-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine elektrostatische Farbauftragvorrichtung und insbesondere
auf eine elektrostatische Farbauftragvorrichtung, bei der ein Sprühabstand
einer elektrostatischen Spritzpistole zu einem zu beschichtenden
Gegenstand so eingehalten werden kann, dass ein hoher Wirkungsgrad
des Spritzüberzugs
gewährleistet ist.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Eine elektrostatische Farbauftragvorrichtung ist
so beschaffen, dass Farbmaterialteilchen, die zerstäubt worden
sind, elektrisch aufgeladen werden und die so zerstäubten Farbmaterialteilchen
durch Verwendung des elektrostatischen Feldes, das zwischen Elektroden
an einem Auslass der elektrostatischen Farbauftragvorrichtung und
dem zu beschichtenden Gegenstand gebildet ist, zum elektrostatischen
Haften an dem zu beschichtenden Gegenstand gebracht werden. Im Hinblick
auf eine ausgezeichnete Beschichtungsleistung, eine erhöhte Produktivität und den
Schutz gegen Umweltverschmutzung wird ein elektrostatisches Farbauftragverfahren hoch
bewertet und weit gehend angewandt. Wie in
US 4 764 393 ,
US 5 939 993 und in der am 19. Mai 1998
veröffentlichten
japanischen Offenlegungsschrift Nr. Heisei 10-128170 beschrieben
ist, ist eine elektrostatische Spritzpistole des den Innendruck verstärkenden
Typs, die eine Hochspannungs-Verstärkerschaltung enthält, als
elektrostatische Farbauftragmaschine entwickelt worden. Um den Farbmaterialteilchen
ein wirksames elektrostatisches Haften an dem zu streichenden Gegenstand
zu ermöglichen,
muss der Sprühabstand
der elektrostatischen Spritzpistole zu dem zu beschichtenden Gegenstand in
einem spezifischen richtigen Bereich gehalten werden. Falls der
Sprühabstand
der elektrostatischen Spritzpistole zu dem zu beschichtenden Gegenstand zu
klein ist (bzw. falls die elektrostatische Spritzpistole zu nahe
an den zu beschichtenden Gegenstand gebracht wird), wird eine zu
beschichtende Fläche
zu grob, als dass eine gut beschichtete Oberfläche erhalten würde. Falls
umgekehrt der Sprühabstand
zu groß ist
(bzw. die elektrostatische Spritzpistole von dem zu beschichtenden
Gegenstand zu weit entfernt ist), verschlechtert sich die Wirkung
des elektrostatischen Feldes, was dazu führt, dass keine hohe Beschichtungsleistung
erhalten werden kann.
-
Wenn Beschichtungsarbeit schnell
und ohne Berücksichtigung
eines hohen Grads an Beschichtungsleistung ausgeführt wird,
kann diese einfacher ausgeführt
werden, wenn die Abgabemenge des Farbmaterials erhöht wird
und der Sprühabstand etwa
gehalten wird. Wenn andererseits die Spritzbeschichtungsarbeit ausgeführt wird,
obwohl die Abgabemenge nicht besonders hoch ist, jedoch der Sprühabstand
etwas größer gehalten
wird, geht die Bildung des Beschichtungsfilms trotz der etwas herabgesetzten
Beschichtungsleistung und der etwas kleineren Geschwindigkeit der
Beschichtungsarbeit ohne besondere Probleme vor sich. Nebenbei bemerkt
ist es bei diesem Vorgehen nicht erforderlich, dem Halten des Abstandes
zwischen der Spritzpistole und dem zu beschichtenden Gegenstand
in einem optimalen Abstandsbereich zu viel Aufmerksamkeit zu schenken.
Da das Beschichten auch dann ausgeführt werden kann, wenn die elektrostatische
Spritzpistole etwas ungenau gehalten wird, neigt der die Beschichtung
ausführende
Arbeiter unbewusst dazu, den Sprühabstand
eher etwas größer zu halten.
-
Wenn der Sprühabstand unterdessen kleiner gehalten
wird oder die Spritzpistole näher,
als dem optimalen Sprühabstand
entsprechen würde,
an den zu beschichtenden Gegenstand gebracht wird, kann die zu beschichtende
Oberfläche
ziemlich grob werden, was dazu führt,
dass die Beschichtung nochmals übersprüht werden
muss. Wenn der Sprühabstand
zu kurz gehalten wird, führt
dies ferner dazu, das ein elektrischer Überlaststrom durch die elektrostatische
Spritzpistole fließt,
wobei eine Steuerung diesen Überlaststrom
erfassen kann und einen Hinweis auf eine Anomalität liefern
kann oder das Hochspannungsladen und das Sprühen des Farbmaterials sicherheitshalber
aussetzen kann. Unter diesen Umständen neigt ein Arbeiter unbewusst
dazu, den Sprühabstand
eher größer als
kleiner zu halten.
-
Bei einer herkömmlichen elektrostatischen Farbauftragmaschine
hing das Halten des Sprühabstandes
in dem spezifizierten richtigen Abstand von der Aufmerksamkeit des
Arbeiters ab, da keine Messungen für Erfassungseinrichtungen oder
dergleichen vorgenommen wurden, um zu erfassen, wenn der Sprühabstand
größer als
der spezifizierte richtige Abstand war. Da in letzter Zeit die Frage
einer umfassenden Verhinderung von Umweltverschmutzung immer wichtiger
wird, macht auch dies das Maximieren der Beschichtungsleistung und
das Begrenzen der Luftverschmutzung durch verschwenderisches Versprühen von
Farbmaterial notwendig. Wenn beispielsweise der normale bis optimale
Sprühabstand von
200–250
mm auf 300 mm angehoben wird, kann die Sprühbeschichtungsleistung um ein
paar Prozent abnehmen, obwohl dies von der Form des zu beschichtenden
Gegenstands und von der Art des zu verwendenden Farbmaterials abhängt.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine verbesserte elektrostatische Farbauftragvorrichtung
zu schaffen, mit der Beschichtungsarbeit ausgeführt werden kann, während der
Sprühabstand der
elektrostatischen Farbauftragmaschine zu dem zu beschichtenden Gegenstand
in einem optimalen Abstandsbereich gehalten wird, die Beschichtungsleistung
optimiert wird und verhindert wird, das ein die Beschichtung ausführender
Arbeiter unbewusst den Sprühabstand
aus dem optimalen Sprühabstandsbereich
heraus vergrößert.
-
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, eine elektrostatische Farbauftragvorrichtung zu
schaffen, bei der im Fall, dass der Sprühabstand größer als der optimale Sprühabstandsbereich ist,
eine Intensitätsangabe
proportional zur Länge des
Sprühabstands
sein kann.
-
OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
-
Um die oben erwähnten Aufgaben zu erfüllen, umfasst
die elektrostatische Farbauftragvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
eine elektrostatische Farbauftragmaschine, die mit einem Hochspannungs-Erzeugungsteil,
der an das zerstäubte Farbmaterial
eine Hochspannung anlegen kann, versehen ist, Erfassungsmittel,
die einen Laststrom, der sich in Abhängigkeit von dem Sprühabstand zwischen
der Farbauftragmaschine und dem zu beschichtenden Gegenstand verändert, erfassen
können,
Verarbeitungsmittel, die einen Schwellenwert, der dem maximalen
Abstand innerhalb eines optimalen Sprühabstandsbereichs entspricht,
besitzen und ein Warnsignal ausgeben, wenn der erfasste Laststrom
unter den Schwellenwert abfällt,
und Warnmittel, die das Warnsignal empfangen und einen Warnhinweis
erzeugen können.
-
Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
die Verarbeitungsmittel ein Warnsignal proportional zur Differenz
zwischen dem Schwellenwert und dem erfassten Laststrom ausgeben,
wenn der erfasste Laststrom unter den Schwellenwert abfällt, während die
Warnmittel den Warnhinweis mit der dem Warnsignal entsprechenden
Intensität
erzeugen, wodurch ein Maler oder Lackierer über die ungefähre Länge des
Sprühabstandes
zwischen der elektrostatischen Farbauftragmaschine und dem zu beschichtenden
Gegenstand informiert werden kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann der Schwellenwert, der dem maximalen
Abstand entspricht, festgelegt werden, indem er für jede elektrostatische
Farbauftragmaschine auf der Grundlage der Beziehung zwischen ihrem
Sprühabstand
und dem Laststrom separat eingestellt wird.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
-
1 ist
eine Gesamtstrukturdarstellung, die eine Ausführungsform der elektrostatischen
Farbauftragvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung repräsentiert.
-
2 zeigt
eine Beziehung zwischen einem Sprühabstand L und einem Laststrom
I bei der in 1 gezeigten
Vorrichtung.
-
BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
-
Mit Bezug auf die begleitende Zeichnung wird
nun eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung näher
erläutert.
-
1 ist
die schematische Darstellung der Struktur der Gesamtschaltung der
elektrostatischen Farbauftragvorrichtung, die spezifisch einen Zustand zeigt,
in dem die elektrostatische Spritzpistole verwendet wird, um das
Farbmaterial in einem Sprühabstand
L auf den zu beschichtenden Gegenstand 4 zu sprühen. Die
vorliegende elektrostatische Farbauftragvorrichtung umfasst grundsätzlich eine
Niederspannungs-Stromversorgungsquelle 1 und eine elektrostatische
Spritzpistole 2, die eine elektrostatische Farbauftragmaschine
eines Typs ist, der so beschaffen ist, dass er das Farbmaterial
durch Verwendung von Druckluft zerstäubt. Zur einfacheren Erläuterung sind
nur Strukturen der elektrostatischen Spritzpistole 2 gezeigt,
die zur Erläuterung
notwendig sind, während
die restlichen Teile nicht gezeigt sind. Die Niederspannungs-Stromversorgungsquelle 1 ist
so beschaffen, dass sie die von einer (nicht gezeigten) handelsüblichen
Stromquelle gelieferte Spannung mittels eines Gleichrichters 101 und
eines Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzers 102 in einen Gleichstrom
von 12 V umsetzt und die Gleichspannung bei einer spezifizierten
Frequenz über
ein Niederspannungskabel 3 zur elektrostatischen Spritzpistole 2 führt. In
der elektrostatischen Spritzpistole 2 ist eine Hochspannungs-Erzeugungspatrone 210 eingebaut, die
mit einer Cockcroft-Walton-Beschleunigungsvorrichtung
versehen ist. Die in dieser Weise zugeführte Gleichspannung wird hierbei
in eine Hochspannung von –60
kV umgesetzt und zu Elektroden 202 geführt, die am Spitzenende der
elektrostatischen Spritzpistole angeordnet sind. Zum anderen wird
das Farbmaterial, das von einer (nicht gezeigten) Farbmaterial-Versorgungseinrichtung
zugeführt
worden ist, von der elektrostatischen Spritzpistole zu zerstäubten Farbmaterialteilchen
zerstäubt,
die ihrerseits in das elektrostatische Feld 5, das durch
die Elektroden 202 und den zu beschichtenden Gegenstand
gebildet wird, injiziert und so beschleunigt, dass sie an dem zu beschichtenden
Gegenstand 4, der geerdet ist, elektrostatisch haften bleiben.
Gleichzeitig wird ein Fließen
des Laststroms I zwischen den Elektroden 202 und dem zu
beschichtenden Gegenstand 4 herbeigeführt. Dieser Laststrom I wird
durch die Elektroden 202 und eine Stromrückführungsleitung 203 und
das Kabel 3 in eine Leitung 103 geleitet, an der
ein Ende der Niederspannungs-Stromversorgungsquelle 1 geerdet
ist.
-
Es sei angemerkt, dass in der Niederspannungs-Stromversorgungseinrichtung 1 eine
Oszillationssteuerschaltung 104 und ein Paar von Transistoren 105, 106 vorgesehen
sind. Die Oszillationssteuerschaltung dient dazu, die Niederspannung
bei der spezifizierten Frequenz an die Hochspannungs-Erzeugungspatrone 201 zu
liefern, um durch abwechselnde Aktivierung der Transistoren 105, 106 bei
Frequenzen von Treibersignalen, deren Phasen um 180 Grad
verschoben sind, in wirksamer Weise eine Hochspannung zu erzeugen.
Die Niederspannungs-Stromversorgungseinrichtung 1 ist ferner
mit einer Erfassungs- und Verarbeitungsschaltung für elektrischen
Strom 107, die zur Erfassung und Verarbeitung des durch
die Leitung 103 fließenden
Laststroms I geeignet ist, und einer Warneinrichtung 108, die
mit der Erfassungs- und Verarbeitungsschaltung für elektrischen Strom 107 verbunden
ist, versehen. Die Erfassungs- und Verarbeitungsschaltung für elektrischen
Strom 107 umfasst ein Teilsystem für die Erfassung von elektrischem
Strom, das geeignet ist, den durch die Leitung 103 fließenden Laststrom
zu erfassen, ein Vergleichsteilsystem, das zum Vergleichen des erfassten
Stroms mit dem vorgegebenen Schwellenwert geeignet ist, und ein
Verstärkungsteilsystem,
das zum Verstärken
des Differenzstroms zwischen dem erfassten Strom und dem Schwellenwert
geeignet ist.
-
2 zeigt
eine Beziehung zwischen dem Sprühabstand
L und dem Laststrom I. Selbstverständlich ist im Allgemeinen ein
empfohlener Sprühabstand
L (d. h. ein optimaler Sprühabstandsbereich, der
durch die schraffierten Linien in 2 angegeben
ist) = 200 ~ 250 mm und der Sprühabstand
L in der Umgebung des optimalen Sprühabstandes im Wesentlichen
proportional zum Laststrom I. Da der dem Maximalwert des optimalen
Sprühabstandes
(in 2 mit A bezeichnet)
oder 250 mm entsprechende Laststrom I 26 μA beträgt, ist dieser Stromwert von 26 μA als Schwellenwert
in dem Vergleichsteilsystem der Erfassungs- und Verarbeitungsschaltung
für elektrischen
Strom 107 gespeichert. Da jede elektrostatische Spritzpistole
eine inhärente
Beziehung zwischen dem Sprühabstand
L und dem Laststrom I aufweist, wird der maximale Abstand innerhalb
des optimalen Sprühabstandbereichs
anhand der jeweiligen Daten bestimmt und individuell als jeweiliger
Schwellenwert festgelegt. In diesem Fall werden die Schwellenwerte
unter Berücksichtigung
von Parametern wie etwa der klimatischen Bedingungen, der Art des Farbmaterials,
der Dicke der Beschichtung und dergleichen eingestellt und festgelegt.
-
Der Begriff "Sprühabstand", wie er hier verwendet
wird, wird nun erläutert. "Sprühabstand" bedeutet den Abstand
zwischen dem Spitzenendabschnitt der Farbauftragmaschine und der
Oberfläche
des zu beschichtenden Gegenstands. In der gesamten vorliegenden
Patentbeschreibung ist der Grund, warum der in 1 gezeigte Abstand L zwischen den Elektroden 202 der
elektrostatischen Spritzpistole 2 und dem zu beschichtenden
Gegenstand 4 als Sprühabstand
bezeichnet wird, der, der in der interessierenden Industrie gebräuchlichen
Terminologie zu folgen. Wie in 2 gezeigt
ist, ist der Abstand zwischen den Elektroden 202 der Spritzpistole 2 und
dem zu beschichtenden Gegenstand 4 zum Laststrom I proportional.
Da ferner ersichtlich ist, dass der Abstand zwischen der elektrostatischen Spritzpistole 2 und
dem zu beschichtenden Gegenstand 4 im Wesentlichen mit
dem Abstand zwischen den Elektroden 202 der elektrostatischen
Spritzpistole 2 und dem zu beschichtenden Gegenstand 4 äquivalent
ist, scheint es nicht erforderlich, in der vorliegenden Patentbeschreibung
zwischen diesen Abständen
zu unterscheiden.
-
Das Vergleichsteilsystem der Stromerfassungs-
und Verarbeitungsvorrichtung 107 ist so beschaffen, dass
es eine Warnsignalausgabe an die Warnvorrichtung 108 liefert,
falls der erfasste Stromwert I unter den vorgegebenen Schwellenwert
abfällt. Die
Warnvorrichtung 108 ist so beschaffen, dass sie den Arbeiter
mit Warntönen
und einer Warnleuchtanzeige oder Melodien oder dergleichen beliefert,
um auf Grund dieser Warnsignalausgabe Aufmerksamkeit zu erwecken.
Dank dieser Warnmaßnahmen kann
der Arbeiter darüber
informiert werden, dass der Sprühabstand
L zu groß ist
bzw. die Spritzpistole zu weit weg von dem zu beschichtenden Gegenstand angeordnet
ist, damit er sofort reagiert und den Sprühabstand L wieder in den optimalen
Abstandsbereich bringt.
-
Die Stromerfassungs- und Verarbeitungsvorrichtung 107 kann
auch so beschaffen sein, dass das Verstärkungsteilsystem dazu gebracht
wird, solche Signale an die Warnvorrichtung 108 auszugeben,
die zur Differenz zwischen dem Schwellenwert und den erfassten Lastsignalen
proportional sind, wenn der Sprühabstand
L vergrößert worden
ist, nachdem das Vergleichsteilsystem die Warnsignale ausgegeben hat
und als Ergebnis der Laststrom I verringert worden ist. Die Warnvorrichtung 108 kann
die Lautstärke des
Warntons oder die Blinkfrequenz der Warnleuchte in Übereinstimmung
mit den Signalen, die zur Verringerung des Laststroms I umgekehrt
proportional sind, verringern. In dieser Weise kann der Arbeiter den
ungefähren
Sprühabstand
L der elektrostatischen Spritzpistole zu dem zu beschichtenden Gegenstand
sichtbar und hörbar
erfahren, während
er mit der Farbauftragsarbeit beschäftigt ist.
-
Typische Auswirkungen, die durch
die vorliegende Erfindung, wie sie oben erläutert worden ist, erreicht
werden können,
lassen sich wie folgt zusammenfassen.
- (1) Da
der Arbeiter in einfacher Weise erfahren kann, dass der Sprühabstand
zu dem zu beschichtenden Gegenstand zu weit von dem optimalen Abstandsbereich
entfernt angeordnet worden ist, während er mit der Farbauftragsarbeit
beschäftigt
ist, kann er den Sprühabstand
ohne weiteres wieder in den optimalen Abstandsbereich bringen, wodurch
der Sprühabstand,
der eine hohe Beschichtungsleitung erreicht, eingehalten werden
kann.
- (2) Falls der Sprühabstand
der elektrostatischen Spritzpistole zu dem zu beschichtenden Gegenstand
von dem optimalen Abstandsbereich weiterhin entfernt ist, kann der
Arbeiter in einfacher Weise den ungefähren Sprühabstand, der in Bezug auf
den zu beschichtenden Gegenstand bereits zu groß ist, erfahren, während er
mit der Beschichtungsarbeit beschäftigt ist.
-
Die elektrostatische Spritzpistole
des Typs, bei dem das Farbmaterial durch die Druckluft zerstäubt wird
und dann elektrisch aufgeladen wird, ist oben als eine Ausführungsform
der optimalen Farbauftragvorrichtung der vorliegenden Erfindung
beschrieben worden. Es sei jedoch angemerkt, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf jenen Ausführungstyp
begrenzt ist, sondern auch auf eine elektro statische Farbauftragvorrichtung
des elektrostatischen Rotationszerstäubungstyps anwendbar ist, bei dem
keine Druckluft verwendet wird, sondern das Farbmaterial infolge
der Zentrifugalkraft, da sich der Becher mit hoher Geschwindigkeit
dreht, vom Umfang des Bechers in Form eines dünnen Films abgegeben wird und
infolge der Abstoßkraft
der elektrostatischen Energie in Teilchen umgewandelt wird. Das
Verarbeitungsteilsystem der Stromerfassungs- und Verarbeitungsvorrichtung 107 kann
auch Bestandteil der integrierten Schaltung sein, so dass die Verarbeitung
nach der Erfassung des Stroms durch Software ausgeführt werden
kann und die Schwellenwerte frei eingerichtet werden können. Dementsprechend
soll die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform
begrenzt sein, sondern können
verschiedene Änderungen
und Abwandlungen vorgenommen werden. In diesem Sinne ist die vorliegende
Erfindung als nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt zu betrachten.