt. Zu dem werden letztlich Oberflächenstrukturen von Strukturpul vern deutlich verflacht.

Es ist bekannt, eine Tribo- und eine Korona-Sprühpistole zu kombinieren. Mit solchen hochspannungsgestützten Sprühsyste men kann vor allem die Beschichtungsmaterial-Abhängigkeit der Tribo-Aufladung umgangen werden. Die von der Pistolenmündung ca. 1 cm nach innen versetzt angeordneten Korona-Elektroden erzeugen hierbei positive Luftionen, die sich zu der geerde ten Gegenelektrode im Reibungskanal bewegen und die bereits mehr oder weniger stark reibungselektrisch positiv vorgelade nen Pulverteilchen weiter aufladen.

Einen wesentlichen Einfluß auf das Beschichtungsergebnis hat die Gestaltung der Pulversprühdüse. Es werden daher verschie dene auswechselbare Düsenköpfe angeboten, die an eine Pulver sprühpistole ankoppelbar sind. Für großflächige Werkstücke sowie für Werkstücke mit Kanten, Vertiefungen und Unter schneidungen werden meist Flachstrahldüsen eingesetzt. Die Strahlform wird hierbei durch eine Düsenkappe mit schlitzför mig verengter Mündung erzeugt. Die Verengung des Strömungs querschnittes bewirkt eine erhöhte Austrittsgeschwindigkeit des Pulver-Luft-Stromes aus der Mündung; die dadurch erhöhte kinetische Energie der Pulverteilchen ermöglicht ein besseres Eindringen in feldfreie Werkstückpartien.

Für filigrane Werkstücke eignen sich eher Rundstrahldüsen. Das runde Sprühbild wird z. B. dadurch erzeugt, daß der Pul ver-Luft-Strom über einen zentrisch in der Pistolenmündung angeordneten Prallteller geleitet wird. Dadurch ist die Pulverpartikelgeschwindigkeit am Werkstück geringer, so daß die elektrischen Kräfte stärker wirken können.

Diese Pulverbeschichtungsverfahren und -vorrichtungen eignen sich insbesondere gut für die Beschichtung von wenig hinter schnitteten Werkstücken, beispielsweise flächige Teile, eiserne Gartenstühle, Fahrradrohrrahmen, Automobilfedern und Heizkörper. Bei stark hinterschnittenen Teilen ist das Ein dringvermögen des Pulvers aufgrund der Pulversprühdüsenge staltung und der feldfreien Werkstückpartien unzureichend. Der daraus resultierende geringe Auftragswirkungsgrad bedingt eine übermäßige Ansammlung von überschüssigem Pulver auf bei spielsweise Zwischenwänden und Bodenteilen, was ebenfalls als nachteilig anzusehen ist. Zudem ist die Handhabung der elek trostatischen Pulver-Handsprühpistole aufgrund deren hohen Eigengewichts und der Versorgungsleitungen bei kleinstruktu rierten Baugruppen für den Bediener anstrengend.

Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Ausgestaltung ei ner Pulverbeschichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art, insbesondere soll die Pulversprühdüse, ein Pulversprüh düsenwechsler und ein Positionierantrieb für die Pulversprüh pistole und/oder den Pulversprühdüsenwechsler vorteilhaft ausgestaltet werden.

Die Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der Ansprü che 1, 12 und 13 gelöst.

Dadurch, daß gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1, die Füh rung des Pulverluftstromes auf den Bereich der Durchgangsöff nung beschränkt ist, kann der Pulverluftstrom, insbesondere durch die Ausgestaltung der Durchgangsöffnung, so gesteuert werden, daß die Turbulenzen nach dem Auslaß möglichst gering sind und der Pulverluftstrom über den gesamten Querschnitt möglichst konstant ist.

Von weiterem Vorteil ist, wenn gemäß dem Gegenstand des An spruchs 13, die Pulverbeschichtungsvorrichtung mit einem Pul versprühdüsenwechsler ausgeführt ist, da somit die Pulver sprühdüse automatisch von einer Pulversprühpistole entfernt, gesteuert in ein Magazin abgelegt sowie eine neue Pulver sprühdüse gesteuert dem Magazin entnommen und an die Pulver sprühpistole angekoppelt werden kann. Ein Pulversprühdüsen wechsel kann somit automatisch und ohne das Einwirken einer Bedienperson durchgeführt werden.

Es ist von weiterem Vorteil, wenn die Pulverbeschichtungsvor richtung mit einem Positionierantrieb gemäß dem Gegenstand des Anspruches 14 ausgeführt ist, da ein solcher Positionier antrieb gegen Verschmutzen unempfindlich ist. Zudem kann der Stellkolben dual gesteuert 2^N Positionen einnehmen, wenn die Anzahl der Kolben gleich N ist. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die zylinderförmige Büchse einen konstanten Querschnitt aufweist und wenn die Kolben symmetrisch an gegenüberliegenden Stirnseiten des Stellkolbens in der zylinderförmigen Büchse aufgenommen sind und wenn die Kolben derart gekoppelt sind, daß der Verstellweg der Kolben s_N = K (2⁰ + 2¹ + 2² + . . . 2^N), wobei K eine frei wählbare Konstante und wobei N die Zahl der Kolben angibt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer Pulverbeschichtungsvorrichtung nach der Erfindung an hand den Zeichnungen und in Verbindung mit den Unteransprü chen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Pulverbeschichtungsvorrichtung nach der Erfindung in einer Draufsicht,

Fig. 2 eine Pulversprühpistole,

Fig. 3 eine Pulversprühdüse in einem ersten Querschnitt,

Fig. 4 die Pulversprühdüse in einem zweiten, zum ersten senkrechten Querschnitt,

Fig. 5 bis 9 jeweils einen Querschnitt durch die Pulversprüh düse nach den Fig. 2 und 3,

Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Pulver sprühdüse,

Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel einer umschaltbaren Pulversprühdüse,

Fig. 12 ein erstes und

Fig. 13 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Positio nierantriebes der Pulverbeschichtungsvorrichtung nach Fig. 1.

In der Fig. 1 ist in prinzipieller Weise eine Pulverbeschich tungsvorrichtung 1 gezeigt, die als Komponenten unter anderen einen Roboter 2 zum räumlichen Verstellen einer Pulversprüh pistole 3 und einen Pulversprühdüsenwechsler 4 mit einem Ma gazin 5 zum Lagern von Pulversprühdüsen 6 aufweist. Über den Roboter 2 in Verbindung mit dem Pulversprühdüsenwechsler 4 kann die Pulversprühpistole 3 mit einer Pulversprühdüse 6 aus dem Magazin 5 versehen werden, die zur Pulverbeschichtung ei nes Werkstückes geeignet ist. Ferner ist es über den Pulver sprühdüsenwechsler 4 möglich, die Pulversprühdüse 6 von der Pulversprühpistole 3 abzukoppeln und diese in dem Magazin 5 abzulegen. Durch geeignete Ansteuerung des Roboters 2 kann die automatische Pulverbeschichtung eines Werkstückes erfol gen. Zur Reinigung der Pulversprühdüse 6 kann die Pulverbe schichtungsvorrichtung 1 zusätzlich mit einer Reinigungssta tion 5a ausgeführt sein, in der die Pulversprühdüse 6 zum Entfernen des Pulvers mit z. B. einem Luftstrom ausgeblasen wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer Pulversprühpistole 3 ist in der Fig. 2 gezeigt. Zur Erläuterung wird nur auf die für die Er findung wesentlichen Teile der Pulversprühpistole 3 eingegan gen. Hiernach besitzt die Pulversprühpistole 3 einen Pisto lenkörper 7, der eine Durchgangsöffnung 8 für einen Pulver luftstrom, ein zu Hochspannungszuführungen 9, 10 geführtes Hochspannungskabel, einen Anschluß 11 für die Zuführung des Pulverluftstromes in die Durchgangsöffnung 8 sowie eine Pul versprühdüse 6 aufweist.

Im Ausführungsbeispiel ist gezeigt, daß die Durchgangsöffnung 8 in einem Pulverdurchgangsrohr 8a vorgesehen ist, das über Lagerungen 8b um seine Längsachse drehbar ist. Zur Verstel lung greift ein Positionierantrieb 8c am Pulverdurchgangsrohr 8a an, der nachfolgend anhand der Fig. 14 näher erläutert wird. Die Pulversprühpistole 3 weist vorteilhaft Kanäle 3a auf, durch die Luft zum Reinigen eingebracht werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel einer Pulversprühdüse 6 ist in den Fig. 3 - 9 im einzelnen gezeigt. Hiernach weist die Pulver sprühdüse 6 eine Durchgangsöffnung 12 zur Führung des Pulver luftstromes auf, die in einem Auslaß 13 endet. Das dem Auslaß 13 gegenüberliegende Ende 14 der Pulversprühdüse 6 ist zur Ankopplung an die Pulversprühpistole 3 ausgebildet. Hierzu kann das Ende 14, gemäß dem Ausführungsbeispiel mit einem Turbulator 14a ausgebildet sein, der den Pulverluftstrom ver wirbelt, so daß möglichst viele Pulverteilchen Korona aufge laden werden. Der Turbulator 14a kann gemäß einer Ausfüh rungsform als Ring ausgeführt sein, von dem beispielsweise drei radial verlaufende Stege im Zentrum zusammentreffen. Im Ausführungsbeispiel ist die Pulversprühdüse 6 zur Koronaauf ladung des Pulvers ausgebildet und weist daher einen Korona stab 15 auf, der sich entlang der Längsachse 16 der Pulver sprühdüse 6 erstreckt und der im Zentrum des Ringes des Tur bulators 14a von den Stegen gelagert ist. Zur Koronaaufladung ist der Koronastab 15 im, an die Pulversprühpistole 3 ange koppelten Zustand, über den Turbulator 14a mit der Hochspan nungszuführung 9, 10 verbunden.

Wesentlich für die Erfindung ist ein Ausgangsbereich 18 der Durchgangsöffnung 12. Ausgehend von einem zumindest annähernd runden Querschnitt in diesem Ausgangsbereich 18 reduziert sich der Querschnitt der Durchgangsöffnung 12 in dem, in der Fig. 3 gezeigten ersten Querschnitt entlang einer Quer schnittsachse 19 zum Auslaß 13 hin, wobei die mit dem Bezugs zeichen 20 versehene Fläche vorzugsweise ellipsenförmig aus gebildet ist. Diese ellipsenförmige Fläche geht bei Flach strahldüsen in einem Schwellenbereich 21, mit gegenüber dem ursprünglichen Querschnitt reduziertem Querschnitt, und zum Auslaß 13 hin, in einen im wesentlichen rechteckförmigen Ausgangsquerschnitt über. In der Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Pulversprühdüse 6 in einer zweiten Querschnitts achse 22 gezeigt, die zur ersten Querschnittsachse 19 zumin dest annähernd senkrecht ausgerichtet ist. Aus der Fig. 4 er gibt sich, daß sich der Querschnitt der Durchgangsöffnung 12 im Ausgangsbereich 18 vom Ende 14 in Richtung zum Auslaß 13 hin erweitert und den Ausgangsquerschnitt bildet. Dieser Querschnitt sollte sich hierbei insbesondere nach dem Schwel lenbereich 21 kontinuierlich erweitern, so daß möglichst kei ne Wirbel im Pulverluftstrom entstehen, wenn dieser den Aus laß 13 verläßt. Über den Winkeln α, den die Fläche 20 zur Längsachse 16 und den Winkeln β, den die Erweiterung des Querschnittes zur Längsachse 16 einnehmen, kann die Charakte ristik der Pulversprühdüse 6 eingestellt werden. Bei "langsa men", "weichen" Pulversprühdüsen kann der Winkel α im Bereich von z. B. 17°±3° und der Winkel β im Bereich von z. B. 15°±3° liegen. Bei "harten", "schnellen" Pulversprühdüsen kann der Winkel α im Bereich von z. B. 15°±3° und der Winkel β im Bereich von z. B. 12°±3° liegen. Bei "weichen", "schnellen" Pulversprühdüsen kann der Winkel α im Bereich von z. B. 11°±3° und der Winkel β im Bereich von z. B. 15°±3° liegen.

Wesentlich ist auch, daß der Koronastab 15 im Schwellenbe reich 21 und vorzugsweise vom Ende 14 ausgehend, vor dem Schwellenbereich 21 endet. Die Koronaaufladung ist somit auf den Bereich der Durchgangsöffnung 12 beschränkt, so daß Rück sprüheffekte nahezu vermieden sind. Es hat sich als vorteil haft erwiesen, wenn sich der Querschnitt des Koronastabes 15 im Schwellenbereich 21 zum Auslaß 13 hin erweitert, bei spielsweise kann das dem Schwellenbereich 21 nahe Ende des Koronastabes 15 kugelförmig, halbkugelförmig oder kegelförmig ausgebildet sein, um die Gefahr eine Spannungsüberschlages zum Werkstücke hin zu reduzieren.

Im Rahmen der Erfindung kann die Ausgangsmündung 23 nicht nur, wie in der Fig. 3 gezeigt, so ausgebildet sein, daß sich der Pulverluftstrom entlang der Längsachse 16 erstreckt, son dern auch, wie in den Fig. 10 und 11 gezeigt, so ausgebildet sein, daß er durch eine bogenförmig ausgestaltete Auslaßmün dung 24 von der Längsachse 16 abgelenkt wird. Bei der in der Fig. 11 gezeigten Pulversprühdüse 25 sind Mittel 26 vorgese hen, die um eine Achse 27 schwenkbar sind. In der gezeigten Stellung der Mittel 26 erstreckt sich der Pulverluftstrom entlang der Längsachse 16. Werden die Mittel 26, ausgehend von der Fig. 11, im Uhrzeigersinn um die Achse 27 verschwenkt, so wird durch das bogenförmig ausgestaltete Ende 28 der Mit tel 26 der Pulverluftstrom aus der Längsachse 16 in einen Pulverkanal 29 gelenkt. Pulversprühdüsen 25 gemäß den Fig. 10 und 11 sind besonders geeignet, um den Pulverluftstrom bei stark hinterschnittenen Werkstücken in Hohlräume zu lenken.

Im Rahmen der Erfindung können die Pulversprühdüsen natürlich auch ohne Koronastab 15 ausgeführt werden, wenn die Aufladung des Pulvers im Pulverdurchgangsrohr 8a der Pulversprühpistole 3 erfolgt. Ferner ist auch eine Kombination der Aufladung der Pulverteilchen im Pulverdurchgangsrohr 8a und zusätzlich durch die Verwendung eines Koronastabes 15 möglich.

Ein Ausführungsbeispiel eines Positionierantriebes 30, für die Verstellung des Pulverdurchgangsrohres 8a und damit der Pulversprühdüse 6 oder vorzugsweise für eine Verstellvor richtung einer Pulversprühpistole 3 einer Pulverbeschich tungsvorrichtung nach der Erfindung, ist in der Fig. 12 ge zeigt. Dieser Positionierantrieb 30 weist eine zylinder-, ellipsen-, rechteck- oder mehreckförmige Büchse 31 auf, in der wenigstens ein erster und ein zweiter Kolben 32, 33 sowie ein Stellkolben 34 mit einer ersten und einer zweiten Stirn seite 35, 36 verstellbar und miteinander gekoppelt angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt der bei spielsweise zylinderförmigen Büchse 31 über die gesamte Länge konstant, was jedoch nicht erfindungswesentlich ist, aber die Erklärung vereinfacht. Es ist gezeigt, daß der zweiten Stirn seite 36 gegenüberliegend ein weiterer erster und zweiter steuerbarer und miteinander sowie mit dem Stellkolben 34 ge koppelte Kolben 37, 38 angeordnet sind. Ein erster, an den Stirnseiten 39, 40 jeweils vorgesehener Zapfen 41 bzw. 42 greift hierbei in eine Ausnehmung 43 bzw. 44 des ersten Kol bens 32 bzw. 37. Der erste Kolben 32 bzw. 37 ist mit einem Zapfen 45 bzw. 46 ausgeführt, der in eine Ausnehmung 47 bzw. 48 des zweiten Kolbens 33 bzw. 38 greift. Der zweite Kolben 33 bzw. 38 weist ebenfalls einen Zapfen 49 bzw. 50 auf, mit dem er in eine Ausnehmung 51 bzw. 52 des Stellkolbens 34 greift. Jeder Zapfen 41, 42, 45, 46, 49, 50 weist eine schlitzför mige Ausnehmung 53 auf (Fig. 13), in die ein Stift 54 des zu geordneten Kolbens 32, 33, 34, 37, 38 greift. Die schlitzförmige Ausnehmung 53 begrenzt die Verstellbarkeit des zugeordneten Kolbens 32, 33, 34, 37, 38 und ist so bemessen, daß die schlitz förmige Ausnehmung 53 im Zapfen 41 bzw. 42 die Verstellbar keit der ersten Kolben 32 bzw. 37 auf die Wegstrecke S, die im Zapfen 45 bzw. 46 die Verstellbarkeit des zweiten Kolbens 33 bzw. 38 auf die Wegstrecke 2S und die im Zapfen 49 bzw. 50 die Verstellbarkeit des Stellkolbens 34 auf die Wegstrecke 4S begrenzt. Es ist gezeigt, daß erste Durchbrechungen D⁰, zwei te Durchbrechungen D¹ und dritte Durchbrechungen D² in der Büchse 31 vorgesehen sind, über die ein strömendes Medium in die Büchse 31 zur Verstellung der zugeordneten Kolben 32, 37; 33, 38; 34 ein- bzw. ausgelassen werden kann. Die Durchbrechun gen D⁰ sind den ersten Kolben 32 bzw. 37 zu deren Verstel lung, die Durchbrechungen D¹ sind dem zweiten Kolben 33 bzw. 38 zu deren Verstellung und die Durchbrechungen D² dem Stell kolben 34 zu dessen Verstellung zugeordnet. Im Ausführungs beispiel ist gezeigt, daß der Stellkolben 34 die gezeigte Position dadurch eingenommen hat, daß das strömende Medium über die Durchbrechung D⁰ den ersten Kolben 32 (Fig. 12 links) und additiv über die Durchbrechung D² den Stellkolben 34 ver stellt hat. Hierbei erlaubt das Entweichen des strömenden Mediums durch die Öffnung D⁰ (Fig. 12 rechts) eine Verstellung des ersten Kolbens 37 und durch die Durchbrechung D² (Fig. 12 rechts) eine Verstellung des Stellkolbens 34 in die in der Fig. 12 gezeigte Position. Eine Ansteuerung der Durchbrechung D¹ (Fig. 12 links) und damit des zweiten Kolbens 33 führt zu einem Entweichen des strömenden Mediums aus der Durchbrechung D¹ (Fig. 12 rechts) einer Verstellung des zweiten und des Stellkolbens 38; 34 in eine Endposition in Richtung zur rech ten Seite (Fig. 12). Eine Rückstellung des Stellkolbens 34 kann durch eine gesteuerte Zuführung des strömenden Mediums in die Durchbrechung D⁰, D¹, D² (Fig. 12 rechts) und einen ent sprechende gesteuerten Auslaß aus den Durchbrechung D⁰, D¹, D² (Fig. 12 links) erfolgen. Der Stellkolben 34 kann durch die gezeigte Anordnung somit acht Positionen einnehmen, die dual durch die Zahl 23 darstellbar und ansteuerbar sind. Aufgrund der dualgestuften Verstellbarkeit der Kolben 32, 33, 34, 37, 38 können die Durchbrechungen D⁰, D¹, D² so in der Büchse 31 ange ordnet werden, daß der Ein- oder Auslaß des strömenden Medi ums möglich ist, ohne daß die Durchbrechungen D⁰, D¹, D² von einem Kolben 32, 33, 34, 37, 38 überfahren werden. Die Position des Stellkolbens 34 entspricht also immer der Summe der mit strömendem Medium beaufschlagten Kolben 32, 33, 34, 37, 38 und wird direkt aus den anstehenden Drucksignalen des strömenden Mediums generiert. Mit anderen Worten ausgedrückt: Die Steue rung des Stellkolbens 34 des Positionierantriebes 30 erfolgt durch dualkodierte Signale des strömenden Mediums. Als strö mendes Medium können flüssige und gasförmige Medien Anwendung finden. Eine Erhöhung der Verstellpositionen des Stellkolbens 34 ist dadurch möglich, daß paarweise weitere Kolben in eine Büchse eingesetzt werden, deren Verstellweg beispielsweise gleich 8S bzw. 1/2S ist. Die praktische Grenze wird hierbei lediglich durch die erreichbaren Herstelltoleranzen für die Verstellwege begrenzt.

Die Verstellwege der in einer Zylinderseite aufeinander fol genden Kolben genügen dem Gesetz der geometrischen Reihe mit q=2

S_x=K·2^x

S_x = Verstellweg des x-ten Kolbens (mm)
K = Konstruktionskonstante (mm)
x = Exponent des x-ten Gliedes

S₀ = K2⁰ = 1K
S₁ = K2¹ = 2K
S₂ = K2² = 4K
S₃ = K2³ = 8K
S₄ = K2⁴ = 16K
S_N = K2^N = 2^NK

Im Rahmen der Erfindung kann die Büchse aber auch stufenför mig ausgebildet sein, so daß das vom ersten Kolben verschobe ne Volumen gleich V⁰ und das vom zweiten Kolben verschobene Volumen gleich V¹ und das vom dritten Kolben verschobene Volumen gleich V² ist. Bei einer solchen Anordnung sind dann aber die übertragenen Momente nicht konstant, sondern eben falls gestuft. Bei einer gestuften Ausbildung der Büchse kann ein Volumen gleich V, ein weiteres Volumen gleich 2V und ein weiteres Volumen gleich 4V sein. Zur Verstellung der jewei ligen Kolben ist dann in diese Volumen V, 2V, 4V jeweils das Volumen V einbringbar oder ablaßbar. Bei dem in der Fig. 12 gezeigten Positionsantrieb sind an gegenüberliegenden Seiten des Stellkolbens 34 die Kolben paarweise angeordnet. Ebenso kann aber auch über eine einfache Anordnung der Kolben eine Verstellung bewirkt werden, wenn die Kolben zur Hin- und Rückstellung mit einem Medium beaufschlagt werden.

In der Fig. 12 ist ferner gezeigt, daß der Stellkolben 34 eine Zahnwirkverbindung 55 zu einer Welle 56 hat, die zum Antrieb beispielsweise des Magazins 5 geeignet oder Teil des Roboters 2 ist.

In Fig. 14 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Positio nierantriebes gezeigt, wobei bereits in der Fig. 12 erläuterte Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach der Fig. 12 sind hierbei jedoch die ersten Kolben 32, 37, 57 in einer Büchse 58 und die zweiten Kolben 33, 38, 59 in einer zweiten Büchse 60 angeordnet. Hierbei entsprechen der erste Kolben 57 und der zweite Kolben 59 einem in der Mitte geteilten Stellkolben 34 gemäß dem Positionsantrieb nach der Fig. 12. Ein Zugmittel 61, das beispielsweise als Zahnriemen ausgeführt ist, ist endsei tig mit der Büchse 58 bzw. 60 verbunden und um eine am ersten und zweiten Kolben 57, 59 vorgesehene Umlenkung 62 sowie um eine Welle 63 geführt. Bevorzugt kann dieser Positionieran trieb für die Verstellung der Pulversprühdüse 6 eingesetzt werden. Hierzu kann, wie bereits erläutert, dieser Positio nierantrieb am Pulverdurchgangsrohr 8a angreifen, das eine Wirkverbindung zur Pulversprühdüse 6 hat. Durch Ansteuerung der ersten und zweiten Kolben 32, 33, 37, 38, 57, 59 kann das Pul verdurchgangsrohr 8a und damit die Pulversprühdüse 6 um die Längsachse verstellt werden. Mit dem in der Fig. 14 gezeigten Positionierantrieb kann beispielsweise eine Verstellung um 315°, d. h., von einer Ausgangsposition ausgehend, in Stufen von 7×45°, erfolgen.

Claims

1. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) mit einer Pulversprüh düse (6, 25), aufweisend eine Durchgangsöffnung (12) zur Füh rung eines Pulverluftstromes, die von einem Ende (14) der Pulversprühdüse (6) ausgehend in einem Auslaß (13) endet,
wobei die Führung des Pulverluftstromes auf den Bereich der Durchgangsöffnung (12) beschränkt ist,
wobei sich ein ursprünglicher Querschnitt der Durchgangsöff nung (12) im Auslaßbereich (18) in einer ersten Querschnitts achse (19) zum Auslaß (13) hin verringert und sich in einer zweiten, zur ersten annähernd senkrecht ausgerichteten Quer schnittsachse (22) vom Ende (14) zum Auslaß (13) der Pulver sprühdüse (6, 25) hin derart erweitert, daß der Querschnitt in einem Schwellenbereich (21) gegenüber dem ursprünglichen Querschnitt reduziert ist.

2. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei sich der Querschnitt in der zweiten Querschnittsachse (22) nach dem Schwellenbereich (21) zum Auslaß (13) hin er weitert.

3. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich der Querschnitt kontinuierlich erweitert.

4. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprü che 1 bis 3,
wobei die Pulversprühdüse (6, 25) mit ihrem, dem Auslaß (13) gegenüberliegenden Ende (14), an eine Pulversprühpistole (3) ankoppelbar ist,
wobei die Pulversprühdüse (6, 25) als Flachstrahldüse im Be reich des Endes (14) einen zumindest annähernd kreisförmigen und im Bereich des Auslasses (13) einen zumindest annähernd rechteckförmigen Querschnitt aufweist.

5. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprü che 1 bis 4, wobei die Längsachse (16) der Durchgangsöffnung (12) entlang einer Geraden verläuft.

6. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprü che 1 bis 5, wobei Mittel (24, 26) zum Ablenken des Pulverluftstromes aus der Längsachse (16) der Durchgangsöffnung (12) derart vorge sehen sind, daß sie nach dem Schwellenbereich (21) wirken.

7. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprü che 1 bis 6, wobei im Bereich des Endes (14) ein Turbulator (14a) zum Verwirbeln des Pulverluftstromes vorgesehen ist.

8. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) mit einer Pulversprüh düse (6, 25) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und mit einer Vorrichtung zur Koronaaufladung des Pulvers, dadurch gekennzeichnet, daß die Koronaaufladung auf den Bereich der Durchgangsöffnung (12) beschränkt ist.

9. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung als Koronastab (15) ausgeführt ist, der in die Durchgangsöffnung (12) ragt und im Schwellenbereich (21) endet.

10. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei sich der Querschnitt des Koronastabes (15) im Schwel lenbereich (21) und zum Auslaß (13) hin erweitert.

11. Pulverbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das, dem Schwellenbereich (21) nahe Ende des Korona stabes (15) kugelförmig, halbkugelförmig oder kegelförmig ausgebildet ist und, wobei der Koronastab (15) vor dem Schwellenbereich (21) endet.

12. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) mit einem Pulversprüh düsenwechsler (4) zum automatischen Entfernen einer Pulver sprühdüse (6, 25) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 von einer Pulversprühpistole (3) zur gesteuerten Ablage der Pulver sprühdüse (6, 25) in einem Magazin (5), zur gesteuerten Ent nahme der Pulversprühdüse (6, 25) aus dem Magazin (5) und zum Ankoppeln dieser Pulversprühdüse (6, 25) an die Pulver sprühpistole (3).

13. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 12 mit einem Positionierantrieb (30) für eine Verstellvorrichtung einer Pulversprühpistole (3) und/oder eines Magazins (5) auf weisend eine Büchse (31) in der wenigstens ein erster und ein zweiter Kolben (32, 33) sowie ein Stellkolben (34) mit einer ersten und einer zweiten Stirnseite (35, 36) steuerbar und miteinander gekoppelt angeordnet sind.

14. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 13, wobei ein weiterer erster und zweiter, steuerbarer miteinan der und mit dem Stellkolben (34) gekoppelte Kolben (37, 38) in der Büchse (31), der zweiten Stirnseite (36) des Stellkolbens (34) gegenüberliegend, angeordnet sind.

15. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 13 oder 14,
wobei der Querschnitt der Büchse (31) über die gesamte Länge konstant ist und wobei der Verstellweg der ersten Kolben (32, 37) S₀=k2⁰, der der zweiten Kolben (33, 38) S₁=k2¹ und der des Stellkolbens (34) S₂=k2² ist und
wobei sich die Position des Stellkolbens (34) aus der Summe der Einzelverstellwege (S₀+S₁+S₂) der Kolben (32, 33, 34 bzw. 37, 38, 34) ergibt.

16. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprü che 13 bis 15,
wobei in der Büchse (31) weitere miteinander und mit den ersten und zweiten Kolben (32, 33 bzw. 37, 38) sowie mit dem Stellkolben (34) gekoppelte Kolben angeordnet sind, und
wobei sich der Gesamtverstellweg ergibt durch

17. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprü che 13 bis 16, wobei in der Büchsenwand für jeden Kolben (32, 33; 34; 37, 38) eine Durchbrechung (D⁰, D¹, D²) zum Ein- oder Auslaß eines strömenden Mediums vorgesehen ist.

18. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprü che 13 bis 17,
wobei ein Zapfen (41 bzw. 42) mit einer schlitzförmigen Aus nehmung (53) der Büchse (31) in eine Ausnehmung (43 bzw. 44) des ersten Kolbens (32 bzw. 37), ein Zapfen (45 bzw. 46) mit einer schlitzförmigen Ausnehmung (53) des ersten Kolbens (32 bzw. 37) in eine Ausnehmung (47 bzw. 48) des zweiten Kolbens (33 bzw. 38) und ein Zapfen (49 bzw. 50) mit einer schlitz förmigen Ausnehmung (53) des zweiten Kolbens (33 bzw. 38) in eine Ausnehmung (51 bzw. 52) des Stellkolbens (34) greift,
wobei ein Stift (54) des ersten Kolbens (32 bzw. 37) in die schlitzförmige Ausnehmung (53) des Zapfens (41 bzw. 42) der Büchse (31), ein Stift (54) des zweiten Kolbens (33 bzw. 38) in die schlitzförmige Ausnehmung (53) des Zapfens (45 bzw. 46) des ersten Kolbens und ein Stift (54) des Stellkolbens (34) in die schlitzförmige Ausnehmung (53) des Zapfens (49 bzw. 50) des zweiten Kolbens (32 bzw. 38) greift, so daß die Kolben (32, 33, 34 sowie 37, 38 und 34) kettenförmig aneinander gekoppelt sind und
wobei die schlitzförmige Ausnehmung (53) die Verstellbarkeit der Kolben (32, 33, 34, 37, 38) begrenzt.

19. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprü che 13 bis 18, wobei der Stellkolben (34) über einen Zahnwirkverbindung (55) an einer Welle (56) angreift, die mit dem Magazin (5) nach Anspruch 13 in Verbindung steht.

20. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprü che 1 bis 19, mit einem, mit einem Positionierantrieb (30) ausgeführten Roboter (2) zum räumlichen Verstellen einer mit einer Pulver sprühdüse (6, 25) ausgeführten Pulversprühpistole (3).

21. Pulverbeschichtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprü che 1 bis 19, mit einer an der Pulversprühpistole (3) um eine Längsachse (16) einer Durchgangsöffnung (8, 12) verstellbar gelagerte Pulversprühdüse (6, 25) und einem Positionierantrieb (30) zu deren Verstellung.