DE69403130T2 - Elektrostatische Farbspritzanlage - Google Patents
Elektrostatische FarbspritzanlageInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Spritzanlage für Beschichtungsmaterial auf Objekten wie Fahrzeugkarosserien.
- In einer Produktionslinie werden die Karosserien durch einen Förderer verschoben und die Sprühanlage für ein Beschichtungsmaterial umfaßt ein Portal, das einen horizontalen Balken, senkrecht zum Weg der Karosserien unterstützt, wobei dieser Balken einen oder mehrere Zerstäuber für Beschichtungsmaterial beispielsweise einen solchen der drehbaren Art trägt. Diese Maschinen oder Anlagen, die manchmal als Dachmaschinen bezeichnet sind, sind von einer bedeutenden Wichtigkeit für die Beschichtung der mit Habe zu versehenden Gegenstände, insbesondere wenn diese Gegenstände zahlreiche im wesentlichen horizontale Flächen aufweisen, wie die Haube, das Oberteil, den Kofferraum einer Fahrzeugkarosserie.
- Die Komplexität der Inbetriebnahme dieser Maschinenanlagen besteht hauptsächlich in der Versorgung des Beschichtungsmaterials und der Luft der Zerstäuber, wenn diese Bewegungen großer Amplitude unterworfen sind. Tatsächlich sind große Rohrlängen vorzusehen und die Positionierung der Steuerorgane in kleinen Räumen ist häufig schwierig. Da darüber hinaus die Zerstäuber oder Projektoren auf einer Hochspannung liegen, ist es notwendig, diese ausreichend in bezug auf jeden Gegenstand mit Erdpotential zu isolieren. Die elektrostatischen Sprühanlagen des Standes der Technik umfassen im allgemeinen drei Zerstäuber, die von einem metallischen Balken getragen sind und mit Beschichtungsmaterial von einem oder mehreren Wechselblöcken an Beschichtungsmaterial und mit Spannung von einer oder mehreren Spannungserhöhungseinheiten (Hochspannungseinheiten) versorgt werden, die sich in der Nähe der Maschine befinden.
- Die Erfindung betrifft eine Sprühanlage für Beschichtungsmaterial der elektrostatischen Art mit einem hohlen Balken, der horizontal über den zu beschichtenden Gegenständen angeordnet ist und mindestens einen Zerstäuber für Beschichtungsmaterial trägt, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Balken aus einem isolierenden Material besteht.
- Diese Konstruktion des hohlen Balkens der Sprüh- oder Spritzanlage elektrostatischer Art erlaubt eine Isolierung der auf Hochspannung liegenden Zerstäuber von ihren Versorgungssystemen. Dank dieser Erfindung ist es möglich, einen oder mehrere Wechselblöcke für Beschichtungsmaterial, die auf die Balken gebracht werden, zu verwenden, obwohl diese Blöcke ständig auf Erdpotential sein müssen, insbesondere, wenn sie elektrische oder elektronische Regelsysteme umfassen. Darüber hinaus arbeiten die elektrostatischen Farbanlagen aufgrund des Schutzes der Umgebung mehr und mehr mit wasserlöslichen Farben, diese Farben auf der Basis von Wasser haben die wichtige Eigenschaft, elektrisch leitend zu sein. Im Falle der Verwendung dieser Farben ist es unbedingt notwendig, den Wechselblock des Beschichtungsmaterials und seine zahlreichen Versorgungsleitungen von der Hochspannung zu isolieren, mit dem Risiko, einen Kurzschluß über die Farbsäule zu erzeugen. Die Erfindung erlaubt diese Isolierung in Kombination mit einem elektrischen und Fluid-Trennelement und einem Zwischenbehälter, die zwischen dem Wechselblock an Beschichtungsmaterial und dem Zerstäuber angeordnet sind.
- Die Geometrie des Querschnitts des hohlen Balkens ermöglicht die Anordnung mehrerer Kanäle, deren Inhalte auf unterschiedliche Potentiale gebracht werden können. Sie ermöglicht auch, ausreichend lange Kriechstrecken zwischen den auf Erde liegenden und den auf Hochspannung liegenden Teilen. Schließlich erlaubt das verwendete isolierende Kunststoffmaterial, beispielsweise Epoxidharz einen merkbaren Gewichtsgewinn in bezug auf den Balken, was vorteilhaft für die Dimensionierung der Motoren und der Antriebssysteme des Balkens für den Transport und die Installation desselben ist.
- Die Erfindung wird besser verstanden und andere Vorteile derselben erscheinen genauer im Lichte der folgenden Beschreibung mehrerer elektrostatischer Spritzanlagen für Beschichtungsmaterial entsprechend ihrem Prinzip, die nur als Beispiel angegeben ist und Bezug nimmt auf die beigefügten Zeichnungen,
- in denen:
- Fig. 1 eine seitliche Ansicht einer Sprühanlage für Beschichtungsmaterial der elektrostatischen Art entsprechend der Erfindung ist,
- Fig. 2 ein Schnitt II-II der Fig. 1 ist, dargestellt mit größerem Maßstab,
- Fig.3 eine Detailansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Sprühanlage ist, dargestellt mit größerem Maßstab,
- Fig. 4 eine Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Spritzanlage ist, dargestellt mit größerem Maßstab, und
- Fig. 5 eine Detailansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Spritzanlage ist, dargestellt in größerem Maßstab.
- Die elektrostatische Spritzanlage für Beschichtungsmaterial nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus zwei Ständern 1 und 2, aus zwei Wagen 3 und 4, einem hoh len Balken 5, der sich über den Gegenständen, im Beispiel Automobilkarosserien, die von einem Förderer 6 geträgen werden, verschieben kann. Die zwei Wagen 3 und 4 sind in an sich bekannter Weise vertikal längs von Schienen verschiebbar, die auf den Ständern 1 und 2 angeordnet sind. Der Balken 5 kann Drehungen um seine Horizontalachse 7 ausführen, die strichpunktiert dargestellt ist, dank zweier Kupplungen 8, 9, die jeweils die mechanische Verbindung mit den Wagen 3 und 4 sicherstellen. Drei Zerstäuber 11, 12 und 13, die von drei Wechselblöcken für Beschichtungsmaterial 21, 22 und 23 und von drei Hochspannungseinheiten 31, 32 und 33 versorgt werden, sind Verschiebungen parallel zur Achse 7 mit einer Amplitude von ungefähr 100 mm unterworfen. Sie können so Schwenkbewegungen und Regelbewegungen in den notwendigen Längen durchführen, um einen gleichmäßigen Oberflächenzustand zu erhalten. Drei elektrische Durchflußmesser 81, 82, 83 sind jeweils stromabwärts der Wechselblöcke des Beschichtungsmaterials 21 bis 23 angeordnet, wodurch die gute Funktionsweise der Zerstäuber 11 bis 13 gesteuert werden können.
- Die Geometrie des Querschnitts des hohlen Balkens 5 ist in Fig. 2 zu sehen. Dieser Balken aus Epoxidharz hat einen durch Formen erhaltenen Einblockaufbau und weist einen im wesentlichen viereckigen Querschnitt auf und ist mit Verstärkungsstegen 101 und 102 in der Ebene seiner oberen Fläche versehen. Diese Stege 101 und 102 gewährleisten eine gute Torsions- und Biegesteifigkeit des hohlen Balkens 5. Entsprechend einem wichtigen Merkmal der Erfindung ist der Innenraum des hohlen Balkens 5 längs durch eine Wand 104 in zwei Kanäle 105 und 106 unterteilt. Der Einblockaufbau des hohlen Balkens 5 eliminiert die Risiken des elektrischen Kriechens an der Stelle der Verbindung der Wand 104 mit den Seiten des hohlen Balkens.
- In dem oberen Kanal 105 können alle Versorgungsleitungen für Beschichtungsmaterial 110 und für Reinigungsprodukte 111 der Wechseiblöcke des Beschichtungsmaterials angeordnet sein. Im klassischen Fall eines Blocks mit 24 Farbtönen werden 24 Zuläufe und 24 Rückläufe an Beschichtungsmaterial pro Wechselblock des Beschichtungsmaterials vorgesehen. Zusätzlich zu den Rohren für Reinigungsprodukt müssen somit 144 Leitungen für Beschichtungsmaterial angeordnet werden. Da diese Leitungen möglicherweise in Bündeln gruppiert in dem einzigen Kanal angeordnet sind, werden die Wartungsoperationen vereinfacht, da kein Motor, Durchflußmesser oder Verstärkung den Kanal 105 behindern kann. Die elektrische Versorgung der Hochspannungseinheiten 31 bis 33 und der Durchflußmesser 81 bis 83 wird durch elektrische Kabel niedriger Spannung 112 geliefert, die gleichfalls in dem Kanal 105 angeordnet sind.
- In dem unteren Kanal 106 sind die Versorgungsleitungen für Luft 113 der Zerstäuber 11 bis 13 und der Wechselblöcke für Beschichtungsmaterial 21 bis 23 angeordnet. Die Trennung zwischen den pneumatischen Versorgungen und den Versorgungen für Beschichtungsmaterial ist für die Wartung zu empfehlen.
- Eine Haube aus isolierendem Kunststoffmaterial besteht aus drei Längsteilen 121, 122 und 123, die am Ende der Stege 101 und rechts von der iulteren Fläche des hohlen Balkens 5 angeordnet sind. Sie schützt die Elemente 21 bis 23, 31 bis 33 und 81 bis 83 vor den Feldrücklinien und der Farbe. Sie verbessert auch die Aerodynamik des Balkens, um so die Störungen auf die Ventilation der Kabine, die durch diese erzeugt werden, zu minimieren. Sie ist gleichfalls aus Epoxidharz hergestellt.
- Die Zerstauber 11 bis 13 sind auf Hochspannung, während die Leitungen 110 und 111 auf Erde liegen und die Kabel 112 auf einem sehr viel kleineren Potential liegen. Es muß somit das Kriechen der Hochspannung vermieden werden. Die Geometrie des Querschnitts des Balkens ist hier besonders vorteilhaft. Tatsächlich ist der kürzeste Kriechweg zwischen den Zerstäubern und den auf Erde oder niedriger Spannung liegenden Teile senkrecht zur Achse 7 und folgt dem Äußeren des hohlen Balkens 5; insbesondere geht er durch das Ende der Stege 101 und 102, was eine ausreichende Länge gewährleistet, um das Kriechen der Hochspannung zu vermeiden. Darüber hinaus ist es nützlich, diese Länge anzupassen, indem mehr oder weniger die Stege 101 und 102, die zweimal mit diesem Kriechweg in Verbindung treten, verlängert wird.
- Die folgende Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 gegeben, in der in größerem Maßstab der Zerstäuber 13 und seine Versorgungssysteme für Beschichtungsmaterial und Hochspannung dargestellt sind. Das Rohr 43, das den Wechselblock des Beschichtungsmaterials 23 mit dem Zerstäuber 13 verbindet, ist weich und in einem isolierenden und biegsamen Abroller angeordnet, der erlaubt, daß das Ende dieses Rohres 43 der Horizontalbewegung der Zerstäubers 13 folgen kann. Der Abroller 53 durchquert ein Fenster, das in den zwei Kanälen 105 und 106 eingearbeitet ist. Die Länge des Rohres 43 ist kleiner als ein Meter, was die Verluste bei jedem Wechsel an Beschichtungsmaterial minimiert. Das Hochspannungskabel 63, das die Hochspannungseinheit 33 mit dem Zerstäuber verbindet, ist in gleicher Weise in einem Abroller 73 angeordnet. Der Durchflußmesser 83 ist in der Nähe des Zerstäubers und stromabwärts zum Wechselblock an Beschichtungsmaterial angeordnet, wodurch die Genauigkeiten der Informationen, die er liefert, gewährleistet wird. Ein Erddraht 114 erlaubt eine Erdung des Wechselblocks des Beschichtungsmaterials 23 und die Rückleitung des Versorgungsstroms der Hochspannungseinheit 33. Er ist für alle drei Zerstäuber gemeinsam. Eine pneumatische Kolben-Zylinderanordnung 93 und eine Führung 93, dienen zur Horizontalverschiebung des Zerstäubers 13. Die Kolben-Zylinderanordnung 93 ist in dem Kanal 106 angeordnet, sie wird mit Luft durch einige der Leitungen 113 versorgt, die auch in dem Kanal 106 angeordnet sind.
- Der Wechselblock des Beschichtungsmaterials 23 und die Hochspannungseinheit 33 werden durch die obere Fläche des hohlen Balkens 55 getragen, sie sind unter dem Teil der Haube 121 angeordnet, das einzig für die Wartungsoperationen weggenommen oder geschwingt werden muß. Der Wechselblock für Beschichtungsmaterial 23 und die Hochspannungseinheit 33 können somit besonders leicht zugänglich gemacht werden.
- Eine ähnliche Konstruktion zu der, die gerade unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wurde, wird für die Versorgung der Zerstäuber 11 und 12 verwendet.
- Es sei bemerkt, daß der untere Kanal 106, der die Zerstäuber 11 bis 13 trägt, nur von den Luftleitungen 113 oder den Elementen 93, die durch Luft betätigt werden, durchquert werden bzw. nur diese enthält. Die einzigen Hochspannungselemente, nämlich die elektrischen Kabel, wie das Kabel 63, sind in den isolierenden Abwicklern angeordnet.
- Wenn wasserlösliche Farben verwendet werden, so kann die Ausführungsform der Fig. 4 verwendet werden. Die Bauelemente, die identisch zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind, tragen unveränderte Bezugszeichen. Ein elektrisches und Flüssigkeitstrennelement 150, das mit Schnellverbindungsmitteln versehen ist, und ein Zwischenbehälter 151 sind zwischen der Rohrleitung 43 und dem Zerstäuber 13 in der Nähe desselben in dem Kanal 106 zwischengeschaltet. In der Beschichtungsphase ist das Trennelement offen und die auf den Zerstäuber 13 aufgebrachte Hochspannung kann nicht bis zu dem Wechselblock an Beschichtungsmaterial 23 kriechen. Wenn es notwendig ist, den Zwischenbehälter 151 zu füllen, zum Beispiel während des Intervalls zwischen zwei zu beschichtenden Gegenständen, wird die Hochspannung abgetrennt und das Trennelement 150 ist geschlossen, was die übertragung des Beschichtungsmaterials vom Wechselblock für Beschichtungsmaterial zum Zwischenbehälter 151 erlaubt.
- Im Falle von leitenden Farben kann auch die Ausführungsform der Fig. 5 verwendet werden. Die Bauelemente, die identisch mit denen der Ausführungsform nach Fig. 1 sind, tragen die unveränderten Bezugszeichen. Stromabwärts zum Wechselblock für Beschichtungsmaterial 23 und zum Durchflußmesser 83 ist eine Reinigungs-Fülleinheit 203 vorgesehen. Der Zerstäuber 13 ist am Ende eines isolierenden Trägers 200 befestigt, der einen Behälter 201 umfaßt. Der Träger ist in bezug auf eine vertikale Längsbewegung bewegbar, das heißt senkrecht zur Achse zwischen einer unteren Position zur Beschichtung und einer oberen Position zur Reinigungs-Füllung des Behälters 201. Um diese durchzuführen, ist der Träger 200 Bestandteil eines in, einem Zylinder 204 bewegbaren Kolbens, dank zweier Luftkanäle 205 und 206. Der Kanal 206 mündet in einer oberen geschlossenen Kammer des Zylinders 204, dessen eine Wand durch den Kolben 202 gebildet wird. Der Kanal 205 mündet in eine untere ringförmige Kammer, die von dem Kolben 202, dem Zylinder 204, dem Träger 200 und einer Gleitdichtung 280, die zwischen dem Zylinder und dem Träger angeordnet ist, begrenzt wird. Die Gesamtheit des Zylinders 204 und der Objekte, die er enthält, ist unter der Wirkung einer pneumatischen Kolben-Zylinderanordnung 93 parallel zur Achse 7 bewegbar, um die Schwenkbewegungen des Zerstäubers 13 zu ermöglichen. Ein. abgewinkelter Anschluß 209 ist an dem oberen Teil des Zylinders 204 angeordnet. Erste Schnellverbindungsmittel 210 sind zwischen der Reinigungs-Füllungseinheit 203 und dem Anschluß 209 vorgesehen. Sie werden durch die Kolben- Zylinderanordnung 93 betätigt. Zweite Schneilverbindungsmittel 212 sind zwischen dem Anschluß 209 und dem Einlaß des mit dem Kolben 202 verbundenen Behälters vorgesehen. Das Kabel ist mit dem Zerstäuber 13 verbunden.
- Die Funktionsweise ist die folgende.
- In der Zerstäubungsphase ist der Träger in unterer Position. Die Hochspannung kann auf den Zerstäuber 13 über das Kar.bel 63 ohne Gefahr des Rückschlusses auf Erde oder zum Wechselblock für Beschichtungsmaterial aufgebracht werden, da die Entfernung zwischen dem Kolben 202 und die Reinigungs-Füllungseinheit 203 ausreichend ist, um die elektrische Isolierung zu gewährleisten. Wenn es notwendig ist, den Behälter 201 und den Zerstäuber 13 zu reinigen und den Behälter 201 zu füllen, wird die Hochspannungsversorgung abgetrennt, der Zylinder 204. wird parallel zur Achse 7 durch die Kolben-Zylinderanordnung 93 verschoben, um die Verbindungsmittel 210 zu schließen und die Reinigungs-Füllungseinheit 203 zu verbinden. Der Kolben 202 wird hochgedrückt, um die Schließung der Verbindungsmittel 212 durchzuführen. Es werden somit die Einheit 203, der Behälter 201 und der Zerstäuber 13 für Reinigungsoperationen und Füllungsoperationen, die dem Fachmann bekannt sind, miteinander verbunden. Dieser Aufbau ist insbesondere vorteilhaft, da er auch die Anordnung der drei Zerstäuber 11 bis 13, die vondemhohlenbalkensgetragenwerden,aufdrei verschiedene und unterschiedliche Höhen ermöglicht. Insbesondere ist es während der Beschichtung des hinteren Plateaus eines Nutzfahrzeuges angebracht, die zwei seitlichen Zerstäuber 11 und 13 wegen der Raddurchgänge anzuheben, die an den Seiten des Fahrzeugs angeordnet sind, während der mittlere Zerstäuber 12 näher an dem Plateau sein muß, um einen guten Oberflächenzustand sicherzustellen.
- Die obige Beschreibung bezieht sich auf Anlagen für flüssiges Beschichtungsmaterial, aber die Erfindung ist gleichfalls anwendbar für ein pulverförmiges Beschichtungsmaterial.
Claims (15)
1. Elektrostatische Spritzanlage für
Beschichtungsmaterial mit einem hohlen Balken (5), der
horizontal über den zu beschichtenden Gegenständen
angeordnet ist und der mindestens einen
Zerstäuber (11,12,13) für das Beschichtungsmaterial
aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Balken (5) aus einem isolierenden
Material besteht.
2. Spritzanlage nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Balken (5) mehrere
Beschichtungsmaterial-Versorgungsrohre (110) für den
oder jeden Zerstäuber (11,12,13) aufweist.
3. Spritzanlage nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Innenraum des hohlen Balkens
(5) längs in mindestens zwei Kanäle (105,106)
aufgeteilt ist, die von einer gemeinsamen Wand
(104) getrennt sind.
4. Spritzanlage nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Balken mindestens einen
Beschichtungsmaterial-Wechselblock (21,22,23),
vorzugsweise einen solchen Block für jeden
Zerstäuber (11,12,13) aufweist, der mit mindestens
einem solchen Zerstäuber (11,12,13) über einen
weichen Rohrabschnitt, (43) verbunden ist, der
ein zwischen den zwei Kanälen (105,106)
ausgeformtes Fenster durchgreift.
5. Spritzanlage nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Balken mindestens eine Einheit
zur Erhöhung der Spannung (31,32,33),
vorzugsweise eine solche Einheit für jeden Zerstäuber
(11,12,13) trägt, die mit mindestens einem
solchen Zerstäuber (11,12,13) über ein isoliertes
elektrisches Kabel (63) verbunden ist, das ein
zwischen den zwei Kanälen (105,106) ausgeformtes
Fenster durchgreift.
6. Spritzanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
mit mehreren entlang dem Balken (5) mit Abstand
angeordneten Zerstäubern (11,12,13), von denen
mindestens einige entlang der Längsrichtung des
Balkens bewegbar sind,
dadurch gekennzeichnet
daß die bewegbaren Zerstäuber (11,12,13) durch
pneumatische Kolben-Zylinderanordnungen (93)
betätigbar sind, die in den die Zerstäuber
(11,12,13) tragenden unteren Kanal (16)
angeordnet sind.
7. Spritzanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
mit mehreren entlang dem Balken (5) mit Abstand
angeordneten Zerstäubern (11,12,13), von denen
1mindestens einige entlang der Längsrichtung des
Balkens bewegbar sind,
dadurch gekennzeichnet
daß der weiche Rohrabschnitt (43), der jeden
bewegbaren Zerstäuber versorgt, in einer
verformbaren isolierenden Hülle angeordnet ist, die
eineü Abroller (53) bildet.
8. Sprit zanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
mit mehreren entlang dem Balken (5) mit Abstand
angeordneten Zerstäubern (11,12,13), von denen
mindestens einige entlang der Längsrichtung des
Balkens bewegbar sind,
dadurch gekennzeichnet
daß das mit jedem bewegbaren Zerstäuber
verbundene isolierte elektrische Kabel (63) in einer
verformbaren isolierenden Hülle angeordnet ist,
die einen Abroller (73) bildet.
9. Spritzanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 8
zum Aufbringen von elektrisch leitenden
Beschichtungsmaterialien, dadurch gekennzeichnet,
daß sie Isoliermittel umfaßt, die mindestens
einen elektrischen und Fluid-Trenner (150,212)
und einen Zwischenbehälter (151,201) aufweisen,
die zwischen einer Einheit zum Wechseln des
Beschichtungsmaterials (21,22,23) und einen oder
den Zerstäubern (11,12,13) eingefügt sind.
10. Spritzanlage nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zerstäuber (11,12,13) an dem
unteren Ende eines isolierenden Trägers (200)
angeordnet ist, der vertikal zwischen einer
angehobenen Reinigungs-Füllungsposition des Zer
stäubers (11,12,13) und des Zwischenbehälters
(201) und einer abgesenkten Betriebsstellung
bewegbar ist.
11. Spritzanlage nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zerstäuber (11,12,13) in der
Höhe unabhängig voneinander einstellbar sind.
12. Spritzanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der die Kanäle
(105,106) bildende Balken (5) einen im
wesentlichen
quadratischen oder rechteckigen Querschnitt
aufweist.
13. Spritzanlage nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der Balken (5) mit äußeren
Versteifungsstegen (101,102) versehen ist, die über
den größten Teil seiner Länge sich erstrecken,
wobei die Stege (101,102) die Länge der
elektrischen Kriechstrecken zwischen dem oder den Zer
stäubern (11,12,13) und dem ersten Kanal (105)
vergrößern, der die elektrisch mit Erde
verbundenen Elemente (110,114) abdeckt.
14. Spritzanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken
(5) von einer aerodynamisch geformten Längshaube
(121,122,123) umgeben ist.
15. Spritzanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken
(5) einen durch Formen erhaltenen Einblockaufbau
aufweist und beispielsweise aus einem geformten
Epoxidharz hergestellt ist.
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