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(TECHNISCHER BEREICH)
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Pulverbeschichtungsvorrichtung
und ein Pulverbeschichtungsverfahren und insbesondere eine derartige
Pulverbeschichtungsvorrichtung und ein derartiges Pulverbeschichtungsverfahren
zum Aufsprühen
eines geladenen Pulverbeschichtungsmaterials auf ein zu beschichtendes
Objekt, um dieses auf das Objekt während der Ausnutzung statischer
Elektrizität
aufzubringen.
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(STAND DER TECHNIK)
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Die
Aufmerksamkeit hat sich auf eine elektrostatische Pulverbeschichtung
als ein Lackier- oder Beschichtungsverfahren des umgebungsfreundlichen
und verunreinigungsfreien Typs ohne Verwendung eines Lösungsmittels
im Hinblick auf den Schutz der Umgebung zentriert. Bei diesem elektrostatischen
Pulverbeschichtungsverfahren wird ein Pulverbeschichtungsmaterial
von einem Farbtank durch einen Injektor einer Sprühkanone
zugeführt, wo
dieses zusammen mit einem Trägerluftstrom
auf ein zu beschichtendes Objekt von einer Düsenöffnung, die an einer Spitze
der Sprühkanone
ausgebildet ist, injiziert oder gesprüht wird. Zu diesem Zeitpunkt
wird eine hohe Spannung an eine Korona-Elektrode angelegt, die an
der Spitze der Sprühkanone vorgesehen
ist, wobei das zu beschichtende Objekt geerdet ist, so dass eine
Korona-Entladung von der Elektrode der Sprühkanone in Richtung des zu
beschichtenden Objektes erzeugt wird. Als Ergebnis wird, wenn das
Pulverbeschichtungsmaterial, das von der Düsenöffnung injiziert wird, die
Nachbarschaft der Elektrode passiert, durch Kollision gegen Ionen,
die durch die Korona-Entladung erzeugt werden, aufgeladen. Das Pulverbeschichtungsmaterial, das
somit aufgeladen ist, wird auf der Oberfläche des zu beschichtenden Objektes
unter dem Einfluss des Trägerluftstroms
und elektrischer Kräfte,
die entlang der elektrischen Kraftlinien erzeugt werden, abgeschieden.
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Wenn
jedoch die Korona-Entladung kontinuierlich durchgeführt wird,
kann die Erzeugung der Korona-Entladung durch eine Raumladung von
negativen Ionen, die durch die Korona-Entladung selbst entwickelt
werden, unterdrückt
werden, was es schwierig macht, eine einheitliche Korona-Entladung von
der Korona-Elektrode bereitzustellen. Demzufolge besteht die Möglichkeit,
dass die Effizienz des Beschichtens des zu beschichtenden Objektes
verschlechtert wird.
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Außerdem kann
ein weiteres Problem wie im Folgenden beschrieben auftreten. Das
heißt,
dass sich das Oberflächenpotential
eines Beschichtungsfilmes auf dem zu beschichtenden Objekt graduell auf
Grund der Beschichtung des geladenen Pulverbeschichtungsmaterials
erhöht,
so dass ein dielektrischer Zusammenbruch zwischen der Oberfläche des zu
beschichtenden Objektes und der Oberfläche des Beschichtungsfilmes
stattfinden würde.
Daher wird das Gas, das darum vorhanden ist, ionisiert, um positive
Ionen freizugeben, so dass eine sogenannte Rückionisation entwickelt werden
kann, bei der die negativen Ionen, die von der Korona-Entladung
erzeugt werden, durch die positiven Ionen neutralisiert werden,
was somit zu einer Verschlechterung der Qualität des Beschichtungsfilmes führt.
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Das
Dokument US-B1-6 227 465 beschreibt einen pulsierenden elektrostatischen
Zerstäuber,
der eine Ladungsinjektionsvorrichtung, die eine Gesamtladung in
ein fließendes
Material injiziert, um dadurch das fließende Material zu zerstäuben, und
eine Energiequelle, die der Ladungsinjektionsvorrichtung Energie
zuführt,
aufweist. Die Energiequelle ist derart angeordnet, dass sie die
Gesamtladung, die durch die Ladungsinjektionsvorrichtung injiziert
wird, zyklisch entsprechend einem Muster der Variation ändert, so
dass die Gesamtladung wiederholt auf einen höheren Wert auf oder oberhalb
eines langzeitigen Zusammenbruchwertes erhöht und wiederholt auf einen
niedrigeren Wert unterhalb des langzeitigen Zusammenbruchwertes
verringert wird, wodurch ein koronainduzierter Zusammenbruch des
Zerstäubers verringert
wird.
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Das
Dokument
JP 59 127 666 beschreibt
einen Sprüher
für einen
elektrostatisch geladenen granularen Körper, um eine stabile Menge
an Elektrizität, die
auf einen granularen Körper
ausgeübt
wird, zu erhalten. Es werden eine DC-Hochspannung und eine Puls-Hochspannung
bereitgestellt, wobei beide Spannungen in einem Überlagerungszustand auf einen
mit Elektrizität
zu ladenden Teil angewendet werden.
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Das
Dokument
JP 2001 096 201 beschreibt eine
elektrostatische Beschichtungsvorrichtung, wobei ein Hochspannungspuls
mit einer Pulsbreite von weniger oder gleich 200 Mikrosekunden zwischen
einem Beschichter und einem Werkstück angelegt wird. Der Hochspannungspuls ändert sich
zwischen 90 kV und 130 kV. Die
JP
2001 096 201 dient als Grundlage für die Präambel der Ansprüche 1 und
4.
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(ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG)
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Die
vorliegende Erfindung löst
die oben beschriebenen Probleme und es ist eine Aufgabe der Erfindung,
eine Pulverbeschichtungsvorrichtung und ein Pulverbeschichtungsverfahren
bereitzustellen, die in der Lage sind, die Effizienz der Beschichtung eines
zu beschichtenden Objektes zu verbessern ebenso wie einen darauf
befindlichen Beschichtungsfilm ausgezeichneter Qualität bereitzustellen.
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Eine
erfindungsgemäße Pulverbeschichtungsvorrichtung
ist zum elektrostatischen Beschichten einer Oberfläche eines
elektrisch geerdeten zu beschichtenden Objektes mit einem geladenen
Pulverbeschichtungsmaterial vorgesehen, wobei die Vorrichtung aufweist:
einen Kanonenhauptkörper zum
Sprühen
des Pulverbeschichtungsmaterials in Richtung des zu beschichtenden
Objektes, mindestens eine Korona-Elektrode, die an einem Kopfende des
Kanonenhauptkörpers
angeordnet ist, um das Pulverbeschichtungsmaterial, das somit aufgesprüht wird,
aufzuladen, und einen Hochspannungspulsgenerator zum Aufdrücken einer
pulsförmigen
hohen Spannung auf die Korona-Elektrode, um eine Korona-Entladung
zu erzeugen.
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Ein
erfindungsgemäßes Pulverbeschichtungsverfahren
ist zum elektrostatischen Beschichten einer Oberfläche eines
elektrisch geerdeten zu beschichtenden Objektes mit einem geladenen
Pulverbeschichtungsmaterial vorgesehen, wobei das Verfahren die
Schritte aufweist: Sprühen
des Pulverbeschichtungsmaterials von einem Kanonenhauptkörper in
Richtung des zu beschichtenden Objektes, und Aufdrücken einer
pulsförmigen
Hochspannung auf mindestens eine Korona-Elektrode, die an einem Kopfende
des Kanonenhauptkörpers
angeordnet ist, um dadurch eine Korona-Entladung zum Laden des Pulverbeschichtungsmaterials,
das somit gesprüht wird,
zu erzeugen.
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(KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN)
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Es
zeigen:
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1 eine
Ansicht, die die Konfiguration einer Pulverbeschichtungsvorrichtung
gemäß einer ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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2 ein
Blockdiagramm, das die Schaltungskonfiguration eines Hochspannungspulsgenerators,
der in der ersten Ausführungsform
verwendet wird, zeigt,
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3 ein
Signalwellenformdiagramm, das den Betrieb des Hochspannungspulsgenerators,
der in der ersten Ausführungsform
verwendet wird, zeigt,
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4 ein
Blockdiagramm, das die Schaltungskonfiguration eines Hochspannungspulsgenerators,
der in einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt,
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5 ein
Blockdiagramm, das die Schaltungskonfiguration eines Hochspannungspulsgenerators,
der in einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt,
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6 ein
Blockdiagramm, das die Schaltungskonfiguration einer Entladungsstromsteuerschaltung,
die in der dritten Ausführungsform
verwendet wird, zeigt,
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7 ein
Signalwellenformdiagramm, das ein Hochspannungssignal, das in der
dritten Ausführungsform
verwendet wird, zeigt, und
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8 ein
Blockdiagramm, das die Schaltungskonfiguration einer Entladungsstromsteuerschaltung,
die in einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt.
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(BESTER MODUS ZUM DURCHFÜHREN DER
ERFINDUNG)
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfin dung genauer mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen
beschrieben.
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Ausführungsform 1
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1 zeigt
die Konfiguration einer Pulverbeschichtungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Pulverbeschichtungsvorrichtung enthält einen
Kanonenhauptkörper 1 mit
einer im Wesentlichen zylindrischen Gestalt, wobei eine Pulverleitung
oder -passage 2 auf der Mittelachse des Kanonenhauptkörpers 1 ausgebildet
ist. Die Pulverleitung 2 ist, nachdem sie entlang des äußeren Umfanges
eines Diffusors 3 angeordnet wurde, um eine zylindrische
Gestalt auszubilden, mit einer ringförmigen Düsenöffnung 4 an einem
vordersten Abschnitt des Kanonenhauptkörpers 1 verbunden.
Mehrere Korona-Elektroden 5 vom Stifttyp, die von dem Diffusor 3 gehalten
werden, sind innerhalb der Düsenöffnung 4 derart
angeordnet, dass sie radial davon vorstehen. Die Korona-Elektroden 5 sind
elektrisch miteinander verbunden und ebenfalls mit einem Hochspannungspulsgenerator 6 verbunden.
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Die
Schaltungskonfiguration des Hochspannungspulsgenerators 6 ist
in 2 dargestellt. Der Hochspannungspulsgenerator 6 enthält eine
Pulssignalerzeugungsschaltung 7, die ein Pulssignal einer niedrigen
Spannung erzeugt, und eine Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8, die
das Pulssignal, das von der Pulssignalerzeugungsschaltung 7 erzeugt wird,
in eine hohe Spannung verstärkt,
um diese den Korona-Elektroden aufzudrücken. Die Pulssignalerzeugungsschaltung 7 weist
eine Pulssteuerschaltung 11 und eine Bezugsspannungssteuerschaltung 12, die
mit der Pulssteuerschaltung 11 verbunden ist, in die die
Werte einer Pulsbreite T1 und eines Pulsintervalls T2 von außen eingegeben
werden, auf. Ein Startsignal wird von außen in die Bezugsspannungssteuerschaltung 12 zusammen
mit den Daten einer Spitzenspannung HV1 und einer Grundspannung HV2
einer pulsförmigen
hohen Spannung, die den Korona-Elektroden 5 aufzudrücken ist,
eingegeben. Andererseits enthält
die Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 eine
DC-Oszillationsenergiezufuhrschaltung 13, eine Oszillationsschaltung 14,
eine Verstärkungsschaltung 15 und
eine Gleichrichterschaltung 16, die in Serie geschaltet
sind. Eine externe AC-Energiequelle ist mit der DC-Oszillationsenergiezufuhrschaltung 13 verbunden.
Außerdem
ist die Gleichrichter schaltung 16 der Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 mit
der Bezugsspannungssteuerschaltung 12 der Pulssignalerzeugungsschaltung 7 durch eine
Entladungsstromsteuerschaltung 17 verbunden, und eine Anzeigevorrichtung 18 ist
ebenfalls mit der Bezugsspannungssteuerschaltung 12 verbunden.
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Im
Folgenden wird der Betrieb dieser Ausführungsform beschrieben. Zunächst wird,
wie es in 3 gezeigt ist, auf der Grundlage
der Werte der Pulsbreite T1 und des Pulsintervalls T2, die von außen eingegeben
werden, ein Pulssignal S1 einer niedrigen Spannung, das diese Pulsbreiten
T1 und Pulsintervalle T2 aufweist, in der Pulssteuerschaltung 11 des
Hochspannungspulsgenerators 6 ausgebildet und zur Bezugsspannungssteuerschaltung 12 ausgegeben.
Man beachte, dass die Pulsbreite T1 und das Pulsintervall T2 auf
Werte eingestellt werden, die von mehreren Millisekunden bis mehreren hundert
Millisekunden reichen, beispielsweise Werte von 5 bis 500 Millisekunden.
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Wie
es in 3 gezeigt ist, wird das Pulssignal S1 in ein Pulssignal
S2 einer niedrigen Spannung, das eine Spitzenspannung V1 und eine
Grundspannung V2 aufweist, die jeweils den Werten der Spitzenspannung
HV1 und der Grundspannung HV2 entsprechen, die von außen eingegeben
werden, in der Bezugsspannungssteuerschaltung 12 ausgebildet.
Außerdem
wird, wenn ein Startsignal von außen in die Bezugsspannungssteuerschaltung 12 eingegeben
wird, das Pulssignal S2 an die DC-Oszillationsenergiezufuhrschaltung 13 der
Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 ausgegeben.
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Das
Pulssignal S2, das von der Bezugsspannungssteuerschaltung 12 eingegeben
wird, wird durch die DC-Oszillationsenergiezufuhrschaltung 13 verstärkt und
dann in ein Hochfrequenzsignal S3 durch die Oszillationsschaltung 14 gewandelt,
wie es in 3 gezeigt ist. Das Hochfrequenzsignal
S3 wird in die Verstärkungsschaltung 15 eingegeben,
wo es auf eine hohe Spannung verstärkt wird. Danach wird das Hochfrequenzsignal
S3 durch die Gleichrichterschaltung 16 gleichgerichtet,
um ein pulsförmiges Hochspannungssignal
S4 auszubilden, das die Spitzenspannung HV1 und die Grundspannung
HV2 aufweist, wie es in 3 gezeigt ist. Man beachte,
dass die Spitzenspannung HV1 auf einen Wert von 50 bis 150 KV und
die Grundspannung HV2 beispielsweise auf einen Wert von 0 bis 50
KV eingestellt ist. Da die Pulsbreite T1 und das Pulsintervall T2
auf große Werte
eingestellt werden, die beispielsweise von mehreren Millisekunden
bis mehreren hundert Millisekunden reichen, ist es möglich, eine
Gleichrichtung in der Universal-Gleichrichterschaltung 16 durchzuführen, wobei
eine Pulswellenform in zufriedenstellendem Ausmaß erzeugt wird.
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Durch
Aufdrücken
des pulsförmigen
Hochspannungssignals S4 auf die Korona-Elektroden 5 wird eine Korona-Entladung
intermittierend von den Korona-Elektroden 5 in Richtung
eines zu beschichtenden Objektes mit einer Periode T (= Pulsbreite
T1 + Pulsintervall T2) erzeugt. Bei einer derartigen Bedingung wird
Pulverbeschichtungsmaterial zusammen mit Trägerluft der Pulverleitung 2 zugeführt von der
ringförmigen
Düsenöffnung 4 in
Vorwärtsrichtung injiziert
oder gesprüht.
Das Pulverbeschichtungsmaterial, das somit gesprüht wird, wird mit negativen
Ionen, die durch die Korona-Entladung, die sich von den Korona-Elektroden 5 in
Richtung des zu beschichtenden Objektes entwickeln, erzeugt werden, aufgeladen,
und danach wird das somit geladene Pulverbeschichtungsmaterial in
Richtung des zu beschichtenden Objektes gerichtet, so dass es auf
der Oberfläche
des zu beschichtenden Objektes abgeschieden wird.
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Man
beachte, dass durch Aufdrücken
des pulsförmigen
Hochspannungssignals S4 die Korona-Entladung intermittierend von
den Korona-Elektroden 5 mit einer Periode von etwa mehreren
Millisekunden bis mehreren hundert Millisekunden erzeugt wird, und
somit werden negative Ionen, die durch die Korona-Entladung erzeugt
werden, nicht den Zwischenraum zwischen dem Kanonenhauptkörper 1 und
dem zu beschichtenden Objekt füllen.
Daher wird die Tätigkeit
des Unterdrückens
der Korona-Entladung,
die von der Raumladung der negativen Ionen herrührt, eingeschränkt, so
dass eine einheitliche Korona-Entladung von den Korona-Elektroden 5 während des
Aufdrückens
des Hochspannungssignals S4 erzeugt wird. Als Ergebnis wird die
Effizienz des Beschichtens des zu beschichtenden Objekts verbessert.
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Außerdem dient
das Aufdrücken
des pulsförmigen
Hochspannungssignals S4 dazu, einen Entladungsstrom Id zu verringern,
ohne eine Aufdrückspannung
durch geeignetes Einstellen der Pulsbreite T1 und des Pulsintervalls
T2 zu verringern. Da außerdem
eine einheitliche Korona-Entladung von den Korona-Elektroden 5 erzeugt
wird, findet keine lokale Konzentration des Entladungsstroms Id
statt, wodurch eine Rückionisierung
weniger wahrscheinlich auftritt. Dementsprechend wird es möglich, einen
Beschichtungsfilm mit ausgezeichneter Qualität zu erhalten.
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Nebenbei
gesagt wird der Entladungsstrom Id, der die Korona-Entladung von
den Korona-Elektroden 5 begleitet, mittels der Entladungsstromsteuerschaltung 17 durch
die Gleichrichterschaltung 16 der Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 überwacht,
so dass er mit einem Cut-off-Stromwert Ith verglichen wird, der
in der Entladungsstromsteuerschaltung 17 voreingestellt
ist. Die Einstellung der Pulsbreite T1 und des Pulsintervalls T2
des Pulssignals S2, das heißt,
die Einstellung von dessen Tastverhältnis wird mittels der Bezugsspannungssteuerschaltung 12 auf
der Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs in der Entladungsstromsteuerschaltung 17 durchgeführt, so
dass der Entladungsstrom Id den Cut-off-Stromwert Ith nicht überschreitet.
Außerdem werden
die Spitzenspannung HV1 und die Grundspannung HV2 des Hochspannungssignals
S4, das den Korona-Elektroden 5 aufgedrückt wird, der Entladungsstrom
Id, der Cut-off-Stromwert Ith und Ähnliches auf der Anzeigevorrichtung 18 angezeigt,
wodurch ein Bediener die Betriebsbedingung des Hochspannungspulsgenerators 6 erfassen
kann.
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Wie
es oben beschrieben wurde, wird, da die Pulsbreite T1 und das Pulsintervall
T2 auf große Werte
wie zum Beispiel von mehreren Millisekunden bis mehreren hundert
Millisekunden eingestellt werden, allein durch Verstärken des
Pulssignals S2 einer niedrigen Spannung, die in der Pulssignalerzeugungsschaltung 7 erzeugt
wird, mittels der Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 eine
Pulswellenform in der Gleichrichterschaltung 16 in einem
zufriedenstellenden Ausmaß erzeugt,
um das pulsförmige Hochspannungssignal
S4 bereitzustellen, das den Korona-Elektroden 5 aufgedrückt wird.
Daher kann eine Pulsentladung mit der einzelnen Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 alleine
erzielt werden. Dementsprechend wird es möglich, die Größe und die
Kosten der Hochleistungs-Pulverbeschichtungsvorrichtung zu verringern.
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Obwohl
das Tastverhältnis
des Pulssignals S2 in der zuvor genannten ersten Ausführungsform durch
die Bezugsspannungssteuerschaltung 12 eingestellt wird,
so dass der Entladungsstrom Id den Cutt-off-Stromwert Ith nicht überschreitet,
ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, das heißt, die
Bezugsspannungssteu erschaltung 12 kann die Werte der Spitzenspannung
V1 und der Grundspannung V2 des Pulssignals S2 derart einstellen, dass
es nicht möglich
ist, dass der Entladungsstrom Id den voreingestellten Cutt-off-Stromwert
Ith überschreitet.
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Ausführungsform 2
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Die
Schaltungskonfiguration eines Hochspannungspulsgenerators, der in
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist in 4 dargestellt.
Dieser Hochspannungspulsgenerator ist derart ausgelegt, dass eine
Modusauswahlschaltung 31 mit der Pulssignalerzeugungsschaltung 7 in
dem Hochspannungspulsgenerator der ersten Ausführungsform, die in 2 gezeigt
ist, verbunden ist. Die Modusauswahlschaltung 31 speichert
im Voraus verschiedene Kombinationen aus einer Spitzenspannung HV1,
einer Grundspannung HV2, einer Pulsbreite T1 und einem Pulsintervall
T2, die jeweils für
mehrere Beschichtungsmodi geeignet sind, beispielsweise einem Dickbeschichtungsmodus,
einem Dünnbeschichtungsmodus,
einem Durchbeschichtungsmodus zum Beschichten von konkaven Abschnitten,
einem Wiederbeschichtungsmodus zum Wiederbeschichten eines Beschichtungsfilms, etc.
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Wenn
ein Bediener einen nicht dargestellten Startschalter durch Auswählen eines
der Beschichtungsmodi mit der Modusauswahlschaltung 31 betätigt, werden
eine Pulsbreite T1 und ein Pulsintervall T2, die darin gespeichert
sind, in die Pulssteuerschaltung 11 eingegeben, und eine
Spitzenspannung HV1 und eine Grundspannung HV2, die darin gespeichert sind,
werden in die Bezugsspannungssteuerschaltung 12 auf den
ausgewählten
Beschichtungsmodus hin eingegeben, und gleichzeitig wird ein Startsignal von
der Modusauswahlschaltung 31 in die Bezugsspannungssteuerschaltung 12 eingegeben,
so dass ein pulsförmiges
Hochspannungssignal S4 den Korona-Elektroden 5 aufgedrückt wird,
wodurch das zu beschichtende Objekt elektrostatisch beschichtet oder
lackiert wird, wie es in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.
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Durch
die Bereitstellung einer derartigen Modusauswahlschaltung 31 wird
es möglich,
auf einfache Weise ein Beschichten oder Lackieren durchzuführen, das
für eine
Vielzahl von Beschichtungsmodi geeignet ist.
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Ausführungsform 3
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Eine
Pulverbeschichtungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gleicht im Allgemeinen der Konfiguration der
Pulverbeschichtungsvorrichtung der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt
ist, unterscheidet sich jedoch von der ersten Ausführungsform
in der internen Konfiguration eines Hochspannungspulsgenerators 6,
der mit den Korona-Elektroden 5 verbunden ist.
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Die
Schaltungskonfiguration des Hochspannungspulsgenerators, der in
der dritten Ausführungsform
verwendet wird, ist in 5 dargestellt. Der Hochspannungspulsgenerator
enthält
eine Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 zum
Aufdrücken
eines Hochspannungssignals So auf die Korona-Elektroden 5.
Die HochspannungsAufdrückschaltung 8 weist
eine DC-Oszillationsenergiezufuhrschaltung 13, eine Oszillationsschaltung 14,
eine Verstärkungsschaltung 15 und
eine Gleichrichterschaltung 16 auf, die wie bei der in
der ersten Ausführungsform
gezeigten Schaltung in Serie geschaltet sind. Eine externe AC-Energiequelle
ist mit der DC-Oszillationsenergiezufuhrschaltung 13 verbunden.
Eine Entladungsstromsteuerschal tung 19 ist mit der Gleichrichterschaltung 16 der
Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 verbunden,
und die DC-Oszillationsenergiezufuhrschaltung 13 ist mit
der Entladungsstromsteuerschaltung 19 durch eine Bezugsspannungssteuerschaltung 20 verbunden.
Diese Schaltungskomponenten dienen zum Ausbilden einer geschlossenen
Rückführungsschaltung.
Ein Startsignal wird zusammen mit einem Befehlswert einer Spitzenspannung
HV des Hochspannungssignals So, das an die Korona-Elektroden 5 anzulegen
ist, von außen
in die Bezugsspannungssteuerschaltung 20 eingegeben.
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Außerdem sind
eine Entladungsstromeinstellschaltung 21 und eine Anzeigevorrichtung 22 mit der
Entladungsstromsteuerschaltung 19 verbunden.
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Wie
es in 6 gezeigt ist, enthält die Entladungsstromsteuerschaltung 19 eine
Vergleichsschaltung 23, die den Mittelwert eines Entladungsstroms Io,
der von der Gleichrichterschaltung 16 der Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 in
Begleitung zum Aufdrücken
des Hochspannungssignals So auf die Korona-Elektroden 5 erhalten
wird, mit einem Einstellwert Is, der von der Entladungsstromeinstellschaltung 21 ausgegeben
wird, vergleicht, und eine Verstärkerschaltung 24,
die mit einem Ausgangsan schluss der Vergleichsschaltung 23 verbunden
ist. Man beachte, dass die Verstärkerschaltung 24 hier eine
Verstärkung
Gv aufweist, die größer als
eine optimale Verstärkung
Go der Rückführsteuerung
in der geschlossenen Rückführschaltung
ist.
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Im
Folgenden wird der Betrieb der dritten Ausführungsform beschrieben. Zunächst wird
ein Signal niedriger Spannung Sv, das eine Spannung aufweist, die
dem Befehlswert der Spitzenspannung HV, der von außen eingegeben
wird, entspricht, in der Bezugsspannungssteuerschaltung 20 des
Hochspannungspulsgenerators erzeugt. Wenn ein Startsignal von außen eingegeben
wird, wird das Signal niedriger Spannung Sv in die DC-Oszillationsenergiezufuhrschaltung 13 der
Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 als
ein Eingangssignal Si ausgegeben. Das Eingangssignal Si wird durch
die DC-Oszillationsenergiezufuhrschaltung 13 verstärkt und
danach in der Oszillationsschaltung 14 in ein Hochfrequenzsignal
gewandelt. Dieses Hochfrequenzsignal wird in die Verstärkungsschaltung 15 eingegeben,
wo es in eine hohe Spannung verstärkt wird, und danach wird es
durch die Gleichrichterschaltung 16 gleichgerichtet, um
ein Hochspannungssignal So zu bilden.
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Hier
wird ein Vergleich zwischen dem Mittelwert des Entladungsstroms
Io, der von der Gleichrichterschaltung 16 der Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 in
Begleitung zum Aufdrücken
des Hochspannungssignals So auf die Korona-Elektroden 5 erhalten
wird, und dem Einstellwert Is, der von der Entladungsstromeinstellschaltung 21 ausgegeben wird,
von der Vergleichsschaltung 23 der Entladungsstromsteuerschaltung 19 durchgeführt. Die
Differenz zwischen diesen wird mit der Verstärkung Gv in der Verstärkerschaltung 24 verstärkt, um
ein Differenzsignal Sd zu erzeugen, das wiederum an die Bezugsspannungssteuerschaltung 20 ausgegeben
wird. Danach wird das Differenzsignal Sd zum Signal niedriger Spannung
Sv addiert, das entsprechend dem Befehlswert der Spitzenspannung
Hv in der Bezugsspannungssteuerschaltung 20 erzeugt wird,
wonach das Signal insgesamt an die DC-Oszillationsenergiezufuhrschaltung 13 der
Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 als
ein Eingangssignal Si ausgegeben wird. Auf diese Weise wird eine
Rückführsteuerung durchgeführt, um
zu bewirken, dass der Mittelwert des Entladungsstroms Io gleich
dem Einstellwert Is wird.
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Zu
diesem Zeitpunkt schwingt, da die Verstärkerschaltung 24 der
Entladungsstromsteuerschaltung 19 eine Verstärkung Gv
aufweist, die größer als
die optimale Verstärkung
Go der Rückführsteuerung
ist, das Eingangssignal Si, das von der Bezugsspannungssteuerschaltung 20 an
die DC-Oszillationsenergiezufuhrschaltung 13 ausgegeben
wird, über,
wodurch die Rückführsteuerung
in einem Oszillationszustand durchgeführt wird. Als Ergebnis wird das
Hochspannungssignal So, das den Korona-Elektroden 5 von der Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 aufgedrückt wird,
zu einem dreieckigen wellenförmigen
Pulssignal mit beispielsweise einer Spitzenspannung HV von 20 bis
100 KV und einer Periode von 10 bis 100 Millisekunden, wie es in 7 gezeigt ist.
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Durch
Aufdrücken
eines derartigen pulsförmigen
Hochspannungssignals So auf die Korona-Elektroden 5 wird
eine Korona-Entladung intermittierend von den KoronaElektroden 5 in
Richtung des zu beschichtenden Objektes erzeugt. Unter dieser Bedingung
wird Pulverbeschichtungsmaterial der Pulverleitung 2 zusammen
mit Trägerluft
zugeführt, so
dass es von der ringförmigen
Düsenöffnung 4 in Vorwärtsrichtung
gesprüht
wird. Das Pulverbeschichtungsmaterial, das somit gesprüht wird,
wird durch negative Ionen geladen, die von der Korona-Entladung
erzeugt werden, die von den Korona-Elektroden 5 in Richtung
des zu beschichtenden Objektes erzeugt wird, und danach wird es
auf das Objektes gerichtet und auf der Oberfläche des Objektes abgeschieden.
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Man
beachte, dass, da die Korona-Entladung intermittierend von den Korona-Elektroden 5 erzeugt
wird, die negativen Ionen, die auf Grund der Korona-Entladung erzeugt
werden, den Zwischenraum zwischen dem Kanonenhauptkörper 1 und
dem zu beschichtenden Objekt nicht füllen, und somit wird die Tätigkeit
des Unterdrückens
der Korona-Entladung, die von der Raumladung der negativen Ionen herrührt, eingeschränkt, wodurch
eine einheitliche Korona-Entladung von den Korona-Elektroden 5 während des
Aufdrückens
des Hochspannungssignals So erzeugt wird. Demzufolge wird die Beschichtungseffizienz
des zu beschichtenden Objektes verbessert. Außerdem dient die Erzeugung
der einheitlichen Korona-Entladung dazu, eine lokale Konzentration
des Entladungsstromes Io zu verhindern, wodurch es schwierig wird,
eine Rückionisierung
zu erzeugen. Dementsprechend kann ein Beschichtungsfilm mit ausgezeichneter
Qualität
erhalten werden.
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Man
beachte hier, dass die Spitzenspannung HV des Hochspannungssignals
So, das den Korona-Elektroden 5 aufgedrückt wird, der Mittelwert und die
Periode des Entladungsstromes Io, etc. auf der Anzeigevorrichtung 22 angezeigt
werden, so dass ein Bediener die Betriebsbedingung des Hochspannungspulsgenerators
erfassen kann.
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Wie
es oben beschrieben wurde, kann durch alleinige Rückführsteuerung
der Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 in
einem Oszillationszustand das pulsförmige Hochspannungssignal So,
das den Korona-Elektroden 5 aufzudrücken ist, erhalten werden,
wodurch es möglich
wird, die Größe und die Kosten
der HochleistungsPulverbeschichtungsvorrichtung zu verringern.
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Ausführungsform 4
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In
der zuvor beschriebenen dritten Ausführungsform kann eine Entladungsstromsteuerschaltung 19a in
einer in 8 gezeigten Konfiguration anstelle
der Entladungsstromsteuerschaltung 19 verwendet werden.
Die Entladungsstromsteuerschaltung 19a ist außerdem mit
einer Verzögerungsschaltung 25 versehen,
die in der Entladungsstromsteuerschaltung 19 der in 6 gezeigten
dritten Ausführungsform
dazu dient, einen Ausgang von der Vergleichsschaltung 22 zu
verzögern
und dann diesen an die Bezugsspannungssteuerschaltung 20 auszugeben.
Da ein Differenzsignal Sd, das in der Verzögerungsschaltung 25 verzögert wird,
durch die Bezugsspannungssteuerschaltung 20 zurück zur Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 geführt wird,
wird die Antwortgeschwindigkeit der Rückführsteuerung verzögert, um
einen Oszillationszustand zu erzeugen. Daher wird ähnlich der
dritten Ausführungsform, die
die Entladungsstromsteuerschaltung 19 gemäß der 6 verwendet,
ein dreieckiges wellenförmiges Hochspannungssignal
So von der Hochspannungs-Aufdrückschaltung 8 den
Korona-Elektroden 5 aufgedrückt, wodurch eine Korona-Entladung intermittierend
durch die Korona-Elektroden 5 erzeugt wird.
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In
diesem Fall kann die Verstärkung
der Verstärkerschaltung 24 gleich
einer optimalen Verstärkung
Go der Rückführsteuerung
sein, oder sie kann eine Verstärkung
Gv sein, die größer als
die optimale Verstärkung
Go ist.
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Man
beachte hier, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine Pulverbeschichtungsvorrichtung beschränkt ist,
die mit mehreren stiftförmigen
Korona-Elektroden 5 versehen ist, wie es in 1 gezeigt ist,
sondern auf ähnliche
Weise für
eine Pulverbeschichtungsvorrichtung angewendet werden kann, die
mit einer einzigen Korona-Elektrode oder einer linearen Elektrode
versehen ist.